Journal articles on the topic 'Робочий процес дизеля'

Постановка проблеми в загальному вигляді. Робочий цикл суднового двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) складається з послідовності окремих, але поєднаних процесів: наповнення циліндра свіжим повітрям; стиснення суміші свіжого повітря та залишкових газів до температури, що забезпечує надійне самозаймання палива; згоряння палива, розширення продуктів згоряння, випуску та продування. Перебіг робочого циклу, та отримання корисної роботи від його здійснення не можливо безупинної подачі повітря у циліндр дизеля, яке забезпечує та здійснює не лише процес згоряння, а також процеси очищення циліндра від випускних газів (ВГ) та його наповнення. Подача повітря у циліндр дизеля здійснюється за допомогою системи наддува и виконується турбокомпресором (ТК). Потужність, яку може розвивати дизель, безпосередньо залежить від кількості повітря і палива, які надходять в циліндри дизеля. Значить домогтися підвищення потужності двигуна можна шляхом збільшення кількості цих складових. Збільшення кількості палива марно, якщо одночасно не збільшується об'єм повітря, необхідний для його згоряння. Одним з рішень цієї проблеми є збільшення обсягу повітря, що надійшло в циліндри, при цьому спалювання великої кількості палива дає можливість отримати більшу енергію та перетворити її у корисну роботу. Розв’язання цього завдання неможливе без підвищення ефективності процесу наддува дизелів, що встановлені на суднах річкового та морського транспорту

Постановка проблеми в загальному вигляді. Під час експлуатації двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) суден річкового та морського транспорту здійснюється безперервний і періодичний контроль не тільки показників, що характеризують робочий цикл дизеля (тиску і температури в характерних точках, частоти обертання, потужності, температури випускних газів), але також експлуатаційних і реологічних характеристик моторного мастила (ММ). При цьому, основними параметрами, контроль яких обов’язковий в процесі експлуатації дизеля, є в’язкість, густина, кислотне число, температура спалаху, зміст води і механічних домішок. Під час експлуатації ці параметри постійно змінюються, причому в деяких випадках можуть перевищувати гранично допустимі значення (бракувальні показники). Це неминуче призводить до збільшення контактних напруг в основних трибологічних системах і підвищення втрат енергії, що витрачається на їх подолання. Найпростішим, а тому і найпоширенішим способом відновлення реологічних характеристик ММ є їх очищення (шляхом частково- або повно-проточної фільтрації і сепарації), а також додавання в обсяг ММ, яке вже знаходиться в мастильній системі, свіжого мастила (як чистого, так і зі спеціальними присадками). При цьому необхідно забезпечувати не тільки вимоги щодо отримання ефективної потужності і підтримки екологічних параметрів дизелів суден річкового та морського транспорту, але й мінімальний рівень механічних втрат під час перетворенні вхідної енергії на корисну роботу [1, 2]. Тому зниження механічних втрат у суднових дизелях є актуальним завданням, розв’язання якого сприятиме підвищенню потужності та забезпеченню надійності роботи дизелів річкового та морського транспорту

Постановка проблеми в загальному вигляді. Під час експлуатації двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) морських і річкових суден здійснюється безперервний і періодичний контроль не тільки показників, що характеризують робочий цикл дизеля (тиску і температури в характерних точках, частоти обертання, потужності, температури випускних газів), але також експлуатаційних і реологічних характеристик моторного мастила [1]. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У зв’язку зі збільшенням тиску і температури циклу, підвищенням крутного моменту, зміною конструкції, ускладненням умов експлуатації, підвищенням часу роботи сучасних дизелів на максимальних навантаженнях умови роботи мастил як в лубрикаторних, так і в циркуляційних системах мащення, стали більш жорсткими. Водночас терміни заміни мастил безперервно збільшуються завдяки поліпшенню їх експлуатаційних властивостей. Визначення оптимальної періодичності заміни мастил є трудомісткою тривалою роботою, спочатку визначається заводом-виробником, коригується за результатами експлуатації та тягне за собою фінансові та експлуатаційні витрати [2]. Тому актуальним є розв’язання завдання регенерації експлуатаційних характеристик мастила в процесі його експлуатації

Ефективність і економічність роботи транспортних суден прямо залежить від витрат на паливо, частка яких в загальних фінансових витратах на експлуатацію судна займає перше місце [1]. Оптимізація витрат палива і підвищення ефективності його використання за рахунок активації його енергетичних характеристик сприяє збільшенню функціонування всієї пропульсивної установки. Відповідно до стандарту на паливо DIS DP-8217, розробленого міжнародною організацією по стандартизації ISO, в суднових двигунах внутрішнього згоряння використовуються два сорти дистилятного палива – чисте дизельне паливо DMB і змішане паливо DMC, а також очищене паливо RM. Важкі сорти мають більш низьку вартість в порівнянні з легкими, що визначає їх використання в суднових дизелях для скорочення фінансових витрат на придбання палива. Також необхідно відзначити, що важкі сорти палив застосовуються для забезпечення роботи суднових дизелів на всіх режимах роботи, в тому числі на режимах пуску та реверсування. Надійна експлуатація дизелів в таких умовах неможлива без процесу паливопідготовки. Підготовка палива до використання в суднових дизелях проводиться комплексно, починаючи з прийому палива на судно і закінчуючи його подачею в циліндр двигуна

Ефективність і економічність роботи транспортних суден прямо залежить від витрат на паливо, частка яких в загальних фінансових витратах на експлуатацію судна займає перше місце [1]. Оптимізація витрат палива і підвищення ефективності його використання за рахунок активації його енергетичних характеристик сприяє збільшенню функціонування всієї пропульсивної установки. Відповідно до стандарту на паливо DIS DP-8217, розробленого міжнародною організацією по стандартизації ISO, в суднових двигунах внутрішнього згоряння використовуються два сорти дистилятного палива – чисте дизельне паливо DMB і змішане паливо DMC, а також очищене паливо RM. Важкі сорти мають більш низьку вартість в порівнянні з легкими, що визначає їх використання в суднових дизелях для скорочення фінансових витрат на придбання палива. Також необхідно відзначити, що важкі сорти палив застосовуються для забезпечення роботи суднових дизелів на всіх режимах роботи, в тому числі на режимах пуску та реверсування. Надійна експлуатація дизелів в таких умовах неможлива без процесу паливопідготовки. Підготовка палива до використання в суднових дизелях проводиться комплексно, починаючи з прийому палива на судно і закінчуючи його подачею в циліндр двигуна

В статті проведено аналіз методів зниження токсичних компонентів відпрацьованих газів суднових дизелів та сформована узагальнююча таблиця. Визначено, що захист навколишнього середовища останнім часом є глобальною проблемою людства. Постійне збільшення споживання вуглеводних палив і викидів в атмосферу шкідливих речовин від їх використання викликає порушення природного процесу самоочищення біосфери і є загрозу життя людини. Для зупинки даного процесу, підписані міжнародні угоди, прийняті державні постанови і програми захисту навколишнього середовища від шкідливих викидів. Найбільш небезпечними компонентами відпрацьованих газів суднових дизельних двигунів фахівці більшості країн і співробітники Комітету з захисту морського середовища ІМО вважаються оксиди азоту NOx і оксиди сірки SOx. З огляду на специфіку суднових дизельних двигунів більшістю країн нормуються тільки викиди оксидів азоту, що знаходяться в складі відпрацьованих газів, а так само накладається обмеження на вміст сірки в суднових паливах, унаслідок чого відбувається зростання цін на паливо і збільшуються експлуатаційні витрати. Зроблено висновок, що розробка заходів із зменшення токсичності відпрацьованих газів може проводитися по таких напрямках: удосконалювання конструкції двигуна, урахування експлуатаційних факторів з корегуванням регулювальних параметрів дизельного двигуна, застосування альтернативних видів палива. Ідентифіковано, що найбільш перспективні рішення в області мінімізації викидів суднових дизельних двигунів можна відобразити наступними напрямками наукових досліджень і технологічних розробок: адаптація конструкції двигуна; оптимізація роботи паливної апаратури; використання каталізаторів виборчої нейтралізації; використання водопаливних емульсій. Доведено, що найбільш прийнятними методами є удосконалення робочого процесу дизеля (на його користь свідчать наступні показники: низькі початкові витрати, пов'язані в основній своїй масі з модернізацією окремих компонентів двигуна, практично незмінними експлуатаційними витратами і низький рівень технічного ризику) та використання водопаливних емульсій. Ключові слова: відпрацьовані гази, водний транспорт, водопаливна емульсія, екологічність, конструкція, судовий дизель.

Дизель, виробляючи механічну енергію за рахунок окислення палива повітрям, в процесі роботи здійснює безперервний тепло-масообмін з навколишньою атмосферою. Він забирає повітря і споживає паливо, потім викидає відпрацьовані гази, що складаються з частини повітря і продуктів окислення палива. Таким чином, повітря, що надходить в циліндр дизеля, робить певний термодинамічний цикл, зазнаючи при цьому хімічні зміни, в результаті чого перетворюється в випускні гази (ВГ) – складну газову суміш з безліччю компонентів. Чотири компонента N2, О2, СО2 і Н2О складають понад 99...99,9 % обсягу газу, решта 0,1...1,0 % обсягу відпрацьованих газів складають домішки, які не представляють інтересу з технічної точки зору, але є шкідливими для навколишнього середовища, живої природи і людини. При випуску в атмосферу відпрацьовані гази зазвичай розсіюються і вступають в контакт з людиною вже в сильно розбавленому стані. Концентрація ряду шкідливих компонентів і температура газів в основному знижуються до безпечного рівня, але бувають зони, де ця речовина концентрується в кількостях, що надають шкідливу дію на живий організм і природу. Ця обставина змушує шукати шляхи зниження шкідливих речовин. До найбільш небезпечних речовин можна віднести СО, NОХ, SО2, альдегіди, вуглеводні, бенз--пірен

При вирішенні завдань в рамках геометричної теорії управління виникають проблеми, пов’язані зі складністю виконання розрахунку похідних Лі, перевірки розподілень на інволютивність, пошуку функцій перетворення, які пов’язують змінні та рівняння лінійної та нелінійної моделей. При виконанні цих операцій людиною виникає потреба у виконанні занадто об’ємних аналітичних розрахунків які можуть стати причиною відмови від застосування геометричної теорії управління. Вирішити цю проблему можна за допомогою використання спеціалізованого програмного забезпечення, що розглядається як програмне забезпечення для бортової комп’ютерної системи дизель-потяга, яке здатне автоматизувати необхідні розрахунки, чим істотно скоротити час виконання лінеаризації та пошуку функцій перетворення для математичних моделей за рахунок використання потужностей комп’ютерної техніки та нейронних мереж. Метою роботи є розробка спеціалізованого програмного забезпечення для виконання лінеаризації математичних моделей та пошуку функцій перетворення за рахунок використання нейронних мереж та можливостей мови програмування, що має графічний інтерфейс для взаємодії з користувачем. Результати. За допомогою можливостей сучасних мов програмування на основі запропонованих алгоритмів обробки даних та нейронних мереж запропонованої структури, розроблено спеціалізоване програмне забезпечення для виконання перетворення нелінійних математичних моделей у лінійну форму Бруновського та пошуку функцій перетворення. При використанні розробленого програмного забезпечення збільшується швидкість виконання процесу лінеаризації, пошуку функцій перетворення, а графічний інтерфейс та коментарі, які висвітлює програмне забезпечення в процесі роботи дають можливість оперувати користувачам, які не мають спеціальної підготовки. Порівняння результатів моделювання нелінійної математичної моделі з лінійною математичною моделлю у формі Бруновського показало повне співпадіння та підтвердило правильність теоретичних положень та еквівалентність нелінійної та лінійної моделей. Висновки. Розроблено спеціалізоване програмне забезпечення для автоматизації аналітичних перетворень геометричної теорії управління, вирішення систем рівнянь в часткових похідних, для визначення функцій перетворень, що зв’язують змінні лінійної та нелінійної моделей. Промодельовано ряд об’єктів, які показали працездатність програмного забезпечення.

Останнім часом усе більш широке поширення одержують альтернативні біопалива на основі рослинних олій (рапсових, соєвого, соняшникового, арахісового, пальмового) та їх похідних. Інтенсивні роботи з переведення дизелів на біопаливо ведуться як у країнах з обмеженим енергетичним потенціалом, так і в країнах з великими запасами нафтового палива, а також у високорозвинених країнах, що мають фінансову можливість придбання нафтових енергоносіїв. На даний час у Європі (Німеччина, Франція, Австрія й ін. країни) щорічно виробляється більш 1,5 млн. т біопалива. Це - сумішеве біопаливо, що містить до 10 % складного метилового ефіру, який отримується з рапсової олії. Аналіз ефективності виробничо-господарської діяльності підприємств водного транспорту свідчить, що середній рівень рентабельності їх основних послуг не високий. Отже, існує необхідність пошуку резервів підвищення ефективності перевезень і роботи транспортного флоту. Одним з напрямків наукового пошуку є економічна оцінка використання ресурсів і, насамперед, палива в компанії для досягнення корисного результату в діяльності. Проблема пошуку та оцінки ресурсозберігаючих технологій роботи транспортних судів є актуальною. Особливу гостроту їй додає ситуація на ринку енергоносіїв за умови постійного коливання цін на паливо. Резерви для зменшення витрат на паливо полягають у нормуванні ходових операцій, вибору оптимальних режимів роботи двигунів на різних ділянках рейсу, вибору швидкості, що з одного боку забезпечить своєчасне виконання транспортної операції – а з іншого дозволить отримати економію у витраті палива. Дослідження полягає у можливості доведення отриманих теоретичних положень до практичних рекомендацій та безпосередньо пристроїв та обладнання, які дозволять використовувати альтернативні види палива з метою підвищення екологічних та енергетичних характеристик судових двигунів. Ключові слова. паливо, двигуни, ресурсозберігаючі технології, дизельне паливо, транспортний флот

При розробці електропередачі вітчизняного дизель-поїзда ДЕЛ-02 з тяговими асинхронними двигунами, вирішувалося питання можливості перевірки в умовах депо його основних характеристик. Для цього потрібно було забезпечити в стаціонарних режимах навантаження та контроль роботи дизель-генераторної установки, перетворювача частоти і тягових двигунів без використання додаткового устаткування. Для забезпечення надійності експлуатаційних характеристик дизель-поїзда в систему керування електропередачі введена система контролю і діагностики основних параметрів в процесі руху. Крім того, з урахуванням особливостей схеми електропередачі, передбачена можливість перевірки і налаштування її параметрів у стаціонарних режимах. Із цією метою запропоновано та обґрунтовано використання гальмового резистора у якості навантаження дизель-генератора, а перетворювач частоти при цьому навантажується на загальмовані тягові двигуни. При цьому система регулювання залишається замкнутою, а реєстрація параметрів виконується системою контролю і діагностики

Наведені результати експериментального дослі-дження впливу кута випередження впорскуванняпалива на статичні та динамічні властивості ди-зеля з турбонаддувом. На основі знятих швидкіс-них характеристик робочих параметрів дизеля зарізних установочних кутів випередження впорску-вання палива була дана оцінка ступеня впливу до-сліджуваного регульованого параметра на стати-чні властивості двигуна. З аналізу динамічнихрежимів вільного прискорення дизеля, отриманихпри різних характерах зміни кута випередженнявпорскування палива, зроблені висновки про тіснийвзаємозв’язок між моментом початку подачіпалива та якістю заданого перехідного процесу. The results of experimental studies of the effect of advanceangle of fuel injection on the static and dynamic properties of adiesel engine with a turbocharger have been produced. Thedegree of influence of the controlled parameter on the staticproperties of a diesel engine was assessed on the basis of velocity characteristics of operating parameters of diesel at different advance angles of fuel injection. From the analysis of dynamicmodes of the free acceleration of a diesel engine, produced byvarious characters of changing of the advance angle of fuelinjection, conclusions about the close relationship between theonset of the fuel supply and the quality of a given transitionhave been made.

Завдання синтезу системи керування тяговим електроприводом змінного струму є складовою частиною загального завдання створення оптимальної системи керування транспортними засобами, що забезпечує виконання графіка руху у відповідності заданому критерію якості. Метою даної роботи є розроблення математичних моделей для синтезу системи керування електроприводу змінного струму з використанням алгоритму векторного управління, синтез управлінь та проведення досліджень їх моделей, отримання якісних характеристик роботи системи керування в процесі моделювання з використанням пакету МАТLAB. Розглянуті питання синтезу систем керування тяговим електроприводом змінного струму дизель-поїзда та їх дослідження за допомогою математичних моделей, які реалізовані в пакеті МАТLAB. Проведено огляд літературних джерел на задану тематику та аналіз існуючих підходів до розв’язання задач синтезу систем керування у даній галузі, зокрема систем керування з використанням алгоритмів векторного управління. Виконано синтез управлінь, побудовані математичні моделі досліджуваних об’єктів керування, проведене моделювання їхнього функціонування. Отримані аналітичні співвідношення, які можуть бути використані для розробки структури САР електроприводу дизель-поїзда і розрахунку її параметрів при задані критерію якості з урахуванням певного завантаження дизель-поїзда. Синтезовані закони управління забезпечують стійкий розгін дизель-поїзда в різних точках тягової характеристики і при цьому виконуються вимоги щодо точності приведення об’єкта керування в задану точку фазового простору і якості перехідних процесів

Паливна апаратура (ПА) є найбільш складною і дорогою частиною сучасного суднового двигуна. Вона робить істотний вплив на надійність, економічність і екологічність роботи двигуна. Знос деталей, що труться сполучень ПА є однією з основних причин зниження ресурсу суднових двигунів. В даний час спостерігається тенденція до зменшення вмісту сірки в бункерних паливах для суднових двигунів з метою поліпшення їх екологічних характеристик Дистилятні палива є мастильним матеріалом для рухомих деталей ПА. Найбільш схильні до зносу прецизійні вузли паливного насоса високого тиску і форсунок. Зниження вмісту сірки в паливі призводить до погіршення їх протизносних властивостей, внаслідок чого відбувається збільшення зносу тертьових пар ПА двигунів. Крім того, видалення сірки з палива в процесі гідроочищення провід до видалення поверхнево-активні речовини (ПАР), які сприяють утворенню змащувальних плівок на поверхні металу.

Проблеми захисту навколишнього середовища від забруднень актуальні для всієї енергетики, в тому числі і суднової. Викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами суднових дизелів щорічно складають мільйони тонн. Основним міжнародним документом, що регламентує екологічні параметри роботи суднових енергетичних установок, є конвенція MARPOL. У конвенції МАРПОЛ 73/78 передбачено заходи, щодо скорочення і запобігання забруднення морського середовища, як нафтою і нафтопродуктами, так і іншими речовинами, шкідливими для мешканців моря, що перевозяться на суднах або утворюються в процесі їх експлуатації. Правові норми, тобто інструкції, щодо запобігання забруднення атмосфери з суден містяться в Додатку VI до Конвенції МАРПОЛ 73/78.

Проблеми захисту навколишнього середовища від шкідливих забруднень актуальні для всієї енергетики, в тому числі й суднової. Викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами суднових дизелів щорічно складають мільйони тонн. Основним міжнародним документом, що регламентує екологічні параметри роботи суднових енергетичних установок, є Міжнародна конвенція MARPOL. У конвенції МАРПОЛ 73/78 передбачено заходи, щодо скорочення і запобігання забруднення морського середовища, як нафтою і нафтопродуктами, так і іншими речовинами, шкідливими для мешканців моря, що перевозяться на суднах або утворюються в процесі їх експлуатації. Правові норми, тобто інструкції, щодо запобігання забруднення атмосфери з суден містяться в Додатку VI до Конвенції МАРПОЛ 73/78.

Актуальність теми дослідження. Аналіз досягнень сучасної енергетики показує, що децентралізовані енергосистеми з використанням джерел розосередженої генерації можуть бути надзвичайно прибутковою сферою для капіталовкладень, якщо є можливість розміщувати джерела генерації енергії поблизу споживачів. Зазвичай витрати на передачу енергії сягають 30 % від вартості її вироблення. Наявні методики для проєктування системи електропостачання віддалених споживачів переважно розглядають як альтернативу централізованому електропостачанню, електропостачання за рахунок генерації електроенергії на базі відновлювальних джерел енергії, або за рахунок використання котелень, дизель-генераторів. Між тим, освоєння потенціалу відновлювальних джерел енергії – це технічно важкореалізоване нині завдання, яке пов’язане з низькою щільністю потоку енергії від відновлювальних джерел енергії і залежністю їх від природних умов. Вартість отримання енергії, хоча вона і щорічно знижується, залишається значно вище, ніж у традиційних енергоресурсів, а необхідних кардинальних технічних рішень поки немає. Постановка проблеми. Проблематикою цієї роботи є синтез методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, враховуючи особливості та специфіку їх експлуатації. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Об’єднання на паралельну роботу розосередженої генерації та мережі дасть синергетичний ефект – появу нових властивостей, яких не було у складових частинах, що проявляється, зокрема, у зниженні нерегулярності сумарного графіка навантаження об’єднаних систем, зниженні його нерівномірності в добовому, тижневому й сезонному розрізах, зменшенні залежності частоти електричного струму від коливань балансу потужності. У попередніх дослідженнях нами обґрунтовано позитивний ефект від впровадження джерел розосередженої генерації в умовах промислових підприємств, а саме модульність, надійність, місцеве керування, зменшення негативного впливу на екологію та малий пусковий період. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Враховуючи складність технологічного процесу та специфіку функціонування гірничих підприємств, актуальним науково-практичним завданням є розробка методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, враховуючи специфіку їх функціонування. Постановка завдання. Отже, актуальним науково-практичним завданням є синтез методу визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств, що дозволить ефективно впроваджувати джерела розосередженої генерації у структури електропостачання залізорудних підприємств. Виклад основного матеріалу. Для визначення потенціалу відновлювальних джерел енергії, що входять до складу джерел розосередженої генерації в умовах залізорудних підприємств, необхідно мати як можна повніші й чіткі дані про електропостачання і електроспоживання навантаження електрообладнанням залізорудного підприємства протягом доби, а також наявність даних про витрати електричної енергії в електромережі електропостачання і електроспоживання навантаження. Висновки відповідно до статті. На залізорудних підприємствах актуальним та можливим є впровадження в загальну структуру систем електроживлення розосередженої генерації на базі відновлюваних джерел енергії. Запропонований метод визначення потенціалу розосереджених джерел енергії в умовах залізорудних підприємств дозволить ефективно впроваджувати розосереджену генерацію до структури їх електропостачання.