ĐÁNH GIÁ ĐỘNG cơ TĨNH cỡ NHỎ DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI CỠ NHỎ DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS Biểu đồ công việc KPI Thông số điều kiện đầu vào Xây dựng mô hình thí nghiệm Mục tiêu đánh giá Xây dựng sơ đồ thật Cơ sở lý thuyết Quy trình thí nghiệm Kết quả, kết luận Để đáp ứng nhiên liệu biogas sử dụng trong động cơ đốt trong đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật, ta có một số chỉ tiêu đánh giá: Băng thử có khả năng làm việc ở 2 chế độ: Chế độ động cơ điện Khi kéo động cơ hay khởi động động cơ và chế độ máy phát điện Khi tạo tải cho động cơ thí nghiệm. Tự động đo đạc được các thông số của động cơ như mômen, tốc độ quay của trục khuỷu...với độ chính xác cao. Công suất cực đại Nemax : 220 Kw Mômen quay cực đại Memax : 934 N.m Số vòng quay cực đại nemax : 8000 vgph. Cơ sở lý thuyết của bộ phân tích CO: Cơ sở lý thuyết đo nồng độ khí Nox Từ khóa:

Thành viên nhóm 1:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

BÁO CÁO

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI CỠ NHỎ

DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS

Biểu đồ công việc KPI

I Biểu đồ công việc KPI

 Tổng hiệu suất làm việc của các thành viên trong nhóm

II Thông số điều kiện đầu vàoNhiên liệu và khí thải ngoài môi trường

II Thông số điều kiện đầu vàoNhiên liệu và khí thải ngoài môi trường

II Thông số điều kiện đầu vào

II Thông số điều kiện đầu vào

Tiêu chuẩn khí thải theo tiêu chuẩn châu âu EURO 4

Loại Động cơ Yêu cầu về nông độ các chất trong khí thải Thông tin bổ sung

EURO 4

Động cơ xăng

Các xe áp dụng tiêu chuẩn Euro 4 cần lắp thêm các bộ lọc hạt làm giảm thiểu các hạt vật chất (PM) và oxit Nito (NOx)

II Thông số điều kiện đầu vào

Chu trình chạy đo khí thải

Chu trình vận hành trên băng thử (UDC/EUDC)

III Sơ đồ khối mô hình thí nghiệm

IV Mục tiêu đánh giá

Để đáp ứng nhiên liệu biogas sử dụng trong động cơ đốt trong đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, ta có một số chỉ tiêu đánh giá:

 Công suất động cơ [Ne]

 Tiêu chuẩn lượng khí thải (COx, NOx, HC, C)

V Xây dựng sơ đồ thật

Các thiết bị đo

 Băng thử điện APA 204/E/0934

Băng thử có khả năng làm việc ở 2 chế độ: Chế độ động cơ điện [Khi kéo động cơ hay khởi động động cơ] và chế độ máy phát điện [Khi tạo tải cho động cơ thí nghiệm] Tự động đo đạc được các thông số của động cơ như mômen, tốc độ quay của trục khuỷu với độ chính xác cao

- Công suất cực đại Nemax : 220 [Kw]

- Mômen quay cực đại Memax : 934 [N.m]

- Số vòng quay cực đại nemax : 8000 [vg/ph]

V Xây dựng sơ đồ thật

Các thiết bị đo

Thiết bị AVL Fuel Mas Flow Meter:

Thực hiện theo nguyên lý đo kiểu lưu lượng,dùng nước vòng ngoài làm mát lượng nhiên liệu đã được định sẵn từ thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu

V Xây dựng sơ đồ thật

Các thiết bị đo

 Thiết bị điều khiển nhiệt độ nước làm mát AVL533 Coolant Conditioning System

V Xây dựng sơ đồ thật

Các thiết bị đo

 Thiết bị điều khiển cung cấp và đo tiêu hao nhiên liệu AVL 733 Fuel balance

Để điều khiển nhiên liệu cung cấp cho động cơ ta

dùng thiết bị cung cấp và đo tiêu hao nhiên liệu

[AVL733 - Fuel balance], nối thông với bơm cao áp

của động cơ bằng hai đường ống cấp và hồi Bơm

cao áp được điều khiển bằng động cơ bước [THA –

100] kết nối trực tiếp với PUMA

V Xây dựng sơ đồ thậtCác thiết bị đo

Dụng cụ đo: Hệ thống AVL CEC CFV kết

hợp với các bộ xử lý thích hợp

V Xây dựng sơ đồ thật

Các cảm biến

Cảm biến đo momen xoắn trục

V Xây dựng sơ đồ thậtCác cảm biến

Cảm biến đo tốc độ quay Cảm Biến Oxy – Oxygen sensor

Cảm biến Coriolis:Dùng để đo lượng nhiên

liệu cung cấp cho động cơ

V Xây dựng sơ đồ thậtCác cảm biến

VI Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết đo công suất động cơ

Ne = Me.⍵

Đo momen tại trục xoắn

Đo tốc độ đầu ra trục xoắn

VI Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết hình thành khí thải động cơ

• CO được hình thành từ quá trình oxy hóa không hoàn toàn nhiên liệu trong điều kiện thiếu O2

• NOX (NO,NO2) được tạo ra do N2 tác dụng với O2 ở điều kiện nhiệt độ cao( từ 1100 0C)

• HC hình thành do quá trình cháy không hoàn toàn khi tỉ lệ nhiên liệu và không khí cao hoặc nhiệt

độ đốt cháy nhiên liệu thấp

• Thực tế do quá trình cháy không hoàn toàn của nhiên liệu nên khí thải ra ngoài môi trường còn có: CO, CO2, H2O, N2

VI Cơ sở lý thuyết

Tác hại của khí thải động cơ

• Đối với môi trường: Hiệu ứng nhà kính( mưa axit,ô nhiễm môi trường )

• Đối với sinh thái : Đột biến sinh học( các vi trùng gây bệnh )

• Đối với sức khỏe con người: gây các bệnh về hô hấp, da,

VI Cơ sở lý thuyết

1: Buồng phát tia hồng ngoại, 2: Màng chắn, 3: Đĩa khoét các rãnh, 4: Buồng chứa khí mẫu, 5: Buồng chứa khí CO được ngăn bằng một màng chắn cao su, 6: Thiết bị đo độ võng của màng, 7: Buồng chưa khí CO được ngăn bằng một tấm màng cao su, 8: Buồng chưa khí mẫu

Cơ sở lý thuyết của bộ phân tích CO:

VI Cơ sở lý thuyết

Phương pháp phổ phát xạ để khí đo khí thải Nox

-Phương pháp này là đo cường độ ánh sáng do các

VI Cơ sở lý thuyết

Bộ phân tích HC

VI Cơ sở lý thuyết

1.Cảm biến mức nhiên liệu 8.Van thông khí C.Đường hồi nhiên liệu

2.Van nạp đầy 9.Van xả D.Thông hơi

3 Van tràn 10.Cảm biến áp suất cửa ra E.Thùng chứa xả

4.Bơm nhiên liệu 11.Cảm biến áp suất hút vào F.Van khóa

5.Van dừng 12.áp kế đo áp suất cửa vào G.Van thông gió

6.Bộ điều chỉnh áp suất A.Nhiên liệu vào H.Bộ lấy chuẩn.

7 Cảm biến lưu lượng B.Nhiên liệu tới động cơ

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL 735S:

VII Quy trình thí nghiệm

Qui trình đo công suất động cơ

 Cho động cơ khởi động và đạt đến nhiệt độ làm việc của động cơ (khoảng 85-90 độ C)

 Điều chỉnh tốc độ động cơ và % tải

 Tiến hành đo momen động cơ ở các tốc độ và mức độ % tải theo qui định

 Thiết bị đo công suất sẽ tự động ghi lại các giá trị công suất theo các tốc độ khác nhau và xuất ra màn hình

VII Quy trình thí nghiệm

Quy trình đo khí thải

 Kết nối các đầu đo với máy đo Nối các jack cắm các thiết bị với nhau.

 Kiểm tra nguồn và thông mạch trước khi cấp nguồn cho các thiết bị.

 Cấp nguồn cho các thiết bị và máy đo phân tích khí thải.

 Khởi động động cơ, cho động cơ đạt đến nhiệt độ làm việc.

 Điều chỉnh động cơ chạy với tốc độ ổn định.

 Tiến hành đo khí thải động cơ.

 Ấn nút đo để máy đo phân tích lấy các số liệu.

Sau khi đo xong, ấn nút để xuất kết quả ra màn hình.

VIII Kết quả, kết luận

1 Kết quả so sánh suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel/biogas và động cơ

Biogas.

- Ảnh hưởng của thành phần CH 4 trong biogas đến suất tiêu hao nhiên liệu diesel của động cơ (theo % bướm ga)

a.Thành phần CH4 trong Biogas cao.

VIII Kết quả, kết luận

b.Thành phần CH4 trong Biogas thấp.

VIII Kết quả, kết luận

b.Thành phần CH4 trong Biogas thấp.

VIII Kết quả, kết luận

2 Kết quả đo công suất động cơ trước và sau khi sử dụng nhiên liệu biogas

VIII Kết quả, kết luận

3 Kết quả đo các thông số khí thải động cơ trước và sau khi dùng nhiên liệu biogas

VIII Kết quả, kết luận

 Kết luận:

 Khi thành phần CH4 trong biogas cao thì độ mở bướm ga thay đổi trong phạm vi từ 70% đến 100% ảnh hưởng rất ít đến suất tiêu hao nhiên liệu diesel

của động cơ nhiên liệu kép Khi độ mở bướm ga 100% thì suất tiêu hao nhiên liệu diesel của động cơ nhiên liệu kép thay đổi từ 12,5% (ở vùng tốc độ thấp) lên đến 15,5% ở vùng tốc độ cao Còn khi độ mở bướm ga là 70% thì tỷ lệ này thay đổi từ 15% đến 19%

 Khi thành phần CH4 trong biogas thấp, độ mở bướm ga ảnh hưởng mạnh đến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ nhiên liệu kép.Ứng với độ mở bướm

ga 100%, suất tiêu hao nhiên liệu diesel thay đổi từ 14% (ở tốc độ thấp) đến 16% (ở tốc độ cao) so với khi động cơ chạy hoàn toàn bằng diesel Khi đóng bướm ga đến 50% thì mức thay đổi tỷ lệ này từ 23% đến 34% Khi độ mở bướm ga còn 30% thì suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ nhiên liệu kép thay đổi từ 30% (ở vùng tốc độ thấp) đến 45% (ở vùng tốc độ cao)