Zaledwie sto lat temu silniki spalinowe musiały wywalczyć miejsce, jakie zajmują we współczesnej motoryzacji w zaciekłej konkurencji. Wtedy ich przewaga nie była bynajmniej tak oczywista jak dzisiaj. Rzeczywiście, silnik parowy - główny rywal silnika benzynowego - miał w porównaniu z nim ogromne zalety: bezgłośność, łatwość sterowania mocą, doskonałe właściwości trakcyjne i niesamowitą „wszystkożerność”, która pozwala mu pracować na każdym rodzaju paliwa, od drewna po benzynę. Ostatecznie jednak zwyciężyła sprawność, lekkość i niezawodność silników spalinowych, które sprawiły, że pogodziliśmy się z ich wadami jako nieuniknionymi.
W latach 50., wraz z pojawieniem się turbin gazowych i silników rotacyjnych, rozpoczął się szturm na monopolistyczną pozycję silników spalinowych w motoryzacji, szturm, który do tej pory nie został uwieńczony sukcesem. Mniej więcej w tych samych latach podjęto próby sprowadzenia na scenę nowego silnika, który w zadziwiający sposób łączy wydajność i niezawodność silnika benzynowego z bezgłośnością i „wszystkożernością” instalacji parowej. Jest to słynny silnik spalinowy, który szkocki ksiądz Robert Stirling opatentował 27 września 1816 r. (patent angielski nr 4081).
Fizyka procesów
Zasada działania wszystkich bez wyjątku silników cieplnych opiera się na fakcie, że podczas rozszerzania się ogrzanego gazu wykonywana jest większa praca mechaniczna niż wymagana do sprężenia zimnego. Aby to zademonstrować wystarczy butelka i dwa garnki gorącej i zimnej wody. Najpierw butelkę zanurza się w lodowatej wodzie, a gdy powietrze w niej ostygnie, szyjkę zatyka się korkiem i szybko przenosi do gorącej wody. Po kilku sekundach słychać trzask i podgrzany w butelce gaz wypycha korek, wykonując pracę mechaniczną. Butelkę można ponownie włożyć z powrotem do lodowatej wody – cykl się powtórzy.
cylindry, tłoki i skomplikowane dźwignie pierwszej maszyny Stirlinga odtwarzały ten proces prawie dokładnie, dopóki wynalazca nie zdał sobie sprawy, że część ciepła pobranego z gazu podczas chłodzenia można wykorzystać do częściowego ogrzewania. Wystarczy jakiś pojemnik, w którym będzie można magazynować ciepło pobrane z gazu podczas chłodzenia i oddać mu je po podgrzaniu.
Niestety, nawet to bardzo ważne ulepszenie nie uratowało silnika Stirlinga. Do 1885 roku osiągane tu wyniki były bardzo mierne: 5-7 procent wydajności, 2 litry. Z. moc, 4 tony wagi i 21 metrów sześciennych zajmowanej przestrzeni.
Silników spalinowych nie uratował nawet sukces innej konstrukcji opracowanej przez szwedzkiego inżyniera Ericksona. W przeciwieństwie do Stirlinga proponował ogrzewanie i chłodzenie gazu nie przy stałej objętości, ale przy stałym ciśnieniu. W 1887 roku kilka tysięcy małych silników Ericksona pracowało doskonale w drukarniach, domach, kopalniach, na statkach. Napełniali zbiorniki na wodę, napędzali windy. Erickson próbował nawet przystosować je do prowadzenia załóg, ale okazały się za ciężkie. W Rosji przed rewolucją produkowano dużą liczbę takich silników pod nazwą „Ciepło i energia”.
W ubiegłym roku czasopismo, w pierwszym numerze którego witano czytelników Einsteina, obrócony 85 lata.
Niewielki zespół Redakcji nadal publikuje IR, którego czytelnikami masz zaszczyt być. Chociaż z każdym rokiem staje się to coraz trudniejsze. Przez długi czas, na początku nowego wieku, redaktorzy musieli opuścić swoje rodzinne miejsce zamieszkania na ulicy Myasnitskaya. (Cóż, właściwie to jest miejsce dla banków, a nie dla jakiegoś grona wynalazców). Pomógł nam jednak Y. Maslyukov(wówczas przewodniczący Komitetu Dumy Państwowej Zgromadzenia Federalnego Federacji Rosyjskiej ds. Przemysłu) przenieść się do NIIAA w pobliżu stacji metra Kałużskaja. Pomimo tego, że Redakcja wywiązywała się z warunków umowy i terminowo płaciła czynsz oraz inspirujące ogłoszenie kursu na innowacyjność przez Prezydenta i Rząd Federacji Rosyjskiej, nowy dyrektor NIIAA poinformował nas o eksmisji Redakcji „ze względu na konieczność operacyjną”. Dzieje się tak pomimo prawie 8-krotnego zmniejszenia liczby pracowników NIIAA i związanego z tym zwolnienia powierzchni oraz pomimo faktu, że powierzchnia zajmowana przez redakcję nie stanowiła jednej setnej procenta bezkresnych obszarów NIIAA.
Schroniła nas firma MIREA, w której mieszkamy od pięciu lat. Rusz się dwa razy, by spłonąć raz, mówi przysłowie. Ale redaktorzy wytrzymują i będą się opierać tak długo, jak tylko będą mogli. I może istnieć tak długo, jak magazyn „Wynalazca i innowator” Czytaj i pisz.
Starając się dotrzeć z informacjami do większej liczby osób zainteresowanych, zaktualizowaliśmy stronę internetową magazynu, czyniąc ją, naszym zdaniem, bardziej informacyjną. Zajmujemy się digitalizacją publikacji z lat ubiegłych począwszy od 1929 rok - czas założenia czasopisma. Udostępniamy wersję elektroniczną. Ale najważniejsze jest wydanie papierowe IR.
Niestety liczba abonentów to jedyna podstawa finansowa istnienia IR, a organizacji i osób maleje. A moje liczne listy poparcia dla pisma kierowane do przywódców rządowych różnych szczebli (obaj prezydenci Federacji Rosyjskiej, premierzy, obydwaj burmistrzowie Moskwy, obydwaj gubernatorzy obwodu moskiewskiego, gubernator rodzinnego Kubania, szefowie największych rosyjskich firm) nie przyniosły żadnego rezultatu.
W związku z powyższym Redakcja zwraca się do Was, naszych Czytelników: wspierajcie oczywiście magazyn w miarę możliwości. Poniżej publikujemy paragon, za pomocą którego można przekazywać pieniądze na działalność statutową, czyli publikację czasopisma.
Jednym z obiecujących źródeł energii mechanicznej dla samochodów jest silnik spalinowy, opracowany kilka wieków temu przez urodzonego w Szkocji Roberta Stirlinga. Silnik spalinowy Stirlinga, zgodnie z zasadą działania, bardzo różni się od zwykłego dla wszystkich silników spalinowych. Ale przez jakiś czas po opracowaniu bezpiecznie o tym zapomnieli.
Historia stworzenia
W 1816 roku urodzony w Szkocji Robert Stirling opatentował silnik cieplny, który dziś nosi imię jego twórcy. Jednak sama idea silników na ogrzane powietrze wcale nie została przez niego wymyślona. Ale pierwszy świadomy projekt stworzenia takiej jednostki zrealizował Stirling.
Udoskonalił system, dodając do niego oczyszczacz, zwany w literaturze technicznej wymiennikiem ciepła. Dzięki temu wydajność silnika znacznie wzrosła, utrzymując go w cieple. Ten model na ten czas został uznany za najtrwalszy, ponieważ nigdy nie eksplodował.
Pomimo tak szybkiego zaawansowania modelu, na początku XX wieku zrezygnowano z dalszego rozwoju silnika spalinowego ze względu na jego koszt na rzecz silnika spalinowego.
Silnik Stirlinga: zasada działania i modyfikacje
Zasada działania każdego silnika cieplnego polega na tym, że uzyskanie gazu w stanie rozprężonym wymaga znacznych wysiłków mechanicznych. Obrazowym przykładem jest eksperyment z dwoma garnkami, zgodnie z którym napełnia się je zimną i gorącą wodą. Zanurz butelkę z zakrętką w zimnej wodzie. Następnie butelkę przenosi się do gorącej wody.
Przy tym ruchu gaz w butelce wykonuje pracę mechaniczną i wypycha korek z szyjki. Pierwszy model silnika spalinowego działał na dokładnie tej samej zasadzie. Jednak później twórca zdał sobie sprawę, że część wytwarzanego ciepła można wykorzystać do ogrzewania. Wydajność jednostki z tego tylko wzrosła.
Nieco później inżynier ze Szwecji, Erickson, udoskonalił projekt, wysuwając pomysł chłodzenia i ogrzewania gazu przy stałym ciśnieniu zamiast objętości. Pozwoliło to silnikowi „wspiąć się po szczeblach kariery” i zaczął być stosowany w kopalniach i drukarniach. Dla załóg i pojazdów jednostka była zbyt ciężka.
Rysunek wyraźnie pokazuje cykl pracy silnika Stirlinga.
Jak działa silnik Stirlinga? Zamienia energię cieplną dostarczoną z zewnątrz na użyteczną pracę mechaniczną. Proces ten zachodzi w wyniku zmiany temperatury gazu lub cieczy krążącej w zamkniętej objętości. W dolnej części urządzenia substancja robocza nagrzewa się, zwiększa objętość i popycha tłok do góry.
Gorące powietrze dostaje się do górnej części silnika i jest chłodzone przez chłodnicę. Ciśnienie płynu roboczego jest zmniejszane, a tłok opuszczany, aby powtórzyć cały cykl. Układ jest całkowicie uszczelniony, dzięki czemu substancja robocza nie ulega zużyciu, a jedynie przemieszcza się w ramach cyklu.
Ponadto istnieją silniki o cyklu otwartym, w których sterowanie przepływem realizowane jest za pomocą zaworów. Modele te nazywane są silnikiem Ericksona. Ogólnie zasada działania silnika spalinowego zewnętrznego jest podobna do silnika spalinowego wewnętrznego. W niskich temperaturach następuje w nim kompresja i odwrotnie. Ogrzewanie odbywa się na różne sposoby.
Ciepło w silniku o spalaniu zewnętrznym dostarczane jest przez ścianę cylindra z zewnątrz. Stirling przypuszczał, że użyje okresowej zmiany temperatury za pomocą tłoka wyporowego. Ten tłok przenosi gazy z jednej wnęki cylindra do drugiej. Jednocześnie z jednej strony stale utrzymywane są niskie temperatury, a z drugiej wysokie. Gdy tłok porusza się w górę, gaz przemieszcza się z gorącej do zimnej wnęki.
Układ napędowy w silniku jest połączony z pracującym tłokiem, który spręża gaz na zimno i pozwala mu rozszerzać się w upale. Przydatna praca jest wykonywana właśnie dzięki kompresji w niższych temperaturach. Ciągłość zapewnia mechanizm korbowy. Nie ma specjalnych granic między etapami cyklu. Dzięki temu sprawność silnika Stirlinga nie spada.
Kilka danych silnika
Teoretycznie każde źródło ciepła (słońce, prąd, paliwo) może dostarczać energię do silnika spalinowego. Zasada działania korpusu silnika polega na wykorzystaniu helu, wodoru lub powietrza. Idealny obieg ma najwyższą możliwą sprawność cieplną. Sprawność w tym przypadku wynosi od 30 do 40%. Wydajny regenerator może zapewnić wyższą wydajność. Wbudowane wymienniki ciepła zapewniają regenerację, wymianę i chłodzenie w nowoczesnych silnikach. Ich zaletą jest bezolejowa praca. Ogólnie rzecz biorąc, silnik wymaga niewielkiego smarowania. Średnie ciśnienie w cylindrze waha się od 10 do 20 MPa. Niezbędny jest dobry system uszczelnień i możliwość przedostawania się oleju do wnęk roboczych.
Według obliczeń teoretycznych sprawność silnika Stirlinga jest silnie uzależniona od temperatury i może sięgać nawet 70%. Pierwsze próbki silnika wykonane w metalu miały niską wydajność, ponieważ opcje chłodziwa były nieefektywne i ograniczały maksymalną temperaturę ogrzewania, nie było materiałów konstrukcyjnych odpornych na wysokie ciśnienie. W drugiej połowie XX wieku silnik o napędzie rombowym podczas testów przekraczał 35% sprawności na wodnym płynie chłodzącym iw temperaturze 55 stopni Celsjusza. Ulepszenie projektu w niektórych próbkach eksperymentalnych pozwoliło osiągnąć wydajność prawie 39%. Prawie wszystkie nowoczesne silniki benzynowe o podobnej mocy mają sprawność 28 - 30%. Turbodiesle osiągają około 35%. Najnowocześniejsze egzemplarze silników Stirlinga, opracowane przez firmę Mechanical Technology Inc w USA, wykazują sprawność dochodzącą do 43%.
Po opracowaniu żaroodpornej ceramiki i innych innowacyjnych materiałów możliwe będzie dalsze podwyższanie temperatury medium. Wydajność w takich warunkach może sięgać nawet 60%.
Istnieje kilka modyfikacji silnika spalinowego Stirlinga.
Modyfikacja „Alfa”
Taki silnik składa się z gorących i zimnych, oddzielnych tłoków zasilających, umieszczonych we własnych cylindrach. Ciepło dostarczane jest do cylindra za pomocą gorącego tłoka, a zimny tłok znajduje się w chłodzącym wymienniku ciepła.
Modyfikacja „Beta”
W tej wersji silnika cylinder, w którym znajduje się tłok, jest z jednej strony podgrzewany, a z drugiej chłodzony. Pływak i tłok napędowy poruszają się wewnątrz cylindra. Wypornik przeznaczony jest do zmiany objętości gazu roboczego. Regenerator zawraca schłodzoną substancję roboczą do nagrzanej komory silnika.
Modyfikacja „Gamma”
Cała prosta konstrukcja modyfikacji Gamma składa się z dwóch cylindrów. Pierwszy jest całkowicie zimny. Porusza tłokiem napędowym. A druga jest zimna tylko z jednej strony, az drugiej - podgrzewana. Służy do przesuwania mechanizmu wypornika. Regenerator cyrkulacji zimnych gazów w tej modyfikacji może być wspólny dla obu cylindrów i być uwzględniony w konstrukcji wypornika.
Zalety silnika spalinowego
Ten typ silnika jest bezpretensjonalny pod względem paliwa, ponieważ podstawą jego działania jest różnica temperatur. Co spowodowało tę różnicę - tak naprawdę nie ma znaczenia. Silnik Stirlinga ma prostą konstrukcję i nie wymaga dodatkowych układów i osprzętu (rozrusznik, skrzynia biegów). Niektóre cechy konstrukcyjne silnika są gwarancją długiej żywotności: silnik może pracować nieprzerwanie przez około sto tysięcy godzin. Kolejną ważną zaletą silnika spalinowego jest jego cicha praca. Wynika to z faktu, że w cylindrach nie dochodzi do detonacji i nie ma potrzeby odprowadzania spalin. Szczególnie wyróżnia się tym parametrem modyfikacja Beta. Jego konstrukcja jest wyposażona w mechanizm korbowy w kształcie rombu, który zapewnia brak wibracji podczas pracy. I wreszcie przyjazność dla środowiska. W cylindrach silnika nie zachodzą żadne procesy, które mogłyby niekorzystnie wpływać na środowisko.
Wybierając alternatywne źródła ciepła (energię słoneczną), silnik Stirlinga zamienia się w rodzaj przyjaznej dla środowiska jednostki napędowej.
Wady silnika spalinowego
Masowa produkcja takich silników jest obecnie niemożliwa. Głównym problemem jest materiałochłonność konstrukcji. Chłodzenie płynu roboczego silnika wymaga instalacji chłodnic o dużych objętościach. W rezultacie zwiększają się wymiary. Stosowanie złożonych rodzajów płynów roboczych, takich jak wodór czy hel, rodzi pytanie o bezpieczeństwo silnika. Przewodność cieplna i odporność na temperaturę muszą być na wysokim poziomie. Ciepło jest dostarczane do objętości roboczej przez wymienniki ciepła. W ten sposób część ciepła jest tracona po drodze. Przy produkcji wymienników ciepła konieczne jest stosowanie metali żaroodpornych. W takim przypadku metale muszą być odporne na wysokie ciśnienie. Wszystkie te materiały są drogie, a ich przetwarzanie zajmuje dużo czasu. Zasady zmiany trybów silnika spalinowego bardzo różnią się od tradycyjnych. Wymagany jest rozwój specjalnych urządzeń sterujących. Zmiana mocy spowodowana jest zmianą ciśnienia w cylindrach oraz kąta fazowego między wypornikiem a tłokiem napędowym. Możesz także zmienić pojemność wnęki za pomocą płynu roboczego.
Przykłady implementacji silników spalinowych w samochodach
Wykonalne modele takiego silnika zostały wydane, pomimo wszystkich trudności produkcyjnych. W latach 50-tych XX wieku tego typu jednostkami napędowymi zainteresowały się firmy motoryzacyjne. Zasadniczo wdrożenie silników Stirlinga w samochodach zostało przeprowadzone przez Ford Motor Company i Grupę Volkswagen. Szwedzka firma UNITED STIRLING opracowała taki silnik, w którym twórcy starali się częściej stosować seryjne jednostki i komponenty (wał korbowy, korbowody). Opracowano czterocylindrowy silnik w kształcie litery V o ciężarze właściwym 2,4 kg / kW. Podobną masę ma kompaktowy diesel. Próbowali zainstalować silnik w siedmiotonowych samochodach dostawczych.
Najbardziej znaczącym sukcesem był Philips 4-125DA, dostępny do montażu w samochodach osobowych. Moc robocza silnika wynosiła 173 koni mechanicznych. Wymiary niewiele różniły się od zwykłej benzyny ICE.
General Motors opracował ośmiocylindrowy silnik spalinowy w kształcie litery V z szeregowym mechanizmem korbowym. W 1972 roku limitowana wersja samochodów Ford Torino została wyposażona w taki silnik. Ponadto zużycie paliwa spadło aż o 25% w porównaniu z poprzednimi modelami. Dziś kilka firm zagranicznych próbuje udoskonalić konstrukcję tego silnika, aby dostosować go do masowej produkcji i montażu w samochodach osobowych.
Zasada działania
Zaproponowana innowacyjna technologia opiera się na zastosowaniu wysokosprawnego czterocylindrowego silnika spalinowego. To jest silnik cieplny. Ciepło może być dostarczane z zewnętrznego źródła ciepła lub wytwarzane poprzez spalanie szerokiej gamy paliw w komorze spalania.
Ciepło jest utrzymywane w stałej temperaturze w jednej komorze silnika, gdzie jest przetwarzane na wodór pod ciśnieniem. Rozszerzając się, wodór popycha tłok. W niskotemperaturowej komorze silnika wodór jest schładzany przez akumulatory ciepła i chłodnice cieczy. W miarę rozszerzania się i kurczenia wodór powoduje ruch posuwisto-zwrotny tłoka, który obraca się za pomocą tarczy sterującej, która napędza standardowy, pojemnościowy generator elektryczny. Proces chłodzenia wodorem wytwarza również ciepło, które można wykorzystać do połączonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w procesach pomocniczych.
ogólny opis
Elektrociepłownia FX-38 jest pojedynczym modułem silnik-prądnica, w którego skład wchodzi silnik spalinowy, propan, gaz ziemny, skojarzony gaz ropopochodny, inne paliwa średnio i niskoenergetyczne (biogaz), generator indukcyjny, układ sterowania silnikiem, obudowa odporna na warunki atmosferyczne z wbudowanym układem wentylacji oraz inne urządzenia pomocnicze do pracy równoległej z siecią wysokiego napięcia.
Znamionowa moc elektryczna przy zasilaniu gazem ziemnym lub biogazem przy częstotliwości 50 Hz wynosi 38 kW. Ponadto zakład wytwarza 65 kWh ciepła odzyskiwalnego z opcjonalnym systemem kogeneracji.
FX-38 można wyposażyć w różne opcje układu chłodzenia, aby zapewnić elastyczność instalacji. Produkt został zaprojektowany w taki sposób, aby można go było łatwo podłączyć do styków elektrycznych, układów zasilania paliwem i zewnętrznych rur układu chłodzenia, jeśli są na wyposażeniu.
Dodatkowe szczegóły i opcje
- Moduł pomiaru mocy (zapewnia zainstalowany przekładnik prądowy do odczytu parametrów AC na wyświetlaczu)
- Możliwość zdalnego monitoringu poprzez interfejs RS-485
- Opcje zintegrowanego lub zdalnie montowanego radiatora
- Opcja paliwa propan
- Opcja gazu ziemnego
- Powiązana opcja gazu ziemnego
- Opcja paliwa o niskim zużyciu energii
FX-48 może być używany na kilka sposobów:
- Równoległe podłączenie do sieci wysokiego napięcia 50 Hz, 380 V AC
- Połączony tryb ogrzewania i zasilania
Wydajność roślin
W trybie produkcji energii elektrycznej i ciepła przy częstotliwości 50 Hz zakład wytwarza 65 kWh ciepła odzyskiwalnego. Produkt jest wyposażony w instalację rurową gotową do podłączenia do dostarczonego przez klienta wymiennika ciepła ciecz/ciecz. Gorąca strona wymiennika ciepła to obieg zamknięty z chłodnicą skrzyni silnika i zintegrowaną chłodnicą układu, jeśli występuje. Zimna strona wymiennika ciepła jest dedykowana dla obwodów radiatora klienta.
Konserwacja
Agregat jest przeznaczony do pracy ciągłej z przystawką odbioru mocy. Podstawowy test wydajności jest wykonywany przez klienta co 1000 godzin i obejmuje sprawdzenie układu wody chłodzącej oraz poziomu oleju. Po 10 000 godzin pracy następuje serwis przedniej części urządzenia, w tym wymiana pierścienia tłokowego, uszczelnienia tłoczyska, paska napędowego i różnych uszczelnień. Określone kluczowe elementy są sprawdzane pod kątem zużycia. Prędkość silnika wynosi 1500 obr./min dla pracy z częstotliwością 50 Hz.
Ciągłość
Czas pracy instalacji wynosi ponad 95% w oparciu o okresy pracy i jest brany pod uwagę w harmonogramie konserwacji.
Poziom ciśnienia akustycznego
Poziom ciśnienia akustycznego urządzenia bez wbudowanego radiatora wynosi 64 dBA w odległości 7 metrów. Poziom ciśnienia akustycznego jednostki z wbudowanym radiatorem z wentylatorami chłodzącymi wynosi 66 dBA w odległości 7 metrów.
Emisje
W przypadku zasilania gazem ziemnym emisja z silnika jest mniejsza lub równa 0,0574 g/Nm 3 NO x , 15,5 g/Nm 3 lotnych związków organicznych i 0,345 g/Nm 3 CO.
paliwo gazowe
Silnik przystosowany jest do pracy na różnych rodzajach paliw gazowych o niższych wartościach opałowych od 13,2 do 90,6 MJ/Nm 3 , towarzyszących im gazie ropopochodnym, gazie ziemnym, metanie węglowym, gazie z procesów wtórnych, propan oraz biogazie wysypiskowym. Aby pokryć ten zakres, jednostkę można zamówić z następującymi konfiguracjami układu paliwowego:
Układ spalania wymaga regulowanego ciśnienia zasilania gazem 124-152 mbar dla wszystkich rodzajów paliw.
Środowisko
Standardowa wersja urządzenia pracuje w temperaturze otoczenia od -20 do +50°C.
Opis instalacji
Elektrownia cieplna FX-38 jest w stanie fabrycznym całkowicie gotowa do produkcji energii elektrycznej. Wbudowany panel elektryczny jest montowany na urządzeniu, aby spełnić wymagania interfejsu i sterowania. Odporny na warunki pogodowe wyświetlacz cyfrowy wbudowany w konsolę elektryczną zapewnia operatorowi interfejs uruchamiania, zatrzymywania i ponownego uruchamiania za pomocą przycisku. Panel elektryczny służy również jako główny punkt połączenia terminala elektrycznego klienta, a także przewodowych terminali komunikacyjnych.
Jednostka jest w stanie osiągnąć pełną moc wyjściową w ciągu około 3-5 minut od uruchomienia, w zależności od początkowej temperatury systemu. Sekwencja uruchomienia i instalacji jest aktywowana przez naciśnięcie przycisku.
Po poleceniu startu urządzenie jest podłączane do sieci wysokiego napięcia poprzez zamknięcie wewnętrznego stycznika do sieci. Silnik obraca się natychmiast, oczyszczając komorę spalania, zanim otworzą się zawory paliwa. Po otwarciu zaworu paliwowego energia jest dostarczana do urządzenia zapłonowego, zapalając paliwo w komorze spalania. O obecności spalania świadczy wzrost temperatury gazu roboczego, który uruchamia procedurę kontroli rozbiegu do punktu temperatury roboczej. Następnie płomień pozostaje samowystarczalny i stały.
Po poleceniu zatrzymania instalacji następuje najpierw zamknięcie zaworu paliwa w celu zatrzymania procesu spalania. Po zadanym czasie, w którym mechanizm ostygnie, stycznik otworzy się, odłączając urządzenie od sieci. Jeśli są zainstalowane, wentylatory chłodnicy mogą pracować przez krótki czas, aby obniżyć temperaturę płynu chłodzącego.
Jednostka wykorzystuje silnik spalinowy o stałym skoku, podłączony do standardowego generatora indukcyjnego. Urządzenie pracuje równolegle z siecią wysokiego napięcia lub równolegle z systemem dystrybucji energii. Generator indukcyjny nie wytwarza własnego wzbudzenia: otrzymuje wzbudzenie z podłączonego zasilacza. W przypadku braku napięcia sieciowego urządzenie wyłącza się.
Opis węzłów instalacji
Konstrukcja urządzenia zapewnia łatwy montaż i podłączenie. Istnieją zewnętrzne połączenia przewodów paliwowych, zacisków zasilania elektrycznego, interfejsów komunikacyjnych oraz, jeśli występuje, chłodnicy zewnętrznej i systemu rurociągów wymiennika ciepła ciecz/ciecz. Jednostkę można zamówić ze zintegrowaną lub montowaną oddzielnie chłodnicą i/lub układem rurociągów wymiennika ciepła ciecz/ciecz do chłodzenia silnika. Dostępne są również narzędzia do wyłączania bezpieczeństwa i logika sterowania zaprojektowana specjalnie dla żądanego trybu pracy.
Obudowa ma dwa panele dostępowe po każdej stronie przedziału silnika/generatora oraz zewnętrzne pojedyncze drzwi na zawiasach umożliwiające dostęp do przedziału elektrycznego.
Waga instalacji: około 1770 kg.
Silnik jest 4-cylindrowym (260 cm 3 /cylinder) silnikiem spalinowym, który odbiera ciepło ciągłego spalania paliwa gazowego w komorze spalania wewnętrznego i zawiera następujące podzespoły:
- Wentylator komory spalania napędzany silnikiem
- Filtr powietrza komory spalania
- Układ paliwowy i obudowa komory spalania
- Pompa oleju smarowego, napędzana silnikiem
- Chłodnica i filtr oleju smarowego
- Pompa wody chłodzącej silnik, napędzana silnikiem
- Czujnik temperatury wody w układzie chłodzenia
- Czujnik ciśnienia oleju smarowego
- Czujnik ciśnienia i temperatury gazu
- Wszystkie niezbędne urządzenia kontrolne i zabezpieczające
Charakterystykę generatora podano poniżej:
- Moc znamionowa 38 kW przy 50 Hz, 380 V AC
- Sprawność elektryczna 95,0% przy współczynniku mocy 0,7
- Wzbudzenie z sieci publicznej za pomocą wzbudnicy silnika indukcyjnego/generatora
- Mniej niż 5% całkowitych zniekształceń harmonicznych od braku obciążenia do pełnego obciążenia
- Klasa izolacji F
Interfejs operatora - cyfrowy wyświetlacz zapewnia kontrolę nad urządzeniem. Operator może uruchamiać i zatrzymywać urządzenie za pomocą wyświetlacza cyfrowego, przeglądać czas pracy, dane operacyjne oraz ostrzeżenia/awarie. Instalując opcjonalny moduł pomiaru mocy, operator może wyświetlać wiele parametrów elektrycznych, takich jak generowana moc, kilowatogodziny, kilowatoampery i współczynnik mocy.
Funkcja diagnostyki urządzeń i zbierania danych jest wbudowana w system sterowania instalacją. Informacje diagnostyczne upraszczają zdalne gromadzenie danych, raportowanie danych i rozwiązywanie problemów z urządzeniem. Funkcje te obejmują gromadzenie danych systemowych, takich jak informacje o stanie roboczym, wszystkich mechanicznych parametrach roboczych, takich jak temperatura i ciśnienie w cylindrze oraz, jeśli podłączony jest opcjonalny miernik mocy, wartości mocy elektrycznej. Dane mogą być przesyłane przez standardowe złącze RS-232 i wyświetlane na komputerze PC lub laptopie za pomocą oprogramowania do akwizycji danych. W przypadku instalacji wielokrotnych lub w przypadkach, gdy odległość transmisji sygnału przekracza możliwości RS-232, opcjonalny port RS-485 służy do odbioru danych z wykorzystaniem protokołu MODBUS RTU.
Rury ze stali nierdzewnej służą do transportu gorących spalin z układu spalania. Zrównoważona klapa wydechu z nasadką chroniącą przed deszczem i śniegiem jest przymocowana do rury wydechowej na wyjściu z obudowy.
Do chłodzenia można zastosować różne technologie aplikacji i konfiguracje:
Wbudowany radiator — zapewnia radiator przystosowany do temperatur otoczenia do +50°C. Wszystkie rury są podłączone fabrycznie. Jest to typowa technologia, jeśli nie stosuje się odzysku ciepła odpadowego.
Grzejnik zewnętrzny - przeznaczony do montażu przez klienta, przeznaczony do temperatur otoczenia do +50°C. Krótkie wsporniki są dostarczane z radiatorem do montażu na stole stykowym. Jeśli wymagana jest instalacja wewnętrzna, opcja ta może być wykorzystana zamiast zapewnienia systemu wentylacji wymaganego do dostarczania powietrza chłodzącego do wbudowanej chłodnicy.
Zewnętrzny układ chłodzenia — zapewnia orurowanie na zewnątrz obudowy dla systemu chłodzenia dostarczonego przez klienta. Może to być wymiennik ciepła lub zdalnie montowany grzejnik.
Czynnik chłodniczy składa się w 50% z wody i w 50% z glikolu etylenowego objętościowo: w razie potrzeby można go zastąpić mieszanką glikolu propylenowego i wody.
FX-38 wykorzystuje wodór jako płyn roboczy do napędzania tłoków silnika ze względu na wysoką zdolność przenoszenia ciepła przez wodór. Podczas normalnej pracy przewidywalna ilość wodoru jest zużywana z powodu normalnego wycieku spowodowanego przepuszczalnością materiału. Aby uwzględnić to tempo zużycia, miejsce instalacji wymaga jednego lub więcej zestawów butli z wodorem, wyregulowanych i podłączonych do urządzenia. Wewnątrz jednostki wbudowana sprężarka wodoru zwiększa ciśnienie w zbiorniku do wyższego ciśnienia silnika i wtryskuje małe porcje na żądanie oprogramowania układowego. Zabudowany układ jest bezobsługowy, a cylindry należy wymieniać w zależności od pracy silnika.
Przewód doprowadzający paliwo jest dostarczany z gwintem 1" NPT dla wszystkich standardowych typów paliw, z wyjątkiem opcji o niskim zużyciu energii, które wykorzystują gwint 1 1/2" NPT. Wymagania dotyczące ciśnienia paliwa dla wszystkich paliw gazowych wynoszą od 124 do 152 mbar.
