Введение 9
1 Состояние вопроса 10
1.1 Общие сведения 10
1.2 Основные свойства и характеристики природного газа, как
топлива 10
1.3 Анализ способов конвертации жидкотопливных двигателей в двигатели, питаемые природным газом 13
1.4 Техническая характеристика и требования, предъявляемые к газопоршневой силовой установке 16
1.4.1 Назначение образца 16
1.4.2 Состав образца 16
2 Конструкторская часть 18
2.1 Тепловой расчет газового двигателя 18
2.2.1 Топливо 18
2.2.2 Параметры окружающей среды 20
2.2.3 Процесс впуска 21
2.2.4 Процесс сжатия 24
2.2.5 Процесс сгорания 26
2.2.6 Процессов расширения 29
2.2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла 30
2.2.8 Эффективные показатели двигателя 32
2.2.9 Основные параметры и показатели двигателя 33
2.2. Построение индикаторной диаграммы 35
2.3 Тепловой баланс 36
2.4 Кинематический расчёт 40
2.4.1 Перемещение, скорость и ускорение поршня 41
2.5 Динамический расчёт КШМ 42
2.5.1 Масса поршневой группы 42
2.5.2 Силы инерции 43
2.5.3 Суммарные силы 44
3 Система подачи топлива 46
3.1 Определение расходных характеристик форсунки 46
3.2 Краткое описание электронной системой управления двигателем,
конвертируемого для работы на природном газе в составе газопоршневой силовой установки 49
3.2.1 Электронный блок управления 51
3.2.2 Датчики ЭСУД 51
3.2.2.1 Датчик массового расхода воздуха(ДМРВ) 52
3.2.2.2 Датчик дроссельной заслонки 53
3.2.2.3 Датчик частоты вращения и положение коленчатого вала 55
3.2.2.4 Датчик кислорода в отработавших газах (1-зонд) 55
3.3 Система регулирования подачи топлива 56
4 Безопасность проекта 57
4.1 Анализ опасных и вредных факторов 57
4.2 Экологические характеристики газовых двигателей 59
4.3 Техника безопасности при работе с газовым топливом 59
4.4 Технические требования к образцу 60
4.4.1 Общие требования 60
4.4.2 Требования к системе автоматического управления (САУ)... 61
4.4.3 Требования к сырью, материалам, покупным изделиям 62
4.4.4 Требования к монтажепргодности, ремонтопригодности,
контролепригодности 62
4.4.5 Требования по надежности и ресурсу 63
4.4.6 Требования к помещениям 63
4.4.7 Требования взрыво- и пожаробезопасности 64
4.4.8 Требования электрической безопасности 64
4.5 Выводы по разделу безопасность проекта 64
Заключение 66
Список использованных источников
Одной из приоритетных направлений развития энергетики является малая энергетика. Это связано с необходимостью обеспечения энергетической независимости различных потребителей, особенно тех, которые являются общественно важными составляющими общества. К таким потребителям можно отнести удаленные технические и населенные объекты, больницы и д.р.
Для того, чтобы решить вопрос энергетической независимости, необходимо решить комплекс задач, такие как экономическая доступность (низкая цена), простота эксплуатации энергетической установки, а также ее экологичность. Этими свойствами на данный момент обладают современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Таким образом, целью работы является расчетная оценка возможности применения газового двигателя в качестве силовой установки для автономной мини электростанции.
По результатам работы были сделаны следующие выводы:
- предложено использовать природный газ в качестве топлива;
- спроектирован двигатель рабочим объемом 1,8 л. и система питания природным газом;
- проведены расчеты, показавшие работоспособность двигателя в целом и системы питания частности;
- предложенное топливо позволяет в среднем на 10-15 % уменьшить удельный эффективный расход топлива при снижении мощности примерно на 10 %;
- при использовании природного газа эффективный КПД двигателя по результатам расчета увеличивается в среднем на 10-15%.
- рассмотрены технические требования газового двигателя в разделе безопасность проекта.
