Введение 4
1 Выбор базовых характеристик силовой установки 6
1.1 Общие сведения и основные требования к силовой установке 9
1.2 Основные свойства и характеристики природного газа как топлива 10
1.3 Анализ способов конвертации двигателей 14
1.4 Техническая характеристика и требования предъявляемые к
газопоршневой силовой установке 16
1.4.1 Назначение образца 16
1.4.2 Состав образца 17
1.4.3 Технические требования к образцу 17
2 Проблемы построения и совершенствования системы
энергообеспечения 22
2.1 Схема силовой установки ГГПСУ 23
2.2 Типы накопителей энергии гибридных установок 24
2.2.1 Свинцово-кислотные аккумуляторы 26
2.2.2 Никель-кадмиевые аккумуляторы 29
2.2.3 Никель-железные аккумуляторы 29
2.2.4 Аккумуляторы типа «Цинк-бром» 30
2.2.5 Литиевые аккумуляторы 31
2.2.6 Никель - металл - гидридные аккумуляторы 31
2.2.7 Оценка электрохимических систем по отношению к параметрам
традиционного свинцово-кислотного аккумулятора 32
2.3 Электростатические системы накопления энергии 33
3 Результаты испытаний системы ГСГ-ДВС 35
3.1 Объект испытаний 35
3.2 Методика проведения испытаний 35
3.3 Результаты испытаний 42
3.3.1 Результаты испытаний при работе двигателя на холостом ходу и
их анализ 44
3.3.2 Результаты испытаний при работе двигателя на режиме, характеризуемом частотой вращения n=2185 мин -1и их анализ 48
3.3.3 Результаты испытаний при работе двигателя на режиме, характеризуемом частотой вращения n = 3277 мин-1 и нагрузкой Pe = 0,33 МПа и их анализ 51
3.4 Общая характеристика выполненной работы и полученных результатов. 53
3.5 Описание работы генератора синтез газа 56
3.5.1 Назначение и условия эксплуатации генератора синтез-газа 56
3.5.2 Состав и назначение узлов, входящих в генератор синтез-газа 56
3.5.3 Работа генератора синтез-газа на бензине 59
3.5.4 Химический анализ состава синтез-газа 64
3.5.5 Характерные неисправности генератора синтез-газа и методы их
устранения 65
3.5.6 Особые условия эксплуатации генератора синтез-газа 65
4 Схема силовой установки ГГПСУ 67
Заключение 69
Список использованных источников 70
Приложение А 74
Приложение Б 78
Приложение В 81
Одним из приоритетных направлений развития энергетики в целом как отрасль является развитие малой энергетики. Это связано, прежде всего, с необходимостью обеспечения энергетической независимости различных потребителей, особенно таких потребителей, которые являются общественно важными составляющими гражданского общества. К таким потребителям можно отнести, например удаленные единичные технические и населенные объекты, больницы и др.
При решении вопроса энергетической независимости необходимо решить комплекс задач, прежде всего, это экономическая доступность (низкая цена), дешевая и простая эксплуатация энергетической установки, а также ее экологичность. Таким образом, становятся актуальными задачи разработки высокоэффективных энергетических установок выполняющих перспективные требования по экономическим и экологическим показателям.
Целью магистерской работы является повышение эффективности стационарных гибрибных установок.
Для достижения поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи исследования:
- провести анализ существующих гибридных систем, используемых для энергообеспечения объектов;
- провести анализ перспективных направлений развития гибридных систем;
- разработать рекомендации на основе проведенного анализа по повышению экономических и экологических показателей стационарных гибридных установок.
Объектом исследования является процесс, обеспечивающий повышение эффективности и экономичности стационарной гибридной установки.
Предметом исследования являются стационарная гибридная установка.
Научная новизна исследования состоит в обосновании методов, обеспечивающих повышение экологических и экономических показателей гибридных установок.
Практическая значимость работы заключается в конкретном техническом предложении, обеспечивающим улучшенные показатели гибридной установки. На защиту выносится:
- направления повышения эффективных и экологических показателей гибридных установок;
- рекомендации по совершенствованию стационарных гибридных установок.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» ТГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, четырех разделов, заключения включающего основные результаты и выводы, списка литературы. Работа изложена на 73 страницах машинописного текста, включает 3 приложения, иллюстрированного 16 таблицами и 23 рисунками, общий объем составляет 90 страниц.
По результатам выполненной работы можно сформулировать следующие выводы:
1 Проведен анализ существующих схем гибридных установок, и установлены направления совершенствования их конструкции.
2 Проведен анализ возможности повышения экологических и экономических показателей гибридной установки путем частичной замены основного топлива синтез газов.
3 Предложена схема гибридной установки реализующий принцип использования синтез-газа.
4 Установлены отдельные особенности применения ситез - газа в двигателе гибридной установки. В частности, анализ результатов испытаний проведенных ранее в ТГУ показывает:
- при работе на смеси ПГ и СГ эффективность рабочего процесса ДВС, определённая по подведённой с топливом теплоте, при добавках СГ к метану повышается на 5- 7%;
- при работе на смеси ПГ и СГ общий экономический эффект по расходу топлива при применении данной конструкции ГСГ для поршневого ДВС на нагрузочных режимах на отдельных режимах увеличивается;
- применение синтез газа позволяет обеспечить работу двигателя со степенью сжатия 12,0 на топливных смесях, обедненных до X = 2,5 при существенном снижении объёмного содержания NOx - до следов.
