znamionowa moc silnika a zużycie paliwa ?

[mocsilnika]

Dla przykładu producent podaje moc silnika samochodowego 59 kW (80 KM),
pojemność 1588 dm3 i zużycie paliwa np. 7 l oleju. Jak wiadomo samochód
porusza się w różnych warunkach (prędkośc jazdy, wzniesienia drogi, wiatr,
opory toczenia, itp.) ale jakie będzie zużycie paliwa i jak je obliczyć lub
oszacować jeżeli ten sam silnik samochodowy zamontujemy na ramie i podłączymy
do niego obciążoną odbiornikami prądnicę o mocy 59 kW. Czyli silnik obciążymy
do wiekości jego mocy znamionowej. Drugie pytanie jest takie: jak się bedzie
zachowywał taki silnik przy nie przerwanej pracy? Proszę o fachowe porady
ponieważ będą one miały wpływ na powodzenie planowanego przedsięwzięcia lub
jego zaniechanie. Dodam tylko że interesują mnie silniki diesla ze względu na
ich większą trwałośc. Ciekaw jestem Waszych opinii....

[crannmer]

mocsilnika napisał:

> Dla przykładu producent podaje moc silnika samochodowego 59 kW (80 KM),
> pojemność 1588 dm3 i zużycie paliwa np. 7 l oleju. Jak wiadomo samochód
> porusza się w różnych warunkach (prędkośc jazdy, wzniesienia drogi, wiatr,
> opory toczenia, itp.)

To zuzycie oblicza sie na podstawie unormowanego cyklu jazdy na stanowisku
badawczym, majacym obciazeniowo symulowac odcinek jazdy miejskiej i pozamiejskiej.

> ale jakie będzie zużycie paliwa i jak je obliczyć lub
> oszacować jeżeli ten sam silnik samochodowy zamontujemy na ramie i podłączymy
> do niego obciążoną odbiornikami prądnicę o mocy 59 kW.

Poprzez jednostkowe zuzycie paliwa przy danym obciazeniu i obrotach, podawane w
g/kWh. Dla silnikow samochodow osobowych takie dane (wykres zuzycia vs. obroty i
obciazenia) nie sa publikowane, ale mozna na podstawie kilku danych o silniku
przyjac przyblizone typowe wartosc. Dla samochodowych diesli mozna przyjac
dwiesciekilkanascie gramow przy obrotach maks. momentu i dwiesciekilkadziesiat
gramow na kWh przy obrotach znamionowych.

Wspomniany silnik 59 kW wyprodukuje pracujac przez godzine z moca znamionowa 59
kWh energi mechanicznej, z ktorych po przejsciu przez generator zostanie jakichs
53..56 kWh energi elektrycznej.

> Czyli silnik obciążymy
> do wiekości jego mocy znamionowej. Drugie pytanie jest takie: jak się bedzie
> zachowywał taki silnik przy nie przerwanej pracy?

Jesli zapewni mu sie w danej zabudowie wlasciwe chlodzenie (samej wody plus
nawiew na silnik i uklady sterujace), to bedzie pracowal przez kilka tysiecy godzin.

> Proszę o fachowe porady
> ponieważ będą one miały wpływ na powodzenie planowanego przedsięwzięcia lub
> jego zaniechanie.

Do takich celow zdecydowanie lepiej nadaja sie silniki stacjonarne,
nawalizowane, albo chocby silniki pochodzace z ciezarowek. Beda pracowac dluzej
i zuzywac mniej paliwa.

Rowniez uzycie wiekszego silnika i obciazenie go mniejsza moca wydluzy jego
zycie i pozwoli pracowac w ekonomiczniejszym zakresie obrotow.

Przy wyborze silnika musisz uwzglednic synchroniczne obroty przewidzianego
generatora, o ile czestotliwosc wyprodukowanego pradu jest istotna.

> Dodam tylko że interesują mnie silniki diesla ze względu na
> ich większą trwałośc. Ciekaw jestem Waszych opinii....

MfG

C.

[mocsilnika]

Dziękuję za pierwszą szybką odpowiedź.
Jak dotąd spotkałem się z informacjami producentów agregatów prądotwórczych,
którzy podają zużycie oleju napędowego dla nowych maszyn około 210 g na 1 kWh,
dla starszych typów 240g na 1 kWh. Teraz z prostego rachunku dla naszego
przykładowego w pełni obciążonego silnika zużycie paliwa wyniesie 59 x 0,24 =
14,16 litrów oleju napędowego.
Tu pojawia się kolejne pytanie. Czy zmniejszając obciążenie (prądnicą) silnika
spalinowego zużycie będzie proporcjonalnie malało do zmniejszonego obciążenia,
czy przez to że silnik uzyska zapas mocy, to zużycie paliwa będzie znacznie
mniejsze niż wynika z proporcji? Np. 240g na 1 kWh przy pełnym obciążeniu
silnika, a np. 220g przy 70 % obciazeniu silnika (dane przykładowe nigdzie nie
potwierdzone).
Natomiast potwierdzam zastosowanie takiego silnika do produkcji energii
elektrycznej na sieć zawodową energetyki i pomijam w tych rozważaniach względy
ekonomiczne.

[crannmer]

mocsilnika napisał:

> Jak dotąd spotkałem się z informacjami producentów agregatów prądotwórczych,
> którzy podają zużycie oleju napędowego dla nowych maszyn około 210 g na 1 kWh,
> dla starszych typów 240g na 1 kWh. Teraz z prostego rachunku dla naszego
> przykładowego w pełni obciążonego silnika zużycie paliwa wyniesie 59 x 0,24 =
> 14,16 litrów oleju napędowego.

Obliczenie poprawne w rzedzie wielkosci ;-)

> Tu pojawia się kolejne pytanie. Czy zmniejszając obciążenie (prądnicą) silnika
> spalinowego zużycie będzie proporcjonalnie malało do zmniejszonego obciążenia,
> czy przez to że silnik uzyska zapas mocy, to zużycie paliwa będzie znacznie
> mniejsze niż wynika z proporcji?

Nie.

> Np. 240g na 1 kWh przy pełnym obciążeniu
> silnika, a np. 220g przy 70 % obciazeniu silnika (dane przykładowe nigdzie nie
> potwierdzone).

To nie jest zupelnie tak.
1. Sprawnosc doladowanych silnikow dieslowskich jest stosunkowo niewiele zalezna
od chwilowego obciazenia i dawki wtrysku, natomiast dosc mocno zalezna od
obrotow. Najlepsza sprawnosc lezy przy obrotach maksymalnego momentu, a w
kierunku obrotow mocy maksymalnej maleje (specyficzne zuzycie idzie w gore).

2. Aby moc uzywac tego generatora do elektryfikacji albo go nawet podlaczyc do
sieci, musisz pracowac ze stalymi obrotami. Najczestsze obroty generatorow dla
50 Hz to 1500 albo 3000 1/min.

Czyli musisz miec silnik, ktory w okolicach podanych obrotow generatora bedzie
mial szczyt momentu. I jednoczesnie juz przy tych obrotach bedzie dysponowal
zadana moca (a jest jeszcze zalezna od wymaganego stopnia przeciazalnosci). Moc
silnika przy jego obrotch znamionowych jest w tym wypadku nieistotna, bo silnik
nie bedzie z nimi pracowal.

Dobierajac wiec wlasciwy silnik (np. z ciezarowki, albo dedykowany silnik do
generatorow), ktory ma odpowiednia charakterystyke, bedziesz mogl osiagnac nawet
wartosci rzedu 190 g/kWh (aktualne punkty najmniejszego zuzycia osiagane przez
nowoczesne silniki do duzych ciezarowek). I to w dosc szerokim obszarze obciazen.

(Tylko rozwiazanie z przetwornica czestotliwosci uwalnia od koniecznosci pracy
na stalych obrotach niezaleznie od obciazenia. Ale to rozwiazanie ma inne wady.)

> Natomiast potwierdzam zastosowanie takiego silnika do produkcji energii
> elektrycznej na sieć zawodową energetyki i pomijam w tych rozważaniach względy
> ekonomiczne.

Napisz najlepiej wszystkie wymagania. Bo tematyka jest zlozona i wielowymiarowa,
a na razie gdybamy w prozni.

MfG

C.

Generatory na gaz ziemny

[crannmer]

Nie nalezy zapominac o alternatywie w postaci generatorow napedzanych
dedykowanymi silnikami zasilanymi gazem ziemnym z sieci miejskiej.

Takiego odwiedzalem w zeszlym tygodniu w ramach obowiazkow sluzbowych. Byl
czescia elektrocieplowni blokowej o mocy elektrycznej rzedu 180 kW.

MfG

C.

[mocsilnika]

Pozdrawiam jedynego - narazie - rozmówcę crannmer-a i dziękuję za dzielenie się
cennymi radami i chęć polemiki. A teraz do rzeczy.

1. Moc silnika jest nierozerwalnie związana z jego prędkością obrotową. Dla
uproszczenia rozważań przyjęto jakiś seryjny (tani) silnik samochodu osobowego,
popularnej marki. Jego maksymalna moc tj. 59 kW podana była dla pedkości
obrotowej 4500 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 155 Nm dla prędkości
obrotowej 2600 do 3000 obr/min. Generator będzie pracował z prędkością obrotową
3000 obr/min (dla f=50 Hz). Nie posiadam charakterystyki silnika, bo producent
nie dzieli sie masowo takimi informacjami. Dlatego narazie pomijam zależność
moc od prędkosci. Przyjmijmy że moc tego silnika przy 3000 obr/min to P=40 kW.
Zużycie oleju to 240g na 1 kWh (silnik nie nowoczesny). Silnik posiada
autonomiczy układ regulacji dawki paliwa który dostaje informację o oddawanej
mocy z generatora i o prędkości obrotowej wału silnika. Teraz powtórzenie
poprzedniego zadawanego pytania.
a) zmniejszamy obciążenie silnika spalinowego obniżając wartość prądu w
obwodzie wzbudzenia. Czy spadnie zużycie paliwa na 1 kWh i ewentualnie o ile?
b) jeżeli spadnie zużycie paliwa to znaczy, że należy dobrać silnik spalinowy
ze znacznym zapasem mocy, by mógł pracować z mniejszym obciążeniem i spalać
mniej paliwa. Np. generator S=40 kVA, silnik P=80 kW zużycie poniżej 240g na 1
kWh. Czy może da się określić jakiś współczynnik dla określenia najmniejszego
zużycia paliwa przy pracy silnika spalinowego z mocą mniejszą od znamionowej i
stałej prędkości obrotowej 3000 obr/min. Np. 59 kW x 0,7 = 41,3 kW.
c) nowoczesny silnik diesla z samochodu ciężarowego, na tą chwilę nie jest
brany pod uwagę ze względu na alternatywne paliwo oraz cenę takiego silnika.

Chodzi o rachunek ekonomiczny by kupić paliwo po cenie X wyprodukować energię
po cenie Y a bilans przy tym był dodatni. Pomijam w tym momencie wszelkie
pośrednie koszty. Nad rentownością przedsięwziecia będę się zastanawiał później.

Ze względu na sprawność układu:
-pomijam możliwość stosowania przekładni między silnikiem a generatorem,
-pomijam stosowanie przetwornicy ponieważ tanie rozwiązania będą wprowadzać
poważne zakłócenia do sieci. Parametry wskazywane przez producentów mają się
nijak do badań laboratoryjnych (odkształcenia napięcia i co za tym idzie
zawartość wyższych harmoniczne) a to w świetle przedsiębiorstwa dystrybucyjnego
dyskwalifikacja dla producenta energii elektrycznej.
-pomijam odzysk ciepła.

A propo tego generatorka w elektrociepłowni. Produkcja energii z zakupionego od
gazowni gazu jest tylko wtedy opłacalny gdy sprzedajemy całą energię
elektryczną i cieplną wyprodukowaną w skojarzeniu w turbiną gazową lub
silnikiem tłokowym. Kurą znoszącą złote jajka jest darmowy gaz pozyskiwany np.
z wysypiska pod hasłem oczyszczania środowiska.

Na tą chwilę muszę ustalić opłacalną cenę zakupu paliwa, zakładając cene
odkupienia energii elektrycznej na poziomie 25 do 29 gr za kWh. Różnie się ta
cena kształtuje w różnych ZE.

Zapraszam do dyskusji wszystkich zainteresowanych wykorzystywaniem silników
samochodowych do podobnych rozwiązań.

[mobile5]

Nie chcę się wtrącać (bo gdzie mi tam), ale Kierowiec już chyba odpowiedział na
to pytanie:" 1. Sprawnosc doladowanych silnikow dieslowskich jest stosunkowo
niewiele zalezna
od chwilowego obciazenia i dawki wtrysku, natomiast dosc mocno zalezna od
obrotow. Najlepsza sprawnosc lezy przy obrotach maksymalnego momentu, a w
kierunku obrotow mocy maksymalnej maleje (specyficzne zuzycie idzie w gore)".

[crannmer]

thx Mobile :-)

Bardzo dobra odpowiedz.

mocsilnika napisał:

> Pozdrawiam jedynego - narazie - rozmówcę crannmer-a i dziękuję za dzielenie
> się
> cennymi radami i chęć polemiki. A teraz do rzeczy.
>
> 1. Moc silnika jest nierozerwalnie związana z jego prędkością obrotową.

Troche inczej: obwiednia maksymalnej mocy dla danych obrotow jest gorna granica.
Natomiast wartosc bezwzgledna mocy dla dowolnych obrotow moze byc dowolnie mala :-)

> popularnej marki. Jego maksymalna moc tj. 59 kW podana była dla pedkości
> obrotowej 4500 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 155 Nm dla prędkości
> obrotowej 2600 do 3000 obr/min. Generator będzie pracował z prędkością obrotową
>
> 3000 obr/min (dla f=50 Hz). Nie posiadam charakterystyki silnika, bo producent
> nie dzieli sie masowo takimi informacjami. Dlatego narazie pomijam zależność
> moc od prędkosci. Przyjmijmy że moc tego silnika przy 3000 obr/min to P=40 kW.

Korzystajac z zaleznosci M*n=P masz rowniez moc przy obrotach 3000 /min. Musisz
tylko uwazac na jednostki :-)

> Zużycie oleju to 240g na 1 kWh (silnik nie nowoczesny). Silnik posiada
> autonomiczy układ regulacji dawki paliwa który dostaje informację o oddawanej
> mocy z generatora i o prędkości obrotowej wału silnika. Teraz powtórzenie
> poprzedniego zadawanego pytania.
> a) zmniejszamy obciążenie silnika spalinowego obniżając wartość prądu w
> obwodzie wzbudzenia. Czy spadnie zużycie paliwa na 1 kWh i ewentualnie o ile?

Jak Mobile juz slusznie zauwazyl, przy zmniejszaniu obciazenia na stalych
obrotach specyficzne zuzycie nie spadnie. A w kazdym razie nie w rozsadnych
granicach obciazenia (np. 50..100 %).

> b) jeżeli spadnie zużycie paliwa to znaczy, że należy dobrać silnik spalinowy
> ze znacznym zapasem mocy, by mógł pracować z mniejszym obciążeniem i spalać

Zapas mocy bylby korzystny z takich wzgledow wzgledow:
- wieksza trwalosc
- wieksze i bardziej wolnoobrotowe silniki maja ogolnie nieco mniejsze
specyficzne zuzycie.
- wieksza przeciazalnosc w przypadku pracy wyspowej

> Chodzi o rachunek ekonomiczny by kupić paliwo po cenie X wyprodukować energię
> po cenie Y a bilans przy tym był dodatni. Pomijam w tym momencie wszelkie
> pośrednie koszty. Nad rentownością przedsięwziecia będę się zastanawiał
> później
> .
>
> Ze względu na sprawność układu:
> -pomijam możliwość stosowania przekładni między silnikiem a generatorem,

bardzo slusznie

> -pomijam stosowanie przetwornicy ponieważ tanie rozwiązania będą wprowadzać
> poważne zakłócenia do sieci. Parametry wskazywane przez producentów mają się
> nijak do badań laboratoryjnych (odkształcenia napięcia i co za tym idzie
> zawartość wyższych harmoniczne) a to w świetle przedsiębiorstwa
> dystrybucyjnego
> dyskwalifikacja dla producenta energii elektrycznej.

Tu by sie mozna bylo spierac. Przetwornica przetwornicy nierowna. W niektorych
zastosowaniach przetwornic obejsc sie nie da (np. energetyka wiatrowa). Znane mi
pochodzace z wiatrakow baterie przetwornic rzedu 1,5 i 5 MW robia prad wcale
niebrudniejszy od tego z elektrowni. I to w praktyce.

> -pomijam odzysk ciepła.

Czemu?

>
> A propo tego generatorka w elektrociepłowni. Produkcja energii z zakupionego od
>
> gazowni gazu jest tylko wtedy opłacalny gdy sprzedajemy całą energię
> elektryczną i cieplną wyprodukowaną w skojarzeniu w turbiną gazową lub
> silnikiem tłokowym.

Tu bym oponowal. Cena kWh z gazu lezy AFIK ponizej kWh z oleju grzewczego, a
znacznie ponizej ceny kWh z paliw motoryzacyjnych.

> Kurą znoszącą złote jajka jest darmowy gaz pozyskiwany np.
> z wysypiska pod hasłem oczyszczania środowiska.

Albo ze specjalnej instalacji kompostowania odpadow rolniczych i gnoju.

MfG

C.