Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky-

Transkript

1 Popis obsahu balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů WP11:Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů : EV/AV pro SVA prioritu [A] Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku AICTA Design Work, s.r.o. Ing. Jindřich Hořenín Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku České vysoké učení technické v Praze Ph.D. Marcel Škarohlíd Hlavní cíl balíčku Návrh motoru na plynná paliva a pyrolýzní plyny Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období Optimalizovaný systém přeplňování pro konstrukci plynového motoru s volitelně samostatným vstupem plynu do válce a stlačením nízkovýhřevného plynu pomocí turbodmychadla. WP11A03 Termodynamická optimalizace a základní konstrukce nízkotlaké části cyklu WP11M01 Výroba a montáž plynového motoru WP11C02Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem. TE Str. 1 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

2 Přestavba motoru 12V 135 Přestavba vznětového motoru na zážehový motor pro spalování chudých paliv, směs paliva vytvářená ve směšovači před turbodmychadly Parametry motoru ADW: Počet válců 12 [-] Vrtání 135 [mm] Zdvih 150 [mm] Kompresní poměr 9.5 [-] Mechanický výkon 295 [kw] Elektrický výkon 280 [kw] Palivový systém zážehový Turbodmychadla 2x ČZ K 36 TE Str. 2 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

3 Přestavba motoru 12V 135 Upravované a vyráběné díly: - Hlavy válců svíčka místo vstřikovače - Písty úprava spalovacího prostoru - Výfukové potrubí měření teplot - Turbodmychadla - Sací potrubí škrticí klapky - Směšovače - Zapalovací systém - Snímače otáček a polohy kliky - Ovládací systém motoru UNIGEN TE Str. 3 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

4 Experiment na motoru 12V 1350 Optimalizace návrhu je úzce propojena se simulacemi v programu GT-power. Doposud používaný model hoření byl kalibrován na plynovém motoru s homogenní směsí zapalovaný svíčkou. Hlavní motivace: Získání dat pro kalibraci modelu na motoru obdobných parametrů. Parametry motoru ADW: Konverze turbodieslového generátoru na zemní plyn. TE Str. 4 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

5 Měření na motoru 12V Výsledky indikace spalovacího tlaku ve válci emise výfukových plynů (CO, CO2, NOx, THC) Nerovnoměrnost chodu motoru Optimalizace chlazení Výstupy využití naměřených dat: kalibraci modelu hoření vstupní parametry pro návrh ORC systému vstupní parametry pro návrh parního oběhu Další postup: optimalizace plnicí a výfukové skupiny Optimalizace účinnosti Optimalizace emisí TE Str. 5 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

6 Měření na motoru 12V 1350 Nerovnoměrnost chodu motoru Možné příčiny problému houpání motoru Provoz motoru na hraně klepání -teplota vzduchu za mezichladičem byla 55 C teď je 57 C Nerovnoměrnost turbodmychadel strana B má jiný protitlak ve výfuku než strana A Problémy SOGAVU Problém vstřikovačů Průměry vstřikovacích trubek kmity v trubkách Problém elektrického kontaktu na vstřikovačích Problém elektrického kontaktu na SOGAVECH Délka kabelu od Sogavů na straně B je delší než na straně A Vůle ventilů Chyba v měření teplot výfuku motor se rozhoupe regulací Nerovnoměrné chlazení mezichladičem horší podmínky vyšší teploty vzduchu mají válce u setrvačníku A1,A2,B1,B2 Regulace generátoru Stabilita regulace napětí na generátoru je od dodavatele ±2,5 % čas regulace 1,5 s Stabilita regulace frekvence na generátoru je od dodavatele 5 % čas regulace 7 s Nestabilita sítě Regulace buzení generátoru řešení s prof. Uhlířem Regulace účiníku TE Str. 6 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

7 Měření na motoru 12V 1350 Optimalizace chladicího okruhu motoru Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka chladiče regulace topení chladiče regulace EXT5 37 C topení EXT5 37 C Qext-3 7 m3/h Nízko-teplotní okruh -voda chladič vzduchu TK2 108 C Qvz 4100 m3/h T01 82 C Qol 45 m3/h LT1 51 C TK3 55 C EXT1 32 C Qlt 65 m3/h LT2 52 C LT3 55 C Qext 25 m3/h regulace chladič LT chladič oleje EXT2 43 C CH1 78 C EXT3 55 C TV3 465 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 74 C Qext 25 m3/h EXT4 75 C Qvýf 5400 kg/h TV4 158 C chladič výfuku chladič vzduchu TK2 110C Qvz 4100 m3/h T01 82 C LT1 37 C TK3 50 C Qol 45 m3/h LT2 40 C Qext-1 25 m3/h chladič oleje EXT2 45 C regulace CH1 85 C EXT3 58 C TV3 470 C Qchl 65 m3/h chladič motoru HT CH2 75 C Qext-2 20 m3/h EXT4 82 C Qvýf 5400 kg/h TV4 152 C chladič výfuku TO2 75 C TO2 75 C TE Str. 7 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

8 Návrh a optimalizace oběhu parního stroje pro kogenerační jednotku. Varianty uspořádání: - Otevřená soustava - Uzavřená soustava - Využití topné vody pro zvýšení účinnosti Vstupní parametry Určení pracovního bodu - Využitelný tepelný výkon při ustáleném stavu: - Chlazení kondenzační výměníku: Teplota chladicí vody 30 C TE Str. 8 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

9 Výměníky olej plnicí vzduch voda motor výfuk obj. průtok m3/h ,5 60 hm. průtok kg/s 10,888 1,969 17,167 2,028 T1 degc T2 degc energetický tok H kw 162,45 105,79 288,18 778,67 Energeticka bilance % 5,74% 3,74% 10,18% 27,50% Economizer 1 Economizer 2 Odpařovák přehřívák m kg/s 0,25 0,25 0,25 0,25 T2 degc ,4 212,4 400 T1 degc 81, ,4 212,4 H kw 30,46 119,13 472,45 149,68 Energeticka bilance % 1,08% 4,21% 16,69% 5,29% fluid WATER p steam 20 bar T sat steam 212,4 C p cond 0,5 bar T sat steam 81,3 C TE Str. 9 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

10 Plnění cílů, milníků a výstupů, splněné výsledky balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Plnění dílčích cílů, milníků a výstupů WP11A03Termodynamická optimalizace a základní konstrukce nízkotlaké části cyklu WP11M01 Výroba a montáž plynového motoru WP11C02Virtuální zařízení pro využití odpadního tepla s objemovým strojem. TE Str. 10 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

11 Návrh dalšího postupu v balíčku WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Návrh dalšího postupu včetně návrhů na spolupráci a realizaci výstupů - Instalace motoru a spuštění jeho provozu na chudé palivo - Optimalizace okruhů na zlepšení účinnosti využití odpadního tepla - Optimalizace paroplynového okruhu TE Str. 11 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

12 Příloha 1: Měření na motoru 12V Výsledky - se zvyšujícím se přebytkem vzduchu dochází ke snižování emisí NOx - Se zmenšování předstihu se snižijí emise NOx TE Str. 12 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

13 Příloha 2: Měření na motoru 12V Výsledky - Optimální účinnost je oblasti Lambda 1,8 až 1,9 poté prudce klesá - Se zmenšování předstihu se zhoršuje účinnost TE Str. 13 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

14 Výtah z prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů Pro/ENGINEER GT-power Testování Stavba motoru Návrh přepouštěcích kanálů Model 1-válce Experiment Konstrukce motoru FLUENT Model hoření ORC systém Parní oběh Výpočty proudění Návrh ORC Návrh parního oběhu Stavba motoru TE Str. 14 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

15 Results of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. Achieved Pro/ENGINEER GT-power Expariment Engine building Design of inlet channels Simulation model Experiment Engine designe FLUENT Combustion model ORC system Steam circuit Flow simulation ORC designe Steam circuit Engine building TE Str. 15 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

16 Výtah za r.2015 z provedených prací na WP 11: Návrh a optimalizace provozu inovačních motorů ČVUT + AICTA Motory na L-grade a pyrolyzní plyny Experiment + GT-power Návrh parního oběhu Stavba motoru TE Str. 16 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW

17 Abstract 2015 of WP11: Design and optimalization of operation of innovative engines on alternative fuels. ČVUT + AICTA Engines on L-grade and pyrolysis gases Experiment + GT-power Steam circuit Engine building TE Str. 17 Za WP 11 Jindřich Hořenín ADW