Nén biogas và cung cấp biogas nén cho động cơ tĩnh tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG NÉN BIOGAS VÀ CUNG CẤP BIOGAS NÉN CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THẾ QUYỀN Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh Nhóm sinh viên thực hiện: Tên sinh viên Số thẻ sinh viên Lớp Nguyễn Văn Tùng 103140131 14C4B Nguyễn Hồng Phúc 103140104 14C4B Nguyễn Thế Quyền 103150071 15C4A Lê Văn Hậu 103140085 14C4B Nội dung đồ án gồm chương chính, bao gồm: Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Mục đích ý nghĩa khoa học đề tài Tổng quan đề tài nghiên cứu Chương 2: NHIÊN LIỆU BIOGAS Tình hình sản xuất ứng dụng biogas Tính tốn hệ thống lọc Chế tạo tháp lọc Chương 3: NGHIÊN CỨU BÌNH ÁP LỰC CHỨA BIOGAS NÉN Tổng quan bình chứa khí nén Tính tốn thiết kế bình chịu áp lực Lựa chọn thiết kế cụm van điều áp phận nối Chương 4: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CỤM MÁY NÉN BIOGAS Tính tốn máy nén Phương án chế tạo cụm máy nén biogas Thực nghiệm cụm máy nén Chương 5: KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN SAMDI S3600B VÀ BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP BIOGAS NÉN Giới thiệu động Phương án cung cấp biogas cho máy phát điện SAMDI S3600B Nghiên cứu thử nghiệm hệ thống cung cấp biogas cho động máy phát điện ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thế Quyền Lớp: 15C4A Khoa: Cơ khí giao thông Số thẻ sinh viên: 103150071 Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh (Nghiên cứu động tĩnh phụ kiện cung cấp biogas nén) Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Động SAMDI 3600 - Bloc máy nén tủ lạnh Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Chương 5: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN SAMDI S3600B Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): STT Tên vẽ Cỡ vẽ Số lượng Bản vẽ mặt cắt dọc động máy phát điện SAMDI S3600B A3 01 Bộ chế hịa khí động tĩnh trước sau cải tạo A3 01 Sơ đồ lắp đặt bố trí chung hệ thống nhiên liệu dùng biogas cho động A3 01 Bản vẽ hòa trộn A3 01 Bản vẽ gatec 26 A3 01 Động SAMDI S3600B lắp phụ kiện cung cấp biogas nén A3 01 Bản vẽ sơ đồ hệ thống nén cung cấp biogas nén cho động tĩnh A3 01 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: GS.TSKH Bùi Văn Ga Tính tốn, lý thuyết Th.S Võ Anh Vũ Chế tạo phụ kiện, thực nghiệm Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 27/08/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019 Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn Kĩ thuật Ơ tơ Máy động lực PGS.TS Dương Việt Dũng GS.TSKH Bùi Văn Ga & Th.S Võ Anh Vũ LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, chúng em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy cơ, Gia đình Bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Q Thầy Cơ Khoa Cơ Khí Giao Thơng - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, với vốn tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt học kỳ khoa tổ chức cho chúng em thực đề tài tốt nghiệp - bước chuẩn bị cuối kĩ cần thiết chuyên môn kỹ liên quan nhằm phục vụ cho công việc sau trường Chúng em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Giao Thơng, đặt biệt hai thầy GS TSKH Bùi Văn Ga thầy ThS Võ Anh Vũ theo sát trực tiếp hướng dẫn chúng em suốt thời gian nghiên cứu thực đề tài Kính chúc q thầy thật dồi sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp có nhiều tâm huyết truyền đạt kiến thức cho thết hệ trẻ mai sau Đề tài thực khoảng thời gian 16 tuần, chắn tránh khỏi thiết sót, mong nhận ý kiến đóng góp q báu q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Trân trọng! i CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài riêng nhóm, đề tài khơng trùng lặp với đề tài đồ án tốt nghiệp trước Các thông tin, số liệu sử dụng tính tốn từ tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định Sinh viên thực Nguyễn Thế Quyền ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ v DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Mục đích ý nghĩa khoa học đề tài 1.1.1 Mục đích đề tài 1.1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.2 Tổng quan đề tài nghiên cứu 1.2.1 Tổng quan 1.2.2 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay 1.3 Giới thiệu nhiên liệu biogas 1.3.1 Tính chất biogas 1.3.2 Nghiên cứu sử dụng biogas cho động kéo máy phát điện Việt Nam 1.4 Tổng quan bình áp lực 1.4.1 Giới thiệu bình chứa khí nén 1.4.2 Thực trạng chế tạo sử dụng bình chịu áp lực Việt Nam 10 1.4.3 Một số loại bình áp lực chứa khí nén thơng dụng 11 1.5 Tổng quan máy nén khí 14 1.5.1 Máy nén khí Piston 15 1.5.2 Máy nén khí trục vít 16 1.5.3 Máy nén khí cánh gạt 17 1.5.4 Máy nén khí ly tâm 18 1.6 Tổng quan động biogas 18 1.7 Tình hình sử dụng máy phát điện 19 Chương 5: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN SAMDI S3600B VÀ BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP BIOGAS NÉN 21 5.1 Giới thiệu động 21 5.2 Các thông số kỹ thuật động 22 iii 5.3 Các hệ thống động 23 5.3.1 Hệ thống nhiên liệu 23 5.3.2 Hệ thống phân phối khí 23 5.3.3 Hệ thống đánh lửa 23 5.3.4 Hệ thống làm mát 24 5.4 Tính tốn nhiệt động 24 5.4.1 Tính tốn nhiệt động sử dụng nhiên liệu Xăng 25 5.4.2 Tính toán nhiệt động sử dụng nhiên liệu biogas 32 5.5 Cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính động xăng 37 5.5.1 Chế độ làm việc động 37 5.5.2 Đặc tính tốc độ động xăng 37 5.5.3 Các biểu thức dùng để phân tích đặc tính động xăng 38 5.5.4 Đặc tính tải động xăng 40 5.5.5 Suất tiêu hao lượng 41 5.5.6 Kết luận 41 5.6 Phương án cung cấp biogas cho máy phát điện SAMDI S3600B 41 5.6.1 Giới thiệu phương án cung cấp nhiên liệu 41 5.6.2.Cơ sở lý thuyết điều chỉnh thành phần hỗn hợp 42 5.6.3 Yêu cầu, kết cấu hỗn hợp 43 5.6.4 Bộ phụ kiện Gatec 26-2 cung cấp biogas cho động 44 5.7 Nghiên cứu thử nghiệm động máy phát điện SAMDI S3600B cung cấp biogas nén kiểu hút làm giàu LPG 47 5.7.1 Điều kiện thí nghiệm 47 5.7.2.Thiết bị nhiên liệu thí nghiệm 47 5.7.3 Quy trình thí nghiệm 48 5.7.4 Kết thí nghiệm 49 5.7.5 Kết luận 52 5.8 Nghiên cứu thử nghiệm biogas nén làm giàu HHO cho máy phát điện Honda phun nhiên liệu 52 5.8.1 Cải tạo động 52 5.8.2 Kết 55 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 1.1 Giới thiệu giá trị trung bình thành phần diện biogas Bảng 1.2 Sản lượng CH4 theo lý thuyết Bảng 1.3 Sản lượng CH4 với nguồn nguyên liệu khác Bảng 1.4 Thơng số kỹ thuật bình PetroVietnam 13 Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật máy phát điện SAMDI S3600B 22 Bảng 5.2 Các thơng số chọn tính toán nhiệt động chạy xăng 25 Bảng 5.3 Kết tính tốn nhiệt nhiên liệu xăng 30 Bảng 5.4 Thành phần chất biogas 32 Bảng 5.5 Các thông số chọn tính tốn nhiệt động chạy biogas 32 Bảng 5.6 Kết tính tốn nhiệt động nhiên liệu biogas 35 Bảng 5.7 Kết đo chạy động nhiên liệu biogas LBG 49 Bảng 5.8 Kết đo chạy động nhiên liệu biogas Hidrogen 49 Bảng 5.9 Thông số động 53 Hình 1.1 Động biogas kéo máy phát điện xay xát Hình 1.2 Bình chứa LPG 12 Hình 1.3 Bình chứa CNG 13 Hình 1.4 Một máy nén khí piston 15 Hình 1.5 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy nén khí piston 16 Hình 1.6 Máy nén khí trục vít 17 Hình 1.7 Mơ hình máy nén khí cánh gạt 17 Hình 1.8 Mơ hình máy nén khí ly tâm 18 Hình 1.9 Phụ kiện Gatec 20 (a) - Phụ kiện Gatec 21 (b) – Phụ kiện Gatec 26 (c) 19 Hình 5.1 Máy phát điện SAMDI S3600B 21 Hình 5.2 Mơ hình động kéo máy phát điện SAMDI S3600B 21 Hình 5.3 Động SAMDI S3600B 22 Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động SAMDI S3600B 23 Hình 5.5 Cấu tạo hệ thống đánh lửa nguyên thủy 24 Hình 5.6 Biến thiên thông số theo tốc độ trường hợp động xăng 40 Hình 5.7 Dạng đặc tính tốc độ động xăng 40 Hình 5.8 Biến thiên thơng số theo tải động xăng 40 Hình 5.9 Dạng đặc tính tải động xăng 40 Hình 5.10 Bộ hòa trộn động máy phát điện 43 v Hình 5.11 Bộ Gatec-26-2 lắp vào động máy phát điện 45 Hình 5.12 Mặt cắt GATEC 26 46 Hình 5.13 Thiết bị thí nghiệm đo cơng suất đèn 47 Hình 5.14 Thí nghiệm chạy máy phát điện SAMDI S3600B 48 Hình 5.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn LPG tới cơng suất động 50 Hình 5.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn Hydrogen tới cơng suất động 50 Hình 5.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn LPG tới mức tiêu hao nhiên liệu 51 Hình 5.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn Hydrogen tới mức tiêu hao nhiên liệu 51 Hình 5.19 Sơ đồ nguyên lý cải tạo động 53 Hình 5.20 Sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến hệ thống điều khiển động 54 Hình 5.21 Thử tải cụm động cơ-máy phát điện biogas-HHO sau cải tạo 54 vi Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh 5.6.4 Bộ phụ kiện Gatec 26-2 cung cấp biogas cho động Hệ thống nhiên liệu biogas sử dụng công nghệ GATEC kiểm nghiệm triển khai sử dụng hình 2.15 Đây hệ thống khí, hoạt động ổn định, đáng tin cậy Ưu điểm GATEC đơn giản, dễ dàng lắp đặt sử dụng Nhưng tồn nhược điểm khó có khả cung cấp hịa khí đảm bảo cho động chế độ khác quy luật cấp nhiên liệu cho động khó đáp ứng điều khiển khí Đặc biệt biến ảnh hưởng đến trình hoạt động động lớn quy luật cấp nhiên liệu khó khăn • Trình tự lắp đặt hệ thống: - Gá đặt vào giá động vị trí thuận tiện gần chế hịa khí động - Khoan lỗ đường kính mm phía sau bướm ga, taro lỗ M6 bắt vịi phun khơng tải vào đường - Mở bầu lọc gió, lắp tạo hỗn hợp ống cấp biogas vào trước đường nạp - Lắp đường ống cấp ga không tải nối lỗ không tải phụ kiện vịi phun khơng tải - Lắp đường ống cấp biogas vào lỗ cấp biogas phụ kiện • Trình tự vận hành hệ thống: Do thành phần biogas, áp suất biogas cung cấp phụ thuộc điều kiện sản xuất kiểu hầm biogas nên vận hành lần đầu cần có điều chỉnh hệ thống cho phù hợp với thông số thực tế biogas sử dụng Kể từ lần thứ hai trở đi, không cần điều chỉnh hệ thống Khi khởi động lần đầu, sau lắp đặt phụ kiện - Ngắt tải ngồi (tắt cơng tắt điện) - Đóng khóa xăng - Cho động chạy đến tắt máy (hết xăng chế hịa khí) - Mở bu-gi, dùng giấy nhám làm mặt hoạt động điện cực, thu hẹp hở cực khoảng ½ khe hở chạy xăng - Mở vít điều chỉnh lượng cung cấp ga hướng cực đại - Mở vít điều chỉnh gió khởi động hướng cực đại - Đóng bướm gió động - Mở van cung cấp biogas cho hệ thống - Khởi động động Trong trường hợp khó khởi động, đóng nhỏ dần vít chỉnh gió khởi động - Khi động nổ, mở bướm gió động - Sau khởi động xong, chỉnh vít cung cấp ga hướng đóng nhỏ dần động tăng tải tốt nổ Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 44 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh - Cố định vít điều chỉnh - Đóng tải - Đóng van cung cấp biogas cho hệ thống tắt máy Hình 5.11 Bộ Gatec-26-2 lắp vào động máy phát điện Kể từ lần sử dụng thứ hai trở đi: - Ngắt tải ngồi - Đóng bướm gió động - Mở van cung cấp biogas cho hệ thống - Khởi động động - Khi động nổ, mở bướm gió động - Đóng tải - Khi cần tắt máy, đóng van cung cấp Biogas Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 45 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh • Cấu tạo Hình 5.12 Mặt cắt GATEC 26-2 - Lò xo hồi vị; - Màng su trên; - Cần nối; - Vỏ ngồi; - Vịng đệm; Màng su trên; - Đầu công suất; - Van cấp biogas chính; – Đầu làm đậm; 10 – Van cơng suất; 11- Đầu khơng tải • Ngun lý hoạt động - Khi chạy không tải.Khởi động động cơ, biogas cấp qua van cấp (8) đến đầu không tải (11), lúc ta điều điều chỉnh vít điều chỉnh để lượng Biogas vừa phải vào động giúp buồn đốt hoạt động - Khi chạy có tải Bước đầu khởi động chạy khơng tải Khi khởi động động biogas cấp qua van cấp (8) đến đầu không tải (11) vào động giúp buồn đốt hoạt động Khi động có tải lúc buồn đốt hút nhiều khí tạo độ chân không đến đầu làm đậm (9) làm cho màng xu (2) đẩy van công cơng suất xuống nhờ cần nối (3), lúc buồn đốt hút khí củng làm cho màng su (6) lõm xuống đẩy cần đẩy (3) xuống tạo thêm lực kết hợp đẩy van công suất (10) đi xuống làm mở rộng đầu công suất (7) cho phép biogas vào buồn đốt nhiều để đáp ứng nhu cầu Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 46 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh tải Khi giảm tải lúc độ chân khơng khơng đủ lực thắng lị xo hồi vị (1) làm cho van cơng suất (10) di chuyển dần lên để lượng biogas vào buồn đốt phù hợp với tải, tắt động độ chân khơng khơng cịn lị xo hồi vị đưa van cơng suất (10) vị trí ban đầu 5.7 Nghiên cứu thử nghiệm động máy phát điện SAMDI S3600B cung cấp biogas nén kiểu hút làm giàu LPG 5.7.1 Điều kiện thí nghiệm Điều kiện thử nghiệm có vai trị vơ quan trọng trình tiến hành thử nghiệm, khơng xác lập điều kiện thử nghiệm kết thu khơng có giá trị phục vụ cho công tác nghiên cứu Các thông số cụ thể môi trường thực nghiệm sau: + Xưởng Động lực trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng + Nhiệt độ trời: 25 C + Độ ẩm 64% 5.7.2.Thiết bị nhiên liệu thí nghiệm 5.7.2.1 Thiết bị thí nghiệm a Máy phát điện Samdi S3600B b Bình nạp khí biogas Hình 5.13 Thiết bị thí nghiệm đo cơng suất đèn c Thiết bị đo công suất d Thiết bị đo thời gian e Dụng cụ tháo lắp, cờ lê 8, cờ lê 10, trục vít, … f Cân điện tử, phạm vi đo 30kg, sai số ±0,005kg g Bảng lắp đèn bóng đèn halogen 1000W, bóng đèn halogen 500W Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 47 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh 5.7.2.2 Nhiên liệu thí nghiệm Biogas chứa 60% CH4 VÀ 40% CO2 Hydrogen có thành phần nguyên tố hóa học H2 LPG có thành phần chủ yếu 50%C3H8, 50%C4H10 5.7.3 Quy trình thí nghiệm Nhóm người thực thí nghiệm Q trình thử nghiệm thực qua bước: • Bước 1: Chuẩn bị thử nghiệm Van khóa đóng kín bình gas, vịi phun xăng giữ ngun vị trí ban đầu máy phát điện Vệ sinh lắp đặt kín vịi phun khí vào họng nạp cải tạo, vòi phun phải gá cố định chắn Hình 5.14 Thí nghiệm chạy máy phát điện SAMDI S3600B Động Samdi; Bình nén; Bộ thay đổi tải; Bộ đèn • Bước 2: Thử nghiệm - Chạy biogas có hịa trộn khí LPG + Cân ghi lại số liệu khối lượng bình LPG, biogas cân điện tử + Mở van khóa bình LPG làm kín cho vào bình chứa nhỏ 30 lít + Mở van khóa bình biogas cho vào bình chứa nhỏ + Thực khởi động máy + Tiến hành chạy máy, chờ động ổn định xong ta thực cho tải vào Mở 100% bướm ga ghi lại số liệu Cuối tắt tải tắt máy Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 48 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh + Chạy xong ghi lại số liệu công suất, thời gian sau lần thay đổi tỉ lệ LPG - Chạy biogas có hịa trộn khí Hidrogen + Cân ghi lại số liệu khối lượng Hidrogen, Biogas cân điện tử + Mở van khóa bình LPG làm kín cho vào bình chứa nhỏ 30 lít + Mở van khóa bình biogas cho vào bình chứa nhỏ + Thực khởi động máy + Tiến hành chạy máy, chờ động ổn định xong ta thực cho tải vào Mở 100% bướm ga ghi lại số liệu Cuối tắt tải tắt máy + Chạy xong ghi lại số liệu công suất, thời gian sau lần thay đổi tỉ lệ LPG 5.7.4 Kết thí nghiệm Ta chạy bình chứa khí hỗn hợp tích 55 lít, mở hồn tồn vị trí bướm ga cho 100% biogas có thành phần 60 % CH4 40% CO2 có cơng suất 1,2 kW, sau phân tích tính tốn ta có kết sau: * Động chạy nhiên liệu biogas có hịa trộn khí LPG: Bảng 5.7 Kết đo chạy động nhiên liệu biogas LBG LPG(%) 10 20 30 40 50 Pe(kW) 0,9 1,24 1,72 1,84 Thời gian(phút) 2,5 2,9 3,4 4,1 4,4 Mức tiêu hao nhiên liệu(lít/phút) 22 18,9 16,2 13,4 12,5 Kết thử nghiệm thực tế cho thấy: - Khi cung cấp bổ sung LPG khả đáp ứng tải động tốt hơn, động máy phát điện có cơng suất lớn 1,6 lần chạy hoàn toàn biogas - Mức tiêu hao nhiên liệu động bổ sung LBG giảm dần theo tỉ lệ phần trăm LPG biogas - Nếu tăng tỉ lệ LPG cao động có cơng suất lớn chạy ổn định nhiều * Động chạy nhiên liệu biogas có hịa trộn khí Hidrogen: Bảng 5.8 Kết đo chạy động nhiên liệu biogas Hidrogen Hydrogen(%) 10 15 20 25 30 Pe(kW) 0,9 1,14 1,65 1,91 2,2 Thời gian(phút) 2,5 3,0 3,6 4,2 Mức tiêu hao nhiên liệu(lít/phút) 22 18,3 15,3 13,1 11 Kết thử nghiệm thực tế cho thấy: Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 49 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh - Khi cung cấp bổ sung Hydrogen khả đáp ứng tải động tốt hơn, động máy phát điện có cơng suất lớn 1,8 lần chạy hoàn toàn biogas - Mức tiêu hao nhiên liệu động bổ sung LBG giảm dần theo tỉ lệ phần trăm LPG biogas - Khi tăng lên 50 % Hydrogen máy có tượng kích nổ, máy không nổ 2.5 Pe(kW) 2.5 Pe(kW) * Đồ thị so sánh công suất mức tiêu hao nhiên liệu động máy phát điện SAMDI S3600B chạy biogas bổ sung LPG Hidrogen 1.5 1.5 1 0.5 0.5 %LPG Thành phần nhiên liệu 10 20 30 40 50 %Hydrogen-%biogas 10%LPG-90%Biogas 20%LPG-80%Biogas 30%LPG-70%Biogas 40%LPG-60%Biogas 50%LPG-50%Biogas 100%biogas Hình 5.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn LPG tới cơng suất động 2.5 2.2 Pe(kW) PE(KW 2.5 1.91 1.65 1.5 1.2 1.14 0.9 1.5 0.5 %HYDROGEN thành phần nhiên liệu 0.5 %HYDROGEN-%BIOGAS 10 15 20 25 30 10%HYDROGEN-90%Biogas 15%HYDROGEN-90%Biogas 20%HYDROGEN-90%Biogas 25%HYDROGEN-90%Biogas 30%HYDROGEN-90%Biogas 100%biogas Hình 5.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn Hydrogen tới cơng suất động Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 50 25 l/phút 25 Pe(kW) Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh 20 20 15 15 10 10 %LPG Thành phần nhiên liệu %LPG-%BIOGAS 10 20 30 40 50 10%LPG-90%Biogas 20%LPG-80%Biogas 30%LPG-70%Biogas 40%LPG-60%Biogas 50%LPG-50%Biogas 100%biogas 25 20 L/PHÚT 25 Pe(kW) Hình 5.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn LPG tới mức tiêu hao nhiên liệu 20 15 15 10 10 %Hydrogen Thành phần nhiên liệu %LPG-%BIOGAS 10 15 20 25 30 10%Hydrogen-90%Biogas 15%Hydrogen-85%Biogas 20%Hydrogen-80%Biogas 25%Hydrogen-75%Biogas 30%Hydrogen-70%Biogas 100%biogas Hình 5.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng biogas có hịa trộn Hydrogen tới mức tiêu hao nhiên liệu Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 51 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh 5.7.5 Kết luận Theo kết thực nghiệm ta thấy động chạy Biogas hòa trộn LPG cho cơng suất lớn lại có mức tiêu hao nhiên liệu thấp chạy hoàn toàn biogas, điều cho thấy LPG tối ưu cao Khi động chạy biogas bổ sung Hydrogen mức tiêu hao nhiên liệu thấp động chạy hoàn toàn biogas, điều cho thấy pha Hydrogen với tỉ lệ thích hợp giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn, củng chi phí Ngồi thí nghiệm ta cịn nhiền động chạy biogas pha LPG, Hydrogen với tỷ lệ thích hợp động chạy ổn định chạy hoàn toàn biogas, điều giúp bảo vệ tăng tuổi thọ động củng thiết bị điện lấy lượng từ máy phát 5.8 Nghiên cứu thử nghiệm biogas nén làm giàu HHO cho máy phát điện Honda phun nhiên liệu Một lợi biogas nén sử dụng để cung cấp nhiên liệu kiểu phun nhằm nâng cao tính công tác động tiết kiệm nhiên liệu Để cung cấp biogas nén cho động phương pháp phun, việc cải tạo động truyền thống thành động phun nhiên liệu điều khiển điện tử Nhiệm vụ thực khn khổ chương trình biogas-hydrogen kết hợp với luận van thạc sĩ học viên cao học Nhiệm vụ đồ án chúng em cung cấp biogas nén để thử nghiệm hệ thống 5.8.1 Cải tạo động Động Honda GX200 nguyên thủy động xăng, tĩnh cung cấp xăng qua chế hịa khí góc đáng lửa sớm cố định Các thông số động cho bảng 5.9 Để cải tạo động Honda GX200 thành động phun biogas làm giàu HHO hệ thống nạp hệ thống đánh lửa thay hồn tồn cơng nghệ điều khiển điện tử Trong nghiên cứu sử dụng cảm biến xe gắn máy phun xăng điện tử Honda để lắp đặt động cải tạo theo sờ nguyên lý trình bày hình Các cảm biến gồm cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí ĐCT, cảm biến độ mở bướm ga, cảm biến nhiệt độ, cảm biến oxygen Thông tin từ cảm biến đưa đến ECU để xử lý theo giản đồ phun giản đồ đánh lửa cài đặt trước để điều khiển vòi phun biogas điều khiển góc đánh lửa sớm Do tính chất nhiên liệu biogas-HHO khác với xăng chế độ làm việc động tĩnh khác với động xe gắn máy nên giản đồ phun đánh lửa xe gắn máy chạy xăng không phù hợp với động cải tạo Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 52 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh Bảng 5.9 Thông số động Loại động kỳ, xi lanh Công suất định mức (kW/vịng/phút) Mơ men cực đại 4,8/3600 12,4/2500 (Nm/vịng/phút) Dung tích xi lanh (cm3) 196 Đường kính xi lanh x hành trình piston (mm) 68 x 54 Góc đánh lửa sớm 20° Tỉ số nén 8.5 : Vì phải sử dụng ECU phù hợp với điều kiện công tác nhiên liệu sử dụng động Trong cơng trình chúng tơi sử dụng ECU mở APITech để cài đặt giản đồ phun biogas, giản đồ đánh lửa điều khiển động Hình 5.19 Sơ đồ nguyên lý cải tạo động Hình 5.20 giới thiệu sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến hệ thống điều khiển điện tử động cải tạo Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 53 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh Hình 5.20 Sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến hệ thống điều khiển động Cụm động cơ-máy phát điện biogas-HHO sau cải tạo trình bày hình Biogas sau qua lọc H2S nén vào bình chứa áp suất khoảng 12 bar để cung cấp vào động thông qua vời phun điều khiển điện tử Áp suất trước vịi phun điều chỉnh nhờ giảm áp Bình sinh khí HHO hoạt động nhờ điện mặt trời cung cấp trực tiếp vào đường nạp động phía sau bầu lọc gió Hình 5.21 Thử tải cụm động cơ-máy phát điện biogas-HHO sau cải tạo Sau lắp đặt xong cảm biến, hệ thống điều khiển cài đặt giản đồ phun, giản đồ đánh lửa, cho động kéo tải để cân chỉnh lại thơng số tối ưu Tải ngồi động thay đổi nhờ thay đổi tải vô cấp Các thông số cảm biến Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 54 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh hiển thị hình máy tính kết nới với ECU APITech ECU có độ phân giải 30 vị trí bướm ga 25 giá trị tốc độ Ngoài giản đồ phun đáng lửa, cài đặt thêm lệnh điều khiển phụ vào ECU giới hạn nhiệt độ, thời gian hoạt động động cơ… 5.8.2 Kết Động sau cải tạo hoạt động ổn định thay đổi chế độ công tác, mức độ đáp ứng thay đổi tải tốt Phần sau trình bày kết tính tốn mơ tính kỹ thuật mức độ phát thải ô nhiễm động chạy biogas nén làm giàu HHO Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 55 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết nghiên cứu đề tài cho phép rút kết luận sau: - Biogas nguồn nhiên liệu tái tạo dồi Để sử dụng chúng an toàn phải lọc H2S Sử dụng bentonite làm vật liệu lọc làm giảm hàm lượng H2S xuống mức 200ppm, đảm bảo an toàn cho thiết bị - Để áp dụng rộng rãi biogas vùng xa nơi sản xuất cần nén biogas vào bình chứa để vận chuyển lưu trữ Cụm máy nén xách tay gọn nhẹ cần thiết để thực nhiệm vụ - Cụm máy nén biogas xách tay chế tạo từ bloc nén tủ lạnh thiết bị có sẵn thị trường nên giá thành thấp chế tạo nước - Áp suất sử dụng biogas phạm vi 14,5 bar phù hợp với bình chứa biogas tận dụng từ bình chứa LPG gia dụng - Biogas nén cung cấp nhiên liệu cho động biogas kiểu hút hay kiểu phun Đối với động cung cấp biogas kiểu hút cần giảm áp suất biogas nén xuống xấp xỉ áp suất khí trời Đối với động cung cấp nhiên liệu biogas kiểu phun cải tạo từ động truyền thống sử dụng cụm giảm áp bình LPG gia dụng để điều chỉnh áp suất phun - Để tăng hiệu sử dụng biogas nén làm giàu biogas LPG hay HHO Nhờ nhiên liệu bổ sung trình cháy động cải thiện làm tăng hiệu suất nhiệt giảm phát thải ô nhiễm Hướng phát triển: - Nghiên cứu chế tạo cụm máy nén-bình chứa có áp suất cao để tăng hiệu lưu trữ biogas - Nghiên cứu ứng dụng biogas nén phương tiện vận chuyển giới Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 56 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ga Bui Van, Nam Tran Van, Xuan Nguyen Thi Thanh, Dong Nguyen Van, Thong Nguyen Minh: Utilization of Poor Biogas in Biogas -Diesel Dual Fuel Engine Da Nang International Forum on Green Technology and Management-IFGTM 2011, Danang City on July 28-29, 2011, pp 41-50 [2] Bùi Văn Ga, Nguyễn Đình Lâm, Nguyễn Thị Thanh Xuân, Hồ Tấn Quyền: Công nghệ ứng dụng biogas sản xuất đời sống nông thôn Hội nghị Cơ học Thủy Khí tồn quốc, Nha Trang, 26-28/7/2012 [3] Trần Văn Nam, Bùi Văn Ga, Phan Minh Đức, Nguyễn Văn Đơng: Mơ q trình cháy động sử dụng biogas nén Hội nghị Cơ học Thủy Khí tồn quốc, Nha Trang, 26-28/7/2012 [4] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến, Lê Xuân Thạch: Ảnh hưởng thành phần CH4, góc đánh lửa sớm tỉ số nén đến tính động biogas Tạp chí Giao thông Vận tải, 5-2013, pp 7-9 13 [5] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Truong Le Bich Tram, Le Minh Tien, LeXuan Thach: Determination of Optimal Operational Parameters of SI Biogas Engines Converted from Diesel Engines by Modelling and Experimental Studies The 14th Asian Congress of Fluid Mechanics-14ACFM, October l5-19,2013, Hanoi and Halong, Vietnam, pp 819824 [6] Bui Van Ga, Tran Van Nam: Appropriate structural parameters of biogas SI engine converted from diesel engine IET Renewable Power Generation, Volume: 9, Issue: 3, (2015), pp 255-261, DOI: 10.1049/iet-rpg.2013.0329 [7] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Le Minh Tien, Bui Thi Minh Tu: Combustion Analysis of Biogas Premixed Charge Diesel Dual Fuelled Engine International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol Issue 11, November-2014, pp 188-194 [8] Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ: Nghiên cứu thực nghiệm tính động dual fuel biogas-diesel Tạp chí Khoa họcCơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số 11(84), 2014, pp.1-6 [9] Bùi Văn Ga, Lê Xuân Thạch, Nguyễn Việt Hải, Bùi Văn Hùng: Điều chỉnh thành phần hỗn hợp động dual fuel biogas-diesel Tuyển tập Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc, Phan Rang, 24-26/7/2014, pp 154-163 [10] http://tieuchuan.mard.gov.vn/Documents/Uploads/TCVN%206008-2010.doc Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 57 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh [11] https://kiemdinhthanhpho.net/kiem-dinh-binh-chiu-ap-luc-cac-thuat-ngu-thuctrang-binh-chiu-ap-luc-o-viet-nam/ [12] http://www.kiemdinh.vn/upload/files/ThiNghiemNoChai.pdf Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ 58 ... ThS Võ Anh Vũ 20 Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh Chương 5: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN SAMDI S3600B VÀ BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP BIOGAS NÉN 5.1 Giới thiệu động Máy phát... trình cung cấp Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thế Quyền Hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh biogas cho động tĩnh sử dụng hai nhiên liệu biogas/ dầu... 15C4A Khoa: Cơ khí giao thơng Số thẻ sinh viên: 103150071 Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Nén biogas cung cấp biogas nén cho động tĩnh (Nghiên cứu động tĩnh phụ kiện cung cấp biogas nén) Đề