Hệ thống thí nghiệm được bố trí chung như Hình 5.1 và sơ đồ bố trí thí nghiệm cùng các thiết bị, cảm biến chủ yếu như Hình 5.2.
Động cơ diesel ZH1115 được chuyển đổi thành động cơ đánh lửa cưỡng bức. Biogas được nạp vào động cơ qua bộ tạo hỗn hợp kiểu venturie. Bướm ga được điều khiển bằng động cơ điện nhận tín hiệu từ máy tính (Hình 5.3). Gĩc đánh lửa sớm của động cơ được thay đổi bằng cách dịch chuyển vị trí lắp cuộn kích trên thân máy. Việc thay đổi tỉ số nén của động cơ được thực hiện bằng cách lần lượt sử dụng các piston cĩ chiều cao đỉnh khác nhau.
Băng thử thủy lực FROUDE được cải tiến hệ thống đo điện tử gồm các cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến lực (Hình 5.4). Cảm biến lực được chuẩn bằng các quả cân.
Tín hiệu tốc độ động cơ, lực, nhiệt độ nước làm mát động cơ được đưa vào bộ nhớ máy tính thơng qua card biến đổi A/D (Hình 5.5).
Nhiên liệu biogas được lấy từ 2 nguồn:
- Qua lọc H2S bằng bentonite: Sau khi qua lọc, thành phần CH4 trong biogas trung bình đạt 60%, thành phần H2S cịn khoảng 100ppm.
- Qua hệ thống lọc bằng NaOH: Sau khi qua lọc, thành phần CH4 trong biogas đạt 91%, thành phần H2S cịn khoảng 50ppm. 3 17 18 19 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 22 23 21 13 20 16 15 Khäng khê Biogas Động cơ thử nghiệm Băng thử thủy lực
1-Túi chứa biogas; 2-Cảm biến lưu lượng biogas; 3-Van; 4-Lọc giĩ; 5-Cảm biến lưu lượng khơng khí; 6-Bộ hịa trộn; 7-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 8-Cảm biến kích
nổ; 9-Động cơ thử nghiệm; 10-Cảm biến lực Loadcell; 11-Cánh tay địn; 12-Stato; 13-Roto; 14-Cảm biến tốc độ Encoder; 15-Đồng hồ áp suất nước; 16-Van; 17-Bơm
nước; 18-Bể nước; 19-Khớp nối Cạc đăng; 20-Tấm chắn; 21-Vơ lăng chỉnh tải; 22-Card AD NI-6009; 23-PC-LabView
Hình 5.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống thí nghiệm
LoadCell Khơng khí
Biogas từ hầm sinh khí được bơm đẩy qua các cột lọc và chứa vào các túi ni lơng trước khi đưa vào động cơ. Để đạt được thành phần CH4 trung gian giữa hai giá trị 60% và 91%, tiến hành pha trộn biogas từ hai nguồn trên.
Trước khi tiến hành thí nghiệm, thành phần các chất trong biogas được đo bằng máy phân tích khí chuyên dùng GFM 435.
Các mẫu được đọc liên tục vào máy tính thơng qua Card NI6009 và được xử lý lọc nhiễu, tính tốn bằng phần mềm LabView. Trong mỗi lần đo, giá trị được lấy trung bình của 5 lần đo.
Bảng 5.1. Thơng số các thiết bị thí nghiệm
STT Nội dung đo Thiết bị Độ chính xác Số mẫu Tần số
1 Tốc độ động cơ Encoder +/- 3,6 độ 100/vịng -
2 Tải động cơ: Điện áp Loadcell 2mV/V +/- 0.1% 100/lần 48kHz
3 Lưu lượng khơng khí MAF <1% 1000/lần 48kHz
4 Lưu lượng biogas MAF <1% 1000/lần 48kHz
Khi roto quay trong vỏ stato, tùy thuộc vào vị trí của tấm chắn mà băng thử sẽ gây một lượng tải nhất định cho động cơ gắn trên nĩ. Khi tiến hành thí nghiệm, người điều khiển sẽ xoay vơ lăng để điều chỉnh vị trí của tấm chắn, qua đĩ điều chỉnh mức tải này. Khi gây tải cho động cơ, vỏ stato sẽ cĩ xu hướng xoay theo, moment cản sẽ tác động lên cảm biến lực LoadCell thơng qua cánh tay địn. Một cảm biến số vịng
Động cơ biogas Băng thử Froude
Card AD NI-6009 CB Tốc độ CB Lực CB lưu lượng biogas CB nhiệt độ nước làm mát CB lưu lượng khơng khí CB Kích nổ PC - LabView Hình 5.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
quay dạng Encoder được gắn phía đuơi băng thử. Cả hai tín hiệu từ cảm biến lực và cảm biến số vịng quay sẽ được đưa tới Card NI xử lý tín hiệu trước khi đưa đến chương trình xử lý và ghi dữ liệu bằng LabView.
a. b.
Hình 5.3. Bộ tạo hỗn hợp động cơ (a), Cảm biến lực LoadCell PST 100kg (b)
a. b.
Hình 5.4. Encoder 100 xung/vịng (a), Card NI-6009 (b)
Card NI thu nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến: cảm biến số vịng quay, cảm biến lực, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến lưu lượng biogas, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến kích nổ.
Chương trình xử lý và ghi dữ liệu bằng phần mềm LabView giúp người thí nghiệm theo dõi diễn biến các giá trị đo và dễ dàng lưu lại các kết quả đo đạc.
Bơm nước cung cấp nước cho băng thử với áp suất ổn định ban đầu được điều chỉnh ở 1at.
Hình 5.5. Kết nối các cảm biến vào máy tính điều khiển
Hình 5.6. Tiến hành thử nghiệm động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức