Chương 5: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN SAMDI
5.7 Nghiên cứu thử nghiệm động cơ máy phát điện SAMDI S3600B cung cấp biogas nén kiểu hút được làm giàu bởi LPG
5.7.1. Điều kiện thí nghiệm
Điều kiện thử nghiệm có vai trò vô cùng quan trọng đối với quá trình tiến hành thử nghiệm, bởi vì nếu không xác lập được điều kiện thử nghiệm thì kết quả thu được không có giá trị phục vụ cho công tác nghiên cứu. Các thông số cụ thể trong môi trường thực nghiệm như sau:
+ Xưởng Động lực trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng + Nhiệt độ ngoài trời: 25 0 C
+ Độ ẩm 64%
5.7.2.Thiết bị và 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 công suất và bộ 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 và 3 bóng đèn halogen 1000W, 1 bóng đèn halogen 500W
5.7.2.2. Nhiên liệu thí nghiệm
Biogas chứa 60% CH4 VÀ 40% CO2
Hydrogen có thành phần nguyên tố hóa học là H2. LPG có thành phần chủ yếu là 50%C3H8, 50%C4H10. 5.7.3 Quy trình thí nghiệm
Nhóm 4 người thực hiện thí nghiệm
Quá trình thử nghiệm được thực hiện qua các bước:
• Bước 1: Chuẩn bị thử nghiệm
Van khóa được đóng kín bình gas, vòi phun xăng được giữ nguyên trên vị trí ban đầu của máy phát điện. Vệ sinh sạch sẽ và lắp đặt kín vòi phun khí vào họng nạp đã được cải tạo, vòi phun phải được gá cố định chắc chắn.
Hình 5.14. Thí nghiệm chạy máy phát điện SAMDI S3600B 1. Động cơ Samdi; 2 Bình nén; 3. Bộ thay đổi tải; 4. Bộ đèn.
• Bước 2: Thử nghiệm
- Chạy bằng biogas có hòa trộn khí LPG.
+ Cân và ghi lại số liệu khối lượng bình LPG, biogas bằng cân điện tử.
+ Mở van khóa bình LPG và làm kín cho vào bình chứa nhỏ 30 lít.
+ Mở van khóa bình biogas và cho vào bình chứa nhỏ.
+ Thực hiện khởi động máy.
+ Tiến hành chạy máy, chờ động cơ ổn định xong ta thực hiện cho tải vào. Mở 100% bướm ga rồi ghi lại số liệu. Cuối cùng tắt tải rồi tắt máy.
+ Chạy xong ghi lại số liệu công suất, thời gian sau mỗi lần thay đổi tỉ lệ LPG.
- Chạy bằng biogas có hòa trộn khí Hidrogen.
+ Cân và ghi lại số liệu khối lượng Hidrogen, Biogas bằng cân điện tử.
+ Mở van khóa bình LPG và làm kín cho vào bình chứa nhỏ 30 lít.
+ Mở van khóa bình biogas và cho vào bình chứa nhỏ.
+ Thực hiện khởi động máy.
+ Tiến hành chạy máy, chờ động cơ ổn định xong ta thực hiện cho tải vào. Mở 100% bướm ga rồi ghi lại số liệu. Cuối cùng tắt tải rồi tắt máy.
+ Chạy xong ghi lại số liệu công suất, thời gian sau mỗi lần thay đổi tỉ lệ LPG 5.7.4. Kết quả thí nghiệm
Ta chạy bình chứa khí hỗn hợp có thể tích 55 lít, mở hoàn toàn vị trí bướm ga và khi cho 100% biogas có thành phần là 60 % CH4 và 40% CO2 thì có công suất là 1,2 kW, sau khi phân tích tính toán ta có kết quả như sau:
* Động cơ chạy bằng nhiên liệu biogas có hòa trộn khí LPG:
Bảng 5.7. Kết quả đo chạy động cơ bằng nhiên liệu biogas và LBG.
LPG(%) 10 20 30 40 50
Pe(kW) 0,9 1,24 1,72 1,84 2
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 quả thử nghiệm thực tế cho thấy:
- Khi được cung cấp bổ sung LPG thì khả năng đáp ứng tải của động cơ tốt hơn, động cơ máy phát điện có công suất lớn hơn 1,6 lần khi chạy hoàn toàn bằng biogas.
- Mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi được bổ sung LBG giảm dần theo tỉ lệ phần trăm LPG trên biogas.
- Nếu tăng tỉ lệ LPG càng cao thì động cơ có công suất càng lớn và chạy ổn định hơn nhiều.
* Động cơ chạy bằng nhiên liệu biogas có hòa trộn khí Hidrogen:
Bảng 5.8. Kết quả đo chạy động cơ bằng nhiên liệu biogas và 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 5
Mức tiêu hao nhiên
liệu(lít/phút) 22 18,3 15,3 13,1 11
Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy:
- Khi được cung cấp bổ sung Hydrogen khả năng đáp ứng tải của động cơ tốt hơn, động cơ máy phát điện có công suất lớn hơn 1,8 lần khi chạy hoàn toàn bằng biogas.
- Mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi được bổ sung LBG giảm dần theo tỉ lệ phần trăm LPG trên biogas.
- Khi tăng lên 50 % Hydrogen thì máy có hiện tượng kích nổ, máy không nổ được.
* Đồ thị so sánh công suất và mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ máy phát điện SAMDI S3600B khi chạy bằng biogas bổ sung LPG và Hidrogen.
Hình 5.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của biogas có hòa trộn LPG tới công suất động cơ
Hình 5.16. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của biogas có hòa trộn Hydrogen tới công suất động cơ
0 0.5 1 1.5 2 2.5
10 20 30 40 50
Pe(kW)
%Hydrogen-%biogas
%LPG 0
0.5 1 1.5 2 2.5
Pe(kW)
Thành phần nhiên liệu 10%LPG-90%Biogas 20%LPG-80%Biogas 30%LPG-70%Biogas 40%LPG-60%Biogas 50%LPG-50%Biogas 100%biogas
0 0.5 1 1.5 2 2.5
1 0 1 5 2 0 2 5 3 0
PE(KW
%HYDROGEN-%BIOGAS
%HYDROGEN
0.9 1.14
1.65 1.91
2.2
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Pe(kW)
thành phần nhiên liệu
10%HYDROGEN-90%Biogas 15%HYDROGEN-90%Biogas 20%HYDROGEN-90%Biogas 25%HYDROGEN-90%Biogas 30%HYDROGEN-90%Biogas 100%biogas
Hình 5.17. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của biogas có hòa trộn LPG tới mức tiêu hao nhiên liệu
Hình 5.18. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của biogas có hòa trộn Hydrogen tới mức tiêu hao nhiên liệu
0 5 10 15 20 25
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
l/phút
%LPG-%BIOGAS
%LPG
0 5 10 15 20 25
Pe(kW)
Thành phần nhiên liệu
10%LPG-90%Biogas 20%LPG-80%Biogas 30%LPG-70%Biogas 40%LPG-60%Biogas 50%LPG-50%Biogas 100%biogas
0 5 10 15 20 25
1 0 1 5 2 0 2 5 3 0
L/PHÚT
%LPG-%BIOGAS
%Hydrogen
0 5 10 15 20 25
Pe(kW)
Thành phần nhiên liệu
10%Hydrogen-90%Biogas 15%Hydrogen-85%Biogas 20%Hydrogen-80%Biogas 25%Hydrogen-75%Biogas 30%Hydrogen-70%Biogas 100%biogas
5.7.5. Kết luận
Theo kết quả thực nghiệm ta thấy được khi động cơ chạy Biogas hòa trộn LPG sẽ cho công suất lớn nhất hơn lại có mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn khi chạy hoàn toàn bằng biogas, điều này cho thấy LPG tối ưu cao.
Khi động cơ chạy bằng biogas bổ sung Hydrogen thì mức tiêu hao nhiên liệu cũng thấp hơn khi động cơ chạy hoàn toàn bằng biogas, điều này cho thấy khi pha Hydrogen với một tỉ lệ thích hợp thì sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn, củng như chi phí.
Ngoài ra khi thí nghiệm ta còn nhiền ra rằng khi động cơ chạy bằng biogas pha LPG, Hydrogen với một tỷ lệ thích hợp thì động cơ chạy ổn định hơn khi chạy hoàn toàn bằng biogas, điều này giúp bảo vệ và tăng tuổi thọ của động cơ củng như của các thiết bị điện lấy năng lượng từ máy phát.