Устройства нагрузочные для двигателей

Библиографическая ссылка на статью:
Сергеев Н.Н., Горбунов В.П. Нагрузочное устройство для обкатки и испытания дизельных двигателей // Современная техника и технологии. 2015. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/10/7998 (дата обращения: 11.09.2020).

Анализ технологий обкатки ДВС с использованием автоматизации процесса обкатки, а, также, сравнительный анализ существующих автоматизированных стендов для обкатки двигателей позволяют сделать следующие выводы:

1. Особенность прямого измерения крутящего момента дизельного двигателя заключается в пульсирующем характере воздействия на средство измерения (динамометр). Пульсация силы вызывается рабочими циклами дизеля и крутильными колебаниями коленчатого вала. Особенно велико динамическое воздействие на устройство измерения при пусках и остановках дизеля.

2. Автоматизация процесса с использованием компьютерных технологий позволит значительно сократить время обкатки ДВС, повысить ее эффективность исключить «человеческий фактор» из процесса обкатки.

3. Зарубежные обкаточно-тормозные стенды и нагрузочные устройства дороги, сроки их поставки велики. Стенды и нагрузочные устройства не обеспечивают «холодную» обкатку двигателей, не проработаны вопросы энергосбережения стендов.

Анализ механических характеристик нагрузочных устройств, реализованных на различных физических принципах (рис.1), позволяет сделать вывод о возможности использования объемного гидропривода в качестве нагрузочного устройства при испытании ДВС [ 1 ], внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя 3 вписывается в поле 1, ограниченное внешней характеристикой тормоза (контур 0АВСD).

1 – характеристика гидравлического тормоза; 2 – характеристика электрического тормоза; 3 – внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя.

Рис.1 — Механические характеристики различных нагрузочных устройств и дизельного двигателя

Гидравлические тормоза весьма энергоемки, просты по конструкции и в свое время получили широкое распространение в практике стендовых испытаний двигателей. Поглощаемая гидравлическим тормозом энергия расходуется на совершение гидродинамической работы и работы трения (вращающегося ротора о жидкость). Одной из разновидностей гидравлических тормозов являются тормоза на основе объемного гидропривода.

Принцип действия объемного гидропривода основан на практической несжимаемости рабочей жидкости (высоком модуле объемного сжатия рабочей жидкости), использовании закона Паскаля и уравнения Бернулли, учитывающего течение реальной жидкости в гидросистеме.

Гидравлический объемный привод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов; надежно и просто защища­ется от перегрузок рабочих органов и двигателя; дает возмож­ность широко применять стандартизованные и унифицирован­ные узлы, что позволяет снизить себестоимость нагрузочного устройства, облегчает его эксплуатацию и ремонт.

Гидравлическая схема разработанного нагрузочного устройства для испытания дизельных двигателей на базе объемного гидропривода представлена на рисунке 2.

ЭД-электродвигатель, ДВС-двигатель внутреннего сгорания, НА-гидронасос нерегулируемый, М-гидромотор регулируемый, К_мотор-клапан нагрузочный для моторного режима, К_насос-клапан нагрузочный для насосного режима, АТ-маслоохладитель, Ф-фильтр сливной

Рисунок 2 – Схема гидравлическая нагрузочного устройства

Нагрузочное устройство позволяет обкатывать дизельные двигатели в режимах «холодной» и «горячей» обкатки.

Режим «холодной» обкатки дизельного двигателя (моторный режим):

1. Перед запуском двигателя оба нагрузочных клапана К полностью открыты;

2. Нагрузочный клапан К для моторного режима настраивается на требуемые частоту вращения и давление, необходимые для вращения коленчатого вала дизельного двигателя. Рабочая жидкость от гидронасоса НА поступает к гидромотору М, который приводит во вращение коленчатый вал дизельного двигателя;

3. Регулирование частоты вращения вала гидромотора М, в диапазоне п = 0…1500 об/мин и более, осуществляется путем закрытия нагрузочного клапана К моторного режима и изменения рабочего объема гидромотора М при помощи маховика его регулятора.

Режим «горячей» обкатки дизельного двигателя:

1. Нагрузочный клапан К для моторного режима полностью открыт. Регулировкой нагрузочного клапана для насосного режима обеспечивается требуемая нагрузка на коленчатом валу дизельного двигателя.

2. Гидромотор М работает в режиме насоса;

3. Гидронасос НА и нагрузочный клапан К для моторного режима обеспечивают необходимую подпитку на всасывании гидромотора М.

Конструкция разработанного нагрузочного устройства показана на рисунке 3.

Рисунок 3 — Нагрузочное устройство для испытания ДВС

На рисунке 3 по сквозной нумерации обозначены:

1 – рама, конструктивно объединяющая детали и узлы нагрузочного блока,

2 – защитный кожух,

3 – коробка передач,

4 – трубопроводы для подачи масла в насосы из масляного бака,

5 – общий коллектор выходов масла,

6 – ручка переключения коробки передач,

7 – показывающее устройство температуры масла на выходе из насосов,

8 – блок индикации датчика момента, для отображения величины крутящего момента, частоты вращения и определения механической мощности,

9 – манометры давления масла на выходе каждого насоса,

10 – пульт управления,

11 – конструктивные элементы, используемые при закреплении испытываемых двигателей и агрегатов (поперечины),

13 – предохранительные клапаны,

14 – штурвалы для регулировки нагрузки испытываемого двигателя с помощью дросселей,

15 – масляные фильтры для очистки масла подаваемого из маслоохладителя в масляный бак,

16 – шаровые краны подачи масла из масляного бака в насосы,

17 – шаровой кран слива масла,

18 – коллектор охлаждённого масла подаваемого в масляный бак из маслоохладителя (подсоединён к верхнему патрубку маслоохладителя),

19 – трубопровод для подачи масла из нагрузочного блока в маслоохладитель,

20 – заливная горловина и заливной фильтр для масла,

21 – трубопровод дренажа и слива,

22 – крышка масляного бака,

23 – бак масляный,

24 – подставка масляного бака,

26 – агрегат насосный, содержащий два насоса,

27 – блок нагрузочный.

Изготовлен и испытан опытный образец нагрузочного устройства, который внедрен в ООО «Морские пропульсивные системы» (г.Санкт-Петербург) для испытания и сертификации морских дизельных силовых установок.

На рисунке 4 представлен общий вид разработанного нагрузочного устройства со стороны насосных агрегатов.

Рисунок 4 – Общий вид нагрузочного устройства со стороны насосных агрегатов

Библиографический список

1. Гергенов С.М. Испытания автомобильных двигателей, часть 1, г.Улан-Удэ, Издательство ВСГТУ, с.64
2. Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 1994. – 212 с.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:

&copy 2020. Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии».

Нагрузочные устройства

ООО “Газмоторсервис” предлагает нагрузочные устройства производства компании JOVYATLAS (Германия) мощностью от 5 кВт до 5000 кВт.

JOVYATLAS является одним из старейших производителей систем электропитания в Германии с богатым опытом в проектировании и производстве электротехнической продукции. Вся продукция компании JOVYATLAS имеет соответствующие разрешительные сертификаты на применение на территории Российской Федерации.

Нагрузочные модули – это специальное оборудование, использование которого предназначено для имитации возможной электрической нагрузки и дальнейшего тестирования источников электроснабжения.

Нагрузочные модули применяются при:

• заводских и пусконаладочных испытаниях газопоршневых и дизельных электростанций, а также турбин;
• проверке автономных и резервных источников питания;
• проверке двигателя электростанции и генератора электрического тока;
• проверке сетевого кабеля под нагрузкой для выявления дефектов;
• проверке температуры кабеля при номинальной нагрузке;
• выявлении дефектов контактных групп после монтажа перед вводом кабельной системы в эксплуатацию;
• догрузке не загруженной фазы у трехфазной генераторной установки;
• догрузке электростанции при нехватке нагрузки или при снижении нагрузки потребителем во избежание возникновения неисправности двигателя;
• тестировании бесперебойных источников питания;
• тестировании систем аккумуляторных батарей.

Нагрузочный модуль — это точная имитация реальной нагрузки, которая будет приложена к источнику энергии при работе. В отличие от режима реальной эксплуатации аппараты балластного сопротивления предоставляют возможность полного контроля над мощностью нагрузки тестируемого оборудования, когда при необходимости возможно мгновенное уменьшение или увеличение потребляемой мощности с заданным шагом.

Серии нагрузочных модулей JOVYATLAS

Одной из популярных моделей является серия PLM.

Серия PLM компании JOVYATLAS включает серийные изделия и за прошедшие годы прошла проверку на практике. В любой момент возможна адаптация в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика. Нагрузочные модули серии PLM имеют модульную конструкцию. Отдельные ступени нагрузки вставляются в резисторные ячейки в виде сменных блоков. Благодаря особой конструкции, специально подобранным вентиляторам и продуманному размещению дефлекторов потока обеспечивается равномерное распределение тепла в резисторной ячейке. Модульная конструкция позволяет при необходимости ремонта несложно и без труда заменять отдельные ступени нагрузки.

Управление нагрузочными устройствами JOVYATLAS серии PLM осуществляется на панели управления, встроенной в дверь распределительного шкафа. По желанию заказчика управление может осуществляться с пульта дистанционного управления, при этом макс. длина кабеля составляет 1000 м. Благодаря использованию специальных марок нержавеющей стали нагрузочные сопротивления обладают минимальными температурными коэффициентами, поэтому выбранная нагрузка остается практически постоянной при нагреве.

Компания JOVYATLAS за последние годы вошла в число ведущих производителей резисторов, изготавливаемых по индивидуальным заказам. Возможна поставка нагрузочных модулей PLM как для стационарного монтажа, так и на роликах. По желанию нагрузочные модули в целях транспортировки могут быть смонтированы и на прицепе, имеющем допуск к движению по дорогам общего пользования. Агрегаты серии РLM фирмы JOVYATLAS имеют прочную конструкцию, с встроенными приемными гнездами, что позволяет без труда и надежно транспортировать их автопогрузчиком. Цвет корпуса можно выбрать по желанию.

ООО “Газмоторсервис” является авторизованным партнером JOVYATLAS Elektrische Umformtechnik GmbH (Германия) на территории РФ по продаже и гарантийному обслуживанию источников бесперебойного питания переменного и постоянного тока, выпрямителей, инверторов, нагрузочных резисторов JOVYATLAS.

CON Power – нагрузочный модуль в контейнере (10 ft/20 ft)

• Напряжение: 3х 400 В
• Нагрузка: 3х 400 В, 50 Гц
• Мощность: 1000-5000 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: форсированное
• Степень защиты: IP23/IP54

Easy Load — мобильный нагрузочный модуль (компактный)

• Напряжение: 230 В
• Нагрузка: 400 В/230 В
• Мощность: 50-100 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: форсированное
• Степень защиты: IP20

Loadstar SL — мобильный нагрузочный модуль малой мощности

• Напряжение: 230 В
• Нагрузка: 24-230 В (AC/DC)
• Мощность: 5-20 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: самоохлаждение
• Степень защиты: IP20/IP23

ML — Передвижной нагрузочный модуль

• Напряжение: 400 В
• Нагрузка: 400 В
• Мощность: 250-2000 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: форсированное
• Степень защиты: IP22

PLM – стационарный нагрузочный модуль

• Напряжение: 3х400 В
• Нагрузка: 3х400 В, 50 Гц
• Мощность: 100-1000 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: форсированное
• Степень защиты: IP21/IP54

T-Load — Нагрузочный модуль для импульсной нагрузки

• Напряжение: 3х400 В (N +-10 %)
• Нагрузка: 50 Гц (+-5%)
• Мощность: 60-240 кВт
• Режим работы: продолжительный
• Охлаждение: форсированное
• Степень защиты: IP20

Нагрузочные устройства.

Что такое испытательный нагрузочный стенд? Испытательный нагрузочный стенд (на англ. «load bank» — банк нагрузки, нагрузочное устройство, нагрузочный модуль) представляет собой устройство, производящее электрическую нагрузку, применяемую для источников питания электроэнергии. В результате использования нагрузочного модуля выходная мощность источника преобразуется или рассеивается. Назначение нагрузочного модуля – точная имитация рабочей («реальной») нагрузки, на которую источник питания будет работать впоследствии. Однако, в отличие от «реальной» нагрузки, которая может быть непредсказуемой и случайной, нагрузочный модуль — автономная, организованная и полностью контролируемая нагрузка. Нагрузочный модуль может быть определен как отдельное, комплексное, систематическое испытательное устройство (нагрузочный стенд), которое включает в себя нагрузочные элементы с системой управления и дополнительные устройства, необходимые для работы (контакторы, вентиляторы, система защиты, освещение, обогрев и др.). В то время когда «реальная» нагрузка работает от источника питания и использует его энергию в производственных целях, нагрузочный модуль использует эту энергию для испытания, обслуживания или защиты самого источника питания.

Применение Нагрузочные модули находят широкое применение в:
Заводских испытаниях турбин, генераторов и генераторных установок (ДГУ, ТГУ, КГУ); Сокращении копоти и сажи в дизельных двигателях и судовых дизелей; Пуско-наладочных испытаниях и синхронизации ГПУ, ГТУ; Периодических испытаниях резервных генераторных установок (например, в DATA-центрах); Испытаниях аккумуляторов и ИБП; Удалении углеродных наростов на поршневых кольцах двигателей.

Типы нагрузочных модулей
Наиболее распространены два типа нагрузочных модулей: резистивные и реактивные. Резистивный нагрузочный модуль – самый распространенный тип, применяемый для обеспечения нагрузкой генераторов. Резистивная нагрузка характеризуется активной мощностью, измеряемой в ваттах (Вт, кВт, МВт, ГВт). Соответственно мощность нагрузочного модуля выбирается исходя из мощности генератора. Нагрузка в модуле создается путем преобразования электрической мощности источника питания в тепло, нагревающее сильноточные резисторы. Чаще всего это тепло выводится принудительно при помощи вентиляторов, реже конвекцией, еще реже используется водяное охлаждение. Реактивные нагрузочные модули делятся на активно-индуктивные и активно-емкостные. Мощность реактивной нагрузки измеряется в вольт-амперах реактивных (Вар, кВАр, МВАр) и равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q=U×I×sinφ. Если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным и нагрузка носит активно-индуктивный характер, если опережает — отрицательным, нагрузка носит активно-емкостный характер. Реактивная нагрузка обеспечивается группами проволочных катушек (реакторов) с железным сердечником. Полную мощность активно-реактивных модулей выражают в вольт-амперах (ВА, КВА, МВА). Стандартный коэффициент мощности нагрузочного модуля берется равный 0.8, согласно коэффициенту источника питания.

Пример расчета нагрузки: полная мощность источника (S) равна 100 кВА, активная нагрузка (P=S×0.8) = 80 кВт, реактивная (Q) вычисляется из формулы S=√P2+Q2 и обычно равна 0.75 от активной нагрузки, 60 кВАр. Активно-индуктивные модули используются для имитации реальных смешанных нагрузок, состоящих из освещения, отопления, двигателей, трансформаторов и т.д.