MTEN Instalatie Cogenerare cu motor Diesel

Stand experimental de producere a energiei termice si electrice prin cogenerare cu motor diesel ce functioneaza cu amestecuri de butanol-motorina in proportii volumice

Departamentul de Masini Mecanice, Utilaje si Transporturi

Facultatea de Mecanica

Universitatea Politehnica Timisoara

Universitatea Politehnica

Timisoara

Facultatea de Mecanica

Departamentul MMUT

Laborator Multifunctional

de Masini Termice si Energii Neconventionale

Toate drepturile rezervate

Standul este conceput ca să funcţioneze cu biocombustibili. Combustibilul fosil este înlocuit cu un amestec de butanol – motorină în diferite proporţii volumice. Instalaţia experimentală este alcătuită din:

- Microcentrala de cogenerare cu motor diesel KDE 5000 CE;

- Sistem gravimetric de masurare a debitului de combustibil;

- Sistem de masurarea a debitului de apa de racire;

- Reostate de incarcare a motorului;

- Sistem de achizitie in timp real a temperaturilor;

- Analizorul de gaze TESTO 350 M/XL.

Figura 1.Schema instalatiei experimentale

1-traseu evacuare gaze de ardere, 2 -intrare apa de racire (apa rece),3-schimbator de caldura,4-iesire apa de racire (apa calda),5-ajutaj divergent convergent,6-manson flexibil,7-grup generator cu motor diesel.

Motorul diesel al grupului generator este produs de Kama Diesel Europe. Este un monocilindru, ce are capacitatea cilindrică de 406 cm3, injecţie directă de motorină în capul pistonului la presiunea de 150 bar.

Schimbătorul de căldură este componenta majoră care generează cea de-a doua formă de energie (termică), alături de energia electrică dezvoltată de către generatorul electric.Recuperarea căldurii sensibile valorifică practic parte din energia introdusă cu combustibilul. Schimbătorul de căldură a fost proiectat şi apoi comandat (executat) la o firmă specializată.

Sistemul gravimetric de măsurarea a debitului de combustibil, este alcătuit dintr-un cântar electronic şi un rezervor adiţional sub forma unui recipient de plastic, transparent.

Figura 2.Sistemul de masurare a debitului de combustibil

1-motor termic,2-furtun flexibil transparent de combustibil,3-rezervor de combustibil,4-cantar,5-suport cantar.

Cântarul digital DIBAL (figura 2) măsoară o masă de până la 150 kg. Are o structură robustă din aluminiu, şi o eroare de măsurare de ± 0.5 g/kg, valorile citindu-se de pe display-ul digital (model VD-310 ABS) cu leduri, ce facilitează citirea.

Sistem de măsurarea a debitului de apă de răcire, este alcătuit dintr-un apometru AEM cu un singur jet (figura 3), ce a fost racordat la reţeaua de apă rece a laboratorului. Apometrul are o construcţie simplă şi este realizat din material rezistent la coroziune, în concordanţă cu normele OMIL R49, R72 şi standardul SR ISO 4064.

Reostatul de încărcare a motorului, este convector electric, ce simulează consumatorul. Ca şi în lucrarea precedentă, motorul se va încărca la sarcina de 4 kW.

Platforma Labview si sistemele de achiziţie de date National Instruments au fost folosite la construirea sistemului de achiziţie în timp real al temperaturilor.

Sistemul de achiziţie de date este alcătuit din 2 componente principale:

a) Componenta hardware, în care intră placa de achiţiţie de date NI-PCI 6224, blocul de interconcexiuni SCB-68, 6 convertoare analogice digitale (tip Pixsys ATR 243 ABC) şi 6 termocuple tip K (Cr-Al).

b) Componenta software, sistemul de operare Windows şi programul de achiziţie de date realizat pe platforma de programare LabVIEW 8.2.

Figura 4. Schema sistemului de achizitie de date

Programul de achiziţie de date are două interfeţe grafice:

1. MENIUL PRINCIPAL,
2. MENIUL PENTRU MONITORIZARE TEMPERATURI

Figura 5.Interfata meniului principal

Meniului principal (figura 5), al programului de achiziţie de permite operatorului să configureze achiziţia de date de la senzorii de temperatură (termocuple).

Figura 6.Interfata monitorizare temperaturi

Interfaţa monitorizare temperaturi permite vizualizare a temperaturilor in timp real în punctele critice ale instalaţiei de cogenerare.

Pentru măsurarea concentraţiilor emisiilor poluante rezultate din procesul de ardere din m.a.i. al microcentralei de cogenerare, s-a folosit analizorul de gaze TESTO 350 M/XL. Se analizează gaze uscate şi răcite. Speciile pe care analizorul le poate măsura sunt: SO2, CO, O2, NO2, NO şi NOx. Suplimentar, el indică şi câţiva parametrii termodinamici foarte importanţi precum excesul de aer, temperatura, presiunea, viteza gazelor, concentraţia de CO2, etc.