گزارش کاراموزی موتورهاي ديزل و پمپ هاي هيدروليك

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
گزارش کاراموزي موتورهاي ديزل و پمپ هاي هيدروليك در 76 صفحه ورد قابل ويرايش


فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول : معرفي موتور ديزل



موتور ديزل 1

ريشه لغوي 1

ديد کلي 1

تاريخچه 2

تقسيمات 3

ساختمان 4

طرزکار 4

سيکل موتورهاي ديزل چهارزمانه 9

زمان تنفس : 9

زمان تراکم : 10

زمان قدرت : 10

زمان تخليه : 11

سيکل موتور دوزمانه ديزل 11

موتورهاي ديزل دو زمانه چگونه کار مي کند؟ 11

نحوه ي کار چرخه 12

موتورهايGeneral Motors EMD 15

مزاياي موتورهاي ديزل 23

كارآيي بهتر از نظر مصرف سوخت : 23

توان بيشتر : 23

دوام بيشتر : 24

كاهش انتشار آلاينده ها : 25

معرفي موتورهاي گاز سوز 25

1- انواع موتورهاي احتراق داخلي سيلندر پيستوني 25

2- موتورهاي گازي 29

3- کاربردها 32

4- مشخصه هاي طراحي 33

گاز طبيعي و موتورهاي ديزل 35

• طرح ساختاري مبدل هاي كاتاليستي 37

• مواد افزودني سوخت 39

فصل دوم : تعمير و نگهداري

تعمير و نگهداري 42

نگهداري و تعميرات پيشگويانه ( Predictive Maintenance ) 42

فعاليتهاي نت پيشگويانه (PdM) : 42

مزاياي آشکار و پنهان در اجراي نت پيشگويانه 45

رمز موفقيت در برنامه هاي نت پيشگويانه (PdM) 46

چگونگي تعيين تناوب انجام بازرسي ها 47

نگهداري و تعميرات واکنشي ( Reactive Maintenance ) 49

آناليز روغن 50

مقدمه : 50

دسته بندي آزمايشها و نتايج : 52

نگاهي به مبحث آناليز روغن ( Oil Analysis ) 54

آناليز روغن چيست ؟ 55

آناليز عناصر فرسايشي 56

افزودني هاي روغن 58

ويسکوزيته Viscosity 58

دوده سوخت 59

رقيق شدن روغن در اثر اختلاط با سوخت 60

آلودگي با آب يا ضديخ 60

اکسيداسيون 61

نيتراسيون 62

نمونه گيري از روغن 63

نه گام جهت اجراي موفق آناليز روغن 64

فصل سوم : پمپ هاي هيدروليك

پمپ هاي هيدروليکي 68

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان : 70

پمپ هاي دنده اي Gear Pump 71

3- پمپ هاي گوشواره اي Lobe Pumps 73

4- پمپ هاي پيچي Screw Pumps 74

5- پمپ هاي ژيروتور Gerotor Pumps 75

پمپ هاي پره اي : 75

پمپ هاي پيستوني 77

پمپ هاي پيستوني شعاعي (Radial piston pumps) 80

پمپ هاي پلانچر (Plunger pumps) 81

راندمان پمپ ها (Pump performance): 82











موتور ديزل

ريشه لغوي

کلمه ديزل نام يک مخترع آلماني به نام دکتر رودلف ديزل است که در سال 1892 نوع خاصي از موتورهاي احتراق داخلي را به ثبت رساند، به احترام اين مخترع اينگونه موتورها را موتورهاي ديزل مي‌نامند.

ديد کلي

موتورهاي ديزل ، به انوع گسترده‌اي از موتورها گفته مي‌شود که بدون نياز به يک جرقه الکتريکي مي‌توانند ماده سوختني را شعله‌ور سازند. در اين موتورها براي شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌هاي بالا استفاده مي‌شود. به اين شکل که ابتدا دماي اتاقک احتراق را بسيار بالا مي‌برند و پس از اينکه دما به اندازه کافي بالا رفت ماده سوختني را با هوا مخلوط مي‌کنند.

همانگونه که مي‌دانيد براي سوزاندن يک ماده سوختي به دو عامل حرارت و اکسيژن نياز است. اکسيژن از طريق مجاري ورودي موتور وارد محفظه سيلندر مي‌شود و سپس بوسيله پيستون فشرده مي‌گردد. اين فشردگي آنچنان زياد است که باعث ايجاد حرارت بسيار بالا مي‌گردد. سپس عامل سوم يعني ماده سوختني به گرما و اکسيژن افزوده مي‌شود که در نتيجه آن سوخت شعله‌ور مي‌شود.

تاريخچه

در سال 1890 ميلادي آکرويد استوارت حق امتياز ساخت موتوري را دريافت کرد که در آن هواي خالص در سيلندر موتور متراکم مي‌گرديد و سپس (به منظور جلوگيري از اشتعال پيش‌رس) سوخت به داخل هواي متراکم شده تزريق مي‌شد، اين موتورهاي با فشار پايين بودند. و براي مشتعل ساختن سوخت تزريق شده از يک لامپ الکتريکي و يا روشهاي ديگر در خارج از سيلندر استفاده مي‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف ديزل آلماني حق امتياز موتور طراحي شده‌اي را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختني ، بلافاصله بعد از تزريق سوخت به داخل سيلندر انجام مي‌گرفت. اين اشتعال عامل حرارت زيادي بود که در اثر تراکم زياد هوا بوجود مي‌آمد. وي ابتدا دوست داشت که موتور وي پودر زغال سنگ را بسوزاند ولي به سرعت به نفت روي آورد و نتايج قابل توجهي گرفت.

طي سالهاي متمادي پس از اختراع موتور ديزل ، از اين نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهاي درجا و سنگين از قبيل توليد برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قايق‌هاي مسافري و باري و همچنين براي توليد قدرت جهت رفع بعضي از نيازهاي کارخانجات استفاده مي‌شد. اين موتورها سنگين ، کم سرعت ، داراي يک يا چند سيلندر و از نوع دوزمانه يا چهارزمانه بودند.

پيشرفت بيشتر موتورهاي ديزل ، تا توسعه سيستم‌هاي پيشرفته تزريق سوخت در دهه 1930 طول کشيد. در اين سالها رابرت بوش توليد انبوه پمپ‌هاي سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌هاي سوخت‌پاش (پمپ‌هاي انرژکتور) با توسعه موتورهاي کوچکي که براي استفاده در موتورها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهاي ديزل سبکتري که سرعتشان نيز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پيشرفت در ساخت اين موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهاي ديزل قابل اطمينان که به خوبي طراحي شده‌بودند و چند سيلندر و سريع نيز بودند به بازار عرضه شد. اين پيشرفت تا پايان جنگ جهاني دوم براي مدتي کند بود. ليکن از آن تاريخ تا کنون طراحي و توليد اين موتورها به طريقي پيشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگير از موتورهاي ديزل را شاهد هستيم.

تقسيمات

موتورهاي ديزل نيز مانند ساير موتورهاي احتراق داخلي بر مبناهاي مختلفي قابل طبقه‌بندي هستند. مثلا مي‌توان موتورهاي ديزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش ميل لنگ به موتورهاي ديزل دوزمانه و يا موتورهاي ديزل چهارزمانه تقسيم‌بندي نموده و يا بر حسب قدرت توليدي که به شکل اسب بخار بيان مي‌گردد. يا بر حسب تعداد سيلندر و يا شکل قرارگيري سيلندرها که بر اين اساس به دو نوع موتورهاي خطي و موتورهاي V يا خورجيني تقسيم بندي مي‌کردند و ...

ساختمان

ساختار موتورهاي ديزل نه تنها در سيستم تغذيه و تنظيم سوخت با موتورهاي اشتعال جرقه‌اي تفاوت مي‌کند. بنابراين ساختارهاي بسيار مشابهي ميان اين موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختماني آنها قطعات زير است که در موتورهاي ديزل وجود دارد و در ساير موتورهاي احتراق داخلي وجود ندارد.

_پمپ انژکتور :__ وظيفه تنظيم ميزان سوخت و تامين فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.

انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندي اتاقک احتراق مي‌شوند.

فيلترهاي سوخت : باعث جداسازي مواد اضافي و خارجي از سوخت مي‌شوند.

لوله‌هاي انتقال سوخت : مي‌بايست غيرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پايداري نمايند.

توربوشارژر : باعث افزايش هواي ورودي به سيلندر مي‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهاي ديزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهاي 4 زمانه و 2 زمانه تقسيم مي‌شوند. ليکن در هر دوي اين موتورها چهار عمل اصلي انجام مي‌گردد که عبارتند از مکش يا تنفس - تراکم - انفجار و تخليه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است اين مراحل مجزا و يا بصورت توام انجام گيرند.

موتورهاي ديزلي

موتورهاي ديزلي نسبت به موتورهاي بنزيني ارزانتر و مقرون به صرفه تر هستند. موتور ديزلي فقط هوا را دريافت داشته، آنرا فشرده کرده و بعد سوخت را درون هواي فشرده تزريق مي نمايد. گرماي هواي فشرده فورآً سوخت را روشن مي سازد. موتور بنزيني در نسبت 8:1 تا 12:1 فشرده شده در حاليکه موتور ديزلي در نسبت 14:1 تا حداکثر 25:1 فشرده مي گردد. نسبت بالاي فشردگي موتور ديزلي سبب کارآيي بهتر آن مي شود. موتور ديزلي فقط از تزريق سوخت مستقيم استفاده مي نمايد. سوخت ديزلي مستقيماً وارد سيلندر مي گردد. موتور ديزلي شمع نداشته فقط گرماي هواي فشرده است که سوخت را در آن روشن مي سازد. يکي از تفاوتهاي بزرگ موتور بنزيني و ديزلي تزريق سوخت آن مي باشد. بيشتر موتورهاي ماشين از سوپاپ تزريق يا کاربراتور استفاده مي کنند. بنابراين تمام سوخت در سيلندر بارگذاري شده سپس فشرده مي گردد. فشردگي ترکيب سوخت / هوا نسبت فشردگي موتور را محدود مي سازد. اگر فشردگي هوا خيلي زياد باشد ترکيب سوخت / هوا فوراً مشتعل گشته و صداي تق تق را بوجود مي آورد. ديزل فقط هوا را فشرده ساخته طوريکه نسبت فشردگي مي تواند زياد شود. نسبت فشردگي زياد، نيروي زيادي را ايجاد خواهد نمود. سوخت ديزلي سنگينتر بوده بتدريج تبخير مي گردد، نقطه جوش آن بيشتر از نقطه جوش آب است، داراي اتمهاي کربن زيادي است ....


د) موتورهاي دو گانه سوز ايستگاهي

(Dual fuel engines) : در حقيقيت همان موتورهاي ديزل با توان خروجي بالا تا حدود 6000 کيلوات مي باشند. سوخت اصلي گاز طبيعي بوده كه نه بوسيله جرقه بلكه با پاشش گازوئيل در انتهاي مرحله تراكم، مشتعل مي شود. به عنوان نمونه، حدود90% انرژي سوختي از طريق گاز طبيعي و حدود10% بوسيله گازوئيل تامين ميشود. همچنين قابليت كاركرد با گازوئيل به تنهايي يا سوخت دوگانه مذكور را دارد، اما هزينه نگهداري آنها بالا ميباشد.

2- موتورهاي گازي

موتورهاي گاز سوز با سوخت گاز طبيعي جهت احتراق مخلوط سوخت و هوا در داخل سيلندر، همانند موتورهاي بنزيني از سيستم جرقه که از طريق شمع بوسيله ايجاد يک جرقه قوي در فاصله زماني معين مي باشد، عمل ميکنند. انواع سوختهاي گازي و مايعي فرار در محدوده لندفيل تا پروپان و تا بنزين مي باشند که در يک سيستم صحيح سوخت رساني و با نسبت تراکم مناسب، کار کنند.

موتورهاي گاز طبيعي سوز که براي توليد الکتريسيته طراحي و ساخته ميشوند به موتورهاي ايستگاهي معروفند که 4 زمانه هستند و تا 5 مگاوات در دسترس مي باشند.

بر اساس توان خروجي، احتراق موتورها بر 2 روش و تکنيک به شرح زير استوار است:

· محفظه باز : در اين سيستم نوک شمع درست در محل محفظه احتراق قرار دارد و مستقيما مخلوط فشرده سوخت و هوا را مشتعل ميکند. اين روش بيشتر براي موتورهايي استفاده ميشود که احتراق در آنها در محدوده نقطه استوکيومتري تا مخلوط رقيق هوا / سوخت قرار دارد.

· محفظه پيش احتراق : در اصل يک فرايند احتراق مرحله اي پيش مي آيد که در آن شمع در بالاي سرسيلندر نصب ميشود. در اين موتورها مخلوط غني سوخت و هوا که رابطه مستقيم با سرعت انتقال شعله به محفظه احتراق اصلي را دارد، وارد سرسيلندر ميگردد. اين تکنيک جهت شعله ور کردن مطلوب مخلوط هوا با سوختهاي سبک و رقيق در موتورهاي که قطر سيلندر بزرگي دارند بکار گرفته ميشوند.

ساده ترين موتورهاي گازي بر اساس تنفس طبيعي هوا و سوخت از طريق کاربراتور و يا ميکسر به داخل سرسيلندر کار ميکنند. موتورهاي پيشرفته از نظر عملکرد مجهز به توربوشارژ براي ورود مقدار هواي بيشتر به سرسيلندر مي باشند. همانند بنزيني ها نسبت تراکم موتورهاي گاز طبيعي سوز نسبت به ديزل ها کم و در حدود 9:1 تا 12:1 مي باشد که اين محدوده خود تابع شرايطي چون ابعاد و تجهيزات جانبي چون توربوشارژ است. اين نسبت تراکم خود دليلي بر راندمان پايينتر گازسوز نسبت به ديزل است.

يکي از دلايل نسبت احتراق پايين جلوگيري از اشتعال خود بخود و پديده ضربه مي باشد که ميتواند صدماتي به بدنه بلوک موتور وارد آورد.

استفاده از تکنولوژي جرقه قدرتمند و مخلوط رقيق سوخت و هوا در موتورهاي گاز طبيعي سوز عامليست در کاهش دماي بالاي اشتعال در سرسيلندر و نيز کاهش ذرات آلاينده همچون Nox .

3- کاربردها

امروزه موتورهاي پيستوني تجهيزات مناسبي جهت توليد توان الکتريکي پراکنده در مراکز صنعتي، تجاري و کاربريهاي آموزشي در کشورهاي اروپايي و آمريکا مي باشند. موتورهاي پيستوني سريع روشن مي شوند، سريع باردهي ميگردند و در کنار قابليت اعتماد بالا راندمان خروجي خوبي دارند. در بيشتر شرايط و موقعيتها، مجموعه اي از موتورها در کنار هم باردهي و قابليت دسترسي را بالا ميبرند. موتورهاي احتراق داخلي نسبت به توربينهاي گازي در ابعاد برابر از نقطه نظر توان خروجي، راندمان الکتريکي بالاتري دارند و بنابراين مصرف سوخت کمتر و عملکرد مناسبتري دارند. همچنين در محدوده توان 3 مگاوات الي 5 مگاوات، هزينه اوليه موتورهاي پيستوني از توربينهاي گازي کمتر است. در مورد تعمير و نگهداري، توربينهاي گازي نسبت به موتورهاي رفت و برگشتي، هزينه کمتري دارند. اما توجه به اين نکته لازم و ضروري است که همواره متخصصان بومي در هر مکاني جهت تعميرات و نگهداري انواع موتور هاي رفت و برگشتي حضور دارند.

پتانسيلهاي استفاده از موتور هاي پيستوني در توليد انرژي الکتريکي پراکنده و غير متمرکز به جهت دوري از تلفات افت انتقال و توزيع که در شبکه سراسري برق کشور وجود دارد شامل موارد اضطراري، پيک زايي، پشتيباني از شبکه برق سراسري و کاربرد در تکنولوژي سيستمهاي توليد همزمان برق و حرارت جهت توليد آب گرم، بخار کم فشار براي کاربرد در گرمايش زمستاني و سرمايش تابستاني در سيستمهاي چيلرهاي جذبي ميباشد. اين موتورها امکان استفاده به عنوان نيروي محرک انواع پمپهاي آب، انواع کمپرسورهاي هوا و گاز مبرد سيستمهاي تهويه مطبوع و سردخانه را دارا مي باشند.

4- مشخصه هاي طراحي

مجموعه عواملي که موتورهاي گازسوز را در صدر جدول محرکها اوليه جهت توليد الکتريسيته به شکل پراکنده و غيرمتمرکز قرار ميدهد به شرح زير است:

ü محدوده توان الکتريکي : 10 -5 مگاوات در دسترس ميباشد.

ü انرژي حرارتي خروجي ( تلفات قابل استحصال ) : آب داغ و بخار کم فشار.

ü استارت سريع : قابليت استارت سريع موتورهاي رفت و برگشتي در شرايط اضطراري و پيک.

ü قابليتهاي نحوه استارت : موتورها جهت استارت تنها به يک باتري نيازمندند.

ü عملکرد در بار جزيي : راندمان بالا و اقتصادي در بارهاي جزيي.

ü قابليت اعتماد و عمر : اثبات شده است که موتورها از نظر تعمير و نگهداري در رده مطلوبي قرار دارند.

ü نشر آلاينده ها : موتورهاي گازسوز، يعني انرژي سبز.





گاز طبيعي و موتورهاي ديزل

كاربرد گازطبيعي در موتورهاي ديزل داراي ابعاد مكانيكي است، با اين حال، كاركردن بر روي آلاينده هاي سيستم گازطبيعي در حيطه تخصص مهندسي شيمي قرار مي گيرد.مقاله زير خلاصه ي رساله دكتراي ناصر سلامي است كه در يك پروژه بين المللي با مشاركت دانشگاه صنعتي شريف، دانشگاه كالگري كانادا، دانشگاه آلبرتاي كانادا و چند شركت صنعتي ديگر كانادايي نگاشته شده است. در اين مقاله به فعاليت هاي علمي در زمينه مبدل هاي كاتاليستي سيستم گازطبيعي و همچنين مواد افزودني سوخت توسط مؤلف انجام گرديده، اشاره شده است

در تيم تحقيقاتي اين پروژه، گروهي مسئوليت موتور و سيستم گازسوز و گروهي ديگر مسئوليت مطالعه و فعاليت روي مبدل كاتاليستي را برعهده داشتند. مبدل كاتاليستي براي بيش از سه دهه در دنيا روي خودروهاي بنزيني مورد استفاده قرار گرفته است. به خصوص تجربه هاي زيادي در اين مقوله براي خودروهاي بنزيني وجود دارد. گرچه مرزهاي دانش دائما در حال توسعه است و تجربه هاي جديدي در زمينه هاي گوناگون مرتبط با مبدل هاي كاتاليستي طرح مي شود و به كار مي روند، ولي مبدل كاتاليستي سيستم گازطبيعي داراي ساختار ويژه اي مي باشد. در خروجي موتورهاي گازسوز، اعم از سيستم سوخت دو گانه اي (Dual Fuel) و سيستم اختصاصي (Dedicated)، متان به عنوان عمده ترين هيدروكربن نسوخته خروجي وجود دارد. در خانواده هيدروكربن ها، مقاوم ترين هيدروكربن در مقابل اكسيداسيون متان است اگر چه در حال حاضر، در برخي از استانداردهاي زيست محيطي، متان به عنوان عامل آلاينده محسوب نمي شود،اين ديدگاه همه گير نيست و مطالعاتي روي تبديل بهينه متان در خروجي موتورها انجام مي گيرد. ما اولين گروهي بوديم كه در اين زمينه در مقوله سوخت دوگانه كار كرديم و بخشي از فناوري هايي را كه پيش از اين در صنايع شيميايي مورد استفاده قرار گرفته بود، براي اولين بار در اين زمينه مورد ارزيابي قرار داديم. از جمله بهره گيري از ايجاد شرايط گذراي برنامه ريزي شده براي افزايش عملكرد رآكتورها در برخي از موارد به اثبات رسيده است.

مشكل اساسي در سيستم سوخت دوگانه اين است كه دماي خروجي موتور براي تبديل متان در اغلب مبدل هاي كاتاليستي كافي نيست. شايد از منظر تئوري و با آزمايش روي متان خالص در آزمايشگاه اين تبديل دشوار نباشد، ولي ماهيت خروجي موتور سوخت دوگانه با حضور ساير تركيبات پيچيده ناشي از احتراق از جمله انواع راديكال هاي آزاد و مولكول هاي گوناگون، مانع تبديل مناسب متان مي شود. از طرفي معمولا عمر مبدل هاي كاتاليستي كه در اين زمينه مورد استفاده قرار مي گيرند، چندان طولاني نيست. طي آزمايش هاي متعدد روي اين سيستم تلاش كرديم تا به كمك ايجاد شرايط ناپايدار، دماي خروجي موتور سوخت دوگانه را به صورت كنترل شده و بدون تغيير در موتور، در ساختار مبدل كاتاليستي افزايش دهيم. اين تجربه جديد بعدها به صورت پتنت در آمد.باتوجه با دانسيته پايين گازطبيعي، حتي در فشارهاي بالا، نياز به حجم ذخيره سازي بيشتري وجود دارد. به عنوان مثال، ارزش حرارتي حجمي گازوئيل پنج برابر بيش از گازطبيعي در فشار 200 بار است. به همين دليل، حجم مورد نياز براي موتور گازسوز براي مسافت معادل پيمايش حدود پنج برابر خواهد بود.در حال حاضر شركت هاي متعددي در اين زمينه در ايران و جهان مشغول فعاليت هستند.