Resumen: Los motores diésel pueden generar potencia durante el funcionamiento.Además de la cámara de combustión y el mecanismo de biela del cigüeñal que convierten directamente la energía térmica del combustible en energía mecánica, también deben contar con mecanismos y sistemas correspondientes para asegurar su funcionamiento, y estos mecanismos y sistemas están interconectados y coordinados.Los diferentes tipos y usos de motores diésel tienen diferentes formas de mecanismos y sistemas, pero sus funciones son básicamente las mismas.El motor diésel se compone principalmente de componentes de carrocería y mecanismos de biela del cigüeñal, mecanismos de distribución de válvulas y sistemas de admisión y escape, sistemas de control de velocidad y suministro de combustible, sistemas de lubricación, sistemas de refrigeración, dispositivos de arranque y otros mecanismos y sistemas.
1. Composición y funciones de los componentes de los motores diésel.
El motor diésel es un tipo de motor de combustión interna, que es un dispositivo de conversión de energía que convierte la energía térmica liberada por la combustión del combustible en energía mecánica.El motor diésel es la parte de potencia del grupo electrógeno, generalmente compuesto por el mecanismo de biela del cigüeñal y componentes del cuerpo, el mecanismo de distribución de válvulas y el sistema de admisión y escape, el sistema de suministro de diésel, el sistema de lubricación, el sistema de refrigeración y el sistema eléctrico.
1. Mecanismo de biela del cigüeñal
Para convertir la energía térmica obtenida en energía mecánica es necesario realizarla a través de un mecanismo de biela del cigüeñal.Este mecanismo se compone principalmente de componentes como pistones, pasadores de pistón, bielas, cigüeñales y volantes.Cuando el combustible se enciende y arde en la cámara de combustión, la expansión del gas genera presión en la parte superior del pistón, lo que empuja el pistón a moverse hacia adelante y hacia atrás en línea recta.Con la ayuda de la biela, el cigüeñal gira para impulsar la maquinaria de trabajo (carga) para realizar el trabajo.
2. Grupo corporal
Los componentes de la carrocería incluyen principalmente el bloque de cilindros, la culata y el cárter.Es la matriz de ensamblaje de varios sistemas mecánicos en motores diésel, y muchas de sus partes son componentes de mecanismos de cigüeñal y biela de motores diésel, mecanismos de distribución de válvulas y sistemas de admisión y escape, sistemas de control de velocidad y suministro de combustible, sistemas de lubricación y refrigeración. sistemas.Por ejemplo, la culata del cilindro y la cabeza del pistón forman juntas un espacio de cámara de combustión, y en él también están dispuestas muchas piezas, conductos de admisión y escape y conductos de aceite.
3. Mecanismo de distribución de válvulas.
Para que un dispositivo convierta continuamente energía térmica en energía mecánica, también debe estar equipado con un conjunto de mecanismos de distribución de aire para garantizar la entrada regular de aire fresco y la descarga de los gases residuales de la combustión.
El tren de válvulas está compuesto por un grupo de válvulas (válvula de admisión, válvula de escape, guía de válvula, asiento de válvula y resorte de válvula, etc.) y un grupo de transmisión (taqué, taqué, balancín, eje de balancín, árbol de levas y engranaje de distribución. , etc.).La función del tren de válvulas es abrir y cerrar oportunamente las válvulas de admisión y escape de acuerdo con ciertos requisitos, expulsar los gases de escape en el cilindro e inhalar aire fresco, asegurando el proceso fluido de ventilación del motor diesel.
4. Sistema de combustible
La energía térmica debe proporcionar una cierta cantidad de combustible, que se envía a la cámara de combustión y se mezcla completamente con aire para generar calor.Por tanto, debe haber un sistema de combustible.
La función del sistema de suministro de combustible del motor diésel es inyectar una determinada cantidad de diésel en la cámara de combustión a una determinada presión dentro de un determinado período de tiempo y mezclarlo con aire para realizar el trabajo de combustión.Consiste principalmente en un tanque de diésel, bomba de transferencia de combustible, filtro de diésel, bomba de inyección de combustible (bomba de aceite de alta presión), inyector de combustible, controlador de velocidad, etc.
5. Sistema de refrigeración
Para reducir la pérdida por fricción de los motores diésel y garantizar la temperatura normal de varios componentes, los motores diésel deben tener un sistema de refrigeración.El sistema de refrigeración debe constar de componentes como una bomba de agua, un radiador, un termostato, un ventilador y una camisa de agua.
6. Sistema de lubricación
La función del sistema de lubricación es entregar aceite lubricante a las superficies de fricción de varias partes móviles del motor diesel, lo que desempeña un papel en la reducción de la fricción, el enfriamiento, la purificación, el sellado y la prevención de la oxidación, reduciendo la resistencia a la fricción y el desgaste, y tomando Elimina el calor generado por la fricción, asegurando así el funcionamiento normal del motor diésel.Consiste principalmente en una bomba de aceite, un filtro de aceite, un radiador de aceite, varias válvulas y conductos de aceite lubricante.
7. Inicie el sistema
Para arrancar rápidamente el motor diésel, también se requiere un dispositivo de arranque para controlar el arranque del motor diésel.Según los diferentes métodos de arranque, los componentes equipados con el dispositivo de arranque suelen arrancar mediante motores eléctricos o motores neumáticos.Para los grupos electrógenos de alta potencia, se utiliza aire comprimido para el arranque.
2. El principio de funcionamiento de un motor diésel de cuatro tiempos.
En el proceso térmico, sólo el proceso de expansión del fluido de trabajo tiene la capacidad de realizar trabajo, y requerimos que el motor genere trabajo mecánico continuamente, por lo que debemos hacer que el fluido de trabajo se expanda repetidamente.Por lo tanto, es necesario intentar restaurar el fluido de trabajo a su estado inicial antes de expandirse.Por lo tanto, un motor diésel debe pasar por cuatro procesos térmicos: admisión, compresión, expansión y escape antes de poder volver a su estado inicial, lo que permite que el motor diésel genere trabajo mecánico continuamente.Por lo tanto, los cuatro procesos térmicos anteriores se denominan ciclo de trabajo.Si el pistón de un motor diésel completa cuatro tiempos y completa un ciclo de trabajo, el motor se denomina motor diésel de cuatro tiempos.
1. Golpe de admisión
El propósito de la carrera de admisión es inhalar aire fresco y prepararse para la combustión de combustible.Para lograr la admisión, se debe formar una diferencia de presión entre el interior y el exterior del cilindro.Por lo tanto, durante esta carrera, la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión se abre y el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior.El volumen en el cilindro encima del pistón se expande gradualmente y la presión disminuye.La presión del gas en el cilindro es aproximadamente 68-93 kPa menor que la presión atmosférica.Bajo la acción de la presión atmosférica, se aspira aire fresco al cilindro a través de la válvula de admisión.Cuando el pistón alcanza el punto muerto inferior, la válvula de admisión se cierra y finaliza la carrera de admisión.
2. Carrera de compresión
El propósito de la carrera de compresión es aumentar la presión y la temperatura del aire dentro del cilindro, creando las condiciones para la combustión del combustible.Debido a las válvulas de admisión y escape cerradas, el aire en el cilindro se comprime y la presión y la temperatura también aumentan en consecuencia.El grado de aumento depende del grado de compresión y los diferentes motores diésel pueden tener ligeras diferencias.Cuando el pistón se acerca al punto muerto superior, la presión del aire en el cilindro alcanza (3000-5000) kPa y la temperatura alcanza 500-700 ℃, superando con creces la temperatura de autoignición del diésel.
3. Carrera de expansión
Cuando el pistón está a punto de terminar, el inyector de combustible comienza a inyectar diésel en el cilindro, mezclándolo con aire para formar una mezcla combustible e inmediatamente se autoinflama.En este momento, la presión dentro del cilindro aumenta rápidamente a aproximadamente 6000-9000 kPa y la temperatura alcanza hasta (1800-2200) ℃.Bajo el empuje de gases a alta temperatura y alta presión, el pistón se mueve hacia el punto muerto e impulsa el cigüeñal para que gire, realizando trabajo.A medida que el pistón de expansión de gas desciende, su presión disminuye gradualmente hasta que se abre la válvula de escape.
4. Carrera de escape
4. Carrera de escape
El propósito de la carrera de escape es eliminar los gases de escape del cilindro.Una vez completada la carrera de potencia, el gas en el cilindro se ha convertido en gas de escape y su temperatura cae a (800~900) ℃ y la presión cae a (294~392) kPa.En este punto, la válvula de escape se abre mientras la válvula de admisión permanece cerrada y el pistón se mueve desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior.Bajo la presión residual y el empuje del pistón en el cilindro, los gases de escape se descargan fuera del cilindro.Cuando el pistón vuelve a alcanzar el punto muerto superior, finaliza el proceso de escape.Una vez completado el proceso de escape, la válvula de escape se cierra y la válvula de admisión se abre nuevamente, repitiendo el siguiente ciclo y trabajando continuamente externamente.
3 、 Clasificación y características de los motores diésel.
Un motor diésel es un motor de combustión interna que utiliza diésel como combustible.Los motores diésel pertenecen a los motores de encendido por compresión, que a menudo se denominan motores diésel en honor a su principal inventor, el diésel.Cuando un motor diésel está en funcionamiento, aspira aire del cilindro y se comprime en gran medida debido al movimiento del pistón, alcanzando una temperatura alta de 500 a 700 ℃.Luego, el combustible se rocía en aire a alta temperatura en forma de niebla, se mezcla con el aire a alta temperatura para formar una mezcla combustible, que se enciende y arde automáticamente.La energía liberada durante la combustión actúa sobre la superficie superior del pistón, empujándolo y convirtiéndolo en trabajo mecánico giratorio a través de la biela y el cigüeñal.
1. Tipo de motor diésel
(1) Según el ciclo de trabajo, se puede dividir en motores diésel de cuatro tiempos y de dos tiempos.
(2) Según el método de refrigeración, se puede dividir en motores diésel refrigerados por agua y por aire.
(3) Según el método de admisión, se puede dividir en motores diésel turboalimentados y no turboalimentados (aspiración natural).
(4) Según la velocidad, los motores diésel se pueden dividir en alta velocidad (más de 1000 rpm), velocidad media (300-1000 rpm) y baja velocidad (menos de 300 rpm).
(5) Según la cámara de combustión, los motores diésel se pueden dividir en inyección directa, cámara de turbulencia y precámara.
(6) Según el modo de acción de la presión del gas, se puede dividir en motores diésel de pistón simple, doble efecto y de pistón opuesto.
(7) Según el número de cilindros, se puede dividir en motores diésel de un solo cilindro y de varios cilindros.
(8) Según su uso, se pueden dividir en motores diésel marinos, motores diésel de locomotoras, motores diésel de vehículos, motores diésel de maquinaria agrícola, motores diésel de maquinaria de ingeniería, motores diésel de generación de energía y motores diésel de potencia fija.
(9) Según el método de suministro de combustible, se puede dividir en suministro de combustible de bomba de aceite mecánica de alta presión y suministro de combustible de inyección de control electrónico de riel común de alta presión.
(10) Según la disposición de los cilindros, se pueden dividir en disposiciones rectas y en forma de V, disposiciones horizontalmente opuestas, disposiciones en forma de W, disposiciones en forma de estrella, etc.
(11) Según el nivel de potencia, se puede dividir en pequeño (200 KW), mediano (200-1000 KW), grande (1000-3000 KW) y grande (3000 KW y superior).
2. Características de los motores diésel para generación de energía
Los grupos electrógenos diésel funcionan con motores diésel.En comparación con los equipos de generación de energía comunes, como generadores de energía térmica, generadores de turbina de vapor, generadores de turbina de gas, generadores de energía nuclear, etc., tienen las características de estructura simple, compacidad, pequeña inversión, tamaño reducido, alta eficiencia térmica, fácil arranque, control flexible, procedimientos operativos simples, mantenimiento y reparación convenientes, bajo costo integral de ensamblaje y generación de energía, y conveniente suministro y almacenamiento de combustible.La mayoría de los motores diésel utilizados para la generación de energía son variantes de motores diésel de uso general o de otro tipo, que tienen las siguientes características:
(1) Frecuencia y velocidad fijas
La frecuencia de la alimentación de CA se fija en 50 Hz y 60 Hz, por lo que la velocidad del grupo electrógeno solo puede ser de 1500 y 1800 r/min.China y los antiguos países consumidores de energía soviéticos utilizan principalmente 1500 r/min, mientras que los países europeos y americanos utilizan principalmente 1800 r/min.
(2) Rango de voltaje estable
El voltaje de salida de los grupos electrógenos diésel utilizados en China es de 400/230 V (6,3 kV para grupos electrógenos grandes), con una frecuencia de 50 Hz y un factor de potencia de cos ф= 0,8.
(3) El rango de variación de potencia es amplio.
La potencia de los motores diésel utilizados para la generación de energía puede variar entre 0,5 kW y 10.000 kW.Generalmente, los motores diésel con un rango de potencia de 12 a 1500 kW se utilizan como centrales eléctricas móviles, fuentes de energía de respaldo, fuentes de energía de emergencia o fuentes de energía rurales de uso común.Como fuentes de energía se utilizan habitualmente centrales eléctricas fijas o marinas, con una potencia de salida de decenas de miles de kilovatios.
(4) Tiene una cierta reserva de marcha.
Los motores diésel para generación de energía generalmente funcionan en condiciones operativas estables con altas tasas de carga.Las fuentes de energía de emergencia y de respaldo generalmente tienen una potencia de 12 h, mientras que las fuentes de energía de uso común tienen una potencia continua (la potencia correspondiente del grupo electrógeno debe deducir la pérdida de transmisión y la potencia de excitación del motor, y dejar una cierta reserva de energía).
(5) Equipado con un dispositivo de control de velocidad.
Para garantizar la estabilidad de la frecuencia del voltaje de salida del grupo electrógeno, generalmente se instalan dispositivos de control de velocidad de alto rendimiento.Para el funcionamiento en paralelo y los grupos electrógenos conectados a la red, se instalan dispositivos de ajuste de velocidad.
(6)Tiene funciones de protección y automatización.
Resumen:
(7)Debido al uso principal de motores diésel para la generación de energía como fuentes de energía de respaldo, fuentes de energía móviles y fuentes de energía alternativas, la demanda del mercado ha ido aumentando año tras año.La construcción de State Grid ha logrado un gran éxito y el suministro de energía ha alcanzado básicamente una cobertura a nivel nacional.En este contexto, la aplicación de los motores diésel para la generación de energía en el mercado chino es relativamente limitada, pero siguen siendo indispensables para el desarrollo de la economía nacional.Con el desarrollo continuo de la tecnología de fabricación, la tecnología de control automático, la tecnología electrónica y la tecnología de fabricación de materiales compuestos en todo el mundo.Los motores diésel para generación de energía se están desarrollando hacia la miniaturización, alta potencia, bajo consumo de combustible, bajas emisiones, bajo nivel de ruido e inteligencia.El progreso continuo y las actualizaciones de las tecnologías relacionadas han mejorado la capacidad de garantía del suministro de energía y el nivel técnico de los motores diésel para generación de energía, lo que promoverá en gran medida la mejora continua de las capacidades integrales de garantía del suministro de energía en diversos campos.
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Hora de publicación: 02-abr-2024