گزارش کاراموزی موتورهای دیزل و پمپ های هیدرولیک در 76 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول : معرفی موتور دیزل



موتور دیزل 1

ریشه لغوی 1

دید کلی 1

تاریخچه 2

تقسیمات 3

ساختمان 4

طرزکار 4

سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه 9

زمان تنفس : 9

زمان تراکم : 10

زمان قدرت : 10

زمان تخلیه : 11

سیکل موتور دوزمانه دیزل 11

موتورهای دیزل دو زمانه چگونه کار می کند؟ 11

نحوه ی کار چرخه 12

موتورهایGeneral Motors EMD 15

مزایای موتورهای دیزل 23

کارآیی بهتر از نظر مصرف سوخت : 23

توان بیشتر : 23

دوام بیشتر : 24

کاهش انتشار آلاینده ها : 25

معرفی موتورهای گاز سوز 25

1- انواع موتورهای احتراق داخلی سیلندر پیستونی 25

2- موتورهای گازی 29

3- کاربردها 32

4- مشخصه های طراحی 33

گاز طبیعی و موتورهای دیزل 35

• طرح ساختاری مبدل های کاتالیستی 37

• مواد افزودنی سوخت 39

فصل دوم : تعمیر و نگهداری

تعمیر و نگهداری 42

نگهداری و تعمیرات پیشگویانه ( Predictive Maintenance ) 42

فعالیتهای نت پیشگویانه (PdM) : 42

مزایای آشکار و پنهان در اجرای نت پیشگویانه 45

رمز موفقیت در برنامه های نت پیشگویانه (PdM) 46

چگونگی تعیین تناوب انجام بازرسی ها 47

نگهداری و تعمیرات واکنشی ( Reactive Maintenance ) 49

آنالیز روغن 50

مقدمه : 50

دسته بندی آزمایشها و نتایج : 52

نگاهی به مبحث آنالیز روغن ( Oil Analysis ) 54

آنالیز روغن چیست ؟ 55

آنالیز عناصر فرسایشی 56

افزودنی های روغن 58

ویسکوزیته Viscosity 58

دوده سوخت 59

رقیق شدن روغن در اثر اختلاط با سوخت 60

آلودگی با آب یا ضدیخ 60

اکسیداسیون 61

نیتراسیون 62

نمونه گیری از روغن 63

نه گام جهت اجرای موفق آنالیز روغن 64

فصل سوم : پمپ های هیدرولیک

پمپ های هیدرولیکی 68

پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر ساختمان : 70

پمپ های دنده ای Gear Pump 71

3- پمپ های گوشواره ای Lobe Pumps 73

4- پمپ های پیچی Screw Pumps 74

5- پمپ های ژیروتور Gerotor Pumps 75

پمپ های پره ای : 75

پمپ های پیستونی 77

پمپ های پیستونی شعاعی (Radial piston pumps) 80

پمپ های پلانچر (Plunger pumps) 81

راندمان پمپ ها (Pump performance): 82







موتور دیزل

ریشه لغوی

کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می‌نامند.

دید کلی

موتورهای دیزل ، به انوع گسترده‌ای از موتورها گفته می‌شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می‌توانند ماده سوختنی را شعله‌ور سازند. در این موتورها برای شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌های بالا استفاده می‌شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می‌برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می‌کنند.

همانگونه که می‌دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می‌شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می‌گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می‌گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می‌شود که در نتیجه آن سوخت شعله‌ور می‌شود.

تاریخچه

در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می‌گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش‌رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می‌شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده‌ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می‌گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می‌آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.

طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق‌های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می‌شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.

پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ‌های سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌های سوخت‌پاش (پمپ‌های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در موتورها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده‌بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.

تقسیمات

موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه‌بندی هستند. مثلا می‌توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم‌بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می‌گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می‌کردند و ...

ساختمان

ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه‌ای تفاوت می‌کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.

_پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.

انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می‌شوند.

فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می‌شوند.

لوله‌های انتقال سوخت : می‌بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.

توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می‌شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می‌گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم - انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.

موتورهای دیزلی

موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای بنزینی ارزانتر و مقرون به صرفه تر هستند. موتور دیزلی فقط هوا را دریافت داشته، آنرا فشرده کرده و بعد سوخت را درون هوای فشرده تزریق می نماید. گرمای هوای فشرده فورآً سوخت را روشن می سازد. موتور بنزینی در نسبت 8:1 تا 12:1 فشرده شده در حالیکه موتور دیزلی در نسبت 14:1 تا حداکثر 25:1 فشرده می گردد. نسبت بالای فشردگی موتور دیزلی سبب کارآیی بهتر آن می شود. موتور دیزلی فقط از تزریق سوخت مستقیم استفاده می نماید. سوخت دیزلی مستقیماً وارد سیلندر می گردد. موتور دیزلی شمع نداشته فقط گرمای هوای فشرده است که سوخت را در آن روشن می سازد. یکی از تفاوتهای بزرگ موتور بنزینی و دیزلی تزریق سوخت آن می باشد. بیشتر موتورهای ماشین از سوپاپ تزریق یا کاربراتور استفاده می کنند. بنابراین تمام سوخت در سیلندر بارگذاری شده سپس فشرده می گردد. فشردگی ترکیب سوخت / هوا نسبت فشردگی موتور را محدود می سازد. اگر فشردگی هوا خیلی زیاد باشد ترکیب سوخت / هوا فوراً مشتعل گشته و صدای تق تق را بوجود می آورد. دیزل فقط هوا را فشرده ساخته طوریکه نسبت فشردگی می تواند زیاد شود. نسبت فشردگی زیاد، نیروی زیادی را ایجاد خواهد نمود. سوخت دیزلی سنگینتر بوده بتدریج تبخیر می گردد، نقطه جوش آن بیشتر از نقطه جوش آب است، دارای اتمهای کربن زیادی است ....


د) موتورهای دو گانه سوز ایستگاهی

(Dual fuel engines) : در حقیقیت همان موتورهای دیزل با توان خروجی بالا تا حدود 6000 کیلوات می باشند. سوخت اصلی گاز طبیعی بوده که نه بوسیله جرقه بلکه با پاشش گازوئیل در انتهای مرحله تراکم، مشتعل می شود. به عنوان نمونه، حدود90% انرژی سوختی از طریق گاز طبیعی و حدود10% بوسیله گازوئیل تامین میشود. همچنین قابلیت کارکرد با گازوئیل به تنهایی یا سوخت دوگانه مذکور را دارد، اما هزینه نگهداری آنها بالا میباشد.

2- موتورهای گازی

موتورهای گاز سوز با سوخت گاز طبیعی جهت احتراق مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر، همانند موتورهای بنزینی از سیستم جرقه که از طریق شمع بوسیله ایجاد یک جرقه قوی در فاصله زمانی معین می باشد، عمل میکنند. انواع سوختهای گازی و مایعی فرار در محدوده لندفیل تا پروپان و تا بنزین می باشند که در یک سیستم صحیح سوخت رسانی و با نسبت تراکم مناسب، کار کنند.

موتورهای گاز طبیعی سوز که برای تولید الکتریسیته طراحی و ساخته میشوند به موتورهای ایستگاهی معروفند که 4 زمانه هستند و تا 5 مگاوات در دسترس می باشند.

بر اساس توان خروجی، احتراق موتورها بر 2 روش و تکنیک به شرح زیر استوار است:

· محفظه باز : در این سیستم نوک شمع درست در محل محفظه احتراق قرار دارد و مستقیما مخلوط فشرده سوخت و هوا را مشتعل میکند. این روش بیشتر برای موتورهایی استفاده میشود که احتراق در آنها در محدوده نقطه استوکیومتری تا مخلوط رقیق هوا / سوخت قرار دارد.

· محفظه پیش احتراق : در اصل یک فرایند احتراق مرحله ای پیش می آید که در آن شمع در بالای سرسیلندر نصب میشود. در این موتورها مخلوط غنی سوخت و هوا که رابطه مستقیم با سرعت انتقال شعله به محفظه احتراق اصلی را دارد، وارد سرسیلندر میگردد. این تکنیک جهت شعله ور کردن مطلوب مخلوط هوا با سوختهای سبک و رقیق در موتورهای که قطر سیلندر بزرگی دارند بکار گرفته میشوند.

ساده ترین موتورهای گازی بر اساس تنفس طبیعی هوا و سوخت از طریق کاربراتور و یا میکسر به داخل سرسیلندر کار میکنند. موتورهای پیشرفته از نظر عملکرد مجهز به توربوشارژ برای ورود مقدار هوای بیشتر به سرسیلندر می باشند. همانند بنزینی ها نسبت تراکم موتورهای گاز طبیعی سوز نسبت به دیزل ها کم و در حدود 9:1 تا 12:1 می باشد که این محدوده خود تابع شرایطی چون ابعاد و تجهیزات جانبی چون توربوشارژ است. این نسبت تراکم خود دلیلی بر راندمان پایینتر گازسوز نسبت به دیزل است.

یکی از دلایل نسبت احتراق پایین جلوگیری از اشتعال خود بخود و پدیده ضربه می باشد که میتواند صدماتی به بدنه بلوک موتور وارد آورد.

استفاده از تکنولوژی جرقه قدرتمند و مخلوط رقیق سوخت و هوا در موتورهای گاز طبیعی سوز عاملیست در کاهش دمای بالای اشتعال در سرسیلندر و نیز کاهش ذرات آلاینده همچون Nox .

3- کاربردها

امروزه موتورهای پیستونی تجهیزات مناسبی جهت تولید توان الکتریکی پراکنده در مراکز صنعتی، تجاری و کاربریهای آموزشی در کشورهای اروپایی و آمریکا می باشند. موتورهای پیستونی سریع روشن می شوند، سریع باردهی میگردند و در کنار قابلیت اعتماد بالا راندمان خروجی خوبی دارند. در بیشتر شرایط و موقعیتها، مجموعه ای از موتورها در کنار هم باردهی و قابلیت دسترسی را بالا میبرند. موتورهای احتراق داخلی نسبت به توربینهای گازی در ابعاد برابر از نقطه نظر توان خروجی، راندمان الکتریکی بالاتری دارند و بنابراین مصرف سوخت کمتر و عملکرد مناسبتری دارند. همچنین در محدوده توان 3 مگاوات الی 5 مگاوات، هزینه اولیه موتورهای پیستونی از توربینهای گازی کمتر است. در مورد تعمیر و نگهداری، توربینهای گازی نسبت به موتورهای رفت و برگشتی، هزینه کمتری دارند. اما توجه به این نکته لازم و ضروری است که همواره متخصصان بومی در هر مکانی جهت تعمیرات و نگهداری انواع موتور های رفت و برگشتی حضور دارند.

پتانسیلهای استفاده از موتور های پیستونی در تولید انرژی الکتریکی پراکنده و غیر متمرکز به جهت دوری از تلفات افت انتقال و توزیع که در شبکه سراسری برق کشور وجود دارد شامل موارد اضطراری، پیک زایی، پشتیبانی از شبکه برق سراسری و کاربرد در تکنولوژی سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت جهت تولید آب گرم، بخار کم فشار برای کاربرد در گرمایش زمستانی و سرمایش تابستانی در سیستمهای چیلرهای جذبی میباشد. این موتورها امکان استفاده به عنوان نیروی محرک انواع پمپهای آب، انواع کمپرسورهای هوا و گاز مبرد سیستمهای تهویه مطبوع و سردخانه را دارا می باشند.

4- مشخصه های طراحی

مجموعه عواملی که موتورهای گازسوز را در صدر جدول محرکها اولیه جهت تولید الکتریسیته به شکل پراکنده و غیرمتمرکز قرار میدهد به شرح زیر است:

ü محدوده توان الکتریکی : 10 -5 مگاوات در دسترس میباشد.

ü انرژی حرارتی خروجی ( تلفات قابل استحصال ) : آب داغ و بخار کم فشار.

ü استارت سریع : قابلیت استارت سریع موتورهای رفت و برگشتی در شرایط اضطراری و پیک.

ü قابلیتهای نحوه استارت : موتورها جهت استارت تنها به یک باتری نیازمندند.

ü عملکرد در بار جزیی : راندمان بالا و اقتصادی در بارهای جزیی.

ü قابلیت اعتماد و عمر : اثبات شده است که موتورها از نظر تعمیر و نگهداری در رده مطلوبی قرار دارند.

ü نشر آلاینده ها : موتورهای گازسوز، یعنی انرژی سبز.





گاز طبیعی و موتورهای دیزل

کاربرد گازطبیعی در موتورهای دیزل دارای ابعاد مکانیکی است، با این حال، کارکردن بر روی آلاینده های سیستم گازطبیعی در حیطه تخصص مهندسی شیمی قرار می گیرد.مقاله زیر خلاصه ی رساله دکترای ناصر سلامی است که در یک پروژه بین المللی با مشارکت دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه کالگری کانادا، دانشگاه آلبرتای کانادا و چند شرکت صنعتی دیگر کانادایی نگاشته شده است. در این مقاله به فعالیت های علمی در زمینه مبدل های کاتالیستی سیستم گازطبیعی و همچنین مواد افزودنی سوخت توسط مؤلف انجام گردیده، اشاره شده است

در تیم تحقیقاتی این پروژه، گروهی مسئولیت موتور و سیستم گازسوز و گروهی دیگر مسئولیت مطالعه و فعالیت روی مبدل کاتالیستی را برعهده داشتند. مبدل کاتالیستی برای بیش از سه دهه در دنیا روی خودروهای بنزینی مورد استفاده قرار گرفته است. به خصوص تجربه های زیادی در این مقوله برای خودروهای بنزینی وجود دارد. گرچه مرزهای دانش دائما در حال توسعه است و تجربه های جدیدی در زمینه های گوناگون مرتبط با مبدل های کاتالیستی طرح می شود و به کار می روند، ولی مبدل کاتالیستی سیستم گازطبیعی دارای ساختار ویژه ای می باشد. در خروجی موتورهای گازسوز، اعم از سیستم سوخت دو گانه ای (Dual Fuel) و سیستم اختصاصی (Dedicated)، متان به عنوان عمده ترین هیدروکربن نسوخته خروجی وجود دارد. در خانواده هیدروکربن ها، مقاوم ترین هیدروکربن در مقابل اکسیداسیون متان است اگر چه در حال حاضر، در برخی از استانداردهای زیست محیطی، متان به عنوان عامل آلاینده محسوب نمی شود،این دیدگاه همه گیر نیست و مطالعاتی روی تبدیل بهینه متان در خروجی موتورها انجام می گیرد. ما اولین گروهی بودیم که در این زمینه در مقوله سوخت دوگانه کار کردیم و بخشی از فناوری هایی را که پیش از این در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته بود، برای اولین بار در این زمینه مورد ارزیابی قرار دادیم. از جمله بهره گیری از ایجاد شرایط گذرای برنامه ریزی شده برای افزایش عملکرد رآکتورها در برخی از موارد به اثبات رسیده است.

مشکل اساسی در سیستم سوخت دوگانه این است که دمای خروجی موتور برای تبدیل متان در اغلب مبدل های کاتالیستی کافی نیست. شاید از منظر تئوری و با آزمایش روی متان خالص در آزمایشگاه این تبدیل دشوار نباشد، ولی ماهیت خروجی موتور سوخت دوگانه با حضور سایر ترکیبات پیچیده ناشی از احتراق از جمله انواع رادیکال های آزاد و مولکول های گوناگون، مانع تبدیل مناسب متان می شود. از طرفی معمولا عمر مبدل های کاتالیستی که در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرند، چندان طولانی نیست. طی آزمایش های متعدد روی این سیستم تلاش کردیم تا به کمک ایجاد شرایط ناپایدار، دمای خروجی موتور سوخت دوگانه را به صورت کنترل شده و بدون تغییر در موتور، در ساختار مبدل کاتالیستی افزایش دهیم. این تجربه جدید بعدها به صورت پتنت در آمد.باتوجه با دانسیته پایین گازطبیعی، حتی در فشارهای بالا، نیاز به حجم ذخیره سازی بیشتری وجود دارد. به عنوان مثال، ارزش حرارتی حجمی گازوئیل پنج برابر بیش از گازطبیعی در فشار 200 بار است. به همین دلیل، حجم مورد نیاز برای موتور گازسوز برای مسافت معادل پیمایش حدود پنج برابر خواهد بود.در حال حاضر شرکت های متعددی در این زمینه در ایران و جهان مشغول فعالیت هستند.