Назначение системы питания бензинового двигателя: Виды систем питания двигателя

Содержание

Система питания двигателя (топливная система)

Главным предназначением топливной системы автомобиля являются подача топлива из бака, фильтрация, образование горючей смеси и подача ее в цилиндры. Существует несколько типов топливных систем для автомобильных двигателей. Самая распространенная в 20-ом веке была карбюраторная система подачи смеси топлива. Следующим этапом стало развитие впрыска топлива при помощи одной форсунки, так называемый моновпрыск. Применение этой системы позволило уменьшить расход топлива. В настоящее время используется третья система подачи топлива – инжекторная. В этой системе топливо под давлением подается непосредственно в впускной коллектор. Количество форсунок равно количеству цилиндров.

Схема топливной системы: инжекторный и карбюраторный вариант

Устройство топливной системы

Все cистемы питания двигателя похожи, отличаются только способами смесеобразования.

В состав топливной системы входят следующие элементы:

Топливный бак, предназначен для хранения топлива и представляет собой компактную емкость с устройством забора топлива (насос) и, в некоторых случаях, элементами грубой фильтрации.
Топливопроводы представляют собой комплекс топливных трубок, шлангов и предназначены для транспортировки топлива к устройству смесеобразования.
Устройства смесеобразования (карбюратор, моновпрыск, инжектор) – это механизм в котором происходит соединение топлива и воздуха (эмульсии) для дальнейшей подачи в цилиндры в такт работы двигателя (такт впуска).
Блок управления работой устройства смесеобразования (инжекторные системы питания) – сложное электронное устройство для управления работой топливных форсунок, клапанов отсечки, датчиков контроля.
Топливный насос, обычно погружной, предназначен для закачивания топлива в топливопровод. Представляет собой электродвигатель, соединенный с жидкостным насосом, в герметичном корпусе.
Смазывается непосредственно топливом и длительная эксплуатация с минимальным количеством топлива, приводит к выходу из строя двигателя. В некоторых двигателях топливный насос крепился непосредственно к двигателю и приводился в действие вращением промежуточного вала, или распредвала.
Дополнительные фильтры грубой и тонкой очистки. Установленные фильтрующие элементы в цепь подачи топлива.

Принцип работы топливной системы

Рассмотрим работу всей системы в целом. Топливо из бака всасывается насосом и по топливопроводу через фильтры очистки подается в устройство смесеобразования. В карбюраторе топливо попадает в поплавковую камеру, где потом через калиброванные жиклеры подается в камеру смесеобразования. Смешавшись с воздухом смесь через дроссельную заслонку поступает в впускной коллектор.

После открытия впускного клапана подается в цилиндр. В системе моно впрыска топливо подается на форсунку, которая управляется электронным блоком. В нужное время форсунка открывается, и топливо попадает в камеру смесеобразования, где, как и в карбюраторной системе смешивается с воздухом. Дальше процесс такой же, как и в карбюраторе.

В инжекторной системе топливо подается к форсункам, которые открываются управляющими сигналами от блока управления. Форсунки соединены между собой топливопроводом, в котором всегда находится топливо. Во всех топливных системах существует обратный топливопровод, по нему сливается излишек топлива в бак.

Система питания дизельного двигателя похожа на бензиновую. Правда, впрыск топлива происходит непосредственно в камеру сгорания цилиндра, под большим давлением. Смесеобразование происходит в цилиндре. Для подачи топлива под большим давлением применяется насос высокого давления (ТНВД).

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

система питания.

Ремонт системы питания двигателя автомобиля Неисправности системы питания бензинового двигателя

В систему питания карбюраторного двигателя входят топливный бак, топливопроводы, топливные фильтры, топливный насос, воздушный фильтр, карбюратор и впускной трубопровод. К системе питания относят также выпускной трубопровод двигателя и глушитель.

Запас топлива для работы двигателя хранится в баке, из которого топливо подается к карбюратору насосом по топливопроводам. Фильтр-отстойник очищает топливо от механических примесей и отделяет случайно попавшую в него воду. Воздушный фильтр очищает от пыли поступающий в карбюратор атмосферный воздух.

Карбюратор приготовляет горючую смесь, которая по впускному трубопроводу поступает в цилиндры. Выпускной трубопровод отводит из цилиндров отработавшие газы. Глушитель уменьшает шум отработавших газов, выходящих в атмосферу.

Принцип действия и общее устройство карбюратора. В корпусе простейшего карбюратора размещены поплавковая и смесительная камеры. Поплавок, действующий на игольчатый клапан, поддерживает в поплавковой камере постоянный уровень топлива. Отверстие сообщает поплавковую камеру с атмосферой.

В верхней части смесительной камеры расположен входной воздушный патрубок, в средней установлен диффузор, имеющий суженное проходное сечение (горловину), а в нижней части (выходном патрубке) — заслонка, называемая дросселем, укрепленная на валике, пропущенном через отверстия в стенках смесительной камеры. При помощи рычага на наружном конце валика дросселя последний можно повернуть в требуемое положение. Выходной патрубок смесительной камеры соединен с впускным трубопроводом двигателя посредством фланца.

Полость поплавковой камеры сообщена с распылителем, выведенным в горловину диффузора, жиклером, имеющим калиброванное отверстие. Верхний срез распылителя расположен выше уровня топлива в поплавковой камере, топливо самотеком не выливается.

Во время работы двигателя атмосферный воздух, поступающий в цилиндры при тактах впуска, проходит через смесительную камеру, в которой, как и в цилиндрах, образуется разрежение, равное разности давлений атмосферного и в смесительной камере. Известно, что при движении жидкости или газа по трубопроводу их давление в суженном участке снижается, а скорость повышается. Поэтому наибольшее разрежение, а следовательно,максимальная скорость воздуха создаются в горловине диффузора

Основными неисправностями системы питания бензинового двигателя с карбюратором являются:

· прекращение подачи топлива в карбюратор;

· образование слишком бедной или богатой горючей смеси;

· подтекание топлива, затрудненный пуск горячего или холодного двигателя;

· неустойчивая работа двигателя на холостом ходу;

· перебои в работе двигателя, повышенный расход топлива;

· Основными причинами прекращения подачи топлива могут быть : повреждение клапанов или диафрагмы топливного насоса; засорение фильтров; замерзание воды в топливопроводах. Для того чтобы определить причины отсутствия подачи топлива, нужно отсоединить шланг, подающий топливо от насоса к карбюратору, опустить снятый с карбюратора конец шланга в прозрачную емкость, чтобы бензин не попал на двигатель и не произошло его возгорание, и подкачать топливо рычагом ручной подкачки топливного насоса или проворачивая коленчатый вал стартером.

Если при этом появляется струя топлива с хорошим напором, то насос исправен.

· Тогда нужно вынуть топливный фильтр входного штуцера и проверить, не засорился ли он. О неисправности насоса свидетельствует слабая подача топлива, периодическая подача топлива и отсутствие подачи топлива. Эти причины могут говорить и о том, что засорилась магистраль подачи топлива от топливного бака к топливному насосу.

· Основными причинами обеднения горючей смеси могут быть : уменьшение уровня топлива в поплавковой камере; заедание игольчатого клапана поплавковой камеры; слабое давление топливного насоса; загрязнение топливных жиклеров.

· Если изменяется пропускная способность главных топливных жиклеров, то это приводит к увеличению токсичности отработанных газов и снижению экономических показателей двигателя.

· Если двигатель теряет мощность, из карбюратора слышны «выстрелы», а двигатель перегревается, то причинами этих неполадок могут быть: слабая подача топлива в поплавковую камеру, засорение жиклеров и распылителей; засорение или повреждение клапана экономайзера, подсос воздуха через неплотности крепления карбюратора и впускного коллектора.

Потеря мощности двигателя при работе на обедненной смеси может происходить из-за медленного сгорания смеси и, как следствие, меньшего давления газов в цилиндре. При обеднении горючей смеси двигатель перегревается, потому что сгорание смеси происходит медленно и не только в камере сгорания, но и во всем объеме цилиндра. В этом случае увеличивается площадь нагрева стенок и температура охлаждающей жидкости повышается.

Для ремонта и устранения дефектов необходимо проверить подачу топлива. Если подача топлива нормальная, необходимо проверить, нет ли подсоса воздуха в соединениях, для чего запускают двигатель, закрывают воздушную заслонку, выключают зажигание и осматривают места соединения карбюратора и впускного трубопровода. Если появляются мокрые пятна топлива, это указывает на наличие в данных местах неплотностей. Устраняют дефекты подтягиванием гаек и болтов крепления. При отсутствии подсоса воздуха проверяют уровень топлива в поплавковой камере и, если нужно, регулируют его. Если засорены жиклеры, их продувают сжатым воздухом или, в крайнем случае, осторожно прочищают мягкой медной проволокой.

Подтекание топлива следует устранять немедленно из-за возможности возникновения пожара и перерасхода топлива. Необходимо проверить плотность спускной пробки топливного бака, соединений топливо-проводов, целостность топливопроводов, герметичность диафрагм и соединений топливного насоса.

Причинами затрудненного запуска холодного двигателя могут быть: отсутствие подачи топлива в карбюратор; неисправность пускового устройства карбюратора; неполадки системы зажигания.

Если топливо хорошо подается в карбюратор и система зажигания исправна, возможной причиной может быть нарушение регулировки положения воздушной и дроссельной заслонок первичной камеры, а также пневмокорректора пускового устройства. Необходимо отрегулировать положение воздушной заслонки регулировкой ее тросового привода и проверить работу пневмокорректора.

Неустойчивая работа двигателя или прекращение его работы при малой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу может быть вызвана следующими причинами: неправильной установкой зажигания; образованием нагара на электродах свечей или увеличением зазора между ними; нарушением регулировки зазоров между коромыслами и кулачками распределительного вала; снижением компрессии; подсосом воздуха через прокладки между головкой и впускным трубопроводом и между выпускным трубопроводом и карбюратором.

Сначала нужно убедиться в исправности системы зажигания и механизма газораспределения, затем проверить отсутствие заеданий дроссельных заслонок и их привода, регулировку системы холостого хода карбюратора. Если регулировка не помогает добиться устойчивой работы двигателя, необходимо проверить чистоту жиклеров и каналов системы холостого хода карбюратора, исправность экономайзера принудительного холостого хода, герметичность соединений вакуумных шлангов системы ЭПXX и вакуумного усилителя тормозов.

После каждых 15 000–20 000 км пробега проверяют и подтягивают болты и гайки крепления воздухоочистителя к карбюратору, топливного насоса к блоку цилиндров, карбюратора к впускному трубопроводу, впускного и выпускного трубопроводов к головке блока цилиндров, приемной трубы глушителя к выпускному трубопроводу, глушителя к кузову. Снимают крышку, достают фильтрующий элемент воздухоочистителя, заменяют его новым. При работе в условиях запыленности фильтрующий элемент меняют после пробега 7000–10 000 км, меняют фильтр тонкой очистки топлива. При установке нового фильтра стрелка на его корпусе должна быть направлена по ходу движения топлива к топливному насосу. Необходимо снять крышку корпуса топливного насоса, вынуть сетчатый фильтр, промыть его и полость корпуса насоса бензином, продуть сжатым воздухом клапаны и установить все детали на место, вывернуть пробку из крышки карбюратора, вынуть сетчатый фильтр, промыть его бензином, продуть сжатым воздухом и поставить на место.

Кроме перечисленных работ через 20 000–25 000 км пробега карбюратор очищают и проверяют его работу, для чего снимают крышку и удаляют загрязнения из поплавковой камеры. Загрязнения отсасывают резиновой грушей вместе с топливом.

Затем продувают жиклеры и каналы карбюратора сжатым воздухом; проверяют и регулируют уровень топлива в поплавковой камере карбюратора; проверяют работу системы ЭПXX; регулируют карбюратор на соответствие содержания оксида углерода СО и углеводородов в отработанных газах автомобилей с бензиновыми двигателями.

Техническое обслуживание системы питания заключается также в ежедневном осмотре соединений топливопроводов, карбюратора и топливного насоса, чтобы убедиться в отсутствии подтекания топлива. Прогрев двигатель, нужно убедиться в устойчивости работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала. Для этого быстро открывают дроссельные заслонки, затем их резко закрывают.

Ремонт топливного насоса.

Недостаточное наполнение карбюратора топливом может быть вызвано неисправностью топливного насоса. В этом случае насос разбирают, все детали промывают в бензине или керосине и тщательно осматривают их для выявления трещин и обломов корпусов, негерметичности всасывающего и нагнетательного клапанов, проворачивания в посадочных местах или осевого смещения патрубков верхнего корпуса, разрывов, отслоений и затвердений мембраны насоса, вытянутости краев отверстия под тягу мембраны. Должны хорошо работать рычаг ручного привода и пружина рычага. Фильтр насоса должен быть чистым, сетка должна быть целой, а уплотнительная кромка – ровной. Упругость пружины проверяют под нагрузкой. Пружины и мембраны, не удовлетворяющие техническим требованиям, подлежат замене.

В корпусе топливного насоса могут быть такие повреждения, как износ отверстий под ось рычага привода, срывы резьбы под винты крепления крышки, коробление плоскостей разъема крышки и корпуса. Изношенные отверстия под ось рычага привода развертывают до большего диаметра и вставляют втулку; сорванную резьбу в отверстиях можно восстановить путем нарезания резьбы большего размера.

Коробление плоскости прилегания крышки устраняют притиранием на плите пастой или шлифовальной шкуркой.

Ремонт карбюратора.

Для ремонта карбюратора его обычно снимают с автомобиля, разбирают, чистят и продувают сжатым воздухом его детали и клапаны; меняют износившиеся детали и вышедшие из строя, собирают карбюратор, регулируют уровень топлива в поплавковой камере и регулируют систему холостого хода. Снимать и устанавливать карбюратор, а также крепить и подтягивать гайки крепления можно только на холодном карбюраторе, при холодном двигателе.

Чтобы снять карбюратор, сначала надо снять воздушный насос, затем отсоединить от сектора управления дроссельными заслонками трос и возвратную пружину, тягу и оболочку тяги привода воздушной заслонки. Далее выворачивают винт крепления и снимают блок подогрева карбюратора; потом отсоединяют электрические провода концевого выключателя карбюратора, а в некоторых автомобилях – экономайзер принудительного холостого хода. После этого отворачивают гайки крепления карбюратора, снимают его и закрывают заглушками входное отверстие впускной трубы. Устанавливают карбюратор в обратном порядке.

Для того чтобы разобрать крышку карбюратора, нужно осторожно оправкой вытолкнуть ось поплавков из стоек и снять их; снять прокладку крышки, вывернуть седло игольчатого клапана, топливо-провод подачи топлива и вынуть топливный фильтр. Затем вывернуть актюатор системы холостого хода и вынуть топливный жиклер актюатора; вывернуть болт и снять жидкостную камеру; снять хомут крепления корпуса пружины, саму пружину и ее экран. Если необходимо, отсоединяют корпус полуавтоматического пускового устройства, его крышку, диафрагму, упор плунжера, регулировочный винт приоткрывания дроссельной заслонки, тягу рычага приоткрывания дроссельной заслонки.

В некоторых случаях восстановить работоспособность карбюратора можно, не снимая его с автомобиля и не разбирая полностью, а путем регулировки системы холостого хода, привода воздушной заслонки, вывертывания и чистки его фильтра либо с частичной разборкой карбюратора.

Частичная разборка включает в себя снятие крышки, регулировку уровня топлива в поплавковой камере и продувку жиклеров.

Введение

Устройство системы питания карбюраторного двигателя

1.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя

1.2 Основные характеристики и принцип работы

3 Материалы, применяемые при изготовлении, ТО и ремонте

2. ТО и ремонт системы питания карбюраторного двигателя

2.1 Перечень выполняемых работ в объёме ЕТО, ТО-1, ТО-2 и СТО

2.2 Неисправности системы питания карбюраторного двигателя. Причины их возникновения и способы устранения

2 Сборочно-разборочные работы, осуществляемые в процессе ремонта

3. Безопасная организация труда

Заключение

Список литературы

Введение

Автомобильный транспорт имеет большое значение, так как обслуживает все отрасли. В нашей стране непрерывно возрастает дальность перевозок грузов и пассажиров вследствие повышения эксплуатационных качеств автомобилей, улучшение автомобильных дорого и строительство новых.

Для успешного решения автомобильным транспортом поставленных задач необходимо постоянно поддерживать автомобили в хорошем техническом состоянии, создать такую организацию технического обслуживания, которая предусматривала бы своевременное и высококачественное выполнение всех операций по уходу за автомобилем. При этом необходимо использовать правильные приемы выполнения каждой операции и широко применять средства механизации. Квалифицированное выполнение работ технического обслуживания обеспечивает безотказную работу агрегатов, узлов и систем автомобилей, увеличивает их надежность и максимальные межремонтные пробеги, повышает производительность, сокращает расход топлива, снижает себестоимость перевозок, обеспечивает повышение безопасности движения.

Развитие и совершенствование авторемонтного производства требуют правильной организации ремонта автомобилей, которая в свою очередь зависит от целого ряда факторов, наиболее важных из них является рациональное размещение ремонтных предприятий, их специализация и производственная мощность. Эффективность использования автотранспортных средств зависит от совершенства организации транспортного процесса и свойств автомобилей сохранять в определенных пределах значения параметров, характеризующих их способность выполнять требуемые функции. В процессе эксплуатации автомобиля его функциональные свойства постепенно ухудшаются вследствие изнашивания, коррозии, повреждения деталей, усталости материала, из которого они изготовлены и др. В автомобиле появляются различные неисправности, которые снижают эффективность его использования.

Для предупреждения появления дефектов и своевременного их устранения автомобиль подвергают техническому обслуживанию (ТО) и ремонту. ТО — это комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности автомобиля при использовании по назначению при стоянке, хранении или транспортировании.

1. Устройство системы питания карбюраторного двигателя

Система питания (рис. 1) состоит из:

топливного бака — 2,

Топливопроводов — 5,

фильтров очистки топлива — 6,

топливного насоса — 7,

воздушного фильтра — 9, карбюратора:

8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком;

Смесительная камера карбюратора;

Впускной клапан;

Впускной трубопровод;

Камера сгорания

Рис. 1. Схема расположения элементов системы питания

Топливный насос (рис. 2) — диафрагменный, с верхним расположением отстойника, приводится в движение эксцентриком распределительного вала. Корпус насоса состоит из двух частей — верхней 3 и нижней 4,- отлитых из цинкового сплава. Между ними зажата диафрагма 1″, состоящая из четырех слоев ткани, пропитанная бензостойким лаком.

В центре диафрагмы при помощи двух шайб скреплена тяга 7, имеющая на нижнем конце ушко, в которое входит рычаг 8 тяги. Рычаг 8 тяги и рычаг 14 привода насоса посажены на общую ось 12. Рычаг привода одним концом упирается в рычаг тяги, другим — в эксцентрик 15 распределительного вала.

Рычаг привода постоянно поджимается к эксцентрику пружиной 13, установленной между выступами на нижней части корпуса и на рычаге. Под диафрагму поставлена пружина 5, возвращающая ее верхнее положение.

Тяга уплотнена сальником 16, который препятствует проникновению газов и вместе с ними капель масла из картера двигателя в полость под диафрагмой. Эта полость соединена с атмосферой отверстием 6.

В двух приливах корпуса размещен валик 9 рычага 10 ручной подкачки. Валик уплотнен с обеих сторон кольцами из маслобензостойкой резины.

В верхней части корпуса расположены неразборные нагнетательный (выпускной) 22 и впускной 21 клапаны. Клапаны закреплены в корпусе при помощи нажимной планки и двух винтов. Над приемным каналом впускного клапана установлен фильтр 23. Сверху корпус накрыт стеклянным стаканом-отстойником 24, уплотненным резиновой прокладкой 20 и прижатым к корпусу при помощи винта, гайки-барашка 25 и проволочной скобы. Прозрачный стакан позволяет наблюдать за количеством скопившегося в нем отстоя и вовремя произвести очистку.

Рис. 2. Топливный насос

1.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для хранения топлива, предоставления и очистки топлива и воздуха, приготовления топливной смеси нужного состава и качества и предоставления ее в необходимом количестве в цилиндры двигателя, а также для отведения в атмосферу продуктов сгорания, очистки отработанных газов и глушения шумов на впуске воздуха и выпуска отработанных газов.

Смесь паров бензина и воздуха образующаяся в карбюраторе называется горючей смесью. Эта смесь подается в цилиндры двигателя, где она смешивается с остаточными отработавшими газами, такую смесь называют рабочей.

Установлено, что для сгорания 1 кг топлива необходимо 15 кг воздуха. Смесь такого состава носит название нормальной. Однако при соотношении 1:15 полного сгорания топлива не происходит и часть его теряется. Для полного сгорания соотношение топлива и воздуха должно быть 1:17… 1:18, такая смесь носит название обедненной. Вследствие избытка воздуха в обеденной смеси понижается ее теплота сгорания, что приводит к снижению скорости сгорания и мощности двигателя. Для повышения мощности двигателя смесь должна гореть с наибольшей скоростью, а это возможно при соотношении топлива и воздуха 1:13, такая смесь называется обогащенной. При таком составе смеси полного сгорания топлива не происходит и экономичность двигателя ухудшается, зато удается получить от него наибольшую мощность.

Топливный бак (рис. 3.)- это емкость для хранения топлива. Обычно он размещается в задней, более безопасной части автомобиля.

Топливный фильтр (рис. 4.) предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса).

Рис. 3. Топливный бак

Рис. 4. Топливный фильтр

Жиклер (рис. 5) предназначен для дозирования и подачи топлива или газа.

Рис. 5. Жиклеры

Карбюратор — обеспечивает необходимое количество топлива и воздуха в смеси, которая поступает в камеры двигателя внутреннего сгорания.

Карбюратор (К-22И) Карбюратор К-22И однокамерный, трех-диффузорный, с балансированной поплавковой камерой. По способу компенсации смеси в главной дозирующей системе он относится к карбюраторам с регулированием разрежения в диффузоре и включением в работу добавочного (компенсационного) жиклера.

Схема приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема карбюратора

.2 Основные характеристики и принцип работы

Техническая характеристика карбюратора К-22И

Пропускная способность жиклеров, см 3 /мин.:

главного — 220 ± 5

компенсационного — 325±3

топливного холостого хода52 ± 3

Диаметр жиклеров, мм:

воздушного холостого хода (два) 1 ,4+ 0.1

эмульсионного холостого хода 1 + 0.1

мощности 0,9+ 0,06

Диаметр распылителя ускорительного насоса, мм — 0,7+ 0.06

Открытие регулировочной иглы главного жиклера (от положения полного закрытия):

при эксплуатации автомобиля — 1 3/4 -2

Объем топливного бака ГАЗ-21 — 55л

Принцип работы

В такой системе питания приготовление горючей смеси требуемого состава происходит в карбюраторе, затем горючая смесь в необходимом количестве поступает непосредственно в цилиндры двигателя.

В баке хранится запас топлива необходимый для работы двигателя, в карбюратор топливо подается из бака топливным насосом через топливопроводы. Использование топливного насоса допускает расположение топливного бака в любой части автомобиля. Фильтр-отстойник предназначен для очистки топлива от механических примесей и воды. Атмосферный воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр, где он очищается от пыли. Карбюратор приготавливает рабочую смесь, поступающую через впускной коллектор в цилиндры двигателя. Выпускной коллектор необходим для отвода из цилиндров отработавших газов. Отработавшие газы через выпускной коллектор поступают в глушитель для уменьшения шума, после чего выбрасываются в атмосферу.

Топливо поступает в поплавковую камеру через топливопровод, поплавковая камера соединяется со смесительной камерой распылителем, где установлен жиклер. Поплавок при помощи игольчатого клапана поддерживает постоянный уровень топлива в поплавковой камере. Как только поплавковая камера наполняется, поплавок всплывает, поднимая игольчатый клапан при помощи рычажка, игольчатый клапан в свою очередь перекрывает отверстие в подводящем топливопроводе, перекрывая его, доступ топлива в камеру прекращается.

Воздух, проходя через карбюратор, попадает в узкое сечение диффузора где его скорость увеличивается. Вследствие увеличения скорости потока воздуха, проходящего через диффузор, в нем возрастает разряжение. Между поплавковой камерой и диффузором создается перепад давлений, в результате чего топливо через жиклер поступает в смесительную камеру, образуя горючую смесь. Далее горючая смесь попадает в цилиндр двигателя. После сгорания рабочей смеси, отработавшие газы отводятся через выпускной клапан. Отработавшие газы проходят через глушитель и выводятся в атмосферу.

Рис. 7. Принцип работы системы питания карбюраторного двигателя

1.3 Материалы, применяемые при изготовлении, ТО и ремонте

Корпуса карбюраторов изготавливают литьем под давлением из цинковых сплавов, имеющих низкую температуру плавления и хорошие литейные свойства, что дает возможность получать отливки высокой точности, необходимой плотностью, чистой поверхностью и достаточными механическими свойствами. В США для изготовления деталей карбюратора применяют цинковые сплавы, которые по своему химическому составу и свойствам близки к цинковым сплавам, применяем в СССР. Поплавковый механизм изготавливают штамповкой и латунной ленты, достаточно устойчивой против коррозионного воздействия топлива. В качестве материала для клапанов применяют нержавеющую сталь, которая при работе в корпусе из латуни обеспечивает длительный срок службы. В качестве материала для жиклеров, форсунок и других дозирующих элементов наибольшее распространение получила латунь.

Наиболее часто корпус топливного изготавливают литьем под давлением из цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов. Диафрагмы топливного насоса обычно изготавливают из хлопчатобумажной ткани или нейлона, покрытого синтетическим каучуком. Механизм привода топливного насоса изготавливают из углеродистой и низколегированной стали(Например марки 45).Пружину диафрагмы из углеродистой пружинной стали.

Для изготовления фильтрующих элементов применяют латунь марок Л68, Л62 и Л59-1. Корпус фильтра тонкой очистки топлива отливают под давлением из алюминиевых или цинковых сплавов. Стакан-отстойника чаще всего изготавливают из стекла, бакелита или полистирола.

Корпусные детали воздухоочистителя изготавливают из луженой или освинцованной стали.

Детали бака изготавливаются из освинцованной или оцинкованной стали. При изготовление топливопровода используют медь.

система питания карбюраторный двигатель

2. Техническое обслуживание и ремонт

.1 Перечень выполняемых работ в объёме ЕТО, ТО-1, ТО-2 и СТО

ЕТО . Проверить уровень топлива в баке и заправить автомобиль топливом. Проверить внешним осмотром герметичность соединения карбюратора, топливного насоса, топливопроводов и топливного бака.

ТО-1. Проверить внешним осмотром герметичность соединений системы питания; при необходимости устранить неисправности. Проверить присоединение рычага педали к оси дроссельной заслонки и троса к рычагу воздушной заслонки, действие приводов и полноту открытия и закрытия дроссельной и воздушной заслонок. Педаль привода должна перемещаться в обе стороны плавно. После работы автомобиля на пыльных дорогах промыть воздушный фильтр карбюратора и сменить в нем масло.

ТО-2 . Проверить герметичность топливного бака и соединений трубопроводов системы питания, крепление карбюратора и топливного насоса; при необходимости устранить неисправность. Проверить присоединение тяги к рычагу дроссельной заслонки и троса к рычагу воздушной заслонки, действие приводов, полноту открытия и закрытия дроссельной и воздушной заслонок. Проверить манометром работу топливного насоса (без снятия его с двигателя). Давление, создаваемое насосом, должно быть в пределах 0,03…0,04 МПа. Проверить уровень топлива в поплавковой камере карбюратора при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу. Промыть воздушный фильтр двигателя и сменить в нем масло.

СТО . Два раза в год снять карбюратор с двигателя, разобрать и почистить его. Промыть и проверить действие ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя. При подготовке к зимней эксплуатации проверить на специальных приборах, карбюратор, его узлы и детали, включая жиклеры. Снять топливный насос, разобрать его, очистить и проверить состояние деталей. После сборки проверить топливный насос на специальном приборе. Два раза в год слить отстой из топливного бака и одни раз в год (при переходе на зимнюю эксплуатацию) промыть бак.

Обслуживание карбюраторов . Надежность в работе карбюратора достигается выполнением следующих операций.

Очистка и промывка карбюратора. Карбюратор снимают с двигателя и разбирают, удаляют смолистые отложения, промывают детали с помощью волосяной кисти в ванночке с авиационным бензином или ацетоном, продувают жиклеры и каналы в корпусе сжатым воздухом. Запрещается применять для прочистки жиклеров проволоку, металлические предметы или обтирочные материалы. При работе на этилированном бензине перед очисткой деталей карбюратора их необходимо погрузить на 10-20 мин в керосин или другой растворитель. При сборке карбюратора следует проверить состояние всех прокладок и негодные заменить. Во избежание порчи поплавка не допускается продувка собранного карбюратора сжатым воздухом через топливоподводящий штуцер или балансировочную трубку.

Дроссель и воздушную заслонку при разборке карбюратора не снимают. После сборки карбюратора надо убедиться в том, что они поворачиваются без заедания.

Проверка герметичности поплавка производится погружением его на 30 сек в воду, нагретую до температуры 80-90°С. При неисправности поплавка из него будут выходить пузырьки воздуха. Такой поплавок необходимо заменить или запаять, предварительно удалив попавшее в него топливо. После пайки проверяют вес поплавка.

Проверка герметичности игольчатого клапана выполняется на вакуумном приборе. Бачок прибора заполняют дистиллированной водой, и в корпусе устанавливают на прокладках испытуемый клапан в сборе с седлом. Затем с помощью поршня насоса создают разрежение в контрольной трубке, подняв уровень водяного столба до 1000 мм и закрывают кран. Одновременно разрежение создается в тройнике 6 под испытуемым клапаном.

Герметичность клапана считается удовлетворительной, если уровень воды в контрольной трубке понизится не более, чем на 10 мм в течение 30 сек. При большем падении уровня воды клапан необходимо притереть или заменить.

Уровень топлива в поплавковой камере можно проверить не снимая карбюратор с двигателя или установив карбюратор на специальном приборе.

Проверка пропускной способности жиклеров производится один раз в год в плановом порядке, а также при очередном техническом обслуживании автомобиля в случае выявления перерасхода топлива.

Пропускная способность жиклеров определяется количеством дистиллированной воды (в см 3), протекающей через дозирующее отверстие жиклера за 1 мин под напором водяного столба высотой 1 ± 0,002 м при температуре воды 20 ± 1С. Проверка (тарировка) жиклеров производится на приборах, которые по принципу замера количества воды подразделяются на две группы: с абсолютным и относительным замером.

Обслуживание топливных насосов . Надежная подача топлива к карбюратору на различных режимах работы двигателя может быть нарушена вследствие повреждения диафрагмы топливного насоса, потери упругости ее пружины, осмоления и залипания клапанов, загрязнений фильтрующей сетки и потери герметичности насоса.

В насосах, имеющих стакан-отстойник, возможно подтекание топлива через прокладку между корпусом и стаканом-отстойником. Если течь не прекратится после более плотной затяжки барашка крепления, необходимо сменить прокладку.

Подтекание топлива наружу из отверстия корпуса насоса или при отвертывании контрольной пробки в корпусе у герметизированных насосов указывает на порчу диафрагмы, которую следует заменить.

Наиболее простой способ проверки работы насоса без снятия его с двигателя — с помощью ручной подкачки. Исправный насос должен бесперебойно подавать сильную пульсирующую струю топлива без пены из штуцера насоса, отсоединенного от топливопровода, идущего к карбюратору. Наличие пены свидетельствует о подсосе воздуха в магистрали.

Уход за воздушным фильтром . Периодичность ухода за воздушным фильтром зависит от условий эксплуатации. Уход заключается в промывке фильтра и смене масла. В обычных условиях эксплуатации эту операцию проводят при ТО-2, в тяжелых дорожных условиях — при ТО-1, а в условиях сильной запыленности воздуха — через день. Для промывки воздушный фильтр снимают с двигателя, сливают загрязненное масло из его ванны, промывают детали фильтра в керосине или бензине, затем протирают их, а фильтрующий элемент просушивают сжатым воздухом. Фильтрующий элемент смачивают маслом, применяемым для двигателя, а в корпус заливают масло до установленного уровня.

В воздушных фильтрах, соединенных с системой вентиляции картера двигателя, одновременно с очисткой системы вентиляции необходимо также очистить и воздушную полость фильтра от смолистых отложений, а металлический фильтрующий элемент погрузить на 20-30 мин в ацетон, после чего продуть его сжатым воздухом. При работе в условиях низкой температуры (от -20° до -40°) в фильтр надо заливать масло АУ, обладающее низкой температурой застывания. При температуре ниже -40° в условиях бесснежной зимы к маслу, заливаемому в фильтр, следует добавлять до 20% керосина.

После сборки фильтра не следует запускать двигатель в течение 10 — 15 мин для того, чтобы излишнее масло стекло с фильтрующего элемента.

Уход за топливными фильтрами. Уход за фильтром-отстойником заключается в проверке его герметичности, выпуске отстоя и промывке.

Для выпуска отстоя надо, предварительно перекрыв кран от топливного бака и ослабив стяжной болт, отвернуть пробку. После выпуска отстоя открывают кран бака на время, достаточное для ополаскивания корпуса фильтра чистым бензином.

Для промывки фильтра-отстойника снимают корпус и фильтрующий элемент, промывают их в неэтилированном бензине и просушивают. Во избежание порчи фильтрующих пластин при их очистке не следует пользоваться щетками, скребками, а также сжатым воздухом высокого давления. При сборке проверяют состояние прокладок. Герметичность собранного фильтра-отстойника проверяют под давлением (2 кГ/см 2) 196 133 н/м 2 .

В фильтре тонкой очистки топлива снимают стакан-отстойник и керамический или капроновый фильтрующий элемент и тщательно промывают их в бензине.

Уход за топливным баком и топливопроводами. Герметичность топливопроводов на участке от бака до топливного насоса следует проверять при неработающем двигателе, а на участке от насоса до карбюратора — при работающем двигателе, когда в топливопроводе создается давление. Обнаруженную утечку топлива устраняют путем подтягивания гаек соединений или заменой неисправных гаек, штуцеров и топливопроводов.

.2 Неисправности системы питания карбюраторного двигателя. Причины их возникновения и способы устранения

Не поступает топливо в карбюратор вследствие засорения компенсационного отверстия в пробке топливного бака (или вентиляционной трубки бака), чрезмерного засорения фильтра топливозаборника или фильтра тонкой очистки. Возможны неисправности и топливного насоса: повреждение диафрагмы или ее пружины, а также «зависание» или не плотное закрытие клапанов.

Для устранения неисправности все упомянутые элементы системы питания следует последовательно проверить. Затем промыть и поставить на место все то, что исправно, а неисправные узлы и детали поменять на новые.

Двигатель не развивает полной мощности и (или) работает с перебоями из-за нарушения уровня топлива в поплавковой камере, загрязнения топливных или воздушных фильтров, жиклеров или каналов. А возможно карбюратор просто неправильно отрегулирован.

Для устранения неисправности надо заменить или промыть соответствующие фильтры, продуть воздухом под давлением все каналы и жиклеры карбюратора, и произвести необходимые регулировки.

Подтекание топлива может происходить по причине потери герметичности топливного бака, фильтра, насоса, карбюратора или в многочисленных соединениях топливопровода.

Для устранения неисправности следует подтянуть хомуты креплений топливных шлангов, поменять поврежденные прокладки. Негерметичность, возникшую по причине механических повреждений элементов системы питания, устраняют путем их замены. Если же вы предпочитаете ремонт, то производить его необходимо только в специализированных мастерских.

2.3 Сборочно-разборочные работы, осуществляемые в процессе ремонта

Выверните винты крепления крышки карбюратора и осторожно снимите ее, чтобы не повредить прокладку и поплавок.

Разборка крышки карбюратора:

· осторожно оправкой вытолкните ось 1 (рис. 8.) поплавка 3 из стоек и осторожно, не повреждая язычков поплавка, снимите его;

· снимите прокладку 4 крышки, выверните седло игольчатого клапана 2, отверните патрубок 15 подачи топлива и выньте топливный фильтр 13;

· выверните корпус топливного жиклера холостого хода с электромагнитным запорным клапаном 10 и выньте жиклер 9;

· выверните ось 19, снимите рычаг 18 управления воздушной заслонкой, отсоедините пружину рычага управления воздушной заслонкой. При необходимости выверните винты воздушной заслонки, выньте заслонку 14 и ось 16;

· разберите диафрагменное пусковое устройство, сняв крышку 8 пускового устройства в сборе с регулировочным винтом 7. Выньте пружину 6 и диафрагму 5 со штоком.

Рис. 8. Крышка карбюратора в разборе 21051-1107010

Разберите корпус карбюратора (рис. 9.), для чего выполните следующие операции:

Рис. 9. Корпус карбюратора в разборе 21051-1107010

· снимите крышку 3 ускорительного насоса с рычагом 2 и диафрагмой 1;

· выньте распылители 10 ускорительного насоса и распылители 11 первой и второй камер;

· отверните гайку оси дроссельной заслонки первой камеры, снимите кулачок 4 привода ускорительного насоса и шайбу;

· выверните регулировочный винт 27 количества смеси холостого хода;

· сломав пластмассовую заглушка 23, выверните регулировочный винт 25 качества (состава) смеси холостого хода;

· снимите крышку 5 экономайзера мощностных режимов, диафрагму 6 и пружину;

· выверните топливный жиклер 7 экономайзера мощностных режимов, главные воздушные жиклеры 12 с эмульсионными трубками и главные топливные жиклеры 13 главных дозирующих систем.

Сборку карбюратора выполняйте в обратной последовательности. При завертывании винтов крепления дроссельных заслонок расчеканьте по контуру винты на специальном приспособлении, исключающем деформацию осей заслонок.

3. Безопасная организация труда

В целях предупреждения несчастного случая каждый рабочий в процессе производства обязан руководствоваться технологической инструкцией, соблюдать правила техники безопасности и пожарной безопасности, изложенные в настоящей инструкции, а администрация обязана обеспечить рабочие места всем необходимым для безопасного производства работ и создать при этом нормальные условия труда

Техника безопасности при проведении технического обслуживания автомобиля

Рабочее место содержать в чистоте и порядке. Пролитые нефтепродукты засыпать чистым песком, затем убрать их и насухо вытереть следы жидкости. Обтирочный материал собирать в железный ящик с плотной крышкой.

Снимаемые агрегаты тщательно очистить и оттереть, чтобы было удобно их разбирать.

Во время работы запрещается становиться на подвижные колеса и другие неустойчивые части машины.

Цилиндры и поршни нельзя класть на край стола или верстака.

Разбирать или собирать агрегаты в подвешенном состоянии запрещается.

При демонтаже или монтаже упругих спиральных пружин пользуются специальными съемниками, предупреждающими вылет пружины.

Заключение

В работе рассмотрены устройство и принцип работы, особенности технического обслуживания, диагностики и ремонта, а также проанализированы основные неисправности, деталировка и особенности сборки и разборки системы питания карбюраторного двигателя.

Список используемой литературы

1. Крамаренко Г.В. Техническая эксплуатация автомобилей. М., Автотрансиздат, 1962.

2. Румянцев С.И., Боднев А.Г., Бойко Н.Г., и др.; Ремонт автомобилей. Учебник для автотрансп. техникумов. Под ред. Румянцева.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1988. Боровских Ю.И., Буралев Ю.В., Морозов К.А. Устройство автомобилей: Практическое пособие — М.: Высшая школа,1988

К.П. Быков, Т.А. Шленчик. Автомобиль ГАЗ-21 и его модификации. Обслуживание и устройство

Система питания должна обеспечивать приготовление горючей смеси необходимого состава (соотношение бензина и воздуха) и количества в зависимости от режима работы двигателя. От технического состояния системы питания зависят такие показатели работы двигателя, как мощность, приемистость, экономичность, легкость пуска, долговечность.

Использование бензина более низкого качества может привести к ненормальной работе двигателя (образование нагара, детонация, перерасход топлива, прогар прокладок головки блока цилиндров, головок клапанов и т.д.). В технически исправном состоянии должны находиться воздушные фильтры. Нарушение герметичности корпуса воздушного фильтра и целостности фильтрующих элементов ведет к повышенному пропуску абразивных частиц.

Техническое обслуживание системы питания заключается в своевременной проверке герметичности и крепления топливопроводов, трубопроводов впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов, действия тяг приводов дроссельных и воздушной заслонок карбюратора, в проверке работы ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала один раз в год (осенью), в очистке и промывке топливных и воздушных фильтров, в разборке, промывке и регулировке карбюратора два раза в год (весной и осенью).

Недостаточный и несвоевременный уход за приборами системы питания, трубопроводами, приводами управления подачей топлива и воздуха может привести к подтеканию топлива, опасности возникновения пожара, нарушению подачи топлива, переобогащению и переобеднению горючей смеси, перерасходу топлива, нарушению нормальной работы двигателя, потерям мощности и приемистости, затруднительному пуску и неустойчивой работе двигателя на холостом ходу. Перед тем как приступить к снятию и разборке карбюратора или бензонасоса, необходимо убедиться, что причиной ухудшения работы автомобиля не являются дефекты других узлов и систем, особенно системы электрооборудования.

Техническое состояние приборов и устройств системы питания карбюраторных двигателей проверяют как при неработающем, так и при работающем двигателе.

При неработающем двигателе проверяют:

количество топлива в баке;
состояние прокладок под пробкой наливной горловины топливного бака;
крепление топливного бака, топливопроводов, штуцеров и тройников;
плотность соединений и крепление фильтра-отстойника, топливного насоса, карбюратора, воздушного фильтра, впускного и выпускного трубопроводов и глушителя.

При работающем двигателе проверяют:

отсутствие течи топлива в местах соединений топливопроводов, топливного бака и карбюратора;
состояние прокладок под крышкой поплавковой камеры карбюратора, впускного и выпускного трубопроводов;
фильтр-отстойника;
фильтр тонкой очистки.

Неисправности, возникающие в системе питания в большинстве случаев приводят к образованию бедной или богатой смеси. Кроме перечисленных работ по осмотру и контролю, приборы системы питания карбюраторных двигателей подвергают периодической проверке и регулировке.

К топливной системе относят топливный бак, топливопроводы, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, датчики, карбюратор. Принцип действия карбюраторной системы питания заключается в следующем (рис 1).

Рисунок 1.Принципиальная схема карбюраторной системы питания

При вращении коленвала начинает действовать топливный насос, который через сетчатый фильтр засасывает бензин из бака и нагнетает его в поплавковую камеру карбюратора. Перед насосом или уже после него бензин проходит через фильтр тонкой очистки топлива. При движении поршня в цилиндре вниз из распылителя поплавковой камеры вытекает топливо, а через воздушный фильтр засасывается очищенный воздух. В смесительной камере струя воздуха смешивается с топливом, образуя горючую смесь. Впускной клапан открывается, и горючая смесь поступает в цилиндр, где на определенном такте она сгорает. После этого открывается выпускной клапан, и продукты сгорания по трубопроводу поступают в глушитель, а оттуда выводятся в атмосферу.

Главной неисправностью системы питания бензинового двигателя с карбюратором является увеличение расхода топлива (богатая смесь, повышенное содержание СО и СН в отработавших газах). Основные причины:

увеличение пропускной способности топливных жиклеров;
уменьшение пропускной способности воздушных жиклеров;
заедание клапана экономайзера, его неплотное закрытие, преждевременное открытие;
загрязнение воздушного фильтра;
воздушная заслонка полностью не открывается;
увеличение уровня топлива в поплавковой камере.

Переобеднение горючей смеси, пониженное содержание СО и СН в отработавших газах. Основные причины:

уменьшение уровня топлива в поплавковой камере;
заедание игольчатого клапана поплавковой камеры в верхнем положении;
загрязнение топливных жиклеров;
слабое давление, развиваемое топливным насосом.

Двигатель не работает при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. Основные причины:

нарушение регулировки системы холостого хода карбюратора;
засорение жиклеров системы холостого хода;
нарушение уровня топлива в поплавковой камере;
подсос воздуха в карбюратор;
подсос воздуха в шланг вакуумного усилителя;
дроссельные заслонки не возвращаются в исходное положение, когда педаль управления находится в исходном положении;
нарушение работоспособности экономайзера принудительного холостого хода;
попадание воды в карбюратор.

Двигатель не увеличивает частоту вращения, «выстрелы» в карбюраторе. Основные причины:

слабая подача топлива в поплавковую камеру;
засорение жиклеров и распылителей;
клапан экономайзера не открывается или засорен;
подсос воздуха через неплотности крепления карбюратора и впускного коллектора.

Увеличение содержания СО и СН в отработавших газах в режиме минимальной частоты вращения коленчатого вала.

неправильная регулировка системы холостого хода;
засорение каналов и воздушных жиклеров системы холостого хода;
увеличение пропускной способности топливных жиклеров холостого хода.

Прекращение подачи топлива. Основными причинами являются:

засорение фильтров;
повреждение клапанов или диафрагмы топливного насоса;
замерзание воды в топливопроводах (рис.2).

В предыдущей статье » » мы ознакомились с общей информацией по проблемам с запуском двигателя. Стоит подробнее остановиться на каждой из возможных причин, поэтому в данной статье мы поговорим, какие возможны неисправности системы питания автомобиля .

Освещение возможных причин появления неисправностей системы питания и способы их устранения хотелось бы начать с таблички, которая состоит из двух колонок. В первом столбце приведены причины неисправности системы питания, а в другой колонке — способы устранения или предотвращения неисправностей:

Причины неисправности	Способы устранения или предотвращения
В результате пуска двигателя происходит переобогащение смеси	Цилиндры продуть свежим воздухом, прокручивая стартером коленчатый вал при полностью открытых воздушной и дроссельной заслонках в течении 10 секунд
Топливо не поступает в карбюратор или недостаточное количество его подачи	Проверить исправность работы системы питания в последовательности: карбюратор, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос, топливный бак
Неисправность системы зажигания двигателя или перебои в ее работе	Проверить состояние приборов системы зажигания, надежность их соединения, состояние электропроводки
Отсутствие теплового зазора клапанов или негерметичность клапанов, зависания их в направляющих втулках	Проверить и, если нужно, отрегулировать зазор между коромыслом и торцом клапана
Резкое снижение компрессии в цилиндрах двигателя или попадание в них воды	Проверить компрессию в цилиндрах двигателя, состояние прокладки головки цилиндров
В системе питания посторонний подсос воздуха, то есть в соединительных узлах креплений или в поврежденных местах уплотнительных прокладок приборов	Проверить плотность присоединения трубопроводов к приборам системы питания, исправность уплотнительных прокладок приборов и, если нужно, подтянуть ослабленные соединения или заменить поврежденные прокладки
Засорение (загрязнение) приборов системы питания или топливопровода	Убедиться в поступлении топлива от топливного бака к камере сгорания двигателя. Обнаруженные засорения устранить продувкой, прочисткой или промыванием
Неисправности агрегатов системы питания или нарушения их регулировок	Проверить работоспособность топливного насоса, карбюратора или инжекторов, состояние фильтров и топливопроводов. Обнаруженные неисправности устранить регулировкой или заменой неисправных деталей

Искать неисправности системы питания двигателя рекомендуем начинать с топливного бака.

Неисправности топливного бака.

Если во время продувки топливного бака воздухом в нем не появится бурление топлива, это свидетельство того, что топливный бак неисправен: загрязнен сетчатый фильтр топливного бака или наличие большого количества грязи. Отстой, при этом, удаляем через сливное отверстие, а сам топливный бак прмываем бензином. Заправляя топливный бак, особое внимание необходимо обращать на чистоту топлива и принять меры, чтобы предотвратить попадание в бак воды, пыли или грязи.

На многих автомобилях в систему питания между карбюратором или инжектором и топливным насосом дополнительно устанавлен фильтр тонкой очистки топлива. Если фильтрующий элемент фильтра загрязнен, его рекомендуется промыть в не этилированном бензине или горячей водой, а затем продуть воздухом. Если уплотнительная прокладка отстойника фильтра тонкой очистки топлива повреждена, ее следует заменить новой.

Когда установлено, что система питания двигателя исправна, а двигатель не запускается, необходимо проверить систему зажигания и систему пуска двигателя автомобиля.

Основными неисправностями системы питания бензинового двигателя с карбюратором являются:

прекращение подачи топлива в карбюратор;
образование слишком бедной или богатой горючей смеси;
подтекание топлива, затрудненный пуск горячего или холодного двигателя;
неустойчивая работа на холостом ходу;
перебои в работе двигателя, повышенный расход топлива;
увеличение токсичности отработанных газов во всех режимах работы.

Основными причинами прекращения подачи топлива могут быть : повреждение клапанов или диафрагмы топливного насоса; засорение фильтров; замерзание воды в топливопроводах. Для того чтобы определить причины отсутствия подачи топлива, нужно отсоединить шланг, подающий топливо от насоса к карбюратору, опустить снятый с карбюратора конец шланга в прозрачную емкость, чтобы не попал на двигатель и не произошло его возгорание, и подкачать топливо рычагом ручной подкачки топливного насоса или проворачивая коленчатый вал стартером. Если при этом появляется струя топлива с хорошим напором, то насос исправен.

Тогда нужно вынуть топливный фильтр входного штуцера и проверить, не засорился ли он. О неисправности насоса свидетельствует слабая подача топлива, периодическая подача топлива и отсутствие подачи топлива. Эти причины могут говорить и о том, что засорилась магистраль подачи топлива от топливного бака к топливному насосу.

Основными причинами обеднения горючей смеси могут быть : уменьшение уровня топлива в поплавковой камере; заедание игольчатого клапана поплавковой камеры; слабое давление топливного насоса; загрязнение топливных жиклеров.

Если изменяется пропускная способность главных топливных жиклеров, то это приводит к увеличению токсичности отработанных газов и снижению экономических показателей двигателя.

Если двигатель теряет мощность, из карбюратора слышны «выстрелы», а двигатель перегревается, то причинами этих неполадок могут быть: слабая подача в поплавковую камеру, засорение жиклеров и распылителей; засорение или повреждение клапана экономайзера, подсос воздуха через неплотности крепления карбюратора и впускного коллектора. Потеря мощности двигателя при работе на обедненной смеси может происходить из-за медленного сгорания смеси и, как следствие, меньшего давления газов в цилиндре. При обеднении горючей смеси двигатель перегревается, потому что сгорание смеси происходит медленно и не только в камере сгорания, но и во всем объеме цилиндра. В этом случае увеличивается площадь нагрева стенок и температура повышается.

Если засорены жиклеры, их продувают сжатым воздухом или, в крайнем случае, осторожно прочищают мягкой медной проволокой.

Если хорошо подается в карбюратор и система зажигания исправна, возможной причиной может быть нарушение регулировки положения воздушной и дроссельной заслонок первичной камеры, а также пневмокорректора пускового устройства. Необходимо отрегулировать положение воздушной заслонки регулировкой ее тросового привода и проверить работу пневмокорректора.

Коробление плоскости прилегания крышки устраняют притиранием на плите пастой или шлифовальной шкуркой.

Если у рычага привода мембраны насоса изношены отверстие, в которое устанавливают опорный палец, и рабочая поверхность, соприкасающаяся с экцентриком, то отверстие развертывают до большего диаметра, а рабочую поверхность наплавляют и подвергают механической обработке по шаблону. Изношенные пластинчатые клапаны ремонтируют торцеванием их поверхности при шлифовании на притирочной плите. После ремонта и сборки насос подвергают испытанию на специальном приборе.

Ремонт карбюратора.

Обслуживание системы питания карбюраторного двигателя

Ежедневно проверять систему питания с целью проверки ее герметичности и при необходимости заправить автомобиль топливом.

– Первое и второе технические обслуживания (ТО-1, ТО-2).

– Проверить крепление приборов, действие привода заслонок карбюратора,

– Проверить работу двигателя на малых оборотах холостого хода,

– Проверить уровень топлива в поплавковой камере карбюратора,

– Очистить топливные и воздушные фильтры,

– Промыть топливный бак, топливный насос, топливопроводы, карбюратор, проверить действие топливного насоса (2 раза в год)

Заправка топлива в бак осуществляется на заправочных станциях из топливораздаточных колонок. Иногда приходится заправлять в полевых условиях из цистерн или бочек, для этого используют чистую воронку с установленной в нее частой металлической сеткой и чистую заправочную посуду.

Проверка герметичности системы питания . Проверка заключается в визуальном осмотре всех топливопроводов, приборов и соединений системы питания. Негерметичные соединения обнаруживают по следам копоти, увлажненности топливом, а также пятнам топлива под автомобилем. Такие неисправности устраняют путем замены уплотнительных прокладок на новые или затягиванием неплотных соединений.

Проверка привода управления заслонками карбюратора . В случае заедания педали управления дросселями и кнопки ручного управления дросселями и воздушной заслонкой необходимо смазать сочленения и другие трущиеся детали привода.

Если воздушная заслонка или дроссели открываются или закрываются не полностью, регулируют длину троса соответствующего привода. Для этого, в рычаге воздушной заслонки или рычаге дросселей, ослабляют винт крепления троса, полностью выдвигают кнопку троса, а затем вытягивают ее на 3 мм, поворачивают рычаг до упора в сторону открытия воздушной заслонки или в сторону закрытия дросселей и снова затягивают винт крепления троса в рычаге.

Регулировка карбюратора на малые обороты холостого хода . Во время эксплуатации автомобиля регулируют частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу. Необходимость в такой регулировке возникает когда прогретый двигатель работает с повышенным числом оборотов или же глохнет при отпускании педали управления дросселями. Регулировку осуществляет водитель дна прогретом двигателе при полностью открытой воздушной заслонке.

Перед регулировкой необходимо проверить исправность свечей зажигания, правильность установки момента зажигания, прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости не ниже 80 градусов по Цельсию.

Регулировка происходит в следующем порядке:

Если двигатель при отпускании педали управления дросселями глохнет, следует ввернуть упорный винт 1 рычага валика дросселей, если продолжает работать на повышенных оборотах – вывернуть упорный винт 1, до получения устойчивых оборотов двигателя.

Рис. Регулировка карбюратора на малые обороты холостого хода двигателя.

А – однокамерного или двухкамерного с последовательным открытием дросселей, б – двухкамерного с одновременным (параллельным) открытием дросселей, 1 – винты упора дросселей, 2 – винты регулировки состава смеси.

У однокамерных карбюраторов, а также у двухкамерных карбюраторов с последовательным открытием дросселей первичной и вторичной смесительных камер сначала ввертывают до отказа винт 2, а затем постепенно вывертывают его, подбирая такое положение, при котором двигатель развивает наибольшее число оборотов, что соответствует идеальному составу горючей смеси для данного положения дросселя. Чтобы снизить число оборотов коленчатого вала вывертывают винт 1, и если требуется еще раз регулируют винтом 2.

У двухкамерных карбюраторов с параллельным открытием дросселей состав смеси на малых оборотах холостого хода регулируют сначала в одной, а затем в другой смесительной камере, пользуясь отдельными для каждой камеры винтами.

Проверка и регулировка уровня топлива в поплавковой камере . Уровень топлива должен располагаться: у карбюраторов и вблизи риски на краю застекленного смотрового окна в стенке поплавковой камере, у карбюратора около нижней кромки контрольного отверстия в стенке поплавковой камеры, из которого для проверки уровня вывертывают пробку контрольного отверстия в стенке поплавковой камеры.

Очистка топливных фильтров . Из фильтра – отстойника грузовых автомобилей следует сливать отстой при каждом первом техническом обслуживании, для чего вывертывают пробку 9 в нижней части стакана 11.

Рис. Топливный фильтр – отстойник.

1 – корпус, 2,5, 8,12 – прокладки, 3 – болт, 4 и 13 – входной и выходной штуцеры, 6 – стержень, 7 – фильтрующий элемент, 9 – пробка отверстия для слива отстоя, 10 – пружина, 11 – стакан.

Во время второго технического обслуживания снимают стакан с фильтрующим элементом, промывают их неэтилированным бензином и обдувают сжатым воздухом, после чего собирают фильтр. Так же очищают при втором техническом обслуживании фильтр тонкой очистки топлива.

Рис. Фильтры тонкой очистки топлива а – с сетчатым фильтрующим элементом, б – с керамическим фильтрующим элементом. 1 – барашковые гайки. 2 – прижимистые втулки, 3 – скобы, 4 – пружины, 5 – стаканы, 6 – фильтрующие элементы, 7 – прокладки, 8 – корпуса.

Сильно загрязненный керамический фильтрующий элемент заменяют новым.

Одновременно при втором техническом обслуживании промывают и обдувают сжатым воздухом сетчатый фильтр карбюратора и сливают отстой из его поплавковой камеры. Для снятия фильтра надо вывернуть пробку в крышке поплавковой камеры около входного штуцера ,а для выпуска отстоя – вывернуть пробку в стенке поплавковой камеры.

Промывка и заправка воздушных фильтров. Чтобы промыть воздушный фильтр, его при каждой очистке разбирают. У инерционно – масляного фильтра промывают корпус и фильтрующий элемент в ванне с неэтилированным бензином или керосином и обдувают сжатым воздухом. Фильтрующий элемент опускают в ванну с чистым малом, вынимают и дают стечь излишкам масла. В корпус фильтра заливают чистое масло для двигателя до метки на корпусе, после чего собирают фильтр.

Корпус фильтра с сухим фильтрующим элементом протирают сухой фланелькой, а вынутый фильтрующий элемент несколько раз встряхивают, слегка ударяя по нему снизу рукой, а затем устанавливают в корпус. Если элемент сильно загрязнен, заменяют его на новый.

Бензонасос. Бензонасос предназначен для нагнетания топлива в систему впрыска. Когда бензонасос выключен, обратный клапан предотвращает обратный ход топлива в бензобак. При отключенном бензонасосе давление в системе от 1, 3 до 2, 7 Атм.

Рис. Бензонасос.

При работающей системе регулятор давления поддерживает давление около 2, 14 Атм. В случае отсутствия вакуума, который подается к регулятору давления, последнее возрастает до 2, 9 Атм.

С реле бензонасоса, через балластный резистор к бензонасосу поступает напряжение питания. Балластный резистор нужен для ограничения шума работающего бензонасоса. Если напряжение питания падает, снижается производительность бензонасоса и уменьшается уровень шума. Если наблюдается обратная картина – увеличение шума при работе бензонасоса, значит, что бензонасос приходит в негодность.

Балластный резистор находится под капотом автомобиля, около бачка с охлаждающей жидкостью.

Есть два режима, при которых напряжение питания поступает на бензонасос в обход балластного резистора – запуска и полностью открытого дросселя. В режиме запуска с реле стартера, а в режиме полностью открытого дросселя с реле кислородного датчика.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

4.4 Технологическая карта на ремонт системы питания двигателя. Система технического обслуживания и ремонта автомобилей на предприятии (филиал «Автобусный парк №2»)

Контрольные вопросы по теме «Система питания карбюраторных двигателей»

Проверьте свои знания по теме «Система питания карбюраторных двигателей», а если возникнут затруднения, повторите теоретический материал на станицах:

1. Приготовление горючей смеси в карбюраторных двигателях осуществляет система:

Охлаждения
Смазки
Питания
Зажигания

2. В каком из названных приборов непосредственно осуществляется приготовление горючей смеси для карбюраторного двигателя?

Топливном баке
Топливном насосе
Фильтре тонкой очистки
Карбюраторе

3. В каком ответе правильно указано топливо, применяемое в современных карбюраторных двигателях?

Бензин
Лигроин
Керосин
Соляровое масло

4. В каком ответе правильно указан исходный материал, из которого получают бензин?

Древесный уголь
Торф
Древесная чурка
Нефть

5. В каком ответе правильно указана температура, до которой нагревают нефть при ее прямой гонке для получения бензина?

100°С
210°С
450°С
600°С

6. При крекинг-процессе нефть или ее погоны (мазут) нагревают в специальных установках до 600°С и давлении до:

1.5 МПа
10 МПа
30 МПа
50 МПа

7. Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют:

Водород
Серу
Соляровое масло
Этиловую жидкость

8. Стойкость бензина к детонации в двигателе внутреннего сгорания оценивается:

Цетановым числом
Октановым числом
Его плотностью
Его плотностью и температурой вспышки

9. В автомобильном бензине А-7б цифры указывают на:

Плотность бензина
Температуру вспышки
Теплоемкость
Октановое число

10. Если водитель использует бензин, не соответствующий степени сжатия двигателя его автомобиля, то в цилиндрах происходит сгорание:

Нормальное
Послойное
Детонационное
Прерывистое

11. Может ли водитель продолжать движение, если в цилиндрах двигателя началось детонационное сгорание горючей смеси?

Не может
Может
Может при движении с небольшой скоростью на низших передачах

12. Горючая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха, называется:

Нормальной
Обедненной
Богатой
Бедной

13. Горючая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 13,5 кг воздуха, называется:

Нормальной
Обогащенной
Обедненной
Богатой

14. Горючая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 16,5 кг воздуха, называется:

Богатой
Обогащенной
Бедной
Обедненной

15. Горючая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 12 кг воздуха, называется:

Богатой
Обогащенной
Обедненной
Бедной

16. Горючая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 19 кг воздуха, называется:

Бедной
Богатой
Обедненной
Обогащенной

17. В каком ответе правильно указана горючая смесь, при которой двигатель развивает наибольшую мощность?

Нормальная
Богатая
Обогащенная
Обедненная

18. При работе двигателя на средних нагрузках карбюратор должен приготавливать горючую смесь:

Нормальную
Обогащенную
Бедную
Обедненную

19. Нагрузка карбюраторного двигателя определяется:

Количеством груза в кузове автомобиля
Сопротивлением дороги
Степенью открытия дроссельной заслонки карбюратора
Количеством ведущих колес на автомобиле

20. При пуске холодного двигателя в зимнее время карбюратор должен приготавливать горючую смесь:

Богатую
Обогащенную
Нормальную
Обедненную

21. Какую горючую смесь должен приготавливать карбюратор при работе двигателя на малой частоте холостого хода?

Нормальную
Обедненную
Бедную
Обогащенную

22. Двигатель работает наиболее экономично, если карбюратор приготавливает горючую смесь:

Бедную
Обедненную
Нормальную
Богатую

23. Какую горючую смесь должен приготавливать карбюратор при работе двигателя на полных нагрузках?

Нормальную
Обедненную
Обогащенную
Богатую

24. Заданный уровень топлива в поплавковой камере карбюратора поддерживается:

Жиклером
Диффузором
Дроссельной заслонкой
Поплавком с запорной иглой

25. Количество топлива, поступающего из поплавковой камеры в смесительную камеру, дозируется:

Жиклером
Диффузором
Распылителем
Дроссельной заслонкой

26. Количество горючей смеси, поступающей от карбюратора в цилиндры двигателя, регулируется:

Диффузором
Жиклером
Дроссельной заслонкой
Воздушной заслонкой

27. Для обогащения горючей смеси при пуске холодного двигателя в современных карбюраторах устанавливают:

Эмульсионную трубку с воздушным жиклером
Ускорительный насос
Экономайзер
Воздушную заслонку с автоматическим клапаном

28. При движении автомобиля в трудных дорожных условиях, когда от двигателя необходимо получить наибольшую мощность, в карбюраторе в работу включается:

Ускорительный насос
Экономайзер
Воздушный жиклер
Пневмоцентробежный регулятор частоты вращения коленчатого вала

Рис.178. Карбюратор К-126Б.

29. Цифрой 6 на рис.178 обозначен:

Главный топливный жиклер
Главный воздушный жиклер
Топливный жиклер холостого хода
Диффузор

30. Цифрой 44 на рис.178 обозначено:

Поплавок
Дроссельную заслонку
Главный топливный жиклер
Впускной клапан ускорительного насоса

31. Цифрой 9 на рис.178 обозначено:

Топливный жиклер холостого хода
Эмульсионный колодец
Эмульсионную трубку
Распылитель главной дозирующей системы

32. Какой цифрой на рис.178 обозначен воздушный жиклер системы холостого хода:

33. Цифрой 10 на рис.178 обозначено:

Клапан экономайзера
Клапан воздушной заслонки
Воздушную заслонку
Нагнетательный клапан ускорительного насоса

34. Какой цифрой на рис.178 обозначена дроссельная заслонка?

35. Цифрой 1 на рис.178 обозначен:

Шток привода клапана экономайзера
Шток привода ускорительного насоса
Клапан экономайзера
Диффузор

36. Какой цифрой на рис.178 обозначена воздушная заслонка?

37. Какой цифрой на рис.178 обозначена диафрагма исполнительного механизма ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя?

38. Какой цифрой на рис.178 обозначен клапан датчика пневмоцентробежного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя?

39. Цифрой 30 на рис.178 обозначено:

Крышку поплавковой камеры карбюратора
Поплавковую камеру
Смотровое окно поплавковой камеры карбюратора для проверки уровня топлива
Топливоподводящий штуцер

40. Какой цифрой на рис.178 обозначен клапан экономайзера?

41. Какой цифрой на рисунке обозначен поплавок?

42. Какой цифрой на рис.178 обозначен нагнетательный клапан ускорительного насоса?

43. Какой цифрой на рис.178 обозначен жиклер с распылителем экономайзера?

44. Винтом 48 на рис.178 в карбюраторе:

Соединяются поплавковая и смесительная камеры
Дозируется количество топлива, поступающего в поплавковую камеру карбюратора
Регулируют угол опережения зажигания
Регулируют частоту вращения коленчатого вала двигателя на малой частоте холостого хода

45. Какой цифрой на рис.178 обозначена эмульсионная трубка главной дозирующей системы карбюратора?

46. В каком ответе правильно указана частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой вступает в действие пневмоцентробежный регулятор двигателя автомобиля ГАЗ-53А, об/мин?

47. В каком ответе правильно указан карбюратор, устанавливаемый на двигателе автомобиля ЗИЛ-130?

К-88АЕ
К-126В
К-146Г
К-22Г

Рис.179. Карбюратор К-88АЕ.

48. Цифрой 1 на рис.179 обозначено:

Поплавковую камеру
Поплавок
Главный топливный жиклер
Иглу

49. Какой цифрой на рис.179 обозначена поплавковая камера?

50. Цифрой 2 на рис.179 обозначен:

Запорный клапан
Корпус поплавковой камеры
Поплавок
Фильтр

51. Цифрой 6 на рис.179 обозначен:

Канал главного топливного жиклера
Канал балансировки поплавковой камеры
Канал системы холостого хода
Распылитель

52. Какой цифрой на рис.179 обозначена запорная игла?

53. Цифрой 5 на рис.179 обозначено:

Поплавок
Крышку поплавковой камеры
Балансировочный канал
Сетчатый фильтр

54. Цифрой 7 на рис.179 обозначен:

Главный топливный жиклер
Жиклер полной мощности
Жиклер холостого хода
Воздушный жиклер главной дозирующей системы

55. Какой цифрой на рис.179 обозначен жиклер полной мощности?

56. Цифрой 8 на рис.179 обозначен:

Главный топливный жиклер
Жиклер полной мощности
Воздушный жиклер главной дозирующей системы
Жиклер холостого хода

57. Цифрой 9 на рис.179 обозначен:

Воздушный жиклер главной дозирующей системы
Канал балансировки поплавковой камеры
Большой диффузор
Распылитель главной дозирующей системы

58. Какой цифрой на рис.179 обозначена воздушная заслонка?

59. Цифрой 12 на рис.179 обозначено:

Нагнетательный клапан
Запорную иглу
Распылитель ускорительного насоса
Клапан экономайзера

60. Цифрой 11 на рис.179 обозначен:

Распылитель главной дозирующей системы
Большой диффузор
Малый диффузор
Канал системы холостого хода

61. Какой цифрой на рис.179 обозначено отверстие распылителя ускорительного насоса?

62. Цифрой 10 на рис.179 обозначен:

Распылитель главной дозирующей системы
Жиклер полной мощности
Большой диффузор
Малый диффузор

63. Цифрой 13 на рис.179 обозначен:

Винт регулировки холостого хода
Полый винт
Нагнетательный клапан
Обратный клапан

64. Какой цифрой на рис.179 обозначен клапан экономайзера?

65. Цифрой 25 на рис.179 обозначено:

Воздушную заслонку
Дроссельную заслонку
Поплавок
Поршень ускорительного насоса

66. Какой цифрой на рис.179 обозначена крышка поплавковой камеры?

67. Цифрой 20 на рис.179 обозначен:

Клапан экономайзера
Толкатель клапана экономайзера
Шток клапана экономайзера
Распылитель экономайзера

68. Отверстие в воздушной заслонке, предотвращающее переобогащение горючей смеси, на рис.179 обозначено цифрой:

69. Цифрой 21 на рис.179 обозначено:

Шток клапана экономайзера
Шток поршня ускорительного насоса
Клапан экономайзера
Толкатель клапана экономайзера

70. Цифрой 22 на рис.179 обозначено:

Шток клапана экономайзера
Полый винт
Планку
Поршень

71. Шток привода ускорительного насоса на рис.179 обозначен цифрой:

72. Цифрой 24 на рис.179 обозначено:

Сетчатый фильтр
Шток клапана экономайзера
Серьгу
Тягу

73. Цифрой 26 на рис.179 обозначено:

Запорную иглу
Нагнетательный клапан
Обратный клапан
Серьгу

74. Серьга, соединяющая тягу привода ускорительного насоса с рычагом дроссельных заслонок, на рис.179 обозначена цифрой:

75. Цифрой 17 на рис.179 обозначено:

Автоматический клапан
Воздушную заслонку
Дроссельную заслонку
Распылитель ускорительного насоса

76. Рычаг привода дроссельных заслонок на рис.179 обозначен цифрой:

77. Цифрой 30 на рис.179 обозначено:

Малый диффузор
Большой диффузор
Воздушную заслонку
Дроссельную заслонку

78. Что выполняют при помощи винтов 31 (рис.179):

Крепят смесительные камеры
Крепят поплавковую камеру
Регулируют ход поршня ускорительного насоса
Регулируют работу двигателя на малой частоте холостого хода

79. Регулируемое круглое отверстие системы холостого хода на рис.179 обозначено цифрой:

80. Нерегулируемое прямоугольное отверстие системы холостого хода на рис.179 обозначено цифрой:

81. Цифрой 34 на рис.179 обозначено:

Корпус поплавковой камеры
Корпус смесительных камер
Крышку поплавковой камеры
Дроссельные заслонки

82. Какой из названных жиклеров в карбюраторе К-88АЕ имеет наибольшую пропускную способность?

Главный топливный
Полной мощности
Холостого хода

83. Заданный уровень топлива в поплавковой камере карбюратора К-88АЕ поддерживается:

Дроссельными заслонками
Воздушной заслонкой с автоматическим клапаном
Поплавком с запорной иглой
Ускорительным насосом

84. Для получения полной мощности двигателя автомобиля ЗИЛ-130 в его карбюраторе на полных нагрузках дополнительно в работу включается:

Автоматический клапан в воздушной заслонке
Воздушный жиклер главной дозирующей системы
Нагнетательный клапан ускорительного насоса
Экономайзер

85. При резком открытий дроссельной заслонки для обогащения горючей смеси в карбюраторе К-88АЕ в работу
включается:

Сетчатый фильтр
Экономайзер
Ускорительный насос
Автоматический клапан в воздушной заслонке

86. Впускной трубопровод V-образных двигателей автомобилей ГАЗ и ЗИЛ крепится:

К правой головке блока цилиндров
К левой головке блока цилиндров
В развале между цилиндрами
К передней крышке распределительных шестерен

87. В двигателе автомобиля ЗИЛ-130 горючая смесь, поступающая из карбюратора в цилиндры, подогревается:

Охлаждающей жидкостью системы охлаждения двигателя
Отработавшими газами двигателя
Подогретым воздухом
Электрической спиралью

Рис.180. Впускной и выпускной трубопроводы V-образного двигателя.

88. К фланцу 4, показанному на рис.180, крепится:

Карбюратор
Маслозаливная горловина
Термостат
Штуцер вентиляции картера двигателя

89. Какой цифрой на рис.180 обозначен штуцер для вентиляции картера двигателя?

90. В двигателе автомобиля ГАЗ-24 «Волга» горючая смесь, поступающая из карбюратора в цилиндры двигателя в холодное время года, подогревается:

Подогретым воздухом
Охлаждающей жидкостью системы охлаждения прогретого двигателя
Отработавшими газами двигателя
Электрической спиралью

91. Какой из названных приборов уменьшает шум выпуска отработавших газов двигателя?

Вентилятор
Радиатор
Карбюратор
Глушитель

92. Топливо на автомобиле хранится в:

Карбюраторе
Топливном баке
Фильтре-отстойнике
Впускном трубопроводе

93. Для предотвращения топливного бака от разрыва при повышении в нем давления в крышке заливной
горловины устанавливают:

Клапан давления
Клапан разрежения
Сетчатый фильтр
Топливозаборник

94. Для поддержания атмосферного давления в топливном баке в крышке заливной горловины устанавливают:

Уплотнительную прокладку
Сетчатый фильтр
Клапан давления
Клапан разрежения

95. Для принудительной подачи топлива из топливного бака в поплавковую камеру карбюратора в системе питания устанавливают:

Топливный фильтр грубой очистки топлива
Топливный фильтр тонкой очистки топлива
Топливный насос
Коллектор

96. Корпус и головку топливного насоса изготавливают из:

Чугуна
Стали
Алюминиевого сплава
Цинкового сплава

97. В каком ответе правильно указано количество клапанов, устанавливаемых в топливном насосе двигателя автомобиля ЗИЛ-130?

Один впускной и два выпускных
Два впускных и один выпускной
Два впускных и два выпускных
Три впускных и три выпускных

98. На двигателях автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66 в топливном насосе устанавливают:

Один впускной и один выпускной клапаны
Один впускной и два выпускных клапаны
Два впускных и один выпускной клапаны
Два впускных и два выпускных клапаны

Рис.181. Топливный диафрагменный насос.

99. Цифрой 6 на рис.181 обозначено:

Корпус топливного насоса
Эксцентрик распределительного вала
Диафрагму
Топливный фильтр

100. Какой цифрой на рис.181 обозначен впускной клапан?

101. Цифрой 3 на рис.181 обозначено:

Коромысло
Шток
Ось
Топливный фильтр

102. Какой цифрой на рис.181 обозначен выпускной клапан?

103. Какой цифрой на рис.181 обозначен эксцентрик привода топливного насоса?

104. Цифрой 9 на рис.181 обозначен:

Впускной клапан
Выпускной клапан
Сетчатый фильтр
Штуцер

105. Какой цифрой на рис.181 обозначена рабочая пружина?

106. Цифрой 2 на рис.181 обозначено:

Корпус топливного насоса
Шток
Опорную тарелку
Рычаг ручной подкачки топлива

107. Какой цифрой на рис.181 обозначен двуплечий рычаг привода топливного насоса?

108. Цифрой 1 на рис.181 обозначено:

Корпус насоса
Крышку насоса
Диафрагму
Топливный штуцер

109. Цифрой 10 на рис.181 обозначен:

Топливный фильтр
Топливоподводящий штуцер
Впускной клапан
Выпускной клапан

110. Какой цифрой на рис.181 обозначена крышка головки насоса?

111. Цифрой 14 на рис.181 обозначено:

Шток
Диафрагму
Опорную тарелку диафрагмы
Пружину

112. Какой цифрой на рис.181 обозначена пружина, прижимающая рыгач привода насоса к эксцентрику?

113. Цифрой 15 на рис.181 обозначено:

Рычаг ручной подкачки топлива
Ось рычага ручной подкачки топлива
Ось рычага привода топливного насоса
Шток диафрагмы

114. Какой цифрой на рис.181 обозначена ось рычага привода насоса?

115. Цифрой 7 на рис.181 обозначено:

Корпус насоса
Головку насоса
Крышку головки
Топливный фильтр

116. Какая деталь топливного насоса вытесняет топливо из наддиафрагменной полости в поплавковую камеру карбюратора?

Шток
Коромысло
Пружина
Эксцентрик

117. Эксцентрик привода топливного насоса расположен на:

Распределительном валу
Корпусе насоса
Штоке
Диафрагме

118. Фильтр грубой очистки топлива устанавливается между:

Топливным баком и топливным насосом
Топливным насосом и карбюратором
Карбюратором и блоком цилиндров
Карбюратором и впускным трубопроводом двигателя

119. Керамический фильтрующий элемент устанавливают в:

Фильтре грубой очистки топлива
Фильтре тонкой очистки топлива
Фильтрах грубой и тонкой очистки топлива
Топливном баке

120. В каком ответе правильно указан тип воздушного фильтра, устанавливаемого на двигателе автомобиля ЗИЛ-130?

Инерционный
Масляный
Инерционно-масляный
Центробежный

121. Какой из названных воздушных фильтров устанавливают на двигателе автомобиля КамАЗ-5320?

Инерционно-масляный
Со сменным бумажным фильтрующим элементом
Центробежный

122. При работе двигателя в пыльных условиях замену масла в масляной ванне инерционно-масляного фильтра проводят:

Ежедневно
При ТО-1
При ТО-2
Один раз в неделю

123. Фильтрующий элемент в воздушном фильтре двигателя автомобиля КамАЗ-5320 заменяют через:

1000—3000 км
4000—6000 км
7000—9000 км
10000-12000 км пробега

124. Если в карбюраторе при работе двигателя появляются хлопки («чихание»), то карбюратор приготавливает горючую смесь:

Нормальную
Обогащенную
Обедненную
Бедную

125. Если при работе карбюраторного двигателя из выпускной трубы выходит черный дым, то карбюратор приготавливает горючую смесь:

Бедную
Богатую
Обедненную
Обогащенную

126. Если при работе карбюраторного двигателя появляются «выстрелы» из выпускной трубы, то карбюратор приготавливает горючую смесь:

Нормальную
Обедненную
Бедную
Богатую

127. Если поврежден поплавок и в него попал бензин, то карбюратор будет приготавливать горючую смесь:

Бедную
Богатую
Обедненную
Нормальную

128. Если произошло залегание запорной иглы в закрытом положении, то карбюратор будет приготавливать горючую смесь:

Бедную
Обогащенную
Нормальную
Богатую

129. Если на прогретом двигателе воздушная заслонка будет прикрыта, то карбюратор будет приготавливать горючую смесь:

Нормальную
Обедненную
Бедную
Обогащенную или богатую

130. Если произошло залегание запорной иглы в поплавковой камере в открытом положении, то карбюратор будет приготавливать горючую смесь:

Богатую
Бедную
Обедненную
Нормальную

131. В каком ответе правильно указан состав горючей смеси, при работе на которой двигатель перегревается?

Нормальная
Богатая
Бедная
Обогащенная

132. При работе двигателя на бедной горючей смеси расход топлива:

Увеличивается
Уменьшается
Остается неизменным

133. При засорении или осмолении воздушных жиклеров главной дозирующей системы карбюратора горючая смесь:

Обедняется
Обогащается
Остается неизменной

134. При движении автомобиля на ровной горизонтальной дороге с твердым покрытием горючая смесь, приготавливаемая карбюратором, должна быть:

Бедной
Богатой
Обогащенной
Обедненной

135. Если в топливном насосе повреждена диафрагма, то насос:

Будет недокачивать топливо
Будет подавать избыточное топливо
Не будет подавать топливо
Работа насоса останется неизменной

136. Если произошла потеря упругости рабочей пружины топливного насоса, то он:

Прекратит подачу топлива в поплавковую камеру карбюратора
Будет недокачивать топливо в поплавковую камеру карбюратора
Будет подавать топливо сверх избыточного давления
Работа насоса останется неизменной

137. Если в пути следования произошел прорыв диафрагмы топливного насоса и ее нечем заменить, то ее разбирают и поворачивают местом прорыва в разные стороны по окружности, проложив между лепестками диафрагмы прокладки, изготовленные из:

Бумаги
Шелковой ткани
Хлопчатобумажной ткани
Целлофана

138. Осмолившиеся клапаны топливного насоса промывают:

Ацетоном
Антифризом
Дизельным топливом
Водой

139. В каком ответе правильно указан уровень топлива в поплавковой камере карбюратора К-126Б, наблюдаемый через смотровое окно?

17,5-20,5 мм
18,5-21,5 мм
22,5-24,5 мм
25,5-28,5 мм

140. Если уровень топлива в поплавковой камере карбюратора не соответствует требуемому, то его регулируют:

Вращением регулировочных винтов системы холостого хода
Подгибанием язычка на рычажке поплавка
Изменением упругости рабочей пружины топливного насоса
Изменением пропускной способности главного жиклера

141. Поплавок в поплавковой камере карбюратора:

Регулирует состав горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя
Образует эмульсию в эмульсионном колодце
Поддерживает заданный уровень топлива
Регулирует количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя

142. В каком ответе правильно указан путь топлива из топливного бака в поплавковую камеру карбюратора?

Топливный бак – топливный насос – карбюратор
Топливный бак – топливный насос – фильтр тонкой очистки – карбюратор
Топливный бак – фильтр грубой очистки – топливный насос – карбюратор
Топливный бак – фильтр грубой очистки – топливный насос – фильтр тонкой очистки – карбюратор

143. В каком ответе правильно указан прибор, с помощью которого проверяют содержание окиси углерода (СО) в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания?

Термометр
Ареометр
Газоанализатор
Манометр

144. Содержание окиси углерода (СО) в отработавших газах прогретого карбюраторного двигателя, замеренное на глубине 200 мм от края выпускной трубы, не должно превышать:

2 %
4 %
6 %
8 % по объему

145. Если содержание окиси углерода (СО) в отработавших газах карбюраторного двигателя превышает допустимые нормы, то карбюратор регулируют:

Винтами качества горючей смеси
Винтами количества горючей смеси
Степенью открытия воздушной заслонки

146. Наиболее опасным для здоровья человека в этилированном бензине является:

Изооктан
Гептан
Тетраэтилсвинец
Углеводород

вопросы для проверки знаний по теме система питания карбюраторных двигателей, горючий, двигатель, карбюратор, клапан, насос, смесь, топливный

Смотрите также:

Схема питания карбюраторного двигателя — Энциклопедия по машиностроению XXL

Схема питания карбюраторного двигателя [c.539]
СИСТЕМА ПИТАНИЯ КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Назначение, схема и основные приборы системы питания [c.62] Назначение, схема и основные приборы. Система питания карбюраторного двигателя служит для приготовления горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, подачи ее в цилиндры двигателя, а также удаления из цилиндров отработавших газов. [c.48]

На фиг. 143 приведена схема системы питания карбюраторного двигателя с механическим топливоподкачивающим насосом, а на фиг. 144 — принципиальная схема системы питания быстроходного дизеля, устанавливаемого в танке. В систему входят [c.194]

Горючая смесь, состоящая из паров жидкого топлива и воздуха, в таких двигателях приготовляется в особых приборах — карбюраторах. На фигуре 7-22 изображена схема системы питания карбюраторного двигателя. Топливо из бака 1 по топливопроводу 10 через фильтр-отстойник 9 поступает при помощи топливного насоса 2 в поплавковую камеру 3 карбюратора. Из атмосферы, пройдя фильтр 8, в смесительную камеру 4 карбюратора подводится воздух. Образующаяся при этом горючая смесь направляется, далее, по впускному трубопроводу 5 в цилиндры двигателя. После сгорания и расширения отработавшие газы по выпускному трубопроводу 6 через глушитель 7 выталкиваются в атмосферу. [c.230]

Из этой же схемы следует, что основными видами работ при поэлементной диагностике системы питания карбюраторного двигателя являются проверка герметичности топливопроводов и состояния топливных и воздушных фильтров проверка топливного насоса карбюратора ограничителя максимальных оборотов. [c.145]

Рис, 50. Схема системы питания карбюраторного двигателя и принцип работы [c.80]

На рис. 40 приведена принципиальная схема системы питания автомобильного карбюраторного двигателя 8. Топливо из бака 4, закрытого пробкой 5, подается насосом 9 по трубопроводам к прибору приготовления горючей смеси — карбюратору 14, проходя очистку в фильтре-отстойнике 6 и фильтре 10 тонкой очистки топлива. Количество топлива в баке контролируют по указателю 1, в электрическую цепь которого включен датчик 2. Воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр 13. Приготовленная в карбюраторе горючая смесь [c.62]

Поэлементная диагностика системы питания дизельного двигателя включает следующие виды работ проверку герметичности системы и состояния топливных и воздушных фильтров проверку топливоподкачивающего насоса, насоса высокого давления и форсунок. Из структурной схемы диагностики механизмов и узлов системы питания дизельного двигателя (рис. 86), аналогичной ранее рассмотренной для карбюраторных двигателей, видно, какие диагностические признаки характеризуют техническое состояние проверяемого узла или механизма. [c.151]

Система питания служит для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры двигателя. Общая схема системы питания карбюраторного двигателя показана на рис. 31. Топливо из бака 1 по топливопроводу 2 насосом 4 подается в карбюратор 5, где смешивается с воздухом в нужной пропорции. Готовая го- рючая смесь поступает по впускному трубопроводу 7 в цилиндры. В цилиндрах смесь сгорает, выполняя работу, и отработавшие газы по выпускному трубопроводу 8 через глушитель 9 поступают в атмосферу. [c.70]

На рис. 38 приведена принципиальная схема системы питания автомобильного карбюраторного двигателя приготовления горючей смеси — карбюратору 14, проходя очистку в фильтре-отстойнике 6 и фильтре 10 тонкой очистки топлива. Количесгво топлива в баке контролируют по указателю /, в электрическую цепь которого включен датчик 2. Воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр 3. Приготовленная в карбюраторе горючая смесь подается в цилиндры двигателя по впускному трубопроводу 12, в котором она подогревается. Отрабо-тавгцие газы отводятся из цилиндров в атмосферу через систему выпуска, состоящую из выпускного трубопровода [c.49]

К сварочным агрегатам относятся источники питания, у которых в качестве привода электромашинного генератора используется двигатель внутреннего сгорания. Сварочные агрегаты изготовляются по ГОСТ 2402—77 (табл. 20) и обпзнйчаются . — Л — агрегат для луггвчН сварки. Б — приводной карбюраторный двигатель, Д — приводной дизельный двигатель. Далее указываются номинальный сварочный ток генератора в амперах, номер модели, климатическое исполнение. Технические, характеристики сварочных агрегатов приведены в табл. 21, общий вид и электрическая схема показаны на рис. 23 и 24. [c.31]

Рассмотренные в системах питания поплавковые карбюраторы накладывают некоторые ограничения на применение мини-тракторов. Например, эксплуатация мотоблока МТЗ-05 допускается при его крене или дифференте не более 10°, а мотоблока МБ-1 — не более 8°. В то же время некоторые поплавковые карбюраторы, устанавливаемые на двигателях японских и итальянских фирм, допускают их использование при крене и дифференте 30—38°. Однако для расширения возможности эксплуатации мини-тракторов, особенно в гористой местности, многие модели двигателей японских фирм оснащены бес-поплавковыми карбюраторами, позволяющими работать даже на крутых склонах. На рис. 3.29 представлена схема беспоплавкового карбюратора К-06 [7], предназначенного для карбюраторных двигателей с рабочим объемом 200—400 см . Карбюратор — однокамерный, с горизон- [c.105]

Перевод четырехтактного дизеля без наддува на питание газом, как известно, трудностей не представляет и может быть осуществлен по простейшей так называемой карбюраторной схеме, предусматривающей установку на впускной трубопровод двигателя газовоздушного смесителя, через который в цилинд- [c.166]

Тест «Система питания карбюраторного двигателя»

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Омской области

«Седельниковский агропромышленный техникум»

ТЕСТ

«Система питания карбюраторного двигателя»

МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

ПМ. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

по профессии 23.01.03 Автомеханик

Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения

Седельниково, Омская область, 2017

Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Система питания карбюраторного двигателя», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик».
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.

Тест № 5 «Система питания карбюраторного двигателя»

1. Карбюраторные двигатели относятся к двигателям…..

а) внешнего смесеобразования

б) внутреннего смесеобразования

в) с самовоспламенением

2. Бензонасос какого типа используется в карбюраторных системах питания?
а) диафрагменный
б) центробежный
в) шестерёнчатый

3. Укажите название системы карбюратора, действующей на средних нагрузках двигателя:
а) система пуска
б) система холостого хода
в) главная дозирующая система
г) экономайзер
д) ускорительный насос

4. Под действием какой детали диафрагменного бензонасоса диафрагма прогибается вверх?
а) рычаг привода
б) рычаг ручной подкачки
в) пружина диафрагмы
г) впускные клапаны
д) шток диафрагмы

5. При каком ходе диафрагмы бензонасос всасывает бензин?
а) при прогибе диафрагмы вверх
б) при прогибе диафрагмы вниз
в) в обоих случаях

6. Укажите название системы карбюратора, действующей при пуске холодного двигателя:
а) система пуска
б) система холостого хода
в) главная дозирующая система
г) экономайзер
д) ускорительный насос

7. Какой состав горючей смеси используется в бензиновом двигателе при пуске холодного двигателя?
а) обогащённая смесь
б) смесь нормального состава
в) обеднённая смесь

8. Какое количество воздуха необходимо для полного сгорания 1 кг топлива?

а) в зависимости от марки топлива 3-5 кг

б) 1 кг воздуха

в) 15 кг воздуха

9. Что называется горючей смесью?

а) смесь паров мелкораспыленного топлива и воздуха

б) смесь паров топлива, воздуха, отработанных газов

в) смесь паров топлива, воздуха, картерных газов

10. Где крепится исполнительный диафрагменный механизм ограничителя максимальных оборотов двигателя?
а) выпускной трубопровод
б) впускной трубопровод
в) корпус смесительной камеры карбюратора
г) блок цилиндров
д) корпус поплавковой камеры

11. Какой состав горючей смеси необходим для работы двигателя на холостых оборотах коленчатого вала?
а) обеднённая
б) нормального состава
в) обогащённая

12. Укажите название системы карбюратора, действующей при резком открытии дроссельной заслонки:
а) система пуска
б) система холостого хода
в) главная дозирующая система
г) экономайзер
д) ускорительный насос

13. С помощью чего регулируется уровень топлива в карбюраторе?
а) клапан экономайзера
б) поплавок
в) дроссельная заслонка

14. С помощью какого элемента в карбюраторе производится дозирование топлива, поступающего в смесительную камеру?
а) поплавок
б) распылитель
в) жиклёр
г) винт количества

15. Каково назначение фильтра-отстойника системы питания?

а) для очистки топлива от мелких механических примесей

б) для очистки топлива от воды и крупных примесей

в) для очистки топлива от смолистых веществ

16. Как контролируется уровень топлива в баке автомобиля?

а) топливоизмерительным щупом

б) прибором в кабине автомобиля

в) через смотровое окно топливного бака

17. Какой прибор обеспечивает первичную очистку топлива в системе питания?

а) фильтр тонкой очистки

б) топливоподкачивающий насос

в) фильтр-отстойник

18. Как называют процесс приготовления горючей смеси?

а) смесеприготовлением

б) пульверизацией

в) обогащением

г) карбюрацией

19. Какой должна быть горючая смесь, чтобы двигатель развивал максимальную мощность?

а) богатой

б) обогащенной

в) нормальной

г) обедненной

20. Какой орган карбюратора обеспечивает регулирование подачи смеси на всех рабочих режимах?

а) воздушная заслонка

б) дроссельная заслонка

в) экономайзер

Эталон ответов:

Вопрос	1	2	3	4	5	6	7
Ответ	а	а	в	в	б	а	а
Вопрос	8	9	10	11	12	13	14
Ответ	в	а	в	а	д	б	в
Вопрос	15	16	17	18	19	20
Ответ	б	б	в	г	б	в

Критерии оценок тестирования:

Оценка «отлично» 18-20 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;

Оценка «хорошо» 14-17 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;

Оценка «удовлетворительно» 11-13 правильных ответов из 20 предложенных вопросов;

Оценка неудовлетворительно» 0-10 правильных ответов из 20 предложенных вопросов.

Список литературы

Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012.

Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.

Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.

Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.

Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.

Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.

Всесторонний обзор источников энергии для беспилотных летательных аппаратов, их недостатков и возможностей для улучшений

Аннотация

Беспилотные летательные аппараты были впервые представлены почти 40 лет назад, и с тех пор их применение значительно расширилось и диверсифицировалось как в коммерческом, так и в частном использовании . Когда дело доходит до мобильности, одна из основных проблем, связанных с беспилотными летательными аппаратами, заключается в том, что доступные источники питания неадекватны, что указывает на область, требующую улучшений, поскольку интерес к беспилотным летательным аппаратам растет.Существует множество различных типов источников питания, применяемых в БПЛА, однако каждый из них имеет свои ограничения и сильные стороны, которые относятся к вкладу веса, времени зарядки и разрядки, размеру, возможностям полезной нагрузки, плотности энергии и удельной мощности. Целью данной статьи является обзор основных источников питания, доступных для БПЛА, определение их недостатков, сравнение источников питания друг с другом и предложение предложений о том, как их можно улучшить — следовательно, определение пробелов для разработки более совершенных альтернативных источников энергии. .

Ключевые слова: Аэрокосмическая техника, Электротехника, Энергетика, Передача электроэнергии, Топливный элемент, Технология накопления энергии, Водородная энергия, Топливная технология (FC), Литий-полимерный (Li-Po), Суперконденсатор (SC), Беспилотный летательный аппарат (БПЛА)

1. Введение

По мере того, как мир становится все более зависимым от технологий, потребность в автономных и более механизированных операциях, исключающих возможность человеческой ошибки, также возрастает [1]. Операции, включающие визуальный контроль состояния в местах, недоступных для людей, требуют скрытности, соображений безопасности и жизнеспособности, что, в свою очередь, требует, чтобы объект, используемый для такой цели, был тихим и небольшим [2].Автономные моторизованные транспортные средства обладают этими характеристиками, однако они ограничены в отношении мобильности, поскольку им требуется поверхность для работы, а такие поверхности часто недоступны. Это приводит к дополнительным требованиям к транспортному средству, для которого не требуется рабочая поверхность, та, которая находится в воздухе, смещая акцент на беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

БПЛА могут быть относительно небольшими, очень мобильными и бесшумными, при этом верхняя часть диапазона менее подвержена влиянию внешних факторов, таких как изменение направления ветра или скорости.Помимо всех этих преимуществ, они также имеют широкий спектр применения; однако БЛА меньшего размера не решают полностью проблему механизации, поскольку у них есть один преобладающий недостаток — недостаточное энергоснабжение [3]. Более крупные беспилотные летательные аппараты, например те, которые в основном используются в военных целях, обладают преимуществом в виде адекватных (а во многих случаях более чем адекватных) источников питания, однако это преимущество делает их намного крупнее, менее мобильными и достаточно шумными. Аспект адекватного источника питания является обязательным, так как он обеспечивает длительную продолжительность полета, также важно, чтобы дрон был очень мобильным и минимально влиял на окружающую среду [4].

В последние годы потребность в беспилотных летательных аппаратах в различных областях применения, будь то коммерческое, развлекательное или общественное, увеличилась в десять раз, в настоящее время этот спрос в основном удовлетворяется в военных целях, но ожидается, что он будет экспоненциально смещаться в большей степени в рекреационное и общественное использование. [5, 6]. Одно из основных приложений — использование слежки за преступностью, воровством и браконьерством [7]. Существует также очень большой рынок их использования для целей научного мониторинга (отбор проб воды, оползней и вулканической активности), а также для наблюдения за линиями электропередачи [8, 9, 10, 11].

Двигатели внутреннего сгорания в настоящее время остаются одним из излюбленных источников питания для большинства военных и коммерческих БПЛА, однако электрические системы обладают более высокой эффективностью и, как правило, более надежными, с дополнительным преимуществом, заключающимся в низком уровне выбросов парниковых газов или их отсутствии и низком уровне шума [ 2]. Вот почему электрические системы для приложений БПЛА становятся все более распространенными. Область электрических систем распространяется на батареи, топливные элементы (ТЭ) и солнечную энергию, среди прочего, эти системы будут дополнительно обсуждаться в статье.Все упомянутые электрические системы используют батарею (как правило, для увеличения плотности энергии системы во время пиковых энергозатрат), однако батареи не обладают плотностью энергии намного выше, чем у основного источника питания, поскольку они имеют высокую удельную мощность. но с низкой плотностью энергии. Таким образом, добавление батареи может увеличить срок службы системы и ее пиковую мощность, но это не увеличивает их до желаемой точки и, следовательно, по-прежнему значительно истощает оба источника питания в этих случаях, по-прежнему ограничивая схему полета система.

С тех пор, как дроны появились на свет, многие создатели оценивали и переоценивали их эффективность и, в частности, варианты увеличения времени полета [12, 13]. Существуют два основных варианта: изменить источник питания таким образом, чтобы увеличить его мощность, или периодически дозаправлять источник энергии [14]. Последний вариант требует наличия внешней заправочной станции. Это само по себе создает больше ограничений: дрону потребуется периодически приземляться и заправляться топливом, что сокращает фактическое полезное время полета; станции потребуются вдоль траектории полета — ограничение траектории, уменьшение мобильности и увеличение сложности; наконец, этот метод излишне увеличивает общие затраты.

Первый упомянутый вариант имеет гораздо больше возможностей, которые могут быть намного проще и экономичнее, чем последний, например: увеличение мощности источника питания путем его замены на более крупный (или другой тип источника питания) или объединение существующего источника питания с другим, чтобы использовать преимущества комбинации. Все варианты [15] имеют свои преимущества и недостатки, которые будут обсуждаться далее в этой статье. В этом документе кратко обсуждаются три основных типа дронов, более подробно рассказывается об их основных источниках питания и их недостатках, с акцентом на возможные решения в виде гибридных систем и то, как они могут повлиять на каждый тип дронов.

2. Типы беспилотных летательных аппаратов

Перед тем, как обсуждать различные источники энергии, мы кратко обсудим два основных типа беспилотных летательных аппаратов (показаны на). Есть два основных типа БЛА: винтокрылые и неподвижные. Первый состоит из корпуса, который движется с использованием нескольких несущих винтов, а второй имеет вид обычного самолета, имеющего неподвижное крыло с обеих сторон корпуса.

Типы дронов. Вверху (а) — беспилотный летательный аппарат с неподвижным крылом, а вверху (б) — винтокрылый дрон.

Типы винтокрылых аппаратов, как правило, более популярны, поскольку они могут взлетать и приземляться вертикально, таким образом, не требуя пусковой установки или взлетно-посадочной полосы, они могут зависать и очень маневренны, что делает их наиболее подходящими для приложений с более высокой точностью маневрирования.Однако эти типы БПЛА требуют большей механической и электронной сложности, что ведет к более сложному обслуживанию, сокращению времени эксплуатации и увеличению затрат. Винтокрылые типы также имеют недостаток, заключающийся в меньшей нагрузочной способности, увеличении требований к мощности, уменьшении продолжительности эксплуатации и еще большем увеличении затрат.

Самолеты имеют преимущество в более простой конструкции по сравнению с вращающимися типами, что позволяет упростить техническое обслуживание и улучшить аэродинамику, снизить эксплуатационные расходы и увеличить время полета.Неподвижные крылья также придают летательному аппарату естественную способность к планированию, снижая энергопотребление, в то время как сам самолет может нести большие грузы на большие расстояния, используя меньшую мощность, что еще раз снижает затраты и повышает эффективность. К недостаткам этого типа относится необходимость наличия взлетно-посадочной полосы или пускового устройства для взлета и посадки, они должны находиться в постоянном поступательном движении и, таким образом, не могут зависать, как вращающийся тип, и они, как правило, намного больше и громоздче по сравнению с ними. Все это снижает маневренность БПЛА [16].

Среди всех беспилотных летательных аппаратов с вращающимся и неподвижным крылом существует уникальный тип беспилотных летательных аппаратов, сочетающий в себе оба типа беспилотных летательных аппаратов. В сочетании он обеспечивает стабильность и маневренность вертолетного дрона с большой дальностью полета беспилотного летательного аппарата. Кроме того, для взлета не требуется взлетно-посадочная полоса или дополнительное оборудование [17]. Пример комбинированного дрона можно увидеть на. Все три типа имеют соответствующие области применения, соответствующие их достоинствам и недостаткам, а также существует множество различных источников энергии, используемых в этих дронах.

3. Источники энергии для БПЛА

На рынке доступно множество различных источников энергии, таких как батареи, солнечная энергия, ТЭ, двигатели внутреннего сгорания и т. Д., Большинство из которых можно применять в дронах. На протяжении многих лет некоторые из этих источников энергии игнорировались, поскольку они имели больше недостатков, чем преимуществ в отношении конкретного применения, некоторые из них включают слишком большой вес или размер, ограниченность конкретными движениями или просто недостаточную плотность энергии.Большинство источников энергии определяются с использованием их соответствующих плотностей энергии и мощности.

Плотность мощности относится к количеству энергии, которое источник может обеспечить в конкретном случае, тогда как плотность энергии относится к энергии, которая может храниться в источнике, следовательно, как долго это количество энергии может быть доставлено. Что касается графика Рагона из [18], то суперконденсаторы (SC) имеют большую удельную мощность (80–75 000 Вт / кг), но небольшую плотность энергии (0,09–0,10 Вт / кг), что позволяет им обеспечивать большое количество энергии, но на короткий период времени.ТЭ имеют большую плотность энергии (200–3 000 Вт / кг), но низкую удельную мощность (1,5–20 Вт / кг), что позволяет им обеспечивать среднее (низкое) количество энергии в течение длительного периода времени. Литий-ионные конденсаторы располагаются посередине, обеспечивая сравнительно большое количество энергии (плотность мощности, 1 000–55 000 Вт / кг) в течение предположительно длительного периода времени (плотность энергии, 18–350 Втч / кг) [18].

Для определения недостатков различных БПЛА, имеющихся на рынке, требуется более глубокое исследование различных источников энергии.В этом разделе основное внимание будет уделено основным типам источников питания, используемых в дронах.

3.1. Аккумуляторы

На борту БПЛА используется много различных типов аккумуляторов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. К типам относятся: свинцово-кислотный (Pb-кислота), никель-кадмиевый (NiCad), никель-металлогидридный (NiMH), щелочной, литий-полимерный (Li-Po), литий-ионный (литий-ионный), оксид цинка (Zn-O _{). 2}), литий-воздушный (Li-air) и литий-тионилхлоридный (Li-SOCl ₂) [19].Самые распространенные аккумуляторы для дронов — Li-Po и Li-Ion. Li-SOCl ₂ — батареи имеют в два раза более высокую плотность энергии на кг по сравнению с вышеупомянутыми, а литий-воздушные батареи могут быть до семи раз выше, однако, к сожалению, они не так широко доступны и намного дороже, чем литий-ионные. По и литий-ионный. Другой вариант литий-ионных аккумуляторов, литий-сера (Li-S), также предлагает более высокую плотность по сравнению с литий-ионными при меньшей стоимости, что делает их очевидным выбором для замены литий-ионных аккумуляторов в ближайшем будущем.

Наиболее подходящий тип батареи определяется путем сравнения плотности мощности, плотности энергии, веса, объема, срока службы, стоимости, безопасности и обслуживания (и это лишь несколько критериев) различных вариантов. Каждый из критериев влияет на разные аспекты дрона, плотность мощности влияет на возможности ускорения, плотность энергии определяет диапазон, срок службы определяет, как часто нужно будет заменять батарею, вес и объем влияют на дальность действия системы, а стоимость влияет на доступность. [20].Свинцово-кислотные, никель-металлгидридные и литий-ионные батареи являются наиболее популярными для электромобилей (EV), поскольку они способны удовлетворить требования электромобилей.

Литий-ионные аккумуляторы способны обеспечивать высокую энергию и мощность на единицу массы аккумулятора; они также легче и компактнее, чем другие аккумуляторные батареи. Другие преимущества включают высокую энергоэффективность, отсутствие эффекта памяти и сравнительно долгий срок службы. Одним из основных недостатков этих аккумуляторов является их стоимость, значительно превышающая стоимость двух других [21].

Воздушно-литиевые батареи могут привести к значительному увеличению дальности действия электромобилей, поскольку они имеют очень высокую плотность энергии, почти сравнимую с плотностью бензина. Они могут удерживать в 5–10 раз больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор, при том же весе или в два раза больше энергии для того же объема. Для сравнения, их расчетная плотность энергии составляет около 2000–3500 Втч / кг, что намного выше, чем у любой другой известной батареи. Небольшая литий-воздушная батарея уже разработана с плотностью 600 мАч / г по сравнению с плотностью 100–150 мАч / г литий-ионной батареи того же размера [22, 23].Среди всех этих преимуществ есть несколько недостатков: перезаряжаемая версия этой батареи представляет собой проблему, поскольку она имеет очень ограниченное количество циклов перезарядки / разрядки, у них очень низкая скорость перезарядки и они чрезвычайно опасны, если в ней присутствует водяной пар. кислород, так как литий бурно с ним реагирует.

, ниже, сравнивает удельную энергию / мощность и срок службы упомянутых типов батарей. Чтобы сравнение затрат между различными типами было актуальным, необходимо выбрать точку отсчета, выбранную как емкость батареи, а именно: 2 Ач.Из-за доступности были использованы значения, наиболее близкие к этому выбранному значению, а в случае батареи Zn-O ₂ было использовано наибольшее значение. Сайты, на которых получены соответствующие рейтинги аккумуляторов, указаны под таблицей.

Таблица 1

Сравнение различных характеристик батарей разных типов (комбинированные из [20, 22, 23, 24, 25, 26]).

мАч 9104 TRL ^∗105

	Тип батареи
	Свинцово-кислотная	NiMH	Литий-ионная	NiCad	Щелочная	Li-Po	Zn-O ₂	Li-air	Li-SOCl ₂
Номинальное напряжение элемента (В)	2.1	1,2	3,6–3,85	1,2	1,3–1,5	2,7–3	1,45–1,65	2,91	3,5
Плотность энергии (Вт · ч / кг)		60–120	100–265	40–60	85–190	100–265	442	11 140	500–700
Плотность мощности (Вт / кг)	180	250–1000	250–340	150	50	245–430	100	11400	18
Срок службы	<350	180–4 1200	2000	NA, неперезаряжаемый	500	100	700	NA
Эффективность заряда / разряда (%)	50–95	66–92	80–90	70–90	45–85	90	60–70	93	6–94
Скорость саморазряда (%)	3–20	13.9–70,6	0,35–2,5	10	<0,30	0,3	0,17	1–2	0,08
Рейтинг	12 V	1210 V 12105		3,6	1,5 В	3,7 В	1,4 В	НЕТ	3,6 В
Рейтинг	2 Ач	2 Ач	2 Ач	1,8 Ач	2,2 Ач	2 Ач	2,2 Ач	НЕТ
Стоимость (долл. США / Втч) ^∗	0.6975	0,8546	0,9361	2,6778	1,6727	2,3095	0,3095	Н / Д	0,5492
			9105 9	9	9	6	9

Li-Po аккумуляторы предпочтительнее большинства других аккумуляторов в портативных устройствах и электротранспорте (электромобили и их гибридные аналоги) из-за их превосходной плотности энергии, мощности. к энергетическому балансу и долгому жизненному циклу [20, 24, 25].

Основные преимущества беспилотных летательных аппаратов с батарейным питанием заключаются в том, что они способны заряжаться практически в любом месте, обычно транспортируются без ограничений и легко заряжаются путем простой замены батарейного блока. К недостаткам можно отнести небольшое количество циклов перезарядки и сравнительно низкую плотность энергии.

3.2. Водородные ТЭ

По мере того, как автомобили, работающие на возобновляемом топливе, становятся все более популярными, исследуются альтернативные источники энергии батареям, один из которых имеет отношение к ТЭ. FC можно разделить на разные категории, т.е.е., протонообменная мембрана (PEM) FC (также известная как топливный элемент с полимерным электролитом , [36]), FC с фосфорной кислотой (PAFC), Solid Acid FC (SAFC), щелочной FC (AFC), High-temperature FC (HTFC). ) и Электроаккумуляторная ТК (ESFC).

PEMFC работает аналогично батарее, есть два электрода, анод и катод, разделенные мембраной и соединенные с помощью электролита. Топливо подается на анод, а окислитель на катод, который затем вступает в реакцию с электролитом, а также друг с другом, заставляя электроны течь во внешней цепи от одного электрода к другому, создавая напряжение.Этот химический процесс дает два типа побочных продуктов: один из топлива, а другой из окислителя. Топливом водородного ТЭ является водород и окислитель воздуха, в результате чего в качестве побочных продуктов образуются вода и воздух. Эти FC имеют плотность энергии в 150 раз больше, чем у литий-полимерных аккумуляторов. В последнее время разработан БЛА с ручным запуском и неподвижным крылом, способный совершать 10-часовой полет на расстояние 500 км. Другая конструкция дрона использует полую структуру своего тела для хранения водорода вместо воздуха, что позволяет избежать веса, вносимого обычным хранением водорода [37].Для внедрения водородных ТЭ в транспортных средствах ТЭ должны иметь высокую удельную мощность, быструю реакцию на нагрузки и инфраструктуру подачи водорода. В PAFC в качестве топлива используется водород, а в качестве электролита — жидкая фосфорная кислота [38]. Этот FC имеет несколько недостатков, в том числе: фосфат-ион, абсорбируемый на поверхности катализатора, препятствующий электрохимической реакции, потеря кислоты при работе при высоких температурах в течение продолжительных периодов времени, частицы платинового катализатора мигрируют и образуют более крупные частицы на электроде, уменьшая на их активной поверхности, а при высоких напряжениях появляется постепенная углеродная коррозия [39].

SAFC используют твердый кислотный материал в качестве электролита. Твердые кислоты представляют собой химические промежуточные соединения между солями и кислотами, при низких температурах они действуют как соли, а при более высоких температурах они претерпевают фазовый переход, чтобы действовать как кислоты. Это увеличивает проводимость и позволяет повысить эффективность FC. Электролит PEMFC представляет собой кислотную полимерную мембрану на водной основе (постоянно в жидком состоянии), тогда как SAFC содержит кислоту, которая при необходимости переходит из твердого состояния в жидкое.Этот тип ТЭ может работать с использованием газообразного водорода, полученного из множества различных видов топлива, что расширяет области их применения [40, 41].

AFC — одна из первых разработанных технологий FC, в которых в качестве электролита используется жидкий раствор гидроксида калия (KOH) [42]. Этот FC выгоден тем, что имеет высокий КПД, более низкую стоимость и простую конструкцию, однако их недостатки включают довольно короткий срок службы из-за того, что KOH разрушает детали FC, и в системе требуется очищенный кислород, поскольку он очень нетерпим к углероду. диоксид [42].

HTFC бывают двух основных типов: твердооксидные FC (SOFC) и жидкие карбонатные FC (MCFC). В первом в качестве электролита используется твердый керамический неорганический оксид [43]. Последний использует смесь расплавленного калия и карбоната лития в качестве электролита [44], но не имеет отношения к использованию в БПЛА и не будет обсуждаться далее. ТОТЭ не ограничиваются более распространенной плоской формой и часто имеют форму свернутой трубы, они работают только при высоких температурах, что позволяет использовать более недорогие катализаторы, и могут работать на различных видах топлива без необходимости очистки. [45].Последний FC — это ESFC, который представляет собой обычную батарею, которая использует водород и кислород в качестве альтернативных источников для зарядки батареи.

PEMFC требуют относительно низких рабочих температур при сохранении высокой эффективности, плотности мощности и быстрой реакции на изменения нагрузки, что делает их предпочтительным вариантом для электромобилей или других приложений, требующих легкого источника питания небольшого размера [46, 47, 48 , 49]. FC, используемые на борту дронов, содержат буферную (Li-Po) батарею, которая используется для дополнения мощности, когда требуется пиковая мощность.Это позволяет FC использовать более длительное время на рейс, поскольку он не разряжается во время пиковых нагрузок. Однако из-за этих батарей система становится тяжелее и сокращается срок службы летательного аппарата, поскольку срок службы батарей ограничен. Срок службы этого цикла меньше, чем у FC. Другая проблема заключается в том, что FC постоянно перезаряжает батарею, когда она разряжается ниже оптимального напряжения, что затем уменьшает общий диапазон FC.

Преимущества FC на дронах включают отсутствие прямого загрязнения, отсутствие звука, большую плотность энергии и почти мгновенную подзарядку.Недостатки связаны с тем, что размер значительно больше, чем у обычных дронов с батарейным питанием, эксплуатационные расходы зависят от наличия водородного газа [50], а размер газового баллона с водородом ограничивает конструкцию беспилотного летательного аппарата. При балансировке дрона необходимо учитывать резервуар с водородом, имея в виду, что вес уменьшается по мере опустошения резервуара.

3.3. Двигатель внутреннего сгорания

И бензиновые, и дизельные двигатели подпадают под термин «двигатели внутреннего сгорания» и состоят из относительно одних и тех же компонентов, блока двигателя, содержащего (среди прочего) камеру сгорания, поршни, топливные форсунки, а также впускной и выпускной клапаны.Двухтактный двигатель, наиболее часто используемый двигатель внутреннего сгорания, состоит из двухтактных и четырехступенчатых двигателей: впуска, сжатия, мощности и выпуска. Одно из основных различий между бензиновыми и дизельными двигателями заключается в том, что первые имеют свечи зажигания, тогда как последние не требуют этого из-за самовоспламенения дизеля при экстремальном давлении. Дизельным двигателям иногда требуется свеча накаливания, чтобы нагреть дизельное топливо до того, как оно попадет в камеру, поскольку у дизельных двигателей могут возникнуть проблемы при запуске в холодную погоду.Другие отличия заключаются в том, что бензиновые двигатели имеют более высокую скорость вращения по сравнению с дизельными, поскольку они имеют более легкие поршни, шатуны и коленчатый вал (более низкие степени сжатия) и из-за того, что бензин воспламеняется легче, чем дизель. Однако бензиновые двигатели имеют более низкий КПД, чем дизельные; сюда входит тепловой КПД [51].

Керосин, метанол, этанол и пропан для сжиженного нефтяного газа — это все варианты доступных решений с бензиновым двигателем, и некоторые из них обладают замечательными характеристиками: одно из характеристик БПЛА с неподвижным крылом с бензиновым двигателем — более 20 часов с одним полным баком бензин [51].Вес дрона в полете постоянно уменьшается за счет уменьшения веса топлива, что увеличивает дальность полета. Дизельные двигатели имеют самый высокий КПД среди всех двигателей внутреннего сгорания, они также могут работать на различных видах топлива, некоторые из которых имеют более высокую плотность энергии и более безопасны для окружающей среды, а для внешней системы требуется более низкое напряжение, что позволяет лучше адаптироваться к окружающей среде [52 , 53]. Дизельные двигатели в целом более надежны, чем бензиновые, но это также приводит к тому, что они тяжелее и громоздче, что контрпродуктивно при использовании на борту дрона.

Преимущества беспилотных летательных аппаратов с двигателями внутреннего сгорания заключаются в увеличении времени полета, надежности, компактности, легкости и хорошем удельном расходе топлива. Недостатки заключаются в том, что они тяжелее по сравнению с дронами с батарейным питанием и требуют более сложного обслуживания [54].

3.4. Солнечная энергия

Преобразование солнечного света в электричество обычно осуществляется путем преобразования света в электрический ток с помощью фотоэлектрического эффекта. Затем этот ток либо напрямую используется, либо накапливается в батарее, а батарея обеспечивает питание системы.Для солнечной энергии используются две основные технологии: фотоэлектрические системы или концентрированная солнечная энергия (CSP). Первый представляет собой прямое преобразование солнечного света в электричество, а второй используется для производства пара, который позволяет турбине вырабатывать электричество [55, 56, 57]. Солнечные панели обычно используются на борту беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом, поскольку для них требуется большая поверхность, но они также могут использоваться для увеличения дальности действия беспилотного летательного аппарата роторного типа (используемого для обеспечения основной мощности роторного типа). Дроны на солнечных батареях работают бесшумно, имеют низкие эксплуатационные расходы, низкие затраты на техническое обслуживание и имеют отличный углеродный след, однако для их эффективности требуется большая площадь панелей, что значительно увеличивает размер дрона и самих панелей. для работы требуется солнечный свет.

3.5. Краткое описание недостатков источника питания

Для каждого из соответствующих источников питания, упомянутых выше, было дано описание с некоторыми из их основных преимуществ и недостатков. В этом разделе будут подробно рассмотрены недостатки каждого источника питания, чтобы показать, где есть возможности для улучшения, как это кратко изложено ниже.

Таблица 2

Краткое описание недостатков каждого источника питания.

Источник питания	Дефицит
Батареи	Низкие циклы перезарядки; низкая плотность энергии; сравнительно небольшое время полета; период подзарядки значительно дольше, чем у других; опасны для окружающей среды и / или операторов; ограниченное время полета, таким образом, ограничивало применение [58, 59, 60].
Водородные ТЭ	Больший размер; ограничено наличием водородного газа и размером газового баллона; довольно дорого; более низкая энергоэффективность по сравнению с батареями из-за сложных требований к управлению питанием [61]; процесс извлечения водорода увеличивает время дозаправки [62];
Двигатель внутреннего сгорания	Тяжелее; больший размер; шумный; комплексное обслуживание;
Солнечная энергия	Для солнечных панелей требуется большая площадь; требует солнечного света; намного тяжелее других; значительно большая стоимость, чем у других; Требуется алгоритм отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) [63].

3.6. Сравнение основных источников питания

Каждый из источников питания в предыдущем разделе имеет свои преимущества и недостатки, они будут обсуждаться в этом разделе с особым акцентом на следующих аспектах: удельная энергия, время полета, вес, полезная нагрузка, подзарядка / время и стоимость разряда. Для этого сравнения будут оценены наиболее распространенные источники энергии, используемые в дронах. Беспилотные летательные аппараты с литий-полимерными батареями будут оцениваться на предмет различных типов батарей, поскольку они, как правило, дают наилучшие результаты [64] и в настоящее время являются наиболее распространенными батареями, используемыми в дронах.

Для того, чтобы достаточно сравнить источники, была выбрана контрольная точка грузоподъемности около 5 кг для каждого дрона, что позволяет провести более разумное сравнение между источниками. Следует отметить, что время полета беспилотного летательного аппарата с двигателем внутреннего сгорания и двигателем FC зависит от размера топливного бака. Вышеупомянутые аспекты кратко изложены ниже.

Таблица 3

Сравнение различных характеристик различных источников питания.

Название продукта ^∗	Li-Po аккумулятор	Hydrogen FC	Бензин	Солнечная
Название продукта ^∗	DJI Matrice 600	BMPower 1 кВт	Ура!	Airbus Zephyr 8
Удельная энергия (Втч / кг)	9,99	646	2600	435
Время полета (мин)	20	250	20	250	20	250	∗	20160
Масса (кг)	10	6.5	4,9	60
Полезная нагрузка (кг)	5	5	5	5
Время зарядки / разрядки (мин)	92	Время заправки	Постоянная подзарядка через панели
Стоимость (в долларах США по данным на 2019 год)	5699	13410	1 550	3000000

Для сравнения различных дронов в качестве справочной информации будет требуется.В этом документе за основу будут взяты отношения времени полета к весу, полезной нагрузки к времени полета, полезной нагрузки к весу, времени полета к стоимости и времени полета до времени перезарядки. Эти значения представлены в. Для первого отношения предпочтительнее значение больше 1, и чем оно больше, тем лучше, поскольку это указывает на то, что время полета БПЛА меньше зависит от его веса, следовательно, меньше потерь. Для второго отношения предпочтительны значения меньшие, но близкие к 1, поскольку это отражает хорошее время полета, но при этом учитывает полезную нагрузку, что является преимуществом, поскольку может иметь более широкую область применения.Значения выше 0 для третьего отношения показывают, что БПЛА способен нести вес, превышающий его собственный, что опять же увеличивает область его применения, чем больше — тем лучше. Для четвертого соотношения желательно, чтобы дрон имел большее время полета и меньшую сопоставимую стоимость, поскольку это указывает на хорошее соотношение цены и качества, поэтому желательно значение ближе или больше единицы. И для окончательного коэффициента предпочтительно, чтобы время полета было намного больше, чем время перезарядки, поскольку это указывает на очень хорошую эффективность и еще раз позволяет использовать БПЛА во многих других областях, поэтому желательно значение больше 1.

Таблица 4

Сравнение соотношений источников питания.

46154

	Передаточные числа
	Время полета (мин) Масса (кг)	Полезная нагрузка (кг) Время полета (мин)	Полезная нагрузка (кг) Масса (кг)	Время полета (мин) Стоимость (долл. США) )	Время полета (мин) Время перезарядки (мин)
Аккумулятор	2	0,25	0,5	0,003509	0,217391
	Водород FC	0,02	0,769231	0,018643	<250
Горение	24,4898	0,041667	1,02040809		1,0204080 9	0,014881	0,083333	0,000112	<336

Значения, выделенные жирным шрифтом, показывают, где было получено наилучшее значение для каждого отношения, таким образом, из изучения результатов кажется, что дроны для сжигания являются лучшим вариантом.Батареи имеют лучшее соотношение полезной нагрузки и времени полета, в то время как другие отношения намного отстают от других источников питания. Водородные ТЭ занимают второе место по сравнению с Combustion, поскольку у них лучшее соотношение времени полета к весу и либо второе, либо третье место по всем остальным соотношениям. Это позволяет FC склоняться к тому, чтобы стать лучшим вариантом для использования бортовых дронов, поскольку FC отстают только в том, что касается стоимости. Они довольно легкие, имеют отличное время полета, могут нести большое отношение полезной нагрузки к массе и очень быстро перезаряжаться, что позволяет им иметь гораздо больше применений, чем большинство других вариантов.Дроны с водородным двигателем FC в основном ограничены в отношении стоимости, размера топливного бака и приобретения водородного топлива. суммирует содержание раздела 3.1 данной статьи.

Таблица 5

Сводка представленной информации об источниках питания.

Источник питания	Преимущества против недостатков	Возможные комбинации	Время полета	Пиковая мощность	Размер	Шум	Скорость заряда / разряда
Аккумуляторы	Меньшие размеры, легкий вес . Не может обеспечить пиковую мощность.	Hydrogen FC Солнечная панель S / HC	4	2	1	3	4
Hydrogen FC	Нет загрязнений, тише, быстрая подзарядка. Большой размер, не может обеспечить пиковую мощность, эксплуатационные расходы зависят от наличия водорода.	Аккумуляторы S / HC	2	3	2	1	1
Двигатель внутреннего сгорания	Robust. Тяжелый, громоздкий, ограниченный дроном с неподвижным крылом.	Солнечная энергия Электрическая	3	1	3	4	2
Солнечные батареи	Тихая работа, низкие затраты на эксплуатацию и обслуживание. Больший размер из-за требований к пространству на панели, ограничен дроном с неподвижным крылом.	Батареи Laser	1	4	4	2	3

Были перечислены некоторые преимущества и недостатки каждого источника питания, а также возможные комбинации для каждого источника.Основными критериями для определения эффективности каждого источника являются время полета, пиковая мощность, размер, шум, скорость заряда / разряда и количество комбинаций, частью которых может быть каждый источник. Каждому источнику была дана оценка из 4 баллов, 4 из которых были худшими, а 1 — лучшими, просто для того, чтобы сравнить источники друг с другом. Эти значения были оценены либо из литературы по каждому источнику питания, либо из. Из таблицы видно, что батареи являются лучшими, если учитывать только размер, поскольку их не хватает во всех других категориях, водородные ТЭ кажутся хорошим вариантом, поскольку они входят в тройку лучших во всех категориях, двигатели внутреннего сгорания — хороший вариант, если размер и шум не являются минимальными. проблема и солнечные батареи являются самым большим вариантом и имеют самую низкую пиковую мощность.

Дроны Hydrogen FC работают с использованием буферной батареи, что по сути делает их гибридной системой. Эта батарея обычно представляет собой Li-Po аккумулятор и в некоторой степени решает проблему плохой пиковой мощности. Однако, как упоминалось в этой статье, Li-Po аккумуляторы долго перезаряжаются, имеют короткий срок службы и низкую удельную мощность. Хотя это увеличивает эффективность FC, это в некоторой степени также снижает общий срок службы FC и не дает такого большого увеличения общей плотности мощности системы.Это открывает окно для дальнейшего исследования решения проблемы плотности мощности, которая будет обсуждаться в следующем разделе.

3,7. Возможные решения по сокращению времени полета

Есть несколько возможных решений для уменьшения времени полета дронов, питаемых от этих различных источников энергии, например,

1. Методы беспроводной зарядки, которые включают, порывы ветра, фотоэлектрические массивы, лазер и Разгрузка аккумулятора
2. Методы на основе электромагнитного поля (ЭМП)
3.Методы беспроводной зарядки, которые включают в себя порывы ветра, солнечные батареи, лазер и сброс аккумуляторов.
4. Гибридизация

Первые три метода относятся к дронам с батарейным питанием или дронам, содержащим батареи. Четвертый метод может быть применен ко всем упомянутым источникам питания и поэтому будет единственным решением, обсуждаемым далее.

3.7.1. Гибридизация

Гибридные системы содержат два или более типов источников энергии, обычно один используется для генерации другого или один предпочтителен, а другой используется в определенное время для повышения эффективности.Принцип, лежащий в основе этого, заключается в том, что один из источников энергии имеет больше преимуществ, чем другой в нормальных условиях, тогда как другой обеспечивает специальные преимущества, которые полезны в определенные моменты во время работы. Это помогает улучшить энергетическую и топливную эффективность системы [69, 70, 71]. Из раздела 3.1 очевидно, что некоторые источники питания имеют преимущества перед другими и наоборот. У некоторых источников есть недостатки, которые можно устранить или улучшить с помощью альтернативных источников.Здесь необходимо учитывать концепцию гибридизации. Комбинируя два или более источников питания, можно объединить их преимущества и свести к минимуму их недостатки. Однако особого внимания требует метод гибридизации.

Обычно существует пять категорий гибридных транспортных средств: параллельные (PH), умеренно параллельные (MPH), разделенные по мощности или последовательно-параллельные (SPH), последовательные (SH) и гибридные (PIH). PH может функционировать с использованием любого из источников, используемых в гибриде, или одного индивидуального; когда используются оба, использование делится поровну.MPH предпочитает использовать один и использует другой, когда требуется помощь. SPH может использовать оба в различных соотношениях, то есть 100% обоих или 60% одного и 40% другого; следовательно, можно регулировать эффективность. Обычно SPH также использует только один источник питания, либо когда требуется помощь, либо когда требования к мощности действительно низкие, чтобы уменьшить расход топлива. SH использует один источник питания (электроэнергию) в качестве основного источника питания, а другой (бензиновый / дизельный генератор) использует для подзарядки основного источника, таким образом, второй источник питания не подключен к основной энергосистеме.PIH постоянно использует основной источник питания и использует сетевое питание через вилку для подзарядки, что позволяет избежать использования двигателя внутреннего сгорания для этой цели. Тогда использование двигателя внутреннего сгорания остается на усмотрение водителя, что делает этот вариант более чистым из пяти [72, 73, 74, 75, 76].

Тип используемого гибридного метода зависит от многих аспектов, включая стоимость, доступность, предпочтения пользователя и приложение. Некоторые районы мира далеки от надежных источников энергии, поэтому использование возобновляемых источников энергии становится обязательным, но эти источники, как правило, имеют низкую плотность энергии и плохую стабильность.Чтобы бороться с этим, возобновляемый источник комбинируют с чем-то менее возобновляемым или другим возобновляемым источником [77]. Еще одним преимуществом гибридных систем может быть сокращение выбросов углекислого газа. Чтобы удовлетворить потребности как в энергии, так и в мощности, гибридные источники питания становятся все более популярными. Некоторые из этих гибридных источников питания, солнечные гибриды, бензино-электрические гибриды, подключаемые гибридные электрические (PHE) и гибриды, содержащие SC, описаны ниже.

Гибридные солнечные системы включают комбинацию фотоэлектрических систем и систем CSP друг с другом или других форм выработки энергии, таких как дизельное топливо, ветер или биогаз.Эта гибридизация позволяет системе модулировать выходную мощность в зависимости от спроса или уменьшать колебания, вызванные солнечной энергией [78]. Гибридные дроны на солнечной энергии обладают невероятной выносливостью. К этим типам дронов относятся и привязные системы. Это системы, которые позволяют неограниченное время полета в небольшом радиусе. Эти типы БПЛА используются больше в военных или промышленных целях и поэтому не представляют интереса для данной статьи.

Бензин-электрические гибриды в основном используются для рекуперативного торможения, двойной мощности или меньшего холостого хода.Когда транспортное средство замедляется для разрушения, энергия используется для подзарядки батарей, в зависимости от условий вождения мощность может быть разделена между двумя источниками, или транспортное средство может быть выключено и перезапущено проще с помощью электродвигателя, когда транспортное средство подъезжает к стоп [79]. Для приложений БПЛА эти типы сочетают в себе быстрые реакции электродвигателя с преимуществами полета с бензиновым двигателем. Системы Plug-in Hybrid Electric (PHE) используют двигатель внутреннего сгорания в качестве дополнения к электрическому двигателю, когда уровень заряда батареи слишком низкий.Электродвигатель питается в основном от фотоэлектрических батарей. Основным недостатком этой гибридной системы является необходимость двигателя внутреннего сгорания [80].

Конденсатор состоит из электродов (анода и катода), разделенных электролитом [81]. Варианты конденсаторов различаются по типу используемых электродов и электролита. Электростатические конденсаторы накапливают заряды за счет диэлектрической поляризации, их плотность энергии не очень высока, однако плотность мощности высокая, что делает их подходящими для применений, требующих короткой продолжительности, высокой эффективности и высокой выходной мощности.SC можно разделить на две категории: конденсаторы с двойным слоем (DLC) и электрохимические конденсаторы (EC). Первый включает разделение зарядов на границе раздела электродов и электролитов; емкость пропорциональна площади материала электрода. Последний функционирует по принципу быстрых окислительно-восстановительных реакций Фарадея, поэтому полагаясь на сильные обратимые окислительно-восстановительные реакции, происходящие на поверхности электродов или внутри электродов, для создания удельной емкости.Пробойный потенциал электролита ограничивает напряжение конденсаторов до 3 В; поэтому требуется последовательное соединение для увеличения рабочего напряжения, которое одновременно снижает эффективную емкость.

SC основан на высоком рабочем напряжении электролитического конденсатора и сочетает в себе электролитические и EC, чтобы иметь лучшие характеристики с высоким рабочим напряжением, удельной емкостью и плотностью энергии [81]. У SC есть преимущество быстрой зарядки, большой удельной мощности и длительного срока службы, а основным недостатком является их низкая удельная энергия.Их преимущества делают их наиболее подходящим вариантом для дополнения другого источника питания, требующего увеличения пиковой мощности. SC обладают способностью доставлять быстрые всплески энергии во время пиковых нагрузок и накапливать энергию и избыточную мощность, которые в противном случае были бы потеряны. У них гораздо меньшая плотность энергии, чем у батарей, но они отлично восполняют эту нехватку энергии [82, 83, 84, 85].

Использование SC на беспилотных летательных аппаратах все еще находится на начальных этапах реализации, и поэтому ресурсы, подробно описывающие их эффективность, очень ограничены.Заряд и разряд СЭ происходит очень быстро по сравнению с аккумуляторами, они имеют высокую удельную мощность и практически неограниченные циклы перезарядки. С другой стороны, они могут быть большими и громоздкими, должны использоваться в качестве дополнения к основному источнику питания и не могут эффективно функционировать в качестве основного источника питания. Использование SC на беспилотных летательных аппаратах обычно связано с дополнительными возможностями, они используются в качестве вторичного источника для дополнения первичного источника, когда требуется пиковая мощность, и поэтому существует множество различных гибридных систем, содержащих SC.

Алюминиевый воздушный FC (AAFC) может быть объединен с суперконденсаторами для образования источника питания. AAFC имеют более высокую плотность энергии, чем большинство других батарей, но имеют более низкую удельную мощность, поэтому сам по себе AAFC не является жизнеспособным источником питания. Как упоминалось выше, SC имеют высокую плотность мощности, быструю зарядку и разрядку, но низкую плотность энергии. Это делает их идеальными для дополнения AAFC. Эта система состоит из трех этапов источника питания: этап 1 предполагает использование только AAFC, когда требуется низкая мощность, этап 2 использует как AAFC, так и SC для более высоких требований к мощности, а этап 3 — это тот, который происходит непрерывно, известный как рекуперативное прерывание, при котором SC заряжается за счет использования энергии, которая обычно теряется при простое системы [86].

Литий-ионный аккумулятор имеет множество преимуществ по сравнению с другими аккумуляторами, включая высокое напряжение, легкий вес, низкий уровень саморазряда и длительный срок службы. Недостатком литий-ионных аккумуляторов является то, что если они используются в приложениях с высоким энергопотреблением, их характеристики с точки зрения веса, стоимости и срока службы резко ухудшаются. Добавляя SC, батарея может удовлетворить среднюю потребность в мощности, в то время как SC удовлетворяет пиковую потребность в мощности во время разгона или торможения [87].

3.7.2.Сравнение гибридных решений

Сравнивая различные гибридные методы, представленные в этом разделе, можно будет определить, насколько они актуальны и эффективны. Это сравнение преимуществ и недостатков каждого из них приведено ниже. Согласно данным, гибриды FC и SC обладают лучшими преимуществами и имеют более желательные недостатки по сравнению с другими гибридными методами, гибриды Li-ion и SC занимают второе место, поскольку они имеют недостаток ограниченного срока службы по сравнению с другими гибридными методами. гибрид FC и SC.Другие гибридные методы также очень полезны, однако их недостаток состоит в том, что они немного крупнее и сложнее двух последних.

Таблица 6

Сравнение различных гибридных решений.

Метод	Преимущества	Недостатки
Солнечный гибрид	Снижает колебания чистой солнечной энергии, увеличивает время полета.	Ограниченная дальность полета и область применения.
Бензиновый электрический гибрид	Быстрая реакция электродвигателя, длительный срок службы двигателя внутреннего сгорания.	Сложная схемотехника, громоздкие, загрязнения.
Подключаемый гибрид	В основном полагается на солнечную энергию, поэтому более эффективен.	Загрязнения, громоздкие, сложные схемы.
Гибрид FC и SC	Экологичность, высокая энергоемкость и удельная мощность.	Громоздкий, зависит от наличия водорода, изначально дорого.
Гибрид Li-ion и SC	Высокая энергия и удельная мощность, увеличенный срок службы.	Ограничено скоростью перезарядки и циклами батарей.

4. Заключение

БПЛА быстро становятся повсеместным ресурсом для промышленного и коммерческого использования, поскольку они предлагают множество технологических преимуществ и преимуществ безопасности. Однако для расширения области применения необходимо модернизировать систему питания, чтобы увеличить ее срок службы. Существует множество различных источников питания для дронов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки, некоторые больше, чем другие, в зависимости от области применения.В настоящее время наиболее популярными источниками энергии являются двигатели внутреннего сгорания, ТЭ и аккумуляторы.

Целью данной статьи было проанализировать различные источники питания, доступные в настоящее время для БПЛА, определить их недостатки и какие решения в настоящее время существуют для устранения этих недостатков. Обзор был сделан, чтобы помочь выявить недостатки, относящиеся к конкретным источникам. Из этого можно сделать следующие выводы:

4.1. Источники питания

• Беспилотные летательные аппараты с двигателями внутреннего сгорания обладают лучшими характеристиками по всем направлениям, их самым большим недостатком является их загрязнение.
• Солнечные системы, хотя и чрезвычайно экологичны с предпочтительным временем полета, намного дороже других вариантов.
• Если стоимость может быть оправдана преимуществами, водородные топливные элементы предлагают отличную альтернативу двигателям внутреннего сгорания, поскольку они имеют длительное время полета, малый вес и значительно короткое время дозаправки. К тому же они очень экологичны.
• СЭ имеют обратные преимущества и недостатки по сравнению с другими источниками питания.

4.2. Возможные решения

• Большинство решений увеличивают сложность системы.
• Лучшие решения — гибриды FC и SC, а также гибриды Li-ion и SC.
• Гибридные системы позволяют уменьшить нехватку источника энергии, комбинируя его с другим источником энергии, который имеет эти аспекты в качестве преимуществ. Это позволяет пользователю или разработчику решить, с какими недостатками можно мириться.

Двигатели внутреннего сгорания прочные, но намного тяжелее и имеют ограниченное применение, так как они применяются в основном с самолетами с неподвижным крылом.FC и батареи предлагают большое время полета и больший диапазон, поскольку они более маневренны, но оба из них не могут обеспечить пиковый ток, когда это необходимо, и их подача истощает источник с большой скоростью.

Гибридные системы имеют очень хорошее преимущество перед всеми другими системами. Они могут использовать более одного источника питания, чтобы получить определенные преимущества, которые может предложить каждый источник питания. Эти системы также стремятся устранить мелкие проблемы, такие как длительное время зарядки, короткое время полета, плохой пиковый источник питания и т. Д.Наиболее распространенным источником питания, используемым в гибридных системах, являются SC, поскольку они, как правило, имеют преимущества, которые преодолевают недостатки других источников питания.

Было обнаружено, что время полета дронов можно улучшить за счет внедрения гибридной системы. Однако эта система должна быть сопоставима по весу и размеру с существующим беспилотным летательным аппаратом, увеличивая при этом эффективность, чтобы быть улучшением существующих систем. Hydrogen FC по сути представляет собой гибридную систему, поскольку они содержат Li-Po батареи, но у Li-Po батарей есть много недостатков, когда дело доходит до их использования в дронах, они имеют низкую плотность энергии, короткое время полета, сравнительно длительное время перезарядки, они могут быть опасны для окружающей среды и имеют ограниченный срок службы по сравнению с другими источниками энергии.Поскольку SC имеют высокую плотность энергии, короткий период перезарядки и почти бесконечный срок службы, они кажутся очевидной заменой Li-Po батареи в этой системе, но требуются дальнейшие исследования того, как они влияют на эффективность системы FC в дроне. Приложения.

(PDF) Изучение предшествующего уровня техники системы подачи топлива двигателя с искровым зажиганием смесь в случае различных видов биотоплива

и не будет чувствительна к химическим и физическим свойствам биотоплива.

Для использования биотоплива в двигателях с существующими системами подачи топлива важно

изменить точные узлы систем подачи топлива, чтобы уменьшить их износ и обеспечить хорошее качество впрыска

. Примером, также приведенным в этой статье, может служить гидравлическая система подачи топлива электро-

, наконечник форсунки которой был заменен на электронный бульдозер

. Эта реконструированная система подачи топлива предназначена для впрыска спиртового топлива во впускные коллекторы двигателей с искровым зажиганием

.В случае систем с прямым впрыском

целесообразно использовать две топливные форсунки для смешивания стандартного топлива и биотоплива внутри цилиндра

. Предлагаемый в статье раствор позволяет впрыскивать стандартное топливо и биоэтанол

непосредственно в цилиндр двигателя, образуя подходящую воздушно-топливную смесь

вокруг электрода свечи зажигания. Для повышения долговечности точных рабочих поверхностей систем подачи топлива

рекомендуется использовать рабочие поверхности из тефлона и нанокомпозитного материала

В общем, использование HCCI без системы прямого впрыска в будущем возможно

путем добавления присадок для зажигания в топливо или регулирования внутреннего давления в цилиндре

во время работы двигателя. Кроме того, использование жидкого биотоплива в ближайшем будущем

имеет перспективы в двигателях с двухтопливной системой подачи, поскольку производство биотоплива на

является дорогостоящим, а его использование без стандартных видов топлива требует дальнейших исследований. В данной конкретной статье

дается обзор существующего уровня техники существующих систем подачи топлива, а также

с точки зрения их характеристик, на основании которых можно определить действие

данного патента и определить дополнительные системы подачи топлива. с инновационными функциями

для использования биотоплива в двигателях.

Ссылки

Basshuysen, R., Schäfer, F. Lexikon Motorentechnik. Висбаден, Германия, Vieweg & Sohn

Verlagsgesellschaft mbH, 2004.

Бедоя, И. Д., Арриета, А. А., Кадавид, Ф. Дж. Влияние системы смешивания и качества пилотного топлива на работу двухтопливного дизельного биогазового двигателя

. Технология биоресурсов, том 100,

, декабрь 2009 г., страницы 6624–6629.

Гун, К. М., Хуан, К., Цзя, Дж. Л., Су, Ю., Гао, К., Лю, X.J. Повышение топливной экономичности двигателя на метаноле

с непосредственным впрыском и искровым зажиганием при малых нагрузках. Топливо, Том 90, май

2011, страницы 1826–1832.

Хейслер, Х. 1995. Передовая технология двигателей. Лондон, Великобритания, Planta Tree.

Пулкрабек, В. В. 2009. Технические основы двигателя внутреннего сгорания.

Прентис Холл. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.

Роберт Бош ГмбХ. 2006. Бензин-моторное управление. Чичестер, Вили, Германия.

Роберт Бош ГмбХ.2004. Механическая система впрыска бензина с замкнутой лямбдой —

Контурное управление, K-Jetrobic. Техническая инструкция. Германия.

Роберт Бош ГмбХ. 2003. Система впрыска бензина с электронным управлением и замкнутым контуром лямбда-регулирования

, KE-Jetrobic. Техническая инструкция. Германия.

Robert Bosch GmbH 2001. Системы впрыска топлива. Издательская группа Беркли.

Роберт Бош ГмбХ. 2002. Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 24 издание.Фридр. Vieweg &

Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Германия.

Роберт Бош GMbH. 1998. Оттомотор-менеджмент. Фридр. Vieweg & Sohn

Verlagsgesellschaft mbH, Германия.

Преимущества дизельной энергосистемы

Покупая новую систему питания для своего бизнеса, вы обнаружите, что сегодня на рынке доступно множество вариантов. Хотя выбрать марку или модель достаточно сложно, самое важное решение, которое вам придется принять, — это источник топлива, используемый для работы генератора.Большинство промышленных предприятий выбирают энергосистему на природном газе или дизельном топливе. Хотя природный газ, безусловно, имеет явные преимущества, у дизельной энергосистемы есть ключевые преимущества.

Топливная эффективность

Поскольку цены на топливо продолжают колебаться, многие владельцы бизнеса обеспокоены своими расходами, особенно если учесть, что вам, возможно, придется держать генератор в рабочем состоянии в течение нескольких часов без перерыва во время отключения электроэнергии. Имейте в виду, что дизельное топливо имеет гораздо более высокую плотность энергии, чем газ, а это означает, что генератор будет работать с дизельным топливом дольше, чем с тем же объемом газа, и при почти незначительном повышении цены.Например, дизельный генератор мощностью 120 кВт обеспечивает топливную эффективность от 10,9 до 32,1 литра в час. Это намного лучше, чем то, что предлагают бензиновые двигатели. Вот почему дизельные двигатели — очевидный выбор для тяжелого оборудования, такого как промышленные генераторы.

Простота обслуживания

Дизель-генераторы

— отличный вариант для занятых профессионалов, потому что они чрезвычайно низкие в обслуживании. Это связано с тем, что для их включения требуется меньше компонентов. В отличие от бензиновых двигателей, в которых используется искровое зажигание, в дизельных двигателях используется сжатие.Воздух обычно втягивается в двигатель и подвергается сильному сжатию, в результате чего топливо нагревается и воспламеняется. С дизельным двигателем вам не нужно менять свечи зажигания или ремонтировать карбюратор. На один компонент в машине меньше — на одну потенциальную ремонтную работу меньше. В зависимости от модели дизельный агрегат может проработать до 30 000 часов, прежде чем потребуется какое-либо капитальное обслуживание.

Еще один важный момент, который следует отметить, это то, что дизельные двигатели работают с меньшими оборотами в минуту, чем бензиновые.Они делают это без ущерба для выходной мощности. Меньшее количество оборотов в минуту снижает общий износ, связанный с частой и продолжительной работой генератора.

Высокая прочность

Дизельные двигатели

спроектированы таким образом, чтобы выдерживать значительный износ на промышленных объектах. Дизельное топливо обладает самосмазывающими свойствами, что значительно увеличивает срок службы генератора. Однако, как и бензиновые двигатели, они требуют дополнительной смазки для поддержания их эффективности с течением времени.

Наличие меньшего количества компонентов по сравнению с бензиновым двигателем еще больше снижает вероятность поломки. Также следует отметить, что дизельные двигатели рассчитаны на то, чтобы выдерживать очень высокие температуры, поэтому риск перегрева невелик, если система находится в хорошем состоянии. Простота двигателя и конструкция делают дизельные генераторы более прочными и надежными на рабочем месте.

Бесперебойное питание

Благодаря своей прочности, дизельные генераторы могут работать без сбоев в течение длительного периода времени.Это приводит к непрерывному энергоснабжению даже после нескольких часов отключения электроэнергии. Вы сможете поддерживать в рабочем состоянии все критически важные системы, не беспокоясь о высоких расходах на топливо. Без генератора ваш бизнес может понести значительные финансовые потери из-за спада производства. Отключение электроэнергии может длиться несколько дней, поэтому лучше подготовиться, вложив средства в дизельную систему, на которую можно положиться в непредвиденных обстоятельствах.

Сейф для хранения

Дизельное топливо хранить безопаснее, чем бензин, поскольку оно не так легко воспламеняется.Однако он все еще легковоспламеняющийся, поэтому с ним следует обращаться осторожно. Топливо следует хранить вдали от источников тепла на случай разлива. При правильном хранении вы можете ожидать, что ваше дизельное топливо сохранит свое качество дольше, чем бензин.

Увеличенный срок службы

Известно, что дизельные двигатели обычно служат дольше, чем аналогичные бензиновые двигатели. При правильном обслуживании ваш дизельный генератор может прослужить десять или даже два или три десятилетия! Если вы хорошо за ним ухаживаете, вы можете свести к минимуму риск дорогостоящего ремонта или необходимости замены вашей системы намного раньше, чем ожидалось.

Высокая мощность

Дизельные двигатели

часто используются в промышленных условиях, поскольку они способны без проблем справляться с огромными нагрузками. Когда питание отключится, вам не нужно будет выбирать, что включить. Установив генератор подходящего размера, вы сможете сохранить все свое важное электрическое оборудование в рабочем состоянии даже в случае отключения электроэнергии.

Есть ли недостатки у владения дизельной системой?

Хотя преимущества очевидны, у дизельных генераторов есть свои недостатки, о которых вам следует сообщить перед покупкой.Вот основные недостатки владения дизельной системой питания.

Высокая предоплата

Дизель-генераторы обычно стоят дороже, чем их газовые аналоги. Однако эти затраты часто перевешиваются тем фактом, что системы требуют меньшего обслуживания и меньше ремонтов, если за ними должным образом ухаживают.

Чрезмерный шум

Известно, что дизельные агрегаты

шумнее других типов энергосистем. Однако есть способы минимизировать шум на месте, например, установить вокруг системы звукопоглощающий кожух.Это гарантирует, что вы сможете воспользоваться преимуществами дизельного генератора, не беспокоясь о том, что он будет слишком шумно и отвлекать ваших сотрудников.

Повышенные выбросы

Дизельные двигатели выделяют углекислый газ и другие токсичные загрязнители, способствующие глобальному потеплению. Если вы покупаете дизельный генератор и чрезмерно обеспокоены его воздействием на окружающую среду, вам следует рассмотреть все различные способы снижения выбросов углекислого газа, например сокращение потребления энергии.

Ваш надежный партнер в Калифорнии

Дизельные генераторы доступны в различных размерах и спецификациях для коммерческих и промышленных предприятий. Выбор подходящего генератора для вашего предприятия будет в основном зависеть от потребностей, бюджета и индивидуальных предпочтений вашей компании. Если вы ищете дизельный генератор в Калифорнии, компетентные представители Valley Power Systems готовы рассмотреть ваши варианты. Свяжитесь с нами сегодня чтобы начать.

Не забудьте подписаться на нас в Facebook и Linkedin для получения дополнительных обновлений или связаться с нашим офисом для получения дополнительной информации.

Островной режим | Внутренняя электростанция

Газовые двигатели

хорошо подходят для работы в автономном режиме , , в качестве автономной электростанции , , помогая поддерживать устойчивость объекта, либо сами по себе, либо как часть более широкой микросети. Работа в островном режиме относится к тем электростанциям, которые работают изолированно от национальной или местной распределительной сети.

Работа в островном режиме может принимать две основные формы:

Автономные генераторы, не подключенные к электросети
Генераторы, подключенные к электросети в параллельном режиме, которые могут работать независимо в случае сбоя электроснабжения сети

Схема микросети, показывающая функции автономного режима и автономного режима

Большое количество ТЭЦ было установлено без электрического подключения к внешней системе электроснабжения.Часто это происходит из-за удаленности объекта, ненадежности местной электросети или регулярных перебоев в подаче электроэнергии.

Эти сайты работают в «островном режиме». У них есть преимущество в том, что они избегают затрат на установку внешних подключений к сайту, но они должны управлять своим выделением и потреблением энергии без дополнительных или резервных источников питания. При проектировании газовой электростанции необходимо учитывать нормы нагрузки, применяемые к генератору от оборудования на площадке.На таких объектах обычно требуется высокая установленная мощность предприятия, чтобы обеспечить постоянную доступность электроэнергии. Однако многие площадки, на которых ТЭЦ работают в параллельном режиме, также имеют возможность работать в автономном режиме. Это дает им особенно полезную возможность обеспечивать электроэнергией объект, когда в локальной системе электроснабжения произошел сбой в электроснабжении.

Некоторые предприятия считают, что их ТЭЦ избавляет от необходимости устанавливать резервное питание для аварийного использования.Если планируется период работы в автономном режиме, относительно просто обеспечить, чтобы спрос на площадке был установлен на уровне, который не превышает полезную выходную мощность ТЭЦ. Как только это будет установлено, соединение с локальной системой отключается путем размыкания автоматического выключателя. После этого объект может работать в автономном режиме, при этом мощность ТЭЦ регулируется в соответствии с потребностями объекта.

Переход с параллельного режима на островной может произойти мгновенно, когда локальная система электроснабжения выйдет из строя.В этой ситуации ТЭЦ должна иметь возможность продолжать бесперебойно подавать нагрузку на площадку при условии, что нагрузка на площадку может быть немедленно ограничена до уровня мощности ТЭЦ. Обычно это достигается с помощью оборудования для контроля и управления нагрузкой, которое может автоматически отключать выбранные части нагрузки на объекте. Если это ограничение нагрузки не может быть достигнуто, ТЭЦ обычно останавливается при выходе из строя локальной системы, с которой она работает параллельно.Тогда сайт потеряет все источники питания. Однако до тех пор, пока в системе объекта есть средства для отключения выбранных цепей электропитания внутри объекта, ТЭЦ может быть быстро перезапущена, чтобы обеспечить мощность объекта до максимального выходного уровня. Обычно это требует незамедлительных действий со стороны электротехнического персонала на объекте при включении выключателей в соответствии с заранее подготовленной процедурой.

Также необходимо, чтобы ТЭЦ была оборудована резервным источником энергии, чтобы можно было перезапустить ее при отсутствии какого-либо внешнего источника энергии.Эта резервная копия обычно включает небольшой резервный дизельный генератор. Если на площадке есть другие резервные генерирующие мощности, энергия может быть предоставлена из этих источников для перезапуска ТЭЦ.

Требования к работе в островном режиме

Во всех случаях установка должна включать следующее:

Средство отвода теплового тепла, производимого ТЭЦ, обычно специальный охладитель сухого воздуха, электрически питаемый и управляемый от ТЭЦ.
Надежная подача газа при требуемом давлении в любое время, гарантирующая, что любые автоматические пожарные электромагнитные клапаны, если они установлены, не сработают при потере сети, в противном случае вам необходимо обеспечить подачу газа ТЭЦ перед такими клапанами.
Средство управления нагрузкой как для сброса, так и для приложения нагрузки контролируемым образом, чтобы не превышать ограничения ступенчатой нагрузки изготовителя двигателя. Это может быть как ручное приложение нагрузки, так и полностью автоматическая система сброса нагрузки / приложения.
Система заземления, предназначенная для генератора ТЭЦ, чтобы гарантировать сохранение путей замыкания на землю даже во время автономной работы.

Также необходимо учитывать ограничения по колебаниям напряжения и частоты подключенных нагрузок на объекте, так как это может еще больше ограничить нагрузку / отключение ступеней ТЭЦ.

Пожалуйста, свяжитесь с вашим местным офисом Clarke Energy, если вы хотите узнать больше.

Внешние ссылки

Нигерийские правила для внутренних электростанций.

Мицубиси Хэви Индастриз Двигатель и Турбокомпрессор, Лтд. | MHIET разрабатывает автономную систему электропитания «тройной гибрид» с возобновляемыми источниками энергии —

24 июня 2019 г. № 009

Токио, 24 июня 2019 г. — Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. (MHIET), компания группы Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.(MHI) разработала автономную систему электропитания «Triple Hybrid», которая сочетает в себе возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, с поршневым двигателем-генератором и аккумуляторной батареей, что обеспечивает оптимальный контроль стабилизации. Основным преимуществом системы является ее способность стабилизировать непостоянный выход возобновляемой энергии за счет объединения трех типов источников энергии, что позволяет получить высокоэффективный и недорогой источник питания, обеспечиваемый экологически чистой многоцелевой системой распределенной генерации.Демонстрационная установка Triple Hybrid Power Station, объединяющая оборудование для выработки солнечной энергии, аккумуляторные батареи и двигателестроительную установку, введена в эксплуатацию на заводе MHIET, где расположен головной офис. Система выработки электроэнергии получила название EBLOX, а система управления — COORDY. Эти системы создают структуру, которая позволяет MHIET предлагать решения для удовлетворения разнообразных потребностей в источниках питания.

Электроэнергия, полученная из естественной энергии, очень чувствительна к колебаниям погоды или другим факторам (переменная возобновляемая энергия), поэтому чем выше доля такой энергии, тем больше нестабильность в энергоснабжении.Тройная гибридная автономная система питания была разработана путем эффективного использования базовой технологии MHIET для устранения этого недостатка. Колеблющаяся мощность переменного возобновляемого источника энергии поглощается аккумуляторной батареей для выравнивания подачи, с резервным питанием от дизельных или газовых двигателей для выработки энергии, на которую не влияют изменения погоды или времени суток.

Система управления энергопотреблением для системы электропитания управляет различными источниками питания, чтобы оптимизировать работу компонентов и снизить эксплуатационные расходы.Кроме того, инвертор аккумуляторной батареи обеспечивает возможность стабилизации, чтобы справляться с дисбалансом нагрузки или внезапными изменениями, происходящими во время параллельной работы смеси источников питания. Кроме того, в случае параллельной работы с сетью использование функции быстрой разрядки и зарядки аккумуляторной батареи позволяет двойной гибридной системе двигателя и аккумулятора обеспечивать более короткое время подачи энергии и возможности удержания частоты, которые потребуются для балансирующего рынка в Японии. идти вперед.

Тройная гибридная электростанция включает в себя солнечную электростанцию класса 300 кВт, аккумуляторную батарею 500 кВт / 0,5 часа, газовый двигатель-генератор мощностью 500 кВт, вспомогательное оборудование и систему управления. Вся вырабатываемая энергия используется на заводе. Чтобы обеспечить возможность тестирования различных автономных операций, станция также оснащена резистором переменной нагрузки, который позволяет отделиться от линии энергосистемы.

Название продукта «EBLOX» отражает объединение нескольких типов энергии (E) вместе как блоки, а «BLOX» также включает в себя смысл построения социальной инфраструктуры.Система управления «COORDY» выражает идею координатора энергии.

Многие районы по всему миру недоступны для сетей передачи и распределения энергокомпаний, и им требуются простые автономные системы производства электроэнергии. В то же время автономные распределенные источники питания все чаще рассматриваются как средство борьбы со стихийными бедствиями, такими как землетрясения и наводнения. MHIET, предлагая гибридную систему выработки энергии (EBLOX и COORDY), способную стабилизировать изменчивую возобновляемую энергию и удовлетворять эти потребности, расширит потенциал для увеличения добавленной стоимости возобновляемой энергии и внесет свой вклад в реализацию низкоуглеродной энергии. общество.

Автономная система электроснабжения «Triple Hybrid»: EBLOX Демонстрационный комплекс Triple Hybrid Power Station Вид на демонстрационный объект с высоты птичьего полета

Автономная система питания «Triple Hybrid» — EBLOX
https://youtu.be/LnLOMyPEMmg

以上

Понимание жаргона производителей электроэнергии — Глоссарий терминов, связанных с генераторами

По мере того, как производство электроэнергии становится все более продвинутым, растут и термины, используемые в отрасли. Термины более технические и конкретные. Мы хотим, чтобы вы их знали и использовали.Это часть совместной работы в команде и накопления силы знаний. Этот глоссарий предназначен для справки, поэтому добавьте его в закладки и возвращайтесь на эту страницу всякий раз, когда у вас есть вопрос или вы хотите подтвердить значение любого из этих терминов, относящихся к производству электроэнергии.

Глоссарий по энергетике

Генераторы

Резервные генераторы : Резервный генератор — это резервный источник энергии, обычно поддерживаемый дизельным двигателем.Они используются во время чрезвычайных ситуаций, когда возникает нехватка или внезапная потеря мощности. Они могут включаться автоматически и быстро восстанавливать питание со временем переключения от 10 до 30 секунд.

Дизель-генератор: Дизель-генератор вырабатывает электроэнергию за счет использования дизельного двигателя и генератора переменного тока. Чаще всего используются в качестве резервного генератора, дизельные генераторы также используются в местах, где нет доступа к электросети. Дизель-генераторы работают быстро и — если они используются в качестве резервного — запускаются автоматически при отключении электроэнергии.

Генератор: Генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию — вид топлива, в котором используется, например, дизельное топливо или природный газ, — в электрическую энергию, используемую для питания других машин и устройств. Электрический ток дает либо постоянный ток (DC), либо переменный ток (AC). Существуют разные типы генераторов, основная разница заключается в том, какое топливо они используют для энергоблоков.

Генераторная установка: Генераторная установка взаимозаменяема с генератором (менее точный термин), генераторной установкой или двигателем-генератором.Генераторная установка — это устройство, состоящее из четырех основных частей: (1) двигателя, (2) генератора или генератора, (3) панели управления и (4) рамы. Он используется для преобразования энергии в электрическую.

Морской генератор: Морской генератор — это генератор, который используется на больших лодках и преобразует механическую энергию — обычно дизельную или бензиновую — в электрическую. Эта электрическая энергия затем используется для питания оборудования или других приборов на лодке. Основное различие между морским генератором и любым другим генератором заключается в его расположении: на суше по сравнению с открытыми водами.

Генератор природного газа: Генератор природного газа — это генератор, преобразующий природный газ в электрическую энергию. Эти генераторы используются как переносные генераторы и как резервные генераторы.

Переносной генератор: Переносные генераторы — это генераторы, которые можно относительно легко перемещать из одного места в другое, и которые не предназначены для постоянного использования. Различные модели работают на разных источниках энергии, таких как природный газ, дизельное топливо или пропан.Эти генераторы могут обеспечивать питание до 12 часов одновременно, а выходная мощность составляет до 17 500 Вт.

Восстановленный генератор: Восстановленный генератор — это генератор, который был восстановлен и испытан в соответствии со спецификациями производителя оригинального оборудования (OEM). Гарантия производителя также обычно прилагается к восстановленному генератору. Преимущество восстановленных генераторов — снижение затрат без потери качества, надежности и производительности.

Восстановленный генератор: Восстановленный генератор — это генератор, который может быть предоставлен относительно быстро, например, часы или дни, а не месяцы.Если вы хотите сократить время простоя, восстановленный генератор поможет вам быстро начать работу. Эти генераторы модернизируются, чтобы быть максимально приближенными к новым, со всеми внутренними компонентами, разобранными и проверенными на соответствие спецификациям OEM.

Стационарный генератор: Стационарные генераторы также известны как резервные или резервные генераторы. Как правило, они постоянно расположены для удовлетворения деловых или промышленных нужд. Стационарные генераторы обычно подключаются к главной распределительной панели и могут запускаться вручную или автоматически при необходимости.

Подержанный генератор: Подержанный генератор — это генератор, который был у предыдущего владельца и / или ранее обслуживался. Генератор проходит осмотр и испытания и может быть признан исправным или подлежащим ремонту. Цена зависит от срока службы и, при необходимости, стоимости ремонта.

Системы

Система с воздушным охлаждением : Система с воздушным охлаждением — это система для охлаждения генераторов. Генераторы во время работы выделяют много тепла, поэтому внутренняя часть генератора должна постоянно охлаждаться для защиты от повреждений.Циркуляция воздуха используется для снижения внутренней температуры. Холодный воздух забирается из атмосферы и вдувается в генераторную установку. В относительно небольших генераторах используется система с воздушным охлаждением, чтобы генератор работал эффективно.

Двухтопливная система: Двухтопливная система иногда называется двухтопливным генератором. Это генератор, который может одновременно работать на дизельном топливе и природном газе.

Система с жидкостным охлаждением: В системе с жидкостным охлаждением используется радиатор, водяной насос и масло или охлаждающая жидкость для поддержания температуры внутри генератора.Насос подает охлаждающую жидкость к двигателю генератора. Система с жидкостным охлаждением более долговечна, но дороже и обычно предназначена для генераторов мощностью более 22 киловатт.

Запчасти и аксессуары

Генератор: Генератор также известен как генератор или генератор. Это компонент, который преобразует механическую энергию в электрическую с помощью электромагнитной индукции. Это может быть автономный агрегат или часть генераторной установки.

Выпрямитель заряда аккумулятора: Выпрямитель заряда аккумулятора — это электрическое устройство, используемое для зарядки аккумулятора путем преобразования обмотки заряда аккумулятора из переменного напряжения в постоянное.

Подшипники: Подшипник — это компонент машины, напоминающий колесо, который обеспечивает бесперебойную работу машины. Подшипники помогают ограничить движение до желаемой скорости движения и уменьшить трение между движущимися частями. Есть много разных типов подшипников для разных целей.

Щетка: Щетки — это проводящие элементы, управляющие скользящим электрическим контактом между статическими и движущимися элементами.Они сделаны из графита и / или меди и используются только в очень маленьких или очень больших генераторах.

Сердечник: Сердечник — это пучок проводов в центральной части генератора.

Корпус: Корпус — это корпус генераторной установки. Это узел, используемый для защиты генератора от повреждений, вызванных погодными условиями, животными и другими вредными элементами. Большинство кожухов соответствуют требованиям NEMA 3R и оснащены замками, предотвращающими несанкционированное вмешательство в работу генераторной установки.

Маховик: Маховик — заменитель химических батарей — это тяжелая вращающаяся колесоподобная машина, в которой накапливается энергия вращения — количество запасенной энергии пропорционально ее скорости.

Сторона генератора: Сторона генератора также называется генератором или генератором. Это компонент генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Банк нагрузки: Банк нагрузки — это машина, которая имитирует реальную нагрузку генератора для тестирования, поддержки и определения способности генератора выдерживать свою электрическую нагрузку.

Лубрикатор: Лубрикатор — это устройство, которое подает смазку (например, масло или другую жидкость) в пневматическую систему в контролируемых или дозированных количествах.

Магнито: Магнито — это небольшой генератор, использующий постоянные магниты для генерации тока для некоторых двигателей внутреннего сгорания.

Реле: Реле — это электрическое устройство, активируемое током в цепи с целью размыкания или замыкания другой цепи. Другими словами, это переключатель с электрическим приводом, используемый в цепях управления.

Ротор: Ротор — это движущаяся или вращающаяся часть генератора.

Подставка: Подставка — это основание, используемое для установки компонентов генераторной установки.

Стартер: Стартер — это устройство, используемое для запуска двигателя; он может быть ручным или электрическим.

Статор: Статор — это неподвижная или неподвижная часть генератора.

Передаточный выключатель: Передаточный выключатель — это выключатель, который вручную или автоматически переключает электрическую нагрузку с обычного и предпочтительного источника на альтернативный и обычно стационарный или переносной источник.Безобрывный переключатель чаще всего используется в аварийных ситуациях, когда произошло отключение электроэнергии. Автоматические переключатели также могут включать элементы управления для выполнения таких действий, как установка таймеров или активация / деактивация резервного генератора.

Источник бесперебойного питания (ИБП): Также известный как резервный аккумулятор, ИБП обеспечивает питание при отключении электроэнергии или снижении напряжения мгновенно и автоматически. Он используется вместе с резервным генератором, чтобы гарантировать отсутствие перебоев в подаче электроэнергии.ИБП часто используются в центрах обработки данных, медицинских учреждениях, лабораториях, производственных центрах и других профессиональных учреждениях, на которые может негативно повлиять отключение электричества.

Нагреватель с водяной рубашкой: Нагреватель с водяной рубашкой — это установка, в которой водяная рубашка — заполненный водой кожух вокруг устройства — используется для регулирования температуры вокруг части оборудования. Водяная рубашка имеет металлическую оболочку с впускными и выпускными отверстиями, через которые перекачивается и циркулирует вода для поддержания точной температуры.

Обмотки: Обмотки — это катушки генератора. Другими словами, это провод, который был повернут один или несколько раз, чтобы сформировать непрерывную катушку, позволяющую электрическому току проходить через нее. Есть две основные обмотки: статор и ротор.

Типы номинальных значений генераторов

Номинальная мощность в непрерывном режиме: Номинальная мощность в непрерывном режиме используется при постоянной нагрузке (100%) в течение неограниченного периода времени каждый год. Неизменяемый коэффициент нагрузки составляет 70% -100% от опубликованной номинальной продолжительной мощности.Эта система оценки мощности используется, когда электросеть недоступна, особенно для приложений в горнодобывающей и сельскохозяйственной отраслях.

Номинальные характеристики генераторной установки: Рейтинг генераторной установки — это система рейтингов генераторов, позволяющая приобрести или арендовать генератор, который лучше всего подходит для вашей предполагаемой цели. Рейтинги соответствуют потребностям приложения с точки зрения оптимальной надежности, затрат и общей производительности.

Рейтинг аварийной резервной мощности (ESP): Рейтинг ESP относится к резервному генератору с типичным использованием 50 часов в год и максимальным использованием 200 часов в год с переменными нагрузками.Средний коэффициент переменной нагрузки составляет 70% от номинального значения ESP. Нет перегрузочной способности.

Критически важный режим ожидания: Рейтинг критически важного режима ожидания означает, что типичное использование генератора составляет 200 часов в год, а максимальное использование составляет 500 часов в год при различных нагрузках. Средний коэффициент переменной нагрузки составляет 85% от номинального значения в режиме ожидания. Нет перегрузочной способности. Типичные приложения — центры обработки данных и медицинские учреждения.

Номинальная мощность основной мощности: Номинальная мощность основной мощности обеспечивает неограниченное время работы или ограниченное время работы генераторов в категории основной мощности.Средний коэффициент переменной нагрузки составляет 70% от номинальной мощности. Имеется возможность перегрузки 10%. Генераторы с номинальной мощностью используются лицами, которые не покупают электроэнергию у коммунальных предприятий, но поставляют электроэнергию самостоятельно.

Номинальная мощность в режиме ожидания: Генераторы с номинальной мощностью в режиме ожидания используются во время перебоев в подаче электроэнергии для подачи аварийного питания в течение определенного и ограниченного периода времени. Типичное использование составляет 200 часов в год, а максимальное использование — 500 часов в год с изменяющейся нагрузкой.Средний коэффициент переменной нагрузки составляет 70% от номинального значения в режиме ожидания. Нет встроенной перегрузочной способности.

Другие соответствующие рейтинги

Уровень выбросов: В США рейтинги выбросов используются для подтверждения соответствия стандартам выбросов. Существуют определенные законодательные требования, большинство из которых регулируется Агентством по охране окружающей среды, которые регулируют выбросы загрязняющих веществ в атмосферу (например, оксидов азота и монооксида углерода) в атмосферу через генераторы.

кВт. мощность двигателя и относится к выходной мощности, которую может обеспечить генератор.Номинальная мощность в кВт определяется номинальной мощностью двигателя, рассчитанной на 0,746.

Номинальное напряжение: Номинальное напряжение указывает на измерение напряжения, при котором генераторная установка может начать работу. Номинальное напряжение генераторной установки эквивалентно напряжению, при котором генераторная установка должна была работать в соответствии с ее техническими характеристиками.

Условия процесса

Переменный ток (AC): Переменный ток — это электрический ток, который возникает, когда электрический заряд меняет направление движения.

Постоянный ток (DC): Постоянный ток — это электрический ток, который течет только в одном направлении и является продуктом химического воздействия или электромагнитной индукции.

Частота: Частота — это количество электрических волн, проходящих за секунду. Частота измеряется в циклах в секунду, известных как герцы (Гц). Стандарт США — 60 Гц.

Обороты генератора: Обороты генератора в минуту (об / мин) — это количество оборотов в минуту, необходимое для достижения требуемой частоты 60 Гц.Большинство двигателей-генераторов должны работать со скоростью 1800 или 3600 об / мин для выработки частоты 60 Гц. Вообще говоря, наборы 1800 об / мин являются обычными для первичных генераторов, а наборы 3600 об / мин — для стационарных агрегатов.

Определение размеров генератора: Определение размеров генератора — это метод, который сертифицированный электрик использует, чтобы помочь клиенту определить размер генератора, необходимый для выполнения конкретных задач и функций клиента. Определение размера может быть сложным и трудным, а занижение размера может повредить оборудование и прервать работу.Мы составили пошаговое руководство, чтобы сделать его максимально простым.

Непиковый период: Непиковый период — это определенный период времени, когда спрос на электроэнергию / электроэнергию сравнительно невелик. North American Electric Reliability Corporation (NERC) определяет непиковые часы как часы с 22:00 до 6:00, с понедельника по субботу и весь день в воскресенье.

Пик: Пик — это измерение, которое определяет максимальную нагрузку, которая может быть потреблена в течение определенного периода времени для каждого соответствующего типа генератора.

Как электричество подается в ваш дом

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько удобно щелкнуть выключателем или нажать кнопку и получить мгновенные удобства?
Это кажется таким простым; вам становится немного холодно или жарко, вы толкаете термостат вверх или вниз; ваша семья проголодалась, вы берете еду из холодильника и разогреваете ее в микроволновой печи или готовите еду на плоской плите; напряженный рабочий день, вы прыгаете в горячую ванну с водой; Чтобы узнать, что происходит в мире, вы берете пульт и включаете телевизор.Но как электричество попадает в ваш дом? Это сложный процесс, состоящий из множества шагов, посмотрите видео «Путь электричества» или вы можете подробнее узнать о каждом шаге ниже.

Распределительная система Вернуться к началу

Подстанция

CAEC покупает энергию у нашего кооператива по производству и передаче PowerSouth, который производит или покупает электроэнергию и передает ее на большие расстояния по линиям электропередачи распределительным компаниям, таким как CAEC.Наши подстанции — это точка, в которой электросетевая инфраструктура становится распределительной. Распределительные подстанции понижают напряжение, поступающее от линий электропередачи, чтобы начать процесс подачи энергии в ваш дом. Много работы уходит на планирование новых подстанций или даже модернизацию подстанций. CAEC использует долгосрочное прогнозирование для планирования новых подстанций, что напрямую влияет на надежность. Когда вы подписываетесь на услугу, независимо от ваших намерений в отношении этого счетчика, мы должны учитывать ваши текущие и будущие потребности в электроэнергии в этих прогнозах.Размещение и строительство подстанции — непростой процесс; Фактически, от этапа планирования до реализации требуется от двух до трех лет, чтобы завершить только один проект стоимостью примерно 1,5 миллиона долларов.

Силовой трансформатор

Напряжение, поступающее на подстанцию, 115 000 или 46 000 вольт, слишком велико для непосредственного попадания в ваши районы. Силовые трансформаторы используются для понижения напряжения до приемлемого уровня, чтобы подать его в ваши окрестности.

Распределительный трансформатор

Мы еще не готовы подключить ваш дом к электросети; напряжение, поступающее от силового трансформатора, 25 000 или 13 200 вольт, все еще слишком велико, чтобы подавать его прямо в ваш дом.Оттуда мощность распределяется по милям (в зависимости от того, как далеко ваш дом находится от подстанции) линий электропередачи, чтобы достичь распределительного трансформатора, который снова понижает мощность до уровня напряжения, необходимого для вашего дома, который составляет 120/240 вольт. . За последние пять лет стоимость трансформаторов выросла на 50 процентов, отчасти из-за роста материальных затрат, а также из-за федеральных нормативных требований, требующих повышения эффективности.

Сервисный сброс и счетчик

От распределительного трансформатора к вашему дому подключается служебный провод, который называется служебным отводом.Если у вас накладные расходы, CAEC подключает служебный провод к вашей погодной головке, которая является точкой соединения между объектами CAEC и домовладельцем. Если ваш служебный провод находится под землей, CAEC подключает служебный провод к вашей подземной измерительной коробке. Стяжка, сделанная на стороне источника счетчика, является точкой соединения между CAEC и элементом. Коробка счетчика в обоих случаях позволяет CAEC измерять количество потребляемой энергии.

Электроэнергия для вашего дома

От коробки счетчика провод обычно подключается к домашней коробке выключателя, которая функционирует как механизм безопасности для вашего дома.На этом этапе в игру вступает ваша домашняя проводка, которая позволяет отправлять энергию в розетки и выключатели одним нажатием кнопки или щелчком переключателя.

Это относится только к нескольким основным элементам оборудования, которые мы используем, чтобы ваше питание оставалось включенным более 99,9% времени. Некоторое другое жизненно важное оборудование, которое мы используем, включает выключатели верхнего и нижнего уровня, регуляторы напряжения и молниеотводы. Этот процесс также не распространяется на техническое обслуживание, которое мы должны выполнить, и персонал, необходимый для обеспечения того, чтобы созданная нами инфраструктура оставалась в отличном состоянии.Это включает в себя нашу программу управления растительностью, проверки линий и подстанций и другие важные программы.

Система трансмиссии Вернуться к началу

Как мы узнали выше, детально изучив систему распределения, для того, чтобы система передачи стала возможной, требуется совместная работа многих частей. Именно эта сеть, принадлежащая и обслуживаемая поставщиком электроэнергии и передачи CAEC, PowerSouth, а также линии электропередачи, принадлежащие Southern Company, делают возможной доставку электроэнергии нашим членам.А начинается все на заводе генерации:

Поколение

Производство электроэнергии начинается на электростанции, где источники топлива, такие как уголь, природный газ или гидроэнергетика, используются для преобразования воды в пар в процессе нагрева. Например, на большинстве угольных электростанций куски угля измельчаются в мелкий порошок и загружаются в установку для сжигания, где они сжигаются. Тепло от горящего угля используется для производства пара, который разводится по всей установке.

Турбины / Генераторы

Поскольку пар представляет собой воду под высоким давлением, он направляется в турбину, где давление заставляет лопасти турбины вращаться с высокой скоростью. Вал соединен между турбиной и генератором. Внутри генератора находится магнитное поле, которое производит напряжение или электричество примерно 15 000 вольт (В). Для удовлетворения энергетических потребностей членов CAEC и потребителей других распределительных кооперативов PowerSouth требуется около 10-12 лет и от 700 до 3 миллиардов долларов, чтобы построить только одну электростанцию.

Передающая подстанция

Мощность высокого напряжения, вырабатываемая генератором, поступает на передающую подстанцию электростанции. Внутри подстанции большие трансформаторы преобразуют напряжение генератора в чрезвычайно высокое напряжение (диапазон 115 000–500 000 В), чтобы он более эффективно передавался по линиям электропередачи на подстанции электропередачи и понижающие подстанции электропередачи.

Линии передачи и полюса

После повышения до соответствующего напряжения мощность затем передается в систему передачи, которая состоит из линий и полюсов, полностью или совместно принадлежащих PowerSouth.PowerSouth обслуживает более 2200 миль линий электропередачи и более 300 подстанций в Алабаме и Флориде. Планирование и установка нового передающего оборудования может быть долгим и утомительным процессом. Это часто связано с рядом сложных и критических экологических, экономических, социальных и технических вопросов, касающихся окружающей среды, надежности, которые необходимо изучить до принятия решений и выдачи необходимых разрешений (например, воздействия на окружающую среду, права проезда). Изучение и исследование каждой из этих ключевых областей, а также действия по планированию и прогнозированию потребности и размещения передающего оборудования могут занимать 10-20 лет, а на фактическое выполнение может потребоваться еще два-пять лет.

Коммутационная станция

Когда мощность достигает точки подачи, она проходит через процесс понижения (или понижения напряжения) на коммутационных станциях. Здесь 115 000–500 000 В снижается до примерно 115 000–46 000 В перед отправкой в первый компонент распределительной системы — подстанцию - и, в конечном итоге, в ваш дом.

Планирование такой большой системы может занять годы или десятилетия и может стоить миллионы долларов. Например, одна миля линии 115 000 В в сети электропередачи может стоить приблизительно 400 000 долларов — от планирования и разработки до реализации.Когда вы думаете о времени и усилиях, которые требуются, а также об инвестициях, чтобы построить и поддерживать тысячи миль линий для подачи электроэнергии в наши дома, ценность электричества становится гораздо более очевидной.

Энергетика: уголь Вернуться к началу

Знаете ли вы, сколько угля используется в вашем доме каждый день? Ежегодно средняя семья из четырех человек использует 3375 фунтов угля для водонагревателя; 560 фунтов — плита / плита; 256 фунтов — телевизор; и 37 фунтов — пылесос. Почти половина электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах, вырабатывается из угля, и с учетом огромных ресурсов США.У С. этот вид топлива — известно, что запаса его хватит почти на 300 лет — даже используется с той же скоростью, что и сегодня.

Затраты, связанные с использованием угля, включают добычу, транспортировку, производство электроэнергии и контроль выбросов, однако электроэнергия, работающая на угле, остается одним из самых дешевых источников энергии для потребителей. Так как же уголь питает ваш дом? Начнем с шахт.

Добыча угля

Есть два основных способа добычи угля: открытая и подземная.Шахтеры добывают уголь из залежей на уровне земли или вблизи нее, используя метод открытой добычи. Наземные бригады удаляют землю, покрывающую уголь, и постепенно извлекают это ископаемое топливо. Затем по закону горняки должны вернуть землю в ее первоначальное или улучшенное состояние, известное как рекультивация. В районах, где залежи угля находятся глубоко под землей, горняки роют туннели в земле и используют один из трех методов: традиционный, непрерывный или длинный забой.

При обычном методе горняк использует длинную электрическую цепную пилу, чтобы разрезать полосу под угольными месторождениями, и это место подвергается взрыву.После того, как взрыв разрыхляет уголь, шахтеры используют погрузочную машину и конвейерную ленту для переноса угля на поверхность земли для дальнейшей обработки. Напротив, при непрерывной разработке и разработке длинных забоев не используются буровые или взрывные работы. С помощью этих процессов уголь соответственно дробится или режется, а затем отправляется на обогатительную фабрику. На обогатительной фабрике рабочие работают с оборудованием для удаления камней и мусора перед промывкой, сортировкой и смешиванием угля перед отправкой.

Шахтеры обладают высокой квалификацией и хорошо обучены использованию сложного современного оборудования.В среднем угольщики работают 40 часов в неделю в холодных, шумных, сырых и темных условиях, а их средняя почасовая оплата составляет 21,57 доллара. В угольной промышленности занято более 300 000 человек.

Транспортировка угля

Уголь
в основном транспортируется в США по железной дороге и баржами. Альтернативные способы доставки включают грузовик, конвейер и судно. На железнодорожный транспорт приходится 70 процентов поставок угля на электростанции, что может привести к злоупотреблению рыночной властью (т.е. рост тарифов, низкое качество и ненадежный сервис), вызванные отсутствием конкуренции. С 2004 года ряд кооперативов по производству и передаче электроэнергии сообщили, что их железнодорожные перевозчики требуют 100-процентного повышения ставок по истечении срока их существующих контрактов.
Электростанция Чарльза Р. Лоумена
PowerSouth (наш поставщик электроэнергии), расположенная недалеко от Лероя, штат Алабама, принимает уголь размером с мяч для гольфа на баржах на реке Томбигби и по железной дороге. По мере того, как уголь выгружается на конвейер, уголь перемещается в большую складскую штабель, достаточно большую, чтобы обеспечить двухмесячный спрос.
Завод Lowman может хранить до 250 000 тонн угля. Учитывая высокий спрос, установка может сжигать до 5000 тонн в день, когда потребители потребляют много электроэнергии. Следующим шагом в этом процессе является преобразование угля в электричество.
Преобразование угля в электроэнергию
Производство электроэнергии на угле — это процесс производства электроэнергии из энергии (углерода), хранящейся в угле. Процесс преобразования угля в электричество состоит из нескольких этапов:
1.Машина, называемая пульверизатором (показанная ниже), измельчает уголь в мелкий порошок.
2. Угольный порошок смешивается с горячим воздухом, что помогает ему гореть более эффективно. Вентиляторы первичного воздуха продувают смесь по угольным трубам в топку.
3. Горящий уголь нагревает воду в котле, образуя пар.
4. Пар из котла вращает лопасти турбины, преобразуя тепловую энергию горящего угля в механическую энергию, которая вращает турбину.
5.Вращающаяся турбина используется для питания генератора, машины, которая превращает механическую энергию в электрическую. Это происходит, когда магниты вращаются внутри медной катушки в генераторе.
6. Конденсатор охлаждает пар после его выхода из турбины. Когда пар конденсируется, он снова превращается в воду.
7. Вода перекачивается обратно в бойлер, и цикл начинается снова.
Произведенная электроэнергия затем начинает свой путь к вашему дому через систему передачи, как описано выше.Хотя основной процесс преобразования угля в электричество не изменился за 60 лет, достижения в технологии удаления выбросов привели к созданию более чистого угля.
Технология «Чистый уголь»
Чистые угольные технологии делятся на четыре основные категории: промывка угля, борьба с загрязнением для существующих электростанций, эффективные технологии сжигания и экспериментальное улавливание и хранение углерода. Исследования и разработки за последние два десятилетия привели к созданию более 20 новых, более дешевых и экологически чистых угольных технологий.Фактически, PowerSouth инвестировала около 400 миллионов долларов в модернизацию оборудования на заводе Lowman для снижения выбросов диоксида серы, оксида азота и ртути. Три угольных энергоблока Лоумена могут производить 556 мегаватт (этого достаточно для питания 300 000 домов и предприятий) за счет сжигания примерно 1,5 миллиона тонн угля в год. Благодаря интеграции усовершенствованных скрубберов выбросы диоксида серы были сокращены примерно на 92,5 процента (всего 200 000 тонн), а выбросы оксида азота сократились примерно на 80 процентов (18 000 тонн), при этом был достигнут побочный эффект снижения содержания ртути при использовании в сочетании со скрубберами. .
Хотя другие страны не контролируют свои выбросы от угля, более чистые угольные технологии помогают снизить выбросы загрязняющих веществ здесь, в США.
Производство электроэнергии: природный газ Вернуться к началу
Когда вы думаете об электричестве, вы можете не думать о природном газе, но этот ресурс играет жизненно важную роль в производстве вашей энергии. Природный газ — это топливо, которое требует минимальной обработки, чтобы его можно было использовать в промышленных целях. Он имеет высокую теплотворную способность или содержание Btu и содержит мало примесей по сравнению с некоторыми другими ископаемыми видами топлива.В электроэнергетике исторически природный газ использовался для электростанций промежуточного и пикового режима или станций, которые включались в «пиковые» периоды использования, например, холодным зимним утром или жарким летним днем, когда большая часть населения использует большую нагрузку на электроэнергию. . В последние годы природный газ все больше и больше используется для выработки электроэнергии при базовой нагрузке.
От разведки и открытия до производства электроэнергии, прежде чем природный газ можно будет преобразовать в электричество, необходимо пройти несколько этапов — от определения местоположения ресурса до его полного использования, вы поймете роль природного газа в обеспечении электроэнергией вашего дома.
Разведка
Природный газ находится под землей в месторождениях. Чтобы сделать обоснованные предположения о местонахождении этих месторождений, нужны геологи и геофизики, а также использование технологий. Этот процесс может занять от двух до 10 лет. Геологи обычно начинают с геологических изысканий на поверхности земли, ища характеристики, указывающие на залежи природного газа.
После определения вероятных областей геологи используют такое оборудование, как сейсмографы (аналогичные тем, которые используются для регистрации колебаний землетрясений), магнитометры (для регистрации магнитных свойств) и гравиметры (для измерения гравитационных полей), чтобы исследовать состав земли ниже и определять если окружающая среда благоприятна для залежей природного газа.Если эти тесты положительны, затем выкапываются разведочные скважины, что позволяет геологам воочию увидеть характеристики подземных вод и подтвердить наличие отложений.
Добыча
После подтверждения высокой вероятности залежей газа в этом районе бурильщики начинают трехнедельный 24-часовой процесс раскопок (в некоторых случаях на глубине более 20 000 футов ниже поверхности земли) этих участков — где все еще нет 100-процентной уверенности в том, что месторождения природного газа существуют.
Бурильщики используют два метода: ударное бурение, которое заключается в поднятии и опускании тяжелого металлического долота в землю с образованием ямы; или роторное бурение, при котором для копания используется острое вращающееся долото (очень похожее на ручную дрель). Роторный метод — это, по большей части, наиболее распространенная форма бурения на сегодняшний день. Если находится природный газ, строится скважина; если природный газ не обнаружен, участок или «сухая скважина» очищается, и процесс поиска природного газа начинается снова.Например, с 1995 по 2005 год 60 процентов скважин, пробуренных на природный газ, считались сухими.
При обнаружении отложений открывается канал на поверхность, и, поскольку природный газ легче воздуха, сжатый газ поднимается на поверхность практически без помех. В некоторых случаях электрический заряд посылается в колодец, разрушая скалу вокруг него. После того, как заряды установлены, жидкость для гидроразрыва под высоким давлением, состоящая на 99,51% из воды и песка, направляется в скважину, которая дополнительно разрушает породы, выделяя природный газ.Поскольку газ легче раствора, он поднимается к верху скважины для улавливания. После извлечения из скважины газ проходит по сети трубопроводов для обработки и обработки.
Обработка
Природный газ, используемый в домах, сильно отличается от необработанного природного газа, который поступает из земли. Газ направляется на перерабатывающие предприятия, где извлекаются избыточная вода, жидкости, сера, диоксид углерода и углеводороды, в результате чего получается чистый природный газ.
Прибытие на электростанцию 
Обработанный газ поступает на электростанцию по магистральному газопроводу. Эта труба соединяется с газовым двором электростанции, где фильтры дополнительно удаляют примеси, а вся избыточная влага (например, вода или жидкие углеводороды) собирается и удаляется. Газовые станции также кондиционируют газ для оборудования, используемого в производстве электроэнергии, путем регулирования давления в соответствии с проектными требованиями турбины внутреннего сгорания (см. Параграф ниже). Природный газ должен оставаться в «газообразном состоянии», а не конденсироваться в капли жидкости.Если природный газ конденсируется в виде углеводородов в более концентрированной форме, это может вызвать повреждение внутреннего оборудования. Один из методов, используемых для поддержания требуемого газообразного состояния, — это газовые нагреватели, которые помогают поддерживать температуру природного газа выше точки росы.
Турбины внутреннего сгорания / Генератор
Достигнув необходимого давления и температуры, газ попадает в турбину внутреннего сгорания, которая очень похожа на реактивный двигатель. В сочетании со сжатым воздухом, генерируемым в передней части двигателя (также известной как камера сгорания), сжигание природного газа заставляет лопасти турбины вращаться.Турбина соединена с генератором через вал. Этот вал заставляет генератор вращаться и преобразует механическую энергию в электрическую, используя магниты и медную проволоку для создания электрического заряда. Затем эта мощность передается на повышающий трансформатор и распределительную станцию электростанции перед подачей в систему передачи.
Система комбинированного цикла природного газа
После того, как турбина сжигает природный газ, можно производить больше энергии за счет использования системы комбинированного цикла.Эта система забирает тепло выхлопных газов турбины (от 900 до 1150 ° F) и отправляет его в парогенератор-утилизатор (HRSG).
HRSG забирает отработанные горячие газы и использует их для преобразования воды в пар. Затем этот пар направляется в паровую турбину, которая, как и турбина внутреннего сгорания, подключена к генератору для выработки электроэнергии. Пар направляется в конденсатор, который охлаждает пар, превращая его обратно в воду, где он повторно используется в HRSG, и процесс вода / пар повторяется.
Производство электроэнергии: гидроэнергетика Вернуться к началу
В раннем возрасте нас учили, что вода и электричество несовместимы. Как бы это ни было верно, знаете ли вы, что вода используется для выработки электроэнергии? Звучит странно, но одним из старейших источников, используемых для производства энергии, который существует уже сотни лет, является гидроэнергетика — вода используется для питания машин или производства электроэнергии.
Соединенные Штаты являются четвертым по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире после Китая, Канады и Бразилии.Гидроэнергетика — крупнейший возобновляемый источник энергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах. В 2013 году на гидроэнергетику приходилось примерно шесть процентов от общего объема производства электроэнергии в США и 52 процента от всех возобновляемых источников энергии. Общая мощность гидроэлектростанций в США составляет около 100000 мегаватт (МВт), обеспечивая электроэнергией более 28 миллионов американских домов. Кроме того, в США гидроэнергия производится в среднем по 7 центов за киловатт-час (кВт-ч) по сравнению с другими средними показателями возобновляемой энергии, такими как ветер — 18 центов за кВт-ч, солнечная энергия — 13 центов за кВт-ч и биомасса — 10 центов за кВт-ч. .
Гидроэнергетика стала широко использоваться в начале 1880-х годов, когда была разработана технология передачи электроэнергии на большие расстояния.
Плотина — Большинство гидроэлектростанций опираются на плотину, которая задерживает воду, создавая большой резервуар.
Водозаборник — Затворы на плотине открываются, и сила тяжести тянет воду через напорный шток, трубопровод, который ведет к турбине. Вода создает давление, когда течет по этой трубе.
Турбина — Вода ударяется и вращает большие лопасти турбины, которая прикреплена к генератору над ней посредством вала.Современные гидротурбины могут преобразовывать до 90 процентов доступной энергии в электричество.
Генераторы — Когда лопасти турбины поворачиваются, на вращающейся части генератора вращается серия электромагнитов. Гигантские магниты вращаются мимо медных катушек, создавая электричество. После того, как генераторы вырабатывают электричество, оно передается на электрическую подстанцию, а затем передается в ваш дом.
Отток — Отработанная вода сбрасывается из турбины и иногда проходит по трубопроводам (отводам) и снова попадает в реку вниз по течению.
Вода в резервуаре считается запасенной энергией. Уровень резервуара над турбиной называется «напором» и определяет величину давления и объема, доступного для выработки электроэнергии. Чем больше напор, тем больше доступной энергии для производства электроэнергии. Когда ворота открыты, вода, протекающая через затвор, становится кинетической энергией, потому что находится в движении. Вращающаяся турбина, в свою очередь, приводит в движение генератор.
Энергетика: атомная промышленность Наверх
По мере того, как Америка ищет решения в области экологически чистой энергии, существует одна форма эффективного производства чистой энергии, которую наша страна не исследовала последние 57 лет — ядерная.По сравнению с другими странами, которые с большей готовностью используют ядерную энергию, в США в настоящее время имеется только 62 действующих в коммерческих целях атомных электростанций со 100 ядерными реакторами в 31 государстве. На каждой атомной электростанции обычно работает от 400 до 700 человек.
Хотя ядерная энергия эффективна, требуется много шагов, чтобы превратить ее в пригодную для использования форму энергии для вашего дома. Ниже мы рассмотрим, что нужно для использования топлива, такого как уран, и его преобразования в энергию для вашего дома.
Горное дело
Производство атомной энергии начинается в шахтах, где горняки ищут урановую руду, которая служит топливом для производства ядерной энергии.Для получения этого химического элемента уранодобывающие компании используют несколько методов: открытая (открытый), подземная добыча и добыча методом подземного выщелачивания. Подземная добыча урана требует тех же основных шагов, что и для любого другого типа добычи, например угля.
Фрезерный
После того, как урановая руда удалена из грунта d, она должна быть обработана «измельчением», которое включает в себя последовательность этапов физической и химической обработки. Конечный продукт помола образует желтый кек (названный из-за его порошкообразной текстуры и желтоватого цвета).
Преобразование и обогащение
Бочки с желтым кеками должны пройти еще один процесс, чтобы превратиться в топливо, которое можно использовать на электростанциях. Природный уран состоит из двух типов: U-235 и U-238. Только U-235 может использоваться для производства энергии, но он составляет менее 1 процента природного урана. Таким образом, для использования урана в качестве топлива на атомной электростанции диапазон U-235 должен быть доведен до газообразного состояния или «обогащен».
Чтобы понять, как работает обогащение, представьте молекулы газа в виде частиц песка, взвешенных в воздухе. Все молекулы одна за другой проходят через тысячи фильтров или сит. Поскольку более легкие частицы U-235 движутся быстрее, чем более тяжелые частицы U-238, большее их количество проникает через каждое сито. По мере прохождения большего количества сит концентрация U-235 увеличивается. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация U-235 не будет повышена или обогащена до 3-5 процентов.
Производство топлива
Однако, прежде чем его можно будет превратить в ядерное топливо, обогащенный газ фторид урана превращается в диоксид урана — твердое вещество.Затем его прессуют в керамические шарики размером с кончик мизинца человека. Топливные таблетки вставляются и складываются встык в тонкие, жаропрочные металлические трубки или топливные стержни, размер которых может варьироваться от 12 до 17 футов в высоту. Топливные стержни объединяются в пучки твэлов, и в среднем в каждую активную зону реактора загружается 157 пучков твэлов (каждый весом примерно 1450 фунтов). По мере того, как U-235 истощается, процесс деления или расщепления атомов замедляется, что требует замены топливных пучков каждые 18-24 месяца.
Производство электроэнергии
Когда пучки твэлов помещаются в реактор, происходит процесс расщепления атомов урана, когда они бомбардируются свободными нейтронами, также известный как деление, который создает энергию, которая выделяется в виде тепла. Однако управляющие стержни, изготовленные из химического элемента бора, помещаются в пучки твэлов, чтобы замедлить или полностью остановить деление атомов урана, давая электростанции возможность точно контролировать количество выделяемого тепла.
Тепло, выделяемое при делении, направляется в реактор с водой под давлением (PWR), где он нагревает воду до 500 ° F, но не дает ей закипеть, как в скороварке. Затем парогенераторы забирают речную воду и направляют ее в трубы, содержащие воду, нагретую PWR, для преобразования речной воды в пар. Затем пар направляется в турбины, чтобы начать процесс производства электроэнергии. Затем пар выпускается через градирни.
Выбытие
В год типичная атомная электростанция производит 20 метрических тонн отработанного ядерного топлива.Атомная промышленность производит в общей сложности около 2000 метрических тонн отработанного топлива в год. За последние четыре десятилетия вся отрасль произвела около 60 000 метрических тонн отработанного ядерного топлива. Если бы использованные топливные сборки были уложены встык и бок о бок, это покрыло бы футбольное поле глубиной около семи ярдов. Большинство американских атомных электростанций хранят отходы либо в сухом хранилище, либо в бассейне для отработавшего топлива. Поскольку вода является естественным радиационным барьером, отработавшее топливо загружается в герметичные стальные или железобетонные контейнеры, известные как контейнеры, а затем осторожно доставляется в облицованный сталью бетонный бассейн с водой для хранения.
Сухое хранение на месте осуществляется аналогичным образом: отработанное топливо помещается в бетонные и стальные контейнеры, которые устанавливаются на специальной площадке. Каждая бочка может весить 300 000 фунтов и достаточно прочна, чтобы выдержать удар быстро движущегося грузовика или даже поезда без каких-либо повреждений.
Другие страны, такие как Япония, Россия и страны Европы, перерабатывают отработавшее ядерное топливо путем отделения урана и плутония от отходов топливных стержней, а затем повторно обогащают восстановленный уран для повторного использования в качестве топлива.
Безопасность прежде всего
АЭС США хорошо спроектированы, обслуживаются обученным персоналом, защищены от нападения и подготовлены в случае возникновения чрезвычайной ситуации. В дополнение к резервным системам, которые контролируют и регулируют то, что происходит внутри реактора, атомные электростанции США также используют ряд физических барьеров для предотвращения утечки радиоактивного материала. Все, от топливных таблеток до топливных стержней, заключено в материалы, ограничивающие радиационное воздействие. Все эти предметы содержатся в массивной железобетонной конструкции, называемой защитной оболочкой, со стенами толщиной четыре фута.Отсутствие защитной конструкции — вот что привело к выходу из строя Чернобыльской АЭС в России, чего не может произойти в Соединенных Штатах, поскольку все станции должны иметь защитные конструкции и другие средства безопасности.
Для выработки электроэнергии, произведенной с помощью ядерной энергии, требуется много шагов. Однако ядерная энергетика позволяет нам иметь чистый альтернативный источник энергии. Если принять во внимание процесс планирования, который включает в себя метеорологические, сейсмические исследования и исследования населения, то на строительство атомной станции, от планирования до эксплуатации, может уйти до 10-15 лет.Но при этом эффективный источник энергии может доставить электроэнергию в ваш дом.
Энергетика: возобновляемые источники энергии Наверх
Благодаря современным технологиям каждый день используются новые источники энергии. Возобновляемая энергия также называется «чистой» или «зеленой» энергией, потому что она практически не имеет выбросов и может быть восполнена за короткий период времени. Чаще всего используются четыре возобновляемых источника: ветер, солнечная фотоэлектрическая энергия, геотермальная энергия и биомасса. Гидроэнергетика также является возобновляемым ресурсом, о чем говорилось выше.
Развитие возобновляемых источников энергии для коммерческого использования в зоне обслуживания CAEC, в том числе ветровой, солнечной, геотермальной энергии и биомассы, считается экономически нецелесообразным по сравнению с более традиционными вариантами. Тем не менее, давайте посмотрим на процесс генерации этих природных топливных ресурсов.
Ветер
Ветряные машины (также называемые ветряными турбинами) используют лопасти для сбора кинетической энергии ветра. Когда дует ветер, он обтекает лопасти, создавая подъемную силу, как крылья самолета, заставляя их вращаться.Лопасти соединены с приводным валом, который вращает электрогенератор.
Стоимость коммерческих ветряных турбин варьируется от 1 до 2 миллионов долларов за мегаватт (МВт) установленной мощности. На разработку проектов может уйти более семи лет, из которых 2,5 года находятся на стадии планирования. Одна турбина мощностью 1 МВт, работающая с производительностью 45 процентов, будет вырабатывать около 3,9 миллиона киловатт (кВт) электроэнергии в год, удовлетворяя потребности примерно 500 домашних хозяйств в год. Однако средний оборот ветряной турбины составляет примерно 25 процентов.В США в ветроэнергетике занято около 85 000 человек.
Основная проблема использования ветра в качестве источника энергии заключается в том, что ветер непостоянен и не всегда дует, когда требуется электричество. Энергия ветра не может быть сохранена, и не все ветры можно использовать для удовлетворения потребностей в электроэнергии. Жизнеспособность ветряного проекта в нашем районе еще больше затрудняется из-за более высоких затрат на строительство морских установок и риска разрушения ветряной электростанции из-за ураганных ветров, которые иногда встречаются на наших южных побережьях.
Многие потенциальные ветряные электростанции, на которых ветровая энергия может производиться в больших масштабах, должны располагаться в местах, удаленных от населенных пунктов, где необходима энергия. Это ставит ветроэнергетику в невыгодное положение с точки зрения затрат на новые подстанции и линии электропередачи.
Солнечная
Солнечная энергия преобразуется в электричество с помощью фотоэлектрических (PV) устройств или «солнечных батарей». Солнечная энергия (тепло) кипятит воду; пар приводит в движение турбину; турбина вращает обычный генератор, который затем вырабатывает электроэнергию.Строительство солнечной электростанции мощностью 10 гигаватт (ГВт) обойдется примерно в 100 миллиардов долларов, а для электростанции мощностью 500 мегаватт (МВт), которая может обеспечить электроэнергией 100000 домашних хозяйств, потребуется 4000 акров, тогда как для электростанции, работающей на природном газе мощностью 500 МВт, потребуется 40 акров и угольная фабрика 300 соток. В нашем районе солнечная энергия будет обеспечивать около 15 процентов необходимой энергии за 24 часа, а в оставшееся время потребуется еще один источник топлива.
Геотермальная энергия
Электростанции производят геотермальную энергию, используя сухой пар земли или горячую воду, получаемую при рытье колодцев.Либо сухой пар, либо горячая вода выводится на поверхность по трубам и перерабатывается в электроэнергию на электростанции. Поскольку геотермальные электростанции используют меньшие площади земли, стоимость земли обычно ниже, чем у других электростанций.
Geothermal — это ресурс базовой нагрузки, доступный 24 часа в сутки, каждый день в году. Он не зависит от погодных условий и не требует затрат на топливо. Однако бурение геотермальных резервуаров и их поиск может быть дорогостоящей задачей. Первоначальная стоимость месторождения и электростанции составляет около 2500 долларов за установленный кВт в США.S., и даже от 3000 до 5000 долларов за небольшую электростанцию мощностью менее 1 МВт. Бурение каждой наблюдательной скважины может сильно различаться в зависимости от геологических и других условий. Геотермальная энергия очень специфична для конкретной местности, и наряду с теплом, исходящим от земли, в процессе также могут рассеиваться токсичные химические вещества.
Соединенные Штаты вырабатывают в среднем 15 миллиардов киловатт-часов (кВт-ч) геотермальной энергии в год, а электростанции сосредоточены в основном в западной части страны.
Биомасса
Энергия биомассы включает свалочный метан, древесные отходы, побочные продукты сельского хозяйства и этанол. Сегодня большая часть электроэнергии из биомассы вырабатывается с использованием парового цикла. В этом процессе биомасса сжигается в котле для получения пара. Затем пар вращает турбину, которая соединена с генератором, вырабатывающим электричество.
Из этих ресурсов метановый газ из свалок имеет наибольший потенциал для производства электроэнергии из возобновляемых источников на юго-востоке.Для высвобождения метана из разлагающихся отходов собирают газ с помощью ряда скважин, стратегически расположенных по всей территории полигона. Скважины соединены серией труб, ведущих к трубам большего размера, по которым газ доставляется на завод, вырабатывающий электричество из возобновляемых видов топлива. Вся система трубопроводов находится под вакуумом, создаваемым воздуходувками на объекте, в результате чего свалочный газ выходит из скважин. Как только нагнетатели подают газ на завод, двигатели внутреннего сгорания используют газ в качестве топлива и вращают генераторы для производства электроэнергии.
Преобразование свалочного газа (LFG) в электричество снижает выбросы метана, парникового газа в 23 раза более сильного, чем углекислый газ. По состоянию на июль этого года в США действовало около 636 энергетических проектов, работающих на свалочном газе (80 из которых связаны с электрическими кооперативами), в результате чего в 2013 году было произведено почти 16 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. В Алабаме есть пять действующих проектов: Болдуин, Джексон, Монтгомери, Морган и Сент-Клер.
CAEC в настоящее время предлагает своим членам возможность использовать эту возобновляемую альтернативу с программой Green Power Choice, партнерством между PowerSouth (наш кооператив по производству и передаче электроэнергии) и Waste Management.В рамках этого проекта электричество вырабатывается из метана, производимого на региональной полигоне Спрингхилл в Кэмпбеллтоне, штат Флорида. Покупка двух блоков зеленой энергии в месяц в течение года приравнивается к переработке 480 фунтов алюминия (15 322 банки) или переработке 1766 фунтов алюминия. газета. Блоки состоят из 100 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии и могут быть включены в счет за электроэнергию по цене 2 доллара за блок.