Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Нефтегазовое дело, химия и экология»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Зав. кафедрой «НГДХиЭ»

____________ Л.И. Никитина

«___» _____________ 2016 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ В УСТАНОВКАХ ИТД-90

Выпускная квалификационная работа

ВКР 21.03.01 – 946.2016 ПЗ

Исполнитель

студент 946 группы ________________________В.В. Коваленко

Руководитель

профессор, д.т.н., профессор_________________А.Ю. Коньков

Нормоконтроль

доцент, к.т.н., доцент_______________________Е.В. Муромцева

Хабаровск – 2016

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1 СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА 5

2 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА МОТОРНЫМ МЕТОДОМ НА УСТАНОВКЕ ИТД-90 9

2.1 Стандартная методика определения цетанового числа 9

2.2 Рабочий процесс двигателя установки ИТД-90 15

2.3 Пути совершенствования существующей методики 22

3 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ УСТАНОВКИ ИДТ-90 В ПРОГРАММЕ “ДИЗЕЛЬ-РК” 26

3.1 Общие сведения о программе 26

3.2 Настройка программы 29

3.3 Влияние цетанового числа на период задержки воспламенения топлива 33

3.4 Влияние неплотности рабочей камеры на рабочий процесс 35

3.5 Исследование возможности компенсации влияния утечек рабочего тела за счет изменения степени сжатия 37

3.6 Способ определения давления в конце сжатия по рабочей индикаторной диаграмме 41

4 ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА 44

4.1 Выбор измерительного оборудования 44

4.2. Методика контроля теплового состояния установки и определения цетанового числа 50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 54

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 56

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 57

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной ВКР является совершенствования методики определения цетанового числа моторным методом с помощью установки ИТД-90. Для реализации поставленной мной задачи необходимо определить недостатки моторного метода, пути решения устранения этих недостатков и описать усовершенствованный способ определения цетанового числа.

Цетановое число — характеристика воспламеняемости дизельных топлив, определяющая период задержки воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

Чаще всего для двигателей стандартного назначения используют дизельные топлива с цетановым числом 40-55. Если это число составляет меньше 40, то период задержки воспламенения и скорость нарастания давления резко возрастают, тем самым происходит износ двигателя.

В российских стандартах [1,2] описано, что цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

На сегодняшний день принято, что цетановое число чаще всего определяется с помощью моторного метода, где определяется воспламеняемость сжигаемого топлива в цилиндре двигателя, который предварительно калибруется на эталонных смесях. Процесс измерения на дви­гателе является одним из самых длительных и дорогостоящих, но это единственный метод, который обеспечивает прямое измерение цетанового числа и не зависит от состава смеси. Несмотря на это, метод обладает большим количеством недостатков. Клапанные зазоры, изменение условий подвода топлива, тщатель­ность подготовки эталонных смесей, нагар в двигателях, износ установки, субъективность отсчета -все это приводит к появлению ошибок [2].

Главная проблема измерения цетанового числа немоторным методом- влияние состава дизельного топлива. Моторный метод тем хорош, что способен определять цетановое число любых видов топлива. А для немоторного необходимо все экспресс анализаторы перекалибровывать при переходе, от классического топлива к биодизельному.

Для успешного решения проблемы повышения качества и эффективного использования дизельного топлива, первостепенное значение имеет оценка эксплуатационных свойств.

В России на протяжение последних 4-5 лет занимаются созданием средств определения цетанового числа дизельного топлива, что уже привело к созданию нескольких способов и устройств определения цетанового числа. Но не все устройства нашли применения у потребителей из-за низкой точности измерений [3].

Таким образом, на сегодняшний день, потребители не имеют возможности контролировать данный показатель качества топлива на любом этапе его эксплуатации самостоятельно из-за отсутствия доступных мобильных установок для точного анализа автомобильных топлив.

1 СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА

В настоящее время собран материал по качественному и количественному контролю качества топлива. Существует несколько методов для анализа качества топлива:

• качественные способы определения присутствия компонентов;

• количественные способы определения суммарного содержания различных компонентов, и вычисление по их процентному содержанию отдельных показателей качества.

Качественные методы, которые позволяют определять только пороговое содержание определяемого компонента, не удовлетворяют производителей и потребителей нефтепродуктов, поскольку не дают возможности точно охарактеризовать топлива.

Количественные методы определения показателей качества топлива можно разделить на две большие группы: химико-аналитические методы, основанные на титрировании, сжигании, или других видах окисления нефтепродукта, и электрофизические методы, основанные на пропускании электрических, электромагнитных и акустических сигналов через исследуемые нефтепродукты.

Сегодня существует много методов определения качества нефтепродуктов, основанных на сжигании и титрировании. Однако эти методы непригодны для создания поточного анализатора, так как не удовлетворяют требованиям по взрывобезопасности, быстродействию, простоте обслуживания.

Рассмотрим подробнее известные электрофизические методы и конструкции контроля исследуемых показателей качества. Для начала опишем октаномер, основанный на методе "холодного" окисления топлива в реакторе при заданной температуре, в котором давление максимальное имеет экспоненциальную зависимость от цетанового числа. Принцип работы октономера основан на пропускании через реактор, который нагрет до температуры 290-300⁰, топливовоздушной смеси. В этом реакторе протекает реакция холодно-пламенного окисления с выделением тепла. В реактор подаются порции испытуемого топлива и эталонной смеси, а цетановое число определяется по скачку температуры в реакторе по сравнению с температурой топлива на входе. Точность метода невысока и зависит от углеводо­родного состава топлива.

Для повышения точности в установке имеются датчики давления и клапаны, при этом измерения производят при определенной температуре с регистрацией давления в реакторе. При контроле температуры и давлении можно определить цетановое число топлива. Характеристика изменения давления в реакторе от цетанового числа топлива описыва­ется экспоненциальной зависимостью. Но несмотря на это, приборы являются дорогостоящими.

Методы, которые связанны с пропусканием через пробу электромагнитных излучений различных частот, считаются наиболее перспективными. К ним относятся: магнитно-резонансные, рентгеноскопические и радиоактивные, они также имеют несколько недостатков- дороговизна, большие габариты и экологическая безопасность.

Нельзя оставить без внимания оптоэлектронный абсорбционный метод, основанный на поглощении пробой топлива оптического сигнала, где измеряется интенсивность поглощения света в заданном диапазоне волн (0,8— 2,5 мкм), которая напрямую зависит от фракционного состава топлива.

Устройство показало неплохие результаты на эталонных, лабораторных и товарных топливах в нормальных климатических условиях, однако достигнуть стабильности из-за очень высокой временной и температурной нестабильности световых фильтров, источника излучения, блока питания так и не смогли. При разработке высокостабильных оптических фильтров схема вполне работоспособна и при использовании современной элементной базы позволит создать дешевый надежный прибор.

Из оптоэлектронных методов, основанных на возбуждении флуоресцентного свечения пробы топлива в ультрафиолетовый спектр. О цетановом числе судят по длине волны и интенсивности свечения.

Этот способ не получил широкого распространения при создании прибора, так как не дает устойчивой повторяемости, хотя несомненно заслуживает дальнейших исследований.

Спектрометрические методы, основанные на анализе спектров поглощения или пропускания топлив в широком диапазоне частот, позволяют в известной степени уменьшить влияние состава сырья на измерение воспламеняемости топлива. Эти методы используют принцип наблюдения за интенсивностями большого числа полос поглощения в инфракрасных спектрах углеводородов и, в отличие от описанных выше приборов, вычисляют цетановое число по множеству факторов. Это позволяет уменьшить ошибки измерения при измерении другого вида сырья.

Для большего повышения точности каждого вида сырья строится отдельная калибровочная модель, а специальные адаптивные алгоритмы на основании анализа спектральной характеристики осуществляют выбор модели, наилучшим образом отражающей зависимость спектрального поглощения от цетанового числа дизельного топлива.

Следующий метод обусловлен применением серной кислоты, или метод прямого титрирования. В процессе реакции с топливом испытуемой фракции изменяется приращение температуры кислоты. Анализ ведут обработкой трех одинаковых проб серной кислотой с разной концентрацией с последующим измерением приращения температуры реакционных смесей, по которым идентифицируют продукт. Эти условия позволяют определить марки топлив.

Все перечисленные методы определения цетанового числа дизельного топлива не позволяют создать малогабаритный, эффективный, способствующий устранению утечек воздуха в цилиндре, а также менее дорогой прибор оперативного контроля качества топлива.

Классификация всех ранее перечисленных методов определения цетанового числа представлена в виде схемы на рисунке 1.1.

2 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕТАНОВОГО ЧИСЛА МОТОРНЫМ МЕТОДОМ НА УСТАНОВКЕ ИТД-90

2.1 Стандартная методика определения цетанового числа

В настоящее время в соответствие с ГОСТ 3122-67 устанавливается метод определения самовоспламеняемости топлива в дизельных двигателях по совпадению вспышек.

Сущность метода заключается в сравнении самовоспламеняемости испытуемого топлива при различных степенях сжатия с эталонным топливом с известными числами в условиях испытания.

Для проведения испытания используют установку ИТД-90, в которой встроен индикатор ИПЗВ-2 (индикатор периода задержки воспламенения), предназначенный для определения периода задержки воспламенения топлива по результатам одновременного измерения момента впрыска топлива. Продолжительность периода задержки воспламенения является ключевым вопросом моторного метода определения цетанового числа.

Эталонные топлива делятся на две группы: первичные и вторичные. К первичным относятся цетан, гептаметилнонан (ГМН) или (АМН) и смеси данных материалов с подобранным по объему составом. Используя в качестве первичного эталона ГМН, цетановое число эталонной смеси определяют согласно зависимости

В настоящем методе условная шкала цетановых чисел первоначально была определена как процентное содержание по объему н-цетана (нормального цетана) в смеси с метилнафталином (АМН), где н-цетану было присвоено значение 100, а АМН было присвоено нулевое значение. Замена АМН на ГМН в качестве низкоцетанового компонента была проведена в 1962 году в целях использования материала, характеризующегося лучшей устойчивостью при хранении и доступностью. Для ГМП было определено цетановое число 15 на основании определения его цетанового числа с использованием смесей цетана и АМН в качестве первичных эталонных топлив.

К вторичным эталонным топливам относятся смеси, составленные в объемном соотношении из двух отобранных партий смесей углеводородных топлив, обозначаемые:

• В-топливо (высокоцетановое);

• Н-топливо (низкоцетановое).

Каждая партия В-топлива и Н-топлива калибруется лабораторией ОАО «ВНИИНП» на основе экспериментальной работы в сотрудничестве с нефтеперерабатывающими заводами Российской Федерации в разнообразных сочетаниях путем сопоставления со смесями первичных эталонных топлив [2].

Для определения степени сжатия используют микрометр, при установке которого необходимо залить воду в камеру сгорания 114 см³. Заливку осуществляют три раза и вычисляют среднее из трех показаний микрометра. При этом степень сжатия устанавливается при положении поршня точно в верхней мертвой точке(ВМТ) такта сжатия.

Графическую зависимость степени сжатия от показания микрометра устанавливают измерением объема камера сгорания заливаемым объемом воды для шести точек, соотвествующим показаниям микрометра от 10 до 60 мм через 10 мм. Всякий раз следует точно измерять объем залитой воды. По среднему объему для каждого показания микрометра вычисляют степень сжатия по формуле

Для впрыска топлива необходимо устанавливать угол, равный 13⁰ до верхней мертвой точки в такте сжатия, что достигается регулированием угла подачи топлива. Возможность регулирования угла обеспечивается правильной установкой муфты сцепления насоса с валиком привода.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР