Управление подачей топлива ДВС в дизель-генераторе

[Belerafon]

Здравствуйте. Есть задача управлять подачей топлива в дизель-генераторной установке. Однако установка не обычная, а выдающая постоянный ток, т.е. на выходе генератора стоит выпрямитель. А также в генераторе существует возможность регулировать возбуждение, т.е. получать одинаковое напряжение на разных скоростях. Управлять двигателем и генератором должен внешний контроллер, который необходимо запрограммировать.
Вопрос: Допустим, у меня дизель максимальной мощности 300кВт (например, фирмы ЯМЗ). А потребляемая в данный момент пользователем мощность - 200кВт. Как узнать скорость дизеля и положение педали газа, работа с которыми с точки зрения потребления топлива будет оптимальна? Ведь, допустим, эту мощность можно получить на скорости 1800 об/мин при 65% "педали газа", а можно на скорости 1200 об/мин на 100% "педали газа" (цифры взяты с потолка для примера). В какой точке работать лучше? Этот вопрос был бы легко выяснен, если бы было дано семейство частичных скоростных характеристик конкретного дизеля при различных уровнях "педали газа", на которых показана зависимость мощности и потребления топлива от скорости. Из них можно было бы выяснить наиболее оптимальные скорость и уровень "педали газа" для каждой из требуемых мощностей, заложить в таблицу и реализовать. Но... в документации на дизель есть только внешние скоростные характеристики (при 100% положении "педали газа"). И другие обычно и не приводятся... Как решить вопрос экономии? На какой скорости самый лучший КПД при различных положениях педали газа?

[Димас]

Причём здесь педаль газа?  Подбирайте мотор с таким расчётом, чтобы использовать 80-90% его полной мощности. Ну или купите мотор из 656/658 семейства ЯМЗ и играйтесь с ним как хотите прям в онлайн...

З.Ы. И профиль дооформляем, чтоб не нарушать правила форума.

[Belerafon]

Нагрузка на генераторе бывает разная. От номинальной до практически нуля. Крутить все время двигатель на большой скорости не хочется, так как это излишний расход топлива. Хочется менять скорость в зависимости от мощности. Вот и вопрос в том, как её менять.

[Димас]

Ну на генераторах переменного тока необходимость строгого поддержания определённых оборотов я бы ещё понял, но на генераторе постоянного тока это зачем? В принципе с вашей задачей спокойно справиться штатный регулятор ТНВД...

[Belerafon]

Вот именно, что обороты не то что не надо держать, а при одной и той же снимаемой с генератора мощности обороты могут различаться, скажем, в два раза. Дело в том, что генератор постоянного тока имеет независимый контур управления возбуждением, на который воздействует контроллер управления. И одну и ту же мощность с генератора можно снимать как на большой скорсоти с малым моментом, так и на назкой скорости с большим моментом. И генератору - всё равно, в каком из этих режимов работать. А вот дизелю - нет. Вопрос можно свести к классическому автомобильному вопросу, на какой передаче лучше ехать со скоростью, скажем, 60км/ч. На моей бензиновой машине можно выбрать для этого как пятую перечачу, где на газ надо давить посильнее, но обороты ниже, а можно ехать на четвертой, где обороты выше, мотору легче, но крутится он быстрее. И я до сих пор не знаю, где оптимум с точки зрения потребления топлива (и износа двигателя) в этом случае. Теперь такой же вопрос встал с дизель-генераторной установкой. Наш генератор можно рассматривать как вариатор, который каналом возбуждения можно настроить на любую скорость вращения при одинаковой выдаваемой мощности. Регулятор ТНВД предназначен как раз для надежного поддержания фиксированной частоты вращения генератора переменного тока, где важна выходная частота. У меня же частота не важна и есть возможность работать на любых частотах с разными моментами, но я не знаю, где для двигателя будет оптимальный режим.

[kayot]

На сколькоя я знаю ,для двигателя должна существовать такая характеристика как "удельный расход топлива" и график его зависимости от частоты вращения.

[Belerafon]

Есть такая характеристика. Дана в документации. Но - дана для максимального нажатия на "педаль газа". У нее есть минимум, примерно совпадающий с максимальным крутящим моментом двигателя. Для моего дизеля это 1300 об/мин. Но как изменяется такая характеристика при частичном нажатии на педаль, я не знаю. И поэтому не знаю, где там находится оптимум. Вроде как в некоторой литаратуре написано, что оптимум удельного расхода смещается в область более низких скоростей при меньшем нажатии на педаль газа, но как именно - я не знаю, поэтому не могу заложить таблицу желаемых скоростей в контролелр управления.

[Димас]

Вам совершенно правильно подсказал kayot. Выбирайте любой подходящий вам мотор и по графику скоростной характеристик определяете необходимые обороты. Например для ЯМЗ 236\238 график выглядит так:

[Belerafon]

Отлично. Рассмотрим приведенный вами график. Допустим, я выбрал ЯМЗ 238, графики которого отмечены цифрой 2. При полной снимаемой мощности при полной нагрузке судя по удельному расходу топлива мне нужно выбрать скорость работы 1400 об/мин и получать мощность около 170 л.с. Характеристики на графике приведены для полной подачи топлива. Теперь пусть потребитель начал потреблять не 170 л.с., а только 100. В какой точке мне работать? С какой скоростью и уровнем подачи топлива? Генератор может снимать эту мощность от 1000 до 200 об/мин с соответствующими моментами.

[Traktor]

Не проще ли приобрести готовый дизель-генератор?

[kayot]

Мне кажется ,что ваще параллельно на сколько нажата "педаль газа"(если это не хх.).Удельный расход показывает сколько нужно "овса" чтобы кормить каждую лошадь в течении часа.Какая разница 100 их или 170

[Belerafon]

Да, удельный расход это отношение овса к мощности. И там, где он меньше, там выше КПД. Только форма графика удельного расхода тоже несколько деформируется при отпускании педали газа. Для полного нажатия - график такой, как на рисунке. Для холостого хода, очевидно, оптимум будет уже на скорости холостого хода. Нельзя сказать, что оптимум будет на 1400 об/мин для любого положения педали газа, а ровно для точки холостого хода - 900. Оптимум по мере отпускания педали газа плавно сдвигается вниз по оборотам, достигая скорости холостого хода при полном отпускании педали. И вот как эта кривая деформируется, я и не знаю. Иначе бы не было никаких вопросов, всегда можно работать на скорости 1400...

[kayot]

Чёт мне думается что этот график справедлив и для ХХ.