Caracteristicile motoarelorn actualul stadiu de dezvoltare a
energeticii, al cerinelor consumatorilor de energie electric i al
reducerii apelului la hidrocarburi, grupurile electrogene antrenate
cu motoare cu ardere intern sunt folosite n: uniti de siguran, cu
pornire rapid i eventual automat, pentru alimentarea unor
consumatori de energie electric cu cerine deosebite, precum:
consumatori industriali care necesit continuitate n alimentarea cu
energie electric i consumatori proprii tehnologici vitali din
marile uniti ale centralelor termoelectrice cu abur convenionale i
nucleare; instituii publice de importan deosebit, spitale, sli de
spectacole ded mare capacitate i importan; aeroporturi, centre de
calcul, centre de comand dispecer ale unor instalaii industriale,
din transporturi i din ramura energetic; instalaii de alimentare cu
energie electric pentru consumatori mici i izolai, precum i pentru
consumatori temporari cu nevoi de scurt si foarte scurt durat;
instalaiile cuprinznd unul sa mai multe grupuri electrogene,
construite n centrale electrice, pot fi staionare, transportabile
(rutier sau pe calea ferat) sau plutitoare; instalaiile de
alimentare cu energie electric (centrale electrice) pentru nevoi
mari; uniti de vrf i de rezerv n sisteme energetice cu legturi
slabe; aceast categorie de centrale electrice nu mai este de
actualitate n sistemul energetic naional al R.S.R., ns este prezent
n sisteme energetice ntinse teritorial, n ri n curs de dezvoltare i
n cele cu economii bazate pe hidrocarburi; instalai pentru
valorificarea cu randament superior a unor resurse energetice
secundare combustibile a biogazului.Tipurile motoarelor folosite la
antrenarea generatoarelor electrice sunt de preferin cu ciclu de
autoaprindere Diesel i numai dac felul combustibilului o impune, cu
aprindere prin scnteie.Motoarele diesel sunt preferate din
urmtoarele motive: dau randament mai bun; permit folosirea unui
combustibil cu punct de inflamabilitate mai ridicat, mai greu
volatil, eventual rezidual i, n general, mai ieftin; pericolul de
incendiu i de explozie este mai redus.Caracteristica general a
motoarelor diesel folosite pentru grupurile electrogene este redata
in tabelul 1.
Tabelul 1Caracteristicile tehnice ale motoarelor Diesel
Tipul motoruluiTuraia [rot/min]Nr. max. de ci-lindriDiame-trul
cilin-drului [mm]Putere maxim [kW]Greu-tatea [kg/kW]Putere maxim pe
ci-lindru [kW]Caracterizare
Lent80-30012800-100030000*55-602500-2950Motoare derivate din
motoare marine n doi timpi
Semirapide400-50012-16300-4804000-660012-17200-420Motoare
derivate din motoare marine cu 2 i 4 timpi
Rapid 800-150012-24*175-25030004,5-1075-165Motoare uoare pentru
istalaii mobile de siguran
*Puterea maxim continu pentru motoare marine Pentru grupurile
electrogene staionare, puterea instalat este, n mod frecvent, sub
300 kW i depete numai excepional 15 MW. Puterea unitar maxim a unui
grup Diesel atinge 30 MW.Combustibilii utilizabili pentru motoarele
cu ardere intern ale grupurilor electrogene i implicaiile asupra
tipului de motor sunt date n tabelul 2.Tipuri de motoare cu ardere
intern i combustibili utilizabili
MotorulFelul combustibiluluiIntroducerea combustibilului n
cilindruRanda-ment efectiv %Obs.
Cu autoaprindere sistem DieselHidrocarburi distilate (motorin)
i/sau reziduale (pcur)Combustibil lichid vegetalPrin injector la
finele comprimrii37-41Pcur utilizat la > 300 kW
Cu autoaprinde-re i doi com-bustibili gaze + motorinCombustibil
principal (cca. 90-95%): gaz metan, propan, butan; gaze industriale
combustibile;Combustibil auxiliar (de aprindere) motorin (cca.
5-10%)Aspirat n amestec cu aerulPrin injector la finele
comprimrii36-40
Cu aprindere prin scnteie Gaz metan, propan, butan; Gaze
industriale combustibile; (RES) Biogaz.Insuflat n amestec cu
aerul27-29Motoare sub 500 kW
Tabelul 2
Bilanul termic al motoarelor, la sarcin optim, este redat n
tabelul 3. Energia util este considerat la cupla
motorului.Randamentul producerii energiei electrice la borne este
dat de relaia:
Randamentul net al producerii energiei electrice are
valoarea
unde este randamentul generatorului electric (date fiind
construcia, turaia i racirea cu aer n circuit deschis a
generatorului, pentru randamentul acestuia, se pot adopta valorile:
0,91-0,92 pentru puteri sub 1MW; 091-0,93 pentru puteri ntre 1-4MW
i 0,93-0,96 pentru puteri ntre 4-10MW); iar consumul propriu
tehnologic al motorului, avnd valori cuprinse ntre
0,0075-0,015.Numrul uzual de cilindri pentru motoarele cu cilindri
verticali, n linie este de 4, 6, 8, 12, iar pentru cele n V, 12,
16, 20, 24.Tabelul 3Bilanul termic al motoarelor Diesel antrennd
grupuri electrogene
Felul clduriiRepartizarea aproximativ %
Diesel n 4 timpiDiesel n 2 timpiMotoare cu gaze cu aprindere
prin scnteie
Cldur utila136-4034-3732-35
Pierderi prin frecri mecanicea27-86-75-6
Pierderi n apa de rcirea322-2420-2226-28
Pierderi prin gaze de arderea425-2729-3134-36
Cldura evacuat n mediul ambiant prin radiaie i scpri de
gazea55-85-75-8
Puterea efectiv a motoarelor cu ardere intern, msurat la cupl,
Pef este dat de relaia:
unde: este numr dimensional, raport ntre numrul rotaiilor i al
cilindrilor (la motoare n 4 timpi, ; la 2 timpi ); turaia
[rot/min]; V volumul cilindrului [m3] (seciunea pistonului cursa);
numrul de cilindri; presiunea medie efectiv a motorului [N/m2].Din
motive de limitare a uzurii, turaia de regim a motoarelor se alege
n funcie de cursa pistonului, astfel ca viteza medie de deplasare s
nu depeasc 10 m/s.Creterea presiunii medii efective constituie
principala trstur a actualelor motoare diesel folosite la grupurile
electrogene. Aceast cretere este realizat, n prezent, cu
turbosuflante cu turaie ridicat, variabil, folosind gazele de
ardere ieite din motor. Datele comparative ale motoarelor ne
supraalimentate i supraalimentate sunt redate n tabelul 4 i
schemele de supraalimentare, n fig.1.Pentru aceeai putere la cupl,
datorit supraalimentrii, volumul ocupat de motor scade fa de
motorul ne supraalimentat cu 23-29%, greutatea, cu 26-30% i costul
specific, cu 20-25%.Variaia consumului specific cu ncrcarea
motorului este artat n fig.2. Se constat o reducere a consumului
specific la motoarele supraalimentate i o comportare mai favorabil
la ncrcri pariale. Aceasta se datoreaz faptului c, la sarcini
pariale, turaia turbosuflantei se micoreaz, ceea ce conduce la
scderea debitului masic de aer i, deci, la limitarea excesului de
aer.Prin supraalimentare se mai obine: o reducere a nivelului
zgomotului la aspiraie i la evacuare; uniformizare debitului de aer
la cilindri; reducerea noxelor (micorarea CO cu pn la 30%, a
hidrocarburilor nearse cu 50%).Tabelul 4Caracteristici comparative
pentru motoare ne supraalimentate i supraalimentate
Felul motoruluiCu aspiraie naturalCu supraalimentaie simplCu dou
trepte de comprimare i rcire intermediar
Schema din fig.1ab
Raportul de comprimare al motorului14-2012-1511-14
Presiunea aerului la intrarea n cilindri bar
(abs)0,91,3-1,82-4
Presiunea medie efectiv, bar7-8,510-1214-20