В условиях роста цен на углеводородное топливо и ужесточения требований экологической безопасности при эксплуатации энергетических установок на базе поршневых машин повышение их топливной экономичности и улучшение экологических показателей работы являются актуальными задачами.
Как показывает анализ литературных данных по повышению эксплуатационной экономичности энергетической установки на базе поршневого двигателя, одним из таких мероприятий является обеспечение повышенного температурного режима вне зависимости от ее нагрузки [1,2]
С этой целью была разработана и затем запатентована система жидкостного охлаждения [3], в последствии получившая название модернизированная, обеспечивающая работу поршневой машины при стабильном, не зависящем от нагрузки на двигатель повышенном температурном режиме.
Для расчета экономической эффективности применения модернизированной системы охлаждения на энергетической установки необходимы следующие данные:
график изменения нагрузки поршневой машины за определенный календарный промежуток времени (сутки, месяц, год и т. д.),
график изменения удельного расхода топлива в зависимости от нагрузки при работе поршневой машины в штатном режиме (по технической документации),
график изменения удельного расхода топлива в зависимости от нагрузки при работе поршневой машины с повышенным температурным режимом охлаждающей жидкости (по экспериментальным или экспертным оценкам),
данные о стоимости топлива, используемого для поршневой машины (газ, дизельное топливо) на текущий момент времени,
нормы удельных средневзвешенных выбросов NOx, CO, CHx,
Расчет экономической эффективности, полученной при снижении удельного расхода топлива при переводе поршневой машины на повышенный температурный режим охлаждения в зоне рабочих нагрузок и снижения вредных выбросов в атмосферу от несгоревшего топлива:
Эт=ЦтBэк+Пэ,(1)
где Bэк- суммарная экономия топлива за рассматриваемый период эксплуатации энергетической установки (сутки, месяц, год),
Цт — цены на органическое топливо на текущий период времени,
Пэ — снижение платы за вредные выбросы в атмосферу
Суммарную экономия топлива за рассматриваемый период эксплуатации энергетической установки Bэк рассчитывают по формуле:
Bэк=
Peiti(qеi–qеi’)],(2)
где Pei- нагрузка, при которой работает энергетическая установка в данный период времени согласно графика нагрузки, кВт,
ti –время работы поршневой машины с нагрузкой Pei,час.,
qei –удельный расход топлива при работе поршневой машины в штатном режиме с нагрузкой Pei, г/кВт час.,
qei`- удельный расход топлива при работе поршневой машины при повышенном температурном режиме охлаждающей жидкости с той же нагрузкой г/кВт час.,
i –порядковый номер нагрузочного режима Pe,
n- число нагрузочных режимов, определяемое по графику изменения нагрузки поршневой машины.
В данном случае экономический эффект рассчитывается только от полученного снижения эксплуатационного расхода топлива и снижения при этом вредных выбросов в атмосферу от несгоревшего топлива. Для более детального расчета этого параметра необходимо учитывать затраты на применение теплового аккумулятора и системы автоматического управления данной системой.
Снижение расхода топлива у поршневых машин ведет к снижению количества вредных выбросов в атмосферу с выхлопными газами, а следовательно, к снижению затрат на экологическую составляющую.
Расчет экономической эффективности от снижения вредных выбросов в атмосферу Пэ,руб/т:
Пэ= ПNOx+ПСО+ПСHx, (3)
где ПNOx –снижение затрат на экологическую составляющую в связи с уменьшением выбросов в атмосферу окислов азота, руб/т:
ПNOx=PэкeNOxPKЭЦNOx /106(4)
ПСО — снижение затрат на экологическую составляющую в связи с уменьшением выбросов в атмосферу окиси углерода, руб/т:
ПСO=Pэк.eCOPKЭЦСO /106,(5)
ПСHx — снижение затрат на экологическую составляющую в связи с уменьшением выбросов в атмосферу углеводородов, руб/т:
ПСH=Pэкr.eCHPKЭЦСH /106,(6)
где Pэк — номинальная мощность энергетической установки, кВт
eNOxP, eCOP, eCHP –норма удельных средневзвешенных выбросов NOx, CO, CHx по ГОСТ Р 51249, г/кВт час.,
КЭ- коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние атмосферного воздуха и почвы) по территориям экономических районов РФ,
ЦNOx,ЦСO, ЦСH — цена за выброс в атмосферу соответственно NOx, CO, CHx в соответствии с постановлением Правительства РФ№ 344 от 12.6.2003.
r — время работы энергетической установки на сэкономленном топливе при номинальной нагрузки.
Таким образом, представленный алгоритм расчета экономической эффективности работы энергетической установки на базе поршневой машины с модернизированной системой жидкостного охлаждения позволяет уже на стадии проектирования сделать выводы об экономической целесообразности ее применения.
Литература:
- Разуваев А. В., Разуваева Е. А., Соколова Е. А. Повышение эффективности энергетических установок // ВЕСТНИК Саратовского государственного технического университета № 3 Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. С 150–159. (ISSN 1999–8341)
- Разуваев А. В., Соколова Е. А. Экспериментальное исследование системы охлаждение дизеля 6ЧН 21/21 // ВЕСТНИК Саратовского государственного технического университета № 1 (69) Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2013. С 222–229. (ISSN 1999–8341)
- Патент РФ № 2493385 Разуваев А. В., Терехин А. Н., Соколова Е. А. Система жидкостного охлаждения тепловой машины
- Разуваев А. В., Соколова Е. А. Определение емкости теплового аккумулятора модернизированной системы охлаждения поршневой машины/ Научно-технический, информационно-аналитический и учебно-методический журнал «Энергобезопасность и энергосбережение» № 4 2004 С16–19, ISSN 2071–2219
