Том 87, № 5 (2020)

Особенность электрической энергии состоит в том, что ее нужно производить в данный момент столько, сколько необходимо потребителю. Однако графики потребления энергии имеют весьма неравномерный характер по времени суток. Для покрытия пиковых нагрузок применяется высокоманевренное оборудование, обладающее зачастую меньшей экономичностью. Это оборудование эксплуатируется в режимах частичной мощности, где его эффективность заметно снижается. Одним из реальных способов выхода из этой ситуации может быть использование тепловых насосов (ТН) в схемах с когенерационными установками(КУ) на базе тепловых двигателей. В этом случае появляется возможность использовать тепловой двигатель в экономичном режиме в течение всего времени суток, а излишки электроэнергии в ночные часы направить на привод теплового насоса. В работе рассмотрены два варианта работы когенерационной установки на базе дизельного двигателя в схемах энергообеспечения отдельного потребителя в условиях неравномерного графика электрической нагрузки. В качестве примера взята КУ фирмы Wartsila 12V32. Такие установки эксплуатируются в отдаленных районах РФ. Основные данные КУ в расчетном режиме следующие. Дизель-генератор: электрическая мощность - 6000 кВт, часовой расход топлива - 1080 кг/ч, тепловая мощность - 5240 кВт, температура ОГ - 485 °C, эффективный КПД - 0,46, коэффициент использования теплоты топлива 0,89. В первом варианте КУ работает в стандартном режиме. Таким образом обеспечивается выработка электрической мощности в соответствии с графиком. Во втором варианте КУ используется совместно с ТН для получения дополнительной тепловой мощности. Расчеты показали, что включением теплового насоса в схему когенерационной установки, работающей в режиме неравномерного графика электрической нагрузки, можно обеспечить работу дизеля в течение всего времени суток в режиме максимального КПД и повысить коэффициент использования теплоты топлива на 17-20 %.

Разработка современного быстроходного, энергоэффективного и надежного дизеля требует качественной смазки всех трущихся деталей в целом и деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) в особенности. Актуальность данного исследования обусловлена недостаточной изученностью процесса струйного маслоснабжения деталей ЦПГ, реализуемого в комбинированных системах смазки современных быстроходных четырехтактных двигателей и существенно влияющего на процессы трения, износа и задира деталей этой группы. Анализ ранее выполненных работ в этой области показал целесообразность не только постановки эксперимента, но и использования расчетного моделирования с целью повышения информативности получаемых результатов. Задачей исследования являлось определение координат точки выброса струи масла из зазора вращающегося шатунного подшипника. Согласно принятой рабочей гипотезе, точкой выброса струи масла являлось геометрическое место максимального зазора в шатунном подшипнике. Для расчета угловой координаты этой точки использовался метод составления и решения уравнений плоского движения твердого тела. В результате проведенного исследования получено аналитическое выражение искомой координаты и рассчитано ее значение в течение рабочего цикла для условий номинального режима работы объекта исследования - быстроходного универсального дизеля воздушного охлаждения 1Ч 8,5/8,0 (ТМЗ-450Д). Обеспечение достоверности и повышение точности результатов исследования подтверждается сравнением с расчетными данными, полученными методом классической динамики поршневых двигателей. Массив расчетных значений координаты точки выброса струи масла из зазора вращающегося шатунного подшипника указанного дизеля, определенный в данной работе, будет использован для отладки разрабатываемого средства расчетного моделирования процесса струйной подачи масла и последующей оптимизации на этой основе условий смазки, трения и износа деталей ЦПГ.

В лесопромышленном комплексе России средние и мелкие предприятия с объемом лесозаготовок до 100 тыс. куб. м в год занимают в общем объеме 48 %. Большая часть этих предприятий не обладают возможностями для приобретения новых харвестеров. Альтернативой новым машинам выступают харвестеры с вторичного рынка. Актуальными являются исследования по изучению изменения технического состояния харвестеров в процессе эксплуатации. Был проведен сбор данных о моделях, возрасте, количестве отработанных моточасов и стоимости харвестеров, предлагаемых на вторичном рынке. Собрано 202 предложения. На машины возрастом до 5 лет приходится 31 ед.; возрастом от 5 до 10 - 99; от 10 до 15 - 56; старше 15 - 16; по моделям: John Deere (включая устаревший бренд Timberjack) - 73, в том числе 8 гусеничных машин; Ponsse - 29; Komatsu (включая устаревший бренд Valmet) - 49, включая 4 машины на базе гусеничного экскаватора; харвестеры разных моделей, выполненные на базе гусеничных экскаваторов - 37; прочие модели - 18. Гипотетически полагая, наличие связи между стоимостью машины и ее состоянием, построены корреляционные зависимости: между стоимостью и возрастом харвестера; между стоимостью и количеством моточасов. Зависимость между стоимостью и возрастом описывается степенной и экспоненциальной кривыми, коэффициенты детерминации соответственно - 0,56 и 0,54. Фильтрация данных по диапазону мощности (160-205 кВт) и по модели (рассмотрено три модели: John Deere 1270, Ponsse Ergo, Komatsu 931) не привела к однозначной определенности в виде регрессии, хотя незначительно увеличила коэффициент детерминации. Выделены группы факторов, которые могут влиять на характер регрессии: фактор продавца, фактор ремонта, фактор эксплуатации, фактор технических характеристик, но определение степени влияния этих групп требует дополнительных исследований. Зависимость между стоимостью и количеством моточасов характеризуется очень слабой связью из-за большого разброса данных вследствие некорректных значений моточасов, отмеченных продавцами. Общие регрессионные тренды для харвестеров согласовываются с данными для других типов тракторов, но для определения однозначности в регрессиях требуется накопление эмпирических данных по надежности машин и изменению их стоимости в течение ряда лет.