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