Pruebas de motores de biogás y optimización de parámetros

Para simplificar su trabajo diario, la empresa de servicios de motores de gas Power UP GmbH está utilizando equipos de medición Dewesoft. La compañía ofrece componentes de motores de gas desarrollados y diseñados exclusivamente para la compañía con el objetivo de mejorar la vida útil de las piezas de repuesto, así como el rendimiento y la eficiencia general del motor.

La solución Dewesoft Combustion Engine Analyzer y la comunicación Modbus brindan la flexibilidad y la conectividad necesarias.

Power UP es una empresa de ingeniería energética que se especializa en productos y soluciones de alta tecnología para motores de gas con clientes en más de 40 países. Power UP proporciona sus propios componentes de motor de gas diseñados especialmente. Este servicio prolonga la vida útil de las piezas de repuesto del cliente y mejora el rendimiento y la eficiencia del motor. Los clientes se benefician de costos de mantenimiento reducidos, eficiencia del motor y confiabilidad.

Los componentes clave del producto de Power UP, como culatas, bielas, pre-cámaras, manguitos de bujías, son producidos por Power UP Manufacturing. Al optimizar las tecnologías existentes y desarrollar nuevos conceptos, Power UP maximiza el rendimiento de generación y cumple con las pautas de bajas emisiones.

La compañía también ofrece servicios de consultoría en soluciones de motores de gas utilizando conceptos alternativos y eficientes de tecnología, ingeniería y elaborando soluciones para diferentes mercados y requisitos de aplicación que cumplan con las expectativas específicas del cliente.

Los ingenieros de Power UP se esfuerzan continuamente por extender la vida útil de las piezas de repuesto para reducir el costo del mantenimiento general. El experto equipo de ventas y soporte de productos reconoce todos los aspectos del negocio del motor de gas. Cualquiera sea la aplicación, tienen la experiencia para proporcionar soluciones para desafíos comerciales y técnicos.

El Problema y la Aplicación de Prueba

Los motores de gas acompañarán al futuro mercado de la energía, ya que su flexibilidad y fiabilidad juegan un papel vital en una estrategia energética incluso sostenible y estable. Dichos motores de potencia impulsados por gas pueden ser impulsados por gases de vertederos o desechos industriales, biogás o gas natural para generar electricidad, sin quemar combustible y sin las emisiones de escape asociadas.

Este caso relaciona la medición en una unidad de motor / generador de biogás de 12 cilindros J312 Jenbacher, fabricada en la sede de GE INNIO en Jenbach, Austria, y utilizada en una granja para producir electricidad y calor. El J312, cuyo tamaño es de 4.7 x 1.8 x 2.3 metros, es capaz de producir energía de carga base a una velocidad de 579 kW / 480V / 60Hz y agua caliente a una velocidad de 2454 MBTU / h (720 kWh a 140 grados F (90 grados C)., manufactured at GE INNIO’s headquarters in Jenbach, Austria, and used at a farm for producing both electricity and heat. The J312 - the size of which is 4.7 x 1.8 x 2.3 meters - is capable of producing baseload power at the rate of 579 kW/480V/60Hz and hot water at a rate of 2454 MBTU/h (720 kW at 140 F degrees (90 C degrees).

Los motores de gas Jenbacher tienen un rango de potencia de 200 kW a 10 MW y funcionan con gas natural u otros gases. Proporcionan energía, calor y enfriamiento en el sitio para una variedad de aplicaciones comerciales, industriales y municipales, particularmente renovables y de conversión de residuos en energía, generación y cogeneración de energía industrial / CHP (calor y energía combinados) y generación de energía en campos petroleros. Se han entregado más de 52,000 motores de gas Jenbacher en más de 100 países.

La unidad estándar particular, en este caso, ha sido modificada por Power UP GmbH. En lugar de la culata OEM de 2 válvulas, se usa una culata Power UP EVE de 4 válvulas, que aumenta la eficiencia eléctrica en un 2,5%. El grupo electrógeno dado tiene una potencia eléctrica de 550 kW.
En el sitio del cliente, existe la necesidad de un sistema de medición eficiente, rápido y fácil de configurar, con visualización inmediata, para minimizar el tiempo de inactividad del motor y la pérdida de dinero.

Solución Analizador de Combustión de Dewesoft

Con la solución de Análizador de Combustión de Dewesoft, una combinación del software de adquisición de datos DewesoftX con un complemento y un dispositivo de adquisición de datos SIRIUS, la recopilación y visualización de datos es solo cuestión de minutos.

Configuración de Medición

Power UP GmbH utiliza este sistema de adquisición de datos y configuración de prueba de sensores:

• SIRIUSi 8xSTG+ Instrumento de Medición

• 3x DSI-CHG-50 Adaptadores DSI

• 3 x AVL sensor de presión del cilindro GH14D con tornillo M5

• 1 x Tensión de encendido por divisor de tensión

• 1 x Sensor de ángulo del cigüeñal instalado en el motor con 164 pulsos y cero pulsos; conectado a la entrada SIRIUS SuperCounter®

• Software de Adquisición de Datos y Análisis Dewesoft X3

• Módulo Analizador de Motor de Combustión (Base + Avanzado)
  Presión
  Cálculo en Línea
  Cilindros ajustables
  Liberación de calor
  Golpeo
  Filtro
  Entradas análogas adicionales

• Entrada Modbus Master TCP/IP

• Conexión de red remota por cliente VNC

Los sistemas SIRIUSi Combustion Engine Analyzer se utilizan para la investigación, el desarrollo y la optimización del motor, e incluso para el desarrollo y las pruebas de componentes, como los sistemas de encendido, los sistemas de escape y el equipo de control de válvulas. El sistema consta de hardware aislado SIRIUSi DAQ y el paquete de software de adquisición de datos DewesoftX para medición y análisis con un complemento especialmente diseñado para el análisis del motor de combustión.

Tal sistema admite resultados de medición basados ​​en el ángulo y el tiempo y utiliza algoritmos altamente sofisticados para las matemáticas y estadísticas en línea o fuera de línea, calculando la liberación de calor y otros parámetros termodinámicos. El analizador de motores de combustión se puede integrar completamente en un banco de pruebas y también admite datos de otras fuentes de datos como video, bus CAN y CAN FD, XCP, Ethernet, ... Los datos se pueden exportar a varios formatos de archivo diferentes.

Además del análisis de combustión, el sistema se puede ampliar para manejar otras aplicaciones de medición, como pruebas híbridas en el tren motriz, medición de ruido y vibración junto con video sincronizado o datos GPS.

Los sensores de presión se utilizan para medir la presión del cilindro del motor. Dependiendo del tipo de sensor, estos pueden conectarse directamente al amplificador SIRIUSi como cualquier otro canal de entrada o mediante amplificadores de acondicionamiento de señal externos. Además, se necesita un sensor de ángulo para obtener resultados de medición de dominio de ángulo.

Mediciones

Para esta medición, se usó una velocidad de muestreo de 200kS/s. Tres de los 12 cilindros se han aplicado con sensores de presión de cilindro. En los canales adicionales se ha especificado el voltaje de ignición, para obtener la señal en el dominio de ángulo y superponerse a la curva de compresión. El cliente quedó impresionado por la alta resolución angular de hasta 0,025 grados y la fácil integración de la interfaz Modbus TCP del control Power UP Engine.

Como la unidad de motor / generador de biogás genera también calor y ruido junto a la electricidad, el cliente se conecta por red y el Cliente VNC de forma remota desde la sala de control.

Análisis de Resultados

El instrumento Dewesoft proporciona una herramienta útil para la empresa de servicios Power UP GmbH para adaptar y optimizar los parámetros del motor en el rango operativo después de la actualización del motor.

Conclusión 

Dado que el trabajo diario del cliente requiere flexibilidad para adaptarse a los diversos tipos de máquinas, el módulo de entrada universal STG SIRIUS y la posibilidad de una futura extensión mediante adaptadores de sensores inteligentes DSI y otros complementos de software DewesoftX (Siemens S7, OPC UA, ... ) proporciona la mejor interconectividad.

El aislamiento galvánico de los canales garantiza la seguridad y una mejor calidad de señal para los diferentes entornos.

La flexibilidad de los dispositivos y el software Dewesoft DAQ ayuda a Power UP a hacer que el trabajo diario sea más efectivo y a centrarse en su conocimiento básico, la optimización de parámetros.

Obtenga más información sobre la Solución de Análisis de Motores de Combustión:

Medición de la combustiónSoluciones para pruebas de motores de combustión interna