Energy recovery for reducing toxic exhaust emissions in selected energetic states of individual operating cycle in self-driven heavy machinery.

• Autorzy: Ocioszyński Jerzy , Majewski Przemysław

Warianty tytułu

PL

Pozyskiwanie energii do ograniczenia toksycznych składników spalin w wybranych stanach energetycznych rozdzielnego cyklu pracy samojezdnej maszyny roboczej.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The authors present the problems of theoretical analysis and experimental research related to the possibilities of energy recovery in selected phases of operating and running cycles of self-driven crane. Heavy machinery powered by diesel engines is a source of solid toxic emissions. In order to limit these emissions, one instal filters and filter regeneration systems. According to the concept presented here, the recovered energy might be utilised for regeneration of these filters by burning off accumulated solid particles (soot). Mechanical energy would be the power source to drive DC generators - the mechanical-into-electric energy converters. Filter's heating resistors, acting as the generators' load, would radiate a power of 3-5 MJ to initiate burning of soot in the filter. The calculation of energy consumed during sheave block lowering phase were made for three different lifting capacities taking into account the boom length and crane reach. Three running cycles of the crane highboard, urban and off-road ones were also analysed. The time functions of variations of crane running speed and power of motion resistance at driving wheels were found. The results provided the background for determination of theoretical values of energy to be regained during braking phase of the analysed cycles. The structure and operation of experimental stands was discussed. The stands contain units that, at proper size factor, represent the processes that occur in real cranes and that are related only to energy recovery. Computer software for system simulation, control and measurement was described. Measurement results and result analysis are presented. The value of energy found theoretically was compared with the energy recovered during experimental tests. The paper also contains simplified kinematic schemes of selected units of crane lifting and driving systems, including an additional DC generator. This concept, however, needs verification in future design solutions.

PL

W artykule przedstawiono problematykę dotyczącą obliczeń teoretycznych i badań doświadczalnych związanych z możliwością pozyskiwania energii w wybranych fazach cyklu mechanizmów roboczych i cykli jazdy żurawia samojezdnego. Maszyny robocze z silnikami o zapłonie samoczynnym (ZS) są źródłem emisjii szkodliwych substancji stałych. W celu ograniczenia tej emisji są instalowane filtry i systemy ich regeneracji. Zgodnie z przyjętą koncepcją pozyskiwana energia będzie przeznaczona do regeneracji tych filtrów, która polega na wypalaniu nagromadzonych w filtrze cząstek stałych (sadzy). Energia mechaniczna będzie źródłem napędu prądnic elektrycznych prądu stałego stanowiących przetworniki energii mechanicznej w elektryczną. Rezystory grzejne filtra, stanowiące obciążenie tych prądnic powinny wypromieniować 3-5 MJ energii w celu zapoczątkowania spalania sadzy w filtrze. Dla cyklu mechanizmów roboczych dokonano obliczeń energii w fazach opuszczania obciążonego zblocza, dla trzech różnych udźwigów żurawia, w zależności od długości wysięgnika i wysięgu. Przedstawiono również trzy cykle jazdy: szosowy, w obszarze zabudowanym i terenowy. Wyniki obliczeń pozwoliły na teoretyczne (uproszczone) określenie wartości energii możliwej do pozyskiwania w fazach hamowania tych cykli. Opisano budowę i działanie stanowisk badawczych w których zainstalowane urządzenia odwzorowują w odpowiednich skalach wybrane zjawiska energetyczne zachodzące w rzeczywistym obiekcie, a dotyczące tylko pozyskiwania energii. Przedstawiono komputerowe programy badań i układy sterowniczo-pomiarowe. Zamieszczono wyniki pomiarów i ich analizę. Porównano teoretyczne wartości energii, z wartościami energii pozyskanej w procesie badań eksperymentalnych. W publikacji przedstawiono również uproszczone schematy kinematyczne wybranych zespołów mechanizmów podnoszenia i mechanizmów jazdy żurawia z zainstalowaną dodatkowo prądnicą elektryczną prądu stałego jako koncepcji realizacji, które wymagają weryfikacji w przypadku przyszłych rozwiązań konstrukcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

energy recuperation; self-drive crane; heavy machinery; running cycle; toxic exhaust emission

PL

pozyskiwanie energii; pojazd samojezdny; maszyna robocza ciężka; cykl pracy; emisja toksyn

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 48, nr 4
• Strony: 301--317

Twórcy

autor

Ocioszyński Jerzy

• Warsaw University of Technology, Institute of Heavy Machinery Engineering, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, Poland

autor

Majewski Przemysław

• Warsaw University of Technology, Institute of Heavy Machinery Engineering, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, Poland

• Warsaw University of Technology, Institute of Heavy Machinery Engineering, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Kapustin A., Dobronin J.: Filtry – Sażenlowiteli. Awtomobilnaja Promyszlennost, 8/1995 (in Russian).
• [2] Ocioszyński J.: Final report of the Research Project No. 9T12D01008 “Electric-energetic problems in automotive ecological devices”, Warsaw 1997 (in Polish).
• [3] Ocioszyński J.: Energy saving drive systems of heavy machines. Materials of the I Conference on Unconventional Drive Systems for Vehicles and Heavy Machinery, Warsaw 1994 (in Polish).
• [4] Majewski P., Ocioszyński J.: Test stand with system for automatic control and registration of energetic values. Problemy Eksploatacji. Zeszyty Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, 2/1997 (in Polish).
• [5] Majewski P. et al.: Electric-energetic problems in ecology devices reducing toxic components of heavy machines exhausts. Grant No. 7 T07C 03114 of the National Committee for Scientific Research, Warsaw 1998–2001 (in Polish).
• [6] Majewski P., Ocioszyński J.: DC generators as sources of electric energy in automotive systems for energy recuperation. Przegląd Elektrotechniczny 9/1999 (in Polish).
• [7] Ocioszyński J.: Modelling and simulative method of determining vehicle-braking energy. Problemy Maszyn Budowlanych, 9/1997 (in Polish).
• [8] Ocioszyński J.: Simulative research on vehicle braking energy transmitted to resistors and electrochemical batteries. Problemy Maszyn Budowlanych, 9/1997 (in Polish).