การทดสอบสมรรถนะเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ ที่ใช้เชื้อเพลิงดีเซลร่วมกับก๊าซธรรมชาติเหลว An Experimental Study of Performances in a Large Diesel Engine Fuelled with Diesel and LNG

Abstract

บทคัดย่อ

เนื่องด้วยความต้องการพลังงานและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น ก๊าซธรรมชาติได้ถูกศึกษาและนำมาใช้เป็นหนึ่งในเชื้อเพลิงทางเลือกที่สะอาด แต่ทว่าการใช้งานก๊าซธรรมชาติในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงอาการน็อกได้ งานวิจัยนี้จึงต้องการทดสอบการใช้งานก๊าซธรรมชาติเหลวในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่โดยใช้เป็นระบบพลังงานร่วม งานวิจัยเริ่มต้นจากการทดสอบหม้อต้ม 2 รุ่นเพื่อเลือกใช้หม้อต้มรุ่นที่เหมาะสมกับเครื่องยนต์มากกว่า จากนั้น จึงเป็นขั้นตอนการทดสอบเปรียบเทียบการใช้เชื้อเพลิงดีเซลและเชื้อเพลิงร่วม ผลการทดสอบพบว่า หม้อต้มที่มีความยาวขดแลกเปลี่ยนความร้อน 3.8 m มีความเหมาะสมพิจารณาจากค่าสมรรถนะต่างๆ หม้อต้มที่มีความยาวขดแลกเปลี่ยนความร้อน 3.8 m จึงถูกติดตั้งในเครื่องยนต์เพื่อทดสอบการใช้งานตลอดช่วงความเร็วรอบ 1100 – 2000 rpm ผลการทดสอบพบว่า เครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานร่วมสามารถสร้างแรงบิดและกำลังต่ำกว่าเชื้อเพลิงดีเซลประมาณ 2.10% ซึ่งนับว่ายอบรับได้ในการใช้งานจริง ผลการวิจัยพบว่าการป้องกันการเกิดอาการน็อกของเครื่องยนต์ทำได้โดยการควบคุมปริมาณการจ่ายก๊าซธรรมชาติที่ต้องเปลี่ยนแปลงไปตามความเร็ว โดยเฉลี่ยแล้วการจ่ายก๊าซธรรมชาติเข้าสู่ระบบอยู่ที่ประมาณ 71.32% ทำให้ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรและประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์พลังงานร่วมต่ำกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลประมาณ 2.73% และ 3.5% ตามลำดับ

Abstract

According to the increase of energy demand and environmental crisis, natural gas has been studied and considered as one of the clean alternative fuels. However, knocking phenomena is unavoidable when large diesel engines operate with natural gas.  This research aimed to investigate a large diesel engine fuelled with diesel – natural gas dual fuel system. Firstly, two natural gas vaporizers were tested to find the appropriate one. Then, a comparative experimental between diesel operation and dual-fuel operation was conducted. Output performance was considered and found that vaporizer with 3.8-metre internal length heat exchanger was more advantageous. Thus, this vaporizer was installed in the tested engine. The experiment was done over the speed range between 1,100 to 2,000 rpm. It was found that dual-fuel engine produced less torque and power than those of diesel engine around 2.10%, which was still acceptable in actual application. The result found that the amount of injected natural gas must be controlled as a function of engine speed to avoid engine knocking. Averagely, the natural gas was injected into the system around 71.32%. This leaded to the reduction of engine volumetric and thermal efficiencies around 2.73% and 3.5% respectively.