[발송배전기술사 실전문제해설] [문제34] 내연기관의 기본동작과정을 설명하고 발전용으로서의 장단점에 관하여 설명하시오.

 

 

이미지 출처 : 위키백과

 

 

Reference :  신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)

 

[문제34] 내연기관의 기본동작과정을 설명하고 발전용으로서의 장단점에 관하여 설명하시오.

 

1.개   요

 

발전용으로의 내연력발전은 디이젤기관이 주로 사용된다. 이의 기본원리는 기체상 연료 또는 액체상의 기화연료를 압축-점화-폭팔케하여 이때 발생하는 고압의 역학적에너지를 직접 기계적 에너지로 변환시키는 것이다.

 

    ♣ 실용 열기관의 종류

 

외연식	용적형 - 왕복식 증기기관	개방 또는 밀폐사이클
	유동형 - 증기터빈
내연식	용적형 - 내연기관	개방사이클
	유동형 - 가스터빈,  제트기관

 

2.동작과정

 

내연기관의 동작사이클은 실린더에 공기를 흡입-압축하고 연료를 주입하여 폭팔시킨후 배기하는 과정을 반복하게 된다.

 

 2-1.흡기 및 압축

실린더에 공기를 흡입하여 압축하는 과정으로 압축공기압은 약 30기압이며 온도는 550℃까지 상승하게 된다.

 

 2-2.연료주입 및 폭팔

실리더 내의 압력과 온도가 상승한 상태에서 연료를 주입하면 점화되어 폭팔하므로 기계적 팽창력이 생긴다. 고압하에서 연료를 분사하기 위하여 별도의 펌프를 사용한다.

 

 2-3.팽창 및 배기

폭팔로 인한 기계적 팽창력을 회전력으로 전달하고 폐가스를 배기한다.

 

3.발전용으로서 디이젤기관의 특징

 

 3-1. 장   점

  - 기동시간이 극히 짧아 5분내에 전부하 운전이 가능하므로 비상용 예비

    발전설비로 적합하다.

  - 압축공기만으로 기동이 가능하여 전력계통의 사고 또는 전기가 공급되지

    않는 독립계통에서 별도의 전원이 없는 경우에도 운용이 가능하다.

  - 냉각상태에서 기동이 가능하며 냉각용수의 질이 거의 문제되지 않고

    기동 및 정지시의 연료낭비가 거의 없다.

  - 열효율이 열기관중에서 최고로 부분부하운전에 대한 열효율의 저하가

    비교적 적다(디이젤기관의 순효율은 30～40%정도)

  - 인건비,연료취급비,저장비,운전중 비용등이 적고 재처리 문제가 없다.

 

 3-2. 단  점

  - 과부하용량이 적다.

  - 회전력이 고르지 않아 기초반의 진동이 극심하며 소음공해 발생

    (회전력을 고르게 개선하기 위하여 Fly Wheel 사용)

  - 배기관의 폭팔우려,기타 중유의 누설 등

  - 별도의 조치가 없는 경우 배기손실이 크다

 

※ 전원설비로서 내연기관의 가장 단점은 단위용량의 한계이다. 규모의 메리트가 없기 때문에 사업용으로는 부득이한 경우의 도서지역등에 독립전원이나 비상용,첨두부하용으로만 적용하고 있음.

 

☞ 배기손실 및 냉각수 손실을 적게하기 위하여 열회수 SYSTEM을 구성하여 폐기되는 배기열 및 냉각열을 건물의 난방등에 이용하면 종합 효율을 개선할수 있다.

 

ꠐ 내연기관의 장점 ꠐ

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                          ▷ 필요시 상기한 장단점을 교체 또는 보완 가능 

 

- 취급이 쉽고 기동이 확실

  타기관에 비해 기동정지가 간단하고 자동화가 용이하다 기동이 신속하고

  전부하까지의 출력변동이 용이하여 첨두부하용 또는 비상용으로 적합하다.

- 설비비가 싸고 건설기간이 짧다.

  소형 경량이므로 제작기간이 짧아 전체 건설기간이 단축된다.

- 열효율이 높다

  사이클의 최고온도에서 운전되는 부품이 없으므로 구성재료의 제한이 없고

  사이클의 최고온도를 높일 수 있다.

  최고온도 2,500℃때 최고온부인 배기밸브는 800℃ 정도

- 연료 취급이 용이하다.

  인화점이 높은 중유를 사용하면 연료의 취급,저장,수송이 유리하다.

- 효율적인 운전, 안정된 전력확보가 가능

  적절히 설치대수를 선정하여 부하에 따라 운전대수를 조정할 수 있다.

  보수 및 고장정지시 타기관의 예비역할이 가능하다.

- 단계적 증설이 가능하다.

  계획용량을 여러대로 분할 설치해도 대당 효율은 일정하므로 전력수요에

  따라 단계적 증설이 가능해 건설비용의 일시소요를 줄일 수 있다.

 

 

ꠐ 내연기관의 단점 ꠐ

 

  ○ 소음이 크다

        - 흡기음 : 필터로 흡수,

        - 배기음: 사이렌서에 의한 흡수

        - 기계음과 폭발음은 제거가 곤란하여 저속화경향이다. 

  ○ 진동이 크다.

  ○ 다량의 냉각수가 필요하며 냉각탑등의 부대시설이 필요하다.