بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از مصرف دقیق این سوخت به صورت لحظهای امری ضروری به شمار میرود تا بتوان در دور موتور و سرعت مناسب، سوخت مصرفی را مشاهده و برای بهینه سازی آن اقدام کرد. در این پژوهش یک تراکتور مسی فرگوسن 399 به سامانه سنجش لحظهای سوخت تجهیز شد. اندازه گیری مقدار سوخت مصرفی توسط دو سنسور صوتی Flownetix 100و استوانه مدرج انجام شد. دو سنسورصوتی یکی در مسیر سوخت ارسالی به داخل موتور و دیگری در مسیر سوخت برگشتی نصب شدند تا مقدار سوخت مصرفی به صورت دقیق اندازهگیری شود. جهت کالیبره کردن این سنسور از یک استوانه مدرج که قبلا در آزمایشگاه با تجهیزات آزمایشگاهی مدرج و حجم آن اندازهگیری شده بود استفاده شد.
جهت کاهش خطا و افزایش سرعت داده برداری بر روی استوانه مدرج نیز یک سنسورفراصوتی داپلر - فاصله سنج - نصب شد تا با خروج سوخت از استوانه مقدار آن مشخص شود. فاکتورهای مورد ارزیابی دراین آزمایش شامل دو نوع سوخت سنج و پنج دور موتور با پنج تکرار بودندکه به صورت آزمون - - t با مشاهدات جفت شده و با نرم افزار SPSS20 آنالیز شدند. بین اندازهگیریهای انجام شده با سنسور صوتی و استوانه بیشترین تفاوت اندازهگیری شده4 cc/min بود. با افزایش دور موتور مقدار سوخت مصرفی نیز افزایش یافت که این افزایش سوخت باعث افزایش دقت اندازهگیری شد که اختلاف سوخت مصرفی مشاهده شده را به 1 cc/min کاهش داد. کمترین مقدار سوخت مصرف شده در دور موتور 100 rpm حدودا 8 تا 10 سیسی بر دقیقه و بیشترین مقدار سوخت مصرف شده در دور موتور 1800 rpm که 77 تا 78 سیسی بر دقیقه بود. که نشان دهنده کاربرد دقیق این سامانه در سنجش سوخت لحظهای بود.
کلمات کلیدی: تراکتور، سنسورهای فراصوتی، سامانه سنجش لحظهای سوخت
مقدمه
با توجه به محدودیت و تجدید ناپذیر بودن منابع سوخت های فسیلی مدیریت مصرف بهینه آن امری بسیار ضروری به شمار میرود. در بین انواع سوختهایی مصرفی، سوخت بنزین و گازوئیل مهمترین تامین کننده انرژی درصنایع، حمل ونقل و ماشینهای کشاورزی و راه سازی به شمار میرود. از طرفی با دقت در نتایج پژوهشگران، تحقیقاتی با عناوین مطالعه وضعیت انرژی، به وضوح بیان می شود که در بین مجموع انرژی های بکار رفته برای تولید انواع محصولات کشاورزی انرژی ناشی از مصرف سوخت ماشینهای کشاورزی و کودهای شیمیایی دارای بالاترین میزان نسبت به سایر نهاده ها است. تا کنون تحقیقات وتوجه زیادی به کاهش هزینههای کود و مواد شیمیایی مصرفی در کشاورزی شده و راهکارهای عملی فراوانی نیز ارایه شده است، ولی این یک واقعیت است که برای عامل بسیار مهم سوخت که سهم بسزایی در هزینههای تولید دارند راه کار کاربردی کمتری دیده میشود - یلی و همکاران، . - 1999
هزینه استفاده از ماشینهای کشاورزی 35 تا 50 درصد هزینههای ثابت را شامل میشود - مورفی و همکاران، . - 1993 تعداد 325594 تراکتور و 12012 کمباین، در کشور میباشد - بینام، . - 1389 نظر به سطح پایین دانش فنی و تحصیلات علمی رانندگان، ارزانی نسبی سوخت گازوییل و عمر پایین بسیاری از این ماشینها موجب میشود مصرف سوخت از حد مورد نیاز به مراتب فراتر رود از طرفی یک عامل بسیار مهم دیگر عدم اگاهی رانندگان و مدیران از چگونگی میزان مصرف سوخت در حین اجرای عملیات است و ان نیز به دلیل عمده عدم وجود سیستمی بر روی این ماشینها برای نمایش یا ثبت میزان سوخت مصرفی است - علیمردانی و همکاران، ;1989 ادسیت و کلرک، ;1985 جیمز وهمکاران، . - 1982
از جمله پارامترهای مورد اندازه گیری کشش تراکتور، باردینامیکی روی چرخهای محرک، سرعت پیشروی، دور موتور و مصرف ویژه سوخت میباشد که از هر کدام به تنهایی یا به همراه فراسنجههای دیگر میتوان در محاسبه عواملی نظیر توان مالبندی، بازده کششی، بکسوات، مصرف ویژه سوخت تراکتور استفاده کرد - کاظمی و همکاران، . - 1393روشهای مختلفی برای اندازه گیری جریان مایعات وجود دارد. در جریان سنجهای نوع روزنهای و ونتوری، مقدار افت فشار را در هنگام عبور از مانع اندازه گیری میکنند جریان سنجهای توربینی نرخ جریان سیال را با اندازهگیری سرعت چرخش پروانه که توسط سیال به گردش در میآید اندازهگیری میکنند - الکیاتور و هیستاند، 2003؛ علیمردانی و همکاران . - 1989 از آنجایی که موتورهای احتراقی تراکمی - دیزل - دارای خطوط برگشت سوخت میباشند اندازه گیری نرخ مصرف سوخت در آنها موضوع خاصی میباشد.
از دو مبدل جریان ریز بیضوی که یک سوخت ورودی و دیگری سوخت برگشتی از پمپ افشانک و افشانکها را اندازه گیری میکرد استفاده کردند. عدهای دیگر از سامانههای اندازه گیری سوخت، بجای استفاده از دو دبی سنج از یک دبی سنج استفاده شده است بدین صورت که سوخت برگشتی از پمپ انژکتور به جریان پایین دست سوخت سنج هدایت شده است و با این تدبیر که سوخت مصرفی خالص توسط دبی سنج اندازه گیری میشود - یحیی عظمی، . - 2003 همت و همکاران - 1388 - برای اندازه گیری سوخت در تراکتور مسی فرگوسن 285 از سوخت سنجی استفاده کردند که این سوخت سنج از یک پره مغناطیسی که توسط جریان سوخت میچرخند و یک حسگر بدون تماس اثر هال تشکیل شده بود، با عبور جریان سوخت از این سوخت سنج پره مغناطیسی میچرخید و تغییر میدان مغناطیسی آن باعث ایجاد پالس در خروجی حسگر میشود.
مهمترین مورد برای محاسبه پارامترهای مربوط به نیاز انرژی، اندازهگیری مصرف سوخت است. اگرچه میزان سوخت مصرفی ماشینهای کشاورزی در عملیاتهای گوناگون در سطح عمومی کاملا شناخته شده است اما تفاوت موجود در منابع به شکل قابل توجهی زیاد است. به عنوان مثال برای شخم زدن با گاوآهن بسته به نوع خاک و عمق از 5تا 50 لیتر در هکتار متغیر است - جوکینمی1 و همکاران، . - 2012 روشهای متنوعی برای محاسبهای سوخت مصرفی مورد استفاده قرار می-گیرد برخی بهطور کلی بر پایه قدرت و برخی برای موتورهای خاص اندازهگیری انجام میشود.اندازهگیری سوخت بهطور کلی به دو روش مستقیم و یاغیر مستقیم انجام میشود، اندازهگیری دما و آنالیز گازهای خروجی یا زمان بالا رفتن سوزن تزریق انژکتور ازجمله روشهای غیرمستقیم است - مک لافلیین و همکاران2، - 1993،
اما روشهای مستقیم عبارتند از -1 روش اندازهگیری سوخت مصرفی طی دو مقطع زمانی قبل و بعد از عملیات با محاسبه کاهش حجم سوخت موجود در مخزن با پر کردن مجدد آن بهوسیله ظروف مدرج -2 ساخت یک مخزن کمکی در کنار مخزن اصلی تراکتور و استفاده از ابزار سنجش سطح مایعات و سپس تفاضل دو حجم قبل و بعد از عملیات و ثبت زمان، مقدار سوخت مصرفی خالص و دبی به دست میآید. - فتح االله زاده و همکاران - 2010 با طراحی و ساخت سامانه ای با دو حسگر توربینی ویژن 2000 در مسیرهای رفت و برگشت جریان سوخت تراکتور جاندیر دبی لحظهای مصرفی را برای عملیات خاکورزی اندازهگیری کرده و گزارش دادن که با اندازهگیری واقعی اختلاف معنیداری نداشته است.به طور کلی در دهههای اخیر برای سنجش مصرف سوخت اقدامات گوناگون تجهیزات متنوعی بر روی تراکتورهانصب شده است .
تحقیقات نشان میدهد که وجود سامانهای سنجش سوختبا دقت بسیار بالا که قابلیت نصب و جدا سازی را داشته باشد برای کمک به انجام تحقیقات پژوهشگران، و مدیران بسیار حائز اهمیت است. لذا هدف از این تحقیق ساخت سامانهای است که علاوه بر دقت بسیار خوب بتواند به راحتی روی انواع تراکتورها و ماشینهای راه سازی نصب شود و اطلاعات مربوط به شدت جریان سوخت را بطور لحظه ای و همزمان با اجرای عملیات نمایش و ذخیره سازی نماید و همچنین با توجه به اینکه بهربردار واقعی این سامانه راننده، محقق یا مدیر ماشینآلات باشد قابلیت استفاده از ان بصورت ساده و دقیق بصورت نظارت لحظهای و از راه دور فراهم گردد.برای رسیدن به اهداف فوق سامانه سنجش لحظهای سوخت طراحی و ساخته شد که میتواند مصرف سوخت واقعی را به صورت لحظهایاندازهگیری و به راننده و مسوول مزرعه در قالب نمودار و جدول نشان دهد.
مواد و روشها
