Разработка и проектирование систем аспирации на предприятиях предполагает правильный подбор оборудования. Одним из представителей такого оборудования является пылевой вентилятор, выбор которого осуществляется по строго определенным показателям. Сам аппарат должен иметь специальную конструкцию, для того чтобы эффективно работать в сильно запыленных помещениях и иметь возможность перемещать загрязненный воздух с большим количеством твердых частиц.
Все пылевые вентиляторы, конструктивно производятся радиального типа или как их еще называют – центробежными. Общепризнанной классификации такого оборудования не существует, но их принято разделять по определенным признакам:
Радиальные пылевые вентиляторы относятся к классу оборудования специального назначения.
Пылевыми вентиляторами специального назначения считаются устройства, предназначенные для перекачивания и транспортировки неагрессивных воздушных смесей с плотностью загрязнения не выше чем 1 кг/м.куб. Такие вентиляторы не предназначены для работы с липкими и волокнистыми материалами. Они могут использоваться в температурном диапазоне от -40 С до +80 С и успешно применяются в системах аспирации и пневмотранспортировки зерновых культур.
Существует и оборудование, которое предназначено для перекачивания взрывоопасных газов и воздушно-газовых смесей высокой температуры. Оно производится ограниченными партиями под заказ конкретного производства, и имеет значительную стоимость.
Пылевой центробежный вентилятор состоит из корпуса типа «спираль» или «улитка», который может производиться из нескольких марок стали, в зависимости от назначения и условий применения: оцинкованной, углеродистой, или легированной. Также в конструкции корпуса имеются заборный им выпускной патрубки, двигатель и рабочее колесо, изготовленное в соответствии назначению этого устройства.
Существует два варианта его крепления:
Для того чтобы твердые частицы не застревали между корпусом устройства и рабочим колесом, между ними делается довольно большой зазор, поэтому такие устройства имеют коэффициент полезного действия меньший, чем у вентиляторов общего назначения.
Несмотря на то что оборудование используется довольно часто на многих промышленных предприятиях, серийно выпускается всего три вида.
Эти устройства имеют существенные различия по создаваемому давлению. Для многих предприятий требуется создание высокого давления, до 12 кПа. Аппараты, такой производительности, называются пылевыми вентиляторами высокого давления. Для определенных условий эксплуатации производят лопасти рабочего колеса из износостойких и антикоррозийных материалов, среди которых наиболее часто используемые: титан и его сплавы, винипласт, нержавеющая сталь.
Аппарат с пластмассовым колесом имеют более высокие показатели антикоррозийности, даже чем у нержавеющей стали, но по прочности значительно уступает. Основным достоинством таких устройств является их быстроходность. Некоторые модели в состоянии развить окружную скорость до 30 м/с.
Пылевые вентиляторы нашли широчайшее применение в сфере сельского хозяйства, аграрном секторе и промышленности. Чаще всего устройства применяются в промышленности для удаления пылевых загрязнений из воздуха, опилок и металлической стружки непосредственно из рабочей зоны. Широкое применение это оборудование нашло в сварочных цехах при удалении дыма и шлака. Такие аппараты используются в пневмотранспортных установках для перемещения зерновых продуктов.
Совет:При удалении абразивных частиц, особенно в агрессивных средах следует выбирать вентилятор, с лопастями исключительно из износоустойчивых и твердых сплавов.
ventilationpro.ru
Зима сдала позиции, в хозяйствах Украины техника работает уже в полную силу, прорываясь не только через погодные заслоны. Наступает новый сезон… Новые надежды, новые достижения. Обиднее всего, когда узнаем, что кто-то опять «наступил на старые грабли»…
Поступают жалобы на выход из строя коленвалов, поршневых групп и блоков двигателей ЯМЗ. При ближайшем рассмотрении причиной является нарушение правил эксплуатации двигателей.
Двигатели Ярославского моторного завода имеют большой срок службы, надежны и удобны в эксплуатации. Однако исправная работа и длительный срок службы двигателей в значительной степени зависят от регулярного и правильного технического обслуживания их во время эксплуатации. Так, из-за несвоевременного и неправильного обслуживания воздухоочистителя на тракторах Т-150, Т-150К и их модификациях происходят отказы в работе двигателей ЯМЗ-236.
Наиболее распространенные отказы:
1. «гидроудар» в цилиндре двигателя;
2. пылевой износ цилиндро-поршневой группы.
Остановимся более подробно на каждом из отказов и причинах, вызывающих их.
Чаще всего «гидроудар» происходит из-за проникновения воды через негерметичный воздухоочиститель во впускной тракт и далее в цилиндр двигателя во время стоянки трактора под открытым небом. Вода также может попасть и через открытый глушитель трактора во впускной тракт и далее в тот цилиндр, в котором поршень только прошел в.м.т. (верхнюю мертвую точку) и остановился в начале такта впуска. Известно, что закрытие выпускного клапана происходит после в.м.т. при повороте коленвала на 20 град.
При запуске двигателя, если объем воды, попавшей в цилиндр, превышает объем камеры сгорания, поршень данного цилиндра в конце такта сжатия, не дойдя до в.м.т., «упрется в воду». До этого в других цилиндрах произойдет воспламенение рабочей смеси и на коленчатом валу появится вращающий момент.
Итак, вода не дает поршню пройти в.м.т., а за счет работы других цилиндров коленчатый вал, вращаясь, давит на него через шатун. Происходит «гидроудар» в цилиндре, с деформацией (изгибом) шатуна и подрывом поршня, после чего коленчатый вал делает оборот. При такте выпуска открывается выпускной клапан и воду выбрасывает в выхлопную систему. Двигатель начинает работать. Из-за того, что в цилиндре с изогнутым шатуном поршень не доходит до в.м.т., степень сжатия гораздо меньше допустимой для нормального воспламенения и сгорания рабочей смеси, данный цилиндр не работает. Двигатель работает неустойчиво, дымит. Механизатор начинает искать причину отказа цилиндра: проверяет форсунки, регулировку клапанов, работу секций ТНВД. Но, при положительных результатах проверок, цилиндр не работает. Не найдя причину отказа, обращаются к специалистам. В итоге, отказ устраняется заменой, в лучшем случае, шатуна, гильзы, поршня, колец данного цилиндра.
Однако некоторые «специалисты», не найдя ответ, продолжают работать «на пяти» цилиндрах, после чего происходит разрыв шатуна в месте изгиба или разрыв поршня в месте соединения с поршневым пальцем, и разрушение блока цилиндров и других деталей двигателя.
Во-первых, необходимо обеспечить герметичность воздухоочистителя. Верхняя крышка воздухоочистителя должна иметь выпуклую форму, обеспечивающую слив воды с нее, и не иметь трещин. Под зажимом («барашком») должна быть резиновая прокладка, прижатая зажимом через шайбу и уплотняющая верхнее отверстие крышки таким образом, чтобы прокладку не выдавливало и через отверстие не просачивалась вода.
Часто зажим верхней крышки перетягивают так, что крышка деформируется и приобретает вогнутую форму в виде тарелки. При стоянке трактора во время дождя вода не стекает с крышки, а застаивается в ней, проникая через плохое уплотнение зажима или трещины в крышке через фильтры, или минуя их, прямо по стержню стяжки (если плохое уплотнение под зажимами фильтров) во впускной тракт двигателя. Так же необходимо проверять целостность колпака моноциклона, корпуса воздухоочистителя.
Герметичность выхлопной системы обеспечивается целостностью глушителя. Крышка глушителя, при неработающем двигателе, должна быть всегда закрыта. Мойку трактора производить при закрытом моноциклоне воздухоочистителя, предотвратив попадание воды из-за боковой струи через сетку и завихритель моноциклона. Во время длительной стоянки трактора на улице необходимо закрывать воздухоочиститель и трубу глушителя полиэтиленом.
Во-вторых, чтобы предотвратить «гидроудар» при пуске холодного двигателя необходимо установить скобу регулятора ТНВД в положение выключенной подачи топлива, в течение 5-10 сек. проворачивать стартером коленчатый вал двигателя. Если коленчатый вал свободно вращается, произвести пуск двигателя. Если же коленчатый вал не проворачивается, прекратить пуск и устранить причину.
При попадании воды в цилиндр необходимо снять форсунки, проворачивая коленчатый вал двигателя, удалить воду из цилиндра. Установив обратно форсунки, проверить, свободно ли проворачивается коленчатый вал двигателя, после чего производить пуск.
В случае если стартер прокручивает коленвал без подачи топлива, масляный насос подает масло к трущимся деталям перед запуском двигателя, что существенно продлевает срок службы этих деталей.
Однако помните, что продолжительность непрерывной работы стартера не должна превышать 10 сек. Более длительная непрерывная работа стартера приведет к перегреву его электродвигателя и выходу стартера из строя. Поэтому повторный пуск можно производить спустя 1-2 минуты.
На тракторах Т-150, Т-150К с двигателями СМД-60 и СМД-62 запуск основного двигателя производится «пускачом». Из-за попадания воды в основной двигатель «пускач» глохнет, при включении муфты и двигатель не запускается.
Особенность двигателя ЯМЗ-236 – стартерный запуск, поэтому надо уделять особое внимание вышеперечисленным рекомендациям.
Верхнее компрессионное кольцо принимает на себя, практически, всю пыль, проникающую в цилиндр. Поэтому кольцо подвержено усиленному износу, а канавка на поршне под верхнее компрессионное кольцо разбивается абразивом в большой степени, чем канавки нижних колец. Вследствие этого зазор между канавкой поршня и верхним кольцом увеличивается и становится во много раз больше допустимого. Компрессионное кольцо лопается, а поверхность поршня в зоне канавки под верхнее кольцо начинает выгорать.
Осповидное выгорание боковой поверхности поршня «открывает» ход кускам лопнувшего кольца в камеру сгорания. Куски кольца, «проникая» через боковые прогары на поршне, попадают между днищем поршня и головкой блока цилиндров. В двигателе появляется стук, из сапуна начинают сильно идти газы. Хотя утечка газов из сапуна усиливается еще до стука, по мере пылевого износа цилиндро-поршневой группы. Так же изнашиваются канавки на поршнях под нижние поршневые кольца и сами кольца, но в меньшей степени, чем верхнее кольцо. Кроме того, пыль, проникая в смазочное масло, служит причиной преждевременного износа и других трущихся поверхностей двигателя.
Чтобы предотвратить пылевой износ цилиндро-поршневой группы двигателя, необходимо своевременно и правильно производить техническое обслуживание воздухоочистителя и впускного тракта двигателя. Так как трактор работает, практически, постоянно в условиях сильной запыленности, данное техническое обслуживание необходимо производить ежедневно. При этом проверять впускной (воздушный) тракт двигателя на предмет попадания пыли, т.е. затяжку болтов крепления, состояние его деталей, особенно уплотнительных прокладок и правильную их установку.
При проведении обслуживания воздухоочистителя очищайте выбросные щели колпака моноциклона и защитную сетку. При очистке щелей не допускается изменение их ширины, которая должна быть равна 1,5 мм. Далее очистите, продуйте основной фильтр-патрон, который задерживает всю пыль, поступающую с воздухом в воздухоочиститель.
Загрязнение предохранительного фильтр-патрона указывает на повреждение основного фильтр-патрона (прорыв бумажной шторы, отклеивание донышек). В этом случае необходимо продуть предохранительный фильтр-патрон, а основной заменить новым. При отсутствии пыли на предохранительном фильтр-патроне основной обслуживается в следующем порядке:
– отвернуть гайку-барашек и снять крышку;
– отвернуть внутреннюю гайку-барашек корпуса и вынуть из корпуса основной фильтр-патрон, вытряхнуть пыль, слегка постукивая по нему ладонью. Категорически запрещается стучать фильтром о твердые предметы. Вынимать из корпуса предохранительный фильтр-патрон не рекомендуется;
– обдуть основной фильтр-патрон сжатым воздухом сначала изнутри, а затем снаружи до полного удаления пыли. Во избежание прорыва бумажной шторы давление воздуха должно быть не более 0,2-0,3 МПа (2-3 кгс/см2).
При этом струю воздуха следует направлять под углом к боковой поверхности фильтр-патрона и регулировать давление воздуха изменением расстояния от наконечника шланга до поверхности фильтр-патрона. Во время обслуживания необходимо оберегать фильтр-патрон от механических повреждений и замасливания. Запрещается продувать фильтр-патрон выпускными газами.
Сборку воздухоочистителя производить в обратной последовательности, при этом проверить состояние всех уплотнительных колец, убедиться в правильной установке фильтр-патрона в корпусе и надежно затянуть гайки-барашки, проверив при этом уплотнение под ними. Во избежание повреждения фильтр-патрона не производите чрезмерную его затяжку. Также необходимо проверить затяжку болтов (гаек) крепления воздухоочистителя, качество и правильную установку прокладки.
Если же все указанные меры не были проведены вовремя, мотору потребуется серьезный ремонт.
Автор:Евгений Смирнов, кандидат технических наук(Статья опубликована в журнале «Зерно» №1, 2006)
www.zerno-ua.com
Из-за несвоевременного воздухоочистителя трактора в цилиндре, но и пылевой износ двигателя . Так, несвоевременное фильтра ухудшает очистку воздуха пыли в двигатель, что и вызывает поршневой группы и преждевременный Пыль может попадать в двигатель соединения деталей впускного из-за: ослабления их крепежа, уплотнительных прокладок или попадании пыли с воздухом цилиндры двигателя происходит поверхностей гильз, наружных колец, канавок на поршнях Верхнее компрессионное практически, всю пыль, проникающую подвержено усиленному износу, верхнее компрессионное кольцо большой степени, чем канавки зазор между канавкой поршня и становится во много раз кольцо лопается, а поверхность верхнее кольцо начинает выгорать. Осповидное выгорание боковой «открывает» ход кускам лопнувшего Куски кольца, «проникая» через попадают между днищем поршня Цилиндро поршневые группы, двигателе появляется стук газы. Так же изнашиваются поршневые кольца и сами кольца, верхнее кольцо. Кроме того, масло, служит причиной преждевременного трущихся поверхностей двигателя. Чтобы предотвратить пылевой группы двигателя, необходимо производить техническое обслуживание впускного тракта двигателя. практически, постоянно в условиях данное техническое обслуживание ежедневно. При этом проверять двигателя на предмет попадания крепления, состояние его деталей, прокладок и правильную их При проведении обслуживания выбросные щели колпака моноциклона очистке щелей не допускается должна быть равна 1,5 мм. фильтр-патрон, который задерживает воздухом в воздухоочиститель. Загрязнение предохранительного на повреждение основного шторы, отклеивание донышек). продуть предохранительный новым. При отсутствии пыли фильтр-патроне основной - отвернуть гайку-барашек - отвернуть внутреннюю корпуса основной фильтр-патрон, постукивая по нему ладонью. стучать фильтром о твердые предохранительный фильтр-патрон - обдуть основной фильтр-патрон изнутри, а затем снаружи до избежание прорыва бумажной быть не более 0,2-0,3 МПа При этом струю воздуха боковой поверхности фильтр-патрона воздуха изменением расстояния поверхности фильтр-патрона. оберегать фильтр-патрон от замасливания. Запрещается газами. Сборку воздухоочистителя последовательности, при этом уплотнительных колец, убедиться фильтр-патрона в корпусе и проверив при этом уплотнение повреждения фильтр-патрона затяжку. Также необходимо крепления воздухоочистителя, прокладки.
и неправильного обслуживания происходит не только «гидроудар» цилиндро-поршневой группы обслуживание воздушного и приводит к проникновению повышенный износ цилиндро выход двигателя из строя. и через негерметичные тракта, которые возникают неправильной установки разрушения деталей тракта. При во впускной тракт и далее в абразивный износ: внутренних поверхностей поршней, поршневых для поршневых колец. кольцо принимает на себя, в цилиндр. Поэтому кольцо а канавка на поршне под разбивается абразивом в нижних колец. Вследствие этого и верхним кольцом увеличивается больше допустимого. Компрессионное поршня в зоне канавки под
поверхности поршня кольца в камеру сгорания. боковые прогары на поршне, и головкой блока цилиндров. по мере пылевого износа, в и из сапуна начинают сильно идти канавки на поршнях под нижние но в меньшей степени, чем пыль, проникая в смазочное износа и других
износ цилиндро-поршневой своевременно и правильно воздухоочистителя и Так как трактор работает, сильной запыленности, необходимо производить впускной (воздушный) тракт пыли, т.е. затяжку болтов особенно уплотнительных установку. воздухоочистителя очищайте и защитную сетку. При изменение их ширины, которая Далее очистите, продуйте основной всю пыль, поступающую с
фильтр-патрона указывает фильтр-патрона (прорыв бумажной В этом случае необходимо фильтр-патрон, а основной заменить на предохранительном обслуживается в следующем порядке: и снять крышку; гайку-барашек корпуса и вынуть из вытряхнуть пыль, слегка Категорически запрещается предметы. Вынимать из корпуса не рекомендуется; сжатым воздухом сначала полного удаления пыли. Во шторы давление воздуха должно (2-3 кгс/см2). следует направлять под углом к и регулировать давление от наконечника шланга до Во время обслуживания необходимо механических повреждений и продувать фильтр-патрон выпускными
производить в обратной проверить состояние всех в правильной установке надежно затянуть гайки-барашки, под ними. Во избежание не производите чрезмерную его проверить затяжку болтов (гаек) качество и правильную установку
shock-anti.com
Коновалов Дмитрий Николаевич,ассистенткафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис" ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет", г. Тамбов[email protected]
Совершенствование процессаочистки воздухав двигателяхвнутреннего сгорания,эксплуатируемыхв условиях повышеннойзапыленности
Аннотация. Встатье рассматривается вопрос применения электростатических фильтров для предварительной очистки воздуха в автотракторных двигателях,работающих в условиях повышенной запыленности окружающей среды. Приводятся характеристики загрязняющих воздух абразивных частиц, условия работы и параметры электростатических фильтров, установленные при проведении экспериментальных исследований.Ключевые слова:воздух, фильтрация, абразивные частицы, двигатель, электричество.
Вопросы долговечности двигателя волнуют как автолюбителей, заинтересованных в длительной эксплуатации своего автомобиля, так и механиков. На изнашивание деталей двигателя, особенно его цилиндропоршневой группы, влияют пониженные тепловые режимы, неустановившееся режимы, повышенные нагрузочные и скоростные режимы работы мотора. Наибольшее влияние на износ цилиндров, поршней, поршневых колец и подшипников коленчатого вала оказывает абразивная пыль, проникающая в двигатель из окружающего воздуха[1].Воздух, окружающий автомобиль во время движения, содержит некоторое количество пыли. Всухую погоду при работе с почвообрабатывающими машинами ее количество достигает 2,5 г/м3, а в условиях пустынь —6 г/м3. В состав дорожной пыли входят окиси кальция, железа, кремния и др. Поверхностная твердость пылинок окиси кремния (кварца) в 2 раза превышает твердость высококачественных сталей. За 1 ч работы тракторный двигатель средней мощности засасывает около 200 м3воздуха. Если не очищать воздух, то за одну рабочую смену в цилиндры двигателя может попасть несколько килограммов пыли. Твердые ее частицы вызывают ускоренный износ цилиндров, поршней и других трущихся деталей. Поэтому нарушение герметизации в соединениях воздухоподводящих деталей и подсос неочищенного воздуха в десятки раз сокращают срок службы двигателя.Пыль попадает в двигатель через впускной тракт вместе с воздухом и топливом, через неплотности в соединениях впускного тракта и картера (например, масляный щуп), при небрежной заправке маслом и техническомобслуживании, связанном с разборкой двигателя. До 90% пыли, поступающей через впускной тракт в цилиндры, выбрасывается вместе с выпускными газами, а оставшаяся часть проникает в масло.Абразивные частицы, попадающие в двигатель, поразному влияют на изнашивание деталей. Пыль, поступающая в двигатель через впускной тракт, вызывает наибольший износ цилиндров верхней части, верхних компрессионных колец и канавок в поршне и почти не вызывает износа шеек и подшипников коленчатого вала. Это объясняется тем, что наибольшее количество пыли оседает на верхней части цилиндра; давление колец, особенно верхних, в этой зоне наибольшее. Кроме того, пыль по пути в картер стирается поршневыми кольцами и попадает в масло сильно размельченной. Большинство таких частиц свободно плавает в масле в зазорах между шейкой и подшипником коленчатого вала, и не имеет непосредственного с ними контакта и не вызывает их износа.Абразивные частицы, попавшие непосредственно в масло, вызывают наибольший износ подшипников и шеек коленчатого вала, цилиндров в средней части, маслосъемных поршневых колец и канавок, поршневого пальца и его втулок. Больший износ средней части цилиндров, чем в нижней, вызван тем, что давление колец на цилиндры в средней части больше, чем в нижней.Износ цилиндров и поршневых колец, вызванный частицами, попавшими непосредственно в масло, в 10 раз больше износа, вызванного таким же количеством частиц, попавшим с воздухом. Но здесь необходимо учитывать, что при эксплуатации абразивных частиц больше попадает с воздухом через воздухоочиститель[1].Загрязняющие примеси в топливе вызывают засорение топливных каналов, вызывают изнашивание отверстий жиклеров, форсунок, способствуют увеличению количества отложений, особенно во впускном тракте и камере сгорания. Образование отложений на стержнях клапанов приводит к их зависанию в направляющих втулках и обгоранию рабочих фасок клапана и седла.Особенно опасны загрязняющие примеси для топливной аппаратуры дизелей. Примеси, попадая под иглу форсунки, нарушают плотность посадки иглы на седло распылителя, а попадая между иглой и стенкой распылителя, могут привести к зависанию иглы. Абразивные частицы, вызывая износ прецизионных пар и отверстий форсунок, ухудшают сгорание топлива, увеличивают его расход и дымность выхлопа двигателя.Подэлектрической очисткой понимают процесс, при котором твердые частицы удаляются из газообразной среды под воздействием электрических сил.Фундаментальным отличием процесса электростатического осаждения от механических методов сепарации частиц является то, что в этом случае осаждающая сила действует непосредственно на частицы, а не создается косвенно воздействием на поток газа в целом. Это прямое и чрезвычайно эффективное использование силового воздействия и объясняет такие характерные черты электростатическогометода, как умеренное потребление энергии и малое сопротивление потоку газа. Даже мельчайшие частицы субмикрометрового диапазона улавливаются эффективно, поскольку и на эти частицы действует достаточно большая сила. Принципиальных ограничений степени очистки нет, поскольку эффективность может быть повышена путем увеличения продолжительности пребывания частиц в электрофильтре[2].Принцип действия электростатических фильтров заключается в использовании электростатических сил притяжения, которые возникаютпри сообщении воздуху и пластинам пылесборника электрических зарядов противоположной полярности.Электростатическиевоздухоочистителине содержат заменяемых фильтров. В качестве фильтра здесь используется пара или более металлических пластин, на которые спомощью преобразователя подается напряжение, достаточное для создания устойчивого электростатического поля. Электрический воздушный фильтр –двухзонный (рисунок 1). Вначале поток воздуха, подвергающегося очистке, проходит зону 3, которая представляет собой решетку из металлических пластин с натянутыми между ними коронирующими электродами из проволоки. К электродам подведен электрическийток напряжением 1315 кВ положительного знака от преобразователя. Получив электрический заряд при прохождении ионизационной зоны, пылевые частицы в потоке воздуха направляются в осадительную зону 1. Она представляет собой пакет металлических пластин2, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 8 –12 мм. К каждой второй пластине подведен ток напряжением 6,5 –7,5 кВ положительного знака. Пыль осаждается на заземленных пластинах[3].
Рисунок 1. Фильтр электростатического типа1 –внутренний корпус; 2 осадительный электрод; 3 коронирующий электрод
Вокруг коронирующего электрода происходит электрический разряд, сопровождающийся свечением (©коронаª). В результате электрических разрядов происходит выделение атомарного кислорода (одноатомные молекулы), образование озонаO3, а также оксидов азота. При напряжении, применяемом в воздушных фильтрах, и при наличии в нем двух зон озон и оксиды азота выделяются в небольших количествах и опасности для людей не представляют. В электрических пылеуловителях, применяемых для очистки выбросов, используют ток напряжением 80100 Вт, кроме того, в этих аппаратах к коронирующим электродам подведен ток отрицательного знака, что по имеющимся данным сопровождается более интенсивным выделением вредных веществ (в 8 раз)[3].Загрязненный воздух проходит через ионизационную камеру, в которой частицы загрязнения под действием электрическогополя высокой напряженности приобретают положительный заряд, после чего они притягиваются и оседают на отрицательно заряженных пластинах пылесборника. Чем больше площадь пластин –тем больше эффективность очистки воздуха.Электрофильтр относится к наиболееэффективным пылеулавливающим аппаратам. Эффективность очистки достигает 99,9 % в широких пределах концентраций (от нескольких мг до 200 г/м ) и дисперсности частиц (до долей мкм) и невысокой затрате электроэнергии (около 0,1...0,5 кВтч на 1000 м газов).Электрофильтр может обеспыливать влажную и коррозионноактивную газовую среду с температурой до 500°С. Производительность электрофильтров достигает сотен тысяч м3/ч очищаемого газа.Улавливание пыли в электрофильтрах основано на известной способности разноименно заряженных тел притягиваться друг к другу. Пылевидным частицам сначала сообщается электрический заряд, после чего они осаждаются на противоположно заряженном электроде.Когда в межэлектродном пространстве проходит газ со взвешенными пылевидными частицами, ионы газа адсорбируются на поверхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются и приобретают способность перемещаться под воздействием электрического поля к осадительным электродам. Осевшую на электродах пыль периодически удаляют. Такимобразом, электрогазоочистка включает процессы образования ионов, зарядки пылевидных частиц, транспортирования их к осадительным электродам, периодическое разрушение слоя накопившейся на электродах пыли и удаление ее в пылесборные бункеры.С увеличением напряженности электрического поля и величины заряда, получаемого частицами, скорость движения заряженных частиц к электроду возрастает. Электрофильтр будет тем лучше улавливать пыль, чем больше его длина, выше напряженность поля и меньше скорость газа в аппарате[3].Конструктивно электростатические фильтры могут быть выполнены различным образом, например, фильтр представляет собой набор металлических пластин с проволокой, проходящей между ними. Между платинами и проволокой создается разность потенциалов в несколько киловольт. Врезультате пыль, которая находится в проходящем сквозь фильтр воздухе, ионизируется и оседает на пластинах.Процесс обеспыливания в электрофильтре состоит из следующих стадий: пылевые частицы, проходя с потоком газа электрическое поле, получают заряд; заряженные частицы перемещаются к электродам с противоположным знаком; осаждаются на этих электродах; удаляется пыль, осевшая на электродах.Зарядка частиц первый основной шаг процесса электростатического осаждения. Большинство частиц, с которыми приходится иметь дело при газоочистке, сами по себе несут некоторый заряд, приобретенный в процессе их образования, однако эти заряды слишком малы, чтобы обеспечить эффективное осаждение. При очистке воздуха,зарядка частиц достигается пропусканием частиц через корону постоянного тока между электродами электрофильтра, так как при этом образуетсяменьше озона.Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды. Первый электрод 3 в простейшем виде представляет собой проволоку (сетку), натянутую в трубке, между или над пластинами, второй 2 представляет собой поверхность трубки или пластины, окружающей коронирующий электрод (рисунок 1).На коронирующие электроды подается постоянный ток высокого напряжения 15...20кВ. Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен. Это объясняется тем, что корона при такой полярности более устойчива, подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Последнее обстоятельство связано с ускорением зарядки пылевых частиц.В поле короны электрофильтра реализуются два различных механизма зарядки частиц. Наиболее важна зарядка ионами, которые движутся к частицам под действием внешнего электрического поля. Вторичный процесс зарядкиобусловлен диффузией ионов, скорость которой зависит от энергии теплового движения ионов, но не от электрического поля. Зарядка в поле преобладает для частиц диаметром более 0,5 мкм, а диффузионная —для частиц мельче 0,2 мкм; в промежуточном диапазоне (0,2... 0,5 мкм) важны оба механизма.Скорость дрейфа частиц в электрическом поле в значительной мере зависит от размеров частиц. Эта зависимость имеет сложный характер ввиду различия механизмов перемещения частиц разных размеров. Считается, что в диапазоне размеров менее 0,1...0,3 мкм скорость перемещения частиц в электрическом поле уменьшается с их укрупнением, в диапазоне от 0,3 до 20 мкм увеличивается с увеличением диаметра и затем вновь несколько снижается.Наиболее интересными являются экспериментыпо оценке изменения коэффициента проскока в зависимости от размера частиц при определенной скорости потока, особенно в тех случаях, когда диаметр частиц меньше 0,3 мкм.При проведении экспериментальных исследований с моделью электростатического фильтра мыполучили следующую кривую:
Эта кривая показывает характер изменения коэффициента проскока частиц различного размера. Экспериментальные и теоретические данные о размере частиц с максимальным проскоком совпадают.На основе проведенного исследованиярезультаты эксперимента были занесены в таблицу 1.
Таблица 1Изменение коэффициента проскока от диаметра частиц
Диаметр частиц, мкмКоэффициент проскока, %0,149.80,10,2390,20,422,90,40,89,50,81,641,60
Огромную роль в достижении максимальной эффективности пылеулавливания играет конструктивное исполнение коронирующих и осадительных электродов.Коронирующие электроды можно разделить на две группы (рисунок 2). К первой группе относятся электроды, которые не имеют фиксированных коронирующих точек. При отрицательной короне –отрицательной полярности коронирующих электродов –светящиеся точки располагаются вдоль электрода на разных расстояниях друг от друга в зависимости от состояния поверхности электрода. Типичные виды электродов этой группы: круглый диаметром 2…4 мм, квадратный со стороной 3…4 мм и штыкового сечения, вписывающийся в квадрат со стороной 4…5 мм (рисунок 2, а).Ко второй группе относятся электроды с фиксированными точками разряда по их длине. Типичными видами этих электродов являются колючая проволока, пилообразные и игольчатые электроды (рисунок 2, б). Электроды второй группы при равных напряжении и межэлектродном расстоянии обеспечивают значительно больший ток короны, чем электроды первой группы. Легче обеспечивается необходимая механическая прочность. В настоящее время получили широкое распространение коронирующие электроды ленточноигол
e-koncept.ru
Чтобы злодейски сгубить лошадей, живущих под капотом, нужен вовсе не никотин — вполне достаточно трех-пяти граммов дорожной пыли! И все оттого, что абразивный износ — штука страшная. Если в двигатель попадут частицы твердой пыли, то и цилиндры, и поршневые кольца, считайте, обречены. А противостоит этому безобразию воздушный фильтр: от его эффективности во многом зависит здоровье и долголетие мотора.
Посмотрим, как справляются со своей задачей панельные воздушные фильтры для впрысковых моторов ВАЗ.
СТАВИМ ВОПРОС!
Сам по себе фильтр, казалось бы, настолько примитивен, что его просто невозможно изготовить как-то не так. Однако в редакционной практике еще не было случая, чтобы все купленные фильтры, будь то масляные или топливные, оказались одинаковыми, как шарики из подшипника. Не стоит забывать и про цену: в данном случае, к примеру, стоимость 19 фильтров, купленных в крупных московских магазинах, имела почти тройной разброс! Так за что же мы платим? Насколько дорогие фильтры лучше дешевых — да и лучше ли они хоть в чем-нибудь? И почему так велика разница в заявленных ресурсах — от 15 до 30 тысяч километров? Будем искать ответы. Берем ГОСТ…
Увы! К сожалению, стандарт нам не поможет: он рассматривает фильтр как самостоятельную единицу, существующую помимо двигателя! Иными словами, оценивает только качество фильтрации, не принимая во внимание реальное поведение мотора. Исходя из этого, при испытаниях фильтр устанавливают в пылевую камеру и через него прокачивают определенное количество эталонной кварцевой пыли при заданных расходах воздуха. Измеряют ту долю пыли, которую фильтр пропустил, после чего и выносят приговор. Добавим от себя: половинчатый!
Дело в том, что фильтр не только ловит пыль. Заодно он волей-неволей «душит» наполнение цилиндров двигателя, тем самым влияя на его мощностные параметры. Поэтому спортсмены еще недавно вообще убирали всякие преграды из системы впуска — так было до появления фильтров «нулевого сопротивления» (ЗР, 2006, № 10). Почему? Потому что спортивному мотору ресурс не нужен — до полного изнашивания он просто не доживает! А вот нас это как раз интересует: истинно хороший фильтр обязан поставлять двигателю чистый воздух, а не «перекрывать кислород». Разве не так?
Итак, уточняем список вопросов. Сколько пыли пропускает воздушный фильтр? Какое сопротивление в реальной системе впуска создает фильтр в исходном, то есть чистом состоянии? Есть ли связь между сопротивлением и качеством фильтрации? Как изменяется сопротивление воздушного фильтра по мере его загрязнения? И что будет с двигателем, когда воздушный фильтр становится предельно грязным?
СЛОВО ОТВЕТЧИКУ
Ответчик — двигатель VAZ 2111, восьмиклапанный, впрысковый. Для начала на него поочередно поставили каждый из фильтров в исходном, девственно чистом состоянии и прогнали на режимах внешней скоростной характеристики, то есть при полностью открытой дроссельной заслонке. Измерили при этом крутящие моменты, расходы топлива и воздуха, составы смеси и, что самое важное, перепады давления на каждом фильтре. После чего сопоставили эти результаты с теми, которые получили на пустой «кастрюле», то есть совсем без фильтра!
Разнобой результатов не заставил себя ждать — фильтры как-то сразу разбились на две кучки. Почти все наши фильтры дали потери давления чуть большие, чем импортные. Лидером по величине таких потерь стали наш безымянный фильтр (в дальнейшем — «Просто фильтр») и «немец» SCT, от них чуть-чуть отстали «Невский Фильтр», «Люксойл» и «Трек». В рекламных материалах российских фирм это обычно выдается за преимущество: дескать, бумага более плотная и фильтровать должна лучше! А минимальное сопротивление оказалось сразу у четырех фильтров, в основном германского происхождения — «Mанн Фильтр», «Бош», «Мастер Спорт» и ФРАМ. Отметим сразу, что на мощности и других параметрах мотора эти различия в сопротивлении едва сказались — все в пределах погрешности измерений.
Теперь возвращаемся к стандартному вопросу — насчет фильтрации. Ну что ж — действительно, чем больше сопротивление, тем меньше пыли фильтры пропускают. А лучше всех выступили наши фильтры — «Мотор-Супер», «Трек», «Салют-Фильтр», «Люксойл» и «Невский Фильтр». Чуть хуже других по этому параметру выглядели изделия с меньшим сопротивлением: знаменитые марки «Бош» и «Манн Фильтр», а также примкнувший к ним «Мастер Спорт». К этой же группе присоединился российско-израильский «Биг Интер». Однако вся компания уложилась в 0,1% пропуска пыли, что соответствует российским и международным требованиям.
ЗАЯВЛЕННЫЙ РЕСУРС
Извините, господа фильтровальщики, но вашим утверждениям о ресурсе в 30 тыс. км пробега верится с трудом! И как вообще можно выразить ресурс фильтра в километрах? Одно дело, если машина катается на вымытых с мылом улочках Женевы или Антверпена, другое — по пыльным дорожкам Нечерноземья или Египта. А о каком моторе идет речь — о новом или изношенном, из которого в «кастрюлю» летит масло? Разница-то очевидна! Так для каких условий определен ресурс? Кстати, на крышке фильтра уже на заводе выбито «Замена фильтрующего элемента через 20 000 км»!
Да, а что считать потерей работоспособности фильтра? Ведь очевидно, что чем он грязнее, тем… лучше будет фильтровать: поры бумаги, через которые летит пыль, со временем забиваются! А перепускного клапана, аналогично масляному фильтру, здесь нет. Так когда же его следует менять? По причине отсутствия четких ответов на эти вопросы, выраженных не в эмоциях, а в цифрах, о понятии «ресурс» пока предлагаем забыть. Поступим очень просто. Попробуем посмотреть, как поведут себя фильтры, когда на них будет осаждено одинаковое количество пыли, соответствующее значимому пробегу автомобиля, близкому к заявленному сроку службы фильтрующего элемента.
Сколько пыли надо осадить на фильтре? Ответ поискали в умных книжках — в них написано, что в городах Росси
www.zr.ru
Владельцам небольших мастерских и просто домашним мастерам часто приходится сталкиваться с проблемой очистки воздуха после интенсивных работ по обработке древесины, шлифовке металлических поверхностей и т.д. Обычная вентиляция помещения тут не поможет, потребуется смонтировать специализированное оборудование. При известных навыках его можно сделать и своими руками.
Циклон для очистки воздуха от пыли
Циклон представляет собой специализированную воздухоочистительную установку (хотя подобные агрегаты применяются также в качестве стружкоотсосов, опилок и иных средств для удаления отходов).
В качестве воздухоочистителей промышленные конструкции циклонов должны обеспечивать отсос и пылеудаление с эффективностью не ниже 85…90%, при пылеудалении фрагментов с размерами не менее 10…12 мкм. Они оснащаются различной конструкции фильтрами. Наиболее эффективны электрофильтры, благодаря которым одновременно производится снятие зарядов статического электричества с частиц пыли.
Принцип действия циклона заключается в следующем. В улиткообразное входное пространство циклона с большой скоростью (до 20 м/с) поступает воздух, для чего обычно используются вентиляторы. Воздух, содержащий частички пыли, закручивается, после чего поступает в коническую полость аппарата. Особенности геометрического строения циклона обуславливают постепенное увеличение скорости воздушного потока, содержащего пыль и иные отходы. В процессе этого происходит самоотделение более тяжёлых частиц пыли от более лёгких. Первые оседают на дно, а вторые, перемещаясь в конусообразном пространстве, попадают в пылесборник, откуда их уже легко удалить с помощью ведра или герметичного контейнера. Очищенный воздух через трубу удаляется в атмосферу.
Количество циклонов, в зависимости от требований к качеству пылеудаления, можно сделать разным: встречаются группы из трёх, четырёх и даже восьми одиночных циклонов.
Эксплуатационные требования к циклонам включают в себя следующие параметры:
Кроме чисто конструктивных требований, предъявляются ещё и условия качественной установки воздухоочистных аппаратов. Например, при превышении зазоров в соединениях воздуховодов часто происходит подсос воздуха, при котором производительность отделения пыли от воздуха резко снижается. Допустимая величина подсоса не должна быть более 6…8%.
Циклоны выполняют не только удаление пыли из окружающего воздуха, но могут также обеспечивать подачу чистого воздуха в помещение.
Универсальных циклонов для выполнения различных очистных операций нет. Например, стружкоотсос должен иметь повышенную прочность стенок трубы, что предотвратит преждевременный износ. Относительно циклона, предназначенного для сбора и удаления опилок, важно предусматривать минимальные потери во всасывающих воздуховодах. Предусматривая циклон для целей очистки воздуха от цементной пыли, возникающей в строительных работах, особое внимание уделяют конструкции фильтров.
Принцип работы циклонного пылеуловителя
В бытовых условиях наиболее универсальными считаются циклоны, очищающие воздух от крупнодисперсной пыли. Изменяя конструкцию фильтров, такие аппараты можно сделать для целей пылеудаления, в качестве стружкоотсоса, для очистки воздуха от опилок в деревообрабатывающей мастерской (например, у действующей пилорамы).
Составными частями такого агрегата являются:
Устройство циклонного пылеуловителя
Все перечисленные детали/узлы можно приобрести, либо сделать своими руками.
Результат работы циклона
Поскольку самодельный циклон устанавливается в мастерской, то главным параметром двигателя является его мощность и количество оборотов ротора. При наличии вентилятора мощность двигателя особого значения не имеет, поскольку частицы пыли всё равно в работающий станок, пилораму и т.п. попадать не будут. Тем не менее, мощность и диаметр улитки циклона должны быть взаимоувязаны между собой. При диаметре колеса улитки до 300…350 мм вполне подойдёт высокооборотистый (обязательно!) двигатель до 1,5 кВт. При меньших диаметрах мощность может быть ниже, однако снизится и производительность очистки. Поэтому при наличии в мастерской металлообрабатывающего станка принимают двигатель от 1 кВт.
Мощность электродвигателя существенно увеличивается, если планируется обустроить своими руками самодельное устройство за пределами помещения. Свободного места прибавится, но эффективность очистки снизится, в основном, из-за потерь в воздуховодах. Также стоит отметить, что в холодную пору года такой самодельный циклон будет эффективно «вытягивать» тепло из мастерской.
Удачным вариантом следует признать покупку электродвигателя в комплекте с приёмной улиткой, номер которой определяет потребительские возможности самодельной системы очистки воздуха. Наиболее распространённые для бытового применения параметры улиток и рекомендуемых к ним электродвигателей приведены в таблице:
| № улитки | Диаметр входного раструба (соответствует диаметру крыльчатки), мм | Производительность по воздуху, м3/ч | Рекомендуемая мощность электродвигателя, Вт | Число оборотов вала, мин-1 |
| 2.5 | 80…150 | До 1700 | 500 | 3000 |
| 3.15 | 250…300 | До 5100 | 2200 | 2800 |
| 4 | 500…630 | До 8400 | 5500 | 1430 |
Системы поставляются с резиновыми виброизоляторами. Они способны создавать рабочее давление от 0,8 кПа и выше.
Выбирая (либо изготавливая своими руками) улитку, предпочтение необходимо отдать радиальной схеме воздухозабора, чем тангенциальной.
В последнем случае для самодельной улитки возрастают непроизводительные потери, а инерционность способа отбора частиц для варианта со стружкоотсосом окажется весьма низкой.
Выбирая двигатель, необходимо учитывать, что скорость движения воздуха в устройстве не может быть меньше 2,5…3 м/с. При неудовлетворительной очистке элементы самодельного циклона как стружкоотсоса (фильтр, ведро) быстро забиваются стружкой, опилками и другими мелкими отходами.
На специализированных форумах сети Интернет можно найти чертежи всех составляющих агрегата, которые доступны для того, чтобы сделать их своими руками. Из подручных средств часто производится переделка бытового (а лучше – промышленного) пылесоса. Дополнительно необходимы:
Переделанный своими руками для нужд пылеудаления пылесос проверяют: сначала на холостом ходу, прогоняя через систему обычный воздух, а потом уже с подключением пылесоса к работающему станку.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
В номере № 2 журнала "Двигатель" за 2009 г. была опубликована статья Ю.И. Добрякова "Проблемы разработки эффективного вертолетного ГТД". В этой статье рассматривался весьма насущный вопрос о необходимости учета пылевого фактора при разработке новых вертолетных газотурбинных двигателей. Некоторые соображения по этому поводу предложены журналу коллегой Ю.И. Добрякова, Л.С. Рысиным, не один год занимавшимся различными вопросами разработки и эксплуатации вертолетных ГТД.
Проблема защиты от вредного воздействия пыли возникла практически с самого начала использования газотурбинных двигателей на вертолетах. Разрешать ее начали практически одновременно и у нас, и за рубежом. Этому вопросу уделялось большое внимание как в двигательных и вертолетных конструкторских бюро, так и в ЦИАМ. В частности, в ЦИАМ были проведены специальные расчетные и экспериментальные исследования воздействия пыли на работоспособность ступеней осевого и центробежного компрессоров, экспериментально исследовалась эрозионная стойкость защитных покрытий элементов компрессоров и др. Для освоения методологии создания двигательных пылезащитных устройств (ПЗУ) в институте была создана уникальная экспериментальная установка. По результатам всех этих исследований на московском вертолетном заводе им. М.Л. Миля в содружестве с авиадвигательным ОКБ им. В.Я. Климова было создано пылезащитное устройство "грибкового" типа, эксплуатирующееся на отечественных вертолетах до настоящего времени. Силами тех же коллективов исследовались и условия образования пылевых отложений в проточной части газотурбинного двигателя. Проведенные работы помогли существенно повысить надежность эксплуатации вертолетов и сократить число случаев досрочного снятия двигателей.
В процессе разработки вертолетных газотурбинных двигателей IV поколения, обладающих более напряженными газодинамическими параметрами, создаются компрессоры со значительно более высокими окружными скоростями роторов. Начали применяться новые конструкционные материалы, в частности, композиционные. Выросла и температура газов перед турбиной. Все это ведет к тому, что острота проблем, связанных с наличием пыли, неуклонно возрастает. Появилась реальная опасность образования прочных "стекловидных" отложений пыли на сопловых аппаратах турбины и в камере сгорания. Работа системы охлаждения турбины и особенно ее охлаждаемых рабочих лопаток в условиях запыленного воздуха усложняется.
Исследования по проблемам, связанным с пылью, должны проводиться, главным образом, по следующим направлениям: создание высокоэффективных ПЗУ; разработка стойких к пылевой эрозии конструкционных материалов и покрытий для элементов компрессоров; выработка мероприятий, предотвращающих нарушение процессов равномерного смесеобразования и, как следствие, пылевых отложений в камере сгорания; проектирование пылеустойчивого воздушного охлаждения элементов турбины; принятие мер против образования пылевых отложений в компрессоре и турбине; обеспечение работоспособности топливной и масляной систем двигателя в условиях запыленного воздуха.
К настоящему времени в зарубежных и отечественных ПЗУ достигнут примерно одинаковый уровень эффективности. Так, в ЦИАМ разработана и испытана базовая модель λ-образногоПЗУ со степенью очистки в ней (используя стандарты на пыль в США) на взлетном режиме двигателя 97% на пыли типа "С", 86% на пыли типа "крупная АС" и 65% на пыли типа "мелкая АС". Потери полного давления - до 100 кгс/м2. Опираясь на конструкцию этой модели, были разработаны предложения по λ-образным ПЗУ двигателей ВК-800 и ТВ7-117В, а также по ПЗУ вертолета Ка-226. Известно, что ПЗУ другого типа - циклонного, также устанавливаемое на вертолетах, имеет несколько лучшие показатели сепарации мелких частиц. Однако известны и недостатки этих ПЗУ: отсутствие системы противообледенения, необходимость наличия устройства для перепуска воздуха мимо циклонов при их перекрытии листьями, травой или при обледенении и большие габариты, что делает такие ПЗУ уязвимыми мишенями при боевом применении вертолета - при разрушении циклонов, их осколки могут попадать непосредственно в тракт двигателя. По видимому, в зависимости от назначения вертолета следует применять то или иное ПЗУ.
Работы по повышению уровня сепарации пыли в ПЗУ для защиты новых и перспективных типов двигателей от попадания в них пыли должны продолжаться. Здесь, вероятно, может потребоваться какая-либо двухступенчатая или многоступенчатая очистка воздуха путем комбинации различных типов ПЗУ. В целом же, ПЗУ следует считать важнейшим элементом для сохранения работоспособности вертолетных двигателей при работе в условиях запыленного воздуха.
Важнейшим звеном в рассматриваемой проблеме является эрозионная стойкость компрессора вертолетного двигателя. Применяемые в таких двигателях центробежные компрессоры обладают большей стойкостью к эрозии, чем осевые компрессоры. Экспериментальным путем получены зависимости эрозионного износа компрессоров от количества прошедшей через них пыли, ее состава и относительных скоростей частиц пыли в момент ее удара о поверхности элементов компрессора, что необходимо для оценочных расчетов эрозионного износа компрессора, а также при составлении соответствующих программ испытаний. Однако все данные получены для относительных скоростей частиц, не превышающих при ударении о поверхности газовоздушного тракта двигателя 300 м/с. В разрабатываемых и перспективных вертолетных двигателях эти скорости значительно выше - порядка 400-600 м/с. Поэтому требуются дополнительные экспериментальные исследования для подтверждения ранее полученных зависимостей или их замены новыми.
Важным направлением защиты элементов компрессора от эрозии пылью представляется нанесение на их поверхности эрозионностойких покрытий, создание которых - весьма сложная проблема. Ввиду их малой толщины покрытия должны быть в десятки раз более стойкими к эрозии, чем существующие металлические конструкционные материалы. Кроме того, наносимый слой покрытия должен быть прочным, коррозионностойким, применимым к выбранному для элементов компрессора конструкционному материалу. И это все с учетом применимости метода нанесения покрытий в массовом производстве. К настоящему времени созданы и даже применяются некоторые отечественные покрытия, в частности PRAD Уральского завода гражданской авиации. Однако если даже эти покрытия и отвечают всем вышеперечисленным свойствам, они разрабатывались применительно к окружным скоростям элементов компрессоров двигателей, эксплуатирующихся сегодня.
Для повышения к.п.д. центробежных компрессоров перспективных двигателей предусматривается применение рабочих колес закрытого типа. Отечественный опыт применения закрытых колес в транспортном (наземном) ГТД показал, что в них возникает вероятность образования отложений мелкой пыли под покрывными дисками. Образовавшиеся отложения быстро приводили к сильному ухудшению характеристик компрессора и к помпажу. Это явление было предотвращено выбором соответствующей конструкции покрываемого диска.
Что касается камер сгорания, то работа на запыленном воздухе приводила к образованию отложений и прогарам жаровой трубы. К тому же засорялись топливные форсунки. В результате неравномерность температуры газов за камерой сгорания существенно возрастала, что отрицательно влияло на прочность лопаток турбины. По-видимому, эти негативные явления требуют дополнительной проверки и, если потребуется, введения специальных мероприятий для вновь разрабатываемых и перспективных вертолетных двигателей.
В относительно недалекой перспективе вряд ли удастся отказаться от системы воздушного охлаждения рабочих лопаток турбины при температурах газа на взлетном режиме работы двигателя порядка 1400-1500 °С, хотя принципиальная возможность применения неохлаждаемых керамических лопаток существует. Рассчитывать на применение монокристаллических лопаток без воздушного охлаждения можно лишь до температур 1100-1150 °С. Поэтому организации воздушного охлаждения турбины, особенно рабочих лопаток, на перспективных вертолетных двигателях с высокой температурой газа и при наличии пыли в охлаждаемом воздухе следует уделять повышенное внимание. Для подтверждения работоспособности системы охлаждения на запыленном воздухе могут потребоваться специальные экспериментальные исследования.
Отдельного внимания заслуживает проблема образования прочных "стекловидных" отложений пыли на сопловых аппаратах турбины. На упомянутом транспортном двигателе с максимальной температурой газа порядка 1150 °С эту проблему не удалось решить ни специальным перфорированием сопловых лопаток турбины, ни различными покрытиями лопаток. В проведенных в ЦИАМ экспериментальных исследованиях были определены температурные условия, при которых образуются "стекловидные" отложения. Так лессовая пыль с размерами частиц менее 6 мкм может образовывать отложения при среднемассовых температурах за камерой сгорания выше 900 °С. С повышением среднемассовой температуры отложения образуют все более крупные частицы лессовой пыли, и при температуре ~1150 °С уже откладываются частицы с размером 40-70 мкм. А пылинки с размерами более 70 мкм начинают откладываться при температуре около 1200 °С. Подмосковная супесчаная пыль в проведенных экспериментах образовывала "стекловидные" отложения при температурах 1100-1350 °С. Кварцевая пыль до проверенных среднемассовых температур 1350-1370 °С "стекловидных" отложений не образовывала. Однако, как эта пыль поведет себя при более высоких температурах - предсказать нельзя.
На транспортных ГТД реализованным средством предотвращения образования "стекловидных" отложений явилось применение пневматических ударников, бьющих непосредственно по сопловому аппарату с частотой 1 раз в 10 с. Применение такого средства в двигателе авиационного назначения проблематично.
Явление образования "стекловидных" отложений спонтанно. Однако все же вертолетный двигатель работает в условиях запыленного воздуха относительно небольшое, по сравнению с транспортным ГТД, время и это должно оказаться положительным фактором, снижающим (но не исключающим) образование отложений.
Проблемы, связанные с работоспособностью масляных систем и систем регулирования в практике эксплуатации вертолетных двигателей в условиях запыленного воздуха, до сих пор остро не вставали. Тем не менее, при разработке этих систем для перспективных двигателей следует иметь ввиду вероятность воздействия пыли на их работоспособность.
Из всего сказанного следует, что имеющийся опыт и научный задел по пылевой проблеме для вертолетных двигателей недостаточны для разработки двигателей IV поколения. Внимание отечественных разработчиков и заказчиков вертолетных двигателей к пылевой проблеме в последнее время значительно снизилось. Это можно объяснить как сложным для авиационной промышленности периодом, так и сменой старшего поколения разработчиков и заказчиков двигателей более молодым, практически не сталкивавшимся с этой проблемой непосредственно. Следует отметить, что и ЦИАМ следовало бы повысить внимание к проблеме работы вертолетного двигателя на запыленном воздухе. Будем надеяться, что необходимость создания отечественных высокоэффективных, надежных и конкурентоспособных вертолетных двигателей потребует интенсифицировать проведение соответствующих исследований.
В связи с вероятностью возникновения проблем при работе перспективных вертолетных ГТД в условиях запыленноговоздуха в статье Ю.И. Добрякова и было высказано предложение о нецелесообразности дальнейшего наращивания параметров термодинамического цикла π*к и Т*г и "стабилизации" их на уровне III поколения вертолетных двигателей. Однако при реализации этого предложения, очевидно, сколько-нибудь значительное улучшение удельных параметров двигателей Ne уд, Се уд, γуд и др. становится нереальным. Таким образом, при создании вертолетных ГТД нового поколения неизбежно будут применены более высокие параметры термодинамического цикла, но при этом должны быть разработаны и внедрены эффективные противопылевые мероприятия в конструкциях двигателей и более совершенные ПЗУ.
Ссылки по теме: Дайджест прессы за 26 ноября 2009 года | Дайджест публикаций за 26 ноября 2009 года
Авторские права на данный материал принадлежат журналу «Двигатель». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.
Связи: Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, Ка-226, Самолетостроение, АС (в процессе тестирования)www.aviaport.ru
