Содержание

Принцип работы турбины на дизельном двигателе — Турбобаланс

Дизельный двигатель, относящийся к категории двигателей внутреннего сгорания, был изобретён в феврале месяце 1893года в Германии инженером Рудольфом Дизелем.

С момента изобретения двигатель постоянно усовершенствовался, менялись виды топлива, способы его подачи, баланс топливной смеси и т.д.

Собранные по классической схеме двигатели, используют принцип превышения атмосферного давления над давлением, создающимся в цилиндре в момент движения поршня к нижней мёртвой точке. Однако за счёт незначительного времени затраченного на выполнения этого действия и небольшого перечного сечения воздухоподводящего канала поступающего воздуха недостаточно для полного сгорания топливной смеси.

Позже на родине Рудольфа Дизеля нашли способ решения данной проблемы. Воздух в цилиндры должен подаваться под избыточным давлением! Это основной принцип работы турбины на дизельном двигателе

Для этой цели было разработано специальное устройство, совмещающее в себе свойства вентилятора и компрессора. Это устройство приводилось в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя, что снижало коэффициент полезного действия всей конструкции в целом.

Следующим усовершенствованием системы подачи воздуха стала установка в качестве привода для компрессораспециальной турбины, которая приводилась во вращение за счёт использования энергии потока использованных отработанных газов.

Однако при работе двигателя на малых оборотах, воздуха подаваемого в цилиндры компрессором было недостаточно для полноценной работы дизеля. Вскоре и этот вопрос был решён путём установки двух турбин различного диаметра и приводимых во вращение выхлопными газами, забираемыми из разных частей выпускного тракта. Турбина меньшего диаметра разгонялась быстрее и обеспечивала работу двигателя на малых оборотах, а большая турбина работала при больших оборотах двигателя, что качественно изменило принципы работы турбины на дизельном двигателе. Так же для уменьшения турбоямы использовались механизмы изменяемой геометрии.

Работает турбокомпрессор следующим образом:

— Выхлопные газы, отводимые от выпускного коллектора дизеля, направляются в приемный патрубок турбокомпрессора.

— Проходят по каналу корпуса турбины, который постепенно уменьшается в сечении, а газы увеличивают скорость и воздействуя на ротор заставляют вращаться турбину. Число оборотов турбины зависит от многих факторов: конфигурации канала, его формы, сечения и т.д. Турбина вращается со скоростью около150000 об/сек, её размеры подбираются в зависимости от типа двигателя.

— Наружный воздух, проходя через фильтрующий элемент, очищается от пыли и других посторонних примесей и в сжатом состоянии попадает во впускной коллектор дизеля. После этого происходит закрытие впускного канала, дополнительное сжатие топливной смеси и её воспламенение. В завершении рабочего цикла открывается выпускной коллектор.

Поскольку уходящие выхлопные газы имеют температуру около 800° — 900° С, турбокомпрессор имеет систему охлаждения, радиатором которой является корпус подшипника. При работе турбокомпрессора, за счёт сжатия и увеличения внутренней силы трения воздух, нагнетаемый в цилиндры дизеля подогревается до температуры около 170°С. Во время охлаждения воздух «сгущается», то есть увеличивается, его плотность и соответственно взрастает, объём подаваемого воздуха. Подача в двигатель охлаждённого воздуха положительно влияет на повышение мощности дизеля, что в свою очередь снижает потребление топлива, уменьшает отрицательное воздействие на окружающую среду.

Турбокомпрессорные двигатели имеют перед обычными двигателями определённые преимущества:

  • При одних и тех же энергозатратах расход топлива меньше, поскольку часть энергии выхлопных газов, раскручивая турбокомпрессор, подавая большее количество воздуха в цилиндры двигателя, увеличивает его мощность.
  • Двигатели с турбокомпрессорами имеют меньший наружный объём и соответственно меньшие потери нагрева.
  • За счёт относительно небольшого веса на 1Л.С. мощности снижается расход металла на сам двигатель и конструкцию, на которой он установлен.
  • Также меньше объём отсека, в который может быть установлен турбодвигатель.
  • За счёт малого числа оборотов при номинальной мощности турбодвигатели обладают лучшими нагрузочными характеристиками.
  • В условиях разряженного воздуха, за счёт высокого давления развиваемого турбокомпрессором и низкого внешнего давления турбодвигатель имеет огромные преимущества в сравнении с обычным двигателем, поскольку мощность его практически не теряется.
  • турбодвигатель за счёт малых размеров имеет меньшую звукоизлучающую поверхность, а турбокомпрессор работает как дополнительный глушитель.

Имеет турбонаддув и свои недостатки – это заметная задержка набора мощности при резком нажатии на педаль акселератора. Такое случается в связи с тем, что отсутствует механическая связь коленчатого вала и турбины Мощность начинает расти, когда турбина раскрутится выхлопными газами. Хотя подобное явление в той или иной степени наблюдается у любого двигателя.

Основное применение дизельные двигатели с турбонаддувом нашли на автомобилях большой грузоподъёмности, работающих с полной нагрузкой.

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.




Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Основные принципы работы турбины дизельного двигателя

Содержание:

  • Надежность дизельных TDI
  • Рис. 3. Принцип действия, устройство и схема наддува двигателя Компрекс
  • Как работает турбина на двигателе Рено K9K 1. 5 DCI
  • Турбонаддув TDI турбина с изменяемой геометрией
  • Турбина что это такое
  • Как проверить турбину дизельного двигателя признаки надвигающихся проблем
  • В чём суть
  • Порядок проверки
  • Недостатки
  • Условия работы турбины
  • Как проверить турбину на дизельном двигателе в домашних условиях
  • Для начала несколько слов о том, что такое турбина и как она работает
  • Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом
  • Почему нельзя делать ремонт своими руками
  • Топливный впрыск в моторах TDI
  • Как проверить, работает ли турбина на дизеле
  • История создания мотора TDI

Надежность дизельных TDI

Установка турбонаддува позволила дизельному двигателю развивать большую мощность, а также увеличился КПД дизеля. Что касается моторов TDI, то данные двигатели являются достаточно надежными при условии правильной эксплуатации. Наиболее сильно на исправность этих ДВС влияет качество топлива и своевременное обслуживание. При должном уходе сам мотор может оказаться даже «миллионником».
Слабым местом TDI считаются форсунки и турбокомпрессор. Ресурс форсунок напрямую зависит от качества дизтоплива и общего состояния системы питания дизельного TDI. Срок службы турбины может варьироваться, средний показатель ресурса составляет 120-160 тыс. км.

Рис. 3. Принцип действия, устройство и схема наддува двигателя Компрекс

Покрытие кузова жидким стеклом плюсы и минусы

1 — выпускной трубопровод; 2 — впускной трубопровод; 5 — выход из ротора в выпускной трубопровод; 4 — подвод воздуха от фильтра.

Основной частью устройства является ротор с продольными и открытыми с обоих концов каналами, соединяющими впускные и выпускные трубопроводы. Когда при вращении ротора открывается канал, соединяющийся с выпускным трубопроводом А двигателя, отработавшие газы поступают в канал ротора и вытесняют из них воздух во впускной трубопровод Б и далее в цилиндры двигателя. При дальнейшем повороте ротора сначала перекрывается доступ отработавших газов в канал, а сжатый воздух может еще в течение некоторого времени выходить в открытый впускной трубопровод. Вскоре после закрытия канала, ведущего во впускной трубопровод, открывается канал, соединяющийся с выпускным трубопроводом 1, в котором давление газов ниже. Поэтому отработавшие газы, сжатые в продольных каналах, расширяются и по выпускному трубопроводу 1 выходят в атмосферу. Когда давление в продольном канале снизится, откроется другой конец канала, ведущий во впускной трубопровод 2, и под действием возникающей волны разрежения в канал из атмосферы засасывается новая порция свежего воздуха. В результате продольный канал очистится от отработавших газов и наполнится чистым воздухом. Продолжительность открытия каналов должна быть такой, чтобы отработавшие газы не проникли во впускной трубопровод.

Частота вращения ротора устройства Компрекс и длина продольных каналов в роторе подбираются с таким расчетом, чтобы волна давления успела пройти в течение времени открытия канала с одного его конца до другого. Для того чтобы частота вращения ротора не получилась слишком большой, на каждой стороне ротора имеется два входа и два выхода. За один оборот ротора волна давления в обоих направления проходит дважды. Ранее привод ротора нагнетателя Компрекс осуществлялся от коленчатого вала с помощью клиноременного вариатора; в настоящее время привод ротора осуществляется с помощью клиноременной передачи с постоянным передаточным отношением, при этом максимальная частота вращения ротора составляет 14000 об/мин.

Нагнетатель Компрекс сочетает достоинства турбонагнетателя — низкий удельный расход топлива и малые габариты — и нагнетателя с механическим приводом — плоскую кривую крутящего момента с максимумом при низких частотах вращения, а также быструю реакцию на изменение частоты вращения двигателя. Расчет системы наддува Компрекс весьма трудоемок, и разработка ее основана больше на экспериментальных доводках.

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:
Другие материалы о двигателях на сайте:
Способы повышения мощности двигателя своими руками
Как измерить компрессию?
Уход за двигателем автомобиля: главные моменты
Ремонт и диагностика дизельного двигателя
Причины перегрева двигателя автомобиля

Как работает турбина на двигателе Рено K9K 1.

5 DCI

Вариатор плюсы и минусы

В начале 2000 годов совместно с компанией Nissan, французский автоконцерн начал выпуск с конвейера автотранспортных средств, в котором стоит дизельный двигатель 1.5DCI с индексацией K9K. Производится он по сегодняшний день и его выпуск считается самым массовым среди дизельных двигателей, разработанных компаниями Ниссан и Рено. Устанавливается на такие автомобили, как: Renault, Nissan, Dacia, Suzuki.

В состав конструкции его входят следующие элемента: двигатель, с четырьмя цилиндрами работающий по принципу впрыска топливно-воздушной смеси – Common Rail, система турбонаддува, а также общая топливная рампа.

Этот двигатель способен развить параметры мощности, равные 110 лошадиных сил. В целом, двигатель, при надлежащем обслуживании и своевременно выполнении всех регламентированных ТО, может проехать около 300 тысяч километров, не прибегая к капитальному ремонту.

Стоимость ее ремонта или замены сильно ударит по кошельку владельца, так что лучше предотвратить возможность возникновения проблем с турбиной.

Турбонаддув TDI турбина с изменяемой геометрией

Низкопрофильные шины минусы и плюсы

От эффективности работы турбоанддува TDI в значительной мере зависит не только динамика, но и экономичность наряду с экологичностью. Правильное наддува воздуха должно быть реализовано в максимально широком диапазоне. По этой причине на моторы TDI ставится турбокомпрессор с изменяемой геометрией турбины.

Ведущие производители турбин в мире используют следующие названия:

  • Турбина VGT (от англ. Variable Geometry Turbocharger, что означает турбокомпрессор с изменяемой геометрией). Производится BorgWarner.
  • Турбокомпрессор для дизеля VNT (от англ. Variable Nozzle Turbine, что означает турбина с переменным соплом). Это название использует фирма Garrett.

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией отличается от обычной турбины тем, что имеет возможность регулировки как направления, так и величины потока отработавших газов. Данная особенность позволяет добиться наиболее подходящей частоты вращения турбины применительно к конкретному режиму работы ДВС. Производительность компрессора в этом случае сильно повышается.

Например, турбина VNT имеет в основе конструкции специальные направляющие лопатки. Дополнительно имеется механизм управления, а также отмечено наличие вакуумного привода. Указанные лопатки турбины производят поворот на необходимый угол вокруг свой оси, тем самым способны менять скорость и направление потока выхлопа. Это происходит благодаря изменению величины сечения канала.

Механизм управления отвечает за поворот лопаток. Конструктивно механизм имеет кольцо и рычаг. На рычаг оказывает воздействие вакуумный привод, который управляет работой механизма посредством специальной тяги. Вакуумный привод управляется отдельным клапаном, который ограничивает давление наддува. Клапан является составным элементом электронной системы управления ДВС и срабатывает зависимо от показателей величины давления наддува. Эта величина измеряется отдельными датчиками:

  • температурный датчик, который измеряет температуру воздуха на впуске;
  • датчик давления наддува;

 
Другими словами, турбонаддув на TDI работает так, чтобы давление наддувочного воздуха всегда было оптимальным на разных оборотах двигателя. Фактически, турбина дозирует энергию потока отработавших газов.

  1. Как известно, на низких оборотах двигателя скорость потока (энергия) выхлопа является достаточно низкой. В таком режиме направляющие лопатки обычно закрыты, чем достигается минимальное сечение в канале. В результате прохождения через такой канал даже небольшое количество газов более эффективно крутит турбину, заставляя компрессорное колесо вращаться заметно быстрее. Получается, турбокомпрессор обеспечивает большую производительность на низких оборотах.
  2. Если водитель резко нажимает на газ, тогда у обычной турбины возникает эффект так называемой «турбоямы». Под турбоямой следует понимать задержку отклика на нажатие педали газа, то есть не моментальный прирост мощности, а подхват после небольшой паузы. Такая особенность обусловлена инерционностью системы турбонаддува, в результате чего потока газов оказывается недостаточно в  момент резкого увеличения оборотов коленвала. В турбинах с изменяемой геометрией направляющие лопатки осуществляют свой поворот с определенной задержкой, что позволяет поддерживать нужное давление наддува и практически избавиться от турбоямы.
  3. При езде на высоких и приближенных к максимальным оборотах двигателя отработавшие газы имеют максимум энергии. Чтобы предотвратить создание избыточного давления наддува лопатки в турбинах с изменяемой геометрией поворачиваются так, чтобы мощный поток газов двигался по широкому каналу с наибольшим поперечным сечением.

Относительно малый ресурс турбокомпрессора связан с тем, что на TDI ставятся исключительно турбины с изменяемой геометрией. Турбокомпрессор во время работы двигателя раскручивается до 200 тыс. об/мин и постоянно взаимодействует с потоком разогретых до 1000 градусов по Цельсию выхлопных газов. Такие температурные и механические нагрузки, а также индивидуальные особенности конструкции указанных турбин сравнительно быстро приводят к необходимости ремонта или замены турбокомпрессора.

Турбина что это такое

Если не углубляться в подробности, а объяснить простыми словами, то турбина – это механический элемент автотранспортного средства, предназначенное для подачи воздушных масс в полости цилиндров двигателя под определенным давлением нагнетания. Конечная цель установки этого агрегата – это достижение максимально возможных мощностных параметров не изменяя рабочий объем камер сгорания.

На это повлиял тот момент, что благодаря подаче воздушной смеси, состоящей из атмосферных и выхлопных газов, под давлением наддува в рабочие камеры цилиндров, горение топливно-воздушной смеси осуществляется намного лучше и результатом этого является повышенная мощностная отдача.

В настоящее время данный агрегат является эффективным не только в плане повышения динамических качеств автомобиля, но позволяет достичь хороших показателей экономичности расхода топлива, а также понижение выбросов в атмосферу токсичных выхлопных газов.

Как проверить турбину дизельного двигателя признаки надвигающихся проблем

Понять, что схема работы турбины дизельного двигателя нарушена, можно по следующим признакам:

  • значительно падает мощность двигателя;
  • из выхлопной трубы валит сизый дым;
  • повышенный расход масла;
  • появляется запах горелого масла;
  • двигатель работает неравномерно на холостых оборотах.

Конечно же, лучше придерживаться правил эксплуатации и предотвратить возникновение поломок данной детали, так как восстановление и установка турбины на дизельный двигатель – довольно дорогостоящие процедуры. Кроме того, ее поломка может вызвать и нарушение работы всего двигателя. Самостоятельно такие операции сделать почти невозможно, если вы не автослесарь высшего разряда с собственной мастерской.

Таким образом, следует следить за уровнем и качеством масла в системе смазки и, конечно же, своевременно его заменять, использовать только высококачественные составы. Также нельзя резко набирать обороты, особенно на недостаточно прогретом движке, недопустим засор масляных каналов, так как это способствует возникновению перебоев в подаче смазки, и, безусловно, нужно своевременное охлаждение турбины дизельного двигателя.

Если топливная смесь будет переобогащенной, т. е. больше топлива, чем воздуха, то в таком случае цвет выхлопа будет черным. К тому же характерная особенность этой проблемы в потери мощности. Происходит это из-за нарушения в работе системы газораспределения. Сизый или белый дым выхлопа свидетельствует о попадании моторного масла в камеры сгорания цилиндров. В это же время расход масла значительно увеличивается.

Далее следует проверить ротор и фильтр турбины. Люфт ротора должен быть незначительным, при этом он не должен задевать стенки корпуса. В противном случае требуется оперативный ремонт.

Если фильтр забит грязью и пылью он не сможет пропускать через себя достаточное количество воздуха. В результате в картридже подшипников и в корпусе турбрнагнетателя создаётся разница в давлении, которая выдавливает масло в компрессор.

Если и фильтр не причина неисправности, дальнейший этап это проверка системы подачи масла, а точнее всех патрубков на наличие трещин и заломов. Для подобной проверки потребуется завести двигатель. Если слышен скрип и свист, значит, есть трещина в патрубке и нужно её устранить. Если есть помощник, то можно передавить патрубок между турбрнагнетателем и впускным коллектором, после чего сильно погазовать. Если трещин нет, патрубок увеличивается в размерах. Для устранения неисправностей, связанных с турбокомпрессором при отсутствии знаний и навыков лучше обратиться к специалистам. В противном случае из-за незначительной неисправности может выйти из строя турбина в целом, что грозит дополнительными финансовыми расходами.

Статья написана по материалам сайтов: techautoport.ru, eronturbo.ru, carnovato.ru.

В чём суть

История турбокомпрессора почти так же стара, как и история двигателя внутреннего сгорания. Ещё в конце XIX века Готтлиб Даймлер и Рудольф Дизель исследовали увеличение выходной мощности и снижение расхода топлива своих двигателей при предварительно сжатом воздухе для горения. Для стандартных автомобилей турбокомпрессоры были собраны только в 70-е годы.

Турбокомпрессор является составной частью двигателя, который стал результатом многих лет работы по поиску компромисса между увеличением мощности двигателя, уменьшением его веса и уменьшением расхода топлива. Его конструкция увеличивает давление поступающего воздуха к двигателю, используя энергию выхлопных газов, что позволяет расширить характеристики турбокомпрессоров.

Видео о работе турбокомпрессора:

При повышении сжатия воздуха, то есть при количестве газа, расположенного в том же качестве, его температура повышается. Чем выше температура, тем ниже плотность, что означает меньшее количество кислорода, который подаётся в цилиндр. Чтобы сделать процесс сгорания ещё более эффективным, используется интеркулер.

Порядок проверки

Если нет возможности проверить турбинное устройство в автосервисе, то это можно сделать самостоятельно, не покидая гаража. Для начала проводится визуальный осмотр устройства. Изучается цвет дыма. Беловатые выхлопы говорят о том, что воздуховоды забиты, либо сливной масляный провод засорен. Если дым напоминает копоть, то подтверждает утечку масла. Сизость дымка говорит о том, что течет масло. После попадания в камеру, оно придает дыму сизоватость. Чтобы убедиться в своей правоте, необходимо снять фильтр очистки воздуха. Если он чист – причину искать следует в другом.

Теперь двигатель следует прогреть и приступить к очередному проверочному этапу, и пригласить на помощь напарника. Ищем патрубок, идущий от турбины к впускному коллектору. Пережав патрубок, даем команду давить на газ несколько секунд. По второй команде педаль резко отпускается. Рука, лежащая на патрубке, будет ощущать, как он расширяется. Это свидетельствует о том, что воздушное давление велико. Если такого не происходит – турбина вышла из строя. Проще всего, если есть датчик давления турбины. По его работе быстро определяется пригодность турбинного устройства. Необходимо помнить, что турбина считается довольно чувствительной частью мотора, и способна утратить работоспособность по малейшим причинам. Но продлить ее срок эксплуатации возможно, организовав за двигателем минимальный уход.

Недостатки

Как это ни странно, но у этого устройства есть свои недостатки. Основной недостаток – это, конечно же, то, что турбина приводит к большой потере топлива. Происходит это потому, что в камеру сгорания попадает больше воздуха, соответственно и топлива тоже больше.

Вторым недостатком считается то, что при работе двигателя и турбины в таком режиме увеличивается температура, которую требуется немедленно понизить. Чтобы мотор не сломался, потребуется дополнительное охлаждение. Усовершенствование системы охлаждения тоже подразумевает финансовые потери. Скорее всего, придется модернизировать принцип работы системы охлаждения.

Условия работы турбины

Температура выхлопных газов дизельного двигателя на выходе перед турбиной составляет в среднем 750-850 градусов по Цельсию. Бензиновые агрегаты имеют еще более разогретый выхлоп. Такие раскаленные газы движутся с большой скоростью и встречаются с турбинным колесом.

Турбокомпрессор отличается высокой производительностью и потребляет достаточно много энергии отработавших газов (в среднем около 25-30 кВт и более). Турбодизель с рабочим объемом 2.0 литра в режиме холостого хода потребляет около 800 литров воздуха за 60 секунд. В режиме максимальной мощности данный показатель доходит до 4 м3. Если учесть, что турбокомпрессор также нагнетает избыток давления до 1 атмосферы, тогда общий объем нагнетаемого устройством воздуха намного больше.

Во время работы ДВС на пиковых нагрузках турбинное колесо раскручивается до 150 тыс. об/мин и более, нагрев колеса достигает 800-900 градусов по Цельсию. После взаимодействия с турбинным колесом температура выхлопа заметно падает до средней отметки 400-500 градусов.  

В режиме холостого хода отработавшие газы дизеля имеют температуру около 100 градусов по Цельсию и движутся с небольшой скоростью. Для эффективного вращения колеса турбины и параллельного вращения компрессорного колеса этой энергии достаточно только для того, чтобы турбокомпрессор не препятствовал проходу через него воздуха в объеме, который необходим для поддержания стабильной работы ДВС на холостых оборотах.

Как проверить турбину на дизельном двигателе в домашних условиях

Если у вас нет времени или желания ехать в сервисный центр для диагностики турбокомпрессора, можно попробовать произвести самостоятельную проверку турбины.

Первым делом необходимо произвести визуальный осмотр

Обратите внимание на цвет дыма, он не должен быть голубым, черным или сизым. Если из выхлопной идет белый дым, можно предположить, что забились воздушные каналы или сливной маслопровод

В таком случае двигатель начнет «есть» масло. Черный дым или копоть могут свидетельствовать об утечке в системе подачи воздуха. Дым сизого цвета может свидетельствовать об утечке масла в турбине, скорее всего оно проникает в камеру(ы) сгорания двигателя. Чтобы проверить так ли это снимите воздушный фильтр и проверьте, нет ли на его поверхности масла.

  1. Вторым пунктом проводится проверка турбированного двигателя после предварительного прогрева. Для этой проверки потребуется помощник. Найдите патрубок, ведущий от турбины к впускному коллектору двигателя, затем рукой попытайтесь пережать его. Помощник в это время должен резко нажать на «газ» и подержать педаль в таком положении около 3-х сек. После этого он также резко должен отпустить педаль. Вы тем временем, держась за патрубок, должны ощутить, как он начинает раздуваться от большого воздушного давления. Сделайте несколько таких циклов, резко то нажимая, то отпуская педаль газа. В случае если патрубок не раздувается — с турбиной проблемы, если наоборот — турбина, скорее всего, полностью исправна.
  1. Внимательно осмотрите сам турбокомпрессор, на нем не должно быть следов масла, копоти или подтеканий. Отключите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину, проверьте, нет ли в нем следов масла, он должен быть полностью сухим. Если вы обнаружили масляные следы, скорее всего турбина «умерла».

Текст: http://ford-master.ru/

Популярное:

Для начала несколько слов о том, что такое турбина и как она работает

Практически у всех турбированных двигателей одинаковый принцип. Первые турбокомпрессоры устанавливали исключительно на большегрузные авто, а также на гоночные авто еще в начале прошлого века. Как вы понимаете, тогда вес и конструкция турбин оставляли желать лучшего, чего не скажешь о современных экземплярах. Турбокомпрессоры нового поколения компактны и просты в установке, а их эффективность в разы выше их предшественников. Но, как и все в этом мире, в один прекрасный день турбокомпрессор начинает «барахлить», двигатель теряет былую мощность и производительность, в итоге у вас появляется новая «головная боль».

Практические все турбины имеют улиткообразную форму корпуса. Воздушные каналы корпуса сужаются на выходе, что способствует увеличению давления и скорости вращения. По воздушным каналам движутся отработанные газы, которые поступают из выпускного коллектора. Двигаясь по каналам они набирают большую скорость и воздействуют на лепестки, которые вращаясь под давлением выхлопных газов, раскручивают ротор. Ротор, вращаясь раскручивает крыльчатку турбонаддува, которая закачивает воздух и подает его в камеру сгорания под высоким давлением. А как вы знаете из школьного курса физики, чем больше воздуха, тем крепче будет горение.

Из-за высокого давления, которое создается при нагнетании воздуха, турбина нуждается в охлаждении, роль радиатора для турбины выполняет интеркулер. Турбина использует систему смазки двигателя, которая подается по специальному контуру. Масло, кроме смазки осуществляет охлаждение турбины.

Теперь когда мы разобрались с тем, что такое турбина и как она устроена, предлагаю рассмотреть основные признаки неисправности турбокомпрессора.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Почему нельзя делать ремонт своими руками

Данная операция недопустима для выполнения своими руками. Автомобильная турбина работает на очень высоких частотах вращения, а также температурах, поэтому, требования к ней предъявляются очень высокие.

Система должна быть герметична и попадание любых мелких посторонних предметов в нее во время когда производится ремонт или обслуживание недопустимо. Необходимо специальное оборудование и навыки для разбора и сборки турбины.

Помещение, в котором проводятся данные операции, должно быть максимально чистым, попадание пыли и других веществ на детали турбоустановки может повлечь за собой крупные денежные затраты. Специалисты специализированных сервисных центров имеют точное понятие, как проверить работу турбины.

Топливный впрыск в моторах TDI

На ранних этапах развития дизельных ДВС давление в системе, которая предполагает наличие ТНВД в связке с простыми механическими форсунками, составляло всего 20-40 Бар. Современный дизель имеет давление на минимальной отметке в 1600 Бар и выше. Тенденция к увеличению давления впрыска топлива связана с тем, что дизельные двигатели отличаются очень коротким временем, которое отводится на процесс смесеобразования.

Если коленвал вращается на 2000 об/мин, тогда на смешивание порции дизтоплива с воздухом выделяется всего 3-4 миллисекунды. Увеличение частоты вращения коленчатого вала еще более сокращает этот временной отрезок. Также приготовление однородной топливно-воздушной смеси становится возможным только благодаря увеличению давления впрыска. В случае с низким давлением топливная смесь будет некачественной, процесс сгорания отличается низкой эффективностью. Результатом становится повышение токсичности выхлопа дизеля и низкий КПД.

 
Ранее за топливный впрыск на дизеле отвечал ТНВД, который работает в паре с механическими форсунками, сегодня на дизельные моторы ставятся системы Common Rail. Так как процесс горения в дизеле является взрывом от контакта порции солярки с разогретым на такте сжатия воздухом, то время впрыска очень ограничено.

ТНВД в современном дизеле попросту создает давление в общей магистрали, а пьезоинжекторы (пьезоэлектрические форсунки) TDI способны впрыскивать четко определенное количество дизтоплива в цилиндры дизельного двигателя за очень короткий промежуток времени (менее чем за 0,2 миллисекунды) по команде ЭБУ.

Также в отдельных конструкциях систем питания дизельных ДВС можно встретить так называемые насос-форсунки. Это означает, что каждая инжекторная форсунка оборудована собственным насосом высокого давления. Получается, развитие дизельных технологий сегодня сводится к увеличению давления впрыска и максимальной эффективности работы системы турбонаддува. Так удается решить главные задачи: увеличить мощность и снизить уровень токсичности отработавших газов.

Как проверить, работает ли турбина на дизеле

Проанализировать работоспособность турбины на дизеле можно по следующим признакам:

  • Для того чтобы определить работоспособность элемента в условиях автосервиса, обычно используется сканер, который подключается к необходимому и соответствующему разъему автотранспорта. Зачастую турбонаддув отключается в случаях, когда сама турбина уже выработала собственный ресурс или датчик, предоставляющий информацию ο давлении воздуха, который нагнетается, отключил турбокомпрессор. Так как узнать, работает ли турбина на дизеле, требуется в сжатые сроки, то используется манометр, показания которого дадут четко понять, необходим ли частичный ремонт или полная замена детали.
  • Кроме того, признаком того, что турбина на дизеле работает плохо, является выброс дыма, имеющего синий цвет, в тот момент, когда при разгоне силовой агрегат автомобиля производит выхлоп. Кроме того, дым с непривычным цветом может пропадать на постоянных оборотах. В такой ситуации проблема заключается в масле, попадающем на цилиндры мотора и впоследствии сгорающем. Попасть туда жидкость может лишь в тех случаях, когда в турбокомпрессоре происходит утечка.

Также, ο поломке в системе контроля за турбиной может свидетельствовать дым черного цвета

Он появляется, когда обогащенная смесь сгорает после утечки воздуха в магистрали нагнетания.
Стоит обращать внимание и на выхлоп, имеющий белый цвет. К этому приводит засор в сливе маслопровода

Когда масло расходуется в увеличенных объемах, а на турбине и прилегающих деталях заметны подтеки рабочей жидкости, это может свидетельствовать ο том, что воздушный канал или слив системы проведения масла загрязнился.
Если почему-то не работает турбина на дизеле, то причина может быть также и в том, что корпус, содержащий в себе ось турбонаддува, загрязнился коксом. Из неисправного турбокомпрессора поступает минимальный объем воздуха, и поэтому, как следствие, динамика разгона транспортного средства понижается.
Если водитель отмечает характерные звуки или свисты, когда силовой агрегат запущен, то фактор неисправности потребуется искать в месте, где соединяются компрессор и двигатель. Там может происходить утечка воздуха.

Смотрите видео о том, что не рекомендуется делать на турбо-моторах.

История создания мотора TDI

Дизельный двигатель всегда привлекал различные компании своим нераскрытым до конца потенциалом. Основной задачей, которая ставилась перед инженерами, являлось превращение шумного, тихоходного и малооборотистого агрегата в такой мотор, который можно было бы с легкостью устанавливать в легковые авто. Результатом стало создание мощного, экономичного и экологичного дизеля, который по своим эксплуатационным характеристикам был максимально приближен к бензиновому силовому агрегату.

Первопроходцем в этом направлении стала компания Audi, которая в далеком 1980-м установила 1.6-литровый дизельный 54-сильный атмосферник под капот своей популярной модели Audi 80. Дальнейшее совершенствование и развитие технологий привело к тому, что уже в 1989 Audi первыми в мире наладили и запустили в массовое производство компактный, тяговитый и мощный турбодизельный двигатель, который получил широко известное сегодня обозначение TDI.

Первый TDI представлял собой дизельный двигатель с 5 цилиндрами, имел рабочий объем 2.5
литра, оснащался турбонаддувом с интеркулером (система промежуточного охлаждения
нагнетаемого воздуха). Максимальная мощность этого мотора составляла 120 л.с. Показатель
крутящего момента находился на отметке 256 Нм и достигался при выходе на 2250 об/ мин.

С момента появления на рынке данный силовой агрегат стал достаточно востребованным, так как представлял собой достойную альтернативу не только дизелям других производителей, но и вполне был способен составить конкуренцию моторам на бензине. TDI от Ауди обеспечивал прекрасную динамику, при этом расход топлива был существенно ниже по сравнению с другими аналогами.

О турбонаддуве

С 21 марта 2022г. коллектив СТО «КОВШ» продолжил работу.

Менеджеры и ведущие мастера работают с 09:00 до 15:00. Так как некоторые сотрудники Эвакуировались с Херсона, по некоторым работам возможна задержка. Руководитель Владимир Николаевич (sto. [email protected]) , всегда находится на работе и максимально оптимизирует работу компании.

Внимание! Платёжный терминал не работает! все расчёты производим только за наличный расчёт!.

Связь с соответствующими менеджерами, в любой день недели с 8:00 до 20:00, по Viber, WhatsApp или Telegram на Украинские номера. Контакты менеджеров есть на нашем сайте /about/contact.

Телефоны Украинских сотовых операторов в Херсоне не работают!

Для жителей Херсонской области Телефон для сотовой связи +7 990 007-11-79

12.11.2014 /
18.07.2021

  •  

43719 /
20660

Нагнетание воздуха при помощи турбокомпрессора

Мощность, которую может развивать двигатель внутреннего сгорания, зависит от количества воздуха и топлива, которые поступают в двигатель. Таким образом, добиться повышения мощности можно, увеличив количество этих компонентов. Увеличение количества топлива совершенно бессмысленно, если одновременно не увеличивается количество воздуха для его сгорания. Поэтому одним из решений проблемы повышения мощности двигателя является увеличение количества воздуха, поступающего в цилиндры; при этом можно сжечь больше топлива и получить, соответственно, большую энергию. Это подразумевает, что необходимый для сгорания топлива воздух должен быть сжат перед подачей в цилиндры. 

Увеличение мощности атмосферного двигателя может быть достигнуто путём увеличения либо его рабочего объёма, либо оборотов. Увеличение рабочего объёма сразу же увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение оборотов проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно в случае двигателя со значительным рабочим объёмом.
Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимается перед его впуском в камеру сгорания.  

Турбокомпрессор был впервые сконструирован швейцарским инженером Бюши ещё в 1905 году, но только много лет спустя он был доработан и использован на серийных двигателях с большим рабочим объёмом. В принципе, любой турбокомпрессор состоит из центробежного воздушного насоса и турбины, связанных при помощи общей жесткой оси между собой. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразуется здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор. Происходит это так: выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление, они разгоняются до большой скорости и вступают в контакт с лопатками турбины, которая и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент).

Это преобразование энергии сопровождается снижением температуры газов и их давления. Компрессор засасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне оборотов.

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива и энергия потока отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление нагнетания, и в цилиндры двигателя поступает ещё больше воздуха, что даёт возможность увеличить подачу топлива. 

Характеристики мотора напрямую зависят от давления наддува: чем больше воздуха удастся загнать в цилиндры, тем мощнее будет двигатель. При определенном стиле вождения появляются и другие плюсы – снижается расход топлива, мотор не боится горных дорог, где обычные двигатели буквально задыхаются от нехватки кислорода в разреженной атмосфере.

Все современные автомобили оснащены системой турбонаддува, которая позволяет повысить мощность двигателя на 20-35% при этом двигатель, оснащенный турбонаддувом, обладает более высоким крутящим моментом на средних и высоких оборотах, что делает автомобиль более динамичным и экономичным при движении. Но при торможении двигателем автомобиль останавливается медленней, за счет пониженной степени сжатия в цилиндрах. Турбина начинает эффективно работать на дизельном авто при 2200-2500 об/мин, на бензиновом при 2800 — 3500 об/мин. Промежуток оборотов двигателя от холостых оборотов до включения турбины называется турбо-яма. Современные системы управления турбиной позволяют минимизировать эффект турбо-ямы.

Показателем эффективности работы турбины является давление наддува, которое на дизельных двигателях обычно достигает до 0.6-0.7 бар а на бензиновых от 0.6-1.0 бар. Качество сгораемого топлива зависит от процентного содержания смеси топливо-воздух и определяет состояние выхлопных газов двигателя.

Все турбонаддувы можно условно разделить на два типа – низкого (0,20 бара) и высокого давления (0,82 бара). Первый, как показала практика, может вообще обходиться без регуляторов. К примеру, на мотор Saab 95 V6 Ecopower Turbo объемом 3,0 л установлена относительно маломощная, поэтому и менее «задумчивая» турбина Garrett. Интересно, что для достижения максимального давления 0,25 бара она использует энергию отработавших газов лишь трех цилиндров из шести. На больших оборотах турбонагнетатель не может как следует разогнаться, что и обеспечивает низкое давление наддува. Электронно управляемая заслонка в этой турбине тут же открывается при любом нажатии на педаль газа. Это позволяет турбине немедленно получать необходимое количество отработавших газов для того, чтобы закачивать в цилиндры больше воздуха. Как только «воздушный насос» раскрутился, заслонка возвращается в положение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя. В результате максимальный момент 310 Нм этот мотор выдает при 2100 об/мин.

Но это исключение из правил. Обычно в качестве регуляторов давления в турбодвигателях используют предохранительные клапаны – механические, либо с электронным управлением. Первые открываются избыточным давлением наддуваемого воздуха, вторые имеют исполнительные механизмы, как правило, электромагнитные. Команду открыть-закрыть клапану дает ЭБУ двигателя, руководствуясь информацией целой группы датчиков: давления во впускном коллекторе, детонации, расходомера воздуха и т. д. Первым подобную систему применил Saab в 1981 году.

Давление наддува обычно регулируется с помощью клапанных систем, которые перепускают требуемое количество отработавших газов. Хотя встречаются модели, в которых избыточный воздух сбрасывается прямо под капот, что не совсем выгодно с точки зрения экономичности. Впрочем, и первый способ не идеален, ведь значительное количество отработавших газов не выполняет никаких полезных действий. Вот если бы объединить две турбины в одной! Тогда бы одна использывалась для малых оборотов двигателя, а другая – для максимальных. При этом перепускной клапан использовался бы эпизодически.

Что такое VTG?

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG (Variable Turbo Geometry) – это вовсе не турбина с поворотными крыльчатками. Реализовать подобное затруднительно. Но зато ничто не мешает сделать подвижным направляющий аппарат, который в зависимости от нагрузки дозировал бы количество и скорость поступающих на «горячую крыльчатку» отработавших газов. Самый простой вариант использовали в роторном моторе Mazda RX7 в конце 80х. Здесь струя выхлопных газов была разделена на два потока. На малых оборотах они воздействовали только на верхнюю часть турбинного колеса. При достижении определенной частоты вращения коленвала срабатывал клапан, после чего отработавшие газы подавались уже на всю поверхность крыльчаток. Правда, оказалось, что данная система хорошо работала только в паре с роторнопоршневым двигателем Ванкеля.

Более удачной оказалась идея с несколькими поворотными лопатками, закрепленными в специальной обойме. Они регулировали скорость и давление потока отработавших газов в зависимости от режима работы. В грузовых автомобилях первой удачно применила этот метод фирма Mitsubishi в середине 80х, а в легковых – Audi и Volkswagen – фирма Allied Signal (Garrett) в 1995 году. Позже VTG-нагнетатетелями обзавелись легковые дизели BMW и MercedesBenz, а также AlfaRomeo. К слову, нечто подобное устанавливалось на советские танковые дизели с середины 60х.

Но пока, к сожалению, такая система прижилась только на дизельных моторах. Дело в том, что нежный направляющий аппарат теряет подвижность после долгой работы при высоких температурах выхлопных газов. Сравним 1050°С для бензинового двигателя и всего 600°С для дизеля. Кроме того, турбина с переменной геометрией дороже, чем обычная. А ее надежность и долговечность все-таки поменьше. Поэтому в ближайшее время вопрос о том, каким должен быть идеальный наддув, остается открытым. Один из перспективных путей – применение комбинированного наддува. К примеру, на малых оборотах воздух в цилиндры нагнетает приводной компрессор, а уже со средних в дело вступает турбонаддув.

Дизельный насос (ТНВД) имеет турбо-корректор, который подает топливо относительно поступаемого в камеру сгорания воздуха. Такая же коррекция происходит и в инжекторных системах. Окружная скорость вращения вала турбо-корректора достигает 50-70 м/с, что в несколько раз выше скорости движения автомобиля и на порядок выше окружной скорости коленчатого вала, если эти данные перевести в об/мин то ротор турбо-корректора вращается с 150000 — 210000 об/мин а коленвал с 5000-7000 об/мин. При этой скорости малейший дисбаланс превращает ротор в вибратор большего размера, что приводит к механичекому и акустическому шуму, утечке масла через уплотнения и неэффективной работы турбины, а в конечном итоге к заклиниванию вала и обрыву горячей крыльчатки. Вот зачем необходима балансировка вала до сборки турбокомпрессора и после. Особую роль нужно отдать диагностике работы двигателя и топливной системы.

Для проверки эффективности работы турбокомпрессора используется вакуумметр-манометр. Для проверки давления картерных газов используем напоромер. Данный прибор позволяет диагностировать состояние двигателя в целом. Ведь работа турбины на 99% зависит от состояния двигателя, а повышенный расход масла и топлива ошибочно указывает на изношенное состояние турбокомпрессора. Что касается диагностики топливной системы автомобиля, то лучше это сделать на специализированной СТО, но некоторые неисправности очевидны. Так средний пробег распылителей форсунок составляет 100 тыс. км. пробега, работа свечей накала 50 тыс. км., свечей зажигания обычных 25 тыс. км. а платиновых 60 тыс. км. Периодическая профилактическая чистка топливной системы составляет около 25 тыс. км. км пробега. Клиенты к нам обращаются как в плане консультации при покупке автомобиля, так и с просьбой диагностики турбины и двигателя для определения реального состояния цилиндро-поршневой группы и ремонта.

Преимущества турбокомпрессорного двигателя

Двигатель, оснащённый турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) двигателем:

  • Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного двигателя.
  • Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.
  • Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, водитель тяжёлого грузовика должен намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким». 

Кроме того, можно на базе атмосферных двигателей создавать версии, оснащённые турбокомпрессором и различающиеся по мощности. Ещё более ощутимы преимущества двигателя с турбокомпрессором на высоте. Атмосферный двигатель теряет мощность из-за разрежения воздуха, а турбокомпрессор, обеспечивая повышенную подачу воздуха, компенсирует снижение атмосферного давления, почти не ухудшая характеристики двигателя. Количество нагнетаемого воздуха станет лишь ненамного меньше, чем на более низкой высоте, то есть двигатель практически сохраняет свою обычную мощность. Кроме того:

  • Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.
  • Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
Ремонт турбин дизельных двигателей

Турбированный дизельный двигатель с неисправным компрессором теряет от
30 до 60 процентов своей мощности. К сожалению, вывести этот агрегат
из строя довольно легко: достаточно несколько раз после холодного пуска
дать двигателю высокие обороты. Если к тому же моторное масло не
соответствует типу двигателя или засорен фильтр, ремонт турбокомпрессора
придется делать почти наверняка.

Рекомендации по эксплуатации автомобиля с турбиной

Очевидно, что классическое обслуживание автомобиля — ещё не гарантия того, что Турбина и двигатель может пройти 500 000 км до капремонта. В регламентное обслуживание необходимо вводить такие работы: очистка топливной системы, диагностика-регулировка топливо-воздушной системы, проверка на загрязнение катализатора в выхлопной системе.

    • При запуске двигателя используйте минимальный газ и не меньше минуты держите двигатель на холостых оборотах. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся, значит, заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки.
    • После больших оборотов и нагрузки двигателя не выключайте зажигание, дайте двигателю поработать на холостых оборотах от 15 до 30секунд (в зависимости от режима работы двигателя). При нагруженном двигателе крыльчатка турбины вращается на очень высоких оборотах. Быстрое же выключение зажигания приводит к прекращению подачи масла в то время когда крыльчатка ещё вращается с большой скоростью…
    • Избегайте длительной работы на холостых оборотах. При этом давление масла в турбине больше, чем воздуха в компрессорной части. Масло может вытекать в улитки и появится сизый дым.
    • Масло, на котором эксплуатируется ваш автомобиль — это действительно самая главная деталь в работоспособности турбонаддува.
Практические советы по обслуживанию, диагностике

Сегодня многие СТО «боятся» автомобилей с турбокомпрессорами. Это происходит из-за нехватки информации с одной стороны и нежелании механиков получать дополнительные знания по автодиагностике. Предлагаем Вам ознакомиться с подходом к турбокомпрессору. Не нужно бояться турбин, нужно технически грамотно представлять процесс проверки турбокомпрессора. 

Если автомобиль нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден он или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной ниже. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если её не устранить, новый компрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя, иногда это происходит в первые же секунды после запуска двигателя.

Методика диагностирования турбокомпрессора на двигателе
  1. Необходимо подсоединиться к системе впускного коллектора с помощью тройника, так как система должна быть герметична.
  2. Произвести запуск двигателя, дать возможность прогреться двигателю до температуры 70°С.
  3. Статическая проверка турбонаддува:
    • на инжекторных автомобилях показания прибора при холостых оборотах должны быть в секторе вакуумирования (левая зелёная зона). На дизельных автомобилях показания прибора колеблются около «0»;
    • для дизельных автомобилей: при холостых оборотах стрелка на приборах находится в «0», при резком и кратковременном нажатии на педаль газа может быть в пределах 0,5 – 0,8 бар при 2200 –3500 об/мин, нагнетание становится эффективным от 2200 об/мин;
    • на инжекторных автомобилях при плавном нажатии на педаль акселератора на оборотах двигателя 2000 об/мин показания прибора достигают 0 – 0,2 бар. При резком нажатии на педаль акселератора показания прибора достигают 0,3 – 0,5 бар, и происходит сброс давления, т.к. двигатель не нагружен. Поэтому инжекторный автомобиль необходимо диагностировать в движении. Эффективность нагнетания происходит от 2800 об/мин двигателя.

4. Динамическая проверка турбонаддува:

    • необходимо вывести прибор в салон автомобиля;
    • произвести измерение на 2-й передаче с максимальным ускорением, при этом показания прибора на инжекторных автомобилях достигают 0,8 – 1,0 бар, а на дизельных – 0,6 – 0,8 бар.

5. После измерения турбонаддува необходимо все соединения вернуть в начальное состояние.

Внимание!!! Если давление турбонаддува для дизеля ниже 0,5 бар, то необходимо уделить серьёзное внимание топливной аппаратуре. Если ниже 0,3 бар при исправном двигателе, то турбокомпрессор требует ремонта. 

Внимание!!! Если давление турбонаддува превышает максимально допустимые параметры, то существует большая вероятность выхода из строя цилиндропоршневой группы (прогар поршня).

Вопреки распространенному мнению, можно починить практически любой компрессор. Однако сам процесс ремонта турбин очень сложен, и кроме опыта требует специального оборудования.

 Сначала агрегат разбирается и проводится тщательная ревизия состояния всех его деталей. После этого делается собственно ремонт турбокомпрессора, для чего применяются лишь фирменные запчасти, а все подшипники и компрессионные кольца заменяются новыми. Затем турбину тщательно балансируют и картридж собирают. Далее на стенде добиваются идеальной балансировки уже самого картриджа, после чего турбину можно устанавливать на двигатель.

Замена турбокомпрессора

При самостоятельной установке турбины следует выполнять приведённые указания:

  1. Проверить сливные маслопроводы, снять и полностью их прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.
  2. Проверить сапун двигателя, снять и полностью очистить его. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла, его также нужно очистить и проверить. Одним словом, давление картерных газов не должно превышать 50 кг/м2.
  3. Пред установкой турбокомпрессора (далее ТКР) заглушить патрубок маслоподачи и слива на ТКР.
  4. Прогреть двигатель до рабочей температуры, произвести замер давления масла в патрубке подачи масла на ТКР ( не менее 0,8 кг/см2 ) на холостых оборотах и (не более 6,5 кг/см2) на максимальных оборотах.
  5. Слить отработанное масло с двигателя.
  6. Произвести замену всех фильтров (масляного, воздушного, топливного). Очистить внутренние полости корпуса воздушного фильтра от инородных частиц и мусора.
  7. Залить масло, соответствующее требованиям завода-изготовителя для данного типа двигателя (смотреть инструкцию по эксплуатации автомобиля).
  8. Произвести чистку и проверить герметичность воздушных патрубков подачи и слива масла (патрубки трубопроводов должны соответствовать требованию завода-изготовителя).
  9. При наличии интеркулера промыть его от остатков масла.
  10. При наличии катализатора в выхлопной системе необходимо проверить сопротивление противовыхлопа (не более 0,2кг/см2 на оборотах).

    При завышенном давлении, или если автомобиль имеет пробег более 100 тыс. км, катализатор нужно заменить или удалить.
  11. Снять заглушку с маслоподающего патрубка. На стартерном режиме произвести прокачивание маслом подающей трубки, слить в ёмкость примерно 100 г масла.
  12. Произвести монтаж ТКР, не подключая патрубки всасывания и наддува воздуха.
  13. Подключить маслоподающую трубку к ТКР.
  14. На стартерном режиме произвести прокачивание масла через ТКР в ёмкость примерно 100 г, контролируя появление масла на сливной трубке.
  15. Подсоединить маслосливную трубку к ТКР.
  16. Запустить двигатель, не пользуясь педалью акселератора. Дать поработать двигателю 5–10 минут на холостых оборотах, при этом контролировать температуру патрубка подачи масла (50–60°С), контролировать герметичность всех соединений.
  17. Увеличить обороты двигателя до 2500/3000 об/мин. При этом отслеживать выброс масла из нагнетающего патрубка улитки ТКР.
  18. Убедившись, что ТКР не выбрасывает через нагнетающий патрубок улитки масло, произвести монтаж воздушных патрубков.
  19. Запустить двигатель, проверить герметичность всех соединений.
  20. Замерить давление во всасывающем тракте после турбины.

Если обнаружены неисправности, конечно же следует их устранить.

С уважением СТО «Ковш»

устройство, принцип работы системы (видео), схема дизельного двигателя с турбиной

Идея дополнительного нагнетания воздуха зародилась едва не сразу же после постройки первых полноценных двигателей внутреннего сгорания. Изначально использование энергии выхлопных газов для повышения мощности ограничивалась корабельными ДВС, позже двигатель с турбонаддувом пришел в авиастроение. И только в 1931 году первый турбокомпрессор был установлен на грузовой автомобиль. Что такое турбонаддув и как использование нагнетателей сказывается на КПД двигателя – тема сегодняшней статьи.

Теория газообмена в ДВС

Основной принцип работы 4-х тактного ДВС мы уже рассматривали, поэтому для автолюбителей, только начинающих свое изучение технической составляющей автомобиля, было бы крайне полезно ознакомиться со статьей для лучшего понимания предназначения турбонаддува.

Знание того, что двигатель внутреннего сгорания работает на воздухе, является основополагающим для понимания предназначения турбонаддува. Формулировка именно такова, поскольку подача в цилиндры топлива на современном этапе развития техники не является проблемой. Технически реализовать крайне производительный бензонасос, ТНВД и топливные форсунки очень просто. Одна из главных проблем в работе двигателя – подача в цилиндры воздуха. Чем больше окислителя мы можем подать в цилиндры, тем больший объем топливовоздушной смеси можно приготовить, а чем больший объем ТПВС мы имеем, тем большую отдачу мы получим при ее сгорании. В свою очередь, мощность, выдаваемая двигателем, напрямую зависит от работы, выполняемой при сгорании ТПВС.

Подача окислителя в цилиндры

В атмосферном двигателе всасывание воздуха происходит из-за разряжения, возникающего при движении поршня к нижней мертвой точке (НМТ). В теории мы имеем определенное идеальное количество воздуха, которое может поместиться в цилиндр, ограничивающееся объемом цилиндра. В действительности из-за всевозможных потерь цилиндр наполняется лишь на 70-80% своего объема. Именно в этом моменте раскрывается главное предназначение турбонаддува – принудительное нагнетание воздуха в цилиндры.

Используя турбокомпрессор, мы можем не только заполнить полностью цилиндры, но и даже превысить этот показатель, подавая воздух под давлением, что ведет к увеличению плотности на единицу объема и, как следствие, увеличению общей массы воздушного заряда.

Виды турбонаддува

Принципиальная разница заключается лишь в конструкции турбокомпрессора. Для дополнительного нагнетания воздуха могут использоваться:

  • турбина, которая приводится в действие энергией выхлопных газов. Конструктивно турбину можно представить как два вентилятора, которые расположены на одной оси. Один из вентиляторов сочленен с выхлопной системой автомобиля, второй располагается во впускном тракте. Выходящие на такте выпуска из цилиндра газы приводят в движении турбинное колесо. Поскольку оба «вентилятора» закреплены на одной оси, то колесо компрессора во впускном тракте также начинает вращаться, ускоряя тем самым прохождение воздуха. Чем выше обороты двигателя, тем большее давление выхлопных газов во впускном тракте, а чем большее давление на выпуске, тем быстрее будет вращаться турбинное колесо во впускном тракте. Соответственно, в цилиндры можно затолкнуть больше воздуха, подать больше топлива, сгенерировав больше выхлопных газов на выпуске. Подробно принцип работы рассмотрен в статье «Устройство турбины на пальцах«;
  • механический нагнетатель, известный еще как Supercharger или Kompressor. Нагнетатель раскручивается приводным ремнем от шкива коленчатого вала, поэтому выхлопные газы в работе компрессора никак не используются.

Турбина

Для контроля воздушного потока, а также сбрасывания избытка давления в горячей части используется wastegate. Избыточная скорость выхлопных газов приводит к тому, что воздушный поток срывается с лопастей колеса, снижая тем самым на ноль эффективность турбинного колеса. Также увеличение сечения выпускной системы, за которое и отвечает клапан вестгейта, уменьшает подпор выхлопных газов на высоких оборотах. Для повышения эффективности, уменьшение турбоямы и большей эластичности на авто устанавливаются турбины с изменяемой геометрией.

Интеркулер в системе турбонаддува предназначен для охлаждения воздушного потока. При повышении температуры плотность воздуха уменьшается, что ведет к уменьшению массы на единицу объема.

Характеристики системы

Особенности работы турбины:

  • наиболее эффективна в режиме высоких и средних оборотов;
  • очень низкая эффективность до момента, называемого выходом на буст. Еще больше ухудшает ситуацию уменьшение степени сжатия для предотвращения детонации. Поэтому у авто с одноступенчатой системой турбонаддува присутствует турбояма, или турболаг;
  • так или иначе, но присутствует противодействие выхлопным газам на выпуске, что немного ухудшает КПД двигателя, хоть в целом турбонаддув позволяет увеличить мощность ДВС;
  • повышаются требования к качеству и периодичности замены моторного масла.

Механический нагнетатель

  • отсутствует инерционность, присущая турбине. Нагнетание дополнительного воздушного заряда увеличивается пропорционально увеличению количества оборотов ДВС и продолжается до момента срыва потока из лопастей;
  • наиболее эффективны в режиме низких и средних оборотов;
  • небольшое снижение КПД двигателя вследствие дополнительных потерь на трение.

Эксплуатация

Наибольшего распространения система турбонаддува получила на дизельных двигателях. В высокотехнологичных моторах часто применяются двухступенчатые системы наддува:

  • Biturbo – одна маленькая турбина для прибавки в мощности на низких оборотах и большая турбина для высоких оборотов;
  • Турбина + механический нагнетатель. Конструкцию и принцип работы такой системы мы рассматривали на примере двигателей TSI от Volkswagen Group.

 Что такое турбины и для чего они нужны?

google-site-verification: google2845f21385686c0d.html

 Что такое турбины и для чего они нужны?

 

 

           Что такое турбины и для чего они нужны?

 

   Основная задача турбин – это повышение мощности двигателя автомобиля. При помощи турбины можно значительно повысить мощность авто.

 

    Принцип работы турбокомпрессора прост: через выпускной коллектор отработанные газы попадают в корпус турбины в которой установлено турбинное колесо, которое приводится в движение. На одной оси с турбинным колесом установлено компрессорное колесо, которое в свою очередь сжимает воздух и падет его в впускной коллектор двигателя. Из всего этого следует, что обороты турбины очень высоки и напрямую зависят от мощности двигателя, скорость вращение турбины достигает 150.000 об/мин и более.

 

    При использовании турбины, в двигатель поступает воздух под высоким давлением, что позволяет увеличиться мощности автомобиля по отношению к объему двигателя и количеству топлива.Наиболее эффективными являются турбокомпрессоры высокого давления. Отличие в конструкции от обычных турбин в том, что турбины повышенного давления имеют клапан, который устраняет избыточное давление на высоких оборотах.Так же большинство турбокомпрессоров оснащены интеркулером.

 

   Основная задача интеркулера – охлаждение воздуха. Так как турбинаработает на больших оборотах, воздух в ней нагревается, тем самым понижается содержание кислорода и плотность воздуха. Интеркулер справляется с этой проблемой. Одной из проблем турбин всегда была небольшая задержка реакции(инерция), но сейчас эти недостатки уже практически устранены. С появлением двух параллельно расположенных турбин, одна из которых предназначена для работы на высоких оборотах, другая на низких, инерция турбины была значительно уменьшена.

   

    Так же, появились турбины, в которых стало возможно изменять угол наклона ротора, что в свою очередь так же позволяет бороться с проблемами связанными с задержкой в реакции. Хорошо уменьшена инерция в турбокомпрессорах с керамическими лопастями ротора, за счет того, что вес их меньше чем у стандартных аналогов.

Принцип работы турбокомпрессора (турбины) его конструкция и типы.

  Принцип работы любого турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Поток выхлопных газов попадает на колесо турбины (закреплённую на валу), тем самым раскручивая её и одновременно с этим раскручивая колесо компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.

 

   Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает большая сила, давящая на поршень.

 

   Двигатели внутреннего сгорания снабженные турбокомпрессором более производительные, т.е. меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт•ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации.

 

   Поэтому, конструкцией двигателей с турбокомпрессором предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер)- радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от сжатия после турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.

 

   Особенно эффективен турбонаддув у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Наиболее мощные (по отношению к мощности двигателя) турбокомпрессоры применяются на тепловозных двигателях. Например на дизеле Д 49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.Наибольшей (по абсолютной величине) мощностью обладают турбокомпрессоры судовых двигателей, которая достигает 7000 л.с. .Современные турбокомпрессоры можно разделить на два основных типа: 1- с изменяемой геометрией соплового аппарата ( VNT турбокомпрессоры) и 2- без геометрии. Все они в свою очередь могут быть моно, твинскролы (двойные турбины) и т.д.

Профилактика и рекомендации.

     При запуске двигателя необходимо дать ему поработать на холостом ходу не менее шестидесяти секунд и прибавлять газ постепенно. Это обеспечивает достаточную смазку движущихся элементов турбины и предохраняет их от преждевременного износа. Чтобы не создавалось низкое давление в двигателе и пропускание паров масла, не эксплуатируйте турбину на холостом ходу более тридцати минут.

​    Обязательно давайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания, поскольку быстрое выключение создаст резкий перепад температур в системе. Такие переходы быстро изнашивают любой механизм.

    Что касается эксплуатации авто зимой, когда двигатель быстро остывает или после долгого перерыва в работе необходимо сначала провернуть двигатель, и только потом запускать его на холостых оборотах. Это позволит наладить быструю циркуляцию масла и быстро заполнить систему компрессора рабочей жидкостью.

    Рекомендуется регулярная диагностика двигателя, особенно если Вы не уверены в качестве дизельного топлива.

По каким признакам можно определить неисправность турбины?

 Профессионально это сделать может только опытный мастер, но есть поломки, сразу бросающиеся в глаза. Это повышенный расход масла, синий дым из выхлопной трубы, посторонние шумы в работе мотора. 

 

Турбокомпаунд

Турбокомпаунд

Ханну Яаскеляйнен, В. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Турбокомпаундирование — это использование силовой турбины для извлечения дополнительной энергии из выхлопных газов. Механический турбокомпаунд уже многие десятилетия коммерчески используется в дизельных двигателях различного назначения. В двигателях большой мощности наиболее важной конфигурацией является последовательное турбокомпаундирование, когда силовая турбина соединена последовательно с турбиной турбонагнетателя. Эта технология может обеспечить повышение эффективности на несколько процентов, но на эти преимущества может отрицательно повлиять система рециркуляции отработавших газов, которая отводит поток газа от силовой турбины. Параллельное турбокомпаундирование подходит, когда имеется энергия выхлопных газов, превышающая необходимую для турбонагнетателя, и в противном случае ее необходимо было бы обойти вокруг турбокомпрессора.

  • Введение
  • Механический турбокомпаунд

    • Серия

  • Турбокомпаунд
  • Перевернутый цикл Брайтона
  • Параллельное турбокомпаундирование
  • Передача мощности на двигатель

Введение

Турбокомпаунд — это использование силовой турбины для извлечения дополнительной энергии из выхлопных газов. Извлеченная энергия выхлопных газов может быть добавлена ​​к коленчатому валу двигателя или преобразована в электрическую энергию:

  • Если выходной вал силовой турбины соединен с коленчатым валом двигателя через механическую связь, обычно зубчатую передачу, эта технология обычно упоминается как механический турбокомпаунд .
  • Если силовая турбина соединена с генератором, эта технология называется электрическим турбокомпаундированием .

Механический турбокомпаунд уже многие десятилетия коммерчески используется в дизельных двигателях различного назначения. В Северной Америке 10 % новых тяжелых дорожных двигателей, проданных в 2011 и 2012 гг., имели турбокомпаунд, но эта цифра снизилась до 2 % к 2015 г. после того, как Daimler (Detroit Diesel) постепенно отказался от него в пользу асимметричного турбонаддува для своего двигателя DD15 в 2013 [3788] . По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, проникновение снова достигнет 10% к 2027 году [3789] . Механический турбокомпаунд применялся к авиационным двигателям в 1950-х годах и наземным транспортным средствам, начиная с 1960-х годов. Более подробные исторические сведения о работе до 1990-х годов можно найти в литературе [3791] .

Электрический турбокомпаунд разрабатывался для дизельных двигателей большой мощности. Однако для того, чтобы оказать существенное влияние на КПД, потребуется относительно высокая электрическая нагрузка в диапазоне 50 кВт. Для дорожных транспортных средств такая нагрузка может быть реализована только с гибридной трансмиссией и, следовательно, должна сопровождаться другими важными технологическими изменениями. В электроэнергетике и некоторых морских приложениях, где легко доступна достаточно высокая электрическая нагрузка, электрическое турбокомпаундирование является коммерческой технологией 9.

Механический турбокомпаунд

В двигателях с турбонаддувом механическое турбокомпаундирование может быть реализовано в нескольких различных конфигурациях:

  • Добавление силовой турбины последовательно с турбиной турбокомпрессора и после нее
  • Добавление силовой турбины параллельно с турбиной турбокомпрессора
  • В составе турбокомпрессора

В двигателях большой мощности наиболее важной конфигурацией является последовательное турбокомпаундирование, схематично изображенное на рис. 1.

Рисунок 1 . Схематическое изображение механического серийного турбокомпаундирования

На рис. 2 более подробно показаны турбокомпаундные системы двух разных серий. В системе Volvo используется силовая турбина с осевым потоком, в то время как в более старой системе Scania используется силовая турбина с радиальным потоком.

Рисунок 2 . Системы турбокомпаундирования серии, используемые в некоторых двигателях Euro III и Euro IV: Volvo D12 и Scania DT12.

(Источник: Volvo и Scania)

Для применений с расходом выхлопных газов, превышающим требуемый для удовлетворения потребностей турбокомпрессора, силовая турбина может быть установлена ​​параллельно с турбиной турбокомпрессора. На рис. 3 показана такая система, которая была внедрена в двигатели Sulzer RTA в начале 1980-х годов; система Sulzer Efficiency Booster System (η-Booster) включала другой турбонагнетатель в дополнение к силовой турбине, подключенной параллельно [3816] [2586] [3792] . В то время на рынок появлялись новые турбокомпрессоры с повышенной эффективностью; более высокая эффективность турбонагнетателя означала, что при некоторых режимах работы двигателя была доступна дополнительная энергия выхлопных газов, которую можно было использовать для других целей. Силовая турбина, установленная параллельно с турбиной турбонагнетателя, стала обычным явлением в больших четырехтактных среднеоборотных и двухтактных тихоходных двигателях. На рисунке 3 верхняя кривая показывает снижение BSFC двигателя Sulzer RTA, представленного в 1983 по сравнению с предыдущей версией. Нижняя кривая показывает дополнительное снижение BSFC, доступное в двигателе RTA 1983 года с системой повышения эффективности, состоящей из обновленного турбонагнетателя и силовой турбины. При включении силовой турбины выше примерно 40-50% мощности показано дополнительное снижение BSFC до 5 г/кВтч. При отключении силовой турбины при низкой нагрузке снижение BSFC все еще возможно из-за меньшей общей площади сопла турбины. Параллельное турбокомпаундирование также изучалось для использования в двигателях малой грузоподъемности 9.0042 [3793] [3794] [3795] [3796] [3797] .

Рисунок 3 . Параллельный турбокомпаунд в двигателях Sulzer RTA

Схема системы и уменьшение BSFC по сравнению с предыдущей версией двигателя. Система Sulzer η-Booster, представленная в начале 1980-х годов, состояла из обновленного турбонагнетателя и силовой турбины.

Прототип системы, в которой вал турбонагнетателя соединен с коленчатым валом через бесступенчатую трансмиссию (CVT), показан в другом месте. В принципе, это не только позволило бы передать избыточную мощность от турбины на коленчатый вал, но также позволило бы подавать мощность коленчатого вала на компрессор в условиях, когда энтальпия выхлопных газов слишком мала для создания достаточного давления наддува 9.0042 [2259] .

###

Газовые турбины/ дизельные двигатели/ газовые двигатели ｜ Ресурсы, энергетика и среда ｜ Продукты ｜ IHI Корпорация

ここ から グローバル ナビ です。

グローバル ここ まで です。

    org/Breadcrumb»>

  1. Дом

  2. Товары

  3. Газотурбинные/ дизельные двигатели/ газовые двигатели

ここから本文です。

IHI ​​предлагает широкий спектр продуктов для производства электроэнергии, включая газовые турбины, дизельные двигатели и газовые двигатели с системами простого цикла, когенерации и комбинированного цикла. Мы также предоставляем удаленный мониторинг, техническое обслуживание двигателей и другие услуги на протяжении всего жизненного цикла продукта. Мы добиваемся сокращения выбросов NOx и CO2 за счет внедрения высокоэффективных газовых турбин с низким уровнем выбросов. Мы поставляем газовые турбины для быстроходных кораблей и других морских судов. Мы также поставляем полный спектр дизельных двигателей, от больших двигателей, способных работать на средних и низких скоростях, до моделей малого и среднего размера, обеспечивающих низкие, средние и высокие скорости. Наша разнообразная линейка включает дизельные двигатели для наземных электростанций.

Газотурбинные системы производства электроэнергии

Газотурбинная электростанция «LM6000»

Это электростанции класса 100 МВт, которые сочетают в себе две газовые турбины LM6000, два парогенератора-утилизатора и одну паровую турбину для обеспечения самой эффективной в мире выработки электроэнергии, а также лучших экологических характеристик и надежности.

Газотурбинная электростанция «LM2500»

Это электростанции класса от 20 до 30 МВт, в которых используется высокоэффективная и очень надежная газовая турбина LM2500, созданная на основе легкого и компактного авиационного двигателя.

Системы когенерации

Когенерационная установка газотурбинная «IM270»

Это типичные энергосберегающие системы, которые производят 2 МВт электроэнергии и 6 тонн пара в час, сочетая нашу оригинальную конструкцию высокоэффективной газовой турбины с низким уровнем выбросов NOx IM270 и парогенератора-утилизатора.

Когенерационная установка «IM400 IHI-FLECS»

Это оригинальные когенерационные системы класса IHI мощностью от 4 до 6 МВт, которые могут изменять выход как электроэнергии, так и тепла (пара) в зависимости от потребности. При наличии избыточного пара его можно преобразовать в электроэнергию для рекуперации энергии.

Двигатели среднего/большого размера

Двухтопливный двигатель «DU-WinGD 6X72DF»

Это двухтопливный двигатель, использующий технологию предварительного смешивания и сжигания обедненной смеси, которая считается технически сложной для низкоскоростного двухтактного двигателя.
Важной особенностью является существенное снижение количества выбросов NOx двигателем.

Дизельный двигатель «DU-Win GD 9X82»

Двигатели X — это двигатели следующего поколения, которые разработаны и спроектированы с учетом высокой эксплуатационной гибкости, чтобы адаптироваться к различным условиям работы двигателя и удовлетворять потребности в снижении расхода топлива. 9Двигатели X82 устанавливаются на контейнеровозы NYK вместимостью 14 000 TEU в качестве основного двигателя. Эти двигатели 9X82 оснащены «двойной номинальной системой», которая включает функции оптимизации двух диапазонов мощности для работы с высокой и низкой нагрузкой. Эта «Система двойного рейтинга» является передовой в мире технологией, которая позволяет судам значительно сократить расход топлива и сократить выбросы CO2 для обоих диапазонов, что значительно способствует экономии энергии при эксплуатации судов.

ДУ-С.Э.М.Т. Дизельный двигатель Pielstick

Четырехтактный среднеоборотный двигатель, используемый в качестве основного двигателя для больших паромов и патрульных катеров береговой охраны, а также в качестве генератора для наземных электростанций.

Дизельный двигатель NIIGATA «28AHX»

Дизельный двигатель представляет собой «экологически безопасный» среднеоборотный дизельный двигатель (от 2070 до 6660 кВт) следующего поколения, который, очевидно, соответствует нормам IMO Tier II NOx, а также ориентируется на будущее судовых двигателей.

При использовании земли для генераторов (от 2000 до 6300 кВт) дизельный двигатель достигает показателей мирового класса по высокой эффективности и низкому расходу топлива, используя как DO, так и тяжелое дизельное топливо.

Двухтопливный двигатель NIIGATA «28AHX-DF»

Двигатель 28AHX-DF является экологически безопасным двигателем, отвечающим нормам IMO Tier III NOx в газовом режиме. В нем используется чистое сгорание газа, что позволяет соответствовать новым нормам без селективной каталитической нейтрализации (SCR).

Системы производства электроэнергии с газовыми двигателями

Газовый двигатель NIIGATA «28AGS»

Газовый двигатель вносит значительный вклад в сокращение выбросов CO2 за счет высокоэффективной работы на природном и городском газе, а также на низкокалорийных газах, таких как те, которые образуются в газификационных плавильных печах.
Серия AGS мощностью 2000–6000 кВтэ с зажиганием от свечей зажигания и серия AG с микропилотным зажиганием поставляются как в Японию, так и за границу в качестве стационарных генераторов электроэнергии.

Силовые установки

Азимутальный двигатель NIIGATA «Z-PELLER®»

Z-PELLER® — самая популярная силовая установка на мировом рынке буксиров. Покупатели высоко оценивают этот движитель за его высокое качество и долговечность.
Наша линейка Z-PELLER® предлагает постоянную мощность от 735 кВт (1000 л.с.) до 3310 кВт (4500 л.с.), что позволяет нам реагировать на различные потребности клиентов.

Оборудование для впрыска топлива

Оборудование для впрыска топлива

NICO производит и поставляет так называемое оборудование для впрыска топлива, клапан впрыска топлива и насос для впрыска топлива для 4-тактного двигателя Deisel производителям двигателей, таким как отечественные, европейские, корейские и китайские производители двигателей, а также Niigatra Power Systems, которые является материнской компанией NICO. NICO также разрабатывает FIE с электронным управлением (например, CRS: система Common Rail), а также обычные механические FIE.

Ссылки

Запросы на продукты

Другие продукты

Продукты

Top

サイト ご 利用 案内 案内 ここ まで。

Этот сайт （www.ihi.co. сайт удобнее.
Пожалуйста, подтвердите свое согласие на использование файлов cookie, нажав «ОК».
Для получения дополнительной информации об использовании файлов cookie на этом сайте ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.

ОК

×

Порядок эксплуатации судовых паровых турбин

Порядок эксплуатации судовых паровых турбин



Главная || Дизельные двигатели

||Котлы||Системы подачи

||Паровые турбины ||Обработка топлива ||Насосы ||Охлаждение ||

Паровая турбина до недавнего времени была первым выбором для очень больших
силовые морские движители. Его преимущества: небольшая вибрация или ее отсутствие, низкий
вес, минимальные требования к пространству и низкие затраты на техническое обслуживание.
значительный. Кроме того, турбина может быть предоставлена ​​для любой мощности.
оценка, вероятно, потребуется для морских силовых установок. Однако чем выше
удельный расход топлива по сравнению с дизелем компенсирует
эти преимущества, хотя усовершенствования, такие как повторный нагрев, сузили
разрыв.

  • Дом

  • Дизельные двигатели

  • Морской котел

  • Кондиционер

  • Сжатый воздух

  • Батареи

  • Охлаждение

  • Морские насосы

  • Система подачи

  • Инсинератор

  • Хладагенты

  • Редукторы

  • Губернаторы

  • Охладители

  • Пропеллеры

  • Рулевой механизм

  • Электростанции

  • Турбинный редуктор

  • Турбокомпрессоры

  • Паровые турбины

  • Теплообменники

  • Противопожарная защита

  • Измерение расхода

  • Четырехтактные двигатели

  • Двухтактные двигатели

  • Система впрыска топлива

  • Топливная система

  • Масляные фильтры

  • Двигатель MAN B&W

  • Дизельный двигатель Sulzer

  • Морские конденсаторы

  • Сепаратор маслянистой воды

  • Защита от превышения скорости

  • Поршень и поршневые кольца

  • Прогиб коленчатого вала

  • Станция очистки сточных вод

  • Система пускового воздуха

  • Аварийный источник питания

  • Служба UMS

  • Сухой док и ремонт

  • Критическое оборудование

  • Палубные механизмы

  • Контрольно-измерительные приборы

  • Безопасность машинного отделения

  • Дом

Паровая турбина требует значительного времени для прогрева.
до совершения каких-либо маневров. Высокая скорость работы
турбина и ее свободно поддерживаемый ротор также требуют большой осторожности во время
маневренные операции.

Прогрев паровой турбины

Сначала открыть все клапаны слива корпуса турбины и главного паропровода и
убедитесь, что все клапаны управления паром на посту маневрирования и
вокруг турбины закрыты. Все дренажные клапаны линии отбора пара должны быть
открыт. Запустите масляный насос и убедитесь, что масло течет.
свободно к каждому подшипнику и шестеренчатому распылителю, при необходимости стравливая воздух и
убедитесь, что гравитационный резервуар переполнен.

Получите разрешение от моста, чтобы повернуть вал. Задействовать
поворотный механизм и вращать турбины в каждом направлении.

Запустить циркуляционный насос забортной воды главного конденсатора. затем
запустить насос отвода конденсата с рециркуляцией воздушного эжектора
клапан широко открыт.

Рис. Преобразование энергии в паровой турбине

Откройте манёвренный байпасный клапан или «нагрев».
сквозной клапан, если он установлен. Это позволяет проходить небольшому количеству пара.
через турбину и нагреть ее. Создание небольшого вакуума в
конденсатор будет способствовать этому прогреву. Турбины должны быть.
непрерывно вращается с помощью поворотного механизма до температуры около
75°С достигается на входе в турбину низкого давления примерно через час.
расширительные приспособления на турбине, обеспечивающие свободу движения
следует проверить.

Паровой уплотняющий сальник теперь должен быть частично открыт, и
вакуум увеличился. Теперь поворотный механизм должен быть отключен.

Короткие струи пара теперь поступают в турбину через
главный клапан для вращения винта примерно на один оборот. Это должно быть
повторяется примерно каждые 3-5 минут в течение 15-30
минут. Теперь вакуум можно поднять до рабочего значения, а также
давление пара сальника. Теперь турбины готовы к использованию.
В ожидании первых движений с моста и между
движения, турбину надо крутить вперед раз в пять минут
паровыми ударами. Если есть какая-либо задержка пара сальника и вакуум должны
быть уменьшена.

Маневрирование

После прогрева ротор турбины не должен оставаться неподвижным
более нескольких минут за один раз, потому что ротор может провиснуть или деформироваться,
что привело бы к отказу, если бы не было регулярной ротации.

Работа задним ходом включает подачу пара к турбинам, расположенным задним ходом.
В случае какого-либо значительного периода вращения задним ходом турбины
температуры, уровень шума, подшипники и т.д., должны тщательно наблюдаться.
производитель турбины может установить ограничение по времени около 30 минут на
непрерывный ход назад.

Аварийное движение задним ходом

Если при движении полным ходом вперед команда на аварийную остановку
или требуется движение задним ходом, то должны быть выполнены процедуры безопасной эксплуатации.
игнорируется.

Впереди пара отключена, возможно, с помощью аварийного отключения, и
задний паровой клапан частично открыт, чтобы впустить постепенно увеличивающийся
количество пара. Таким образом, турбину можно быстро остановить.
состоянии и при необходимости может эксплуатироваться задним ходом.

Остановка турбины или ее работа задним ходом произойдет примерно через 10
до 15 минут до наступления аналогичного состояния корабля. Использование
аварийные процедуры могут привести к серьезному повреждению турбины,
редуктор или котлы.

До упора

Обороты при маневрировании обычно составляют около 80% от полного хода или полного хода
состояние скорости. После получения команды полного ухода турбина
можно постепенно вывести на полную мощность, процесс занимает
один-два часа. Это также повлечет за собой ввод в эксплуатацию турбогенераторов.
которые используют пар, удаленный или «выпущенный» на каком-то этапе из
главные турбины.

Необходимо проверить устройства расширения, дренажи должны быть
закрыт, клапан рециркуляции конденсата после воздушного
эжектор должен быть закрыт, а кормовые паровые клапаны плотно закрыты,

Прибытие в порт

До прибытия в порт на мостике должно быть от одного до двух часов
уведомление, чтобы турбины были переведены в режим маневрирования
революции. Дизельный генератор должен быть запущен, турбогенератор
выключается, и вся процедура полного удаления выполняется в обратном порядке
заказ.

Пар для сброса груза или работы с водяным балластом

Некоторые суда, такие как большие танкеры для перевозки сырой нефти и нефтепродуктов, а также суда, которым необходим большой балластный насос, могут использовать турбины с паровым приводом для привода грузовых и балластных насосов.

На этих судах используются дополнительные котлы для привода паровых турбин грузовых насосов, а также для выработки инертного газа. Паровые турбины с приводом от грузовых насосов очень неэффективны (с общим КПД около 10-15%), и следует соблюдать осторожность при их использовании.

Во время операций по разгрузке груза в вакуумном конденсаторе должен поддерживаться должный уровень вакуума. Это обеспечит лучшую передачу работы через паровую турбину, тем самым увеличив мощность при той же нагрузке котла. Во время операции по выгрузке груза необходимо поддерживать лучшую координацию и планирование с персоналом терминала (мастером погрузки, представителем (представителями) терминала), а также на борту с палубным и машинным отделением, чтобы сократить период холостого хода главных котлов; сокращение ненужного / длительного периода прогрева грузовых масляных насосов, холостого хода установки инертного газа и т. д.

Связанная информация:

  1. Импульсная паровая турбина и реактивная паровая турбина

    2. Паровая турбина представляет собой устройство для получения механической работы от
    энергия, запасенная в паре. Существует два основных типа турбин: «импульсные» и «реактивные».
    Названия относятся к типу силы, которая действует на лопасти, чтобы повернуть
    турбинное колесо.
    Подробнее…..

  2. Управление и защита турбины

    3. Все установки снабжены системой защиты турбины для предотвращения повреждений в результате внутренней неисправности турбины или неисправности
    некоторое сопутствующее оборудование. В системе предусмотрены меры,
    остановите турбину с помощью аварийного останова и электромагнитного клапана.
    Подробнее…..

  3. Различные турбинные передачи — планетарные передачи, косозубые передачи, гибкие муфты и поворотные передачи

    4. Косозубые шестерни используются уже много лет.
    и остаются частью большинства систем зубчатых передач. Планетарные передачи с их
    компактная, легкая конструкция все чаще используется в морской
    передачи.
    Подробнее…..

  4. Конструкция парогенератора — как это работает

    5. Паропарогенераторы производят насыщенный пар низкого давления для бытовых и других нужд. Они используются совместно с
    водотрубные котлы для обеспечения вторичного парового контура,
    возможное загрязнение питательной воды первого контура. .
    Подробнее…..

  5. Паротурбинная установка с перекрестным компаундом для морского применения

    6. Компаундирование – это разделение на две или более ступени изменения давления или скорости пара через турбину. Смешивание давления в импульсной турбине — это использование нескольких ступеней сопла и лопасти для постепенного снижения давления пара. | Парогенераторная установка || Система кондиционирования воздуха || Сжатый воздух || Морские батареи || Рефрижератор грузов || Центробежный насос || Различные охладители || Аварийный источник питания || Теплообменники отработавших газов || Система подачи || Насос для отбора корма ||
    Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Топливная форсунка || Система подачи топлива || Обработка мазута || Редукторы || Губернатор ||
    Морской мусоросжигатель ||
    Масляные фильтры ||
    Двигатель MAN B&W ||
    Морские конденсаторы ||
    Сепаратор маслянистой воды ||
    Устройства защиты от превышения скорости ||

    Поршень и поршневые кольца ||
    Прогиб коленчатого вала ||
    Морские насосы ||

    Различные хладагенты ||
    Станция очистки сточных вод ||
    Пропеллеры ||
    Электростанции
     ||
    Система пускового воздуха ||
    Паровые турбины ||
    Рулевой механизм ||
    Двигатель Sulzer ||
    Турбинный редуктор ||
    Турбокомпрессоры ||
    Двухтактные двигатели ||
    Операции UMS ||

    Сухой док и капитальный ремонт ||
    Критическое оборудование ||
    Палубные механизмы и грузовые механизмы
     || Контрольно-измерительные приборы

    || Противопожарная защита
     || Безопасность машинного отделения ||

    Machinery Spaces. com посвящен принципам работы, конструкции и работе всего оборудования.
    предметы на корабле предназначены в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. Для любых замечаний, пожалуйста

    Свяжитесь с нами

    Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
    Условия использования

    Ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности|| Домашняя страница||

    газотурбинный двигатель | Британика

    Заголовок

    Просмотреть все медиа

    Связанные темы:
    пожарная турбина
    коптильня
    газотурбинный двигатель открытого цикла
    двигатель с регулируемым циклом
    Цикл Брайтона

    См. всю соответствующую информацию →

    газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины. Этот термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего как минимум из компрессора, камеры сгорания и турбины.

    Общие характеристики

    Полезную работу или тягу можно получить от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу за счет ускорения потока выхлопных газов турбины через сопло. Большое количество энергии может быть произведено таким двигателем, который при той же мощности намного меньше и легче, чем поршневой двигатель внутреннего сгорания. Поршневые двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью коленчатого вала, тогда как газовая турбина напрямую передает мощность вращения вала. Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективной установки должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

    Циклы газотурбинного двигателя

    Большинство газовых турбин работают по открытому циклу, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре и затем подается в камеру сгорания. Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который проходит вокруг секции горения, а затем смешивается с очень горячими дымовыми газами, требуется для поддержания достаточно низкой температуры на выходе из камеры сгорания (фактически на входе в турбину), чтобы турбина могла работать непрерывно. Если блок должен производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остаток доступен для подачи работы вала к генератору, насосу или другому устройству. В реактивном двигателе турбина спроектирована так, чтобы обеспечить мощность, достаточную для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины при промежуточном давлении (выше местного атмосферного давления) и подается через сопло для создания тяги.

    Сначала рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при температуре 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаля, он затем поглощает тепло от топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширяться через турбину обратно в атмосферное. давление. Для этого идеализированного устройства потребуется мощность турбины 1,68 киловатта на каждый киловатт полезной мощности, при этом 0,68 киловатта поглощается для привода компрессора. Тепловой КПД агрегата (чистая произведенная работа, деленная на энергию, добавленную за счет топлива) составит 48 процентов.

    Викторина «Британника»

    Энергия и ископаемое топливо

    От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

    Фактическая производительность простого открытого цикла

    Если для агрегата, работающего в пределах одного и того же давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов (, т. е. , работа идеального компрессора равна 0,8-кратной фактической работе, а идеальный выход), ситуация резко меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый произведенный киловатт полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатта, а работа компрессора становится равной 1,71 киловатта. Тепловой КПД падает до 25,9.процент. Это иллюстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложилось так, что разработка эффективных компрессоров была труднее, чем эффективные турбины, что задержало разработку газотурбинного двигателя. Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.

    КПД и выходная мощность могут быть увеличены за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбин движутся с большими скоростями и подвергаются сильным центробежным нагрузкам, температура на входе в турбину выше 1100°C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует оптимальная степень повышения давления. Современные авиационные ГТУ с охлаждением лопаток работают при температуре на входе в турбину выше 1370°С и степени повышения давления около 30:1.

    Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
    Подпишитесь сейчас

    Промежуточное охлаждение, подогрев и регенерация

    В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на массу и размер диаметра. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по идеализированному выше простому циклу Брайтона. Эти ограничения не распространяются на стационарные газовые турбины, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности. Улучшения могут включать (1) снижение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) снижение расхода топлива за счет регенерации.

    Первое усовершенствование будет включать сжатие воздуха при почти постоянной температуре. Хотя этого нельзя достичь на практике, это можно приблизить к промежуточному охлаждению (, т. е. , сжимая воздух в два или более этапа и охлаждая его водой между этапами до исходной температуры). Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха, а вместе с ним и необходимую работу сжатия.

    Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.

    Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье усовершенствование. Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано с большим увеличением первоначальных затрат и будет экономически выгодным только для агрегатов, которые работают практически непрерывно.

    о конструкции газотурбинного двигателя и крутящем моменте

    　

    Газовая турбина является разновидностью внутреннего сгорания
    двигатель, который извлекает энергию непосредственно из сгоревшего горячего газа. Главный
    отличие от паровой турбины в том, что мощность напрямую вырабатывается
    из сгоревшего газа, а не из пара, кипящего сгоревшим газом.
    Дизельные двигатели и бензиновые двигатели хорошо известны
    движущая сила, обычно используемая вокруг нас, и газотурбинные двигатели могут не
    знакомый нам. Но всем известный реактивный двигатель является своего рода газовой турбиной и
    большинство вертолетов и винтовых самолетов приводятся в движение газовой турбиной, за исключением
    для некоторых мелких типов. Другие транспортные средства, такие как Jetfoil, высокоскоростной корабль,
    большинство культов, таких как эсминцы и крейсеры, приводятся в движение газом.
    двигатель с турбиной. В производстве электроэнергии газовая турбина является основным источником энергии, особенно в
    аварийного назначения и крупной энергетической установки. Совсем недавно
    система когенерации для подачи тепла и электроэнергии распространяется в удобстве
    магазин, больница и газовая турбина становятся для нас все более и более привычными.

    Как это работает

    Газовая турбина требует очень точного
    производственный процесс, но его основной компонент прост.

     На приведенной выше схеме показаны три основных
    компонентов, компрессора, камеры сгорания и турбины. Компрессор
    обычно состоит из цилиндра в форме сердечника с множеством прикрепленных лопастей вентилятора.
    рядами Вращение этих лопастей вентилятора с высокой скоростью сжимает воздух и
    отправить его в камеру сгорания. В камере сгорания топливо впрыскивается в сжатый
    воздух и загорелся. Затем сгоревший горячий газ высокого давления поступает в
    секция турбины, вращает турбину и выхлопной газ
    выпущено в атмосферу. Компрессор и турбина соединены напрямую
    и поворачиваться как единое целое.
    Большая часть энергии, вырабатываемой турбиной, используется для вращения
    компрессор и остаточная мощность могут использоваться для привода генератора или насоса. В
    реактивный двигатель, остаточная мощность используется в качестве тяги.
    Поскольку эта газовая турбина имеет один вал в одном двигателе, она называется
    «одновальный газотурбинный двигатель». Этот тип газовой турбины
    не может вращаться на низкой скорости, потому что низкая скорость вращения компрессора
    не может производить сжатый воздух под высоким давлением, что приводит к возгоранию
    поломка и глохнет двигатель. Так одновальная газовая турбина обычно
    применяется для производства электроэнергии, где не требуется регулируемая скорость.

    В следующей схеме турбина разделена на две
    часть, каждая из которых может вращаться независимо. Компрессор и левая турбина
    вращаются как единое целое, и правая турбина вращается свободно.

    Следовательно, выходной вал может остановиться во время
    двигатель работает и может запускаться на нулевой скорости, может вращаться на любой скорости.
    Эта газовая турбина имеет два отдельных вала и поэтому называется «двухвальной».
    газовая турбина» или «газовая турбина со свободным валом». Даже если выход
    вал остановлен, газогенератор (компрессорно-турбинная установка) может вращаться при
    полная скорость, газ под высоким давлением непрерывно подается и
    создается крутящий момент. Этот тип газовой турбины имеет высокий крутящий момент при низком
    скорость и сравнительно высокий КПД на низкой скорости, поэтому он подходит для
    приводить в движение автомобили и поезда.

     

    В этом разделе показано соотношение крутящий момент-скорость.
    особенность газовой турбины.

    На следующей схеме синяя линия показывает
    соотношение между скоростью вращения и крутящим моментом двухвального газа
    турбина. Реальный двигатель имеет несколько больший крутящий момент на низких оборотах, но
    приближается к прямой линии. Кривая красного цвета показывает зависимость между
    обороты и мощность двигателя.
    Вертикальная ось представляет собой крутящий момент или мощность в процентах, а горизонтальная ось
    это частота вращения двигателя в процентах. В точке (100 100) двигатель обеспечивает наилучшие
    производительность. На этом графике показано, что когда частота вращения двигателя снижается до
    60 %, крутящий момент двигателя увеличивается на 140 %, а когда частота вращения двигателя снижается до
    40%, крутящий момент двигателя увеличивается на 160%. Если вы автомобильный орех и заинтересованы
    в автомобильной технике, вы будете рваться к этому двигателю.

    Поскольку мощность двигателя является произведением крутящего момента
    и скорость, мощность двигателя сравнительно поддерживается на низкой скорости. В
    Скорость двигателя 40%, мощность 60% поддерживается.
    Этот символ выгоден для железнодорожных приложений, где большие
    тяговое усилие незаменимо при старте или малой скорости. Дизели и
    Ванкели, используемые в настоящее время в автомобилях, не имеют этого, и у них есть почти
    постоянный крутящий момент независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что когда двигатель
    скорость уменьшается, мощность двигателя уменьшается, как показано на следующей схеме.

    Для этих двигателей требуется механическое или электрическое
    преобразователь крутящего момента для преодоления этого дефекта. Как упоминалось выше, два
    вал газовой турбины имеет функцию встроенного гидротрансформатора и даже
    Возможна одноступенчатая механическая трансмиссия с прямым приводом. На японском
    национальные железные дороги, Киха
    391 прототип с турбинным двигателем был изготовлен и оснащен без крутящего момента.
    преобразователя, а в других округах у некоторых паровозов с турбиной не было
    гидротрансформатор или электрическая трансмиссия.

    　Неисправность двухвальной газовой турбины
    что увеличение его компонента и веса. Одновальная газовая турбина
    прост, так как выходной вал соединен с высокоскоростным вращающимся
    компрессор, имеет большую инерцию вращения, что приводит к хорошему
    стабильность скорости вращения. Это очень эффективно в
    производство электроэнергии, где постоянная скорость важна для поддержания
    частота. Следующая схема иллюстрирует взаимосвязь между крутящим моментом
    и скорость одиночного вала. Он очень отличается от двух валов
    двигатель, и это кажется очень неуместным для вождения транспортных средств.

    　

    Прочие характеристики

    Самая отличительная особенность газовых турбин от
    Поршневые двигатели внутреннего сгорания — это количество газа, которое необходимо
    обработаны в том же объеме двигателя. Газовая турбина может обрабатывать большое количество
    газа в небольшом двигателе, что приводит к очень высокой удельной мощности. Ты можешь представить
    500 кг
    газотурбинный двигатель объемом 2 кубических метра
    обеспечивает мощность 5000 л.с. ? В дизеле
    двигатель, размер будет таким же, как у большого грузовика. Даже
    современный электродвигатель мощностью 300 кВт, используемый в Синкансэн
    весит около 300 кг.

    Эта картинка
    показывает газотурбинный двигатель мощностью 25000 кВт. Вы можете угадать размер
    двигателя, сравнивая человека, стоящего рядом с ним. Двигатель
    мощность 25000кВт, а не 2500кВт, и это не максимум
    выход, это непрерывный номинальный выход. Это гораздо мощнее
    чем общий набор поездов Синкансэн серии 500, состоит из 16
    движущиеся автомобили. Для достижения этой цели
    производительность с другими двигателями, он будет размером со здание.

    Реактивный двигатель, используемый в «Джамбо
    «Джет» такой же большой. Вы можете настаивать на том, что двигатель «Джамбо»
    намного больше, но поскольку турбовентиляторный двигатель имеет большой воздушный винт вокруг
    сердечник двигателя, сам сердечник двигателя очень мал.

    Следующей особенностью газовой турбины является то, что она может
    использовать в качестве топлива многие легковоспламеняющиеся газы и жидкости. За
    например, бензин, дизельное топливо, керосин, спирт, природный
    газ, водород. Регенеративные виды топлива, такие как спирт и метан
    в последнее время привлекают значительное внимание, и газовая турбина
    хорошо подходят им.

     

    Следующей особенностью является то, что газовая турбина может
    создавать большой крутящий момент на низкой скорости. Как упоминалось выше, это
    важная функция для управления транспортными средствами, которая устраняет сложные
    передачи и увеличивает ускорение. Следующая схема иллюстрирует
    это преимущество. Это сравнение крутящего момента и выходной мощности
    танковый дизель с турбонаддувом и трехвальная газовая турбина
    демонстрируя высокий крутящий момент газовой турбины при преимуществе низкой скорости.

    Недавно высокая эффективность и легкий вес
    доступна электрическая трансмиссия, и это преимущество исчезает
    далеко в системе привода автомобиля, но удобно там, где простота
    и легкий вес являются важным фактором.

    Следующее, что газовая турбина не вибрирует
    и не так шумно. Газовая турбина в основном производит высокочастотный шум и
    легко снижается глушителем. С другой стороны, дизельный двигатель
    производит много низкочастотного шума с сильной вибрацией и делает его
    трудно уменьшить шум. Вы можете ощутить эту разницу, когда
    кататься на реактивном самолете. Реактивное крыло с турбинным приводом не подвержено вибрации и менее
    шумно, но дизельная лодка сильно шумит и вибрирует. Турбина
    реактивный двигатель с двигателем хорошо заглушен, производит шум около 90-100 дБ на
    недалеко от корабля. Учитывая уровень выходной мощности 8000 л.с.,
    можно сказать, что это бесшумный автомобиль. С другой стороны,
    Испытательный вагон японской национальной железной дороги с турбинным двигателем и прямым приводом
    Kiha391, выпуска начала 70-х был намного шумнее, что и производило шум
    более 120 дБ при запуске на полной мощности.

    Другой особенностью является то, что газовая турбина потребляет меньше
    смазочного масла, чем поршневой двигатель, и не требует большого
    система охлаждения.
    Обычно поршневые двигатели плохо запускаются в холодную погоду, но
    газовая турбина в таком состоянии легко заводится и долго работает на холостом ходу
    разогревать.
    Газовая турбина экологически более безопасна, чем другие внутренние
    двигатель внутреннего сгорания. Когда дизельный поезд отправляется на станции, станция
    будет заполнен ядовитым сине-белым или черным дымом, и вы можете быть
    трудно видеть и дышать. Представьте себе аэропорт, забитый дизельным топливом.
    приводятся в действие большие самолеты, и вокруг будет сильное загрязнение воздуха.
    аэропорт.

    Что такое дефекты?

    Самая серьезная проблема в том, что газовая турбина
    потребляет много топлива, особенно в малом двигателе. При работе в
    при частичной нагрузке КПД серьезно снижается. При полной нагрузке немного газа
    турбины могут быть более экономичными, чем некоторые высокоскоростные дизельные двигатели.
    но это не так при частичной нагрузке.
    На следующем графике показана зависимость между интенсивностью нагрева и мощностью
    сила.

    Когда выходная мощность снижается на 30%, тогда скорость нагрева
    почти удваивается.

    На следующем графике показано изменение теплового
    КПД тепловоза и газотурбовоза класса 5000 л.с.
    Функция выходной мощности двигателя. Этот класс газовых турбин классифицируется
    поскольку средний размер и его эффективность частичной нагрузки относительно хороши, но
    еще хуже по сравнению с тепловозом особенно на малых
    Лошадиные силы.

    И что еще хуже, газовая турбина потребляет
    больше топлива, чем другие поршневые двигатели на холостом ходу. Как упоминается
    выше, компрессор должен постоянно вращаться с высокой скоростью, чтобы обеспечить эффективное
    сжатым воздухом для поддержания работы двигателя на холостом ходу. 　Когда газовая турбина
    на холостом ходу турбина крутится на скорости 60% и более. Например, класс 1000 л.с.
    газовая турбина должна крутиться со скоростью свыше 10000 об/мин, а если двигатель заглушить
    на холостом ходу в течение одного часа он израсходует более 40 кг топлива, это количество
    быть в четыре раза и более, чем у дизеля.
    Это не так серьезно для высокоскоростных железных дорог, где долгое время
    Крейсерская скорость на высокой скорости является обычным явлением, и требуется большая крейсерская мощность. Но
    в обычном железнодорожном приложении время выбега намного больше, чем питание
    время приводит к плохой экономии топлива. В плохих условиях расход топлива
    может быть вдвое больше, чем у дизель-поезда. В американском тяжелом режиме
    грузовой поезд, предполагается, что работа газовой турбины класса 5000 л.с.
    увеличит расход топлива на 25% по сравнению с дизельным двигателем.

    Другой аспект высокого расхода топлива заключается в том, что
    низкоскоростная работа газовой турбины ухудшает эффективность использования топлива. Такое случается
    даже в двухвальной газовой турбине, несмотря на высокий крутящий момент на малых оборотах.
    Турбина разработана для обеспечения наилучшей производительности при определенных условиях.
    скорость. Это называется «расчетной точкой». Когда турбина
    вращение с этой скоростью, а затем осевая нагрузка увеличивается, вращение
    скорость будет уменьшаться и уравновешивать скорость из-за уменьшения скорости турбины
    увеличивает его крутящий момент. При этом количество потребляемого топлива не
    сдача. Это отличительная разница между турбиной и
    Поршневой двигатель. В поршневом двигателе одинаковое количество топлива
    расходуется при каждом взрыве и тогда расход топлива пропорционален
    скорость вращения двигателя. Но газовая турбина сплошная
    двигатель внутреннего сгорания и количество впрыскиваемого топлива не зависит от
    скорость двигателя. Если крутящий момент турбины удваивается на половине скорости,
    проблема, но поскольку КПД турбины ухудшается при частоте вращения за пределами
    расчетной точки, крутящий момент турбины увеличивается не вдвое, а примерно в 1,5
    раз. Это означает, что на этой скорости происходит потеря 25%.

    Высокая стоимость двигателя также имеет значение
    барьер для железнодорожных приложений. Массовое производство газовых микротурбин может иметь
    конкурентное преимущество перед другими поршневыми двигателями, но 5000 л.с.
    стоимость газовой турбины класса в три-четыре раза выше, чем у сопоставимого
    дизельный двигатель. Эта стоимость примерно равна полной стоимости
    тепловоз.

    Высокая скорость вращения турбины требует
    сложная коробка передач с тяжелым редуктором. Двигатели среднего класса крутятся 10000
    до 20000 об/мин и малый класс свыше 100000 об/мин. Но недавнее продвижение
    технология высокоскоростного генератора позволила генератору соединить
    непосредственно к валу турбины, что приводит к очень легкому весу генератора
    установлен.

    Газовые турбины поглощают много воздуха и
    выматывать много. Следовательно, глушитель и воздушный фильтр занимают много места.
    и это может повлиять на пространство салона или грузовое пространство.

    Газ
    турбинам требуется чистый воздух для поддержания эффективности использования топлива, потому что если компрессор
    лопатки загрязняются, КПД компрессора снижается и общее
    снижается эффективность. В самолетах, которые летают, такой проблемы нет.
    большая высота, но на суше или на море двигатели должны поглощать
    воздух, богатый частицами.

    Производство газовых турбин
    сильный звук при запуске на полную мощность, когда выходной вал
    застопорился. Это характерное явление для двухвальной газовой турбины.
    когда поезд с прямым приводом отправляется на станции.

    циклический профиль нагрузки типичной работы локомотива может быть
    вызов газовым турбинам. Газ
    турбины обычно используются на постоянной мощности. Но локомотив работает
    мощность изменяется динамически, от холостого хода до максимальной мощности. Этот
    увеличивает тепловую нагрузку и влияет на срок службы двигателя.

    Некоторые источники питания сравнивали

    Некоторые источники питания сравнивали

    от David Steinberg

     

    Вт
    Поршневой паровой двигатель

    Паровая турбина

    Отто
    Цикл (4 такта) Бензиновый двигатель

    Дизель
    Двигатель

    Различные роторные двигатели (Wankel
    и др. )

    Двигатель Стирлинга

    Газовая турбина

    См. http://inventors.about.com/library/inventors/bljjetenginehistory.htm

    Топливные элементы

    Электрический
    Двигатель

    Эффективность

    Вт
    2,5%

    Многократное расширение
    паровые двигатели значительно повысили эффективность. Сейчас около 17%

    Паровые турбины
    обычно имеют тепловой КПД около 35 процентов, что означает, что 35
    процентов теплоты сгорания превращается в электричество.

    Большинство автомобильных и малых
    авиационные двигатели имеют тепловой КПД 25-30%.

    Идеальный дизельный КПД 56 %

    — большие судовые двигатели могут превышать
    Тепловой КПД 50 %

    —
    обычно дизельные двигатели достигают КПД около 35 %

     

    Может
    быть более экономичным, чем бензиновый или дизельный двигатель

    -стационарные
    газовые турбины могут достигать КПД около 40%

    — Они могут быть особенно
    эффективен, когда отработанное тепло газовой турбины утилизируется обычным
    паровая турбина в процессе, известном как комбинированный
    цикл. Эффективность
    от 60%+ можно реализовать

     

     

    Изобретатель

    Джеймс Ватт -1736 — 1819

    Сэр Чарльз Алджернон Парсонс 1854-1931

    Николаус
    Отто 1832-1891

    Рудольф
    Дизель 1858-1913

     

    Роберт
    Стерлинг 1790-1876

    См. ниже

     

     

    Майкл
    Фарадей 1791-1867

    1888 — Никола Тесла (1867-1943) изобретает первый действующий двигатель переменного тока
    и многофазная система передачи электроэнергии, которая
    произвел революцию в промышленности и торговле.

    Ключевые даты

    1776 Ватт построил двигатель с
    цилиндр диаметром 127 см для перекачки воды 1778 г. — окончательный вариант нового Ватта
    двигатель

    1782 — Уатт сделал свой двойного действия
    Двигатель С этим улучшением двигатель имел вдвое большую мощность с
    тот же литраж

    1807 — Первый коммерческий
    успешное речное судно North River
    Пароход     (часто называемый «Клермон»).

    1838 — Весло боковое колесо
    пароход SS Great Western был первым специально построенным
    пароход для начала регулярных трансатлантических переходов.

    1882 Парсонс достал свой
    реактивная паровая турбина

    1894 Парсонс получил патент No.
    394 «Приведение в движение судна с помощью паровой турбины».

    1897 Турбиния
    демонстрирует скоростной потенциал морской паровой турбины

    1898 — Первый пар HMS Viper
    Военный корабль с турбинным двигателем

    1906 Дредноут, самый мощный военный корабль в мире, использующий пар
    турбины

    1906-7 Корабли-сестры Cunard с турбинным двигателем Mauritania и Lusitania самые быстрые лайнеры на Атлантике

    1920-58 —
    Паротурбовозы отказ

    впервые продемонстрировал Николаус Отто в 1876 году

    1885 Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах запатентовали один из первых успешных высокоскоростных
    двигателей внутреннего сгорания и разработал карбюратор, позволяющий использовать
    бензин в качестве топлива.

    — патент на устройство февраль
    23, 1893 и корп.
    функциональный прототип в начале 1897 г., запущенный в производство

    — СЕЛАНДИЯ
    (1912)
    Selandia, первое океанское судно с дизельным двигателем     -корабль с двигателем.

    — 1923/24 первый дизельный двигатель
    грузовики

    — Серийный выпуск 1936 г.
    дизельный двигатель первого автомобиля

    — 1924 первое переключение дизеля
    двигатели.

    1930 Дизельные двигатели, пригодные для
    магистральные локомотивы, разработанные в Германии и США

    1939 GM начала серийное производство
    тепловозов магистральных

    1935 — первый
    четырехтактный дизельный двигатель, работающий на мазуте.

     

    1816 он получил свой первый патент
    для нового типа «воздушного двигателя».

    1791 — Джон Барбер получил первый патент на базовую турбину
    двигатель. Его конструкцию планировалось использовать как средство приведения в движение
    «безлошадная повозка». Турбина была спроектирована с цепным приводом,
    компрессор поршневого типа. Он имеет компрессор, камеру сгорания,
    и турбина.

    1872 — Доктор Ф. Штольце разработал
    первый настоящий газотурбинный двигатель. В его двигателе использовалась многоступенчатая турбинная секция.
    и проточный компрессор. Этот двигатель никогда не работал своим ходом.

    1903 — Aegidius Эллинг из Норвегии построил первую успешную газовую турбину
    с использованием как ротационных компрессоров, так и турбин — первая газовая турбина с избыточной мощностью.

    1897 — Сэр
    Чарльз Парсон запатентовал паровую турбину, которая использовалась для приведения в движение корабля.

    1914 — Чарльз Кертис подал первую заявку на газ
    двигатель с турбиной.

    1918 — Компания General Electric запустила газовую турбину
    разделение. Доктор Стэнфорд А. Мосс разработал турбонагнетатель GE.
    двигатель во время Первой мировой войны Он использовал горячие выхлопные газы поршневого двигателя для
    приводило в движение колесо турбины, которое, в свою очередь, приводило в движение центробежный компрессор, используемый для
    наддув.

    1920 — Д-р А. А. Гриффит разработал теорию турбины
    конструкция, основанная на обтекании аэродинамических профилей газами, а не через проходы.

    1930 — Сэр
    Фрэнк Уиттл (1907-1996) в Англии запатентовал конструкцию газовой турбины для реактивного двигателя.
    движение. Первое успешное применение этого двигателя состоялось в апреле 1937 года.
    Его ранние работы по теории газового двигателя были основаны на вкладе
    большинства пионеров в этой области.

     

    1936 — В то время, когда Фрэнк Уиттл работал в Великобритании, Ганс
    фон Охиан (1911-1998)
    и Макс Хан, студенты в Германии
    разработали и запатентовали собственную конструкцию двигателя.

    1939 — Heinkel Aircraft летал
    первый полет газотурбинного реактивного самолета HE178.

    1941 — Сэр Фрэнк Уиттл разработал первый успешный
    турбореактивный самолет Gloster Meteor пролетел над
    Великобритания. Уиттл усовершенствовал свой реактивный двигатель во время войны, а в 1942 он
    отправил прототип двигателя компании General Electric в США.
    В следующем году был построен первый в Америке реактивный самолет.

    1942 — Д-р Франц Анслем разработал осевой турбореактивный двигатель Junkers Jumo 004, используемый в Messerschmitt Me 262, мировой
    первый действующий реактивный истребитель.

     

    1821 Первый двигатель Фарадея
    1834 г. — Давенпорт,
    изобрел электродвигатель и начал строить маленькую электрическую железную дорогу.
    в 1835 году.

    Перспективы

    Поршневые
    паровой двигатель стал двигателем промышленной революции. Латье как мир
    Во время Второй мировой войны его использовали для питания кораблей Liberty. Тем не менее, кажется, что у него нет будущего даже
    хотя, используя современные материалы, паровоз можно было бы сделать конкурентоспособным.
    с сегодняшними дизелями (см. Взрыв
    из прошлого, Экономист

    17 декабря 1998 г.).

     

    Паровые турбины больше не
    конкурентоспособен с дизельными агрегатами для коммерческих морских силовых установок или с газовыми
    турбины для неатомных кораблей ВМФ.

    На атомных кораблях, все из которых военно-морские, атомные
    энергия используется для производства пара для питания паровых турбин. Однако ядерная энергетика, похоже, не
    для использования в коммерческих перевозках.

    Газ комбинированного цикла
    и системы паровых турбин могут иметь будущее в судоходстве.

    Бросив вызов топливным элементам в
    Ключевой автомобильный сектор.

    — Дизельные двигатели стали
    доминирующим для железнодорожных и морских двигателей, тяжелой техники и тяжелых
    транспортные средства.

    — За пределами Северной Америки,
    электричество предпочтительнее дизельного топлива на железнодорожных линиях с высокой интенсивностью движения.

    — будущая роль дизелей в
    легковых автомобилей и малой энергетики неясно

     

    Продолжать использовать для
    специализированные задачи

    Две основные области применения
    газотурбинные двигатели используются для авиационных двигателей и электроэнергетики.
    Газовые турбины используются в качестве стационарных электростанций для выработки электроэнергии.
    автономные агрегаты или в комплексе с паровыми электростанциями на
    высокотемпературная сторона. На этих установках выхлопные газы служат источником тепла.
    источник пара. Паровые электростанции относятся к двигателям внешнего сгорания.
    двигателей, в которых сгорание происходит вне двигателя. Термальный
    Энергия, выделяющаяся при этом процессе, затем передается пару в виде тепла

    Газовые турбины в виде
    турбовентиляторные двигатели преобладают в качестве силовых установок самолетов. Электростанции с комбинированным циклом хорошо
    зарекомендовавшие себя в электроэнергетике, и газотурбинные аварийные генераторы конкурируют
    с дизельными агрегатами. Газовые турбины имеют
    не конкурировали успешно с дизелем и электричеством в железнодорожном oservicerailways.

     

    Без ограничений

    Комментарии

     

     

     

     

     

     

     

     

    Часто дизельное топливо (например, локомотивы), паровые турбины (электростанции) и газовые турбины
    (малые генераторные установки и электростанции с комбинированным циклом) преобразуются в
    электричество, которое можно использовать для привода электродвигателей. Это почти всегда верно для локомотива
    дизели.

    Дэвид Стейнберг

    Сентябрь 2004 г.

    ТИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

    Все
    морских силовых установок, используемых в настоящее время и планируемых к использованию в будущем, можно классифицировать в соответствии со следующими основными термодинамическими циклами:

    1. цикл Ренкина
    2 000–100 000 л.с./блок

    2. Брайтон цикл-газ турбины 500–40 000
    Блок SHP

    3. Отто
     цикл-Поршневые бензиновые двигатели внутреннего сгорания 10-2000
    ШП/ед.

    12-20. Тенденции скорости и мощности для кораблей
    диапазоны

    4. Дизель
    циклопоршневые     двигатели внутреннего сгорания

    дизельные двигатели .

    ПАР
    ТУРБИНЫ

    паровая турбина хорошо подходит для крупнейших электростанций, производит равномерное крутящее усилие, сжигает
    самое дешевое топливо, способное
    относительно высокий КПД, длительный
    выносливость, долгий срок службы, большое среднее время между
    капитальный ремонт (MTBO) и разумное техническое обслуживание. Ему свойственны недостатки: большие требования к пространству, большая дежурная сила, медленное время отклика,
    медленный разгон, промежуточное преобразование энергии со своим вторичным рабочим телом, механическая необратимость, высокая скорость турбины. Эти два последних недостатка требуют
    отдельная малоэффективная кормовая турбина
    уменьшенная мощность и большой, тяжелый редуктор к гребному винту
    валы. Снижение скорости необходимо для
    позволяют и турбину и пропеллер
    работать в наиболее эффективном диапазоне скоростей.

    ГАЗ
    ТУРБИНЫ

    Газовые
    турбины приводят в действие все большее число высокоскоростных водоизмещающих
    корабли и большинство высокопроизводительных судов.
    Это потому, что у них самый низкий коэффициент
    массы машин к лошадиным силам (удельному весу) любой из судовых силовых установок. Газовые турбины
    очень надежны, обеспечивают быстрый отклик после холодного пуска и адаптируются к работе с дистанционным управлением с небольшим
    вахтенная сила. Есть немного
    техническое обслуживание между капитальными ремонтами и большинством
    установки предназначены для замены
    весь двигатель, очень похожий на реактивный двигатель самолета
    из которого оно было получено. К недостаткам газотурбинного движителя можно отнести большой объем всей установки, большую часть которого занимает входной патрубок.
    и вытяжной воздуховод для больших
    количества воздуха и выхлопных газов.
    Хотя газовая турбина достаточно эффективна при проектной номинальной мощности, она имеет очень высокий КПД.
    удельный расход топлива от проектных оборотов.
    Он также не имеет возможности реверса, поэтому
    винты регулируемого шага почти всегда встречаются в газотурбинных двигателях.
    корабли с мотором.
    Для улучшения расхода топлива на крейсерских скоростях
    на двухвинтовых судах часто используется один из винтов регулируемого шага.
    «пернатый» или выровненный с
    поток, поэтому вал не вращается, и вся движущая сила исходит от оставшегося вала.

    Газ
    турбины, пожалуй, наиболее чувствительны к температуре атмосферного воздуха. Их выходная мощность падает по мере повышения температуры воздуха на входе. В то же время
    эффективность парового цикла падает при охлаждении
    температура воды в конденсаторе повышается,
    что также является функцией
    его операционная среда. Следует также отметить, что затраты на газовую турбину могут достигать
    на 30 процентов выше, чем у паровой энергии
    установки, так как газовая турбина сжигает
    топливо более высокого класса.

    ДИЗЕЛЬ
    ДВИГАТЕЛИ

    тихоходный дизельный двигатель с непосредственным сцеплением является наиболее экономичным из всех судовых силовых установок, обладающим специфическими
    расход топлива всего 0,29 фунта / л.с.-час. это
    используется для питания большинства новых торговцев
    корабли .

    Из Введение в корабельную архитектуру ОТ THOMAS C. GILLMER AND BRUCE
    JOHNSON, NAVAL INSTITUTE PRESS, 1982

    практическая турбина внутреннего сгорания в первые годы настоящего
    век. В 1906 М. Рене Арменго переоборудовал импульсную турбину де Лаваля для работы
    на сжатом воздухе, смешанном с отмеренными количествами нефтяных паров, смесь воспламеняется с помощью лампы накаливания.
    воспламенитель с платиновой проволокой. Полезная мощность составляла около 30 л.с.

     

    Неизбежно конструктор столкнулся с проблемой высокого газа.
    температура, которая должна была предотвратить любые

    значительные
    прогресс в практической конструкции газовых турбин, пока разработки в металлургии
    порожденный 1939-45 война. Горение происходило при температуре около 1800°С в машине Арменго, камера сгорания

    был футерован карборундом. Пар, произведенный в паре
    Змеевик внутри камеры смешивался с продуктами газа, чтобы привести турбину в движение.
    температура на входе примерно до 400°C.

     

    другие во Франции, газовая турбина привлекла значительное внимание в Германии,
    где в 1910 году Хольцварт спроектировал и построил. с помощью Korting Bros и
    компания Brown Boveri, вертикальная компания постоянного объема
    турбина мощностью 1000 л.с.; он был соединен непосредственно с электрическим генератором постоянного тока, установленным над турбиной.
    Вместо принципа непрерывного горения Арменго
    турбина, зажигание в машине Хольцварта было
    инициируется искрой, генерируемой высоковольтным магнето, и горячие газы
    перешла на двухступенчатую импульсную силовую турбину Кертиса. Пар генерируется
    в противном случае отработанное тепло использовалось для привода турбокомпрессора, питающего
    воздух для горения, поглощая большую часть теоретической общей мощности, и
    полезная мощность составляла всего около 160 л.с.

     

    Опытно-конструкторские работы были остановлены во время войны 1914-18 гг.
    возобновлено в 1918 г. на волне интереса

    , показанного
    Управление прусских государственных железных дорог. В следующем году поступил заказ
    размещен для блока мощностью 500 л.с., приводящего в движение генератор постоянного тока. Примерно в то же время
    впервые было рассмотрено использование турбины внутреннего сгорания для
    морская силовая установка, а в декабре 1920 г. — Holzwarth.
    узел, приспособленный для механического привода через редукторы вместо
    электропривод, был поставлен на испытания.

     

    Подобно современным машинам, морская турбина имела ряд равных
    разнесенные камеры сгорания (в данном случае шесть), расположенные вокруг горизонтального
    вал; как и в более ранней конструкции Хольцварта, воздух
    компрессор приводился в движение паровой турбиной, использующей тепло выхлопных газов для
    генерация пара. Дизайн
    турбина этого типа для морской тяги была проиллюстрирована и обсуждена в The
    Теплоход на май 1922 г., но в берсте машина была
    рассматривается только как возможный конкурент паровой турбине.

     

    Как оказалось, сложность Хольцварта
    конструкция и сомнения в надежности материала препятствовали дальнейшему
    промышленное освоение морской газовой турбины еще на четверть
    век.

     

    Помимо отсутствия подходящих материалов для использования в
    высокотемпературной среде ранние газовые турбины также страдали от
    неэффективная конструкция компрессора. Однако между войнами Parsons Marine

    Steam Turbine Co в Англии и другие, посвященные
    значительные усилия по разработке осевых компрессоров. В 1938 году компания Parsons построила
    экспериментальная газовая турбина с компрессором

    с приводом от двигателя
    осевого типа и таким образом был открыт путь для развития
    небольшая газовая турбина для вспомогательных силовых приводов.

     

    В других местах, с дополнительным импульсом, вызванным надвигающейся войной,
    газовая турбина разрабатывалась как авиационный реактивный двигатель и в 1941 сэр
    Фрэнк Уиттл произвел свой первый успешный аэродинамический газ

    .
    турбина. Тем временем, однако, продолжалась исследовательская работа по разработке
    того, что было по сути версией морского пара с внутренним сгоранием
    турбины, так как преимущества усматривались в ее принципиальной простоте по сравнению с
    дизельный двигатель и тот факт, что он может работать на широком диапазоне видов топлива.
    По сравнению с авиационными ГТД такие машины были тяжелыми и
    сравнительно медленно работает

    но это
    считалось не большим недостатком; ожидалось, что срок службы двигателя
    изношенное состояние значительно превысит состояние реактивного двигателя самолета и
    что потребности в обслуживании на борту будут небольшими.

     

    В Великобритании компания Metropolitan-Vickers Ltd занимала лидирующие позиции в
    проектирование и разработка газовых турбин судового паротурбинного производных
    тип. В 1951 году для сравнительных испытаний вместо
    один из четырех дизельных двигателей в 12000-тонном (дедвейт)
    одновинтовой дизель-электрический танкер Auris .
    Газотурбинная установка, в которой сжигается дизельное топливо или более тяжелые мазуты,
    оказался надежным в эксплуатации и 19 марта52 Аурис
    пересек Атлантику, используя только генератор с газотурбинным приводом и
    сжигание топочного мазута. Никаких серьезных проблем не возникло, и судно было
    способен поддерживать среднюю скорость 7,25 узла.

     

    Всего машина Метровика проработала около
    20 000 часов.

    Из
    Иллюстрированная история кораблей     под редакцией Э. Л. Корнуэлла, Octopus Books 1979

     

     

    9В
    В 1970-е годы значительное количество кораблей приводилось в движение паровыми турбинами. Но
    в 1980-х и 1990-х годах дизельные двигатели захватили рынок, потому что они
    позволило существенно сэкономить на топливе. Американский президент Лайнс следующий
    поколения контейнеровозов C-10, оснащенных дизелями, и достигших
    экономия топлива на 60% по сравнению с C-8 с паровой турбиной. Последний
    издание Контейнеризация Международная
    Ежегодник     , в котором перечислены все контейнеровозы в mZmercial.

    Posted inДвигатель
    Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены