Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Содержание

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Ремонт турбины дизельного двигателя своими руками

Чтобы сделать ремонт турбины на дизельном двигателе, необходимо иметь все нужные инструменты, детали, а также большой опыт выполнения сложных ремонтных работ. В противном случае рекомендуется отправиться в автосервис.

Если же на вашем авто дизельный двигатель, и вы собираетесь провести ремонт своими руками, но у вас мало опыта, результат может быть неудовлетворительным. Например, внутрь устройства попадет песок, и в итоге турбина окончательно сломается. Поэтому выполнять ремонт самостоятельно можно, только если вы уверены, что справитесь.

Прежде чем приступить к работе, необходимо обзавестись ремкомплектом. Что придется приобрести: вкладыши, сальники, винты, шурупы и шайбы. А также для ремонта потребуются такие инструменты, как торцевые и рожковые ключи, отвертки, кусачки с раздвижными губками, фигурная правка, съемник и киянка. С их помощью вы сможете сделать ремонт турбины на дизельном двигателе самостоятельно.

Если вы собрались сделать ремонт на легковом либо грузовом авто, прежде всего нужно демонтировать турбину. Как это сделать:

  • откручиваем болты либо убираем стопоры, с помощью которых крепится корпус компрессора и турбины;
  • в случае если турбокомрпессор прикипел, стучим по корпусу киянкой;
  • затем демонтируем улитку.

Теперь приступаем к диагностике подшипников картриджа. Не должно быть продольного люфта, допускается небольшой поперечный люфт. Чтобы убрать стопорное кольцо компрессора, воспользуйтесь кусачками с раздвижными губками. В этот момент обратная сторона вала должна быть зафиксирована при помощи фигурной правки. Разбирая механизм, помните о левой резьбе на валу.

Чтобы демонтировать компрессорное колесо, потребуется съемник. Как не допустить его разбалансировку? Необходимо монтировать детали в правильное положение. Поэтому наносим метки на колесо и гайки.

Ремонт турбины на дизельном двигателе будет выполнен правильно, если вы сможете хорошо очистить все элементы и удостовериться, что они не сломаны.

Какие детали могут прийти в негодность? Прежде всего, это втулки, которые быстро изнашиваются, появляется люфт картриджа. Для ремонта втулок придется демонтировать стопорные кольца, а затем убрать болты крепления. Кроме того, заменить нужно вкладыши, которые удерживает стопор. Прежде чем снимать кольца уплотнителя, тщательно удаляем нагар с вала картриджа, а также крыльчатки.

Обнаружили, что вал изношен? Тогда следует заменить вкладыши. Вал обтачивается под ремонтный размер, затем выполняется его балансировка. Заметили, что выработка есть только на вкладышах, устанавливаем новые детали подходящего размера.

Как только ремонт будет завершен, производим сборку механизма, монтируем его обратно. Также следует удостовериться в том, что стопорные кольца установлены на картридж достаточно плотно. В случае если они не сядут в гнезда, турбокомпрессор придет в негодность.

Прежде чем установить обратно вкладыши, втулки и маслосъемные кольца, следует нанести на них смазку. Только так не появятся задиры при запуске механизма. Собирать турбокомпрессор нужно в обратной последовательности. Усилие, с которым следует затягивать гайку крепления, составляет 5 Нм, однако рекомендуется заранее изучить инструкцию по эксплуатации турбины. Затем механизм устанавливается на мотор и крепится при помощи винтов и стопоров.

Обратите внимание! Многие неопытные водители при ремонте турбины на дизельном двигателе допускают частую ошибку. Между корпусом, втулкой и валом картриджа есть специальные зазоры, они заполнены смазкой

Нужны эти зазоры для компенсации демпферного эффекта. Автолюбитель-новичок считает, что это завышенный люфт, поэтому монтирует втулки большего размера, в натяг. Все это приводит к тому, что ротор не может нормально вращаться, втулка быстро приходит в негодность по причине эффекта демпфера и недостаточного количества масла. В итоге вал деформируется.

Кроме того, следует помнить о том, что механизм должен быть отбалансирован на стенде после проведения ремонта турбины на дизельном двигателе. Конечно, можно сделать балансировку своими силами, однако у вас должен быть опыт проведения подобной работы. Если собрать механизм неправильно, турбокомпрессор сломается, а водителю придется потратить крупную сумму на его замену или восстановление. Именно по этой причине специалисты советуют выполнять ремонт турбины на дизельном двигателе на СТО.

Основные признаки неисправности

Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале.


выхлопной системы

Легко ли диагностировать повреждение лопастей турбины?

В случае если вы подозреваете износ компонентов турбины, для начала вы должны провести диагностику колес турбокомпрессора. Например, визуально осмотреть состояние колеса компрессора турбины вы можете достаточно легко. Для этого вам необходимо отсоединить от турбины модуль подачи воздуха. В результате вы сможете внимательно рассмотреть износ лопастей компрессора. 

Но для того чтобы сделать диагностику колеса турбины со стороны выпускной системы двигателя. Для этого вам придется полностью снимать турбокомпрессор с двигателя и полностью его разобрать. 

Правда чаще всего повреждается колесо компрессора, куда поступает воздух с улицы. Повреждение колеса со стороны выхлопной системы может произойти только при попадании в турбину посторонних предметов из двигателя.

Например, в случае обрыва ремня ГРМ (в случае, когда клапана двигателя встретились с поршнями) в результате чего двигатель вышел из строя. В этом случае после некачественной очистки двигателя от стружки и других компонентов разрушения, запуск мотора может привести к повреждению турбины. 

Признаки неисправностей турбокомпрессора
Симптом: Проявления: Что необходимо сделать:
Свист турбонагнетателя

При увеличении скорости слышен свист турбины. Возможно, поврежден вал турбины. Свист вызван из-за металлического трения.

Замена турбокомпрессора / Ремонт
Синий дым

Утечка масла в турбокомпрессоре. Возможно на валу есть сколы (износ). Масло попадает в выхлопную систему. 

Замена турбокомпрессора / Ремонт
Увеличился расход топлива Повреждение подшипников турбокомпрессора. Линия подачи масла в турбину неисправна или забита. Проверьте маслопроводы турбокомпрессора и при необходимости замените их
Черный дым

Возможно, турбине не хватает воздуха для подачи в двигатель. В результате в камере сгорания неправильная смесь топлива и кислорода. В итоге в процессе сгорания топлива образовывается черный дым. Скорее всего, в автомобиле есть утечка, поступаемого в двигатель, воздуха. 

Проверьте шланги и соединение системы всасывания воздуха. Также проверьте линию подачи сжатого воздуха на герметичность и при необходимости замените поврежденный компонент. 
Потеря мощности I Недостаток постоянной мощности. Компрессор может быть поврежден. Например, из-за сломанных лопастей колес, турбина больше не может подавать достаточное количество воздуха в цилиндры. Необходимы новые колеса компрессора колеса. Также необходимо защитить систему подачи воздуха в турбину от попадания инородных вещей. 
Потери мощности II Блок VTG загрязнен. В итоге работа лопаток турбины с изменяемой геометрией не эффективна. Например, из-за загрязнения лопаток может не хватать давления выхлопных газов.  Разобрать турбину и очистить лопатки, от образования сажи.
Чрезмерное давление наддува Неисправен клапан регулирования давления наддува. Неисправность вакуумного блока регулировки работы клапана. Замена вакуумного блока, очистка или замена клапана выхлопных газов
Шум от турбокомпрессора Обратное давление в выхлопной системе слишком высокое. Повреждение колеса компрессора или колеса турбины. Утечка выхлопных газов.  Проверьте выхлопную систему на наличие повреждений. Проверьте компрессор турбины на повреждения. Устраните неисправность с помощью ремонта турбокомпрессора.

Новые энергоблоки ROLT PS GE 1000 на базе газопоршневых установок GE Jenbacher

Д.В.Цветков – ЗАО «Ролт Инжиниринг»

Качественный пэкидж необходим для всех энергоблоков модульного исполнения – именно контейнер, оборудованный всеми необходимыми системами (автоматическая подкачка масла, пожаротушение, обогрев, САУ и т.д.), делает из энергетических установок полноценные генерирующие мощности. Компания «Ролт Инжиниринг» запускает в производство новый модельный ряд модульных мини-ТЭС ROLT PS GE 1000 на базе газопоршневых энергоустановок GE Jenbacher 3-й серии.

Стратегические ориентиры развития малой энергетикиО степени актуальности той или иной проблемы можно судить по словообразованию, используемому СМИ. Например, сначала термины «энергия» и «дефицит» встречались в одном предложении, а теперь в одном слове – энергодефицит. Таким образом, чем быстрее составляющие проблемы «срастаются» в одно слово, тем быстрее нужно ее решать.

Профилактика

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:

  • Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).
  • Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
  • Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.

Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.

Отличия бензиновых и дизельных турбин

Основное отличие главных узлов турбонагнетателя — это использование различных материалов для крыльчатки и корпуса. Но по внешнему виду определить, на какой вид топлива предназначена та или иная турбина, может только механик-турбинист с большим стажем.

Лопасти турбины, независимо от того, на какой мотор она установлена, приводятся в движение потоком отработанного газа. В дизельных моторах после сгорания солярки температура газа на выпуске не превышает 850 о С, но дизтопливо может продолжать гореть и на выходе в выпускной коллектор. Для бензиновых моторов температура отработанного газа не опускается ниже 1000 о С.

Исходя из такой разницы в температуре газа, который будет раскручивать колесо турбины, корпус и лопасти агрегата должны изготавливаться из разных материалов.

Для крыльчатки турбины используют жаропрочные никельсодержащие металлы: GMR 235 (используется для крыльчатки при температуре выходного потока в 850 о С), Inconel 713 (в металле увеличено содержание хрома, используется для крыльчатки бензиновой турбины, материал рассчитан на пропуск выходного газа температурой до 1000 о С).

В качестве материала корпуса для дизельных турбин используется чугун серый (максимальная рабочая температура — 650 о С), чугун кремниево-молибденовый (максимальная рабочая температура — 720 о С), чугун с вермикулярным графитом GGV SiMo (макс. т. — 850 о С).

Для корпуса турбин, встраиваемых в бензиновый мотор, используются жаропрочные сплавы, способные выдержать долгосрочную температуру более 1000 о С (аустенитные стали, сплав NiResist 5).

Второе отличие материала турбин состоит в том, что бензиновые турбины рассчитаны на минимальное давление, которое оказывает отработанные бензиновые пары в выпускном коллекторе. Газы отработанного дизтоплива имеют давление в 3-5 раз выше.

Отсюда вытекает главный вывод — ставить бензиновую турбину на дизельный мотор и наоборот нельзя. Это спровоцирует детонацию и снизит эффективность каждого двигателя.

Кроме этого, для бензиновых турбин практически не используется схема компрессора с изменяемой геометрией. Технологические решения VNT, VTG, VGT не адаптированы под высокие температуры выхлопа, который дает бензиновый мотор. Поэтому бензиновая турбина имеет в своей конструкции только главные детали.

Какие самые лучшие и известные в мире двигатели?

С появлением на авторынке каждой новой модели становится уже понятно, что двигатели без турбонадува становятся редкостью и уходят постепенно в прошлое. Действительно, хотя очень жаль, все обычные силовые агрегаты относятся к исчезающему виду. Считается (это таки есть), что у нетурбированных моторов ресурсный запас по износостойкости а также по их мощности в сравнении с современными тувбированными агрегатами, более длительный и надежный но… Большинство автомобильных компаний в наши дни уже сделали (и делают) свою ставку на экономичность мотора, которая сегодня достигается за счет уменьшения количества цилиндров в таковом и за счет установки на нем турбокомпрессора. Как нам кажется, настало то время, когда за всю историю автомобильного мира можно подводить итоги и составлять рейтинги самых лучших двигателей никогда не имевших и неимеющих турбонадува. Предлагаем своим постоянным читателям восемь лучших двигателей за всю историю автопромышленности, а также несколько силовых и великих установок, которые не попали в этот итоговый список по тем или иным причинам. Данный рейтинг (список) был составлен зарубежными автомобильными экспертами.

Прежде чем перейти к составленному списку топовых (самых лучших) моторов, нам хотелось бы заранее отметить (чтобы составить рейтинг) следующее, а именно что зарубежными специалистами был проведен сравнительный анализ всех силовых агрегатов, которые когда-либо серийно выпускались в истории всей мировой автопромышленности. Для того, чтобы отобрать лучшие из моторов все они предварительно сравнивались нами, каждый друг с другом, где критерием для отбора были следующие параметры: мощность, крутящий момент, степень сжатия в цилиндрах и ход поршней.

Кроме всего такое исследование отвечало и на вопросы,- насколько двигатель хорошо выполняет свою предназначенную функцию, какой звук у данного работающего мотора, какому автобренду принадлежит этот силовой агрегат, доступность такого двигателя на авторынке, ну и также, проводился ли самоанализ инженерной изобретательности данной силовой установки. Но главным критерием при отборе самых качественных двигателей являлась его долговечность и надежность в процессе его эксплуатации. 

Принцип работы турбины дизельного двигателя

То, насколько мотор вашего авто будет мощным и производительным, определяется множеством факторов. Например, рабочим объемом цилиндров, количеством и качеством горючего, а также эффективностью его сгорания.

Чем больше топлива дизель потребляет за единицу времени, тем мощнее мотор. Как сделать так, чтобы топливно-воздушная смесь сгорала быстрее? Следует максимально увеличить запас сжатого воздуха в рабочих камерах.

Запомните главный принцип работы дизельного двигателя: если за единицу времени сгорает большой объем топлива, значит, в силовой агрегат должно поступать много воздуха. Именно с этой целью и используется турбонаддув. С его помощью можно увеличить подачу топливно-воздушной смеси в рабочие камеры.

Как работает турбина? Она под постоянным давлением нагнетает сжатый воздух в цилиндры дизельного двигателя. Это становится возможным за счет того, что энергия отработанных газов преобразуется в полезную. Для этого используются выхлопные газы: они идут напрямую в трубу, а затем наружу, откуда их поток направляется при помощи системы турбокомпрессора.

Благодаря этому колесо турбины дизельного двигателя, другое название которого крыльчатка, раскручивается. На нем есть лопасти, скорость движения которых 100 000–150 000 оборотов в минуту. На валу с колесом турбины также расположены лопасти компрессора, с их помощью происходит нагнетание сжатого воздуха в цилиндры.

После того как энергия отработанных газов будет преобразована, появившаяся сила позволит сделать давление воздуха больше. В результате можно впрыснуть в камеры сгорания больший объем горючего за единицу времени. Благодаря турбине дизельный двигатель становится мощнее, коэффициент полезного действия возрастает.

Система турбонаддува имеет 2 крыльчатки с лопастями, они расположены на одном валу, однако в разных камерах, и герметично отделены друг от друга. Первая крыльчатка приходит в движение за счет того, что на ее лопасти попадает поток отработанных газов. Так как другая крыльчатка связана с первой, она тоже движется и захватывает часть воздуха. Сжатый воздух поступает в цилиндры дизельного мотора.

Мифы о масляном фильтре

Показателен размер масляного фильтра на раллийном Peugeot 205 t16 group B

Развеем заблуждение некоторых автомобилистов, которые говорят, что своевременная замена масляного фильтра предотвратит износ движущих деталей турбины. В момент холодного пуска, равно и тогда, когда масляной фильтр засорился до своего критического уровня, предохранительный клапан фильтра приоткрывается, и часть масла всегда проникает в систему турбины, как и в масляную систему всего силового блока. Клапан останется в полуоткрытом или в полностью открытом состоянии до тех пор, пока масло не нагреется до своей нормы. Таким образом, все инородные частицы, взвеси, которые есть в масле, окажутся рано или поздно в турбине.

Ветроэнергетическая установка SWT 3.0-101: безредукторная технология от Siemens

К. Н. Юсупов, К. Л. Беляев – ООО «Сименс»

Использование ветрового потенциала в энергетике России позволит сэкономить значительное количество углеводородного сырья и существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Новая ветроэнергетическая установка Siemens SWT-3.0-101 мощностью 3 МВт делает процесс выработки электрической энергии наиболее эффективным и безопасным.

Россия – страна, богатая природными ресурсами, – имеет наряду с большими запасами газа, нефти и угля значительный ветровой потенциал. Согласно Национальному кадастру, более 30 субъектов РФ обладают ветроэнергетическими ресурсами, достаточными для их эффективного использования по всем международным критериям. Суммарный технический ветропотенциал России оценивается примерно в 14 000 ТВт.ч ежегодно, что превосходит более чем в 15 раз реальную выработку всех электростанций страны. Таким образом, необходимо использовать этот шанс, активно развивая возобновляемые источники энергии.

Как увеличить давление турбины на дизеле?

Принцип работы силовых агрегатов очень прост. При попадании отработавших газов в турбину начинает раскручиваться крыльчатка и всасывать воздух. При этом создается высокое давление, после чего сжатый воздух направляется в интеркулер. Там он охлаждается и попадает в камеру сгорания. Контролировать наддув можно путем регуляции выходящих газов в горячей части силового агрегата. Для этого механизм предусматривает прочный клапан или вестгейт. При закрытом клапане все газы воздействуют на лопатки. Но если этот клапан открыт, то часть газов мимо крыльчатки идёт в выпускную систему, в результате чего скорость оборотов лопаток уменьшается и соответственно понижается давление.

Теперь стоит разобраться, как осуществлять контроль функционирования вестгейта. С этой задачей справляется актуатор. Когда двигается его шток, открывается вестгейт. Чтобы правильно и качественно настроить систему контроля, следует вмонтировать подходящий преднатяг. Большая часть актуаторов имеют шток с изменяемой длиной. Внутри изделия также есть возвратная пружина. Её отсутствие понижает давление выпускных газов и провоцирует открытие вестгейта. В результате этого невозможно будет создать избыточное давление.

При установке пружины наддув можно будет контролировать её жёсткостью. Максимальных показателей наддува можно добиться, если убрать давление на актуатор. Способ повышения давления при помощи пружины можно использовать не только при монтаже турбокомпрессора, но и при желании улучшить характеристики обычной системы контроля. Принцип регулировки очень прост. При уменьшении подачи давления на актуаторы увеличивается сила, необходимая для открытия клапана, и тем самым повышается наддув.

Ещё один способ, который позволяет увеличить давление – это покупка рестриктора. Чем меньше диаметр данного элемента, тем меньший объём давления будет попадать на актуатор, в результате чего образуется избыточный наддув. Диаметр рестриктора в среднем должен составлять от 0,8 до 1,5 мм.

Выше указанные варианты регулировки наддува являются механическими. На сегодня большинство движков оснащается электронными системами управления, а именно:

• системы с 2-портовым соленоидом;

• системы с 3-портовым соленоидом.

Используя данные схемы подключения, вы сможете легко и безопасно контролировать наддув. Многие автовладельцы используют разные способы повышения мощности турбо-мотора. Самый распространенный из них предусматривает установку системы выпуска большого диаметра. При этом обратное давление в системе должно быть понижено. Также можно установить холодный впуск, в результате чего наддув турбины повысится на 10-15%. Это гарантирует прибавку мощности на 20%.

Для осуществления каких-либо манипуляций по регулировки давления необходимы определенные навыки. Чтобы всё было сделано правильно, лучше обратиться к специалистам. Если у вас нет на примете конкретных компаний, информационный портал Birud готов с этим вопросом помочь. На нашем сайте пользователи обмениваются полезной информацией и оставляют отзывы о тех или иных компаниях. Если вы хотите найти СТО в конкретном городе, воспользуйтесь специальной системой поиска.

Немного теории

Мощность любого ДВС определяется:

  • Суммарным рабочим объемом. Эта характеристика зависит от величины камеры сгорания и количества цилиндров.
  • Числом оборотов коленвала.
  • Объемом смеси воздуха и топлива, которая подается во время каждого рабочего цикла.
  • Эффективностью сгорания этой самой смеси.
  • Калорийностью сгорания топлива.

Усовершенствование движков в плане повышения мощности по большинству из указанных направлений осложняется техническими возможностями моторов и некоторыми другими факторами. В то же время, применение турбонаддува позволяет сделать двигатель сильнее, без большого роста потребления топлива, повышения количества оборотов и т.д.

Как известно, бензин или солярка не будут гореть в камере самостоятельно. Для воспламенения им нужен воздух, в определенном количестве. Рабочая смесь поступает в камеру сгорания за счет разрежения, образовавшегося после выхлопа. Количество ее ограничено по той причине, что данным способом физически невозможно «потянуть» больше. Если же поставить турбокомпрессор, который будет нагнетать в цилиндры сжатый воздух, то в камерах сгорания окажется намного больше смеси. Следовательно, во время такта воспламенения, на поршни будет «давить» значительно большая сила, что и приведет к повышению мощности (или – удельной литровой мощности, по числу «лошадок» на каждый литр рабочего объема). Т.о., мотор меньших размеров, без увеличения оборотов коленвала, получится таким же сильным, как и более крупный двигатель. А это уже напрямую влияет на металлоемкость, надежность и другие важные параметры.

Конструкция оси турбины

В центральной части турбонагнетателя расположен осевой блок с узлами подшипников (радиальный, подшипники скольжения, упорный), который использует масляную систему двигателя. Чтобы ротор мог вращаться на предельной частоте максимальное количество времени, необходимо обеспечить масляной клин между валом и подшипниками во избежание прямого трения деталей, которые в процессе работы максимально прижимаются друг к другу. Если в турбине используется система неохлаждаемого корпуса, смазка обеспечит и отвод тепла от блока горячей улитки и вала.

Первая неисправность, которая встречается при ремонте турбин — это эксплуатация агрегата «на сухую», когда детали вращаются в режиме плохой смазки. В этом случае на корпусе турбины появляются следы перегрева, «цвет побежалости», детали быстро изнашиваются, происходит быстрое коксование картера, масляной трубки и всех комплектующих турбины.

КМЧ «Корвет-2500»-02 в составе ЭСН Ямбургской КС: компоновочные решения и конструктивные особенности

А. В. Коротков, к.т.н.; Н. В. Погодин, к.т.н.; В. А. Бобков, С. И. Мартыненко – ООО «МПП «Энерготехника», г. Саратов

При выполнении всех требований к газотурбинным электростанциям применение КМЧ «Корвет-2500» позволяет экономить значительные средства при реконструкции существующих станций. Кроме того, создание КМЧ переводит процессы модернизации, ремонта и обслуживания электростанций ОАО «Газпром» на промышленную основу.

В ОАО «Газпром» уделяется серьезное внимание повышению надежности электроснабжения предприятий добычи и транспорта газа, постоянно проводится ремонт и модернизация электростанций собственных нужд.В рамках данных работ предприятие «Энерготехника» изготовило и заменило на объектах ООО «Газпром трансгаз Югорск» электрооборудование более ста существующих электростанций ПАЭС-2500 и ПАЭС-2500М (генераторы, КРУ, системы возбуждения, системы запуска и синхронизации), десятки систем газотурбинных приводов (маслосистемы, транс-миссии, КИП и А, САУ)

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Газопоршневые ТЭС на базе нового двигателя V35/44G компании MAN Diesel & Turbo SE

Р. С. Шакиров, к.э.н. – ООО «МАН Дизель и Турбо Рус»

В предыдущем номере журнала была представлена новая разработка компании «МАН Дизель и Турбо» – газопоршневые установки на базе двигателей модели 20V35/44G с одноступенчатым турбонаддувом, работающих по циклу Миллера. Мощность двигателя достигает 10,6 МВт, КПД составляет 48,4 %. В его конструкции реализовано множество инновационных технологических решений, кроме того, двигатель соответствует стандарту TA-Luft по уровню выбросов вредных веществ.

Окончание статьи. Начало в №4, 2012 г.

Компания MAN Diesel & Turbo является мировым лидером в области разработки и производства низкооборотных и среднеоборотных поршневых двигателей. Широкий модельный ряд газовых и дизельных двигателей предоставляет широкие возможности для сотрудничества с компанией, независимо от того, производится ли электроэнергия для выдачи в сеть или для собственных нужд. Заказчику предлагаются комплексные энергетические решения – от топливного хранилища до трансформаторной подстанции.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий