Устройство турбины бензинового двигателя: Как работает турбина на бензиновом двигателе

Содержание

Ресурс турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор бензинового или дизельного двигателя изначально имеет достаточно большой ресурс, который планово может даже превышать моторесурс силового агрегата до первого капитального ремонта. На практике турбина может выходить из строя гораздо быстрее, требуя регулярной проверки работоспособности.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбокомпрессора. Из этой статьи вы узнаете о том, как работает система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания.

Средний срок службы турбины дизельного двигателя находится на отметке около 150-250 тыс. пройденных километров. Что качается бензиновых двигателей, турбина на таких моторах может прослужить немного дольше, однако на срок службы сильно влияют конструктивные особенности турбонагнетателя и индивидуальные условия эксплуатации.

Содержание статьи

Особенности турбин для бензиновых и дизельных ДВС

Современные турбодизели зачастую получают нагнетатели, которые конструктивно предусматривают возможность гибкого управления потоком отработавших газов.

Решение называется турбиной с изменяемой геометрией. Такое устройство отличается довольно высокой начальной стоимостью на фоне аналогов. Также стоит добавить, что ремонтопригодность данных турбин достаточно низкая.

Бензиновые ДВС решений в виде турбин с изменяемой геометрией практически никогда не получают по причине того, что температура отработавших газов в агрегатах на бензине заметно выше сравнительно с выхлопом дизельного двигателя.

На бензиновые турбомоторы повсеместно ставятся турбины, геометрия которых фиксирована. Ремонту нагнетатели данного типа поддаются намного легче и способны прослужить достаточно долго после профессионального восстановления и последующего прохождения процесса балансировки.

Что касается восстановления турбин с изменяемой геометрией, которые повсеместно ставят на дизеля, то ситуация другая. Далеко не каждый сервис принимает турбины с такой конструкцией в работу. Также после ремонта нет никаких гарантий, что турбокомпрессор данного типа будет способен нагнетать должное количество воздуха в строгом соответствии с оборотами мотора.

Поломка турбины и последствия

Неисправности турбокомпрессора независимо от типа его конструкции требуют незамедлительного ремонта. Также необходимо устранить причины, которые могут приводить к поломке турбины. Это необходимо для того, чтобы после ремонта или установки нового нагнетателя устройство не вышло из строя повторно.

Рекомендуем также прочитать статью о ресурсе дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, какой плановый ресурс имеет мотор данного типа, а также о факторах, влияющих на моторесурс силового агрегата.

Чаще всего турбонагнетатели страдают по причине того, что сильно снижается эффективность смазки ротора турбокомпрессора. Дело в том, что к маслу для турбированных дизельных или бензиновых ДВС выдвигаются особые требования. Смазка турбомоторов работает в условиях повышенных нагрузок и высоких температур, а также выступает в качестве рабочей жидкости для охлаждения.

В процессе эксплуатации двигателя наблюдается снижение производительности маслонасоса по причине его износа, пропускная способность подводящих масляных магистралей для подачи смазки в турбину постепенно забивается отложениями. Также продукты износа деталей двигателя в виде механических частиц попадают в моторное масло и могут привести к повреждению ротора турбины.

Советы и рекомендации

Нарушения в работе компрессора приводят к нестабильной работе двигателя, потере мощности, увеличению расхода топлива, изменению состава отработавших газов и повышенному содержанию токсичных веществ в выхлопе. В дизельном двигателе с некорректно работающей турбиной может быстро выходить из строя сажевый фильтр.

  1. Основной рекомендацией во время эксплуатации турбомотора является регулярная замена моторного масла и масляного фильтра строго по регламенту. Также необходимо поддерживать постоянную чистоту системы смазки. После ремонта турбины обязательно требуется тщательная промывка системы смазки двигателя.
    Дополнительно может потребоваться снятие картера для лучшей очистки. Не редки случаи, когда замене подлежит и маслоподводящая магистраль, по которой смазка подается к турбокомпрессору.
  2. Не меньшего внимания требует и система подачи воздуха, так как от максимальной чистоты также зависит ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя. Может потребоваться промывка или даже замена интеркулера, продувка всех магистралей. Поток воздуха обязательно должен проходить свободно, так как любое увеличение давления в выходной части турбокомпрессора приведет к утечкам моторного масла через уплотнения в области турбинного колеса. Высокое разрежение во впуске дополнительно приводит к тому, что выбросы масла увеличиваются.  Также обязательной и регулярной замене подлежит воздушный фильтр.

Ремонт турбины необходимо производить только в условиях профессионального сервиса. Также для восстановления необходимо использовать запчасти проверенных производителей, которые не могут стоить дешево.

После ремонта особое внимание уделяется настройке турбокомпрессора. Слишком малое или слишком большое количество подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на ресурсе силового агрегата. На разных режимах работы мотору необходим оптимальный состав топливно-воздушной смеси для своевременного воспламенения и полноценного сгорания.

Читайте также

Турбина и компрессор, назначение

Турбина и компрессор имеет общее назначение — они предназначены для повышения мощности двигателя. Но принцип работы и особенности их использования отличаются. Ниже рассмотрим, в чем особенности каждого из агрегатов, для чего они предназначены, в чем плюсы и минусы. Отдельно поговорим об особенностях ремонта и выборе производителей современных авто.

Назначение турбины и компрессора

Двигатель с компрессором или турбиной выдает лучшую динамику, чем обычный атмосферный силовой агрегат. Благодаря действию этих узлов, увеличивается производительность и крутящий момент, что особенно заметно на больших оборотах.

К примеру, компрессор — полностью независимое устройство, которое работает от вала двигателя. Это упрощает его обслуживание и ремонт. Турбина же использует энергию выхлопных газов и привязана к силовому агрегату. Она выдает более высокие обороты, но и нагревается активнее. 

Принцип работы и устройство турбины

Турбина двигателя представляет собой сложный узел, работающий без остановки и использующий энергию выхлопных газов. Его целью является повышение давления в коллекторе пуска для обеспечения большего поступления воздуха и, соответственно, кислорода в камеру сгорания.
Конструктивно турбина состоит из пары «улиток»:

  1. Компрессора. Используется для всасывания воздушного потока и его передачи в коллектор впуска.
  2. Горячей части. Сюда проходят выхлопные газы, которые вращают колесо системы и выходят в направлении системы выхлопа.

Также в состав турбины входит две крыльчатки (компрессора и горячей части), картридж шарикоподшипникового типа и кожух, объединяющий в себе все элементы и контур охлаждения.

Во время работы турбина принимает большую нагрузку и нагревается. В горячую часть устройства поступает выхлоп с высокой температурой. Во избежание преждевременного разрушения устройства корпус турбины изготавливается с применением чугуна с добавлением специальных элементов.

Турбинный вал может раскручиваться до 200 000 об/мин, поэтому при изготовлении узла предъявляются высокие требования к точности подгонки и качеству смазки. Особое внимание уделяется система охлаждения, которая бывает двух видов:

  • Охлаждение маслом. Отличается упрощенной конструкцией и меньшей стоимостью узла. Из минусов — более низкая эффективность, высокие требования к маслу и контролю температуры смазки.
    При нагреве некачественное масло разрушается, из-за чего элементы узла забиваются, и может потребоваться замена турбины. 
  • Охлаждение маслом и антифризом. При комплексном подходе обеспечивается большая эффективность охлаждения. Сама конструкция более сложная, что влияет на стоимость. 

В некоторых случаях может использоваться две турбины. Такая система называется twin-turbo. Цель системы состоит в дополнительном увеличении объема и давления при подаче воздуха, что необходимо в спортивных соревнованиях. Еще один вариант —biturbo, когда последовательно монтируется две разные турбины для повышения эффективности работы.

В большинстве случаев принцип действия турбины имеет следующий вид:

  • Выхлопные газы от коллектора впуска идут к патрубку турбинной части и попадают на крыльчатку.
  • Под действием газов крыльчатка вращается и заставляет двигаться компрессор, увеличивающий давление в цилиндре.

Мощность двигателя увеличивается на 25-40 процентов.

Для повышения эффективности турбонаддува может использоваться интеркулер. В его функции входит охлаждение воздуха перед отправкой в коллектор впуска и камеру сгорания. Это обеспечивает подачу большего объема кислорода, ведь в холодном состоянии он занимает меньше места. 
Главное отличие турбины бензинового и дизельного двигателя состоит в температуре работы.

Если в дизеле выхлопные газы нагреваются на уровне 800-850 градусов Цельсия, в бензиновых моторах этот параметр почти всегда выше 1000 градусов Цельсия. Следовательно, требования к материалам изготовления также будут различаться. Имеются и конструктивные отличия, поэтому не бензиновые и дизельные моторы ставятся разные виды турбин. Они не взаимозаменяемы.

Достоинства и недостатки турбины

После анализа принципа действия бензиновой и дизельной турбины, стоит подвести итог в вопросе слабых и сильных мест этого устройства.

Преимущества:

  • Высокая эффективность. Увеличение мощности может достигать 45-50%.
  • Раскрутка до 200 000 оборотов, что в 16 крат больше того, что может компрессор.
  • Сохранение лошадиных сил автомобиля.
  • Улучшенные тяговые усилия на низких оборотах.
  • Компактные размеры.
  • Экологичность работы.

Недостатки:

  • Применение моторного масла для смазки. Это значит, что частота его замены увеличивается где-то на треть.
  • Небольшой срок службы. В среднем турбина двигателя служит не больше 150 000 км.
  • Высокая стоимость обслуживания. Ремонт турбины почти всегда обходится в крупную сумму.
  • Особенности эксплуатации. Турбина требует выделения некоторого времени для остывания.
  • Увеличение расхода масла. В среднем на 10 000 км расходуется один литр масла.
  • Сложность настройки и установки. Для выполнения работ всегда необходимо привлекать специалиста. 
  • Привязка к двигателю. Если мотор выдает небольшое количество оборотов, турбина бесполезна. Только при активной раскрутке коленвала повышается эффективность устройства.

Ремонт турбины двигателя может потребоваться при загрязнении смазки двигателя из-за несвоевременной эксплуатации, недостаточном количестве масла или износом под действием посторонних элементов. Кроме того, устройство быстрей выходит из строя при эксплуатации в экстремальных условиях и использовании герметика вместо резинки для улучшения качества соединения.

Распознать поломку турбины можно по следующим признакам:

  • нехарактерные звуки;
  • серый, белый или черный дым из выхлопной трубы;
  • ухудшение динамики разгона;
  • уменьшение тяги мотора.

Ремонт турбины важно проводить только у профессионалов. Это обусловлено следующими особенностями:

  • Любая неправильная натяжка болтовых соединений ведет к неправильной работе или повреждению.
  • В конструкции есть множество мелких деталей, которые нужно смазывать и чистить.
  • Обязательна балансировка всех крутящихся узлов. Для этого применяется специальная и дорогостоящая аппаратура.
  • Люфт ротора должен строго соответствовать заводским требованиям.

Для продления срока службы турбины важно регулярно проводить ТО двигателя, своевременно менять масло, защищать систему от попадания посторонних элементов. Кроме того, важно использовать только качественные комплектующие и давать двигателю нагреться перед началом движения. 

Устройство и принцип работы компрессора

Автомобильный компрессор представляет собой механический нагнетатель, необходимый для подачи в камеру сгорания воздуха в большем объеме и с увеличенным давлением. Это отдельный узел, работающий от коленчатого вала и получающий крутящий момент через ремень или цепь. 
Компрессоры бывают трех типов:

  1. Роторные. Внутри расположены кулачковые валы, которые и обеспечивают дополнительную подачу воздуха. Это наиболее старая конструкция, которая была создана еще в 1860-м, а в 1900-м впервые установлена на машину. Такой вид компрессора редко применяется из-за больших размеров и веса. Кроме того, поток воздуха имеет прерывистый характер, что приводит к колебаниям (провалам) мощности.
  2. Двухвинтовые. Конструктивно состоят из двух лопастных роторов, отличающихся большей эффективностью. Они работают на таком же принципе, как и роторные, но сжатие воздуха происходит внутри устройства. Как результат, при работе не возникает провалов мощности.
  3. Центробежные. Внутри находится крыльчатка. Такие турбины отличаются наибольшей эффективностью и позволяют добиться большей мощности. Крыльчатка внутри раскручивается до 60 000 оборотов в минуту, что обеспечивает высокую центробежную силу. Такие устройства компактны, что позволяет устанавливать их на авто с малолитражными моторами.

Принцип работы построен на захвате воздуха компрессором, его сжатии в ограниченном пространстве и сбросе в коллектор впуска.

Достоинства и недостатки компрессора, ремонт

Многие производители принимают решение поставить компрессор двигателя вместо турбины. Это обусловлено следующими преимуществами:

  • Больший срок службы и повышенная прочность.
  • Увеличение производительности на 10-15%.
  • Неприхотливость в обслуживании.
  • Способность работать продолжительное время без риска поломки.
  • Независимость от двигателя. Это отдельное устройство, которое раскручивается от коленчатого вала, а не отработавших газов.
  • Отсутствие скачков мощности.
  • Не требовательность к оборотам мотора.
  • Легкость установки своими руками.
  • Отсутствие проблем с «поеданием» моторного масла.
  • Более низкая цена.
  • Приведение в действие сразу после запуска двигателя.
  • Фиксированная мощность.

Недостатки:

  • Дает меньшую эффективность, чем турбина.
  • Ограничение оборотов — до 10 000-12 000.
  • Потребление до 20% от мощности мотора.
  • Некоторые варианты компрессоров уже не производятся.
  • Расходование большего количества горючего.

Необходимость ремонта компрессора возникает в более редких случаях, ведь они отличаются более простой конструкцией и реже ломаются. Проблему можно распознать по снижению мощности мотора, ухудшению динамики и появлению постороннего шума. Как результат, может потребоваться замена узла или натяжение ремня коленвала, который приводит во вращение компрессор.

В наиболее сложных случаях необходима установка нового устройства.Осмотр механического нагнетателя рекомендуется проводить раз в 10 000 км. Для выполнения работы нужны специальные знания и опыт, а весь процесс занимает не более нескольких минут.

Турбина или компрессор, тенденции автопрома

Несмотря на ряд недостатков, популярность у производителей получила именно турбина. Ее установка не влияет на потерю лошадиных сил, она монтируется напрямую в двигатель и позволяет разогнать автомобиль до большей скорости. Прибавка в мощности силового агрегата также более внушительна. Конечно, установка турбины влияет на стоимость автомобиля и требует более ответственного подхода в обслуживании, но покупатели готовы платить за дополнительную мощность.

Вариант с компрессором часто применяется в спорте, где главный упор делается на надежность, простоту эксплуатации и ресурс. В отличие от турбины здесь нет зависимости от оборотов, а устройство сразу повышает мощность при нажатии на педаль газа. Здесь нет запаздывания, как в случае с турбиной, что очень важно при соревнованиях на небольшие дистанции. Но прибавка мощности менее значительная, что часто вынуждает отдать предпочтение в пользу турбины.

Многие производители не стали выбирать и используют сразу два устройства. Такой вариант несложно распознать по обозначению TSI на двигателе. Это означает, что здесь применяется комплексный турбонаддув двигателя — с помощью турбинного и механического нагнетателей.

Итоги

С учетом сказанного ясно, что задачи турбины и компрессора идентичны— увеличение мощности и динамики двигателя. Но они имеют разную конструкцию, индивидуальный принцип действия, а также свои плюсы и минусы. Турбокомпрессор позволяет добиться большей мощности, но он дорогой и требует профессионализма при эксплуатации.

Механический нагнетатель, наоборот, отличается более простой конструкцией и возможностью самостоятельного обслуживания, но дает меньшую прибавку. Не удивительно, что многие производители не стали выбирать, а задействовали сразу две системы одновременно.

Чем отличается турбина от турбокомпрессора

Поиск запроса «турбина и компрессор» по информационным материалам и форуму

как отремонтировать турбину дизельного или бензинового двигателя?

Мотор с турбонаддувом, некогда считавшийся атрибутом исключительно дорогих машин , сегодня уже никого не удивляет. Турбокомпрессоры все чаще устанавливают не только на дизельные, но и на бензиновые двигатели. Это и понятно: турбированный мотор мощнее и эффективнее обычного атмосферного. Однако ничего вечного нет, и в один не слишком прекрасный день турбокомпрессор может сломаться. По каким признакам понять, что это произошло, где отремонтировать турбину и как убедиться в том, что работу выполнили качественно, читайте в нашей статье.

Когда требуется ремонт?

На первый взгляд турбина может показаться простым устройством. Поток отработанных газов вращает крыльчатку, которая, в свою очередь, приводит в движение колесо компрессора, закрепленное на том же валу. Компрессор подает воздух под давлением в цилиндры двигателя. Увеличивается содержание кислорода в топливовоздушной смеси, соответственно сжигается больше горючего. При прежнем объеме камеры сгорания и том же количестве цилиндров мотор работает эффективнее. Его мощность возрастает на 20–30% по сравнению с атмосферным двигателем. Преимущество очевидно, и принцип работы понятен любому.

Но при этой кажущейся простоте двигатель с турбонаддувом устроен сложнее атмосферного, а значит, вероятность его поломки выше. И деталь, которая раньше всего выходит из строя, — это сама турбина. Хотя номинально ее ресурс соответствует сроку службы мотора, на практике это далеко не всегда так. Причем в бензиновых двигателях турбокомпрессор больше подвержен износу. Это связано с более высокой температурой отработанных газов.

На заметку
Кроме повышенной мощности, у турбированных двигателей есть еще одно немаловажное преимущество — экологичность. За счет принудительной подачи воздуха топливо в них сжигается эффективнее, образуется меньше вредных продуктов сгорания. В то же время есть и минусы: мотор с турбонаддувом более требователен к качеству масла и топлива, а также требует частой замены воздушного фильтра.

На продолжительность жизни турбины влияют уход за автомобилем и манера вождения. При преимущественно спокойной езде, использовании качественного масла определенных марок и хорошего топлива, регулярной замене воздушного фильтра средний ресурс турбокомпрессора в бензиновом моторе составит 150 000 км, в дизельном — в два раза больше [1] .

Но, как бы бережно вы ни обращались с автомобилем, рано или поздно придется отремонтировать турбину двигателя. Не всегда удается сразу понять, что этот момент наступил. Турбокомпрессор выходит из строя постепенно, и нужно внимательно следить за работой машины, чтобы заметить признаки неисправности.

Снижение мощности двигателя чаще всего указывает на то, что в камеру сгорания стало поступать меньше воздуха. Причины этой проблемы разнообразны: от засорения воздушного фильтра или канала подачи воздуха до утечки во впускной или выпускной системе. Утечка может возникнуть из-за трещин и других механических повреждений, из-за отсутствия герметичности соединений.

Синий дым при разгоне появляется вследствие того, что в цилиндры попадает масло. Значит, где-то происходит его утечка. Внимательный автовладелец при этом заметит, что расход масла увеличился. Причиной утечки может стать неисправность турбины.

Шум при работе турбокомпрессора свидетельствует о нарушении герметичности. Необходимо проверить целостность всех трубопроводов, прочность креплений, качество уплотнителей.

Один и тот же признак может быть проявлением различных неисправностей. Самая частая поломка — повреждение подшипников ротора из-за износа или, что более вероятно, из-за неправильной эксплуатации. Другие распространенные проблемы — коксование вала (ведет к перегреву и быстрому выходу из строя), разрушение лопастей турбины, механические дефекты, вызванные попаданием песка и других загрязнений, неисправность актуатора (вакуумного регулятора).

Нередко все эти причины оказываются не самостоятельными, а лишь сопутствующими. Чтобы найти настоящий источник поломки, необходимо провести тщательную диагностику.

Как проходит процесс

Ремонт турбин двигателей — задача не из простых. В большинстве обычных мастерских за эту работу просто не возьмутся, а в качестве решения проблемы посоветуют заменить турбокомпрессор. Причина — в отсутствии специализированного оборудования, которое необходимо для осуществления тонкой настройки турбины. Квалификация мастеров тоже зачастую оставляет желать лучшего.

Впрочем, еще хуже, если вам пообещают восстановить турбину в автосервисе, где нет ни современного оборудования для балансировки, ни оригинальных комплектующих. В этом случае желание сэкономить наверняка обернется еще бóльшими расходами. Весь ремонт, скорее всего, будет заключаться в замене картриджа — центральной части турбины. Обычно в «гаражных» мастерских применяют изделия китайского производства, которые выпускаются с многочисленными дефектами. Не говоря уже о том, что установка нового картриджа — даже идеально отбалансированного — отнюдь не гарантирует устранения проблемы, ведь причина неисправности, как мы выяснили, может скрываться в других частях турбины или даже находиться за пределами турбокомпрессора.

Некачественно отремонтированная турбина прослужит недолго и вскоре потребует замены. Но главная опасность в том, что эксплуатация неисправного турбокомпрессора может привести к поломке самого двигателя.

Так что выход один: искать должным образом оснащенный технический центр, где можно отремонтировать турбину, включая проведение комплексной диагностики, в соответствии со всеми правилами. К слову, такие сервисы есть пока только в столице и некоторых крупных городах. Иногда они оказывают услуги и для жителей регионов, организуя доставку транспортными компаниями.

Ремонт турбины дизельного двигателя в профессиональном техцентре проводят в несколько этапов.

  • Турбокомпрессор демонтируют с автомобиля.
  • Снимают «улитки» турбины и компрессора, разбирают картридж на составные элементы.
  • Производят глубокую трехступенчатую очистку всех деталей турбокомпрессора. Сначала их помещают в моечную машину и промывают активным раствором. На этой стадии удаляются основные загрязнения. Затем проводят пескоструйную обработку крыльчатки турбины, компрессорного колеса, «холодной» и «горячей» «улиток» — при условии, что первичный осмотр этих деталей не выявил механических повреждений (в противном случае они подлежат замене). Наконец, в ультразвуковой ванне промывают патрубки, чтобы окончательно удалить остатки масла.
  • Выполняют диагностику. Это самый сложный и ответственный этап ремонта. Специалист производит визуальный осмотр деталей: некоторые повреждения можно увидеть невооруженным глазом. Проверяют целостность вала, подшипников, оценивают степень их износа. С помощью специального оборудования определяют герметичность впускной и выпускной систем, интеркулера (охладителя воздуха), состояние электромагнитных клапанов.
  • По результатам диагностики проводят дефектовку: составляют перечень деталей, которые подлежат замене. Заказывают необходимые комплектующие — подшипники, втулки, уплотнительные кольца и так далее.
  • После замены деталей производят балансировку. Это многоступенчатый процесс. Сначала балансируют вал. Затем на него устанавливают колесо компрессора и снова выполняют балансировку. После этого на отдельном стенде балансируют картридж — центральную часть турбины.
  • Собирают воедино все узлы турбокомпрессора.
  • С помощью программатора настраивают актуатор, регулируют геометрию турбины.
  • Устанавливают отремонтированный турбокомпрессор на автомобиль.

Ремонт бензиновых турбин проводится по той же технологии.

Если все перечисленные мероприятия были выполнены, можно уже почти не сомневаться, что ремонт сделали качественно. Для сравнения: в «гаражной» мастерской список этапов будет намного короче, ведь весь процесс ограничится разборкой, заменой картриджа и сборкой турбины. Так что перед ремонтом имеет смысл заранее поинтересоваться у мастеров, какие работы они планируют провести.

Помимо этого, серьезные технические центры обязательно предоставляют гарантию на свои услуги. Ее срок зависит от особенностей ремонта и составляет в среднем 6–12 месяцев.

Что учесть при ремонте турбины дизельного и бензинового двигателя

Поломки турбины не всегда возникают изолированно: им порой сопутствуют и другие неисправности. Это значит, что одного лишь ремонта турбокомпрессора может оказаться недостаточно. Чтобы гарантированно выявить и устранить все имеющиеся проблемы, требуется комплексная диагностика автомобиля и, возможно, смежные услуги. В связи с этим специалисты рекомендуют обращаться в техцентры, где проводятся все виды работ.

Смежные услуги при восстановлении турбин могут включать:

Удаление сажевого фильтра в дизельных двигателях. Эта деталь, как следует из названия, предназначена для того, чтобы уменьшить выбросы сажи, которая образуется из-за неполного сгорания топлива. Когда фильтр чист, проблем нет. Но по мере эксплуатации автомобиля он засоряется, и тогда возникают неприятности: увеличивается расход топлива, повышается температура, вследствие чего турбина перегревается и может выйти из строя. Прочистка и замена сажевого фильтра не помогают: результата хватает ненадолго. Единственно разумным решением остается удаление. Но просто вырезать «сажевик» — это не выход: необходимо именно программное отключение.

Удаление катализатора . Эта операция часто сопутствует ремонту турбины бензинового двигателя. У катализатора та же функция, что и у сажевого фильтра, — уменьшать вредные выбросы в атмосферу. Он тоже имеет ограниченный ресурс работы, со временем засоряется и становится источником проблем, в том числе с турбиной. Поэтому многие автовладельцы принимают решение удалить эту деталь. Одновременно требуется перепрограммирование датчиков кислорода (иначе они будут реагировать на отсутствие катализатора и выдавать ошибки). Такие манипуляции производятся в специализированной мастерской.

Глушение клапана ЕГР . Система рециркуляции выхлопных газов (EGR) тоже решает экологическую задачу — снижает выбросы оксидов азота. Но по мере исчерпания ресурса она начинает отрицательно влиять на работу двигателя. Менять ЕГР сложно и дорого, и иногда самым разумным решением становится отключение системы, точнее, главной ее детали — клапана. А поскольку в современных автомобилях они имеют электронное управление, механического изъятия недостаточно — нужно перепрограммирование контроллера. Своими руками такую операцию не выполнить.

Отремонтировать турбину намного дешевле, чем установить новую. Но это сложная работа, и на обычных СТО ее не выполняют. Замена картриджа чаще всего не решает проблемы: необходим капитальный ремонт с диагностикой, который проводится только в специально оснащенных техцентрах.

Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Автор: Владимир Егоров
Источник: icarbio.ru
19481 2
Турбокомпаундный двигатель (ТКД)
Двигатель внутреннего сгорания, в котором работа газов происходит не только в цилиндро-поршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

Большое распространение получили турбокомпаундные двигатели большой размерности. Сначала корабельные, а затем и авиационные моторы (например, на самолетах «Boeing B-29» и «Douglas DC-7»).

Однако турбокомпаундный силовой агрегат дает экономию топлива, а также имеет лучшие показатели надежности и долговечности в сравнении с классическим поршневым двигателем. Если коэффициент полезного действия (КПД) бензинового двигателя составляет около 30 – 35 %, а дизеля с турбонаддувом – 40 %, то КПД турбокомпаундного мотора может достигать 46 %. Экономичность, надежность и долговечность играют важную роль для коммерческого автотранспорта, поэтому с начала 90-х годов XX века начались попытки внедрения силовой турбины в дизельный двигатель на грузовиках.

Устройство и принцип работы

Турбокомпаунд преобразует энергию, которая в противном случае и ушла бы в атмосферу, в работу за счет силовой турбины, приводимой в действие выхлопными газами. Это типичный пример утилизации остаточной энергии отработавших газов.

Устройство турбокомпаундного двигателя «Scania»

Турбокомпаундный двигатель – это частный случай компаундного двигателя. В последнем дополнительная работа извлекается при расширении отработавших газов в цилиндре низкого давления.

Как правило, современный дизель уже включает две турбины. Это газовая и компрессорная (по сути, центробежный компрессор) турбины турбонаддува посаженные на один вал. При компаундировании двигателя добавляется третья – силовая турбина (компаунда). Она также вращается отработавшими газами со скоростью до 55000 об/мин. Чтобы передать такое быстрое вращательное движение на коленчатый вал, создавав тем самым полезную прибавку крутящего момента, необходимо уменьшить скорость вращения до примерно 2000 об/мин за счет шестерней и гидромуфты. Гидравлическая муфта не увеличивает передаваемый момент, но ее пробуксовка позволяет плавно согласовать различные частоты вращения (при их резком изменении) маховика и силовой турбины.

Схема работы турбокомпаундного двигателя

Рассмотрим, как работает турбокомпаундный двигатель:

  1. Выхлопные газы с температурой 600 – 700 °C поступают в газовую турбину наддува, раскручивая её до 55000 – 100000 об/мин.
  2. Газовая турбина через вал передает вращение на центробежный компрессор туробонаддува, который нагнетает воздух во впускной трубопровод для приготовления горючей смеси.
  3. Выхлопные газы покидают турбонаддув, потеряв там около 100 °C.
  4. Отработавшие газы, сохраняя высокую температуру, поступают в силовую турбину турбокомпаунда, раскручивая её примерно до 55000 об/мин.
  5. Вращение силовой турбины передается через понижающую передачу и гидравлическую муфту на коленчатый вал и маховик двигателя.
  6. Температура газов на выходе из турбокомпаунда также снижается примерно на 100 °C. Выхлопные газы отводятся через выпускную систему.

Турбокомпаундный дизель

Но автомобилях турбокомпаунд появился в 1991 году, когда фирма «Scania» представила автомобильный шестицилиндровый дизель «DTC11», оснащенный силовой турбиной. Данный двигатель имел рабочий объем 11 литров и развивал мощность 400 л. с. Также он был на пару сотен килограммов легче 14-литровой «восьмерки» аналогичной мощности без турбокомпаунда.

Инженеры «Scania» предвещали этому мотору прекрасное будущее, но как оказалось двигатель «DTC11» работал слишком «жестко». Кроме того, он показал недостаточную топливную экономичность. В результате спрос на данный двигатель был недостаточным (выпущено всего 1500 шт.), поэтому его производство было свернуто.

Эта неудача привела к тому, что появления нового шведского шестицилиндрового турбокомпаундного двигателя «Scania DT 12 02» затянулось. Чтобы снова не потерпеть провал, «Scania» в 1998 году запустила в опытную эксплуатацию 25 грузовиков с турбокомпаундом. Отзывы водителей – самые хорошие. Новый мотор работает очень тихо, а также экономичность на высоком уровне.

Максимальная мощность «Scania DT 12 02» достигает 470 л. с. при рабочем объеме 12 л, что на 50 сил больше, чем у аналога без турбокомпаунда. Но силовая турбина – только одна особенность нового мотора. Второе новшество – это необычные насос-форсунки HPI (High Pressure Injection), созданные в сотрудничестве с фирмой «Cummins». В насос-форсунах HPI управление впрыском осуществляется гидравлически, с помощью самого топлива. Чем больше дизельного топлива под давлением 18 атмосфер поступит в насос-форсунку по управляющему каналу, тем раньше начнется впрыск (его давление – 1500 атмосфер, а в будущем – до 2400). Также «Scania» разработала новый электронный блок управления двигателем.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

  • рост эффективного КПД двигателя, а, следовательно, низкий удельный расход топлива;
  • вращение коленчатого вала дополняется постоянной передачей усилия от силовой турбины, что сглаживает пульсацию нагрузки, вызванную периодическими тактами сгорания в цилиндрах;
  • разгрузка поршневой части двигателя приводит к улучшению показателей надежности и долговечности.

Минусы:

  • усложнение конструкции;
  • усложнение обслуживания;
  • как следствие, увеличение стоимости.
Опубликовано 02.04.2014

Читайте также

  • Беспилотные автомобили

    Сомневаетесь в возможности беспилотных автомобилей? Слишком поздно. Они уже здесь, — и они умнее, чем когда-либо.

  • Уменьшение массы автомобиля

    Масса автомобиля оказывает значительное влияние на его эксплуатационную экономичность, а также на сопротивление качению, динамические качества и способность преодолевать подъем.

Комментарии

Турбонаддув.Турбокомпрессор.Устройство и принцип работы турбонаддува.

Установка на двигатель турбонаддува является сегодня самым простым и относительно дешевым способом существенно поднять мощность двигателя, как бензинового, так и дизельного. Чтобы установить турбонаддув не нужно вскрывать двигатель, нужно только определиться с его производительностью, немножко места под ракушку, талант автослесаря, чтобы грамотно установить турбонаддув.

Также необходимо определиться с типом турбо системы, которая подойдет вашему двигателю, будь то турбина с двумя ракушками, приводимая в движение горячим потоком выхлопных газов, или же турбокомпрессор с жестким ременным приводом от коленвала. У каждой системы свои преимущества и недостатки, каждая имеет разный КПД и свои особенности установки и работы. В общем установить турбину на атмосферный двигатель не очень сложно, как говорится глаза боятся, руки делают.

Для начала типы систем турбонаддува:
Турбокомпрессор с жестким приводом от коленвала напоминает по принципу работы масляный насос двигателя. Небольшие роторы турбокомпрессора имеют лопасти,скошенные под определенным углом, что позволяет им за счет высоких оборотов валов турбокомпрессора эффективно подавать воздух и создавать давление. К слову на основе этой технологии турбонаддува создано много моделей воздушных компрессоров, которые используются на производствах и особенно строителями. Часто такую систему называют лепестковый наддув, потому, что лопасти роторов турбокомпрессора похожи на лепестки. Такая система наддува будет постоянно создавать давление при заведенном двигателе, в этом заключается преимущество — отсутствие турбоямы. Довольно часто такую схему наддува применяют на оппозитных моторах. Но, как всегда есть одно но, давление,  создаваемое турбокомпрессором постоянно и одинаково и не зависит от оборотов коленвала, то есть, на низких оборотах двигателю нужно меньше воздуха и компрессор работает на низких оборотах но, давление создает, за счет малого потребления воздуха, когда же обороты коленвала возрастут, скорость вращения роторов турбокомпрессора тоже возрастает, возрастает и количество подаваемого воздуха, и опять же возрастает расход подаваемого воздуха, то есть как ни крути, а давление будет постоянным и одинаковым.
Турбонагнетатель, приводимый в движение от скорости горячих выхлопных газов на сегодняшний день является самым распространенным типом системы наддува. Его популярность заключается в его эффективности и надежности. КПД такого турбонагнетателя составляет в среднем около 70%, что очень неплохо. Принцип работы основан на разницах температур выхлопных газов и подаваемого в цилиндры воздуха. Температура воздуха, который подается в цилиндры как правило немного выше температуры воздуха окружающей среды (нагревается пока проходит через систему турбонаддува), температура же выхлопа доходит до 600-1000С, немало, а все газы как и большинство веществ на нашей планете при нагреве имеют свойство расширяться и увеличиваться в объёме. Получается в цилиндры поступает одно количество воздуха, а выходит гораздо больше, и чем больше газов попадет на крыльчатку турбины, тем быстрее она будет вращаться, а спаренная с ней крыльчатка наддува нагонит еще больше воздуха в цилиндры, чем больше воздуха попадет в цилиндры, тем больше может сгореть топлива, чем больше топлива сгорит, тем выше будет удельная мощность выдаваемая двигателем. Такой вот замкнутый круг. Но опять же обороты регулируются количеством подаваемого топлива и воздуха соответственно. Как было сказано выше температура выхлопных газов может достигать 1000С, которые разогревают турбину и поэтому в большинстве своем ракушки турбонаддува выполнены одна из аллюминия, так как этот металл имеет отличные теплообменные свойства, т.е. легко охлаждается, а вторая половина, та что наиболее подвержена температурным нагрузкам выполнена из особого сплава чугуна и стали. В общем обороты вала такого турбонагнетателя могут достигать 300 000 об/мин. Чтобы создать такой механизм, износо и жаростойкий, который будет работать десятилетиями, нужны дорогостоящие материалы и технологии, от того турбонагнетатель имеет такую цену (читайте также — «почему двигатель идет в разнос»).
Все тоже свойство газов нашей атмосферы при нагреве расширяться, поставило перед разработчиками еще одну задачу. Атмосферный воздух, нагнетаемый хоть турбокомпрессором, хоть турбонагнетателем нагревается от сжатия (когда создается давление в системе впускных коллекторов) и от деталей самой системы турбонаддува, то есть, воздух, нагревшись расширился, при этом его объём увеличился,но количество содержащегося в нем кислорода осталось прежним. Один умный дядька ломая голову над тем чтобы еще придумать для улучшения показателей двигателя, чтобы не выгнали его с работы за безделие, просек эту тему и придумал интеркулер.Он придумал охлаждать воздух с помощью этого интеркулера. Холодный воздух имеет большую плотность нежели горячий, и поэтому несет в себе больше кислорода, а чем больше кислорода, тем лучше проходит реакция горения.
И всё же, что такое интеркулер?
— интеркулер (с англ. -«промежуточный охладитель») — это воздушный радиатор, который охлаждает воздух на пути в цилиндры и дополнительно выполняет роль рессивера, только и всего.
Совершенно не случайно турбонагнетатели устанавливают на многие современные двигатели,будь то малолитражка или белазовский дизель-генератор Cummins QSK 78, на котором установлено целых шесть турбонагнетателей, даже самый большой в мире двигатель имеет турбонаддув. Установка турбонаддува является способом получить дополнительную мощность, и снизить количество вредных веществ в выхлопных газах за счет полного сгорания топлива.
{webplayer width=680 height=400 type=youtube video=http://www.youtube.com/watch?v=d7JP7ElZycQ }

что это такое? Принцип работы турбонаддува

Турбонаддув предстваляет собой устройство которое подаёт воздух в рабочие цилиндры под давлением используя энергию отработанных газов.

В настоящее время наиболее рационально использовать именно турбонаддув если перед вами стоит цель увеличить мощность двигателя без увеличения его объёма и количества оборотов коленвала. Также турбонаддув увеличивает экологические показатели двигателя за счёт более полного сгорания топлива.

Системы турбонаддува могут применяться как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Наибольшую эффективность имеет турбонаддув на «дизеле», т.к. коленвал имеет невысокую скорость вращения и двигатель имеет высокую степень сжатия. Сложность применения турбонаддува на бензиновых двигателях является возможность появления детонации при резком увеличении количества оборотов коленвала, а также с более высокой температурой отработанных газов что приводит к нагреву турбонаддува.

Видео — изготовление турбокомпрессора

Турбонаддув в большинстве случаев состоит из:
1.    Воздухозаборника
2.    Воздушный фильтр
3.    Дроссельная заслонка
4.    Турбокомпрессор
5.    Впускной коллектор
6.    Соединительные трубки и напорные шланги
7.    Управляющие элементы

Многие элементы турбокомпрессора являются типовыми деталями ( элементами) впускной системы.   Также турбонаддув имеет интеркулер и турбокомпрессор. Турбокомпрессор, его часто называют турбонагнетатель, является основным элементом турбонаддува. Он повышает давление воздуха во впускной системе.

В состав турбокомпрессора входят следующие детали:
1.    Турбинное колесо
2.    Корпус турбины
3.    Компрессорное колесо
4.    Корпус компрессора
5.    Вал ротора
6.    Корпус подшипников

Турбинное колесо принимает на себя всю энергию отработанных газов. Она вращается в корпусе, который имеет специальную форму. Всё это изготавливает из жаропрочных материалов.

Компрессорное колесо всасывает воздух, затем его сжимает и нагнетает в цилиндры. Оно также вращается в специальном корпусе.

Турбинное и компрессорное колесо закрепляется на валу ротора, вал опирается на подшипники скольжения. Подшипники плавающего типа, т.е. имеются зазоры между корпусом и валом. Смазывание подшипников происходит моторным маслом из системы смазывания двигателя. Масло подаётся по специальным каналам в корпусе подшипников.

В некоторых бензиновых двигателях в дополнение к смазке применяют и жидкостное охлаждение турбонагнетателей. В таком случае корпус турбонагнетатель подключён к двухконтурной системе охлаждения двигателя.

Регулятор давления наддува является основным элементом управления турбонаддува . Регулятор давления представляет собой перепускной клапан, который ограничивает энергию отработанных газов. Часть их отработанных газов направляет в обход турбинного колеса. Это и обеспечивает оптимальное давление. Клапан может иметь пневмо- либо электро- привод. Срабатывание клапана производится путём подачи сигнала датчика давления системой управления двигателем.

После компрессора может стоять предохранительный клапан. Он предохраняет систему от скачков давления если вдруг дроссельная заслонка закроется. Избыточное давление стравливается в атмосферу булл-офф клапаном или пускается на вход компрессора байпас-клапаном.

Принцип работы турбокомпрессора

Выхлопные газы вращают турбинное колесо, а оно с помощью вала ротора крутит компрессорное колесо. Оно сжимает воздух и подаёт его в систему. Затем воздух поступает в интеркулер где охлаждается, а затем поступает в цилиндры. Минусом такой конструкции является то, что при малых оборотах коленвала энергии отработанных газов недостаточно чтобы вращать турбину.

Турбонаддув имеет следующие негативные особенности:
1.    Задерживается увеличение мощности при резком нажатии на газ, её ещё называют турбоямой.
2.    Давление наддува резко увеличивается при преодолении турбоямы.

Избежать турбоямы можно избежать следующим образом: применить турбонаддув с изменяемой геометрией, использовать 2 параллельных или последовательных турбокомпрессора, использовать комбинированный турбонаддув.

Турбина с изменяемой геометрией оптимизирует поток отработанных газов за счёт изменения площади входного канала. Широкое применение получили в турбинах дизельных двигателей.

Система с двумя параллельными турбинами (twin-turbo) — наибольшее применение получила на мощных V- образных двигателях. Работа основана на том что 2 турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая.

Две последовательные турбины (bi-turbo) — принцип работы основан на использовании различных турбин на разных оборотах двигателя. Некоторые производители в целях ещё большого увеличения мощности устанавливают 3, а то и 4 турбины. Очень часть Bi-turbo можно увидеть на автомобилях Ауди, например на Audi Allroad c бензиновым двигателем объемом 2700 см3.

Комбинированный турбонаддув (twincharger)- сочетает в себе механический наддув и турбонаддув. На низких оборотах работает нагнетатель с механическим приводом. По мере роста оборотов подключается турбонаддув, а механический нагнетатель отключается, такую систему имеет двигатель «Фольксванген» TSI.

  • < Назад
  • Вперёд >

Газовая турбина или газовый двигатель? Сравнение | Производство электроэнергии

 

Будущие виды топлива также можно разделить на углеродно-нейтральные, например,

.

е-метан и е-метанол, а также не содержащие углерода, такие как зеленый водород или

зеленый аммиак, в зависимости от производственного процесса. Гибкость выбора топлива

Значение

будет возрастать при переходе на безуглеродную энергетику

Система

. Использование менее углеродоемкого или безуглеродного электронного топлива очень  90 003

обещает добиться углеродной нейтральности при производстве электроэнергии.Из-за 

быстрый всплеск роста прерывистой возобновляемой энергии

поколение

, аспекты безопасности и доступности энергии

Трилемма

становится все более сложной. Надежное (резервное) питание

Поколение

с низким углеродным следом имеет решающее значение для поддержки

потребности потребителей.

 

Газовые турбины являются самым чистым традиционным источником энергии, а их топливная гибкость идеально подходит для поддержки перехода как к централизованным, так и к децентрализованным сетям.По сравнению с газовыми двигателями газовые турбины имеют значительно более низкую концентрацию загрязнителей воздуха (CO₂, NOx, SOx, твердые частицы) в своих выбросах. Двигатели потребляют меньше топлива и выбрасывают меньший объем газа, но производят более высокую концентрацию загрязняющих веществ.

 

Газовые турбины могут работать на различных видах топлива, с переключением топлива в режиме реального времени для обеспечения надежности энергоснабжения. Эти виды топлива представляют собой не только традиционные ископаемые виды топлива, такие как природный газ, сжиженный нефтяной газ и дизельное топливо, но также и технологические отходящие газы, такие как коксовый газ (COG) и нефтеперерабатывающий газ (RFG), а также низкоуглеродные и нулевые виды топлива, такие как водород, биогаз и возобновляемые источники энергии. природный газ (ГСЧ).Многие из них можно сжечь без значительного снижения производительности, сохраняя при этом минимально возможное воздействие на окружающую среду.

 

Газовые двигатели могут работать на топливе с очень низкой теплотворной способностью (LHV), таком как синтетический газ (4,5 МДж/Нм³). Они также могут сжигать биогаз, свалочный газ и газы с более высокой теплотворной способностью (факельный газ), пропан и сжиженный нефтяной газ с теплотворной способностью около 110 МДж/Нм³, хотя производительность может отличаться от достижимой на природном газе.

 

Каждая инвестиция в производство электроэнергии, каждый приобретенный сегодня газовый двигатель или газовая турбина будут использовать водород в качестве топлива в течение всего срока его службы.Клиенты должны быть уверены, что приобретают продукты, готовые к будущему, чтобы избежать возможности остаться с бесхозными активами.

Газовые турбины для производства электроэнергии

Термодинамический процесс, используемый в газовых турбинах, — цикл Брайтона. Двумя важными рабочими параметрами являются степень сжатия и температура обжига. Топливно-энергетическая эффективность двигателя оптимизируется за счет увеличения разницы (или отношения) между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на входе.Эта степень сжатия зависит от конструкции. Газовые турбины для выработки электроэнергии могут быть как промышленного (с тяжелой рамой), так и авиационного исполнения. Промышленные газовые турбины предназначены для стационарного применения и имеют более низкую степень повышения давления – обычно до 18:1. Авиационные газовые турбины представляют собой более легкие компактные двигатели, адаптированные к конструкции авиационных реактивных двигателей, которые работают при более высоких степенях сжатия — до 30: 1. Они предлагают более высокую эффективность использования топлива и более низкие выбросы, но меньше и имеют более высокие первоначальные (капитальные) затраты.Авиационные газовые турбины более чувствительны к температуре на входе в компрессор.

Температура, при которой работает турбина (температура горения), также влияет на КПД, причем более высокие температуры приводят к более высокому КПД. Однако температура на входе в турбину ограничена тепловыми условиями, которые могут быть допущены металлическим сплавом лопаток турбины. Температура газа на входе в турбину может составлять от 1200ºC до 1400ºC, но некоторые производители повысили температуру на входе до 1600ºC с помощью инженерных покрытий лопаток и систем охлаждения для защиты металлургических компонентов от термических повреждений.

Из-за мощности, необходимой для привода компрессора, эффективность преобразования энергии для газотурбинной электростанции простого цикла обычно составляет около 30 процентов, причем даже в самых эффективных конструкциях она составляет около 40 процентов. Большое количество тепла остается в выхлопных газах, температура которых составляет около 600ºC на выходе из турбины. За счет рекуперации этого отработанного тепла для производства более полезной работы в конфигурации с комбинированным циклом КПД газотурбинной электростанции может достигать 55–60 процентов. Однако существуют эксплуатационные ограничения, связанные с работой газовых турбин в режиме комбинированного цикла, в том числе более длительное время запуска, требования к продувке для предотвращения пожаров или взрывов, а также скорость разгона до полной нагрузки.

Двигатель внутреннего сгорания в сравнении с газовой турбиной — топливная гибкость

Что такое топливная гибкость?

Топливная гибкость — это возможность сжигать различные виды топлива и немедленно переключаться на другие виды топлива во время работы без снижения нагрузки или снижения эксплуатационной готовности силовой установки. Жидкие виды топлива и альтернативные виды газообразного топлива, которые можно использовать для производства электроэнергии, включают сжиженный нефтяной газ (СНГ), сырую нефть, мазут (RFO) и дистиллятное топливо, включая легкое жидкое топливо (LFO), нафту и дизельное топливо.Однако не все электростанции рассчитаны на длительную работу на жидком топливе. Когда из-за нехватки природного газа газовые турбины сжигают мазут в качестве резерва, требуются дополнительные проверки и техническое обслуживание, что приводит к более частым отключениям. Двигатели внутреннего сгорания Wärtsilä предназначены для сжигания различных видов газообразного и жидкого топлива, не требуя дополнительных затрат на техническое обслуживание или снижения эксплуатационной готовности, обеспечивая эффективное и надежное энергоснабжение 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в неделю.

Несмотря на то, что газовые турбины часто рекламируются как универсальные по топливу, около 90 процентов газовых турбин во всем мире работают на природном газе или сжиженном природном газе (СПГ) из-за его чистоты и легкости сгорания.Только около 400 газовых турбин GE во всем мире работают на сырой нефти, нафте или мазуте. Парк электростанций Wärtsilä, работающих на жидком топливе, включает более 4000 электростанций с 8900 двигателями в 165 странах, как показано на рис. 1. Ряд электростанций Wärtsilä был спроектирован для работы на жидком топливе, в то время как инфраструктура природного газа была построена или расширена с использованием нескольких — топливная способность для удовлетворения как краткосрочных, так и долгосрочных потребностей в энергии.

Рисунок 1: Обширный глобальный парк электростанций Wärtsilä, работающих на жидком топливе

Помимо жидкого топлива, Wärtsilä предлагает многотопливные решения, в которых в качестве топлива используется сжиженный нефтяной газ, а также жидкое топливо
или природный газ в качестве альтернативного топлива.СНГ становится все более привлекательным топливом для производства электроэнергии
, особенно на островах и в небольших энергосистемах, благодаря его широкой доступности и низким затратам на инфраструктуру.

 

Вопросы технического обслуживания газовых турбин, работающих на жидком топливе

Жидкое топливо создает много проблем для газовых турбин, поскольку оно может содержать водорастворимые соли, высокие концентрации тяжелых металлов и других примесей. Сырая и остаточная нефть более вязкая и содержит более высокие концентрации микроэлементов, чем дистилляты.Металлы и соли являются абразивными для лопаток турбины и могут создавать отложения золы, которые приводят к загрязнению и коррозии компонентов тракта горячего газа. Поскольку сгорание в газовых турбинах происходит постоянно, установка должна быть отключена для осмотра и технического обслуживания. Для газовых турбин, работающих на жидком топливе, требуется сочетание подготовки топлива (очистка, смешивание, нагрев и повышение давления) и более частые циклы технического обслуживания. Катализаторы могут быть добавлены для улучшения сгорания, а в некоторых случаях тяжелое жидкое топливо (HFO) или сырая нефть могут быть смешаны с жидким топливом более высокой чистоты для достижения допустимого содержания серы, золы и металлов.Топлива, содержащие ванадий или свинец, которые растворимы в масле и не могут быть удалены промывкой или центрифугированием, требуют ингибиторов коррозии для использования в газовых турбинах. Обычно дистиллятное топливо считается относительно свободным от загрязняющих веществ, но загрязнение во время транспортировки и доставки топлива привело к возникновению коррозии в газовых турбинах.

Капитальный ремонт газовой турбины, предназначенной для сжигания жидкого топлива на природном газе, является дорогостоящим и требует регулировки контроля температуры горения, пересмотра процедур запуска и остановки, а также автономных циклов очистки для удаления зольных отложений.В результате эксплуатационная готовность газотурбинной электростанции снижается. Поскольку некоторые нефтяные топлива содержат летучие компоненты с низкой температурой воспламенения (например, лигроин), для газовых турбин также часто требуется взрывозащита. Таким образом, способность большинства газовых турбин работать на жидком топливе очень ограничена с точки зрения характеристик топливных масел, которые можно использовать, и количества времени, в течение которого турбина может работать на таком топливе.

Варианты жидкого топлива для газовых турбин различаются в зависимости от производителя и модели, при этом некоторые газовые турбины могут использовать только No.2 дистиллят. Несколько систем подачи топлива и камеры сгорания используются для работы с различными видами топлива. GE предлагает пакет HFO для своих газовых турбин 7E и 9E; газовая турбина Siemens SGT-500 может сжигать сырую нефть, тяжелое дизельное топливо и биотопливо; и Alstom предлагает возможность использования жидкого топлива на своих моделях GT24 и GT26.

Техническое обслуживание двигателя Wärtsilä не зависит от типа топлива, поскольку двигатели не чувствительны к металлам или солям в жидком топливе. Ингибиторы коррозии не требуются, и требуется лишь минимальная подготовка топлива (центробежные сепараторы и фильтры) для сжигания топлива более низкого качества, включая HFO/RFO и сырую нефть.Поскольку сгорание в двигателях внутреннего сгорания происходит прерывисто с выбросом продуктов сгорания во время такта выпуска, предотвращается накопление отложений золы.

В то время как использование золообразующих видов топлива (например, тяжелого дизельного топлива) снижает мощность газовой турбины на 4–5 процентов по сравнению с работой на природном газе, многотопливные двигатели Wärtsilä сохраняют одинаковую мощность и высокий КПД независимо от того, работают ли они на природном газе, жидком топливе или тяжелом топливе. . Если подача природного газа прерывается, многотопливная электростанция Wärtsilä мгновенно переключается на резервный мазут и поддерживает нагрузку без каких-либо штрафов за техническое обслуживание.Когда требуется плановое техническое обслуживание, модульная архитектура электростанций Wärtsilä позволяет отключать двигатель, сохраняя при этом основную часть мощности установки.

В двухтопливных (DF) двигателях Wärtsilä используется технология сжигания обедненной смеси при работе на газе и обычный дизельный процесс при работе на жидком топливе. Двигатели Wärtsilä DF имеют три системы подачи топлива, которые работают параллельно: система впрыска пилотного топлива, система подачи жидкого топлива и система впуска газа. Жидкостная резервная топливная система позволяет двигателю автоматически и мгновенно переключаться с работы на газе на работу на жидком топливе при любой нагрузке.Подача трех видов топлива также позволяет мгновенно переключаться с LFO на HFO. Гибкость в выборе топлива была основным фактором при выборе технологии многотопливных двигателей Wärtsilä для решения проблем энергоснабжения в Иордании. Электростанция IPP3 мощностью 573 МВт, состоящая из 38 двигателей Wärtsilä 50DF, которые могут работать на природном газе, LFO и HFO, является крупнейшей трехтопливной электростанцией в мире, обеспечивающей Иорданию надежной электроэнергией.

В то время как газовым турбинам требуется около 10 минут для переключения с газа базовой нагрузки на мазут, многотопливные двигатели Wärtsilä могут мгновенно переключаться с природного газа на мазут.Переход обратно на газ с жидкого топлива занимает примерно 90 секунд без снижения нагрузки. Как показано в таблице 1 ниже, многотопливные двигатели Wärtsilä предлагают многочисленные преимущества по сравнению с газовыми турбинами для гибких топливных решений, включая способность работать на широком диапазоне видов топлива без ущерба для эксплуатационной готовности силовой установки или дополнительных затрат на техническое обслуживание. Такая гибкость в отношении топлива обеспечивает экономию средств, поскольку электростанция Wärtsilä может обеспечить надежное энергоснабжение, поскольку запасы топлива со временем меняются.

 

Таблица 1. Топливная гибкость двигателей Wärtsilä по сравнению с газовыми турбинами 

 

Характеристики гибкости топлива Двигатели Wärtsilä DF Газовые турбины
Возможность работы на природном газе, сырой нефти, HFO и LFO
Мгновенное переключение с газа на мазут
Замена топлива при сохранении полной нагрузки
Нечувствителен к металлам и солям в жидком топливе
Отсутствие повышенных требований к техническому обслуживанию при работе на жидком топливе

 

Турбинные газовые электростанции vs.Газовый двигатель

Уступают ли газовые турбины свою долю рынка газовым двигателям? Этот вопрос, кажется, не сходит с уст игроков энергетической отрасли. Газовые турбины традиционно были единственной технологией, которую выбирали для крупных проектов по производству тепла и электроэнергии. Если вы спросите любого отраслевого эксперта, ситуация может медленно, но заметно меняться благодаря большей гибкости двигателей. Поскольку традиция в силовых установках проверяется, мы сравниваем два типа силовых установок (газотурбинная и газовый двигатель ), давая плюсы и минусы каждой.

Электростанция с газовым двигателем

Относится к двигателю внутреннего сгорания, работающему на топливе , таком как природный газ, доменный газ и генераторный газ. Это оборудование часто ассоциируется с доктором Отто, известным ученым, который улучшил оригинальную работу француза по имени Ленуар. Газовый двигатель основан на цикле Отто . В отличие от дизельного цикла, цикл Отто не подвергается так называемому самовоспламенению. Вместо этого свеча зажигания инициирует воспламенение воздушно-топливной смеси.

Рис. 1: Газовый двигатель GE

Как и автомобильный двигатель, газопоршневая силовая установка характеризуется четырехтактным циклом . Основное отличие состоит в том, что топливом является природный газ или другое. Другое отличие заключается в том, что двигатель работает постоянно после того, как оператор установил требуемую мощность. Двигатель подключается к генератору для выработки электроэнергии. Подобно автомобильному двигателю, этот двигатель нагревается и производит отработанное тепло. К источникам тепла относятся:

  • Выхлопной газ
  • Производство газовых смесей
  • Горячее смазочное масло

В сеттинге электростанции вы найдете несколько газовых двигателей, соединенных между собой в генераторные установки .Однако каждый двигатель соединяется со своим валом, который соединяется с электрическим генератором. Установки доступны в стандартных размерах до 20 МВт. Другие технологии могут столкнуться с более высокими затратами и проблемами, когда требуется приспособить нагрузку к фактическому спросу, но силовые установки играют эту роль очень эффективно. Даже если на электростанции установлено более 20 таких двигателей, их запуск и остановка в течение нескольких минут не является проблемой. Модульность и высокая экономичность делают газовые двигатели оптимальным решением для стабильной потребности в электроэнергии в любом месте.Вы можете легко установить малую или среднюю электростанцию ​​на крыше или в подвале. Вы могли бы даже поместить его в контейнер. Эти и другие характеристики приведены ниже.

Турбинные газовые электростанции

Газовая турбина , мозг электростанции, представляет собой двигатель внутреннего сгорания , который преобразует жидкое топливо, особенно природный газ, в механическую энергию. Эта энергия питает генератор, который, в свою очередь, производит электричество.

Рис.1: Промышленная газовая турбина

Внутри газовой турбины топливно-воздушная смесь нагревается до чрезвычайно высоких температур. Это заставляет лопасти турбины быстро вращаться. Рынок газовых турбин неуклонно растет, и прогнозируется, что эта тенденция сохранится и в 2020 году. Легко понять, почему это так, если вы посмотрите на преимущества, изложенные ниже .

Для установки в районах с высокой температурой окружающей среды часто пригодятся установки TIAC.

Газовая турбина или газовый двигатель?

С этим вопросом сталкивается каждый разработчик проекта по производству электроэнергии. Поршневые двигатели обычно выбирают для небольших проектов, но для более крупных проектов подходят газотурбинные электростанции . Проблема возникает, когда приходится выбирать между силовыми установками. В ARANER мы можем помочь выбрать наиболее подходящее решение на основе конкретных характеристик проекта. Вы всегда можете рассчитывать на нашу технологическую поддержку для газотурбинных электростанций, например, на решения по охлаждению воздуха на входе в турбину (TIAC).

 

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Газовые турбины открытого цикла | Ipieca

Последнее рассмотрение темы: 1 февраля 2014 г.

Газовая турбина представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который работает с вращательным, а не возвратно-поступательным движением. Газовые турбины состоят из трех основных компонентов: компрессора, камеры сгорания и силовой турбины. В секции компрессора воздух всасывается и сжимается до 30-кратного давления окружающей среды и направляется в секцию камеры сгорания, где топливо вводится, воспламеняется и сжигается. Камеры сгорания могут быть кольцевыми, кольцевыми или силосными.Кольцевая камера сгорания представляет собой единую непрерывную камеру в форме пончика, которая окружает турбину в плоскости, перпендикулярной воздушному потоку. Кольцевые камеры сгорания аналогичны кольцевым камерам сгорания, однако они включают в себя несколько камер сгорания в форме банок, а не одну камеру сгорания. Кольцевые и кольцевые камеры сгорания основаны на технологии авиационных турбин и обычно используются для приложений меньшего масштаба. Силосная камера сгорания имеет одну или несколько камер сгорания, установленных снаружи корпуса газовой турбины.Силосные камеры сгорания обычно больше, чем кольцевые или кольцевые камеры сгорания, и используются для более масштабных операций.

Компрессор, камера сгорания и турбина соединены одним или несколькими валами и вместе называются газогенератором или газовой турбиной. На рисунках 1 и 2 [JR1] ниже показаны типовая конфигурация и схема газотурбинного генератора.

 

Рис. 1. Конфигурация газовой турбины открытого цикла

 

 

Рис. 2.Схема газовой турбины открытого цикла

Компрессор, камера сгорания и турбина соединены одним или несколькими валами и вместе называются газогенератором или газовой турбиной. На рисунках 1 и 2 [JR1] ниже показаны типовая конфигурация и схема газотурбинного генератора.

 

Рис. 1. Конфигурация газовой турбины открытого цикла

 

 

Рис. 2. Схема газовой турбины открытого цикла

Уровень развития технологии

Есть в продаже?: Да
Морская жизнеспособность: Да
Модернизация существующего месторождения?: Да
Опыт работы в отрасли: 5-10 

Ключевые показатели

Выбросы

Область применения:

5 — Турбины типичного размера 375 МВт продаются различными производителями с более высоким КПД для более крупных моделей.Турбины меньшего размера обычно используются для морских установок из-за меньшего веса
 
Эффективность: 35–40 %, потенциально до 46 % (см. альтернативы) 
Ориентировочные капитальные затраты: 389 долл. США/кВт (долл. США, 2005 г.) [3]. Аварийные энергоблоки, как правило, имеют более низкий КПД и более низкие капитальные затраты, в то время как турбины, предназначенные для основной мощности, имеют более высокий КПД и более высокие капитальные затраты
 
Ориентировочные эксплуатационные расходы: В зависимости от размера турбины общие нетопливные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание варьируются от 0.0111 $/кВтч для турбины мощностью 1 МВт до 0,0042 $/кВтч для газовой турбины мощностью 40 МВт
 
Описание типового объема работ: ПГ напрямую связаны с эффективностью газовой турбины. Новые машины обычно более эффективны, чем старые машины того же размера и общего типа, и поэтому производят меньше выбросов углекислого газа. Типичные выбросы углекислого газа от газовой турбины мощностью 40 МВт без рекуперации тепла и при КПД 37% составляют 1.079 фунтов/МВтч [ссылка 4].
 
Время на проектирование и монтаж: Несколько месяцев на проектирование и от нескольких недель до нескольких месяцев на строительство. Это также сильно зависит от местоположения и размера. Более крупные устройства в более удаленных местах могут занять намного больше времени

Драйверы принятия решений

Технический: Занимаемая площадь: требуется размер, вес, площадь участка
Профиль нагрузки установки должен быть относительно стабильным
Турбины мощностью примерно до 50 МВт могут быть либо промышленными, либо модифицированными авиационными двигателями, в то время как более крупные агрегаты мощностью примерно до 330 МВт предназначены для конкретных применений
Для морских турбин ключевыми факторами являются оптимальный размер и высокое отношение мощности к весу, а также доступность, надежность и прочность.Также требуется решение для большой турбины с соответствующим резервом или меньшего количества турбин для конкретных применений
Рабочий: Операторы должны быть обучены только работе с турбинами (обучение паровым системам не требуется)
Зависит от цены топливного газа в сравнении с дополнительными капитальными затратами
Коммерческий: Турбины большего размера работают с более высоким КПД, но не так эффективны, как система с комбинированным циклом.Негативное воздействие можно смягчить за счет использования альтернатив
 
Окружающая среда:

Зависит от приложения. Для газотурбинной электростанции мощностью 211 МВт [ссылка 5]:
Капитальные затраты: от 400 до 700 долл. США/кВт
Переменная ЭиТО – 29,9 долл./МВтч
Фиксированная ЭиТО – 5,26 долл./кВтч

Дополнительные комментарии

Можно использовать различные виды топлива. Для большинства заводов предпочтителен природный газ, но можно использовать сжиженный нефтяной газ, газ нефтеперерабатывающих заводов, газойль, дизельное топливо и лигроин.Авиационные турбины и турбины с низким уровнем выбросов имеют более специфические требования к топливу.

Дополнительные комментарии

Можно использовать различные виды топлива. Для большинства заводов предпочтителен природный газ, но можно использовать сжиженный нефтяной газ, газ нефтеперерабатывающих заводов, газойль, дизельное топливо и лигроин. Авиационные турбины и турбины с низким уровнем выбросов имеют более специфические требования к топливу.

Высокоэффективные газовые турбины

Производитель Модель  Эффективность простого цикла Эффективность комбинированного цикла Производимая мощность (простая) (МВт)
Альстом  GT24 40  58.4  230,7 
Мицубиси M501J 41  61,5  327 
Дженерал Электрик 7FA 38,5  58,5  216 
Дженерал Электрик ЛМС100  44  53,8  103 
Сименс SGT6-8000H 40  60,75  274 
Сименс SGT6-2000E  33.9  51,3  112 
Хитачи Н-25  34,8  50,3  32 

Таблица 1. Модели высокоэффективных газовых турбин

Аэродинамические газовые турбины с промежуточным охладителем

Системы промежуточного охладителя

работают над повышением эффективности за счет более высокой степени сжатия в зоне сгорания. Это достигается за счет разделения блока компрессора на две секции: компрессор низкого давления (LPC) и компрессор высокого давления (HPC).Всасываемый воздух сначала сжимается LPC, а затем направляется в промежуточный охладитель, где давление поддерживается постоянным, но температура снижается. Затем воздух проходит через HPC и направляется в камеру сгорания. Поскольку воздух в двигателе не может превысить заданную температуру из-за материала, используемого в турбине, традиционно существует ограничение на степень сжатия, поскольку сжатие газа увеличивает его температуру. Охлаждая воздух частично, но не теряя прироста давления, промежуточный охладитель позволяет произойти второму сжатию, позволяя воздуху в камере сгорания находиться в пределах температурных ограничений, но с гораздо более высоким коэффициентом давления.Более высокое отношение заставляет турбину генерировать больше мощности при том же расходе топлива, что увеличивает общий КПД турбины.

Примером нововведений в области авиационных газовых турбин является турбина высокого давления (ТВД) мощностью 35–65 МВт, разработанная GE [ссылка 6]. LM6000 PG предлагает увеличение мощности простого цикла на 25 процентов по сравнению с его предшественником. Применение этих турбин включает нефтегазовые платформы, университетские когенерационные системы и установки комбинированного цикла в промышленных парках.Эти турбины предназначены для работы на частичной мощности, выдерживают перепады напряжения и обеспечивают более быструю диспетчеризацию.

Операционные вопросы/риски

Газовые турбины представляют собой сложные высокоскоростные компоненты с жесткими допусками по размерам, работающие при очень высоких температурах. Компоненты подвержены множеству потенциальных проблем. К ним относятся ползучесть, усталость, эрозия и окисление с повреждением от удара, возникающим в случае отказа компонентов или после технического обслуживания. Ползучесть может в конечном итоге привести к отказу, но вызывает наибольшую озабоченность из-за изменений размеров, которые она вызывает в компонентах, подверженных нагрузке и температуре.Основной частью технического обслуживания является проверка размеров и допусков. Усталость вызывает особую озабоченность в областях концентрации напряжений, таких как основания лопаток турбины. Таким образом, регулярная проверка и техническое обслуживание являются обязательными, особенно для газовых турбин, работающих в суровых условиях, таких как морские установки [Ссылка 7]. Это будет включать в себя электрические системы и системы управления в дополнение к самой газовой турбине.

 

 

Возможности/экономическое обоснование

Общей тенденцией развития газовых турбин является сочетание более высоких температур и давлений.Хотя такие усовершенствования увеличивают стоимость производства машины, более высокая стоимость с точки зрения большей выходной мощности и более высокой эффективности обеспечивает чистые экономические выгоды. Промышленная газовая турбина представляет собой баланс между производительностью и стоимостью, что приводит к созданию наиболее экономичной машины как для пользователя, так и для производителя. Применение в нефтяной и газовой промышленности включает трубопроводные компрессорные станции природного газа в диапазоне 800–1200 фунтов на квадратный дюйм (5 516–8 274 кПа), требуется сжатие, а также перекачка сырой и очищенной нефти по нефтепроводам.Турбины мощностью примерно до 50 МВт могут быть либо промышленными, либо модифицированными авиационными двигателями, в то время как более крупные агрегаты мощностью примерно до 330 МВт предназначены для конкретных целей. Для электроэнергетических приложений, таких как крупные промышленные объекты, газовые турбины простого цикла без рекуперации тепла могут обеспечить пиковую мощность в районах с ограниченной мощностью, а коммунальные предприятия часто размещают газовые турбины мощностью от 5 до 40 МВт на подстанциях для обеспечения дополнительной мощности и сети. служба поддержки. Значительное количество систем ТЭЦ с простым циклом на основе газовых турбин эксплуатируется в различных областях, включая добычу нефти, химическую промышленность, производство бумаги, пищевую промышленность и университеты.

Отраслевые примеры

Высокоэффективные газовые турбины

Новая линейка высокоэффективных газовых турбин относится к классу H и в настоящее время производится несколькими производителями. После обширного процесса проверки GE установила свою модель 9H в заливе Баглан в 2003 году. Эта новая модель повысила эффективность, позволив увеличить температуру обжига на 200 ° F (93,3 ° C) по сравнению с предыдущими моделями, потенциально достигая 2600 ° F. (1426,7 °С). С тех пор электростанция надежно обеспечивает до 530 МВт в национальную сеть Великобритании, работая с эффективностью более 60% (как часть системы комбинированного цикла) [Ссылка 8].

Другой производитель, Siemens, провел испытания своей модели класса H, SGT5-8000H, при полной нагрузке в Ингольштадте, Германия, в 2008 г. Было показано, что эффективность газотурбинной установки составляет 40 %, и она является частью системы с комбинированным циклом, достигающей мирового рекордная эффективность 60,75% [ссылка 9]. Эта станция поставляет электроэнергию в сеть Германии с момента завершения периода испытаний, и все это с той же эффективностью.

Системы, которые действительно демонстрируют все новые корректировки, которые могут быть сделаны для повышения эффективности, в настоящее время представляют собой только эти турбины класса H, которые имеют очень большую площадь основания и заявленную мощность 375 МВт и выше.Однако технологии, лежащие в основе турбин класса H (усовершенствованные материалы, улучшенное охлаждение и т. д.), доступны и в небольших системах. Эти случаи были выбраны, чтобы проиллюстрировать, что все они эффективны и работают.

Газовые турбины с промежуточным охладителем

Компания GE выпустила LMS 100, чрезвычайно высокоэффективный авиационный двигатель. Работая с КПД до 44% при полной базовой нагрузке, он вырабатывает более 100 МВт после 10-минутного запуска. Генераторная станция Groton в Южной Дакоте была первой станцией, на которой начали использовать LMS100, и она успешно работает с 2006 года [ссылка 10].Эта технология, которая в настоящее время доступна от GE, является самой новой и наименее протестированной технологией, описанной здесь. Однако, благодаря успешному первоначальному тестированию и чрезвычайно высокой эффективности для простого цикла, это важная альтернатива для рассмотрения.

 

Каталожные номера:
  1. Морские газовые турбины (и основное приводное оборудование), инструкции по целостности и проверке, ESR Technology Lts, для Руководства по охране труда и технике безопасности, 2006 г., исследовательский отчет 430.
  2. Дэвис, Л.Б., и С.Х. Чернить. «Системы сухого сгорания с низким содержанием NOx для газовых турбин GE для тяжелых условий эксплуатации». Дженерал Энерджи. н.п., н.д. Веб. 26 июля 2013 г.
  3. Технологии производства электроэнергии. Новинки. стр.59. ISBN 9780080480107
  4. Характеристика технологий: газовые турбины, энергетический и экологический анализ (ICF), декабрь 2008 г.
  5. Отчет о затратах, данные о затратах и ​​производительности для технологий производства электроэнергии, подготовленный для Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, Black & Veatch, февраль 2012 г.
  6. Aeroderivative Technology: более эффективное использование технологии газовых турбин, Wacke, A, General Electric, ПРОЕКТ — 2010 — 15 января.
  7. Уолл, Мартин, Ли Ричард и Фрост, Саймон. Инструкции по целостности и осмотру морских газовых турбин (и основного приводного оборудования). Отчет об исследованиях, 430, ESR Technology Ltd для руководства по охране труда и технике безопасности, 2006 г.
  8. .
  9. «Электростанция Baglan Bay, Кардифф, Уэльс, Великобритания». Журнал власти. Июль Август. Лучшие растения (2003): 45-47
  10. Сименс.«Высокопроизводительная газовая турбина Siemens серии SGT-8000H класса H: Power-Gen International 2011 — Лас-Вегас, Невада». www.energy.siemens.com. 15 декабря 2011 г. Интернет. 26 июля 2013 г.
  11. Реале, Майкл Дж. и Джеймс К. Прочаска. «Новая высокоэффективная газовая турбина простого цикла — GE LMS100». . Комитет по промышленному применению газовых турбин, 14 октября 2005 г. Интернет. 29 июля 2013 г.

о газовой турбине

 

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 известные, широко используемые вокруг нас и газотурбинные двигатели могут не знакомый нам. Но хорошо известный реактивный двигатель — это своего рода газовая турбина и большинство вертолетов и винтовых самолетов приводятся в движение газовыми турбинами, за исключением для некоторых небольших самолетов. Другие транспортные средства, такие как Jetfoils, высокоскоростные корабли, большинство культов, таких как эсминцы и крейсеры, приводятся в движение газом. турбинные двигатели.В производстве электроэнергии газовая турбина является основным источником энергии, особенно в аварийного назначения и крупной энергетической установки. Совсем недавно когенерационные системы для производства тепла и электроэнергии получают все большее распространение магазины, больницы и газовые турбины 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 компонента – компрессор, камера сгорания и турбина.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 сгоревшие горячие газы высокого давления поступают в секция турбины, вращение турбины и выхлопные газы выпущено в атмосферу. Компрессор и турбина соединены напрямую и повернуться как единое целое.
Большая часть мощности, вырабатываемой турбиной, используется для вращения компрессор, а остаточная мощность может 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 сгоранию неисправность и двигатель глохнет.Так одновальная газовая турбина обычно применяется для производства электроэнергии, где переменная скорость не требуется.

На 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 останавливаться при работающем двигателе и может запускаться при нулевая скорость, может поворачиваться 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 на полной скорости, газы под высоким давлением непрерывно подаются и высоко 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

2022 © Все права защищены.