Компрессор или турбина что лучше: ✔Чем турбина отличается от турбокомпрессора?

Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает большую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости :).

Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата – компрессора.

Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью — задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.

То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.

Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.

Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку «турбо».

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.

Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство – она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением).

Турбина — сложное и дорогое устройство.

Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию – он независимый агрегат и этим все сказано.

Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.

Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.

Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.

Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор…

Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.

Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.

Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.

Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости – а, вероятно, таких авто владельцев большинство, – смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.

турбина или компрессор? — АВТОгид

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространенные варианты — это установка компрессора или турбины. Что лучше выбрать для автомобиля: компрессор или турбину? Попробуем разобраться в этой статье: преимущества и недостатки этих агрегатов. 

Компрессор

Существуют объемные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что дает преимущества на низких оборотах.

Компрессоры внешнего сжатия очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус — это то, что давления он сам не создает и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеют намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении определенных оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как, в отличие от турбины, компрессор — независимый агрегат.

Чтобы настроить компрессор, не нужно больших усилий или каких-либо профессиональных знаний, все настраивается топливными жиклерами. У приводных нагнетателей (компрессор) давление не зависит от оборотов, и поэтому автомобиль очень четко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Еще они очень просты в своей конструкции.

Турбина 

Турбина работает за счет энергии отработавших газов. Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора.

Выхлопные газы с большей скоростью вращают колесо турбины на валу, а на другом конце вала находится центробежный насос, который нагнетает больше воздуха в цилиндры.

Чтобы охладить сжатый турбиной воздух, используют дополнительный радиатор — интеркулер.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь.

Каковы недостатки?

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но все же имеет свои минусы:

— турбина — это стационарное устройство и требует полной привязки к двигателю;

— на малых оборотах она не дает большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;

— переход с малых оборотов до высоких называется «турбо-ямой», чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект «турбо-ямы».

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них, соответственно, приличная. При выборе компрессора или турбины многие отдают предпочтение турбонаддуву, независимо от цены.

Есть недостатки и у компрессоров: моторы, оборудованные нагнетателями с механическим приводом, имеют большой расход топлива и меньший КПД в сравнении с турбиной.

Разница в цене

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же, для ее установки требуется немало дополнительного оборудования. Компрессору же нужен только дополнительный привод.

Материал подготовил Т. Баятов

Поделиться ссылкой:

Похожее

Компрессор или турбина что лучше выбрать для автомобиля: преимущества и недостатки этих агрегатов

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля.

Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Но для начала разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

Видео: устройство и принцип работы винтового компрессора.

Так, переходим к турбо-наддуву, чтобы определиться, что лучше компрессор или турбина.

Принцип работы турбины

Турбина работает за счёт энергии отработавших газов. Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора.

Выхлопные газы с большей скоростью вращают колесо турбины на валу, а в другом конце вала находится центробежный насос, который нагнетает больше воздуха в цилиндры.

Чтобы охладить сжатый турбиной воздух, используют дополнительный радиатор — интеркулер.

Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

• турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
• на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
• переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Что же лучше — компрессор или турбина

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как в отличие от турбины, компрессор независимый агрегат.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А что бы настроить компрессор не нужно больших усилий, или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности, развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессор), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров, моторы оборудованные нагнетателями с механическим приводом имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же требуется для её установки, немало дополнительного оборудования. Компрессору же, нужен только дополнительный привод.

Видео: как работает турбина и компрессор.

В любом случае решать вам, что лучше компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества, и сделайте правильное решение!

Загрузка…

Компрессор или турбина, что лучше?

27.12.2017 | 125 просмотров

Двигатели внутреннего сгорания с момента изобретения постоянно подвергались модернизации, тот процесс продолжается до сих пор, главной целью разработчиков конечно же является увеличение мощности и крутящего момента при сохранении стандартных размеров агрегата. Чтобы усилить мощность, не меняя размеры двигателя разработчикам было необходимо увеличить подачу воздуха и топлива в цилиндры на единицу времени.

Принудительно нагнетаемый воздух при достаточном количестве топлива усиливает силу взрыва топливно-воздушной смеси в камере сгорания, что способствует увеличению мощности агрегата. Роль нагнетателя воздуха в современных двигателях исполняет компрессор или турбина. В чем отличия одной конструкции от другой, есть ли у них недостатки или напротив преимущества перед друг другом? Для того чтобы это понять стоит подробнее разобрать принцип работы этих двух устройств.

Как работает компрессор

Есть два типа таких элементов, различаются они не только по конструкции, но и по принципу действия. Объемные нагнетатели внешнего сжатия подают воздух в камеры двигателя равными порциями при любой скорости автомобиля, это обеспечивает стабильную работу двигателя в том числе и на низких оборотах. Недостаток этих устройств состоит в том, что они сами не создают давления, а лишь нагнетают воздух во впускной коллектор поэтому имеют не высокий КПД. В такой системе вероятно образование обратного потока.

В динамических нагнетателях образование встречного потока намного менее вероятно, они соединены специальным приводом с коленчатым валом и начинают работать при достижении двигателем определенного количества оборотов. Такая система является более эффективной, но из-за сложности конструкции увеличивает стоимость автомобиля, к тому же при перегреве нагнетатель может заклинить.

Как работает турбина

Задача этого агрегата также состоит в нагнетании воздуха в камеры сгорания, турбина одинаково эффективно работает и в бензиновых и в дизельных двигателях, привод ей не нужен, колесо турбины, установленное на валу, вращают отработанные газы. Это комбинированная система, в которой помимо основного элемента, присутствует центробежный насос, в задачу которого входит нагнетание воздуха в цилиндры, для охлаждения сжатого турбиной воздуха используется отдельный радиатор — интеркуллер, такой симбиоз компрессора и турбины носит название турбокомпрессор.

Турбированными двигателями оснащаются главным образом спортивные машины, те, для которых важна скорость и внедорожники, которым необходима мощность, так, например, у статусного Jeep Grand Cherokee WK2, турбина имеется, она обеспечивает необходимую мощность двигателю этой машины для эксплуатации в сложных условиях бездорожья.

Турбина – очень эффективный инструмент для наполнения топливной смеси кислородом, она заметно увеличивает мощность двигателя, при этом помогает сохранить приемлемый показатель расхода топлива, однако у неё есть свои недостатки. По некоторым параметрам этот агрегат компрессору уступает, в частности, в отличие от него буквально «привязан» к двигателю, не обеспечивает на низких оборотах большой мощности. Также при переходе с низких оборотов на высокие у турбированных двигателей появляется эффект турбо-ямы, чем турбина мощнее, тем сильнее этот отрицательный эффект.

Надо сказать, что разработчикам в последние годы удалось создать турбокомпрессор, одинаково хорошо работающий на низких и высоких оборотах, однако такие агрегаты из-за высокой стоимости не получили пока большого распространения.

Обычный компрессор в отличие от турбины обеспечивает стабильную подачу воздуха при низких х и высоких оборотах, процесс нагнетания воздуха не зависит от их количества, поэтому при нажатии педали газа такого явления как турбо-яма не происходит, к тому же агрегат является отдельным устройством, поэтому его замена не представляет особо больших сложностей, настройка работы осуществляется путем регулировки топливных жиклеров. Настройка турбины под топливную смесь – процесс более сложный, поскольку требует подключения особого диагностического оборудования, по этой причине проводится исключительно в условиях автосервиса. Сложность конструкции и способность развивать особо высокие обороты таит в себе еще один недостаток – вероятность перегрева. Для решения этой в системе присутствует дополнительный радиатор – интеркуллер.

Компрессор имеет гораздо более простую конструкцию, стоит дешевле, соответственно, затраты на ремонт и замену будут меньшими. Объективности ради стоит сказать, что, не смотря на многие преимущества агрегат уступает турбине по нескольким существенным показателям, в частности, у двигателей, оборудованных механическими нагнетателями КПД более низкий по сравнению с турбированными, при этом расход топлива выше.

Каждый из тех, кто выбирает себе машину волен решать, что больше подходит именно ему, с какими расходами в обслуживании машины он готов смериться. Турбированные моторы отличаются от обычных атмосферников с тем же объемом большей мощностью, для тех, кому этот показатель особо важен, выбор более чем оправдан. Если в приоритете сохранение высокой мощности на низких оборотах, при этом увеличение расхода топлива в таком режиме не играет особой роли, вполне подойдет автомобиль, двигатель которого оборудован более простым в обслуживании механическим нагнетателем.

В автомобиле компрессор нужен не только для увеличения мощности двигателя, сегодня даже в бюджетные модели с обычным атмосферным двигателем устанавливаются кондиционеры, автопроизводители стараются думать о комфорте пассажиров и водителя. Не забыли они об этой нужной вещи и в Hyundai Solaris, компрессор кондиционера – это главный элемент системы, обеспечивающий живительный поток воздуха в салоне в летнюю жару. На машинах с пневматической подвеской компрессор отвечает за плавность хода.

Турбокомпрессоры | Все о турбинах

 

Основные элементы турбокомпрессора:
1. Корпус турбины (горячая улитка) – в основном изготавливается из сфероидного чугуна для того чтобы выдерживать высокую температуру.
2. Колесо турбины (крыльчатка) – покрывается никелевым сплавом и соединяется валом с колесом компрессора.
3. Вал.
4. Корпус подшипников.
5. Корпус компрессора (холодная улитка) – к данной детали не предъявляются ни каких особых требований эксплуатации, поэтому ее производят в основном из алюминия для экономии средств.
6. Колесо компрессора (воздушная крыльчатка) – в основном изготавливается из алюминия и лишь в редких случаях (когда нужно, чтобы компрессор проработал длительный срок под высокой нагрузкой) его делают из титана.
7. Масляные каналы.

Производительность турбокомпрессора интуитивно можно определить на глаз. Чем больше его размер, тем больше давление он может выдержать. Большая турбина вмещает больший объем и давление и как следствие обеспечивает больший прирост к мощности двигателя. При этом на малых оборотах все большие турбокомпрессоры страдают от турбозадержки. В то время как их малые менее производительные собратья быстрее набирают номинальную мощность.

За регулировку давления наддува внутри корпуса турбины отвечает перепускной клапан (анг. wastegate). Он работает на пневмо приводе и управляется системой управления мотора.

Основным функциональным элементов турбокомпрессора является средний (центральный) корпус (картридж). По сути это весь турбокомпрессор без улиток. Через него проходит ротор (турбинное и компрессорное колесо соединенные валом). Вал вращается при минимальном трении в масленой ванне под давлением с максимальной скоростью продетый во втулки (подшипники или реже в шарикоподшипники) картриджа.

Система смазки двигателя отвечает за подачу смазки в турбокомпрессор. Она не только смазывает, но и охлаждает детали, которые нагреваются. Качество масла является одним из наиболее значимых факторов в эксплуатации турбины. От него зависит то насколько долго вам прослужит турбонагнетатель. Перед установкой нового или заменой старого турбокомпрессора обязательно стоит провести полную замену масла. Турбированные двигатели с икорным зажиганием имеют более лучшее охлаждение поскольку средний корпус изначально включен в систему охлаждения мотора.

Центробежный компрессор является прекрасным примером создания дополнительного давления внутри впускной камеры. Его конструкция почти полностью аналогична механическому нагнетателю. Воздух поступает в центр колеса, а потом по нисходящей в периферию корпуса создавая крутящий момент. Диффузор в свою очередь преобразует кинетическую энергию воздуха для повышения давления при резком снижении скорости движения потока. Во впускной коллектор поступает сжатый воздух.

Для экономии средств корпус и колесо компрессора изготавливают из алюминия.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

КАК ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ ВАШ ТУРБОКОМПРЕССОР


Для идентификации Вашего турбокомпрессора нужно знать его оригинальный номер. 
Чаще всего он находится на гравированной пластине или просто выбит на корпусе компрессорной части.

ШАГ ПЕРВЫЙ: Очистите пластину или корпус. Номер увидеть очень трудно, поэтому площадь нужно промыть или почистить мягким материалом используя очиститель. Используя шуршоватый материал — можно повредить поверхность.

ШАГ ВТОРОЙ: Определите оригинальный номер турбокомпрессора. Каждый «Брэнд» турбокомпрессора имеет свой номер. Здесь несколько примеров (выберите производителя Вашего турбокомпрессора):

Garrett

Номер детали Garrett обычно содержит 6 символов начинаясь с 4 или 7, затем следует тире и дополнительные цифры. Например 454083-1; 452204-2; 720244-5004s; 712290-0002.

 

BorgKKK (или BorgWarner)

Номер детали KKK содержит 11 символов, начинаясь с 5 или K. Например: 5303-970-0057; 5303-988-0023; 5435-988-0125; K14-7805; K16-7805; KP35-7805; KP39-7805; K03-05.
Если OEM номер Вашего KKK турбокомпрессора начинается с K, конвертируйте номер в 11-значный код, используя этот пример:
K14-7805 идентичен 5314-970-7805
KP35-0054 идентичен 5435-970-0054
KP39-0037 идентичен 5439-970-0037
Если KP39-0022 значит 5439-970-0022

 

Mitsubishi

Mitsubishi или MHI номер детали состоит из первых 5 чисел и дополнительных 5 чисел следующими после знака минус. Например 49177-02510; 49173-06501; 49135-05620.

 

Schwitzer

Всё предельно просто, если у Вас SCHWITZER турбокомпрессор. Просто введите 6-значный номер в поисковик и выбирайте из списка нужную Вам деталь или турбокомпрессор.

 

IHI

Если у Вас IHI турбокомпрессор — Вам необходимо найти специальный номер, состоящий из двух заглавных букв и двух цифр. Например: VJ32; VA81; VJ27; VL25. В редких случаях из четырёх букв: VIBG; VIEZ

 

Toyota

Для идентификации TOYOTA турбокомпрессор — Вам необходимо найти 10-значный номер, разделённый знаком минус. Обычно он находится на корпусе турбокомпрессора (алюминиевая часть). Иногда он приклеен на актуаторе (см. рис.).

 

ШАГ ТРЕТИЙ: Введите оригинальный номер Вашего турбокомпрессора в окно поиска нашего сайта — получите полный список деталей для Вашего турбокомпрессора. Или воспользуйтесь фильтром по товарам сайта, выбрав нужную Марку-производителя или Тип оборудования.

ШАГ ЧЕТВЁРТЫЙ: Свяжитесь с нашим отделом продаж для дальнейшего обслуживания.

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

Установка и запуск турбины
1. При замене неисправного турбокомпрессора на новый, или отремонтированный необходимо, прежде всего, выяснить причину неисправности и устранить ее до установки ТКР.
2. Замените масло и масляный, воздушный фильтры, согласно с требованиями завода изготовителя автомобиля.
3. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и воздушным фильтром. Убедитесь в ее герметичности.
4. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и двигателем. Проверьте соединения на герметичность.
5. Проверьте впускной и выпускной коллекторы, на предмет отсутствия посторонних предметов.
6. Перед установкой, с помощью шприца, залейте чистое масло в отверстие подачи масла в турбокомпрессор и проворачивайте ротор пальцем до появления масла с отверстия слива масла.
7. Использование герметиков на подаче и сливе масла категорически запрещено. Используйте прокладки.
8. После установки турбокомпрессора на двигатель проверьте герметичность соединений.
9. Перед запуском двигателя необходимо прокрутить его стартером (не заводя) до тех пор, пока система смазки не заполнится маслом (не погаснет контрольная лампа).
10. Запустить и прогреть двигатель.
11. Перед началом эксплуатации следует повторно проверить все соединения на герметичность.
12. Обкатать турбокомпрессор. Не давать максимальных нагрузок первые 500 км.
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

 

Компрессор или турбина: Что лучше выбрать для автомобиля? | Преимущества и недостатки этих агрегатов

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Принцип работы турбо-наддува мы рассматривали выше.

Далее разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Механический компрессор — Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА
Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

• турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
• на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
• переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Основные функциональные недостатки, присущие всем турбокомпрессорам, появляются в связи с инерционностью действия устройства. Иначе говоря, в процессе работы возникает задержка между нажатием на акселератор (педаль газа), ростом давление выхлопных газов и увеличением мощности двигателя. Эта последовательность называется турбояма и появляется из-за силы трения. Ее провотиположность — турбозадержка является прямым следствием турбоямы и проявляется в резком скачке мощности двигателя на короткий срок.

Для снижения негативных эффектов этих функциональных недостатков и повышения производительности  компании-изготовители турбокомпрессоров постоянно совершенствуют свои изделия. Применяют следующие технические решения:

• Разработки и установка новых блоков подшипников, снижающих потери из-за силы трения.
• Уменьшение массы турбины,  путем обточки деталей и замены деталей на другие изготовленые из более легких материалов (в том числе керамики).
• Турбокомпрессор с изменяющейся геометрией (анг. VNT-турбина).
• Разделительный турбокомпрессор (анг. twin-scroll).

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как, в отличие от турбины, компрессор — независимый агрегат.

Компрессор работает напрямую от коленчатого вала и ему не нужно ждать пока подымится давление выхлопных газов. 

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А чтобы настроить компрессор — не нужно больших усилий или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности — развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессоров), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров: моторы, оборудованные нагнетателями с механическим приводом, имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же — требуется для её установки немало дополнительного оборудования. Компрессору же — нужен только дополнительный привод.

В любом случае решать Вам, что лучше: компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества и сделайте правильное решение!

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


 

Виды турбонаддува

Раздельный турбокомпрессор – это турбокомпрессор у которого имеются два входа для выхлопных газов и два сопла для каждой пары цилиндров. Данная конструкция обеспечивает максимальную производительность и препятствует попаданию отработаных газов обратно в цилиндыры. Первое сопло отвечает за максимально бысьрое реагирование, а второе повышеную производительность и увеличение КПД.

Помимо, этого ТКР с двойной улиткой имеет разделенные выпускные каналы, предотвращающие перекрытие во время выпуска выхлопных газов. 

Турбина с изменяющейся геометрией  (или турбина с переменным соплом) – наиболее широко применяется  в производстве дизельных двигателей. Основное ее техническое отличие от других видов турбин – это наличие внутри подвижных лопастей с приводом регулирующих поток газов в самой турбине. В зависимости  от  угла наклона  лопастей меняется скорость выхлопных газов тем самым согласовывая давление и обороты двигателя.

В некоторых конструкциях турбонаддува применяются по два  (автомобили КамАЗ) и более турбокомпрессоров  (тройной наддув для дизелей «BMW») подключенные параллельно или последовательно для увеличения производительности (или для того, что бы один работал на больших оборотах, а второй на малых).
 

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Обслуживание авто с турбиной

Турбокомпрессор является частью двигателя. Любые неисправности систем двигателя напрямую отражаются на работе турбины и приводят к преждевременному выходу ее из строя.

Чтобы этого избежать необходимо:

• периодически проверять и устранять неисправности топливной системы
• своевременно менять масло, масляный и воздушный фильтры
• использовать масла и фильтры, рекомендованные заводом-изготовителем
• перед остановкой двигателя после интенсивной езды необходимо охлаждать турбину. Для этого необходимо дать двигателю поработать на оборотах холостого хода не менее 3 мин
• не эксплуатировать двигатель до его прогрева
• не эксплуатация автомобиль без воздушного фильтра или с не герметичными патрубками
• не эксплуатировать автомобиль с низким уровнем масла в поддоне двигателя
• не эксплуатировать автомобиль с неисправной системой выпуска (забитыми сажным фильтром, катализатором, глушителем).
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Неисправности

Когда в двигателе с принудительным наддувом выходит из строя турбокомпрессор, не стоит сразу обвинять в этом саму «турбину». Практикой установлено, что в большинстве случаев отказ турбокомпрессора вызывается «внешними» причинами.

Дело в том, что турбокомпрессор – наиболее высоко-нагруженный агрегат двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 1000°С, со стороны компрессора температура в два раза ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 250 000 мин-1. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность турбокомпрессора и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя. Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору, по определению, суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы турбокомпрессора. Так что надежность турбокомпрессора зависит от многочисленных внешних факторов.

Прежде чем ставить новый турбокомпрессор, вместо вышедшего из строя, нужно обязательно выявить и устранить причину его отказа. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности и новая турбина вскоре будет повреждена. Чтобы отсрочить замену турбокомпрессора или вовсе исключить ее, нужно иметь четкое представление о причинах, провоцирующих отказ турбокомпрессора, и принимать действенные меры по их устранению.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ
СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

 

История наддува и нагнетателей (компрессоров)

Нагнетатель (компрессор) – механизм для сжатия и подачи воздуха под давлением.Готтлиб Даймлер

Наддув – процесс повышения давления воздуха или некой смеси на впуск двигателя для увеличения количества горючей смеси в цилиндре и как следствие увеличение мощности получаемой от единицы объема двигателя.

Механический нагнетатель – это компрессор, предназначенный для сжатия  воздуха или же смеси топлива и воздуха, которые направляются в цилиндры двигателя  внутреннего сгорания для повышения массового заряда горючей смеси. Из-за этого растёт калорийности смеси поступающей в цилиндры и увеличивается мощность двигателя. Он приводится в движение коленчатым валом или ремнем.

Довольно давно инженеры и конструкторы установили главную цель в развитии автомобилестроения: увеличение удельной мощности при меньших габаритах двигателя.

— Первое свидетельство о применении механического нагнетателя приписывают братьям Рутс  (анг. Roots), они создали Альфред Бюшинагнетатель с аналогичным названием «Roots».

— Чуть позже  в 1885 году Готтлиб Даймлер запатентовал свой механический нагнетатель работающий по аналогу Рутс.

— Спустя 7 лет  в 1902 году Луис Рено запатентовал свою собственную конструкцию центробежного нагнетателя.

— А в 1911 году швейцарскому инженеру Альфреду Бюши в голову пришла гениальная мысль использовать энергию выхлопных газов для нагнетания давления. Он стал первым человеком догадавшимся что можно использовать отработанные газы.

Быстрой рост развития нагнеталей сдерживался отсутствием подходящих материалов. Из-за большой температуры отработанных газов уменьшился срок службы выпускных клапанов, поршней систем охлаждения. При этом литровая мощность действительно увеличилась, но это не имело значение, поскольку двигатель чаще приходил в неисправность. Эйфория от изобретения постепенно сходила на нет.

— Нагнетатели  в авиации. Истребитель «SPAD» S.XIII»Как и ожидалось следующий шаг в развитии нагнетателей был сделан вверх в авиационную отрасль. Самым первым авиа двигателем на который установили механический наддув принадлежат самолету «Мюррей-Вильята», который в 1910 г. установил рекордную высоту в 5200.  В 1918 году на один из французский истребитель «SPAD» S.XIIIC» инженером Огюстом Рато был установлен турбокомпрессор с аналогичным названием «Рато». Целесообразность этого действия была нулевой и не давала двигателю абсолютно никаких преимуществ. У мотора не было достаточно мощности для привода турбины. Через два года Рато смог реабилитироваться установив свой турбокомпрессор на двигатель «Либерти L-12» в биплане «Lepere», которому удалось побить рекорд высоты ( 10092 метра) и на долго остаться на пьедестале не побежденным. Совместная работа металлургов, ученных, авиаконструкторов и машиностроителей позволила создать новые поршни, клапаны и подшипники способные выдержать гораздо большую нагрузку чем их предшественники, что позволило наддуву закрепится и пустить корни в авиации.

— Нагнетатели в судоходстве. С небес наддувы сразу перекачивали на воду. В 1923 году в Германии начали выпускать пассажирские лайнеры Preussen и Danzig. Установка турбокомпрессора на 10-и цилиндровые двигатели этих гигантов увеличили их мощность в полтора раза.

— Нагнетатели в машиностроении. Появлением и активным распространением на наземной технике нагнетатели обязаны Второй Мировой Войне и автогонщикам. История вклада автоспорта в развитие наддувов начинается с двигателей «Daimler», «FIAT» и  «Sunbeam» в  1921 году. Второй, между прочим, выиграл Большой приз Европы в 1923 году. Через год болиды «Daimler» и «Alfa Romeo» выиграли Танга Флорио  и Большой приз Франции соответственно. Автомобильный спорт внес не только необходимые финансы в развитие наддувов, но поселил любовь в сердце всех мужчин, обеспечив тем самым его будущие развитие. Первые нагнетатели установленные на спортивных авто сумели показать себя с самой лучшей стороны, давая двигателю от 50-70% дополнительной мощности. В военной отрасли изначально наддувы планировали ставить на танки и грузовики, но из-за отсутствия должных знаний и материальных средств от установки надувов на танки пришлось отказаться на время. Первая массовая серия наддув была произведена и установлена на грузовики Saurer произведённые в Швейцарии в 1938 году.

Предпосылки к созданию наддувов

Для того чтобы ответить на то что же стало движущей силой для изобретения и создания наддува давайте обратив внимание на устройство двигателя. Поскольку подача необходимого объема топлива затруднений не вызывает, главной задачей для увеличения производительности становится обеспечение должной массы воздуха за единицу времени. Этот же показатель на прямую связан с частотой вращения коленчатого вала. Его пределом является допустимое значение средней скорости работы поршня. Данный показатель в основном имеет значение лишь для механических наддувов и рабочим объемом мотора. Из выше сказанного, что при заданных параметрах есть потолочное значение, выше которого можно подняться только, в том случае если установить наддув. Без особых проблем на сегодняшний день можно поднять мощность двигателя на 25% просто установив наддув, но если к нему добавить интеркулер мощность вырастит вдвое.

Точность балансировки наддува очень важна. Высокое давление и температура воздуха подаваемого в цилиндры может привести к очень серьезным негативным последствия и быстрому износу. Под конец такта сжатия в момент когда поршень прессует и без того уже сжатую смесь ее давление и температура могут оказаться на столько высокими что произойдет преждевременная детонация. Дабы это не происходило принято переходить на использование более высокооктановых сортов топлива или проводить декомпрессию – снижающую степень сжатия.

Стоить учитывать, что снижение степени сжатия также отрицательно влияет на экономичность и КПД.

70-80-е годы стали для механических нагнетателей временем затухания, а их более продвинутые собратья — турбонагнетатели (турбокомпрессоры) отвоевывали рынок. Самой продвинутой системой принудительного нагнетания установленной на серийных автомобилях сейчас считается «Mercedes-Benz» класс C, E, при этом они почти полностью копируют образцы 20-30 годов (Рутс и Eaton), что свидетельствует о том что данная ветка развития нагнетателей отмирает. Ею пользуются в тех случаях, когда нужно добиться разной мощности не сильно меняя конструкции двигателя.

Практика в нашей стране не показала особого внимания к данной технологии, из-за чего она почти не используется. Исключение составляют автогонки 60-70 годов и сельскохозяйственная отрасль.

Гораздо более широкое применение во всем мире  получил наддув приводимый в действие силой отработанных газов — турбо наддув.


Классификация наддува ДВС по видам
• Агрегатный наддув 

Подразумевает использование нагнетателя (агрегата). Делится на:

1.    Механический наддув – отличительной особенностью этого компрессора является использование для привода энергии коленчатого вала.

2.    Турбонаддув (он же турбокомпрессор) – это компрессор (обычно центробежный) привод которого осуществляется турбиной, лопасти которого вращаются благодаря кинетической энергии выхлопных газов.

3.    Наддув «Comprex» — использует давления отработавших газов, непосредственно на поток воздуха поступаемого в мотор.

4.    Электро наддув – его отличительной особенностью является то, что привод осуществляется электрическим мотором.

5.    Комбинированный наддув – это смесь нескольких видов наддува, работающих в зависимости от нагрузки. Чаще всего это комбинация турбонаддува и механического. Первый работает на высоких оборотах, а второй на низких.
 

• Безагрегатный наддув

 Делится на:

1.    Резонансный наддув (он же акустический или инерционный) работает, используя колебательные явления внутри трубопровода.

2.    Динамический наддув (он же пассивный или скоростной) рост давления осуществляется воздухозаборниками  специальной формы исключительно на высокой скорости. На низких скоростях этот вид наддува совершенно бесполезен.  
Пометка: В этой статье понятие «динамический наддув» применяется исключительно для наддува с воздухозаборниками особой формы и не относится к «резонансному».

3.    Рефрижерационный наддув использует энергию испаряющегося топлива в воздухе. Характеризуется наличием жидкости с низкой температурой кипения и большим высокой температурой пара. Не применяется в автомобилях. 

Компрессоры прошли долгий и широкий путь в развитии авто, авиа и судостроения. За это время их конструкция менялась до неузнаваемости, появлялись новые виды, а старые и не прижившиеся забывались. 

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

КАТАЛОГ ТУРБИН

КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

ОЗНАКОМИТЬСЯ С БРЕНДАМИ

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТЕХНОАКТИВ ИНВЕСТ

НОВОСТИ В МИРЕ СПЕЦТЕХНИКИ

СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

Компрессор или турбина – 4 довода или что лучше выбрать для авто

Содержание статьи:

Некоторые люди по-прежнему не понимают разницы между турбиной и компрессором. Чтобы повысить уровень образованности простых автолюбителей, расскажу по-простому, в чем разница между ними и что лучше. Разберем достоинства и недостатки обоих нагнетателей. Спросим у специалистов о достоинствах и недостатках. Что лучше для автомобиля и какие есть нюансы эксплуатации.

Да, это два нагнетателя воздуха в цилиндры двигателя. Только один называется турбокомпрессором, а второй механическим компрессором. Названия тоже вроде одинаковые, но есть кардинальные отличия. Давайте их подробно рассмотрим.

Чем отличаются

Конструкцией

Турбокомпрессор – это устройство, в народе именуемое турбиной. Состоит из двух частей: турбоустановки и компрессора, соединенных одним валом. Первая часть раскручивается за счет внешнего воздействия, вторая – сжимает, закачивает воздух из атмосферы в двигатель автомобиля.

Механический компрессор – это устройство, которое подает воздух в цилиндры силового агрегата под давлением. Оно тоже сжимает воздух, но в этом устройстве нет турбины, которая бы раскручивала бы его.

Он бывает нескольких типов:

• Роторный;
• Центробежный.

Отличия в конструкции. В центробежном используется лопасти. Создается давление за счет центробежной силы вентилятора. В роторном компрессоре вместо лопастей применены два ротора. Они, вращаясь, сжимают воздух. Чем-то конструкция напоминает ротор бытовой мясорубки.

Принципом действия

Точнее сказать, как происходит передача энергии от двигателя, за счет чего раскручиваются его лопасти или ротора.

В случае с турбокомпрессором, турбина вращается за счет энергии выхлопных газов. Так как она находится на одном валу с компрессором, она передает энергию вращения ему. Он нагнетает воздух в мотор.

Механический компрессор связан жестко с ДВС ременной или шестеренчатой передачей. Количество оборотов напрямую передаются от двигателя к нему. То есть, он физически завязан с мотором. Из этого следует его главный недостаток. Сейчас об этом поговорим.

Что лучше

Мощность

Так как компрессор жестко связан с мотором, то «раскрутить» его выше скорости вращения коленчатого вала не получится. Комбинация шестерней с различным передаточным числом повышают обороты, но более 50-60 тыс. об/мин это значение поднять не получается.

Скорость вращения турбокомпрессора достигает 150-200 тысяч оборотов в минуту. Это значит, что она сильнее сжимает воздух, повышает давление наддува, а значит больше кислорода, проходя через интеркулер попадает в камеру сгорания автомобильного двигателя.

Больше воздуха, значит, увеличиваем количество топлива в топливовоздушной смеси. Это дает значительную прибавку мощности в сравнение с механическими компрессорами. Малообъемный двигатель с турбокомпрессором будет иметь больше лошадиных сил.

Эффективность при разных режимах работы ДВС

Так как турбонагнетатель (второе название турбины) работает за счет скорости выхлопных газов, то на низких оборотах двигателя ей не хватает этой скорости, чтобы полноценно «раскрутить» лопасти компрессора.

Существует так называемая «турбояма». Этот эффект связан с низкой частотой вращения крыльчатки турбины на малых оборотах мотора. В этот момент степень сжатия воздуха минимальная, поэтому эффективность турбокомпрессора низкая. В такие режимы чувствуется провал мощности ДВС при нажатии педали газа.

Простыми словами. Если нажмёте на акселератор, то некоторое время вы не получите большого ускорения. Пока обороты двигателя не вырастут. За счет этого увеличится скорость выхлопных газов. Только тогда турбина сможет раскрутиться до достаточных оборотов, чтобы полноценно включится в работу и увеличить мощность силового агрегата. Водитель в это время чувствует «просадку» мощности, так называемую «турбояму».

Механические компрессоры лишены такого недостатка. Потому что они жестко связаны с коленвалом мотора. Какая бы не была скорость вращения коленчатого вала, она вся передаётся на ротор компрессора. Он уже начинает работать на низких оборотах ДВС. На малой нагрузки вы получаете прибавку мощности.

Но здесь тоже есть нюанс. Центробежные работают на средних и высоких оборотах, на низких их эффективность минимальная.  Роторные – включаются в работу на малых оборотах. Это связано с особенностями конструкции. Если это вам интересно, то подробно рассмотрим в другой статье, пишите об этом в комментариях.

Пример из жизни

Владельцы Лада 4х4 задумываются о доработке двигателей своих «железных коней». Причина простая – на бездорожье не хватает мощности мотора, чтобы выбраться из грязи, поэтому приходится его постоянно «рвать». Подобные поездки зачастую проходят на низких оборотах мотора, «в натяг».

Выход простой – установка дополнительных нагнетателей воздуха для увеличения мощности силового агрегата. Но турбонагнетатель в данных режимах будет неэффективен. Поэтому, однозначно все автовладельцы сходятся к одному выводы – компрессор на Ниве лучше турбины.

Расход топлива

Турбокомпрессоры физической связи с мотором не имеют, поэтому не «воруют» у него мощность, создавая дополнительную нагрузку на него. В отличие от механических компрессоров, где связь через ремень или шестерни дополнительно нагружают двигатель. А значит, ему нужно больше потратить бензина, чтобы работать на необходимых оборотах. Поэтому увеличивается расход топлива.

Обслуживание и эксплуатация

В турбокомпрессорах используются подшипники скольжения, из-за больших оборотов агрегата. Необходима дополнительная смазка для уменьшить трения между трущимися деталями. Кроме того, турбины «горячие». Температура выхлопных газов доходит до 1000 градусов. Она передается турбонагнетателю, его нужно остужать. Для этого используется смазка. Она берется из масляного контура двигателя.

Это накладывает определенные ограничения на эксплуатацию турбокомпрессоров:

1. Частая замена моторного масла, использовать качественные смазочные материалы;
2. После поездки не «глушить» сразу мотор, дать ему поработать, чтобы масло остудило турбину;
3. Не рекомендуется начинать активную езду при холодном двигателе. Масло вязкое, зазоры в подшипниках турбокомпрессора маленькие, значит, смазка проникает слабо. Начиная крутить двигатель, увеличиваете обороту турбины, масло поступает плохо – увеличивается износ, уменьшается срок службы турбонагнетателя.

Механический компрессор лишен этих ограничений.

Вывод

Теперь знаете в чем разница между турбиной и компрессором. Однозначно сказать что лучше – затруднительно. У одного и другого варианта нагнетателя есть свои плюсы и минусы.

Вкратце перечислим недостатки и достоинства:

• Турбина придает двигателю больше мощности, но имеет «турбояму» на низких оборотах и повышенные требования к эксплуатации. Она более эффективна, не увеличивает расход топлива;
• Механический компрессор может работать на всем диапазоне оборотов двигателя. Обладает меньшей эффективностью и небольшой прибавкой мощности. Низкая топливная экономичность.

Поэтому в современных двигателях предпочитают использовать тандем этих двух типов. На низких оборотах работает компрессор, на высоких подхватывает турбокомпрессор.

Кроме того, ведутся разработки в конструкции турбин, чтобы заставить работать во всем диапазоне оборотов мотора. Выпускаются турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Или применяется система с двумя турбинами, так называемая «Biturbo». В каждой из которых разный диаметр улитки. Делается все, чтобы исключить эффект «турбоямы».

Понравилась статья – ставьте лайк. Остались вопросы – пишите их в комментариях. Всем удачи на дорогах!

Компрессорный, турбо и атмосферный двигатели

Совсем недавно компрессор или турбину ставили на спортивные или тюнингованные автомобили. Сейчас же в большинстве случаев сам завод-производитель увеличивает мощность моторов такими агрегатами. В чём же отличие между атмосферными, турбированными или компрессорными двигателями? Если вы хотите это узнать, то эта статья для вас. Начнём с того, что все автомобильные двигатели делятся на две категории: атмосферные и наддувные. Эти два типа очень сильно отличаются между собой как по своей конструкции, так и по мощности.

Первым рассмотрим атмосферный двигатель. Данный тип моторов является одним из самых сложных по своему устройству. В атмосферном движке топливно-воздушная смесь подаётся в цилиндры идеально, то есть без каких-либо помех или сопротивлений. Из этого можно сделать вывод о том, что был серьёзно доработан коллектор. В этих двигателях очень важна точность, поэтому настройка распредвала довольно сложный процесс. Это всё делается для того, чтобы впускной клапан открывался максимально долго. Ну и конечно же увеличивают диаметр цилиндра, а также ход поршня, что даёт дополнительный прирост мощности. Мы убедились, что атмосферный двигатель довольно сложен в плане своей конструкции, но несомненным его плюсом является отличная реакция на педаль газа, а также запас мощности на любых оборотах. К довольно серьёзным минусам можно отнести немаленький расход топлива и не очень высокую износостойкость самого мотора.

Расскажем немного о турбированном двигателе. Данный тип моторов является наиболее востребованным среди автолюбителей. Конструкции турбированного и атмосферного двигателя почти одинаковые. Но суть турбины в том, что она нагнетает давление. Благодаря этому топливно-воздушная смесь подаётся с более высоким давлением в цилиндры, что даёт значительный прирост мощности. Часто турбину заменяют на более мощную, так как чем больше давление, тем больше мощность.

Но, к сожалению, как и любой другой двигатель турбированный тоже имеет недостатки. При низких оборотах работа турбины вообще не ощущается. Но при быстром наборе оборотов или же на высоких оборотах вы почувствуете приятное ускорение. Это значит, что заработала турбина. Ещё турбированные двигатели очень требовательны в плане смазки. Важным недостатком является не моментальный отклик турбины на педаль газа. Это называется турбояма. Но обычный автолюбитель не заметит этого явления в городском потоке, а вот для автоспорта это серьёзный минус.

Ну и последним рассмотрим компрессорный двигатель. Данный двигатель представляет собой механический нагнетатель, который начинает своё движение с помощью ременного привода. То есть суть этого движка в том, что от количества оборотов напрямую зависит его мощность. Чем выше обороты, тем выше мощность. Компрессор не только подаёт топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает впускной и выпускной клапан в момент наполовину открытия и закрытия, тем самым всегда прочищая цилиндры. Благодаря такой конструкции данный тип двигателей всегда готов работать на пределе своих возможностей. Минусом этого двигателя является эффективность взаимодействия только с большими объёмами, поэтому этот двигатель является очень неэкономичным.

Поделиться :

Турбинный окрасочный пистолет лучше?

Размещено: 1 июля 2019 г. Автор: MattM

Турбинный окрасочный пистолет лучше, чем окрасочный пистолет HVLP с воздушным компрессором?

С первых дней «механической окраски» мы использовали малярный пистолет, который использует сжатый воздух от воздушного компрессора для распыления краски. Естественно, краскораспылители продвинулись вперед, и теперь это наука. Это означает, что компании, производящие краскораспылители, работали над тем, чтобы вам было легче рисовать. Турбинные пистолеты-распылители — не такая уж новая идея, но в последние годы произошел большой скачок в качестве и объеме работ, возможных с турбинными краскораспылителями.Мы решили рассказать о плюсах и минусах покрасочного пистолета с воздушным компрессором и турбинного окрасочного пистолета HVLP.

Как работает турбинный окрасочный пистолет?

В отличие от воздушного компрессора, турбинная система окраски не использует поршневой двигатель для сжатия воздуха. Он использует двигатель, очень похожий на пылесос, и турбину для распыления краски. Эти единицы часто довольно малы, а комплекты одного оружия обычно размером с чемодан.

Преимущества пистолета HVLP с воздушным компрессором

Покрасочный пистолет с приводом от воздушного компрессора обычно распыляет под более высоким давлением, чем турбинный окрасочный пистолет, и он выпускает больше краски при нажатии на спусковой крючок или проходит по панели. Благодаря этому вы получите больший охват на большой площади и более широкий эффективный рисунок распылителя. Это отлично подходит для покрытия больших панелей, таких как крыши, капоты, крышки багажника и т. Д. Благодаря более высокому уровню покрытия вы можете очень быстро работать вокруг автомобиля или панели, чтобы компенсировать потеки краски, сухое распыление и другие проблемы. Система окраски HVLP с воздушным компрессором ограничена только размером вашего воздушного компрессора и окрасочного пистолета, который вы используете, в зависимости от того, сколько или что вы можете распылить. Для больших профессиональных малярных пистолетов требуется большой воздушный компрессор с высокой производительностью CFM.Если вы распыляете с помощью компрессора, который не обеспечивает высокую производительность CFM, вам стоит обратить внимание на линейку краскораспылителей Eastwood Concours, специально разработанную для распыления с более низким CFM.

Турбинный пистолет HVLP Преимущества

У турбинного пистолета есть много плюсов для небольшого магазина или домашнего любителя. Прежде всего, он не требует дорогостоящего воздушного компрессора и автономен, поэтому вы можете легко использовать систему окраски для работы. Более низкое давление для распыления означает меньшее избыточное распыление и использование / отходы краски.Это означает, что для распыления детали потребуется меньше краски, а вы сэкономите деньги на материалах! Кроме того, турбинная система окраски обычно производит очень мало масла / воды в системе, потому что в ней нет поршневого привода. С помощью этой автономной системы вы можете красить все, что угодно, от мелких деталей до больших, полностью перекрашенных автомобилей. Система турбинного окрасочного пистолета Eastwood позволяет легко распылять дома или в небольшом магазине от мелких деталей до полной окраски. Вы также можете найти более крупные и профессиональные системы турбинных окрасочных пистолетов от Apollo и Earlex ЗДЕСЬ.

В чем разница между турбинными двигателями?

Турбореактивный двигатель GEnx в настоящее время используется в самолетах Boeing 747-8 и Boeing 787 Dreamliner. В двигателе, который на 15% более экономичен по сравнению с двигателем GE CF6, используются лопасти вентилятора из углеродного волокна и корпус вентилятора для снижения веса. (Предоставлено GE Aviation)

Газовая турбина — одна из наиболее широко используемых форм силовых установок для современных авиационных двигателей. Ядро двигателя, определяемое как компрессор, горелка и турбина, также известно как газогенератор, поскольку на выходе получается горячий выхлопной газ.Компрессор и турбина определяются как турбомашины, в которых энергия добавляется или извлекается из непрерывного потока за счет динамического и аэродинамического действия вращающихся лопастей.

Общие детали турбинного двигателя

Впуск

Впускное отверстие двигателя нагнетает в двигатель «свободный поток воздуха». Воздухозаборник предназначен для замедления скорости поступающего воздуха и преобразования его кинетической энергии в статическое давление.

На этом разрезе типичного реактивного двигателя показаны сечения, разделенные на две части: холодную и горячую. Горячая секция — это когда горение происходит за счет добавления топлива в воздушный поток, поступающий от впуска холодной секции.

• Дозвуковые воздухозаборники: Дозвуковые самолеты не превышают скорость звука. Повышение давления можно максимизировать, используя либо более длинный диффузор, либо больший угол расхождения диффузора (соотношение площадей диффузора).

Схема потока для дозвукового входа разделена на внешний (внешний / входной) и внутренний сегменты. Внешнее ускорение происходит при работе на низкой скорости с высокой тягой (т.е., условия взлета), что увеличивает скорость на входе и снижает давление на входе. Следовательно, зона входа спроектирована так, чтобы минимизировать внешнее ускорение во время взлета, чтобы внешнее замедление происходило в крейсерских условиях. На типичном дозвуковом входе поверхность входа представляет собой непрерывную гладкую кривую, имеющую некоторую толщину изнутри наружу. Впускная губа или выступ, самая верхняя часть впускного отверстия, относительно толстая.

• Сверхзвуковые воздухозаборники: Сверхзвуковые летательные аппараты по-прежнему должны замедлять поток до дозвуковых скоростей до того, как воздух достигнет компрессора.Когда воздушный поток достигает торца двигателя, имеет число Маха от 0,4 до 0,7. Диффузия потока от сверхзвукового к дозвуковому потоку, также известная как возврат плунжера, включает в себя удары. Обычный воздухозаборник — это простейший сверхзвуковой диффузор. Амортизаторы с узкой входной кромкой используются для одиночного нормального скачка (90 ° перпендикулярно потоку) при значениях Маха менее 1,6.

Наклонные впускные патрубки амортизаторов обеспечивают более высокий общий возврат давления. Сверхзвуковое торможение потока достигается серией косых скачков (под определенным углом к ​​потоку), за которыми следует слабый прямой скачок.В косом ударе сверхзвуковой поток превращается в себя; по мере увеличения числа косых скачков уплотнения ударные потери уменьшаются, особенно при высоких числах Маха.

Осесимметричный вход внешнего сжатия представляет собой диффузор конической формы, создающий конический скачок уплотнения. Из-за того, что обтекание конуса по своей природе является трехмерным, поле потока между скачком уплотнения и конусом больше не является однородным. Эффект приводит к более слабой ударной волне, чем для клина того же угла.

Компрессор

Компрессоры используются для повышения давления воздуха перед его поступлением в камеру сгорания.

• Центробежные компрессоры: Эти компрессоры использовались в первых реактивных двигателях и до сих пор используются в турбореактивных и турбовальных двигателях. Они поворачивают воздушный поток перпендикулярно оси вращения. Вращающееся рабочее колесо перемещает воздух, который собирается в улитке или улитке. Между крыльчаткой и улиткой может быть диффузор.

• Осевые компрессоры: Вместо перпендикулярного потока в осевых компрессорах воздух проходит параллельно оси вращения. Компрессор состоит из нескольких рядов роторов и статоров; которые представляют собой серию воздушной фольги. Роторы соединены с центральным валом и вращаются с высокой скоростью, сообщая жидкости угловой момент. Статоры закреплены, которые соединяются с внешним кожухом, увеличивают давление, не позволяя потоку закручиваться по спирали вокруг оси, возвращая его к параллельной оси (действуя как диффузоры). Длина лопаток и площадь кольцевого зазора уменьшаются по всей длине компрессора, уменьшая проходное сечение.Это компенсирует увеличение плотности жидкости при ее сжатии.

Горелка

Горелка или камера сгорания расположена между компрессором и турбиной, как кольцевое пространство. Здесь топливо смешивается с воздухом под высоким давлением и сжигается, чтобы создать высокотемпературный выхлопной газ, который вращает силовую турбину и создает тягу. Некоторые из желаемых свойств горелок заключаются в достижении полного сгорания с минимальными выбросами выхлопных газов, низкой общей потере давления, низкой потере тепла через стены и эффективном охлаждении. Однако многие из этих свойств конкурируют друг с другом; следовательно, оптимальная конструкция горелки — это один из компромиссов.

• Канально-кольцевые камеры сгорания: Состоящие из серии цилиндрических горелок, расположенных вокруг общего кольцевого пространства, камеры сгорания с кольцевым каналом работают независимо друг от друга. На входе в каждую камеру установлен диффузор, который может снизить скорость от типичного выхода компрессора (100-150 м / с) до средней скорости объемного потока (20-30 м / с) в зоне горения.Он подает воздух в зону горения в виде стабильного и однородного поля потока. Это более старый метод конструкции горелки.

• Кольцевые камеры сгорания: Более современная конструкция — кольцевые камеры сгорания. Это одиночная горелка с кольцевым поперечным сечением, которая подает газ на турбину. Сама зона горения занимает кольцевое пространство. Улучшенная зона горения обеспечивает однородность, простоту конструкции, уменьшенную линейную площадь поверхности и меньшую длину системы.

Турбина

Турбина похожа на компрессор тем, что состоит из нескольких рядов роторов и статоров.Ступень турбины начинается с ряда неподвижных лопаток, называемых направляющей лопаткой сопла, за которым следует ряд вращающихся лопаток. Турбина преобразует тепловую энергию в кинетическую энергию за счет расширения через сопла, а затем в механическую энергию вращения во вращающемся роторе.

В потоке турбины преобладают благоприятные градиенты давления. Изменения давления могут быть довольно значительными, а пограничные слои в турбине менее подвержены срыву по сравнению с компрессором. Охлаждение турбин — серьезная проблема; таким образом, они предназначены для работы в высокотемпературных и агрессивных средах.

Сопло

Функция сопла заключается в преобразовании тепловой энергии в кинетическую энергию для получения высокой скорости выхлопа. Тяга сопла, или полная тяга, складывается из импульса и давления. Максимальная общая тяга — это когда форсунка полностью расширена или давление окружающей среды равно давлению выхлопных газов.

• Дозвуковое сопло: Для ускорения дозвукового потока поперечное сечение канала должно уменьшаться в направлении потока.Когда воздуховод заканчивается с наименьшим поперечным сечением, в результате получается сужающееся сопло. Давление на выходе из сопла ниже атмосферного. В результате поток ускоряется или расширяется до атмосферного или местного давления на выходе. Чем выше летит самолет, тем больше увеличивается скорость в соответствии с более низким атмосферным давлением. Предел достигается, когда струя выбрасывается со звуковой скоростью и сопло считается закупоренным. Как только условие засорения реализуется, массовый расход сопла достигает максимума, и условия остаются неизменными независимо от снижения давления окружающей среды.Следовательно, сужающееся сопло никогда не может создать сверхзвуковой поток.

• Сверхзвуковое сопло: Для высоких скоростей выхлопа, необходимых для сверхзвукового полета, используется сходящееся-расширяющееся (CD) сопло для создания сверхзвуковой скорости истечения. Конструкция сопла CD состоит из сужающегося канала, за которым следует расходящийся канал. Увеличение площади поперечного сечения сопла ЦД ускоряет сверхзвуковой поток. Сверхзвуковое сопло или сопло CD требует большой разницы давлений для ускорения газа до сверхзвуковой скорости в горловине и дальнейшего создания сверхзвукового потока в расширяющейся части CD.Значительный перепад давления может быть создан за счет снижения противодавления или давления на выходе из окружающей среды ниже по потоку.

Регулируемые сопла позволяют сверхзвуковому летательному аппарату адаптироваться к изменяющимся условиям давления окружающей среды и настройкам мощности двигателя для сверхзвукового полета. Насадки с адаптацией к высоте могут изменять форму угла наклона кромки сопла для достижения оптимальной производительности.

Проблема возникает, когда сопло слишком или недостаточно расширено. В условиях недостаточного расширения давление падает поперек волн расширения, и выхлопной шлейф расширяется за выходное отверстие сопла, снижая эффективность на больших высотах. Для чрезмерно расширенных сопел давление возрастает через наклонные скачки уплотнения и смесь суб / сверхзвукового потока. Выхлопной шлейф зажимается высоким давлением окружающего воздуха, что снижает его эффективность на малых высотах. Чрезмерное расширение может привести к образованию областей со сложной волновой структурой в шлейфе, которые создают бело-желтое люминесцентное свечение, поскольку низкое давление выхлопных газов пытается соответствовать высокому окружающему давлению.

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель — самый простой тип газовой турбины.Большое количество окружающего воздуха втягивается во впускное отверстие двигателя за счет компрессора. В задней части воздухозаборника воздух поступает в компрессор. Давление увеличивается по мере прохождения воздухом рядов лопастей. На выходе из компрессорной секции давление воздуха выше, чем в набегающем потоке. В секции горелки топливо смешивается с воздухом и воспламеняется. Горячий выхлоп происходит в основном из окружающего воздуха и проходит через турбину, когда выходит из горелки. Турбина извлекает энергию из горячего воздушного потока, заставляя лопасти вращаться в потоке.В реактивном двигателе энергия, извлекаемая турбиной, вращает компрессор, связывая его и турбину с центральным валом. Остальная часть горячего выхлопа используется для создания тяги за счет увеличения его скорости через сопло. Поскольку скорость на выходе больше, чем скорость набегающего потока, создается тяга. В поток добавляется очень мало топлива, поэтому массовый расход на выходе почти равен массовому расходу набегающего потока.

Турбовинтовой двигатель

В турбовинтовом двигателе горячий выхлоп используется для вращения гребного винта, а не для создания тяги на выходе из двигателя.

Двумя основными частями турбовинтовой силовой установки являются основной двигатель и воздушный винт. Основной двигатель очень похож на турбореактивный, за исключением того, как он обрабатывает энергию выхлопных газов. Вместо того, чтобы расширять горячий выхлоп через сопло для создания тяги, турбовинтовой двигатель использует большую часть энергии выхлопа для вращения турбины. Дополнительная ступень турбины может быть соединена с приводным валом, который, в свою очередь, соединен с коробкой передач. Пропеллер соединяется с коробкой передач, которая производит большую часть тяги.

Тяга, создаваемая скоростью выхлопа, мала, потому что большая часть энергии выхлопа сердечника используется для вращения приводного вала. Турбовинтовые (и турбовентиляторные) двигатели обычно имеют двухконтактный двигатель, в котором отдельная турбина и вал приводят в действие вентилятор и коробку передач соответственно. Турбовинтовые самолеты используются только для низкоскоростных самолетов, таких как грузовые. По мере увеличения скорости самолета пропеллеры становятся менее эффективными.

Турбореактивный двухконтурный двигатель

Пратт

Современные авиакомпании используют турбовентиляторные двигатели для движения своих самолетов по воздуху.Это связано с их высокой тягой и топливной экономичностью. Турбореактивный двухконтурный двигатель — это самая современная разновидность базовой газовой турбины. В турбовентиляторном двигателе два вентилятора окружают основной двигатель. Один вентилятор находится в передней части основного двигателя, а другой — в задней части. Вентилятор и турбина вентилятора соединены с дополнительным валом вентилятора. Вал вентилятора проходит через стержневой вал в двухзолотном двигателе. Для повышения эффективности некоторые двигатели имеют дополнительные золотники.

Турбореактивный двухконтактный двигатель захватывает входящий воздух на входе.Часть воздуха проходит через вентилятор в основной компрессор, а затем в горелку. Отвод тепла проходит через сердечник, турбины вентилятора и выходит из сопла. Этот процесс повторяет процесс турбореактивного двигателя. Остальной входящий воздух перенаправляется вокруг двигателя после прохождения вентилятора. Скорость воздуха, проходящего через вентилятор, немного выше, чем у свободного потока.

Отношение воздуха, перенаправляемого вокруг двигателя, к воздуху, проходящему через сердечник, известно как коэффициент перепуска. Турбореактивные двухконтурные двигатели с малой степенью двухконтурности более экономичны, чем базовый турбореактивный двигатель. Турбореактивный двигатель создает большую тягу для почти равного количества топлива, используемого активной зоной, потому что расход топлива немного изменяется при добавлении вентилятора. В результате турбовентилятор отличается высокой топливной экономичностью.

Воздух, проходящий через сердечник, а также воздух, проходящий вокруг двигателя, составляют тягу. Вследствие того, что входное отверстие закрывает передний вентилятор и имеет множество лопастей, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер.

Турбореактивный двигатель дожигания

Это изображение показывает Пратт Форсажные камеры

используются в сверхзвуковых самолетах, таких как Concorde, и выключаются после достижения крейсерской скорости. Многие современные истребители используют турбовентиляторные двигатели с малой степенью двухконтурности, оснащенные форсажными камерами для эффективных крейсерских условий и создания высокой тяги для воздушных боев, а на турбореактивных самолетах — для полета на сверхзвуковых скоростях, преодолевая резкое увеличение лобового сопротивления, близкое к скорости звука. Форсажная камера впрыскивает топливо непосредственно в горячий выхлоп.Сопло базового турбореактивного двигателя удлиняется и после сопла устанавливается кольцо пламегасителей. Дополнительное топливо впрыскивается через обручи в поток горячего выхлопа. Горящее топливо создает дополнительную тягу, но с неэффективной скоростью.

Горящее топливо предлагает простой механический способ увеличения тяги, но с неэффективной скоростью. Расчет тяги такой же, как у обычного турбореактивного двигателя, за исключением того, что значение тяги на выходе — это тяга на выходе из форсажной камеры.

Уравнения тяги:

F _{Turbojet или форсажный турбореактивный} = á _e â € ™ V _e — á¹ _FS â € ™ V _FS 9016 Турбовинтовой = á¹ _FS ∠™ ( V _Pe — V _FS ) + á¹ _e ∠™ ( V _e — V _Pe )
F _{Турбореактор} = á¹ _e â € ™ V _e — á¹ _FS ∠™ V _FS + bpr ∠™ á¹ _c ∠™ V _f

где:
á¹ _FS = массовый расход набегающего потока воздуха
á¹ _e = массовый расход воздуха на выходе из активной зоны
á¹ _c = масса расход горячего выхлопа, проходящего через сердечник
á¹ _f = массовый расход потока вентилятора или байпаса
V _f = скорость воздуха на выходе из вентилятора
V _e = скорость воздуха на выходе из сердечника
V _Pe = скорость воздуха на выходе из гребного винта
V _FS = скорость набегающего потока воздуха
Ve = скорость воздуха на выходе из активной зоны
bpr = коэффициент байпаса, равный á _f / á _c

Ищете запчасти? Зайдите в SourceESB.

Компрессоры с турбинным двигателем | Aviation Pros

Один механик однажды сказал своему другу, не связанному с авиацией, что у газотурбинного двигателя есть четыре стадии работы — всасывание, сжатие, удар и удар. В этом простом объяснении за сжатие отвечает секция компрессора. Он обеспечивает необходимый объем высокотемпературного воздуха под высоким давлением в секции сгорания, чтобы удовлетворить потребности двигателя в сгорании. Он также обеспечивает отвод воздуха для различных систем самолета. В этой статье, основанной на AC65-12A, будет кратко рассмотрена основная конструкция и работа типовых секций компрессора газотурбинного двигателя.

Типы компрессоров

Есть два основных типа компрессоров — осевые и центробежные. Разница между ними заключается в том, как воздух проходит через компрессор.

Осевой поток

В компрессоре с осевым потоком воздух сжимается, сохраняя первоначальное направление потока. От входа до выхода воздух проходит по осевому пути и сжимается в соотношении приблизительно от 1,25 до 1,

.

Осевой компрессор имеет два основных элемента — ротор и статор.Ротор имеет лопасти, закрепленные на шпинделе. Эти лопасти толкают воздух назад так же, как пропеллер. По сути, это небольшие крылья. Ротор вращается с высокой скоростью и прогоняет воздух через ряд ступеней. Создается воздушный поток с высокой скоростью.

После того, как воздух нагнетается лопастями ротора, он проходит через лопатки статора. Лопатки статора закреплены и действуют как диффузоры на каждой ступени. Они частично преобразуют воздух с высокой скоростью в воздух под высоким давлением. Каждая пара ротор / статор представляет собой ступень компрессора.

Каждая последующая ступень компрессора сжимает воздух еще сильнее. Количество ступеней определяется требуемым количеством воздуха и общим повышением давления. Чем больше количество ступеней, тем выше степень сжатия.

Центробежный

В двигателе с центробежным потоком компрессор выполняет свою работу, собирая поступающий воздух и ускоряя его наружу за счет центробежного действия. Он в основном состоит из рабочего колеса (ротора), диффузора (статора) и коллектора компрессора.Двумя основными элементами являются крыльчатка и диффузор.

Функция крыльчатки заключается в подборе и ускорении воздуха наружу к диффузору. Это может быть как однократная, так и двукратная запись. Оба аналогичны по конструкции крыльчатке нагнетателя поршневого двигателя. Двойное рабочее колесо аналогично двум рабочим колесам, расположенным вплотную друг к другу. Однако из-за гораздо более высоких требований к воздуху для горения в турбореактивных двигателях рабочие колеса больше, чем рабочие колеса нагнетателя.

Основными различиями между двумя типами рабочих колес являются размер и расположение каналов.Типы с двойным входом имеют меньший диаметр, но обычно работают с более высокой скоростью вращения, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток. Рабочее колесо с одинарным входом позволяет удобно подавать воздуховоды непосредственно к проушине рабочего колеса (лопатки индуктора), в отличие от более сложных воздуховодов, необходимых для доступа к задней стороне крыльчатки с двойным входом. Хотя они немного более эффективны в приеме, крыльчатки с одним входом должны быть большого диаметра, чтобы подавать такое же количество воздуха, как и у крыльчаток с двойным входом. Конечно, это увеличивает общий диаметр двигателя.

Водоотводящая камера включена в воздуховод для двигателей с двойным входом компрессора. Эта камера необходима, потому что воздух должен входить в двигатель почти под прямым углом к ​​оси двигателя. Следовательно, для создания положительного потока воздух должен окружать компрессор двигателя под положительным давлением перед входом в компрессор.

Некоторые секции центробежного компрессора также включают дверцы для забора дополнительного воздуха (заслонки для продувки) как часть водоотводящей камеры. Эти двери обеспечивают подачу воздуха в моторный отсек во время наземной эксплуатации, когда потребность двигателя в воздухе превышает поток воздуха через впускные каналы.Когда двигатель не работает, дверцы удерживаются закрытыми с помощью пружины. Во время работы двери автоматически открываются, когда давление в моторном отсеке падает ниже атмосферного. Во время взлета и полета давление набегающего воздуха в моторном отсеке помогает пружинам удерживать двери закрытыми.

Диффузор секции центробежного компрессора представляет собой кольцевую камеру, снабженную множеством лопаток, которые образуют серию расходящихся каналов в коллекторе. Лопатки диффузора направляют поток воздуха от крыльчатки к коллектору под углом, предназначенным для удержания максимального количества энергии, обеспечиваемой крыльчаткой.Они также подают воздух в коллектор со скоростью и давлением, подходящими для использования в камерах сгорания.

Коллектор компрессора направляет воздушный поток из диффузора, который является неотъемлемой частью коллектора, в камеры сгорания. Коллектор имеет по одному выпускному отверстию для каждой камеры, так что воздух распределяется равномерно. Выходное колено компрессора прикреплено болтами к каждому из выходных отверстий. Эти отверстия для выпуска воздуха имеют форму каналов и известны под разными названиями, например, каналы для выпуска воздуха, выпускные колена или входные каналы для камеры сгорания.Эти воздуховоды выполняют очень важную часть процесса диффузии — они изменяют радиальное направление воздушного потока на осевое, где процесс диффузии завершается после поворота. Чтобы помочь локтям эффективно выполнять эту функцию, внутри локтей иногда устанавливают поворотные лопатки (каскадные лопатки). Эти лопатки уменьшают потери давления воздуха за счет гладкой поворотной поверхности.

Каждому типу компрессора присущи преимущества и недостатки.Зная это, некоторые современные производители двигателей используют преимущества каждого типа, используя их комбинацию в своей компрессорной секции. Вот некоторые из преимуществ и недостатков каждого типа компрессора.

Центробежный компрессор

Преимущества: Легкий вес. Повышение высокого давления на ступень. Простота изготовления (при этом низкая стоимость). Низкий вес.

Недостатки: Большая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Использование более двух ступеней нецелесообразно из-за потерь в очереди между ступенями.

Осевой компрессор

Преимущества: способность обрабатывать большие объемы воздушного потока и высокий коэффициент давления. Небольшая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Прямоточный поток, обеспечивающий высокую эффективность гидроцилиндра.

Недостатки: Более подвержен повреждениям посторонними предметами. Дорого в производстве. Очень тяжелый по сравнению с центробежным компрессором с той же степенью сжатия.

Удаление воздуха

Сжатый высокотемпературный воздух, производимый компрессорной секцией, можно отводить и использовать для различных функций.Отводимый воздух можно отбирать из любой из ступеней давления компрессорной секции. Расположение отверстия для отвода воздуха зависит от давления или температуры, необходимых для конкретной работы. Отверстия для стравливания воздуха представляют собой небольшие отверстия в корпусе компрессора на соответствующей ступени компрессора. Таким образом, различные степени давления или температуры достигаются путем включения соответствующей ступени. Часто воздух удаляется из последней ступени, так как именно здесь давление и температура самые высокие.

Некоторые области применения для стравливания воздуха включают:

• Герметизация, обогрев и охлаждение кабины
• Противообледенительная
• Пневматический пуск двигателей
• Вспомогательные приводы
• Управляюще-усилительные следящие устройства
• Мощность для работающих инструментов

Иногда необходимо охладить отбираемый из двигателя воздух, как в случае наддува кабины. В этих случаях для охлаждения воздуха используется какой-либо холодильный агрегат или теплообменник.

Компрессоры двигателей обеспечивают сжатие, необходимое для поддержки систем сгорания и стравливания воздуха в газотурбинных двигателях. Какой компрессор сжимает воздух в вашем двигателе?

Компрессоры

Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ. Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.

---

Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены двигателями газотурбинные двигатели, также называемые реактивными двигатели. Есть несколько разных типы газотурбинных двигателей, но все газотурбинные двигатели имеют некоторые общие детали. Все турбины двигатели имеют компрессор для повышения давления поступающий воздух до того, как он попадет в камеру сгорания. Производительность компрессора имеет большое влияние на общий двигатель спектакль.

Как показано на рисунке выше, существует два основных типа компрессоры: осевой и центробежный . На картинке компрессор слева называется осевым компрессором, потому что поток через компрессор проходит параллельно оси вращения. В компрессор справа называется центробежным компрессор, потому что поток через этот компрессор повернут перпендикулярно оси вращения. Центробежные компрессоры, которые использовались в первых реактивных двигателях, до сих пор используются на малых турбореактивных двигателях и турбовальный двигатели и как насосы на ракета двигатели.Современный большой турбореактивный и турбовентилятор в двигателях обычно используются осевые компрессоры.

Почему переход на осевые компрессоры? Средняя, ​​одноступенчатая, центробежный компрессор может увеличить давление в 4 раза. аналогичный средний, одноступенчатый осевой компрессор увеличивает давление только на коэффициент 1,2. Но связать вместе несколько ступеней и изготовить многоступенчатый осевой компрессор . в многоступенчатый компрессор, давление перемножается из ряда в ряд (8 ступеней на 1.2 на ступень дает коэффициент 4,3). Это намного больше сложно изготовить эффективный многоступенчатый центробежный компрессор потому что на каждом этапе поток должен возвращаться к оси. Поскольку поток направлен перпендикулярно оси, двигатель с центробежный компрессор, как правило, шире, имеет большее поперечное сечение площадь, чем соответствующая осевая. Это создает дополнительные нежелательные сопротивление самолета. По этим причинам наиболее высокая производительность, высокое сжатие В турбинных двигателях используются многоступенчатые осевые компрессоры.Но если бы только требуется умеренное сжатие, центробежный компрессор намного проще в использовании.

---

Действия:


---

Экскурсии с гидом

---

Навигация ..




Руководство для начинающих Домашняя страница

Сопряжение компрессора и турбины

Самые современные пассажирские и военные самолеты оснащены двигателями газотурбинные двигатели, также называемые реактивными двигатели. Первый и самый простой вид газовая турбина — турбореактивный. в турбореактивный двигатель, большое количество окружающего воздуха подводится в двигатель через впуск. Воздух давление и температура увеличиваются компрессором, который выполняет работу над потоком. В горелке воздух смешивается с небольшим количеством топлива и воспламеняется. Горячий выхлоп затем проходит через турбину. Турбина забирает немного энергии из горячего выхлопа, чтобы повернуть вал, приводящий в действие компрессор.Но есть достаточно энергии, чтобы обеспечить тягу реактивного двигателя за счет увеличение скорости через сопло.

На отдельных страницах описываются аспекты термодинамики и производительности. впуска, компрессора, горелка, турбина, и насадка. Изменение давления EPR и изменение температуры ETR через двигатель можно определить, если мы знаем компонентные характеристики. Общая мощность двигателя, тяга и расход топлива, затем можно легко определенный. Задача упрощена (немного) потому, что компрессор и турбина соединены между собой главным валом . ((gam — 1) / gam) — 1) / nc

Где cp — это коэффициент удельной теплоемкости при постоянном давлении, gam — это отношение удельных теплоемкостей, а nc — это КПД компрессора.((гамма -1) / гамма) — 1) / (nc * nt * Tt4)

Мы можем использовать это уравнение двумя способами. Мы можем указать давление увеличения компрессора, чтобы определить потерю давления через турбина. Или, если мы знаем потерю давления в турбине, мы может решить проблему повышения давления через компрессор. Первый использование уравнения используется в предварительном проектировании двигателя, в то время как второе использование используется для определения характеристик «вне конструкции».

Каждый двигатель разработан с учетом определенного набора желаемых условий.Те условия могут включать размер двигателя, тягу на взлет, или максимальная тяга на некоторой заданной высоте. На расчетного состояния, мы можем выбрать значения важных термодинамических переменные: максимальная температура горелки, CPR и форсунка площадь. Все остальные условия полета, скорость и высота, а также дроссельная заслонка. установка будет «не по дизайну». Для существующего двигателя давление потери через турбину можно определить по потоку воздуха через форсунка и дроссельная заслонка Tt4 , как показано на отдельной горка.Из приведенного выше уравнения мы можем определить компрессор степень сжатия.

---

Действия:


---

Экскурсии с гидом
• EngineSim — Симулятор двигателя:

---

Навигация ..




Руководство для начинающих Домашняя страница

Сжатый воздух может быть более эффективным, чем вы думаете

Пневматика, технология, использующая энергию сжатых газов, ежедневно затрагивает жизнь каждого.По данным Министерства энергетики, 18% всей промышленной энергии используется для сжатия воздуха и газов. Это очень важно для производства цемента и муки, а также для выдувания пластиковых бутылок.

Пневматика имеет несколько преимуществ: это наименее дорогая передающая среда — воздух или, в некоторых случаях, отделенные или инертные газы; он также имеет более низкую стоимость установки в целом. Но давление воздуха обычно ниже 250 фунтов на квадратный дюйм, что затрудняет обнаружение и устранение утечек. Он также менее эффективен, чем гидравлика, при передаче гидравлической энергии.

Пневматика приводит в действие широкий спектр инструментов и оборудования, во многих случаях заменяя шнур электропитания воздушным шлангом. Поскольку пневматическая энергия является искробезопасной, многие отрасли промышленности не могут работать без нее.

В основе всех пневматических систем лежит компрессор, который превращает воздух или газ в кинетическую энергию жидкости.

Основные сведения о компрессорах

Компрессоры превращают газ в энергию. Есть две основные категории воздушных компрессоров:

Dynamic. Эти компрессоры повышают давление воздуха, преобразуя скорость воздуха в давление (центробежное).

Вытяжной. Эти компрессоры улавливают заряд воздуха и физически сжимают пространство для увеличения давления (скользящая лопасть, винтовой, возвратно-поступательный, поворотный кулачок).

Есть также много типов компрессоров:

Пара центробежных компрессоров. Hydrotex


Центробежный. Используйте большой поток воздуха под низким давлением и без добавления масла в воздух (динамический).

Пластинчато-скользящие компрессоры.Toyota Industries


Пластинчато-скользящие компрессоры. Компактные агрегаты действуют как компрессоры или как вакуумные насосы (объемный).

Винтовой компрессор Atlas Copco


Винтовой компрессор. Самый распространенный (прямое вытеснение).


Роторные воздуходувки. Воздушный поток низкого давления, используемый для перемещения материалов. Масла в воздухе не используются (объемное вытеснение).

Компрессоры поршневые.Hydrotex


Поршневой. Поршневые компрессоры сжимают воздух поршнями (объемного действия).

Для различных типов воздушных компрессоров требуются смазочные материалы с подходящей вязкостью по ISO и пакетами присадок. Смазка обычно зависит от нагрузки компрессора, окружающей среды, температуры и параметров скорости.

Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры, также называемые радиальными компрессорами, увеличивают давление воздуха за счет радиального ускорения воздушного потока и последующего прижатия его к корпусу компрессора.Они хорошо подходят для непрерывного режима сжатия больших объемов газа / воздуха. Они обеспечивают безмасляный воздух и создают больший воздушный поток, чем компрессоры прямого вытеснения аналогичного размера. Центробежные компрессоры могут быть простыми одноступенчатыми для более низкого давления или более сложной многоступенчатой ​​конструкцией, обеспечивающей более высокое давление.

Смазываются только подшипники вращающегося вала и ведущие шестерни, поэтому в воздушный поток не попадает масло. Вязкость смазочного материала варьируется от 22 до 68 по ISO, в зависимости от частоты вращения вала и нагрузки на подшипник.Масло должно быть совместимо с вращающимися уплотнениями вала, чтобы масло не попало в зону воздушного потока. Конструкция привода центробежных компрессоров определяет, нужны ли противоизносные присадки или присадки против ржавчины и окисления для подшипников скольжения с прямым приводом.

Пластинчато-пластинчатые компрессоры

Пластинчато-пластинчатые компрессоры имеют много преимуществ. Они легкие, компактные, работают тихо, с минимальными вибрациями, состоят из небольшого количества деталей и выпускают максимально холодный воздух.

Компрессоры со скользящими лопастями смазываются на подшипниках вала, пазах лопастей, концах лопастей и поверхностях камер.Прорези и наконечники лопастей, а также внутренняя часть цилиндрической камеры компрессора смазываются маслом; таким образом, эти компрессоры подают воздушно-масляную смесь.

Если воздух не должен содержать масла, подаваемый воздух должен пройти через расположенный ниже по потоку воздушно-масляный сепаратор. В сепараторах используется фильтр, который заставляет масляный туман превращаться в более крупные капли для облегчения отделения и возврата в систему подачи масла компрессора.

Вязкость лопастного компрессорного масла определяется рабочей температурой и скоростью вращения.Потребность в противоизносных присадках в масле обычно определяется нагрузкой.

Масло впрыскивается в воздушный поток для смазки уплотнения между лопатками / ротором и цилиндром (корпусом), подшипниками, лопатками и поверхностями цилиндра.

Лопастные компрессоры обычно ограничиваются применениями значительно ниже 100 л.с. из-за изгибающих напряжений, прикладываемых к лопаткам. Масла ISO 68 и 100 являются наиболее распространенными классами вязкости. Пользователи должны всегда обращаться к руководству изготовителя комплектного оборудования для получения правильной вязкости и рекомендаций относительно противоизносных (AW) или антикоррозионных и окислительных (R&O) масел.

Винтовые компрессоры

За последние 60 лет винтовые компрессоры с впрыском масла стали самым популярным типом компрессоров в мире. Он работает, удерживая некоторый объем воздуха в зоне всасывания между двумя вращающимися в противоположных направлениях винтами и уменьшая его объем по мере того, как винты перемещают его к выпускному отверстию. Пленка смазочного и охлаждающего масла на поверхностях винта изолирует воздух в пределах винтов, чтобы предотвратить утечки. Некоторые допуски настолько жесткие, что в масляной пленке нет необходимости.

Необходимо решить ряд проблем со смазкой, чтобы гарантировать надежность работы винтовых компрессоров:

• Необходимо использовать стойкие к окислению смазочные материалы для предотвращения образования лака на винте. Лак уменьшает зазор и значительно увеличивает рабочую температуру, что приводит к еще большему образованию лака и возможному выходу компрессора из строя.
• Всасываемый воздух и масло должны быть чистыми, чтобы твердые частицы не повредили поверхности винта.
• Вспенивание масла снижает эффективность компрессора, поскольку не может обеспечить надлежащую герметизацию поверхностей винта.
• Масло должно обладать хорошей деэмульгирующей способностью, чтобы эмульсии не мешали удалению масла в воздушно-масляном сепараторе. (Деэмульгируемость — это мера способности масла выделять воду.)

Винтовые компрессоры обычно смазываются противоизносными маслами ISO 46 или 68. Синтетические смазочные материалы получают широкое распространение для борьбы с отложениями лака.

Роторно-лопастные компрессоры

Эти компрессоры состоят из двух симметричных лопастных роторов, установленных на отдельных валах параллельно, которые вращаются в противоположных направлениях друг к другу с высокой скоростью.Зубчатые шестерни синхронизируют вращение лепестков, чтобы поддерживать постоянный зазор между ними. Компрессоры эффективно производят значительный воздушный поток.

Роторы могут достигать восьми футов в длину и трех футов в ширину или быть достаточно маленькими, чтобы их можно было брать и носить с собой в коробке для завтрака.

Бесконтактные роторные воздуходувки относятся к группе компрессоров прямого вытеснения с сухим ходом. Это означает, что масло в камере сжатия не требуется. Смазываются только редуктор и подшипники, которые отделены от насосной камеры.

Эти компрессоры имеют низкую степень сжатия при давлении до 25 фунтов на кв. Дюйм и высокую производительность до 30 000 кубических футов в минуту.

Роторные воздуходувки / компрессоры имеют тенденцию к работе в горячем состоянии (с вытяжным воздухом до 350 ° F). Поэтому вязкость смазочного материала обычно составляет 150 или 220 единиц ISO, чтобы справиться с температурным истончением масляной пленки в коробке передач. Синтетические масла обычно выдерживают высокие температуры и лучше сопротивляются окислению.

На стороне шестерни зубья распределительной шестерни смазываются путем частичного погружения в масло невысокого давления (EP) или противоизносное масло.Зубья шестерни также смазывают подшипники шестерни. Со стороны привода (или со стороны ремня) подшипники обычно смазываются консистентной смазкой. Пользователи должны всегда проверять спецификации OEM на предмет правильных характеристик жидкости и / или смазки.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры основаны на тех же принципах, что и двигатели внутреннего сгорания (поршни, кольца, цилиндры и клапаны). Разница в том, что целью является сжатие газа вместо сгорания в верхней части поршня.

Поршневые компрессоры обычно используются из-за их высокой степени сжатия (отношения давления нагнетания к давлению всасывания) без высоких скоростей потока, а технологический воздух / газ относительно сухой.

Поршневой компрессор использует движение поршня внутри цилиндра для сжатия воздуха. Когда поршень движется вниз, выпускной клапан закрывается, и внутри цилиндра создается разрежение, заставляя впускной клапан открываться и всасывать воздух в цилиндр. Когда поршень поднимается, впускной клапан закрывается, и сжатый воздух выходит из цилиндра через выпускной клапан.

Смазка обычно осуществляется разбрызгиванием или центральной подсистемой под давлением. Большие поршневые компрессоры имеют смазку с прямым впрыском или капельным потоком в верхней части зоны поршневого воздушного клапана.

Небольшие (до 20 л.с.) поршневые компрессоры с воздушным охлаждением обычно смазываются моторным маслом SAE 30 или маслами ISO 68–100 R&O или противоизносными маслами; Поршневые компрессоры мощностью 50 л. износ в картере.

Для больших поршневых компрессоров с горизонтальной крейцкопфной головкой выбор цилиндровых масел зависит от растворимости газа и степени предотвращения смывания смазки с гильз цилиндров. Сложные эфиры и диэфиры заменили составные масла, содержащие животные жиры или растительные масла — натуральные сложные эфиры, — которые впервые были использованы много лет назад.

Смазочные материалы для компрессоров

Самым важным свойством компрессорной смазки является ее вязкость. Он должен соответствовать нагрузке компрессора, окружающей среде, температуре, скорости и его компонентам.Соображения включают:

Нагрузка . Входная мощность и подаваемое давление газа в фунтах на квадратный дюйм, одноступенчатое сжатие в сравнении с многоступенчатым.

Окружающая среда. Вид и реакционная способность сжимаемого газа, чистота газа для фильтрации, влажность.

Температура . Температура окружающей среды и рабочая температура компрессора, а также температура сжатого газа.

Скорость . об / мин вращающихся компонентов.

Смазка должна обладать некоторыми из следующих качеств:

• Стабильное базовое масло, которое сопротивляется окислению, но вступает в реакцию с другими сжимающимися газами, предотвращая образование отложений и продлевая или поддерживая срок службы масла.
• Хорошая деэмульгирующая способность для снижения влажности и предотвращения образования водно-масляных эмульсий в воздушно-масляном сепараторе.
• Антикоррозийная защита от ржавчины, а также от любой газовой коррозии.
• Не пенится для обеспечения надлежащего уплотнения между вращающимися винтами и лопастью и скользящими поршнями.Вспенивание также вызывает серьезные проблемы в последующих воздушно-масляных сепараторах.
• Сбалансирован и совместим с пакетом присадок для компрессора и типа сжимаемого газа.

Пользователи должны соблюдать эти шесть простых правил во время и после замены жидкости, чтобы продлить срок службы компрессора.

1. Перед заменой масла проверьте масло.
2. При изменении марки / типа жидкости получите информацию о текущих и новых смазочных материалах. Многие смазочные материалы для компрессоров несовместимы друг с другом или с некоторыми материалами уплотнений.
3. Промойте систему с использованием утвержденных смесителей и процедур.
4. Ежедневно проверяйте смотровое стекло на предмет склонности к пенообразованию.
5. Возьмите и проанализируйте образец через неделю после смены жидкости.
6. Выполняйте ежеквартальный анализ масла / подсчет твердых частиц.

Эффективность и срок службы компрессора напрямую зависят от используемого в нем смазочного материала, логично только проводить регулярный анализ масла, включая подсчет частиц, в компрессорной жидкости, чтобы предотвратить отказ.

Из-за высокой окислительной среды, а также влажности и высоких температур программа анализа масла рекомендуется для любого компрессора, критически важного для работы завода.Программы анализа масла позволяют менять жидкости в самый подходящий момент и помогают выявить проблемы с оборудованием до того, как они станут серьезными.

По своей природе воздушные компрессоры поглощают переносимые по воздуху загрязнители каждую секунду своей работы. Загрязненные смазочные материалы больше всего ухудшают качество сжатого воздуха. Простое сжатие атмосферного воздуха до 125 фунтов на квадратный дюйм приводит к увеличению концентрации загрязняющих веществ на 800%.

Самая большая проблема при техническом обслуживании — это фильтрация воздуха.Пользователи должны поддерживать чистоту входящего воздушного потока. В противном случае пневматические инструменты изнашиваются быстрее. Забор воздуха из жарких, влажных и грязных помещений затрудняет снижение эксплуатационных расходов.

Джон Камминс — вице-президент по технологиям производства и инвестиционный партнер Hydrotex . Эта статья основана на материалах, которые он представил на веб-семинаре, организованном Сообществом трибологов и инженеров по смазке, международным профессиональным некоммерческим обществом, базирующимся в Парк-Ридж, штат Иллинойс. Жанна Ван Ренесслар — писатель-фрилансер из Чикаго.

Отзыв: промывка газотурбинного компрессора

---

Промывка компрессора, как в рабочем, так и в автономном режиме, жизненно важна для поддержания производительности газовой турбины. Но какое чистящее средство лучше и как часто его нужно делать? Мехерван Бойс, Boyce Consulting Group, и Франсиско Гонсалес, Cheniere LNG O&M Services, рассматривают методы и представляют результаты недавних полевых испытаний.Оказывается, обычная деминерализованная вода работает не хуже мыльных растворов.

---

В связи с тем, что в компрессорах газовых турбин используются все более высокие коэффициенты давления, очистка лопаток компрессора путем промывки водой в потоке становится все более важным эксплуатационным требованием. На многих заводах эта операционная процедура принесла буквально сотни тысяч долларов в чистую прибыль предприятия.

Обычно в газовых турбинах используется компрессор осевого типа с регулируемыми лопатками на ранних стадиях.В случае компрессора, показанного на Рисунке 1, IGV, за которым следуют следующие три ряда, имеет регулируемые лопатки.

Однако промывка водой в режиме онлайн не является полным ответом, поскольку после каждой стирки полная мощность не восстанавливается, поэтому наступает время, когда устройство необходимо очистить в автономном режиме, как показано на Рисунке 2.

Эффект от Загрязнение компрессора также очень важно с точки зрения общей производительности газовой турбины, поскольку компрессор использует почти 60% работы, производимой газовой турбиной.Загрязнение компрессора снижает эффективность компрессора и приводит к снижению общей эффективности. Чем выше степень сжатия, тем больше отрицательное влияние загрязнения компрессора на тепловой КПД, как показано на рисунке 3.

Первоначальной защитой газовой турбины является хорошая система фильтрации воздуха, которую необходимо использовать до того, как воздух попадет в турбину. . Однако часть соли, содержащейся в воздухе, всегда проходит через фильтр. Метод, рекомендуемый для определения того, имеют ли загрязняющие вещества значительную солевую основу, состоит в том, чтобы промыть турбину мылом и собрать воду из всех имеющихся дренажных отверстий.Затем можно проанализировать растворенные в воде соли.

Оптимальное время для выполнения автономной очистки необходимо определить с учетом потери дохода из-за упущенной продажи электроэнергии, затрат на рабочую силу для автономной очистки и дополнительных доходов от повышения производительности.

Два подхода к очистке компрессора: абразивная очистка и очистка растворителем. Использование абразивной очистки уменьшилось из-за проблем с эрозией, и теперь в основном используется жидкая промывка.Новые компрессоры высокого давления очень восприимчивы к загрязнению лопастей, что не только может привести к снижению производительности, но также может вызвать помпаж компрессора. Эффективность промывки зависит от конкретного участка из-за различных условий окружающей среды на каждом предприятии. Существует множество отличных техник и систем для мытья водой. Операторы часто должны определять лучший подход для своих газовых турбин. Сюда входит рассмотрение того, какие растворители следует использовать, если таковые имеются, и частоты стирки.Это сложная технико-экономическая проблема, которая также зависит от службы, в которой находятся газовые турбины, и от окружающей среды завода.

Промывка водой в автономном режиме (с моющими средствами или без них) очищает за счет воздействия воды и удаления водорастворимых солей. Важно, чтобы используемая вода была деминерализованной. Соотношение моющее средство / вода также является другим важным параметром. Мытье водой с использованием водно-мыльной смеси — эффективный метод очистки. Эта очистка наиболее эффективна, если проводится в несколько этапов, которые включают нанесение мыльного раствора с последующими несколькими циклами полоскания. Каждый цикл ополаскивания включает ускорение машины примерно до 20% -50% от начальной скорости, после чего машине дают возможность остановиться по инерции. Затем следует период замачивания, в течение которого мыльный водный раствор может растворять соль.

Оперативная промывка широко используется как средство борьбы с засорением, в первую очередь не позволяя ему развиваться. Промывка может выполняться с использованием воды, растворителей на водной основе и растворителей или поверхностно-активных веществ на нефтяной основе.Растворители действуют путем растворения загрязняющих веществ, в то время как поверхностно-активные вещества действуют путем химической реакции с загрязняющими веществами. Растворители на водной основе эффективны против соли, но плохо против масляных отложений. Растворители на нефтяной основе плохо удаляют солевые отложения. При использовании растворителей существует вероятность повторного осаждения загрязняющих веществ на более поздних ступенях компрессора.

Как уже отмечалось, даже при хорошей фильтрации соль может скапливаться в компрессорной секции.

В процессе сбора как соли, так и других загрязняющих веществ быстро достигается состояние равновесия, после чего происходит повторное попадание в организм крупных частиц.Это повторное попадание необходимо предотвратить путем удаления соли из компрессора до насыщения. Скорость насыщения сильно зависит от качества фильтра. Как правило, соли могут безопасно проходить через турбину, когда температура газа и металла ниже 1000 ° F. Агрессивные атаки произойдут, если температура будет намного выше. Во время очистки фактическая мгновенная скорость прохождения соли очень высока вместе с сильно увеличенным размером частиц.

Некоторое ухудшение характеристик газовой турбины можно устранить путем очистки двигателя, в то время как ухудшение характеристик из-за внутреннего износа компонентов двигателя (рис. 4) можно устранить только путем проведения заводского осмотра и капитального ремонта двигателя.

Основными факторами, определяющими ухудшение характеристик газовой турбины, которое можно устранить с помощью очистки, являются количество загрязняющих веществ, попадающих в турбину (через входные воздушные фильтры и воздуховоды, воду из испарительных охладителей и из топлива), а также частота, а также тщательность очистки. промывка двигателя водой. Иногда необычные условия на площадке могут ускорить деградацию газовой турбины. Необычные загрязняющие вещества в воздухе от технологических туманов, дыма (например, от сжигания сахарного тростника), масла, выбросов химических веществ и пыльных бурь, например, были задокументированы как причины ускоренной деградации двигателя.

Поэтому необходимо провести программу испытаний для конкретного объекта, чтобы оптимизировать эффективность программы промывки турбины водой. По мере ухудшения характеристик газовой турбины обычно проявляются следующие условия: медленный разгон двигателя; склонность компрессора к помпажу; пониженная выходная мощность; потеря давления нагнетания компрессора двигателя; повышение температуры нагнетания компрессора двигателя; и снижение давления нагнетания компрессора.

Опции промывки

Существует три основных типа систем промывки газотурбинного компрессора: система промывки в реальном времени; автономная система промывки кривошипа; и ручная ручная система мойки кривошипа.

По большей части, онлайн-системы промывки предназначены как дополнение к автономным системам промывки кривошипа, а не в качестве замены. В общем, чрезвычайно важно реализовать программу промывки кривошипа турбины, чтобы восстановить большую часть возмещаемого ухудшения рабочих характеристик.

Иногда, когда промывка кривошипа турбины откладывается из-за рабочих ограничений, может возникнуть необходимость вручную очистить лопатки турбинного компрессора для удаления больших скоплений грязи на лопатках.

Испытания показали, что дополнительные пять точек эффективности были восстановлены в турбине Mars, когда была проведена промывка водой в автономном режиме.

Оперативная промывка используется при стабильных рабочих параметрах турбины. Систему можно использовать, не нарушая работу агрегата, и не имеет значения, работает ли турбина с частичной или полной нагрузкой. Оперативная мойка должна быть регулярной и плановой функцией технического обслуживания.

Оперативная промывка обычно включает в себя впрыскивание распыленной чистящей жидкости, что позволяет избежать любых проблем, которые могут быть связаны с методами абразивной очистки, которые могут привести к эрозии лезвий и повреждению покрытий компонентов.

Для промывки кривошипа в автономном режиме турбина запускается вручную стартером двигателя с отключенными топливом и системой зажигания. Как уже отмечалось, этот тип стирки более эффективен для устранения ухудшения рабочих характеристик. Перед выполнением промывки кривошипа в автономном режиме большая часть трубопровода низкого дренажа вместе с воспламенителем, горелкой, системами запального газа и т. Д. Снимается во избежание образования карманов с жидкостью в трубопроводе запальника турбинного топлива. Производители рекомендуют различные моющие жидкости на основе воды и растворителей, а технические специалисты испробовали множество различных комбинаций относительно широко доступных бытовых чистящих средств.

Предпочтительным методом для выполнения промывки кривошипа является использование ручной моющей трубки. Необходимо снять несколько смотровых люков воздухозаборника турбины, чтобы получить доступ к впускному отверстию компрессора. Затем ручная трубка вращается вокруг входного экрана турбины для равномерного распыления воздуха на входе компрессора.

Ручная чистка лопаток компрессора — еще один метод восстановления производительности компрессора двигателя. Это очень трудоемко, но помогает восстановить дополнительный уровень производительности.Не все компрессоры газовых турбин можно проверить в полевых условиях, и необходимо тщательно оценить затраты и выгоды, прежде чем применять этот метод. В настоящее время мы выполняем этот тип очистки на турбине Solar Mars 15000 SoLoNox, которая должна непрерывно работать от 11 до 12 месяцев без остановок, сводя к минимуму потери мощности. В результате ожидаемое повышение политропного КПД компрессора двигателя составляет примерно от 0,5 до 1,0 пункта КПД. В двигателе, который должен проработать 11 месяцев без промывки кривошипа, эта дополнительная эффективность обеспечивает существенное увеличение экономии топлива и передаваемой мощности.

Качество воды для промывки как в режиме онлайн, так и в автономном режиме должно строго контролироваться, чтобы исключить попадание примесей. В таблице ниже приведены типичные характеристики качества воды, необходимой для успешной мойки водой:

Проверка качества воды критически важна перед выполнением плановой промывки водой в режиме онлайн. Общей проблемой источников деминерализованной воды является случайное попадание жидкости в слои катализатора.Для промывки турбинной водой рекомендуется установка для полировки деминерализованной водой, чтобы обеспечить хорошее качество воды.

Эффективность промывки водой в режиме онлайн значительно повышается, если уделять внимание проверке качества воды. Детальный анализ воды при каждой промывке водой требует времени и затрат, но в качестве альтернативы можно использовать ручной измеритель для измерения проводимости, общего содержания растворенных твердых веществ и pH. Показания счетчика должны указывать на проводимость воды <0.5 мкм, общее количество растворенных твердых веществ <1,0 ppmw и pH от 7 до 9.

Самые популярные растворители на водной основе для промывки компрессоров в оперативном и автономном режиме имеют низкое содержание металлов и получены из высокоактивных натуральных масел и поверхностно-активных веществ. . Агенты на водной основе безвредны для окружающей среды и не содержат растворителей, способных растворять и удалять отложения в двигателе, которые накапливаются со временем. Известно, что другие промышленные чистящие средства, такие как Mr Clean, хорошо работают в сочетании с реагентами на водной основе и средствами на основе растворителей.Большинство производителей турбин предлагают пользователям утвержденный список мыла, которое можно использовать с их турбинами.

Многие различные типы растворителей на основе растворителей также используются для промывки турбин в оперативном и автономном режиме. Большинство растворителей получают из углеводородных базовых компонентов и содержат очень мало металла. Считается, что большинство из этих растворителей не совсем безвредны для окружающей среды, но при соблюдении соответствующих процедур эти агенты можно использовать безопасным образом. Эти растворители преимущественно используются во время промывки кривошипа в автономном режиме.

Самым распространенным средством для промывки водой является деминерализованная вода. Системы деминерализованной воды очень эффективны, если система фильтрации эффективно отфильтровывает большинство взвешенных в воздухе частиц и маслянистых веществ.

Тесты

Чтобы помочь определить оптимальные процедуры промывки компрессора, было проведено исследование трех турбин на предприятии, в котором задействовано 36 газовых турбин различного назначения, 28 — для механических приводов и восемь — для выработки электроэнергии.Объект был выбран потому, что все турбины были одинаковыми, от одного производителя, Solar, и, находясь на одном участке, условия атмосферного загрязнения и загрязнения воздуха были одинаковыми для каждого блока.

Тесты были направлены на определение наиболее эффективных растворителей и оптимальной частоты промывок.

Турбины используются в режиме комбинированного цикла горячего масла с рекуперацией энергии отходящего тепла. Большинство газовых турбин имеют мощность 4000 л.с., в то время как самая большая из них — это установка Mars мощностью 15000 л. с., приводящая в движение осевой компрессор технологического газа.Тридцать три из тридцати шести газовых турбин были оборудованы возможностью промывки водой в оперативном режиме.

В качестве турбин, используемых для всех тестов на промывку водой в режиме онлайн, были машины Solar T4702S Centaur. Все турбины имеют одинаковую конфигурацию, и все турбины имеют примерно одинаковое количество часов работы.

Турбины оснащены фильтрами предварительной очистки воздуха на входе и фильтрами предварительной очистки производства Donaldson. Фильтры сконфигурированы с цилиндрическим / коническим фильтрующим материалом из синтетического материала.Система фильтрации представляет собой систему фильтрации по принципу «напор и затяжка». Эффективность фильтрации составляет 99,5% для частиц размером 1-3 мкм. Среднее падение давления на фильтрах составляет 2,4 дюйма вод. Ст.

Двигатели Centaur, соединенные с редуктором скорости и генератором, способны производить 3 МВт. Выхлоп турбины направляется в блок рекуперации тепла, который нагревает горячую масляную среду, которая используется в технологических целях. Типичная температура выхлопных газов составляет около 950 ° F перед змеевиками с горячим маслом и 200 ° F после змеевиков.

Все газовые турбины оснащены системой промывки водой в режиме онлайн, см. Рис. 5. Система промывки в режиме онлайн состоит из промывочного кольца, расположенного за пределами впускного коллектора воздуха турбины, с несколькими косичками, соединенными с восемью форсунками распылительного типа. , которые нацелены на входные направляющие лопатки, как показано на рисунке 6.

На рисунке 7 показан вид изнутри впускной воздушной камеры турбины, показывающий автономное кольцо для промывки водой и сопла для промывки водой в режиме онлайн. Промывочные форсунки рассчитаны на выпуск 0.24 галлона промывочной жидкости при 100 фунтах на квадратный дюйм. Промывочная жидкость хранится в сборном баке из нержавеющей стали на 26 галлонов. Бак оборудован напорным патрубком, используемым для нагнетания давления в баке с целью нагнетания промывочной жидкости в промывочное кольцо через трубопровод из нержавеющей стали. Система портативна и перемещается от турбины к турбине.

Турбины также оснащены промывочным кольцом кривошипа с форсунками, которые не распыляют воду.

Четыре испытания были проведены на трех идентичных газотурбинных генераторных установках, установленных рядом друг с другом, как показано на Рисунке 8.

Первый тест: деминерализованная вода с мылом от разных поставщиков

На рисунке 9 показаны результаты промывки только водой и мыла с использованием мыла от двух разных поставщиков один раз в неделю на трех идентичных соседних газовых турбинах. На этом участке промывка кривошипа была проведена 19 июля. 23 июля качество воды не контролировалось, и турбины были ошибочно промыты некондиционной водой. Было отмечено большое падение производительности компрессора, что свидетельствует о загрязнении компрессора загрязняющими веществами в воде.Затем турбины были снова промыты водой, соответствующей спецификациям, приведенным в таблице на стр. 39, и водно-мыльным раствором с использованием мыла от двух разных поставщиков. 25 июля рабочие характеристики турбины улучшились на всех трех блоках. Как видно, стирка только водой была ничем не хуже мыльных растворов.

Второй тест: деминерализованная вода, мыло на водной основе и мыло на основе растворителя

Целью этого теста было определить, какое мыло лучше, мыло на основе растворителя или мыло на водной основе.Деминерализованная вода использовалась в качестве третьего агента. На Рисунке 10 обратите внимание на вертикальный зазор между водой и мыльным раствором, полученный в более ранней части теста. Со временем вертикальный разрыв между мылом и водой сократился почти до нуля. Это говорит о том, что растворители были более эффективными в течение первой недели, но через некоторое время эффективность растворителей снизилась до такой степени, что они были не более эффективными, чем обычная деминерализованная вода.

Испытание третье: разные растворители на водной основе

Целью этого испытания было определить, есть ли какие-либо различия между мылами на водной основе, поставляемыми разными поставщиками.

Мыла на водной основе считаются более экологически безопасными, чем варианты на основе растворителей, но каждый поставщик заявляет, что их мыло на водной основе имеет разный химический состав и другую «философию» с точки зрения того, как мыло очищает лопатки компрессора.

В ходе испытаний мыла использовались два раза в неделю с ополаскиванием деминерализованной водой.

На рис. 11 показаны результаты этих испытаний и показано, что все мыла работали одинаково.

Тест четвертый: разные частоты промывки деминерализованной водой и растворителями на водной основе

Целью этого теста было определение оптимальной частоты для выполнения тестов на промывку водой в режиме онлайн.Испытания включали ежедневную промывку деминерализованной водой на одной газовой турбине и промывку деминерализованной водой два раза в неделю на второй газовой турбине. Третью газовую турбину промывали ежедневно деминерализованной водой, смешанной с растворителем на водной основе.

Рисунок 12 показывает результаты и показывает, что с течением времени промывка деминерализованной водой два раза в неделю оказывается наиболее эффективной.

Анализ затрат

Средний расход топлива для типичной турбины Centaur составляет около 36 MMBtu / h. Нередко можно встретить пользователей, которые выполняют промывку кривошипа на основе потери мощности, а не общей потери тепловой эффективности или потери эффективности компрессора, которая редко измеряется.Потери мощности в газовой турбине простого цикла вызываются многими факторами, такими как увеличение падения давления в системе фильтрации воздуха, засорение компрессора, изменения теплотворной способности топлива, засорение камеры сгорания, засорение расширителя турбины и увеличение противодавления турбины. Таким образом, 10% -ная потеря выходной мощности, что соответствует 10% -ной потере теплового КПД, может иметь как часть своих потерь потеря КПД компрессора на 6-8%, что приводит к потере 3% -4% общего теплового КПД. .

В турбине Centaur экономия топлива на 3% в течение одного года составляет 29 171 доллар только для одной турбины, исходя из стоимости 5 долларов за миллион БТЕ для природного газа.Для парка из 30 турбин это составляет 875 124 долларов в год.

При планировании эффективной программы промывки водой необходимо учитывать потери топлива, необходимые материалы и рабочую силу, а также производственные потери. Как правило, вода в режиме онлайн, рассматриваемая здесь, может быть выполнена одним человеком за час. Поскольку каждое применение турбины отличается, пользователь должен сравнить затраты, связанные с потерей производительности, с экономией топлива, связанной с автономной программой промывки водой.

Вода не менее эффективна, чем мыло

То, что составляет лучшую комбинацию водной промывки в режиме онлайн и промывки кривошипа, будет варьироваться от места к месту. Контролируя производительность и выполняя несколько тестов на промывку водой, любой объект может определить лучшую комбинацию промывки водой. Результаты описанных выше испытаний показали, что в большинстве рабочих условий промывка деминерализованной водой, проводимая два раза в неделю, так же эффективна, как и использование водно-мыльных смесей. Еще несколько замечаний, касающихся очистки компрессора:

• Хорошая фильтрация воздуха — ключ к продлению срока службы и предотвращению загрязнения компрессора.
• Используемая вода должна быть деминерализованной. Использование недеминерализованной воды может повредить турбину.
• В тестах использовалась деминерализованная вода, а также мыльные растворы.
• После всех промывок водой с растворителем следует ополаскивание водой.
• После многочисленных промывок водой производительность компрессора ухудшится, и потребуется промывка кривошипа в автономном режиме.
• Промывка в автономном режиме должна выполняться всякий раз, когда производительность компрессора снижается на 3–4%.
• Неосмотрительно допускать накопление загрязняющих веществ до начала режима промывки водой, поскольку загрязняющие вещества будут смываться вниз по потоку, вызывая закупорки на последних стадиях.

  No related posts.