Принцип работы турбины дизельного двигателя: Как работает турбина на дизельном двигателе

Турбина дизельного двигателя — принцип устройства | Витес

Среди многих не слишком компетентных в вопросах автомеханики водителей распространено мнение о том, что дизельный движок с турбиной слишком сложен в обслуживании, капризен в эксплуатации и дорог в плане ремонта или замены запчастей. Однако тот факт, что в последнее время дизеля успешно ставят даже на самые недорогие модели авто, частично опровергает эту теорию. Данная же статья призвана развеять эти слухи полностью, а посвящена она устройству и функционированию простейшего турбодизеля, а также описанию основных его преимуществ и советам по правильной его эксплуатации.

Стоит сразу отметить, что турбодизель не отличается феноменально высокими показателями долговечности, однако при прочих равных условиях ничуть в них не уступает классическим «атмосферным» движкам.

Принцип работы и пара слов об устройстве

Турбонаддув призван увеличить количество топливо-воздушной смеси в камере сгорания, что при одних и тех же параметрах КС и расхода топлива намного увеличивает мощность движка. Приводится в действие турбокомпрессор при помощи выхлопных газов. Сам по себе турбокомпрессор – это воздушный насос из двух крыльчаток на общей оси, при этом крыльчатки вращаются с огромной скоростью (почти равной скорости звука) благодаря большой скорости вращения оси. Функция компрессора – сжатие всасываемого воздуха и подача его напрямик во впускной коллектор. Рост показателя мощности движка прямо пропорционален количеству подаваемого в коллектор воздуха, и светлые умы автодела воплотили в современных конструкциях турбин всё необходимое для максимального увеличения данного показателя.

Что же касается устройства турбонаддува, то в зависимости от модели авто, для которой он производится, тип его конструкции варьируется. Однако общим для многих турбокомпрессоров является принцип «улитки» в устройстве корпуса: спиралевидный, сужающийся с одного конца канал повышает рабочее давление в турбине, что опять же благоприятно сказывается на мощности движка. Так как ось турбины и ротор работают в различных условиях, изготавливаются они из разных материалов. При изготовлении турбины ротор насаживают на ось во вращении в разных направлениях, что позволяет получить крепкую, неразъёмную спайку двух этих узлов турбокомпрессора. После этого ось балансируют и устанавливают в корпус турбины. Рабочая ось развивает скорость примерно до ста сорока тысяч оборотов в минуту. При этом на том месте, куда на ось усаживают ротор, конструкция оси имеет полость. Предназначение данной полости в том, чтобы препятствовать передаче тепла от ротора к оси.

Структурной сложности данной конструкции добавляют системы динамических уплотнителей и смазки. Уплотнители также выполнены из материалов, препятствующим излишней теплоотдаче на корпус турбины. Установка их производится в специальные пазы, и благодаря им реализуется использование принципа разницы показателей давления в разных областях турбины. Эта же разница в давлении служит для препятствования утечки масла в турбину, и вызывается различием в размере диаметра турбины в разных её частях. Неисправности в работе турбины довольно легко выявить самостоятельно, а вот ремонт её лучше доверить квалифицированным профессионалам с опытом работы в данной области.

Как максимально увеличить срок службы турбины?

Большие требования к условиям эксплуатации турбины обусловлены её сложным устройством. Однако при соблюдении этих требований и советов турбина прослужит автомобилю максимально долго:

• Не стоит перегружать холодный и непрогретый движок
• Всегда использовать качественное масло и регулярно производить его замену
• Обращать внимание на состояние системы смазки турбины, вовремя устранять её засоры
• Перед тем, как заглушить мотор, стоит дать ему пару минут поработать вхолостую

Большинство специалистов и механиков отмечают, что при соблюдении всех правил эксплуатации турбодизель служит своему владельцу верой и правдой довольно долгое время, экономит немало денежных средств с учётом современных цен на топливо а также положительно сказывается на мощностных характеристиках двигателя.

Ремонт турбин дизельных двигателей ✔ Ремонт турбины ДВС

Ремонт турбин дизельных двигателей на тяжелом топливе

Дизельные силовые агрегаты применяются обычно в грузовых автомобилях. Особенности работы дизелей позволяют получать значительное усилие при низких оборотах двигателя, при этом расход топлива незначителен. Для повышения эффективности двигателей на тяжёлом топливе их комплектуют ТНВД – топливным насосом высокого давления. Этот агрегат подаёт смесь в камеру сгорания, а для обеспечения полноты использования смеси туда же нагнетается большое количество воздуха посредством применения турбины.

Эти сильно нагруженные механизмы требуют правильного ухода и профессионального ремонта. Ремонт турбин дизельных двигателей в Москве возможно сделать во многих местах, но ТНВД и турбина требуют внимания профессионалов, а цена не должна быть решающей, когда нужна диагностика и обслуживание.

Устройство турбины дизельного ДВС

Профилактика ремонта турбин дизельных двигателей

В Москве огромное количество грузовиков с дизельными двигателями, цена их может отличаться, но объединяет их необходимость периодического ремонта турбин дизельных двигателей и ТНВД. В желании заработать больше или по причине невежества и лени ремонт турбины дизельных двигателей может стать частой необходимостью.

Самостоятельно это способны сделать немногие, а чтобы сэкономить, следует придерживаться простых правил:

1. для длительной работы без ремонта турбин дизельных двигателей и ТНВД в Москве и провинции перед стартом их следует основательно прогреть;
2. при завершении работы не следует сразу глушить двигатель после прибытия на место стоянки, небольшой прогон на холостых предотвращает осадок лишней сажи во вращающихся агрегатах, позволяет отсрочить ремонт турбин дизельных двигателей в Москве;
3. цена качественного масла значительно меньше, чем услуги профессионалов при ремонте турбин дизельных двигателей, особенно в Москве, своими руками такую операцию способны сделать немногие умельцы;
4. своевременная диагностика и соблюдение интервалов обновления смазывающей жидкости дают гарантию длительной и правильной работы дизеля;
5. чистый воздух, который поступает для обогащения горючей смеси, должен быть в достаточном количестве и без посторонних субстанций, в Москве этот момент особенно важен из-за плотного потока транспорта, воздушный фильтр подлежит постоянному контролю, чистке и регулярной замене.

Признаки, сигнализирующие о ремонте турбины двигателя

В Москве много мест для ремонта, но много шума. Тишина необходима, чтобы контролировать правильность работы агрегатов.

После трудовых будней следует обратить внимание на присутствие возможных сигналов к скорому ремонту турбин дизельных двигателей:

1. при шумной работе двигателя с примесями механических постукиваний пришла пора менять бал или крыльчатку турбины, цена деталей постоянна, а работа стоит дешевле при ранней реакции на посторонние звуки;
2. сизый дым, даже при большой загазованности в Москве, является признаком скорого окончания срока службы турбины или ТНВД;
3. перегрев корпуса турбины также должен насторожить опытного водителя;
4. увеличенный расход топлива и смазки говорит о снижении эффективности работы механизмов, а запах масла подтверждает опасения и ускоряет ремонт или замену турбины дизеля.

Кто и где производит ремонт турбин дизельных двигателей в Москве

Сложный агрегат с минимальными допусками при изготовлении требует заботы и внимания профессионалов. В Москве услуги по ремонту турбин достойного качества и цены можно найти быстрее, чем в провинции. Но доверие зарабатывается годами. Следует собрать больше информации о сервисе, где можно починить или продиагностировать автомобиль, братья по водительскому цеху всегда дадут хороший совет.

Профессионалы не поддаются соблазну лёгкой наживы, они всегда добросовестны и стоят потраченных на них денег.

Принцип работы промышленной газовой турбины, MGT6100 и MGT6200

Power Projects

Энгр Фахад
Послать электронное письмо

23 октября 2020 г.

261

Принцип работы промышленной газовой турбины:

Принцип работы промышленной газовой турбины – с серией MGT из Компания MAN Diesel & Turbo создала семейство промышленных газовых турбин, которые она разработала на своем предприятии в Оберхаузене. Высокоэффективный MGT6100 и MGT6200 Промышленные газовые турбины установили веху в классе мощности 6 МВт.

Сначала рассмотрим промышленную газовую турбину MGT6200 . Это модель с двумя валами, используемая в качестве механического сухого двигателя для компрессоров, например, компактный основной двигатель обеспечивает максимальную мощность 6,9 мегаватт. Это эквивалентно 9522 лошадиным силам, т. е. 95 автомобильным двигателям по 100 лошадиных сил каждый, произведенным вместе.

MGT6200 Промышленная газовая турбина в основном состоит из двух секций: газогенератора с турбиной высокого давления слева и силовой турбины или турбины низкого давления справа, которая работает независимо от газогенератора с переменной скоростью благодаря второму валу. .

Внешний привод запускает газовую турбину . В данном случае это электродвигатель, приводящий в движение вал турбины высокого давления, а вместе с ним и установленный на нем 11-ступенчатый осевой компрессор. Компрессор, приводимый в движение турбиной высокого давления, служит для всасывания и сжатия воздуха, необходимого для сгорания внутри шести камер сгорания. Воздух смешивается с горючим газом, и смесь воспламеняется, горячие выхлопные газы расширяются, приводя в движение как турбины высокого, так и низкого давления.

Лучшие портативные генераторы, доступные на Amazon:

2000 Вт, портативный генератор, работающий на газе:

4750/3800 Вт двухтопливный портативный газовый генератор с электрическим запуском, готовый к работе на колесах:

7500 Вт двухтопливный портативный генератор с электрическим запуском :

* Обратите внимание: это партнерские ссылки. Я могу получить комиссию, если вы купите компоненты по этим ссылкам. Я был бы признателен за вашу поддержку на этом пути!

Рассмотрим этот процесс подробнее. Благодаря вращательному движению лопатки осевого компрессора ударяются о воздух, который они направляют в турбину, сжимая ее. При этом создается поток, который проходит через кожух воздухозаборника и далее по оси.

Повышение давления на 15 бар означает, что в шесть камер сгорания поступает воздух с примерно в 15 раз большим количеством кислорода. Эти усовершенствованные камеры сгорания могут предварительно гомогенно смешивать топливный газ со сжатым воздухом еще до того, как он попадет в камеру.

Затем эта смесь воспламеняется и сгорает с очень низким уровнем выбросов. Газовоздушная смесь расширяется за счет теплоты сгорания во много раз по сравнению с ее объемом, в результате чего она протекает с большой скоростью, сначала через два ряда лопаток турбины высокого давления.

Затем через турбину низкого давления или силовую турбину, приводя в движение оба вала. Выхлопные газы проходят через диффузор в выходной корпус, их высокая температура около 460 градусов Цельсия все еще может использоваться, например, для производства пара. Вал силовой турбины может работать независимо от вала газогенератора в диапазоне скоростей от 45 до 105 процентов от номинальной скорости в двенадцать тысяч шестьсот об/мин и, таким образом, оптимально адаптироваться к требованиям приводимой машины.

Однако такой гибкий диапазон скоростей не является обязательным для выработки электроэнергии, поэтому компания MAN разработала промышленную газовую турбину MGT6100.

Эта модель с одним валом приводит в действие электрический генератор с постоянной скоростью и была специально разработана и оптимизирована для этого.

Газовая турбина MGT6100 имеет несколько общих сборочных частей, таких как, например, камеры сгорания. Или

Осевой компрессор с MGT6200 . Но здесь используется только один сплошной вал. Это экономит около 27% компонентов. Он состоит из семи тысяч восьмисот сорока шести отдельных компонентов.

В то время как MGT6200 состоит из десяти тысяч одиннадцати частей. MAN Diesel & Turbo производит промышленные газовые турбины с 1988 года. Серия MGT является последним проявлением этого обширного опыта. Таким образом, компания предлагает экологически чистые приводы будущего для компрессоров и генераторов, которые могут похвастаться высоким механическим КПД более 30% и чрезвычайно низким уровнем выбросов загрязняющих веществ.

Энергетический цикл Брайтона

1. Понять основные операции цикла Брайтона.

2. Продемонстрировать применение основных уравнений для анализа цикла Брайтона.

Фон 

Цикл Брайтона представляет собой стандартную модель энергетического цикла газовой турбины. Простой газотурбинный двигатель
состоит из трех основных компонентов: компрессора, камеры сгорания и турбины. Согласно
принцип цикла Брайтона, воздух сжимается в турбокомпрессоре. Затем воздух смешивается с топливом,
и сжигают при постоянном давлении в камере сгорания. Образовавшемуся горячему газу дают
расширяться за счет газотурбинного двигателя для выполнения работы. Большая часть работы, производимой газотурбинным двигателем, используется для запуска
компрессор и все остальное доступно для запуска вспомогательного оборудования и производства электроэнергии. Газ
газотурбинный двигатель находит широкое применение. Обычное использование включает стационарное производство электроэнергии.
электростанции (электростанции) и мобильные электростанции (корабли и самолеты). На электростанции
применения, выходная мощность газотурбинного двигателя используется для обеспечения мощности на валу для привода генератора,
ротор вертолета и т. д. Самолет с реактивным двигателем приводится в движение реактивной тягой выходящего газа.
ручей. Турбинный двигатель обеспечивает мощность, достаточную для привода компрессора и вспомогательного оборудования.
мощность. Поток газа приобретает в цикле больше энергии, чем необходимо для привода компрессора.
оставшаяся доступная энергия используется для движения самолета вперед.

Схема цикла Брайтона (простая газовая турбина) представлена ​​на рис. 1. Всасывается воздух низкого давления
в компрессор (состояние 1), где он сжимается до более высокого давления (состояние 2). Топливо добавляется в
сжатого воздуха и смесь сжигается в камере сгорания. Образовавшиеся горячие газы поступают в
турбины (состояние 3) и расширить до состояния 4. Цикл Брайтона состоит из четырех основных процессов:

Анализ цикла

Термодинамика и первый закон термодинамики определяют общую передачу энергии. К
Для анализа цикла нам необходимо как можно полнее оценить все состояния. Стандартные модели Air
очень полезны для этой цели и дают приемлемые количественные результаты для циклов газотурбинного двигателя. В этих
моделей делаются следующие предположения.

1. Рабочим телом является воздух, рассматриваемый как идеальный газ на протяжении всего цикла;

2. Процесс горения моделируется как подвод тепла при постоянном давлении;

3. Выхлоп моделируется как процесс отвода тепла при постоянном давлении.

В стандартных моделях холодного воздуха (CAS) удельная теплоемкость воздуха считается постоянной (модель идеального газа) при
самая низкая температура в цикле. Влияние температуры на удельную теплоемкость может быть учтено в
анализ при умеренном увеличении усилия. Однако решения закрытой формы больше не будут
возможное.

Чтобы выполнить термодинамический анализ цикла, мы рассмотрим контрольный объем, содержащий каждый компонент цикла, показанный на рисунке 1. Этот шаг кратко описан ниже.

Компрессор

Рассмотрим следующий контрольный объем для компрессора:

Обратите внимание, что в идеале теплоотдача от контрольного объема (C.V.) в окружающую среду отсутствует. В стационарных условиях и без учета эффектов кинетической и потенциальной энергии первый закон для этого контрольного объема записывается как

. Учитывая, что у нас есть один поток в контрольный объем и один поток из контрольного объема, мы может записать более конкретную форму первого закона как

Или, перегруппировав термины, связанные с каждым потоком

Это общая форма первого закона для компрессора. Однако, если предполагается, что поток жидкости представляет собой идеальный газ, мы можем представить энтальпии в терминах температуры (гораздо более измеримая величина), используя соответствующее уравнение состояния ( dh = c _p dT ), которое вводит конкретное постоянные удельные теплоемкости, разность энтальпий легко выражается как разность температур как

Обратите внимание, что в идеале существует передача работы из контрольного объема (C. V.) в окружающую среду. В стационарных условиях и без учета эффектов кинетической и потенциальной энергии первый закон для этого контрольного объема записывается как

. Учитывая, что у нас есть один поток в контрольный объем и один поток из контрольного объема, мы можно записать более конкретную форму первого закона как

Или, перегруппировав термины, связанные с каждым потоком

Предполагая, что идеальные газы имеют постоянную удельную теплоёмкость, разность энтальпий легко выражается как разность температур как

Опять же, чтобы быть более точным, удельная теплоемкость каждой жидкости должна оцениваться как линейное среднее между ее входной и выходной температурами.

Турбина

Рассмотрим следующий контрольный объем для турбины,

Предполагая, что идеальные газы имеют постоянную удельную теплоемкость, разность энтальпий легко выражается как разность температур как

Как и прежде, удельная теплоемкость каждой жидкости должна оцениваться как среднее линейное значение между температурой на входе и на выходе для получения более точных результатов.

Необратимости, присутствующие в реальном процессе, можно смоделировать, введя изоэнтропический КПД турбины,

, где нижний индекс s относится к идеальному (изоэнтропическому) процессу, а нижний индекс a относится к реальному процессу. Для идеального газа приведенное выше уравнение сокращается до

Экспериментальные установки

Лабораторная установка представляет собой автономную портативную двигательную лабораторию «под ключ», изготовленную
ООО «Турбинные технологии» под названием TTL Mini-Lab. Мини-лаборатория состоит из настоящего реактивного двигателя.
Следовательно, присутствуют те же проблемы безопасности, что и при работе реактивного двигателя. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы следовать
все процедуры безопасности точно так, как указано в лаборатории и указано вашими инструкторами лаборатории.
следующее описание установки предоставлено производителем.

«Турбореактивный двигатель Turbine Technologies Model SR-30 является основным
составная часть. Рабочий звук и запах трудно отличить от работы на холостом ходу,
небольшой бизнес-джет. Осевое турбинное колесо двигателя и направляющее кольцо лопасти вакуумные.
отливки по выплавляемым моделям. Изготавливаются из современных, с высоким содержанием кобальта и никеля
содержанием суперсплавов (MAR-M-247 и Inconnel 718). Камера сгорания
состоит из кольцевой противоточной системы, включающей внутренние полоски пленочного охлаждения.

Топливный и масляный баки, фильтры, масляный радиатор, вся необходимая сантехника и электропроводка находится в
нижняя часть конструкции мини-лаборатории. Рычаг дроссельной заслонки расположен с правой стороны
оператора и над наклонной приборной панелью. Дроссель позволяет the7
оператору плавно переключать мощность между холостым и максимальным N1. Цифровой
обороты двигателя и E.G.T. датчики, механический E.P.R., масло, топливо, давление воздуха при запуске
Датчики также являются частью стандартной панели. Индикаторы сигнализируют о низком уровне масла
давление, воспламенитель включен и состояние воздушного запуска. Главный выключатель с ключом управляет
главная электрическая шина. Другие переключатели, установленные на панели, управляют воспламенителем, воздушным пуском и
активировать подачу топлива. Топливная система двигателя СР-30 очень похожа на крупнотоннажную.
двигателей — распыление топлива через 6 форсунок высокого давления с обратным потоком, что позволяет
работа с широким спектром жидкого топлива на основе керосина (например, дизельное топливо, Jet A, JP-4
по 8)».

 

Компоненты двигателя

Реактивный двигатель состоит из одноступенчатого радиального компрессора, противоточной кольцевой камеры сгорания и одного
ступенчатая осевая турбина, которая направляет продукты сгорания в сужающееся сопло для дальнейшего
расширение. Детали двигателя можно увидеть в разрезе на рис. 6.

Приборы.

Датчики подключаются к центральной панели доступа и взаимодействуют с оборудованием для сбора данных и
программное обеспечение от National Instruments. Производитель предоставляет следующее описание
датчики и их расположение.

«Опция интегрированной системы датчиков (Mini-Lab) включает следующие датчики:
Статическое давление на входе компрессора (P ₁
), Давление застоя на выходе ступени компрессора
(P ₀₂
), Давление в камере сгорания (P ₃
), Давление застоя на выходе из турбины (P ₀₄
),
Давление застоя на выходе из форсунки (P ₀₅
), Статическая температура на входе компрессора
(Т ₁
), температура застоя на выходе ступени компрессора (T ₀₂
), Вход ступени турбины
температура застоя (T ₀₃
), температура застоя на выходе из ступени турбины (T ₀₄
), и
температура торможения на выходе из сопла (T ₀₅
). Кроме того, система включает в себя
датчик расхода топлива и цифровой индикатор тяги, измеряющий силу тяги в реальном времени на основе
на тензометрической системе упорного ярма».

Экспериментальная процедура

ЗАМЕЧАНИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ:

1. Убедитесь, что на вас надеты наушники. Если вы не уверены, как
беруши правильно используются, попросите лаборанта провести демонстрацию.
Никогда не оставайтесь в лаборатории без средств защиты органов слуха при работающем двигателе.
операция.

2. Двигатель СР-30 работает на высоких оборотах. Хотя есть
защитное стекло, отделяющее двигатель от оператора, убедитесь,
что вы не наклоняетесь слишком близко к этой панели.

3. Убедитесь, что индикатор низкого давления масла погас сразу после
запуск двигателя. Если он остается включенным или загорается в любой момент во время работы двигателя
немедленно отключает подачу топлива.

4. Имеется датчик вибрации, индикатор которого крайний справа от
панель оператора. Если этот индикатор показывает какую-либо активность (повышение напряжения)
немедленно выключите двигатель.

5. Если вы подозреваете, что что-то не так, перекройте подачу топлива.
немедленно и сообщите об этом лаборанту.

6. Если двигатель завис (заводится, но не разгоняется до оборотов холостого хода около
40 000 об/мин) снова включите воздушный пуск на короткое время, пока двигатель
разгоняется примерно до 30 000 об/мин. Затем выключите переключатель воздушного запуска.
ã УБЕДИТЕСЬ, что НИ ВЫ, НИ ВАШИ ВЕЩИ
РАЗМЕЩЕНЫ ПЕРЕД ВХОДОМ ИЛИ ВЫПУСКОМ ИЗ
ДВИГАТЕЛЬ, КОГДА ДВИГАТЕЛЬ РАБОТАЕТ.

1. Попросите вашего ТА загрузить программу сбора данных и запустить предварительно запрограммированный ВП LabView для
эта лаборатория. На экране должны отображаться показания со всех датчиков. Просмотрите показания, чтобы убедиться,
они работают исправно.

2. Убедитесь, что давление воздуха в линии пуска сжатого воздуха составляет не менее 100 фунтов на кв. дюйм (не более
120 фунтов на квадратный дюйм). Попросите лаборанта проверить уровень масла.

3. Измерьте соответствующие длины и запишите необходимые размеры, чтобы вы могли
рассчитать входную площадь (где находятся датчики).

4. Попросите лаборанта включить систему и запустить двигатель. После того, как двигатель
успешно запущен, вы должны сначала дать двигателю достичь скорости холостого хода, прежде чем предпринимать какие-либо действия.
измерения. Убедитесь, что дроссельная заслонка находится в самой нижней точке. Положение холостого хода почти вертикальное,
и находится близко к оператору (вдали от двигателя).

5. Медленно откройте дроссельную заслонку. Начните снимать данные примерно при 65 000 об/мин. Убедитесь, что вы разрешаете
время выхода двигателя на установившийся режим, контролируя цифровой индикатор оборотов двигателя на панели.
чтение колеблется несколько, так что используйте свое суждение.

6. Получите данные при трех разных оборотах двигателя. Вы будете использовать данные для изучения цикла и
КПД компонентов меняется со скоростью.

7. После завершения сбора данных сначала выключите переключатель расхода топлива.
8. Данные будут храниться в формате электронной таблицы Excel

Анализ данных

Используя собранные данные, определите изоэнтропический КПД турбины, изоэнтропический КПД компрессора,
тепловой КПД цикла и соответствующий КПД Карно.