ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Турбина двигателя с изменяемой геометрией (VNT)

Турбина с изменяемой геометрией

Содержание:

 

Турбокомпрессор используется для увеличения мощности двигателя, которая напрямую зависит от объема воздуха и топлива, подаваемого в цилиндр. Ведущими частями любого турбокомпрессора являются турбина и насос, которые соединены между собой жесткой осью. Турбина двигателя с изменяемой геометрией необходима для образования оптимальной мощности двигателя, имеет свойство изменять сечение турбинных колес в зависимости от общей нагрузки. Если двигатель работает на низких оборотах, то турбина может увеличить скорость отвода выхлопных газов. Это позволяет турбине вращаться быстрее, при этом количество топлива остается небольшим.

   

Как устроена турбина и как она работает

Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува.

В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.

Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.

При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов.

На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.


Преимущества турбины с изменяемой геометрией

  • Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
  • Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
  • Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
  • Улучшается эластичность двигателя.

Возможные неисправности

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:

  • Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
  • Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
  • Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.

Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.

Как настроить и отрегулировать турбину

Правильная регулировка турбины с изменяемой геометрией крайне важна для эффективной работы, и для того, чтобы предотвратить быстрый износ деталей и снизить потребление топлива. Если отрегулировать турбину неправильно, то в дальнейшем это повлияет на работу всего автомобиля и удобство его управления.

Любой современный автовладелец немного разбирается в устройстве своего автомобиля и даже может устранить определенные небольшие поломки. Однако, чтобы сделать серьезный ремонт автомобиля, необходим специальный инструмент и оборудование, которого у обычного потребителя может и не быть.

Поэтому, если вы хотите, чтобы работа турбины была эффективной и качественной – обращайтесь за помощью к специалистам, которые правильно настроят механизм и расскажут, как лучше всего за ним ухаживать. Также, не стоит забывать о своевременных диагностиках и профилактике.

Как почистить турбину своими руками

Устройство турбины постоянно сталкивается с непрерывной нагрузкой, подвергается воздействиям продуктов горения масла и топлива, поэтому нуждается в регулярной чистке для профилактики различных поломок, которые могут быть с этим связаны. Зачастую, достаточно обработать турбину специальным средством и прогнать его через механизм для качественной очистки. Однако, иногда придется приложить побольше усилий для того, чтобы удалить все загрязнения с устройства. Также стоит помнить о том, что турбина не требует частой чистки, поэтому если она сильно загрязняется за короткое время, значит есть неполадки в ее работе или настройке.

Причинами сильных загрязнений могут выступать:

  • Увеличение нормы давления газов.
  • Износ лопастей турбины.
  • Превышение необходимого срока эксплуатации поршневого отсека.
  • Засора сапуна.
  • Износ прокладок.

Именно поэтому каждый автовладелец должен понимать, что сделать качественную чистку самостоятельно возможно, но далеко не всегда результат таких действий положительно влияет на работу механизма, а в некоторых случаях может и вовсе ухудшать ситуацию.

Отсутствие надлежащего опыта, проверенных чистящих средств, специальных инструментов – все это может негативно сказаться на результате вашей чистки, поэтому лучше всего обращаться в специализированные центры, где такой работой занимаются профессионалы.

Как сделать ремонт турбины?

Ремонт турбин гораздо проще предупредить посредством регулярного обслуживания и диагностики, чем потом пытаться исправить ситуацию самостоятельно. Процесс осложняется еще и тем, что многие автовладельцы боятся высоких цен на профессиональные услуги, забывая о том, что самостоятельное проведение ремонта отнимает также немало денег и времени. К тому же, не все получается с первого раза, и затраты на самостоятельный ремонт могут быть достаточно внушительными.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем автовладельцам без опыта, знаний, навыков, а, самое главное, необходимого оборудования, не пытаться ремонтировать сложное устройство турбины самостоятельно, поскольку это может привести к еще более серьезным поломкам, устранить которые не сможет даже опытный специалист. При первых признаках поломки обращайтесь в наш сервисный центр, где наши мастера помогут вам восстановить картридж турбокомпрессора, а также устранить другие неисправности быстро и качественно.


дизель не едет до 2000 оборотов на любой передаче! | Страница 10

Даю ссылку на то что было! Т.е. на низах не ехала! Особо по поводу не растраивался считал так надо! Ну машина потяжелей 1850кг как ни как!
И после моей пятигоршковой дизельной кваки 1997г чувствовал оседлавшим бегемота)))
Так вот после сброса логов клубням понял что то не так!(см грфик на цитате).

По теории и практике знаю что для турбин Garrett VTN существует угол оптимального раскрытия и что в 99% случаев этот угол выставлен НЕ ПРАВИЛЬНО!

Очень часто от чиповавшихся слушаю изречение типа «А вот мне чип все исправил….», а то до этого было прям говно было!
Грешу, признаюсь И я начал об этом подумывать ведь турбина с завода, форсы отличные, ТНВД новый,…

Короче достало быть «Сапожником без сапог» засучил рукова и полез снимать заветные пломбы с Актуатора своей турбины!

Немного теории: На турбине VTN у нас две регулировки:
1. Упорный винтик с гаечкой отвечающий за ОПТИМАЛЬНЫЙ УГОЛ РАСКРЫТИЯ ЗАСЛОНОК турбины дающий ОДНОВРЕМЕННО максимальный поток и максимальную его скорость!Что и обеспечивает максимальную скорость турбины на низах и макс.

тягу!
2. Шток регулируемый по длине, отвечающий за НЕ ПРЕВЫШЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ!

Первым делом начинаем с регулировки угла открытия заслонок!
В моём случае угол был очень большой! Я уменьшил выход упорного винта (шток сверху) на 5мм!

Все это делал последовательно: для этого ослабил гайку крепления актуатора к турбине снизу и снял вторую гайку крепления сверху, затем отвел актуатор в сторону и получился полный доступ к регулировке упорного винта!

Регулировка (часа 2!) сводилась к следующему подкрутил упорный винт проехал посмотрел динамику разгона снова покрутил,и.т.д…
Пока уменьшение длины упорного винта начало приводить к обратным результатам(снижнию динамики разгона)!
Вернул назад регулировку винта ВОТ ОН ОПТИМАЛЬНЫЙ УГОЛ!!! все затянул!

Так же одновременно с разгоном смотрел но манометр турбины!(сам поставил отличная и полезная вещь!)

Все по кайфу на турбина (по логам и манометру зашкаливала до 1.8бар НЕ ХОРОШО!!!

Взялся за регулировку штока! Поскольку шток после первой регулировки поднимается выше значит от опускается ниже и турбина на высоких оборотах передувает!!!

Нет проблем увеличил длину штока на 5-6мм(предварительно открутил фиксирующую гайку на нем и крутя втулочку) все просто
На низах как и было кайф, разгон стал пушечный, максимальное давление при разгоне 1,4бара(до регулировки 1,5!)
Все!

Утром обнулил показания компютера поехал на работу, впечатления:
1. Низов очень очень много, машина не едит летит, впечатление такое что у моего бегемота крылья выросли!!!
2.Средний расход 6,5л/100км, до этого на этом каждодневном заезде (45км) было 7,7л/100км (все время тащусь в горку!!!)
3. С крутым и навороченным новым мерсом типа ML??? который шутсро ездил впереди решил потягаться(мотор НЕ ЧИПОВАННЫЙ!!!) на выходе из очередног поворота мы были вровень потом я заложил…Мерс который нехотел отставать тоже но уже через 3 секунды остался далеко и глубоко у жопе))

В итоге задаю себе вопрос надо ли мне чиповатся или нах… все так оставить????

Нажмите, чтобы раскрыть…

устройство и принцип работы. – Турбобаланс

Обычная турбина представляет собой 2 крыльчатки, соединенные осью. Располагаются крыльчатки в разных камерах. Одну крыльчатку вращают выхлопные газы, а вторая вращается за счет первой, тем самым подводя новый воздух в систему.

Общее устройство турбины с изменяемой геометрией ( турбокомпрессора )крыльчатки и принцип нагнетания дополнительного воздуха не отличается от обычных турбокомпрессоров. Основная особенность в поворотных лопатках, механизме управления и вакуумном приводе.

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией крыльчатки основывается на регулировании потока отработавших газов, направляемых на колесо турбины. Регулировка позволяет подстраивать проходное сечение для потока отработавших газов под режим работы двигателя.

При движении на маленькой скорости, турбина крутится медленно. Однако блок управления выставляет лепестки так, чтобы расстояние между ними было минимальным. При малом объеме, газу тяжело поступить через маленькое отверстие, что вынуждает его передвигаться с большей скоростью. В ходе перекрывания, обороты турбины увеличиваются, а значит повышается давление наддува.

 

С помощью таких лепестков, можно поднять скорость вращения турбины не изменяя объем поступающих газов. На высокой скорости компрессор наоборот раздвигает лепестки. Это предусмотрено для поддержания безопасного давления внутри системы и исключения перегрева.

Принцип работы изменяемой геометрии позволяет отказаться от перепускного клапана (wastegate). Через крыльчатку «горячей» части проходит весь поток выхлопных газов. Предотвращение избыточного наддува осуществляется изменением положения поворотных лопаток.

Изменение расстояния между направляющими элементами, в зависимости от типа и модели турбодвигателя управляться как давлением компрессора (или его отсутствием), так и вакуумным приводом, а в некоторых случаях — шаговым электромотором  

Преимущества данной турбины можно выделить следующие:

  • авто с изменяемой геометрией турбонаддува могут выдавать большую мощность уже с самих низких оборотов.
  • снижение расхода топлива и количества вредных выбросов в атмосферу
  • из-за отсутствующего клапана wastegate в «горячей» части уменьшается количество разнонаправленных потоков газов, что улучшает прохождение газов через турбину.
  • улучшение эластичности двигателя

Настройка и регулировка турбины с изменяемой геометрией.

Эфективная и правильная настройка и регулировка турбины важна и для эффективности ее работы, и для снижения темпа износа деталей всего механизма, и даже для экономии денег на топливе.

Связано это с тем, что неправильные параметры настройки работы или неправильное (несвоевременное) проведение регулировки турбины непосредственно влияют на весь автомобиль и удобство его управления.

В то время как о некоторых действиях, обычно упоминаемых в инструкции к обслуживанию авто и его механизмов, владелец способен позаботиться самостоятельно, даже без специальных инструментов, опыта и знаний — для большинства из них потребуется внимание профессионала  

Каждый разумный и заботливый автовладелец должен помнить о таких принципах как: своевременная профилактика и обслуживание, а также уклонение от вреда своими действиями. Это верно и для бензинового двигателя, и для дизельного.

Профессиональная диагностика турбины на стенде

Дата публикации: 30.07.2018

Турбина, будучи наиболее капризным компонентом двигателя, требует к себе особого отношения. Поэтому, кстати, многие автолюбители, зная о всех преимуществах, которые дает этот агрегат мотору (а с недавнего времени системами турбонаддува стали оснащаться и бензиновые двигатели), все-таки предпочитают традиционные атмосферные силовые агрегаты.

Дескать, при выходе этой системы из строя замучаешься ее ремонтировать и настраивать. Но после того, как в нашем автосервисе появился современный стенд, позволяющий выставлять рабочие параметры этого агрегата с идеальной точностью, ремонт турбины в СПб существенно упростился – он стал не только более качественным, но и занимает теперь значительно меньше времени.

Для чего нужен испытательный стенд: регулировка, настройка и проверка турбины

Стенд – это устройство, позволяющее имитировать для турбокмпрессора рабочие условия и в процессе ее калибровки менять их. То есть, наблюдать, как настраиваемый агрегат ведет себя на всех стадиях работы мотора, начиная от его запуска и заканчивая работой турбины на повышенных оборотах разогретого до максимальной температуры мотора. И, что немаловажно, регулировка турбины на стенде осуществляется посредством всего нескольких манипуляций мастера – результат каждой моментально высвечивается на электронном табло. Сам же стенд представляет собой весьма сложное электронно-механическое устройство, перед работой с которым мастер должен пройти курс обучения.

Заметки на полях. Турбине приходится работать в поистине экстремальных условиях: скорость вращения ее лопастей в разы превышает частоту вращения коленчатого и распределительного валов, к тому же с одного конца она раскаляется поступающими в нее выхлопными газами, с другого, наоборот, охлаждается потоком атмосферного воздуха. Так что ничего удивительного в том, что этот агрегат чаще прочих выходит из строя, нет. Поэтому от точности регулировок турбокомпрессора зависит не только КПД всего устройства в целом, но и его долговечность.

Но стенд необходим не только при отладке уже отремонтированного агрегата, он, в первую очередь, используется в качестве диагностического оборудования. Зачастую при визуальном осмотре не удается определить неисправность этого агрегата, а следить за качеством его работы непосредственно на двигателе невозможно. Тут-то и возникает необходимость в специальном оборудовании. Диагностика турбины на стенде позволяет в считанные минуты отыскать неисправный узел тестируемого агрегата, а порой даже эту неисправность устранить, не снимая компрессор со стенда – просто восстановив точность его регулировок.

Неисправности турбины

Справедливости ради, скажем, что все-таки большинство неисправностей этого механизма связаны с поломкой тех или иных его компонентов. Понять, что этот агрегат по тем или иным причинам работает не в полную силу, можно по возникновению следующих симптомов:

  • существенное снижение мощности мотора. Это первый признак того, что в камеры сгорания попадает недостаточное количество воздуха, стало быть, виной тому – низкая эффективность механизма турбонаддува;
  • изменение цвета выхлопа. Иссиня-черный дым говорит о попадании масла в цилиндры. В подавляющем большинстве случаев это происходит посредством турбины. Эта неисправность сопровождается повышенным расходом моторного масла. Густой черный дым свидетельствует о неполном сгорании топлива, то есть о низком уровне воздуха в топливовоздушной смеси, а белый, напротив, о чрезмерной активности системы турбонаддува;
  • наличие посторонних звуков, сопровождающих работу турбокомпрессора, равно как и чрезмерно шумная его работа – признаки механической поломки: либо так дает о себе знать износ подшипников, либо деформирована какая-то из деталей рассматриваемого нами агрегата.

Диагностика и ремонт турбины

Мастер, занимаясь ремонтом турбокомпрессора, выказавшего один или сразу несколько описанных выше признаков, первым делом проводит его визуальный осмотр – иногда неисправность удается определить сразу. Но так происходит далеко не всегда. Поэтому, демонтировав агрегат с двигателя, мастер нашего автосервиса не разбирает турбину, а отправляет ее на стенд. Проверка турбины на стенде занимает всего несколько минут – на электронном табло моментально высвечиваются все ее рабочие параметры. Если значение какого-либо из них не попадает в «зеленый сектор», значит, именно этот параметр и требует дополнительной регулировки.

Отдельно следует сказать о ремонте турбин с изменяемой геометрией. В этом вопросе обойтись без современного диагностического оборудования вообще невозможно. Потому как выставить все рабочие параметры этого агрегата с максимальной точностью возможно только непосредственно в процессе его работы, причем, не только определить параметры наддува турбокомпрессора, но и, в случае, если те не соответствуют норме, тут же их и выправить.

Только на стенде проверка изменяемой геометрии лопастей турбины может дать результат достаточно точный.

Заметки на полях. Особенность работы этого устройства состоит в том, что лопасти такой турбины имеют возможность изменять угол своего наклона, тем самым регулируя интенсивность воздушного потока, направляемого в камеры сгорания двигателя. Таким образом, регулируется уровень содержания кислорода в топливовоздушной смеси. От того, насколько четко этот механизм работает, зависит полнота сгорания топлива в цилиндрах. С этой целью на стенде осуществляется проверка изменяемой геометрии лопастей турбины, а при необходимости, и регулировка их угла поворота.

Не менее важна и точность настройки еще одного агрегата системы турбонаддува – актуатора. Он обеспечивает снижение давления в системе при работе мотора на высоких оборотах. В эти моменты двигатель и так испытывает наивысшее напряжение, так что высокая интенсивность наддува воздуха в его цилиндры не требуется. В противном случае это приведет к ускоренному износу всех компонентов цилиндро-поршневой группы.

Калибровка и настройка актуатора также осуществляется на диагностическом стенде. Задача мастера состоит в том, чтобы добиться своевременного перенаправления этим устройством отработанных газов в обход турбинного колеса.

Важно: наличие в автосервисе современного высокотехнологичного ремонтно-диагностического оборудования еще не обеспечивает качество оказываемых здесь услуг. Каким бы «навороченным» и дорогим ни было оборудование, а качество ремонта турбины обеспечивается мастерством и квалификацией работающих здесь специалистов. Наши мастера прошли курс обучения работы со стендом и имеют большой опыт в диагностике и ремонте турбокомпрессоров самых разных двигателей. Поэтому, обратившись к нам, вы можете быть уверены: ремонт системы турбонаддува вашего автомобиля будет выполнен максимально качественно, а настройки агрегата будут идеальными.

Инструкция по установке турбокомпрессора (турбины)

Внимание! 

Категорически запрещается использовать любые герметики. Герметик (обрывки, куски) приводит турбокомпрессор к поломке. Внимательно следите, что бы песок и пыль не попали в маслоподающую и маслосливную магистраль. Частицы песка из турбины не вымывается. Песок измельчаясь, попадает в подшипники скольжения и там остается. Примите все меры для соблюдения правил пожарной безопасности.

Помните:
Несоблюдение правил данной инструкции может привести турбокомпрессор к поломке!

Воздушный фильтр турбокомпрессора (турбины):

  • необходимо проверить герметичность коробки и крепления крышки воздушного фильтра;
  • коробка фильтра и заборный патрубок должны быть почищены;
  • необходимо подготовить и промыть в специализированном растворе воздушные патрубки от фильтра к турбине, от турбокомпрессора к коллектору (всасывающему) двигателя и коллектор двигателя от грязи, пыли и попавшего песка.

Турбокомпрессор: 

1) Прокрутите ротор турбины пальцами и постарайтесь запомнить, с каким усилием он вращается. При последующем проведении работ проверяйте вращение ротора, периодически его прокручивая пальцем и сравнивая усилие вращения.
2) До того, как соединить с турбиной, промойте бензином маслоподающую магистраль.
3) Необходимо залить в турбину масло, для этого используйте шприц или специальный инструмент и прокручивайте ротор рукой. Эти работы необходимо выполнить перед монтажом маслоподающего патрубка.
4) Используйте умеренное усилие при затягивании маслоподающей трубки, чтобы визуально убедиться в наличии подачи масла.
5) Выполните продувку магистрали. Убедитесь в том, что масло свободно сливается в поддон картера.
6) От фильтра к турбине необходимо прикрутить все патрубки, исключив воздуховодный для того, чтобы визуально контролировать вращение ротора.
7) На 15-20 секунд выполните запуск двигателя. Необходимо проконтролировать появление масла из незатянутого до конца стыка маслоподающего шланга.
8) На этом этапе важно проверить усилие вращения ротора турбокомпрессора (п.2).
9) Важно. Масло должно появиться. Если этого не произошло, повторите п.п.8, 9 два-три раза до появления масла.
10) Теперь маслоподающий шланг можно затянуть. После заведите двигатель автомобиля приблизительно на 60 секунд.
11) На этом этапе необходимо снова проверить вращение ротора турбины рукой.
12) Если ротор вращается как и прежде, без изменений усилия, необходимо надеть воздуховодный патрубок от фильтра к турбине, далее затянуть крепления хомутов, проверить и запустить двигатель автомобиля, прогреть его на холостом ходу, после этого проверить работу турбокомпрессора в различных режимах двигателя.
13) Важно. Если вы услышали посторонние звуки, которые исходят от турбокомпрессора (свист турбины, турбина воет и т.д.) на разных оборотах двигателя, если видны следы появлении масла в воздуховодных патрубках, необходимо заглушить двигатель и обратитесь к специалистам. Компания Рем Турбо занимается профессиональным ремонтом турбин (турбокомпрессоров) в Питере. До консультации с нашими специалистами не принимайте никаких действий по разборке турбины.

Практические советы по обслуживанию турбокомпрессора 

Если вы понимаете, что двигателю необходим ремонт, а признаки указывают на турбину, важно точно установить, поврежден турбокомпрессор или нет. Вы можете самостоятельно выполнить данную процедуру, используя наши таблицы. Если вы определили, что проблема в турбине, необходимо отыскать причину. Важно. Если вы не устраните проблему, то новая турбина тоже выйдет из строя и это может произойти впервые же секунды после запуска двигателя. Поэтому очень важно покупать турбокомпрессор или ремонтировать у официальных дилеров производителя, таких как наша компания Rem-Turbo, которая имеет специальное оборудование и разрешение, подтвержденное сертификатом соответствия.

При самостоятельной установке турбокомпрессора следует выполнять приведенные указания: 

  • Снять и прочистить сливные маслопроводы. Необходимо проверить на отсутствие повреждений, вмятин и пережатий. Обратите внимание на тот факт, что шланги и резиновые патрубки могут через некоторое время разбухнуть изнутри, это в свою очередь затруднит движение масла. Рем Турбо рекомендует заменить резиновые шланги на новые.
  • Сапун двигателя должен быть снят и почищен. Рекомендуем придерживаться тех же правил, что и для маслопроводов. Если есть необходимость, замените клапаны. Если на сапуне установлен конденсатор масла, его необходимо очистить и проверить.
  • Категорически запрещено использовать жидкий герметик вокруг подающих и сливных маслопроводов. Большинство подобных герметиков могут растворяться в горячем масле, что вызывает его загрязнение, и как следствие повреждение подшипников турбокомпрессора.
  • Обязательным условием является замена масла в двигателе а также замена воздушного и масляного фильтра.
  • Турбокомпрессор должен быть предварительно смазан через отверстие для подвода масла.
  • После того, как вы установили турбину, вам необходимо завести двигатель автомобиля и дать ему поработать около двух минут на холостом ходу. Если отсутствуют видимые симптомы неполадок, совершите пробную поездку. После, необходимо проверить турбину, чтобы выявить возможные утечки воздуха, отработанных газов или масла.

Неисправности турбокомпрессора

 А    Двигатель глохнет при разгоне
 Б  Недостаток мощности двигателя
 В  Черный выхлоп
 Г  Чрезмерный расход масла
 Д  Голубой выхлоп
 Е  Шум в турбокомпрессоре
 Ж  Повторяющийся звук в ТКР
 3  Утечка масла через уплотнение компрессора   
 И  Утечка масла через уплотнение турбины

 

 А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З    И    Причина  Способ устранения
   *  *  *  *      *    Элемент воздушного фильтра забит  Замените фильтрующий элемент
     *  *  *    Помехи во впускном канале компрессора Удалите помехи или замените поврежденные детали 
   *  *      *        Помехи в выпускном канале компрессора  Удалите помехи или замените поврежденные детали
   *  *      *        Помехи во впускном коллекторе двигателя  В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи во впускном «коллекторе двигателя
                 Утечка воздуха в канале, соединяющем воздушный фильтр и впускной канал компрессора  Либо замените прокладки, либо подтяните соединение
   *  *        Утечка воздуха в канале, соединяющем выпускной канал компрессора и впускной коллектор двигателя Либо замените прокладки, либо подтяните соединение 
   *  *        Утечка воздуха в соединении впускного коллектора и двигателя  В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя либо замените прокладки, либо подтяните соединение
   *  *  *  *    *    Помеха в выпускном коллекторе  В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помеху
           *    Помеха в выпускной системе  Либо удалите помеху, либо замените неисправные элементы
   *      *    *    Утечка газов в соединениях выпускного коллектора и двигателя В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя, либо замените прокладки, либо подтяните соединение 
   *      *    *    Утечка газов из входного канала турбины в соединении с выпускным коллектором Либо замените прокладку, либо подтяните соединение 
           *        Утечка газов в системе после выпускного канала турбины В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя исправьте утечку газов 
       *  *      *  *  Помехи в сливной гидролинии ТКР Либо удалите помехи, либо замените патрубок сливной гидролинии 
       *  *      *  *  Помехи в системе вентиляции картера двигателя В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи из системы вентиляции 
       *  *      *  * Картридж ТКР либо закоксован, либо в нем произошло отложение осадка  Замените масло, масляный фильтр и отремонтируйте или замените ТКР 
   *  *              Топливная система либо вышла из строя, либо плохо отрегулирована В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя отрегулируйте топливную систему и замените поврежденные детали 
   *              Некорректная работа распредвала  В соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя замените изношенные детали
   *  *      * Изношены либо поршневые кольца, либо цилиндры (прорыв газов )   В соответствии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель
      • Внутренние неполадки в двигателе (клапаны, поршни)  В соответствии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель 
   *  *  *  *  *  Грязь пригорела к колесу компрессора или к лопастям диффузора Очистите колесо, найдите и удалите источник грязного воздуха, замените масло и масляный фильтр 
   *  *  *    * Поврежден ТКР   Определите причину повреждения и замените ТКР
   *                Неисправность Перепускного клапана  Проверьте правильность работы перепускного клапана и его привода
                 Высокое давление наддува, отключение зажигания Проверьте правильность работы перепускного клапана и его привода, замените неисправные детали 

 

принцип работы, основные неисправности, диагностика и настройка

Для многих водителей автомобиль – это просто средство передвижения, тогда как для других машина является хобби, в которое они готовы вкладывать время и деньги, чтобы добиться улучшения базовых характеристик. Одним из наиболее популярных способов тюнинга двигателя автомобиля является установка турбины (турбокомпрессора). Турбина способна значительно повысить мощность мотора, если ее правильно подобрать и настроить.

В настоящее время наибольшую популярность имеют турбины высокого давления, которые отличаются от базовых вариантов турбокомпрессоров наличием клапана. Он необходим, чтобы справляться с избыточным давлением при работе двигателя на высоких оборотах.


Оглавление: 
1. Как работает актуатор турбины
2. Распространенные неисправности актуатора турбины
3. Как настроить актуатор турбины 

Обратите внимание: В автомобильном сленге данный клапан может носить разные названия, среди которых самые распространенные следующие: вестгейт, актуатор, вакуумный регулятор. Следует понимать, что под всеми этими терминами подразумевается одна деталь, которая занимается защитой турбины от перегрузок при работе на высоких оборотах.

В процессе эксплуатации актуатор турбины может выйти из строя, и владельцу автомобиля потребуется его замена, чтобы продолжить эксплуатировать автомобиль с турбированным мотором. Замена вестгейта подразумевает не только его установку, но и регулировку, которую крайне важно выполнить правильно. В рамках данной статьи рассмотрим, как настроить клапан турбины самостоятельно, не обращаясь к специалистам сервисных центров.

Как работает актуатор турбины

Как было отмечено выше, задачей актуатора турбины является снижение давления при работе мотора на высоких оборотах. Он монтируется до турбины в выпускной коллектор автомобиля.

Принцип работы вестгейта крайне простой. Когда в двигателе повышаются обороты, а вместе с тем возрастает давление отработавших газов, стоит задача пустить их мимо самого турбинного колеса. Соответственно, в этот момент происходит открытие актуатора, установленного до турбины, и через него выходят отработавшие газы. За счет этого в клапаны попадает больше воздуха, что необходимо для максимального разгона турбонагнетателя.

Распространенные неисправности актуатора турбины

Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:

  • Выходят из строя электронные составляющие компонента системы, которые отвечают за его своевременное открытие/закрытие;
  • Ломаются зубья шестерней привода, что приводит к сложностям при открытии и закрытии клапана;
  • Выход из строя электромотора, который отвечает за работу створки, вследствие чего система не функционирует должным образом.

В условиях специализированного сервисного центра можно устранить все описанные выше проблемы, но важно отметить, что для начала необходимо правильно диагностировать поломку, для чего потребуются специальные тестеры. Соответственно, самостоятельный ремонт актуатора турбины часто невозможен из-за отсутствия необходимого оборудования.

Чаще всего, когда клапан турбины выходит из строя, его целесообразнее не ремонтировать, а заменить. Особенно это актуально, когда выходят из строя манжет или маслосъемные колпачки, которые не подлежат замене. В таком случае потребуется снять актуатор турбины и установить на его место новый. Делается это следующим образом:

  1. Первым делом потребуется достать из корпуса старую манжету;
  2. Далее крайне важно обезжирить поверхности, чтобы они плотно скрепились друг с другом;
  3. После этого, используя герметичный клей, нужно наклеить новую манжету на корпус с двумя колпачками;
  4. Для создания необходимого вакуума между колпачками создается зазор, вместе с тем обеспечивается дополнительная смазка;
  5. Далее при помощи клея крепится мембрана, и ее важно завальцевать по всей окружности.

На этом можно считать установку активатора завершенной. Остается его настроить, чтобы он правильно работал с системой.

Как настроить актуатор турбины

Первый вопрос, который возникает у водителя после установки актуатора на турбину – «Зачем его настраивать?». Ответ на этот вопрос очень простой – если не произвести настройку (или настроить актуатор неправильно), то во время работы турбины в период перегазовок будет ощущаться серьезное дрожание системы. Кроме того, оно будет заметно при остановке двигателя. Еще один момент, который явно указывает на то, что актуатор турбины не настроен должным образом, это недостаточный наддув.

Обратите внимание: Недостаточный наддув может возникать не только по причине плохой настройки турбины. Также он проявляется, если впуск системы негерметичен.

Есть три способа, как настроить актуатор турбины:

  • Заменить пружину. Это самый простой вариант, который основывается на том, что при замене пружины устанавливается более упругая деталь, которая увеличивает давление. При необходимости можно установить более мягкую пружину, чтобы это давление снизить;
  • Регулировка конца актуатора. Если ослабить конец вестгейта, удастся удлинить тягу перепускного клапана, а если его затянуть, то тяга сократится. Если в результате такой настройки сократить тягу, удастся более плотно прижать заслонку. Соответственно, потребуется большее усилие, чтобы ее открыть. Это приводит к тому, что крыльчатка раскручивается в меньшие сроки;
  • Установка буст-контроллера. Еще один вариант, позволяющий повысить наддув. Данный механизм меняет настоящее значение давления. Его требуется установить до вестгейта, чтобы он снижал воздействующее на него давление. Буст-контроллер будет заниматься тем, что выпустит часть воздуха самостоятельно, соответственно, оставив меньше работы для актуатора.

Это три самых распространенных способа настройки актуатора турбины, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Загрузка…

Конструкция низкоскоростной ветряной турбины

1. Введение

Ветровые турбины используются для производства электроэнергии уже более ста лет. Недавние опасения по поводу цен и воздействия ископаемого топлива на окружающую среду стимулировали распространение ветряных турбин в широком диапазоне мощностей. Сегодня в продаже имеется широкий спектр коммерческих ветроэнергетических систем. Однако даже турбины с более низкой номинальной мощностью обычно рассчитаны на относительно высокие скорости ветра, обычно от 10 до 15 м / с [4].При более низких скоростях ветра, типичных для многих внутренних территорий Юго-Восточной Азии, коммерчески доступные ветроэнергетические системы не производят значительного количества энергии. Это либо исключает их использование, либо приводит к очень неэффективному извлечению энергии в регионах с более низкой скоростью ветра. При тщательном проектировании турбины и генератора, при более низких скоростях ветра возможно производство электроэнергии, значительно превышающей промышленные турбины. Это позволит использовать энергию ветра в отдаленных районах Юго-Восточной Азии и во всем мире, где преобладают низкие скорости ветра.Это будет включать питание для удаленных станций метеорологической телеметрии, ретрансляторов, сельских жителей и школ, а также приложений, требующих безискровых источников питания, например, вблизи мест добычи, переработки, заправки и транспортировки нефти и военных постов. Эта глава специально посвящена проектированию систем турбин с низкой скоростью ветра. Поскольку доступная мощность ветра значительно ниже при низких скоростях ветра, мы сосредоточимся на меньших турбинах в диапазоне менее 1 кВт.

2. Ветровая энергия

Ветровая энергия, улавливаемая турбиной, обычно выражается как функция от рабочей площади турбины и коэффициента производительности, плотности воздуха и скорости ветра [8]

Pturb = ½ Cpρ A V3E1

Где:

P turb — механическая мощность турбины в ваттах

C p — безразмерный коэффициент полезного действия

ρ — плотность воздуха в кг / м 3

A — рабочая площадь турбины в м 2

V — скорость ветра в м / с

Для ветровых площадок около уровня моря атмосферное давление составляет примерно 1.18 кг / м 3 и уменьшается с высотой. Коэффициент полезного действия зависит от конструкции турбины и имеет теоретический верхний предел 0,593, называемый пределом Беца [5]. Большинство ветряных турбин мощностью менее 10 кВт рассчитаны на скорость от 8 до 12 м / с. Коэффициент полезного действия коммерческих малых турбин обычно находится в диапазоне от 0,25 до 0,45 в зависимости от номинальной мощности, частоты вращения и диаметра изготовителя. Мощность турбины прямо пропорциональна рабочей площади, следовательно, она пропорциональна квадрату длины лопатки.Однако фактор, оказывающий наибольшее влияние на мощность турбины, — это скорость ветра. От скорости включения турбины до номинальной частота вращения турбины пропорциональна кубу скорости ветра. Это означает, что скорость ветра 10 м / с будет в восемь раз сильнее ветра 5 м / с. Вот почему большинство турбин имеют довольно высокую скорость ветра: это самый простой способ добиться высокой выходной мощности.

3. Малые турбины

Малые турбины имеют ограниченное разнообразие конструкций из-за ограничений по стоимости и производительности.Наиболее распространенная конструкция — это регулируемая, регулируемая скорость, горизонтальная ось, 3-лопастная машина с фиксированным шагом и постоянным магнитом с прямым приводом [3]. Регулирование шага лопастей будет трудно оправдать с экономической точки зрения, поэтому лопасти имеют фиксированный шаг и оптимизированы для выработки энергии при номинальной скорости. Это приводит к худшим характеристикам на более низких скоростях, чем может быть достигнута турбиной с активным регулированием шага. Максимальная скорость турбины определяется скоростью ветра и приложенной нагрузкой.Обычно контроллер мощности все еще требуется для предотвращения превышения скорости турбины и чрезмерной зарядки батарей. Этот контроллер мощности может также включать схему согласования мощности, позволяющую оптимизировать отбор мощности от ветряной турбины при различных скоростях ветра [6]. Превышения скорости турбины можно избежать за счет приложения к генератору разгрузочной нагрузки с низким сопротивлением, увеличения крутящего момента нагрузки на турбину, замедления лопастей и, как следствие, аэродинамического срыва.

Рис. 1.

Схема типичной малой ветроэнергетической системы, включая ветряную турбину, систему хранения и нагрузки

3.1. Коммерческие малые турбины

Существуют существенные различия между тем, как разные производители заявляют спецификации турбин, однако обычно понимается, что турбина будет вырабатывать номинальную мощность при номинальной скорости ветра. На основе обзора данных, опубликованных для малых ветряных турбин, мы выбрали следующие типовые коммерческие характеристики турбин:

Диаметр турбины м 1,6 2.7 5,5
Номинальная скорость ветра м / с 10 10 10
Номинальная мощность Вт 300 1000 5000
Номинальная частота вращения турбины об / мин 400 300 200
Расчетная мощность при 3 м / с Вт 8 27 135
Коэффициент производительности 0.25 0,30 0,36

Таблица 1.

Типичные технические характеристики промышленных турбин

Когда эти турбины устанавливаются в более слабом ветровом районе, фактическая производимая мощность будет значительно меньше номинальной. Например, в большей части Юго-Восточной Азии средняя скорость ветра составляет всего 3 м / с. Хотя это может быть ниже скорости отключения турбин (самой низкой скорости, на которой они могут производить мощность), если предположить, что мощность пропорциональна кубу скорости ветра, мы можем рассчитать теоретическую выработку энергии при 3 м / с, как указано в таблице.Видно, что выработка электроэнергии этими машинами намного ниже номинальной мощности, что подчеркивает необходимость оптимизации турбины для регионов с низкой скоростью ветра.

3.2. Анализ скорости, мощности и Cp

Одним из важнейших факторов, влияющих на производительность турбины, является угол наклона лопаток. Угол наклона — это угол между лопастью и плоскостью вращения. Угол атаки — это угол между хордой профиля и относительным ветром, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2.

Вектор ветра, движение лопасти, угол тангажа и угол атаки.

Для большинства аэродинамических поверхностей подъемная сила максимальна при угле атаки от 10 до 15 градусов. Очевидно, что угол атаки будет зависеть от скорости ветра и скорости турбины. Удобным параметром при анализе характеристик турбины является коэффициент скорости наконечника (TSR), который определяется как линейная скорость наконечника лопатки турбины, деленная на преобладающую скорость ветра. Для данной скорости ветра меньший угол наклона приведет к более высокому TSR при максимальной подъемной силе.Больший угол наклона будет иметь тенденцию давать максимальный подъем и, следовательно, больший крутящий момент при более низком TRS [11]. В конечном итоге более высокие коэффициенты производительности достигаются за счет лопастей с меньшим углом наклона и более высоким TRS, однако за счет низкого крутящего момента, что приводит к более высокому сокращению скорости.

При очень низких скоростях ветра турбина производит слишком маленький крутящий момент для преодоления трения. Как только скорость ветра становится достаточной для вращения турбины, выходная мощность приблизительно пропорциональна кубу скорости ветра.Это остается верным до номинальной скорости. Выше этой скорости выработка электроэнергии стабилизируется, а с турбинами с регулируемым срывом фактически снижается по мере увеличения скорости ветра. Наконец, при еще более высокой скорости ветра, скорости закрутки, турбина выключается, чтобы избежать повреждения машины. Типичная кривая мощности турбины показана на рисунке 4.

Рисунок 3.

Изменение коэффициента мощности в зависимости от угла атаки в зависимости от TSR.

Рисунок 4.

Мощность турбины в зависимости от скорости ветра.

Напряжения в турбине связаны с ветровой нагрузкой, вызывающей изгиб лопасти в направлении ветра, центробежные силы, радиальное вытягивание лопастей наружу и различные динамические напряжения. Центробежные силы пропорциональны весу лопасти, длине лопасти и квадрату скорости турбины и ограничивают максимальную скорость турбины. Если исходить из схожих материалов и конструкции лезвия, для достижения того же уровня нагрузки более крупное и тяжелое лезвие должно будет вращаться с меньшей скоростью, чем меньшее лезвие.Эта максимальная скорость работы турбины становится одним из ограничивающих факторов в ветряной турбине, требуя либо чрезвычайно прочной конструкции, либо активной системы управления скоростью. Системы управления срывом механически просты в реализации и поэтому распространены в небольших турбинных системах. Когда скорость ветра превышает номинальную, на выход генератора прикладывается большая электрическая нагрузка, обычно это группа резисторов большой мощности. Это увеличивает крутящую нагрузку на турбину, замедляя ее. По мере уменьшения TSR угол атаки увеличивается выше оптимального, и подъем падает, когда лопасть начинает глохнуть.Это впоследствии снижает крутящий момент турбины, еще больше замедляя ее. Этот метод доказал свою эффективность в предотвращении превышения скорости в небольших турбинах.

4. Конструкция ветряных турбин с малой скоростью ветра

Как указывалось ранее, проблема заключается в том, что существующие промышленные турбины обычно рассчитаны на скорость ветра, значительно превышающую типичную скорость ветра для большей части планеты. Вместо того, чтобы просто исключать энергию ветра из сценария потенциальной энергии для этих регионов, мы хотели бы спроектировать небольшую ветряную турбину специально для регионов с низкой скоростью ветра [9].Большая часть Юго-Восточной Азии (ЮВА) находится в регионе с относительно низкой скоростью ветра. Данные о скорости ветра с испытательного полигона в Малайзии показаны на рисунке 5. Вероятность ветровой энергии получается путем умножения вероятности скорости ветра на куб скорости ветра. Наибольшая вероятность энергии ветра составляет примерно 3 м / с. При такой скорости ветра коммерческие турбины будут вырабатывать очень мало энергии.

Рис. 5.

Вероятность ветра и нормализованная ветровая энергия на испытательном полигоне с низкой скоростью ветра

Для улучшения извлечения энергии ветряная турбина требует фундаментальной модернизации.Уравнение 1 дает нам первое указание, как действовать дальше. Для заданной скорости ветра нам остается изменить площадь турбины и оптимизировать коэффициент полезного действия. Контроль за плотностью окружающего воздуха выходит за рамки этого текста. Удлинение лопаток увеличит площадь поперечного сечения турбины, увеличивая мощность турбины. Однако это также увеличит нагрузку на турбину и, как правило, приведет к снижению скорости вращения. Производство электроэнергии от генератора пропорционально квадрату скорости вращения, поэтому может быть выгодно регулировать угол наклона, чтобы максимизировать TRS и, таким образом, увеличить скорость генератора.При низких скоростях ветра и ступица турбины, и генератор потребуют повторной оптимизации для более крупных лопастей, необходимых для достижения разумного уровня выработки энергии.

4.1. Общая конструкция турбины

В качестве отправной точки для проектирования мы выберем систему, способную обеспечивать электроэнергией типовое сельское жилище, типичное для отдаленных регионов ЮВА. В таких домах обычно используются автомобильные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи для питания электрического освещения, радио и телевидения. Эти батареи еженедельно доставляются на дизель-генераторную станцию ​​для подзарядки.Еженедельная транспортировка аккумуляторов — значительная нагрузка для сельских жителей, которую можно облегчить с помощью ветроэнергетической установки. С улучшением доступа к электроэнергии потребление электроэнергии, вероятно, значительно увеличится. Дополнительная мощность, вероятно, будет направлена ​​на улучшенное освещение и дополнительные приборы, такие как вентиляторы и даже холодильники. Фактическая требуемая мощность будет варьироваться в широких пределах, но мы предполагаем, что типичный дом будет потреблять примерно 1 кВтч в день.

Ветроэнергетическая система должна иметь достаточную емкость для хранения, по крайней мере, на одну неделю без выработки электроэнергии, поэтому нам требуется не менее 7 кВтч аккумуляторов электроэнергии. Как и в большинстве небольших приложений для электроснабжения вне сети, энергия будет храниться в автомобильных батареях на 12 В. Чтобы минимизировать потери при передаче электроэнергии, мы выберем самое высокое напряжение в системе, которое считается безопасным для таких приложений. Рабочее напряжение 48 В может быть достигнуто с 4 батареями, включенными последовательно, а ограничение накопителя энергии в 7 кВт · ч превращается в емкость батареи около 150 А · ч, аналогичную обычным аккумуляторам для грузовиков.

При хорошем визировании турбины на вершине холма в некоторых прибрежных районах Юго-Восточной Азии возможна пиковая мощность около 5 м / с. По долгосрочным измерениям мы можем определить, что ветер может достигать этой целевой скорости около 20% времени, или 4,8 часа в день. Предполагая, что турбина должна вырабатывать примерно на 1/3 больше мощности, чем требуется в день, чтобы компенсировать потери в системе, нам потребуется около 1,3 кВт · ч в день производства электроэнергии. При выработке электроэнергии 4,8 часа в сутки система должна будет вырабатывать примерно 270 Вт при скорости ветра 5 м / с.Предполагая КПД генератора 80% и Cp 0,29, из уравнения 1 мы можем определить площадь турбины 15,9 м 2 , что дает длину лопатки примерно 2,25 м. Если мы примем обычный TSR около 8, турбина будет вращаться со скоростью 170 об / мин. На основании некоторых первоначальных измерений было определено, что для обычной конструкции генератора потребуется гораздо более высокая частота вращения для достижения желаемой выходной мощности, поэтому мы будем стремиться к удвоению этой скорости, или 340 об / мин. Эксплуатационный TSR будет оптимизирован за счет регулировки шага лопаток турбины во время полевых испытаний системы, но мы будем стремиться к TSR равному 16, что вдвое превышает обычное соотношение.Рабочий ток генератора в этот момент будет примерно 5,8 А.

Используя существующие конструкции малых турбин [1], генератор должен быть трехфазным, синхронным с осевым потоком, генератором с постоянными магнитами. Мы выбрали 12-полюсную конструкцию с никелированными магнитами NdFeB толщиной 25 x 50 мм и толщиной 11 мм. Генератор основан на подшипнике автомобильного колеса и дисковом тормозе, что определяет диаметр ротора. Исходные характеристики турбины приведены в таблице 2.

Скорость ветра м / с 5
Мощность Вт 272
Balde Legnth м 2.25
Cp 0,29
Скорость генератора об / мин 340
КПД генератора % 80
Напряжение В 48
Ток A 5,8
Полюса 12
Фазы 3
Внутренний диаметр ротора мм 125
Внешний диаметр ротора мм 360

Таблица 2.

Начальные спецификации ветряной турбины и генератора

5. Экспериментальные результаты

Взяв за отправную точку хорошо разрекламированную конструкцию небольшой турбины Хью Пиггота, мы изучили несколько параметров генератора и турбины, чтобы оптимизировать конструкцию для более низкой скорости ветра [ 10]. Генераторные измерения проводились на динамометре с приводом от электродвигателя, что позволяло одновременно измерять как механическую, так и электрическую мощность. Последний генератор затем был введен в эксплуатацию на турбине с регулируемым шагом лопаток.Выходная мощность турбины измерялась вместе со скоростью ветра для оптимизации турбины.

5.1. Оптимизация генератора

Первоначально было выполнено базовое исследование напряжения холостого хода. Несколько катушек с различным числом витков были изготовлены из покрытого эмалью магнитной проволоки диаметром 1 мм. В каждом случае катушки были намотаны на сердечник овальной формы размером 20 x 40 мм, немного меньший, чем магниты ротора. Толщина катушки в осевом направлении, определяющая толщину статора, поддерживалась постоянной и составляла 10 мм.По мере увеличения размеров катушек расстояние между соседними катушками уменьшается, в результате чего максимальный размер катушки составляет примерно 150 x 100 мм. Как видно на рисунке 6, напряжение холостого хода линейно увеличивается с количеством витков.

Рис. 6.

Зависимость напряжения холостого хода отдельной катушки от числа витков при 50 об / мин

Если бы катушкам было позволено увеличиваться в размерах, в конечном итоге противоречивый поток от соседних пар магнитов мог бы попасть в большие катушки, уменьшив общий поток и, следовательно, напряжение .При нынешней конструкции катушки максимально возможного размера для заданной толщины статора будут обеспечивать максимальную мощность.

Для максимальной передачи магнитного потока через катушки двигателей и генераторов катушки имеют сердечники из ламинированного мягкого железа или других магнитопроводящих материалов в электроизоляционной конструкции (для уменьшения вихревых токов). Эти сердечники из мягкого железа обеспечивают путь с низким сопротивлением для магнитного потока, проходящего через катушки. Однако это также вызовет значительный «зубчатый» крутящий момент, поскольку магниты имеют тенденцию застревать в положениях над сердечниками [10].Высокий крутящий момент увеличивает скорость вращения турбины, поэтому большинство низкоскоростных турбин производятся без магнитных материалов в сердечниках, что приводит к катушкам с «сердечником» или «воздушным сердечником». Хотя полезность этого оценивается, мы решили протестировать как катушку с воздушным сердечником, так и идентичную катушку с сердечником из стальной эпоксидной смолы. Было обнаружено, что эта эпоксидная смола имеет очень высокое электрическое сопротивление и значительную магнитную восприимчивость. Сердечники были испытаны на динамометре генератора, вращающемся со скоростью 125 об / мин, результаты представлены в таблице 3.Поскольку была установлена ​​только одна катушка, в результате мощность и КПД были очень низкими. Как электрическая, так и механическая мощность увеличиваются при использовании эпоксидной смолы в сердечнике катушки, как и ожидалось из-за большей передачи магнитного потока. Эффективность катушки с эпоксидным сердечником также немного выше, чем у катушки с воздушным сердечником. Крутящий момент от зубчатого зацепления был значительно меньше трения подшипника ротора, поэтому катушки с эпоксидным сердечником были выбраны для окончательной конфигурации генератора.

Крутящий момент (Нм) Механическая мощность (Вт) Напряжение (В) Ток (A) Электрическая мощность (Вт) ) КПД
Эпоксидная катушка 1.13 14,2 2,3 0,98 2,25 0,16
Воздушный змеевик 0,91 11,4 1,9 0,81 1,54 Таблица 2 0,14
между воздушным сердечником и катушками с металлическим эпоксидным сердечником

Другой важной оптимизацией была осевая толщина статора. Более толстый статор допускает большее количество витков провода, увеличивая выходное напряжение, однако для этого также потребуется большее расстояние между роторами.Поскольку роторы разнесены дальше друг от друга, больший поток от магнитов будет иметь тенденцию к «короткому замыканию» на соседние магниты, а не через статор к магниту на противоположном статоре [3]. Эта ситуация показана на рисунке 7.

Рисунок 7.

Боковое короткое замыкание магнитного потока на соседние магниты увеличивается (справа) с увеличением расстояния между роторами.

Индуцированное напряжение на оборот можно увидеть, как быстро падает по мере того, как роторы разнесены дальше друг от друга на рисунке 8.

Рисунок 8.

Напряжение на оборот в зависимости от расстояния между роторами при 125 об / мин

Для данного расстояния между роторами существует максимальное количество витков катушки, которое может поместиться между роторами. Между поверхностями магнита и статором предусмотрен запас 2,5 мм, чтобы избежать физического контакта и позволить потоку воздуха охладить катушки статора. Таким образом, для 10-миллиметрового расстояния между роторами толщина статора ограничена 5 миллиметрами, что дает около 50 витков на катушку.

Катушки толщиной 5, 10 и 15 мм были подготовлены для разделения ротора 10, 15 и 20 мм соответственно.Эти катушки были затем испытаны на динамометре генератора при 125 об / мин, что дало данные таблицы 4.

Расстояние между роторами (мм) 10 15 20
Кол-во катушек Обороты 50 100 150
Полное напряжение холостого хода (v) 2,25 3,7 3,6
Толщина рулона (мм) 5 10 15

Таблица 4.

Напряжение холостого хода и параметры катушки для различных расстояний между роторами.

По мере приближения роторов друг к другу магнитный поток, проходящий через катушку, увеличивается, создавая более высокое напряжение холостого хода на один виток катушки. Однако меньшее разделительное расстояние приводит к меньшему количеству витков на катушку. Для достижения максимального напряжения холостого хода необходимо найти компромисс между количеством витков и расстоянием между роторами. Как показано в таблице 4, расстояние между роторами 15 мм дает максимальное напряжение холостого хода.

Генератор был изготовлен с катушками максимального размера в 10-миллиметровом статоре, а сердечники были заполнены эпоксидной смолой на металлических подшипниках. Затем генератор был испытан на динамометре с различными нагрузками. На рисунке 9 показаны результаты измерений электрической мощности при подключении генератора к нагрузкам с различным сопротивлением.

Рис. 9.

Зависимость мощности от скорости вращения для различных нагрузок

Максимальная мощность системы была получена с нагрузкой 6 Ом, которая приблизительно равна внутреннему сопротивлению статора, поскольку сопротивление на катушку равно 0.67 Ом и 9 катушек последовательно. Наш первоначальный дизайн требовал примерно 270 Вт мощности при 340 об / мин. Эта мощность была выше возможностей динамометра с относительно малой мощностью, но попадает в диапазон выработки мощности, прогнозируемый на основе квадрата скорости (черная линия тренда) для нагрузки 6 Ом.

5.1. Оптимизация турбины

Затем генератор был введен в эксплуатацию на крыше машиностроительного здания, как показано на рисунке 10. Деревянные лопасти длиной 2,25 метра были изготовлены с профилем NACA 4412, обычно используемым для низкооборотных турбин.Во время испытаний лопатки турбины были установлены на заданный угол наклона, а генератор был подключен к нагрузке с фиксированным сопротивлением. Затем данные о скорости ветра и выработке электроэнергии постоянно регистрировались. После нескольких недель испытаний турбину можно было отрегулировать на новый угол атаки и / или изменить сопротивление нагрузки.

Из-за непостоянства ветра не все конфигурации были испытаны на одинаковых скоростях в течение одинаковых периодов времени. Однако общие тенденции были очевидны.Во время полевых испытаний максимальная зафиксированная мгновенная скорость ветра составляла 8 м / с, а максимальная постоянная скорость ветра составляла от 4 до 5 м / с.

Рис. 10.

Ветряная турбина с оптимизированным генератором во время оценки турбины. Обратите внимание на анемометр на заднем плане слева.

Данные, полученные во время тестирования при угле атаки 9 градусов, показанные на рисунке 11, были типичными для тестирования. Скорость вращения турбины составляет около 2 м / с, а выходная мощность быстро увеличивается с увеличением скорости ветра для всех сопротивлений нагрузки.Данные для нагрузок 3 и 6 Ом показывают, что нагрузка 3 Ом имеет немного более высокую выходную мощность ниже 3 м / с, а нагрузка 6 Ом дает большую мощность выше 3 м / с. Теоретически нагрузка 6 Ом должна обеспечивать наибольшее извлечение мощности, поскольку нагрузка хорошо согласована с генератором. В целом, нагрузка 6 Ом давала наилучшее извлечение мощности и была выбрана для дальнейшего анализа.

Рисунок 11.

Зависимость электрической мощности от скорости ветра при различных нагрузках для угла атаки 9 градусов

Рисунок 12.

Зависимость электрической мощности от скорости ветра при различных углах атаки для нагрузки 6 Ом

Производство энергии не сильно зависело от угла атаки в диапазоне от 7 до 11 градусов, но значительно упало при 14 градусах. Основываясь на экстраполяции данных на более высокие скорости, ожидается, что угол атаки 9 градусов даст наибольшую выработку энергии в диапазоне скоростей ветра от 3,5 до 5 м / с.

Взяв кривую наилучшего соответствия для угла атаки лопастей 9 градусов с нагрузкой 6 Ом (рисунок 13), мы можем рассчитать, что турбина должна выдавать около 200 Вт при 4.Скорость ветра 2 м / с. Принимая это с известной длиной лопаток турбины 2,25 метра и предполагаемым КПД генератора 80% [7], мы можем использовать уравнение 1 для расчета коэффициента производительности, равного 0,36, что несколько лучше, чем предполагаемое значение 0,29.

Дополнительные измерения, проведенные на подшипниках турбины, показали, что потери на трение составляют 23 Вт при 300 об / мин. Это примерно 10% производимой электроэнергии. Использование автомобильных подшипников, возможно, не оптимально с точки зрения трения, поэтому с улучшением подшипников можно будет улучшить выходную мощность турбины примерно на 5% или около того.

Рис. 13.

Зависимость электрической мощности от скорости ветра при угле атаки 9 градусов и нагрузке 6 Ом

Оглядываясь назад на рисунок 9, мы видим, что выходная мощность 200 Вт должна происходить примерно при 300 об / мин при нагрузке 6 Ом. Используя это для расчета TSR при скорости ветра 4,2 м / с, мы получаем TRS, равное 17, что близко к нашему предполагаемому значению 16 и значительно выше обычного значения 8.

6. Сравнение характеристик

Принимая во внимание Измеряя производительность турбины, мы можем прогнозировать выработку энергии в зависимости от скорости ветра.Основываясь на заявленных производителями характеристиках изогнутой формы, нашу турбину можно сравнить с существующими коммерческими турбинами. Данные о ветре были записаны на предлагаемой испытательной площадке турбины на прибрежном гребне на высоте 400 м в Банджаран-Релау в Кедахе, Малайзия. Это дало немного более высокую скорость ветра, чем на испытательном полигоне турбины на крыше здания машиностроения. Пример данных о ветре показан на рисунке 14.

Данные о скорости ветра демонстрируют суточный график с некоторой накачкой морского слоя, связанной с близостью к побережью с самыми высокими скоростями ветра во второй половине дня.Кроме того, видно, что может быть несколько дней, например. дни с 13 по 18 на рис. 14, при очень слабом ветре, что подчеркивает необходимость значительной емкости для хранения.

Рисунок 14.

Скорость ветра на испытательном полигоне турбины Banjaran Relau в Кедахе, Малайзия

Рисунок 15.

Вероятность ветра и прогнозируемое производство электроэнергии в зависимости от скорости ветра для нескольких промышленных турбин, а также турбина, разработанная в этом исследовании.

На рис. 15 показана зависимость мощности, вырабатываемой тремя небольшими коммерческими турбинами и турбиной, разработанной в данном исследовании, от скорости ветра, а также вероятность ветра на полигоне для испытаний турбины.Поскольку оптимизированная турбина будет вращаться с более высокой скоростью вращения, чем другие турбины, контроллер начнет электрическое прерывание при скорости ветра выше 7 м / с, эффективно снижая выходную мощность турбины выше этой скорости. Это не является чрезмерно ограничивающим, поскольку ветер редко дует со скоростью выше 7 м / с дольше нескольких минут в месяц.

Можно видеть, что оптимизированная турбина вырабатывает значительно большую мощность, чем промышленные турбины при более низких скоростях ветра, и, конечно же, значительно меньшую мощность на более высоких скоростях, на которые рассчитаны другие турбины.Это ожидается, поскольку оптимизированная турбина имеет большую площадь охвата и была настроена для работы с низкой скоростью ветра.

Умножая мощность генератора на вероятность скорости ветра при каждой скорости ветра, мы можем получить нормализованные кривые выработки электроэнергии, показанные на рисунке 16. Вероятность пиковой мощности для этого набора данных составляет 3 м / с, с более низким пиком на кривой вероятности мощности. на скорости 4,5 м / с. Поскольку скорость ветра на испытательном полигоне никогда не превышала 7 м / с в течение значительного периода времени, оптимизированная турбина показала, что она вырабатывает в 3-4 раза больше энергии, чем коммерческие турбины во всем доступном диапазоне скоростей ветра.Из-за ограниченного объема данных в данных за период выборки наблюдается провал в данных о вероятности ветра на уровне около 4 м / с. В целом, мы ожидаем довольно плавного профиля вероятности ветра с пиком между 3,5 и 4,5 м / с на этом участке ветра.

Рис. 16.

Сравнение нормализованной ветровой энергии для различных ветряных турбин

Ожидается, что выработка энергии при ветре 5 м / с составит около 350 Вт, а в регионе, где этот ветер доставляет 4,8 часа в день, должен результат 1.68 кВтч выработки энергии в сутки. Предполагая, что потери при хранении в размере 30%, связанные с зарядкой / разрядкой аккумуляторов и передачей электроэнергии, приведут к получению около 1,2 кВтч полезной энергии в день, что близко к нашей первоначальной оценке 1,3 кВтч в день, необходимой для сельского жилища. Таким образом, ожидается, что специально спроектированная ветряная турбина радиусом 2,25 м относительно простой конструкции будет достаточной для питания одного сельского жилища в более ветреных частях ЮВА.

7. Заключение

Большинство коммерческих турбин спроектированы для относительно высоких скоростей ветра, около 10 м / с, вырабатывают незначительное количество энергии ниже 5 м / с.Взяв за отправную точку обычную 3-лопастную ветряную турбину с осевым потоком и прямым приводом, мы смогли оптимизировать турбину и генератор для работы с более низкой скоростью ветра и добиться значительно более высокой выходной мощности, чем существующие коммерческие турбины при более низких скоростях ветра. Возможна дальнейшая оптимизация турбины, которая должна быть сосредоточена на форме аэродинамического профиля, весе лопаток, конструкции и трении подшипников. Хотя использование лопастей большего размера увеличит стоимость и вес турбины и башни, все еще считается, что энергия ветра может быть жизнеспособной альтернативой даже в регионах с относительно слабым ветром.

Car Refit Universal Boostcontroller Регулятор турбокомпрессора Ручная регулировка Клапан регулировки давления турбины | Клапаны и детали |

Ремонт автомобилей General Turbo Регулятор давления / Автомобильный регулятор турбины / Ручной регулирующий клапан регулирования давления турбины
Объем упаковки: 14 * 11 * 9 см
Вес: 0,35 кг
Применимые модели: General
GM модифицированный регулятор турбонагнетателя / регулятор давления турбины автомобиля / ручной регулятор давления турбины регулирующий клапан
Продукт: Регулятор давления турбины
Применяемые модели: универсальный для всех моделей
Описание продукта: Клапан регулирования давления турбины, который регулирует давление воздуха, улучшает характеристики двигателя и снижает расход топлива.Зачем устанавливать турбо-регулятор? На нагнетателе есть предохранительный клапан давления выхлопных газов. Когда давление достигает определенного уровня, клапан сброса давления открывается, чтобы снизить частоту вращения турбины, защитить двигатель и ограничить значение наддува. Это изделие предназначено для открытия клапана сброса давления выхлопных газов позже. Повышение значения.

Примечание: турбины TURBO с предохранительными клапанами универсальны!

Метод установки (только для справки): Отрежьте турбо-вакуумную трубку, установите тройник, подсоедините вакуумную трубку к одному концу контроллера и подсоедините предохранительный клапан на другом конце.Потом займитесь отладкой. Отрегулируйте винт наверху и отрегулируйте холостой ход автомобиля к автомобилю! Регуляторы давления турбины Регуляторы давления регулируют давление воздуха, улучшают работу двигателя и снижают расход топлива. Когда используются турбины, они создают внутри очень высокое давление. Хотя сама турбина имеет диаметр отверстия для выпуска газа под высоким давлением, он все еще кажется недостаточным перед лицом непрерывного состояния под давлением, и газ под высоким давлением может быть быстро выпущен с помощью клапана сброса давления, чтобы облегчить следующее действие наддува. .Это не только защищает турбину, но и частично устраняет турбо-лаг.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследование
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Turbinenregelung — Английский перевод — Linguee

Schwerpunkt der Ttigkeit ist heute die Herstellung von Hydraulikzylindern, die in nahezu allen Bereichen der Industrie zum Einsatz kommen: vom klassischen Maschinenbau bis zur High-Tech-Medizin, bis vom Druckguss-zum

[…]

Rennwagen-Spoiler, vom

[…] Mllverbrennungskessel bis z u r Turbinenregelung es gibt kaum […]

einen Technikbereich, in dem HYDROPNEU

[…]

— Produkte nicht bereits dauerhaft erfolgreich im Einsatz sind.

hydropneu.de

Сегодня основным направлением деятельности является производство гидроцилиндров, которые используются практически во всех областях промышленности: от классического машиностроения до высокотехнологичной медицины, от инструмента для литья под давлением до спойлера гоночного автомобиля,

[…]

от котла для сжигания отходов до

[…] regu la ция из турбина — th ere i s трудно […]

любые технические области, в которых продукция

[…]

ГИДРОПНЕУ не работали с постоянным успехом.

hydropneu.de

Das angewandte System d e r Turbinenregelung u n d das System der […]

Einbettung ihrer Lager garantiert eine 100% -йжевый Aufrechterhaltung

[…]

der hygienischen Unbedenklichkeit des Arbeitswassers und dessen dauerhafte Klassifizierung als Trinkwasser.

cink-hydro-energy.com

Б / у

[…] система из турбина control и t he turbine be ar ing system […]

гарантирует гигиеническое качество рабочей воды

[…]

и его постоянная классификация как питьевая вода поддерживаются на уровне 100%.

cink-hydro-energy.com

Turbinenregelung , S ch rank fr […]

die Generatorberwachung, Motorensteuerung und drehzahlvariabler Antrieb fr den Startermotor

[…]

lassen sich ebenfalls vorkonfektionieren.

powergeneration.siemens.de

Турбина c ont rol s, ge ne rator control […] Панель

, центр управления двигателями агрегатов и частотно-регулируемый привод для стартера

[…] Двигатель

обычно также устанавливается на корпусе.

powergeneration.siemens.com

Anpassung d e r Turbinenregelung s o wi e des Turbinenschutzes and die Gegebenheiten […]

des vorhandenen Turbosatzes

aps-et.de

Адаптация o для турбины contr ol также a s турбина prote ct ионная система […]

к существующему турбоагрегату

aps-et.de

SPPA-T3000 ist das Prozessleitsystem der

[…]

vierten Generation, das speziell fr die

[…] Kraftwerks- u n d Turbinenregelung a u f einer gemeinsamen […]

Plattform ausgelegt ist.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.