Управляющая форсунка принцип работы: Восстановление эл-мех форсунок Bosch с датчиком подъема иглы

Восстановление эл-мех форсунок Bosch с датчиком подъема иглы

Самая распространённая неисправность датчика подъёма иглы — обрыв обмотки. Часто обрыв происходит под корнем провода и в некоторых случаях можно аккуратно припаять проводки. Однако если обрыв произошел внутри корпуса форсунки, то это ведет к замене самой форсунки в сборе. Но не спешите её приобретать, ведь стоимость стартует от 250€. Мы ремонтируем датчики подъёма иглы на всех дизельных форсунках!

А также часты не герметичности форсунки по примыканию эл провода, которые мы также устраняем.

Самые распространённые двигатели, на которых устанавливаются форсунки с датчиком подъёма иглы:

• Audi A6 2,5D TDI1997-05г, Volkswagen Passat V6 2,5D TDI 1996 -05г, Skoda Superb 2,5D TDI 2002-08 г
• Mercedes-Benz Sprinter (901/2/3/4/5) 2,9D 1995-00 г
• Renault Kangoo 1,9D 1998-04г (ТНВД Lucas DPC)
• BMW 5 Series (E34) 2,4D 524td 1987-91г, BMW 5 Series (E34) 2,5D 525td 1991-96г, BMW 5 Series (E39) 2,5D 525tds 1996-03 г,
• Volkswagen LT 2,5D TDi 1996-06 г
• MAN 1938/19.463 F 1994 -2001 г
• Jeep Cherokee 2,5D Turbo 1995-01 г
• Peugeot Expert 1.9D 1999-07г (ТНВД Lucas DPC)
• MAN F2000/FE2000 12,8D 19/23/24/26/27/32/33/35/40/41.463 1995-00 г
  

Общая информация о форсунках с датчиком подъема иглы:

С целью точного определения начала впрыска, определяющего оптимальную работу двигателя, в системах впрыска с электронным управлением применяются одно- и двухпружинные форсунки с датчиком подъёма иглы. Этот индукционный датчик, питаемый током низкого напряжения, состоит из катушки, в которой размещён толкатель, являющийся продолжением грибка форсунки. Движение иглы, передаваемое через грибок форсунки, вызывает изменение магнитного потока и индуцирует сигнал, амплитуда которого зависит от скорости движения иглы.

При проверке датчика осциллографом, его необходимо запитывать от внешнего источника, так как в противном случае амплитуда сигнала будет слишком мала. Исправность электрических цепей проверяется омметром. Сопротивление катушки должно быть в пределах 80 — 120 Ом.

Внимание! очень важно соблюдать полярность подключения датчика подъёма иглы!

Примечание: в связи с большим количеством технологическими операций срок на ремонта форсунок 8-10 дней!

Распылитель, Игла, Корпус и Пружина, Какая Система Впрыска Топлива, Диагностика и Симптомы Поломки

Форсунки, обеспечивая прямую подачу дозированного количества топлива в камеру сгорания, стали неотъемлемым элементом системы питания дизельного двигателя. Впрыск позволяет оптимально распылить солярку, что улучшает ее воспламенение. Это в свою очередь хорошо сказывается на экономичности автомобиля, динамических характеристиках и влиянии на окружающую среду.

Назначение форсунок

К основным функциям, возложенным на форсунку относят:

• подача топлива в цилиндр;
• герметизация камеры сгорания;
• распыление на мелкодисперсные частички;
• максимально равномерное распределение солярки по камере сгорания;
• резкое начало впрыска топлива и такое же быстрое завершение процесса;
• точное дозирование необходимого количества горючего.

Работа дизельных форсунок сопряжена с агрессивной средой. Постоянно меняющееся давление, которое может достигать 11 МПа. Температурное воздействие также изнашивает систему впрыска. Подача топлива происходит при температуре около 700°С. При сгорании солярки форсунка поддается влиянию 2000°С.

Для стабильной работы двигателя, форсунка должна обеспечивать оптимальную дисперсность. Чем выше степень дробления капель солярки, тем больше их общая площадь поверхности. Это позволяет топливу сгореть в более короткий промежуток времени, что положительно сказывается на экологичности, динамике и экономичности. При этом капли не должны быть слишком мелкими, так как в таком случае они не достигнут краев камеры сгорания. На данный момент топливные форсунки впрыскивают солярку со скоростью, достаточной чтобы обеспечить полное заполнение всего объема при размере частиц от 30 до 50 мкм.

Исторический экскурс

На этапе появления двигателей внутреннего сгорания Рудольф Дизель рассчитывал в качестве топлива применять угольную пыль, вдуваемую через форсунку сжатым воздухом. При сгорании угля с единицы массы получалось мало тепла, что заставило ученного перейти на более высококалорийное топливо. Бензин не получилось применить из-за его взрывоопасности. Предпочтение было отдано керосину.

В 1894 году Рудольфу Дизелю удалось сделать удачный запуск двигателя, топливо в который подавалось при помощи форсунки. Для осуществления впрыска использовался пневматический компрессор. Создаваемое им давление превышало силу, возникающую внутри цилиндра. Из-за этого такой вид двигателя получил название компрессорного дизеля.

Гидравлический впрыск топлива появился чуть позже. Он применяется по сей день, постоянно совершенствуясь. Изобретателем такого способа подачи топлива является французский инженер Сабатэ. Он же предложил делать многократный впрыск. Подавая солярку в несколько этапов, удается получить больше полезной энергии с единицы топлива.

В 1899 году Аршаулов сконструировал дизель с топливным насосом высокого давления, работающий в паре с бескомпрессорной форсункой. Такое техническое решение оказалось успешным, поэтому дизели с ТНВД используются по сей день.

Наиболее современные дизельные системы питания имеют компьютерное управление форсункой и подстраиваются под режим работы двигателя. В зависимости от типа камеры сгорания возможны вариации топливоподачи. Для обеспечения стабильной работы дизеля различного типа смесеобразования появились многодырчатые и штифтовые форсунки.

Работа механической форсунки

Принцип работы механической форсунки дизеля лежит в ее открытии для впрыска топлива под воздействием высокого давления солярки. За подачу горючего отвечает ТНВД. По топливопроводу дизтопливо качает насос низкого давления.

Последовательность впрыска топлива в цилиндры определяет ТНВД. Он отвечает за нагнетание и распределение солярки по магистралям. При достижении давления определенного значения, форсунка открывается, а при снижении усилия переходит в закрытое состояние.

В конструкцию форсунки входят распылитель, игла, корпус и прижимная пружина. Для открытия и закрытия топливоподачи запорная иголка перемещается внутри направляющего канала. Когда воздействие топлива сильнее противодействующей пружинки, игла поднимается вверх, освобождая канал распылителя. При отсутствии требуемого давления от ТНВД сопло плотно перекрыто. Распылитель может иметь несколько отверстий. Для дизельных моторов с раздельной камерой сгорания обычно используется одно отверстие. В остальных случаях число дырок в распылителе может колебаться от двух до шести.

Механическая форсунка

При многодырчатой конструкции перекрытие топливоподачи возможно:

• закрытием подачи топлива в каждом отверстии;
• запиранием камеры, расположенной в нижней части распылителя, что приводит к прекращению впрыска топлива.

Для возможности воздействия насосом высокого давления на иголку на ней имеется специальная ступенька. Горючее попадает в форсунку и имеет возможность приподнимать ее. Таким образом удается сдвинуть запорный механизм.

Форсунки с двумя пружинами

В процессе усовершенствования форсунка дизельного двигателя получила две пружины. Усложнение конструкции позволило сделать более гибкую топливоподачу в камеру сгорания. Нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает противодействие одной пружины, а потом второй. Это позволяет подавать горючее ступенчато.

При работе на холостом ходу или незначительной нагрузке топливный насос  задействует в работу только одну пружину. Работа на первой ступени происходит с сжиганием небольшого количества топлива, что повышает экологичность и экономичность машины. Дополнительным бонусом двух пружин является снижение шума работающего двигателя.

Под нагрузкой растет давление, создаваемое ТНВД. Солярка подается двумя порциями, 20% в первый момент и 80% во время основного впрыска. Жесткость пружин подобрана таким образом, чтобы обеспечить максимальную плавность топливоподачи.

Работа форсунки с двумя пружинами

Электромеханическая система впрыска

Основным отличием электромеханической форсунки от предшественников является открытие и закрытие подачи топлива с помощью управляемого электромагнитного клапана. Контроль над клапаном лежит на электронном блоке управления. Без подачи соответствующего сигнала с контроллера впрыск не произойдет.

Структура электромеханической форсунки

Блок управления определяет момент впрыска и дозирует необходимое количество топлива, регулируя время открытого состояния, подавая серию импульсов. В ЭБУ длительность подачи солярки определяется с учетом множества факторов, измеряемых при помощи датчиков. Так, например, в зависимости от оборотов коленчатого вала количество импульсов может варьироваться от 1 до 7. Учитывая нагруженность двигателя, его температурный режим, выбранный стиль вождения и множество дополнительных параметров, удается максимально оптимизировать топливоподачу. Это позволяет увеличить ресурс силовой установки, экономичность и экологичность автомобиля. Учет всех факторов позволяет равномерно распределить топливо в камере сгорания, что обеспечивает полноценное сгорание дизтоплива в требуемый момент. Применение электронного контроллера позволило значительно снизить вибрацию и шум от работающего мотора.

Насос-форсунка

Одним из видов топливных дизельных систем является конструкция с отсутствующим насосом высокого давления. Связанно это с низкой надежностью ТНВД и частыми выходами топливных магистралей из строя. Давление, при таком техническом решении, создает насос форсунка. Ее плунжерная пара работает от кулачков распредвала. В такой системе удалось добиться очень высокого давления. Это позволяет получить более качественное распределение топлива в камере сгорания.

Насос-форсунка

Недостатком такой системы является зависимость давления топлива от оборотов двигателя. Усложнение конструкции повысило ее чувствительность к качеству масла и солярки. Ремонт топливной системы с насос-форсунками выйдет дороже на фоне классического варианта с ТНВД.

Симптомы неисправности

Если форсунка неравномерно распределяет топливо в камере сгорания наблюдаются такие симптомы:

• ухудшение динамических характеристик;
• стук из подкапотного пространства, который можно спутать со стуком шатуна;
• троение двигателя из-за неправильной работы какого-либо из цилиндров.

О чрезмерном износе форсунке говорят:

• сизый дым во время движения;
• слишком черный выхлоп;
• повышенная вибрация и шум мотора.

При визуальном осмотре можно увидеть подтеки солярки возле неисправных форсунок. Также может наблюдаться запах топлива, усиливающийся после остановки. Неполадки требуют срочного вмешательства, так как возможно возгорание горючего и пожар в подкапотном пространстве.

Диагностика поломки

Выявив симптомы неисправности форсунок необходимо провести их диагностику. Наиболее тщательная проверка проводится при помощи диагностического стенда. С его помощью можно уловить даже наименьшее отклонение в работе системы впрыска.

При отсутствии диагностического стенда можно определить неисправную форсунку следующим методом. Требуется запустить двигатель и довести обороты коленвала до такого значения, при котором отчетливо будет слышна нестабильность работы мотора. После этого требуется поочередно отсоединять форсунки от топливной магистрали. Двигатель будет менять звук работы. При отключении неисправного элемента топливной системы работа мотора не поменяется. Главным недостатком такого способа является невозможность точно определить причину, вызвавшую нарушения в системе впрыска.

Предыдущий способ был предназначен для обнаружения неисправности без снятия форсунок с двигателя, поэтому на точность определения неисправности влияет исправность всех остальных систем автомобиля. Так, например, некачественная свеча зажигания может привести к неправильному определению неисправной форсунки. Для устранения неточностей возможно сравнение работы форсунки с контрольным образцом.

Равномерность факела неисправной и контрольной форсунок

В топливную систему автомобиля устанавливается тройник. К нему подключается проверяемая и контрольная форсунка. К нетестируемым элементам желательно перекрыть подачу топлива. После этого необходимо начать вращать коленвал. Если форсунка неисправна, то ее факел будет отличатся от эталона, как показано на рисунке.

Промывка элементов системы впрыска

На данный момент для очистки форсунки дизельного двигателя применимы следующие способы:

• ультразвуковая чистка на специализированном стенде с возможностью контроля процесса промывки;
• добавление специальных присадок в бензобак, в результате чего чистится вся топливная система, а не только распылители;
• очистка форсунок дизельного двигателя вручную, путем замачивания в спецсредстве;
• использование промывочного стенда.

Чистка при помощи ультразвука считается наиболее эффективной. Недостатком является только стоимость оборудования, способного производить такую очистку. На распылители воздействуют колебания, способствующие отслоению отложений в форсунке за короткий промежуток времени. Использование стенда с циркулирующей промывочной жидкостью не менее качественно позволяет убрать загрязнения.

При засорении сопла его очистку можно осуществить, тщательно промыв его керосином и удалив нагар деревянным скребком. Отверстие следует прочистить мягкой стальной проволокой небольшого диаметра. Делать все следует аккуратно, чтобы не повредить форсунку.

С момента первого использования форсунки на двигателе внутреннего сгорания системы впрыска топлива претерпели существенные изменения. Появились новые распылители, повысилось давление и топливоподача стала управляться контроллером. Главной целью всех усовершенствований является повышение надежности и улучшение эксплуатационных свойств системы впрыска.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Устройство и принцип действия системы с насос форсунками

Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле.

На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.

Как и ТНВД с форсунками, система впрыска с насос-форсунками выполняет следующие функции:

• создает высокое давления для впрыска топлива
• впрыскивает определенное количество топлива в определенный момент

Местонахождение:

Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.

Крепление:

Насос-форсунки крепятся в головке блока. При установке насос-форсунок необходимо следить за правильным положением их.
Если насос-форсунка не стоит под прямым углом к головке блока, может ослабнуть крепежный болт. Вследствие этого возможно
повреждение как насос-форсунки, так и головки блока.

Устройство насос-форсунки

Привод

На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос форсунок.

Требования к процессам смесеобразования и сгорания

Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество

топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.

Предварительный впрыск

Для достижения максимально возможной плавности протекания процесса сгорания перед основным впрыском осуществляется

предварительный впрыск малого количества топлива под небольшим давлением. Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие этого происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.

Основной впрыск

При основном впрыске необходимо достичь хорошего смесеобразования для возможно полного сгорания топлива. Благодаря высокому давлению впрыска достигается очень тонкий распыл топлива, что позволяет получить весьма равномерную смесь топлива и воздуха. Полное сгорание топлива обеспечивает уменьшение выброса вредных веществ и повышение мощности двигателя.

Конец впрыска топлива

Для хорошей работы двигателя важно, чтобы в конце процесса впрыска давление впрыска резко упало, а игла распылителя быстро
возвратилась в исходное положение. При этом предотвращается попадание топлива в камеру сгорания под низким давлением и с
плохим распылом. Такое топливо сгорает не полностью, что ведет к увеличению токсичности выхлопа.

Процесс впрыска топлива, обеспечиваемой системой впрыска с применением насос- форсунок, с уменьшенным давлением при
предварительном впрыске, повышенном давлении и быстром протекании процесса основного впрыска способствует улучшению
показателей работы двигателя.

Заполнение камеры высокого давления

При процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры. Электромагнитный клапан управления насос-форсункой бездействует. Игла клапана находится в положении, открывающем путь топливу из питающей магистрали в камеру высокого давления. Топливо под давлением поступает из питающей магистрали в камеру высокого давления. 

Процесс впрыска

Начало предварительного впрыска

Кулачок распределительного вала через коромысло поджимает плунжер книзу; плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры
высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления
двигателя через электромагнитный клапан. По сигналу от блока управления двигателем игла электромагнитного клапана прижимается
к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение
давления в камере. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла
распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Начало предварительного впрыска

Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по сверлению корпуса распылителя, топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает
гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Конец предварительного впрыска

Непосредственно после открытия иглы форсунки заканчивается предварительный впрыск. Под действием увеличивающегося
давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление

на короткое время падает, и игла форсунки закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие движения книзу перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы форсунки при последующем основном впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно

самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Процесс впрыска

Конец основного впрыска

Конец впрыска наступает, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан.
При этом игла клапана под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступать в питающую
магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя
возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончился. 

Схема топливного контура

Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам. Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.

1. Охладитель топлива охлаждает сливаемое топливо для предупреждения попадания в топливный бак слишком горячего топлива.
2. Датчик температуры топлива определяет температуру топлива в сливной магистрали и посылает соответствующий сигнал блоку управления двигателю
3. Ограничительный клапан поддерживает давление в сливной магистрали на уровне 1 бар. Благодаря этому достигается постоянство давления топлива на игле электромагнитного клапана.
4. Байпас Если в топливной системе имеется воздух, к примеру при выработанном топливном баке, ограничительный клапан остается закрытым. Воздух выжимается поступающим топливом из системы
5. Головка блока
6. Магистрали. Через дроссельное отверстие отводятся пары топлива, которые могут быть в питающей магистрали
7. Топливный насос подает топливо из топливного бака через фильтр к насос-форсункам
8. Сетка-фильтр улавливает пузырьки воздуха и газа в питающей магистрали. Затем они отводятся через дроссельное отверстие и сливную магистраль
9. Ограничительный клапан регулирует давление топлива в питающей магистрали. При давлении топлива более 7,5 бар клапан открывается, и топливо направляется в зону всасывания топливного насоса
10. Обратный клапан предотвращает слив топлива от топливного насоса в топливный бак при остановке двигателя (давление открытия топлива 0,2 бар)
11. Топливный фильтр защищает топливный контур от загрязнения и попадания в него инородных частиц и воды
12. Топливный бак

Топливный насос расположен непосредственно за вакуумным насосом на головке блока цилиндров. Топливный насос подает топливо из бака к насос- форсункам. Оба насоса имеют общий привод от распределительного вала и поэтому обозначаются как единый тандемный насос.

Устройство форсунки дизельного двигателя

Дизельная форсунка представляет собой один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. Форсунка (инжектор) обеспечивает прямую подачу солярки в камеру сгорания дизеля, а также дозирование подаваемого топлива с высокой частотой (более 2 тыс. импульсов в минуту). Инжектор осуществляет эффективный распыл горючего в пространстве над поршнем. Топливо в результате такого распыла получает форму факела. Форсунки отличных друг от друга систем топливоподачи имеют конструктивные особенности, различаются по способу управления. Инжекторы делят на две группы:

• механические;
• электромеханические;

Содержание статьи

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К топливному насосу высокого давления (ТНВД) подается горючее из топливного бака. За подачу отвечает подкачивающий насос, который создает низкое давление, необходимое для прокачки солярки по топливопроводам.

Далее ТНВД в нужной последовательности осуществляет распределение и нагнетание горючего под высоким давлением в магистрали, ведущие к механической форсунке. Каждая форсунка данного типа открывается для очередного впрыска порции солярки в цилиндры под воздействием высокого давления топлива. Снижение давления приводит к закрытию дизельной топливной форсунки.

Простой механический инжектор имеет корпус, распылитель, иглу и одну пружину. В устройстве запорная игла свободно движется по направляющему каналу распылителя. Сопло форсунки плотно перекрывается в тот момент, когда нет нужного давления от ТНВД. Внизу игла опирается на уплотнение распылителя, имеющее коническую форму. Прижим иглы реализован посредством закрепленной сверху пружины.

Распылитель является одной из важнейших составных деталей среди других элементов в устройстве инжекторной форсунки. Распылители могут иметь разное количество распылительных отверстий, отличаться способом регулировки подачи топлива.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями. Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Подача топлива регулируется зависимо от конструкции распылителя, так как существуют два основных типа подобных решений:

• распылитель с возможностью перекрытия каналов;
• распылитель с перекрываемым объемом;

В первом случае игла форсунки перекрывает подачу горючего путем перекрытия каждого отверстия. Второй тип форсунок означает, что игла перекрывает своеобразную камеру в нижней части распылителя.

Давление топлива, нагнетаемого ТНВД, заставляет иглу подниматься благодаря наличию на поверхности такой иглы специальной ступеньки. Солярка проникает в корпус под указанной ступенькой. В момент, когда давление горючего сильнее усилия, которое создает прижимная пружина, игла движется вверх. Таким образом открывается канал распылителя. Дизтопливо под давлением проходит через распылитель и происходит его распыл в форме факела. Так реализован впрыск топлива.

Далее определенное количество горючего, которое подается насосом высокого давления, пройдет через распылитель и попадет в камеру сгорания. После этого давление на ступеньке иглы начинает снижаться, в результате чего игла от усилия пружины возвращается в исходное положение и плотно перекрывает канал. Тогда подача солярки в распылитель полностью прекращается.

Инжектор с двумя пружинами

На эффективность топливоподачи и последующего сгорания топлива в цилиндрах дизеля можно влиять, изменяя различные характеристики форсунки, такие как структура и количество каналов распылителя, усилие пружины и т.п. Одним из конструкторских решений стало внедрение в устройство форсунок специального датчика подъема иглы. Данный подъем учитывается специальными электронными блоками управления, которые взаимодействуют с ТНВД.

Еще одним витком развития стали дизельные форсунки с двумя пружинами. Устройство таких форсунок сложнее, но результатом становится большая гибкость в процессе подачи топлива. Сгорание рабочей смеси становится более мягким, дизель тише работает. 

Особенностью работы указанных инжекторов является двухступенчатый подъем иглы. Получается, нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает по силе давления силу сопротивления одной пружины, а затем другой. В режиме холостого хода и при небольших нагрузках на мотор впрыск осуществляется только посредством первой ступени, подавая в двигатель незначительное количество солярки. Когда мотор выходит на режим нагрузки, давление нагнетаемого ТНВД топлива растет, горючее подается уже двумя дозированными порциями. Первый впрыск небольшого объема (1/5 от общего количества), а далее основной (около 80% солярки). Разница давлений впрыска для открытия первой и второй ступени не особенно большая, что обеспечивает плавность топливоподачи.

Такой подход позволил повысить равномерность, эффективность и полноценность сгорания смеси. Дизельный двигатель стал расходовать меньше горючего, снизилось количество токсичных примесей в выхлопных газах. Дизельные форсунки с двумя пружинами активно использовались на агрегатах с непосредственным впрыском топлива до момента появления систем питания под названием Commоn Rail.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за  момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

В системе питания Common Rail электромеханическая форсунка может за один цикл реализовать подачу топлива посредством нескольких раздельных импульсов (впрысков). Топливный впрыск за цикл осуществляется до 7 раз. Давление впрыска также значительно повысилось сравнительно с предыдущими системами.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше. 

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Насос-форсунка

Одной из разновидностей систем питания дизеля являются конструкции, в которых полностью отсутствует ТНВД. За создание высокого давления впрыска отвечают так называемые дизельные насос-форсунки. Принцип работы системы состоит в том, что насос низкого давления сначала подает солярку напрямую к инжектору, в котором уже имеется собственная плунжерная пара для создания высокого давления впрыска. Плунжерная пара форсунки работает от прямого воздействия на нее кулачков распредвала. Данная система позволяет добиться лучшего качества распыла дизтоплива благодаря способности создать очень высокое давление впрыска. 

Исключение из системы подачи топлива ТНВД позволяет сделать размещение дизельного ДВС под капотом более компактным, избавиться от привода топливного насоса и отбора мощности на его постоянное вращение. Также стало возможным удалить из системы питания решения, которые распределяют топливо от ТНВД по цилиндрам. Инжекторы в системе с насос-форсунками имеют электрический клапан, что позволяет подавать топливо за два импульса.

Принцип похож на работу механической форсунки с двумя пружинами. Решение позволяет реализовать сначала подвпрыск, а уже затем произвести подачу в цилиндр основной порции горючего. Насос-форсунки реализуют подачу топлива в максимально точно заданный момент начала впрыска, лучше дозируют солярку. Дизельный мотор с такой системой экономичен, работает мягко и тихо, содержание вредных веществ в отработавших газах сведено к минимуму.

Главным минусом решения можно считать то, что давление впрыска насос-форсунки напрямую зависит от частоты вращения коленвала двигателя. В списке недостатков также отмечены: сложность исполнения, высокая требовательность к моторному маслу, чистоте и качеству топлива. В процессе эксплуатации выделяют трудности в процессе ремонта и обслуживания, а также общую дороговизну сравнительно с системами, которые оборудованы привычным ТНВД.

Читайте также

Управляющая форсунка | Audi Club Russia

Всем привет!
Вопрос к знающему народу.
По двигателю одна ошибка: 00542 — Датчик хода иглы — G80, Обрыв замыкание на (+).

Уже проштудировал весь тырнет по этой теме, в том числе наш любимый форум, и естественно выяснил что эта ошибка по датчику который стоит в управляющей форсунке, и идёт с ней в комплекте и не ремонтопригоден, — соответственно меняется комплектно с форсункой.
Стоя к машине лицом , смотря на мотор , форсунка находится в левой башке третья из под клапанной крышки с боку идёт проводок , это и есть она
http://audiclub.ru/forum/attachment.php?attachmentid=168806&d=1266942141
а вот разъём к которому подходит провод от датчика:
http://audiclub.ru/forum/attachment.php?attachmentid=168861&d=1266961367
Я так понимаю, что здесь нужно померить сопротивление,что я и сделал.Разъединил разъём, включил зажигание и померил сопротивление на фишке выходящей от датчика — оно составило 90-91 Ом,насколько я вычитал это в пределах нормы (90-120 Ом)
Тогда почему висит ошибка?
Ошибка не стирается. Я даже скидывал клеммы с аккумулятора на 30 мин. думал так сотрётся, — не стёрлась.
На работе автомобиля никак не сказывается, едет хорошо, не тупит, расход вроде какой был такой и есть. Заводится и на холодную и на горячую и на тёплую как обычно.
Вопросы :
1. Надо ли менять эту форсунку?
2. Уберёт ли смена форсы ошибку? и можно ли каким нибудь образом самому стереть эту ошибку.
3. Может ли быть данная ошибка не из-за сломанной форсунки, а из-за чего нибудь другого?
4. Если всё таки менять форсунку, то ошибка должна сама стереться или надо произвести какие то адаптации или что то подобное?
5. Отличается ли работа по смене управляющей форсунки, от работ по смене всех остальных? Есть ли необходимость в снятии клапанных крышек и последующих компьютерных настройках после установки?

Заранее спасибо за любые советы и ответы

P.S.

Еще вспомнил что, эта ошибка, совместно с ещё какой то появилась летом ни с того ни с сего, стал тупить авто, не разгонялся больше 60 км\ч и то с трудом. Как будто вошёл в аварийный режим. Я уже подсел на измену, врубил ноут и считал ошибки — там была эта ошибка и ещё одна какая то. Сразу залез на форум и по коду ошибки понял что, попал на форсунку.
Смиривись тут же поехал на ближайший сервис (благо был у себя в районе), потому что машина совсем не ехала.
Они сделали свою диагностику и начали смотреть шланги под капотом — в итоге оказалось что лопнул шланг, не помню точно какой (фото ниже) но вроде какой то из этих. Его заменили и машина полетела как ни в чём не бывало.
Но походу дела эта ошибка так и висит.
Может такое быть?

 

Насос — форсунка — принцип работы и ремонт своими руками + Видео инструкция

Современные двигатели внутреннего сгорания состоят из большого количества деталей. Среди них можно встретить абсолютно разные элементы, имеющие совершенно разное, но очень полезное для движка назначение. Не исключением является и такая маленькая деталь, как насос – форсунка. В этой статье мы разберем устройство, принцип действия и ремонт насос — форсунки.

Устройство и принцип работы насос – форсунки

Форсунка представляет собой металлическую трубку со специальные сечением, предназначенным для распыления топливной смеси. Впервые и по сей день, такое устройство применяется на дизельных двигателях, где важны такие важные параметры, как экономичность мотора, низкий уровень его шума и малая токсичность выхлопных газов.

Насос форсунка устанавливается над каждым цилиндром и имеет одинаковое строение. В ее состав обычно входят: запорный поршень, специальный плунжер, игла распылительного устройство, обратный и управляющий клапана и пружина распылительного устройства.

Плунжер представляет собой деталь, которая создает определенное давление внутри форсунки. Накачка происходит во время поступательного движения плунжера. Для этого на распределительном валу имеются специальные кулачки, которые в определенные моменты времени воздействуют на плунжер и приводят его в действие.

Управляющий клапан открывается наравне с движением плунжера и пропускает топливо в камеру сгорания. Конструкция клапана подбирается таким образом, чтобы дизельное топливо в обязательном порядке подалось в распыленном виде. Так оно сгорает эффективнее и экономнее. По принципу действия управляющие клапаны можно разделить на электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические клапана являются самыми эффективными, так как работают быстро и не допускают образование излишков топлива, а также его голодание в определенных участках системы впрыска. Основным элементом любого управляющего клапана является его игла, которая, как раз и отвечает за быстродействие системы.

Пружина распылителя устанавливается для обеспечения плотной посадки иглы. Усилие пружины, обычно, дополняется давлением топлива, созданным в топливном насосе высокого давления. Для этого, на противоположной стороне пружины устанавливается специальный запорный поршень, который и давит на нее под действием топлива.

Управление любой насос — форсункой обеспечивается при помощи электронного блока управления двигателем. ЭБУ получает различные показания со всех датчиков, анализирует их и на основе полученных данных открывает или закрывает форсунки в определенные моменты времени.

Принцип работы:

• Предварительный впрыск. В этот момент специальный кулачок ГРМ воздействует на плунжер, заставляя его двигаться вниз. Смесь топлива с воздухом переходит в каналы форсунки и обратный клапан закрывается. Плунжер создает давление, составляющее 13 мПа, и в этот момент срабатывает управляющий клапан форсунки, который пропуска смесь под давлением в камеру сгорания. В последний момент открывается входной клапан, и новая порция топлива попадает в каналы форсунки. В это же время, внутри элемента снижается топливное давление.
• Основной впрыск. На этом этапе плунжер снова опускается вниз, управляющий клапан закрывается, но в форсунке создается давление уже в 30 мПа. На этот раз топливо подается под большим давлением, что обеспечивает его эффективное сжатие и сгорания в рабочей камере. Каждый последующий процесс сжатия сопровождается увеличением давления внутри форсунки. Максимальное значение составляет 220 мПа. Окончание данного этапа происходит точно так же, как и при предварительном впрыске топлива.
• Дополнительный впрыск. Он заключается в очистке всех элементов форсунки от следов сажи и копоти. Дополнительный впрыск осуществляется сразу же после основного. Все действия по впрыску осуществляются так же, как и при основном этапе. По-другому такое явление называют еще двойным впрыском топлива.

Видео — Как определить какая насос-форсунка не работает или стучит

Как провести ремонт насос — форсунки своими руками

Конечно, замена неисправной форсунки будет намного правильнее. Однако, если учитывать сегодняшние цены на автозапчасти, то невольно напрашивается мысль о том, почему бы не произвести ремонт старой, ведь это дешевле. В действительности, ремонтный комплект форсунки стоит намного дешевле нового элемента, а потому будет намного выгоднее.

Неисправность форсунок обычно заключается в их засорении или ухудшении уплотняющих свойств внутренних резиновых прокладок. Двигатель, при этом, начинает работать неустойчиво и не развивает номинальной мощности, а расход топлива заметно увеличивается.

При подборе ремонтного комплекта, важно соблюсти марку и модель. Чтобы не ошибиться, рекомендуем снять старую и взять с собой в магазин автозапчастей. Консультанты подберут для вас тот набор, который вам необходим при ремонте. Если вы установите прокладки, предназначенные для форсунки другой модели, то наверняка форсунка будет работать совсем не правильно. Хотя, в большинстве случаев, они имеют совсем разные размеры прокладок, что сделает проблематичным сам ремонт, нежели дальнейшую эксплуатацию такого элемента.

Чтобы отремонтировать старую форсунку, ее необходимо демонтировать. Для этого нужно, в первую очередь, сбросить давление в топливной системе. Это нужно для того, чтобы не испачкаться топливом и не получить мощную струю прямо в лицо.

После этого, откручивается металлическое крепление трубки к форсунке и она выворачивается. Проведите разборку элемента и внимательно запомните расположение и порядок сборки деталей. Это нужно для последующей сборки, чтобы не было такого явления, как появление «лишних» деталей. Теперь проведите очистку металлических частей в то случае, если они подверглись засорению, замените резиновые уплотнители и другие детали, которые есть в ремонтном комплекте форсунки. После этого проведите сборку детали в обратной разборке последовательности.

Заверните форсунку и подключите ее к топливной системе. Так как давление было снижено, необходимо выкрутить рукоятку ручной подкачки топлива и снова создать давление в системе. Качать следует до того момента, пока рукоятка не пойдет туго. После этого, снова заверните ее и можете приступать к запуску двигателя.

Видео — Ремонт насос-форсунок BOSCH

На этом ремонт насос – форсунки завершен. Следует еще раз напомнить, что данная процедура совсем не сложная, а главное – потребует от вас наименьших затрат. Ведь продлить жизнь старой форсунки намного дешевле, чем установить новую

Форсунка Д-245Е3

Форсунка (Рисунок 1) предназначена для впрыскивания топлива в цилиндр дизеля и обеспечения качественного распыла топлива

На дизелях применены форсунки типа CRIN2 производства фирмы «BOSCH» (Германия).

Рисунок 1 – Форсунка

Требуемые момент начала впрыскивания и величина подачи топлива обеспечиваются действием электромагнитного клапана форсунки.

Момент начала впрыскивания устанавливается системой электронного управления работой дизеля.

Формирование электронным блоком сигналов управления форсунками происходит на основании “считывания” сигналов, формируемых датчиками частоты вращения коленчатого вала и первичного вала редуктора привода ТНВД, установленных в определенном угловом положении один относительно другого.

Принцип работы форсунки представлен на рисунке 2.

Топливо подается по магистрали высокого давления через подводящий канал 4  к распылителю форсунки 11, а также через дроссельное отверстие подачи топлива 7 – в камеру управляющего поршня 8 через дроссельное отверстие отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с магистралью обратного слива 1.

При закрытом дроссельном отверстии 6 гидравлическая сила, действующая сверху на поршень управляющий, превышает силу давления топлива снизу на фаску (заплечик) 12 иглы распылителя форсунки.

Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает отверстия распылителя. В результате топливо не попадает в камеру сгорания.

При срабатывании электромагнитного клапана 3 якорь электромагнита сдвигается вверх и шарик 5 открывает открывая дроссельное отверстие 6.

Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на поршень управляющего клапана.

Под действием давления топлива на конус игла распылителя отходит от седла, так что топливо через отверстия распылителя попадает в камеру сгорания цилиндра.

Управляющая подача – это дополнительное количество топлива, предназначенного для подъема иглы, которое после использования отводится в магистраль обратного слива топлива.

Рисунок 2 – Принципиальная схема работы форсунки

Кроме управляющей подачи существуют утечки топлива через иглу распылителя и направляющую управляющего поршня.

Все это топливо отводится в магистраль обратного слива, к которой присоединены все прочие агрегаты системы впрыска, и возвращается в топливный бак.

Количество впрыснутого топлива пропорционально времени включения электромагнитного клапана и величине давления в рейке, и не зависит ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя, ни от режима работы ТНВД (впрыскивание, управляемое по времени).

Когда электромагнитный клапан обесточивается, якорь силой пружины запирания клапана прижимается вниз и шарик клапана 5 запирает дроссельное отверстие.

После перекрытия дроссельного отверстия отвода топлива давление в камере управляющего клапана вновь достигает той же величины, что и в аккумуляторе.

Это повышенное давление смещает вниз управляющий поршень вместе с иглой распылителя. Когда игла плотно примыкает к седлу распылителя и запирает его отверстия, впрыскивание прекращается.

Замену форсунок по результатам тестирования системы питания “COMMON RAIL” производить с учетом маркировок форсунки и распылителя, нанесенных в местах указанных на рисунке 3.

Замена распылителя в форсунке без применения специального оборудования и специально обученного персонала, а также во время гарантийного периода запрещена.

Во время гарантийного периода замена распылителя в форсунке может производиться только на Bosch-сервисе или специально авторизованными фирмой Bosch мастерскими.

Основы системы заслонок и пневматических реле, используемых в пневматических приборах ~ Изучение контрольно-измерительной техники

Пользовательский поиск

Пневматические системы характеризуются простотой технологии, на которой они основаны, и относительной легкостью, с которой они могут устанавливаться, эксплуатироваться и обслуживаться. Они основаны на использовании системы заслонки и сопла в сочетании с пневматическим реле (по сути, пневматическим усилителем) для обнаружения очень небольшого относительного движения, обычно меньше 0.01 мм и для управления подачей сжатого воздуха, чтобы можно было создать значительную силу под точным контролем.

Как работает система заслонок в пневматических инструментах

Типичная система заслонка / сопло показана ниже.

Когда сопло закрыто заслонкой, давление приближается к давлению подачи, но когда заслонка удаляется от сопла, давление быстро падает до значения, определяемого относительными значениями выходных характеристик сопла и отверстия (ограничителя).Это изменение противодавления P, показанное на рисунке выше, с движением заслонки / сопла показано ниже:

Изменение противодавления сопла при движении заслонки

Эта система сопел с заслонкой является основной опорой большинства пневматических инструментов. В типичном пневматическом приборе противодавление, создаваемое движением заслонки сопла, используется для измерения технологического давления и других параметров в пневматических приборах.Типичный способ достижения этого в пневматических приборах показан ниже.

Как сигнал 3–15 фунтов на квадратный дюйм генерируется в пневматических инструментах

Как создается давление 3–15 фунтов на кв. Дюйм в пневматических инструментах

При измерении рабочего давления на входном сильфоне заслонка закрывает сопло и увеличивает противодавление P с увеличением рабочего давления. Пружина диапазона и смещения (S) используется для ограничения хода сильфона и установления эталонных условий процесса вывода и ввода.Таким образом, создается выходной сигнал 3-15 фунтов на кв. Дюйм, пропорциональный входному сигналу процесса. Это всего лишь вариант, чтобы проиллюстрировать, как создается давление от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм в пневматических инструментах. Используются и другие сложные системы, но основной принцип остается тем же.

Как работает пневматическое реле

Для целей измерения противодавление, создаваемое системой заслонки сопла, обычно усиливается с помощью пневматического реле.

Foxboro Тип пневматического реле

Как показано выше, пневматическое реле содержит две камеры, отделенные друг от друга гибкой диафрагмой, которая имеет коническое седло и шток, который действует как клапан, закрывающий или открывающий выпускное отверстие. Шток воздействует на небольшой шарик, удерживаемый пластинчатой ​​пружиной, так что он действует как второй клапан, который регулирует поток воздуха от подачи к выходному отверстию.

Во время работы, когда сопло закрыто, давление в соответствующей камере нарастает, в результате чего конический клапан закрывает выпускное отверстие, а шаровой клапан позволяет воздуху течь от подачи к выпускному отверстию, так что давление на выходе возрастает. Когда сопло открывается движением заслонки, гибкая диафрагма перемещается так, что шаровой клапан ограничивает поток воздуха из источника. В то же время конический клапан сдвигается со своего седла, открывая выпускной канал, так что выходное давление падает.Таким образом, выходное давление регулируется от 20 3 до 15 поршней (от 20 кПа до 100 кПа) в результате относительного движения между заслонкой и системой сопел

.

Конструкция сопла

А ракетный двигатель использует сопло для ускорить горячий выхлоп, чтобы произвести тяга, как описано Третий закон Ньютона движения. В количество тяги производимый двигателем, зависит от массовый расход через двигатель, скорость на выходе потока и давления на выходе из двигателя.Ценность этих Все три параметра потока определяются конструкцией сопла ракеты.

Сопло — относительно простое устройство, просто особой формы трубка, по которой протекают горячие газы. Ракеты обычно используйте фиксированную сходящуюся секцию, за которой следует фиксированная расходящаяся секция за конструкцию насадки. Эта конфигурация сопла называется сходящимся-расходящимся соплом или CD . В сопле ракеты CD горячий выхлоп выходит из камеры сгорания. и сходится к минимальной площади, или горловины, сопла.Размер горла выбирается так, чтобы штуцер расход и установить массовый расход через систему. Течение в горле является звуковым, что означает число Маха равно одному в горле. Ниже горла, геометрия расходится, и поток изэнтропически расширяется до сверхзвукового числа Маха, которое зависит от соотношение площадей выхода к горлу. Расширение сверхзвукового потока приводит к снижению статического давления и температуры. уменьшаются от горла к выходу, поэтому величина расширения также определяет давление на выходе и температура.Температура на выходе определяет выход скорость звука, определяющая скорость на выходе. Выходная скорость, давление и массовый расход через сопло определяет количество тяги, создаваемой соплом.

На этом слайде мы выводим уравнения, которые объясняют и описывают, почему в расширяющейся части сопла ускоряется сверхзвуковой поток в то время как дозвуковой поток замедляется в расширяющемся канале. Начнем с уравнение сохранения массы:

mdot = r * V * A = константа

где mdot — массовый расход, r — газ плотность, В — скорость газа, и A — площадь поперечного сечения потока.Если мы дифференцируем это уравнение, получаем:

V * A * dr + r * A * dV + r * V * dA = 0

разделите на (r * V * A), чтобы получить:

dr / r + dV / V + dA / A = 0

Теперь мы используем уравнение сохранения количества движения:

r * V * dV = — dp

и отношение изоэнтропического потока:

dp / p = гам * dr / r

где gam — это соотношение удельных теплоемкостей. 2) * dV / V = ​​dr / r

используя определение Число Маха M = V / a .2 0) дает увеличение по скорости (dV> 0). Это как раз противоположное тому, что происходит дозвуковой. Почему такая большая разница? Потому что в сверхзвуковом (сжимаемом) потоки, плотность и скорость изменяются по мере изменения площади в целях сохранения массы. Для дозвуковых (несжимаемых) течений плотность остается довольно постоянной, поэтому увеличение площади дает уменьшение скорости для сохранения массы. Но в сверхзвуковых потоках есть две смены; скорость и плотность.2) * dV / V = ​​dr / r

говорит нам, что при M> 1 изменение плотности намного больше, чем изменение скорости. Чтобы сохранить массу и импульс в сверхзвуковом потока скорость увеличивается, а плотность уменьшается по мере увеличения площади выросла.

Были проведены исследования и несколько экспериментов на альтернативных конструкции насадок. Пробка-насадка имеет твердую поверхность вдоль осевая линия сопла и свободная поверхность по внешней стороне.Форсунки заглушки могут соответствовать давлению на выходе в большем диапазоне полета условий, чем сопло компакт-диска, но обычно тяжелее, чем сопло компакт-диска. В двигателе aerospike использовалось прямоугольное сопло и несколько камеры сгорания. Эти типы форсунок все еще находятся в стадии исследования. фазы и пока не используются на коммерческих ракетах.

В большинстве полномасштабных ракет выхлопное сопло ракеты является частью система устойчивости и управления. Насадка может быть повернутым, или карданный перенаправить тягу вектор.Затем силу тяги можно использовать для маневрирования ракеты в полете.

---

Экскурсии

• Ракетная тяга:
• Силовая установка:

---

Деятельность:
Давление газа: класс 10-12

---

Сайты по теме:
Rocket Index
Rocket Home
Руководство для начинающих

Размер регулирующего клапана

для паровых систем

Регулирующий клапан DN25 поэтому не подходит для этого применения, где влажный пар проходит через выпускное отверстие клапана.

Одним из решений этой проблемы является установка клапана с корпусом большего размера с тем же Kvs, равным 10, для уменьшения скорости на выходе влажного пара.

Обратитесь к таблице 6.4.1, чтобы определить регулирующий клапан минимального размера с выходной площадью более 0,002 22 м2.

Из таблицы 6.4.1 видно, что наименьший клапан, необходимый для обеспечения максимальной скорости на выходе 40 м / с для влажного пара, — это клапан DN65 с площадью выхода 0,003 32 м2.

Следовательно, из-за прохождения влажного пара через выпускное отверстие клапана размер регулирующего клапана увеличится, в данном случае, с DN25 (1 дюйм) до DN65 (2½ дюйма).

Лучшим решением может быть установка сепаратора перед регулирующим клапаном. Это позволит использовать регулирующий клапан меньшего диаметра DN25 и является предпочтительным, потому что:

• Он будет обеспечивать лучшее регулирование, так как его размер больше подходит для обработки изменений паровой нагрузки.
• Обеспечивает прохождение сухого пара через регулирующий клапан, тем самым снижая склонность к эрозии седла клапана и выхода клапана.
• Обеспечивает оптимальную работу теплообменника, поскольку поверхность нагрева не имеет теплоизоляции от влаги от влажного пара.
• Стоимость клапана меньшего размера и его привода с разделителем, вероятно, будет такой же, как у клапана большего размера с приводом большего размера.

Расчет при произвольном падении давления

Если рабочее давление аппарата неизвестно, иногда возможен компромисс.

Следует подчеркнуть, что этот метод следует использовать только в крайнем случае, и что необходимо приложить все усилия для определения рабочего давления и расхода.

В этих условиях рекомендуется выбирать регулирующий клапан с учетом падения давления от 10% до 20% от давления на входе.Таким образом, размер выбранного регулирующего клапана, скорее всего, будет увеличен.

Чтобы помочь в этой ситуации, равнопроцентный клапан обеспечит лучшие рабочие характеристики, чем линейный клапан (это более подробно обсуждается в Модуле 6.5 «Характеристики регулирующего клапана».

Расчет произвольного перепада давления не рекомендуется для критических применений .

Чем выше перепад давления, тем лучше?

Обычно лучше подбирать паровой клапан с критическим перепадом давления, возникающим на регулирующем клапане при максимальной нагрузке.Это помогает уменьшить размер и стоимость регулирующего клапана.

Однако условия применения могут не допускать этого.

Например, если рабочее давление теплообменника составляет 4,5 бар абс., ​​А максимальное доступное давление пара составляет всего 5 бар абс., ​​Клапан может быть рассчитан только на перепад давления 10% ([5 — 4,5] / 5) = 0,1. В этой ситуации подбор критического перепада давления чрезмерно уменьшил бы размер регулирующего клапана, и в теплообменнике не хватало бы пара.

Если невозможно увеличить давление подачи пара, одним из решений является установка теплообменника большего размера, работающего при более низком давлении.Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет увеличиваться.

Это может привести к уменьшению размера клапана, но, к сожалению, к увеличению теплообменника, поскольку рабочее давление (и температура) теплообменника теперь ниже.

Однако более крупный теплообменник, работающий при более низком давлении, дает некоторые преимущества:

• Поверхности нагрева менее склонны к накипи и загрязнению, поскольку требуемая температура пара ниже.
• В конденсатной системе вырабатывается меньше пара мгновенного испарения, что снижает противодавление в трубопроводе возврата конденсата.

Важно сбалансировать стоимость клапана и теплообменника, способность клапана управлять должным образом и влияние на остальную систему, как объяснялось ранее.

В паровых системах равнопроцентные клапаны обычно являются лучшим выбором, чем линейные клапаны, поскольку низкие перепады давления будут меньше влиять на их рабочие характеристики.

Типы паровых теплообменников

Эта тема выходит за рамки данного модуля, но полезно кратко рассмотреть два основных типа теплообменников, используемых для парового отопления и технологических процессов.

Кожухотрубный теплообменник

Традиционно кожухотрубные теплообменники использовались для нагрева пара и технологических процессов в широком спектре отраслей промышленности. Он надежен и часто «излишне спроектирован» для работы. Он обычно имеет большую массу и большой тепловой гистерезис, что может сделать его громоздким для некоторых критических приложений.

Кожухотрубные теплообменники часто имеют большие размеры при первоначальной установке, в основном из-за больших факторов загрязнения, применяемых при расчетах.У них обычно низкая скорость пара в паровой трубке, что снижает:

• Турбулентность.

• Сдвиговое напряжение между текущим паром и стенкой трубы.

• Теплообмен.

Низкое напряжение сдвига также не приводит к очистке поверхностей трубок; следовательно, на стадии проектирования обычно применяются высокие коэффициенты загрязнения, ведущие к завышению размеров. Из-за слишком большого размера фактическое давление пара после установки часто намного меньше прогнозируемого. Если этого не ожидать, конденсатоотводчик может иметь неправильный размер, а паровые трубы могут затопиться конденсатом, что приведет к нестабильному управлению и снижению производительности.

Пластинчатый (и рамный) теплообменник

Пластинчатые теплообменники — полезная альтернатива; будучи относительно небольшими и легкими, они имеют небольшую массу и очень быстро реагируют на изменения тепловой нагрузки.

При правильной конструкции они, как правило, не портятся, но в этом случае их легко разбирать, чистить и повторно вводить в эксплуатацию. По сравнению с кожухотрубными теплообменниками они могут работать при более низком давлении при тех же условиях, но из-за их высоких характеристик теплопередачи и меньших требований к габаритам они все же меньше и дешевле, чем сопоставимые кожухотрубные теплообменники. трубчатый теплообменник.

Пластинчатые теплообменники (если они правильно спроектированы для использования пара), таким образом, более экономично подходят для высоких перепадов давления на регулирующих клапанах, чем их кожухотрубные аналоги. Это может дать преимущество меньших и менее дорогих регулирующих клапанов при минимизации стоимости самого теплообменника. Как правило, лучше спроектировать систему так, чтобы пластинчатый теплообменник работал с критическим падением давления (или максимально возможным падением давления) на регулирующем клапане при полной нагрузке.

Следует подчеркнуть, что не все пластинчатые теплообменники подходят для использования пара. Очень легко купить теплообменник, предназначенный для использования с жидкостью, и ошибочно полагать, что он будет отлично работать при нагревании паром. Правильный выбор пара — это не только вопрос совместимости давления / температуры. Надлежащие экспертные знания доступны у добросовестных производителей, и к ним всегда следует обращаться, когда пар является основным источником энергии.

Примеры определения размера пара с использованием диаграмм

Требуемый «коэффициент расхода» (Kvr) может быть определен несколькими способами, включая расчет с использованием уравнения 3.21.2 или уравнение 6.4.3 или с помощью компьютерного программного обеспечения. Альтернативный метод простого определения размера клапана — использовать график Kv, рисунок 6.4.8. Ниже приведены несколько примеров их использования:

Насыщенный пар

Пример 6.4.3 — Критическое падение давления

Потребность пара теплообменника = 800 кг / ч

Давление пара перед клапаном = 9 бар

Давление пара, необходимое в теплообменнике = 4 бар4.8)

1. Проведите линию от 800 кг / ч по оси ординат потока пара.
2. Проведите горизонтальную линию от 9 бар на ординате давления на входе.
3. В точке пересечения линии критического падения давления (верхняя правая диагональ) проведите вертикальную линию вниз, пока она не пересечет горизонтальную линию 800 кг / ч.
4. Считайте Kv на этой точке пересечения, т.е. Kvr 7,5

Пример 6.4.4 — Приложение с некритическим перепадом давления

Потребность пара теплообменника = 200 кг / ч

Давление пара перед клапаном = 6 бар a

Давление пара, необходимое в теплообменнике = 5 бар a

Справочная таблица Kv пара (Приложение 1)

Как в примере 6 .4.3, проведите линию поперек ординаты потока пара 200 кг / ч, а затем проведите другую линию от ординаты входного давления 6 бар к линии падения давления 1 бар.

Опустите вертикальную линию из полученной точки пересечения, чтобы она соответствовала горизонтали 200 кг / ч, и считайте Kv в этой точке пересечения, т.е. Kvr 3,8

Пример 6.4.5 — Найдите падение давления (ΔP) на клапане, имеющем известное значение Kvs

Потребление пара теплообменника = 3000 кг / ч

Давление пара перед клапаном = 10 бар

Kvs клапана, который будет использоваться = 36

График Kv эталонного пара (Приложение 1)

Проведите горизонтальную линию от 3000 кг / час встретить на линии Кв 36.Нарисуйте вертикальную линию вверх от этого пересечения, чтобы пересечь горизонтальную линию из 10 делений.

Считайте падение давления в этой точке пересечения, символ дельты — body text.jpgP 1,6 бар.

Примечание: В примерах, чтобы преобразовать манометрическое давление (бар изб.) В абсолютное давление (бар абс.), Просто добавьте «1» к манометрическому давлению, например, 10 бар изб. = 11 бар абс.

Перегретый пар

Размер клапана для использования с перегретым паром см. В Примере 6.4.6 и график перегретого пара, рисунок 6.4.9.

Пример 6.4.6

В следующем примере показано, как использовать диаграмму для 100 ° C перегрева: проследите соответствующую линию потока пара слева до вертикальной линии, которая представляет 100 ° C перегрева, затем проведите горизонтальную линию по нормали от полученного пересечения . Таким образом, график вводит поправочный коэффициент для перегрева и корректирует значение Kv.

Выбор регулирующего клапана для работы с паром

В предыдущем разделе описывалась процедура подбора регулирующего клапана на основе расхода, который он должен пройти, и перепада давления на клапане.Из этих данных можно получить значение Kvs регулирующего клапана. Ссылка на соответствующую литературу по продукту предоставит информацию, необходимую для выбора клапана требуемого размера.

При выборе регулирующего клапана необходимо учитывать несколько других факторов. Материал корпуса должен быть выбран в соответствии с областью применения. Клапаны доступны из чугуна, высокопрочного чугуна, бронзы, стали, нержавеющей стали и из экзотических материалов для очень специальных применений, например из титановой стали.

Конструкция и материал регулирующего клапана должны соответствовать давлению системы, в которой он будет установлен.В Европе большинство клапанов имеют номинальное номинальное давление корпуса, обозначенное буквами «PN», что на самом деле означает «Номинальное давление». Это относится к максимальному давлению (бар), которое клапан может выдержать при температуре 120 ° C. Чем выше температура, тем ниже допустимое давление, в результате чего получается типичный график давления / температуры, показанный на рисунке 6.4.10.

Следует отметить, что тип материала, из которого изготовлен регулирующий клапан, играет важную роль в диаграмме давления / температуры.Типичные ограничивающие условия:

Обычно регулирующий клапан не может использоваться, если условия давления / температуры находятся в этой области

Также имеют значение расчетная толщина и методы соединения корпусов. Например, клапан из чугуна SG может иметь рейтинг PN16, а также может быть доступен с несколько иной конструкцией с рейтингом PN25. На ограничения могут влиять местные или национальные правила, а также тип используемого соединения.

Контрольный список основных факторов, которые необходимо учитывать при выборе регулирующего клапана для работы с паром, включает:

1. Рассматриваемый массовый или объемный расход (обычно максимальный, нормальный или минимальный).
2. Проточная среда (это может повлиять на тип материала, используемого для корпуса клапана и внутренних деталей).
3. Давление на входе доступно при максимальной, нормальной и минимальной нагрузках.
4. Давление на выходе для максимальной, нормальной и минимальной нагрузок.
Требуемое значение
5. кВ.
6. Падение давления на клапане при максимальной, нормальной и минимальной нагрузках.
7. Размер корпуса клапана.
8. Материал корпуса и номинальное давление.
9. Максимальный перепад давления для отключения.
10. Требуется подключение. Какие трубные соединения требуются на входе и выходе клапана? Резьбовые или фланцевые соединения и какой тип фланца, например, ASME, EN 1092 или DIN?
11. Максимальная температура среды, протекающей через клапан.
12. Любые особые требования, например, особые варианты сальникового уплотнения; упрочненное седло клапана и плунжер, мягкие седла для абсолютно плотного закрытия; и др.

Примечание: Производители ограничивают скорость утечки регулирующих клапанов согласованными пределами и / или иногда они регулируются национальными стандартами.См. Также пункт 17.

13. Подробная информация о требованиях контроля приложений. Это более подробно объясняется в Модуле 6.5. Вкратце, приложение, требующее включения / выключения управления (полностью открытого или полностью закрытого), может потребовать характеристики клапана, подходящей для этой цели, тогда как приложение, требующее постоянного управления (любая степень открытия или закрытия), может работать лучше с различный тип характеристики клапана.

14. Способ срабатывания и тип используемого управления; например, автоматические, электрические, пневматические, электропневматические.

15. Уровни шума. Часто требуется, чтобы уровень шума не превышал 85 дБА на расстоянии 1 м от трубы, если люди должны работать в зоне без защиты. Этого можно добиться, сохранив внутренние компоненты того же размера, но увеличив размер соединений. (Многие регулирующие клапаны имеют вариант уменьшенного трима, в качестве альтернативы доступны специальные шумоподавляющие тримы и / или акустическая изоляция может применяться к клапану и трубопроводу. Клапаны для критических технологических процессов должны быть рассчитаны с помощью компьютерного программного обеспечения с использованием стандарта IEC 60534 стандарт или национальный эквивалент.

16. Падение давления, размеры корпуса клапана и уровень шума взаимосвязаны и должны учитываться. Рекомендуется поддерживать скорость пара ниже по потоку в корпусе клапана, как правило, ниже 150 м / с для насыщенного пара и 250 м / с для перегретого пара. Это может быть достигнуто за счет увеличения размера корпуса клапана, что также снизит скорость на выходе клапана и вероятность чрезмерного шума. Можно принять во внимание скорость выхода насыщенного пара от 150 м / с до 200 м / с, если всегда гарантируется, что пар на входе клапана будет сухим насыщенным.Это связано с тем, что в этих условиях пар, выходящий из регулирующего клапана, будет перегретым из-за эффекта перегрева, вызванного снижением давления сухого насыщенного пара. Обратите внимание, что это общие цифры, разные стандарты содержат разные рекомендации.

17. Утечка и изоляция. Регулирующие клапаны предназначены для управления расходом, а не для изоляции подачи, и при полном закрытии могут иметь небольшую утечку. Регулирующие клапаны будут производиться в соответствии со стандартами, касающимися герметичности отсечки.Как правило, чем лучше перекрытие, тем выше стоимость клапана. Для парорегулирующих клапанов уровень утечки 0,01% вполне подходит для большинства применений.

18. Подготовка постели ко сну. Обычно выражается как отношение максимального ожидаемого расхода в приложении к минимальному регулируемому расходу через регулирующий клапан.

19. Диапазон. Обычно выражается как отношение максимального регулируемого расхода клапана к минимальному регулируемому расходу, между которыми сохраняются характеристики регулирующего клапана.Как правило, для применения с паром приемлем диапазон 50: 1.

20. Было бы неправильно заканчивать этот модуль регулирующими клапанами без упоминания стоимости. Тип клапана, материалы, из которых он изготовлен, вариации в конструкции и особые требования неизбежно приведут к колебаниям стоимости. Для оптимальной экономии выбранный клапан должен быть правильным для данного применения и не иметь завышенных характеристик.

Также имеют значение расчетная толщина и методы соединения корпусов.Например, клапан из чугуна с SG может иметь рейтинг PN16, а также может соответствовать таблице размеров клапана насыщенного пара

в Приложении 1.

A Приложение 1 Таблица размеров клапана насыщенного пара

Приложение 2 Таблица размеров клапана перегретого пара

Сопло

| Расходомер DP | Длинный радиус — Нарезание резьбы по углам

Сопло потока также называется расходомером стандартного сопла, стандартным соплом, соплом ISA1932.Это расходомер с дифференциальным давлением, подходящий для измерения жидкостей при высоких температурах и под высоким давлением.

Сопло

, как и стандартная диафрагма, расходомер с трубкой Вентури и сопло Вентури, относится к стандартному дросселирующему устройству, указанному национальными стандартами. Потеря давления соплового расходомера мала, поэтому он экономит энергию, является более прочным и долговечным, подходит для жидкостей с высокой температурой и высоким давлением и широко используется для измерения расхода пара в электроэнергетике, химической и других отраслях промышленности.

Sino-Inst предлагает широкий выбор расходомеров с диафрагмой для измерения расхода. Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нашими инженерами по продажам.

Характеристики проточного сопла

По сравнению с диафрагменным расходомером потеря давления в сопловом расходомере мала, поэтому он экономит энергию, более долговечен, подходит для жидкостей с высокой температурой и высоким давлением и широко используется для измерения расхода пара в электроэнергетике, химической промышленности и т. Д. .

Расходомер

, выпускаемый нашей компанией, включает в себя стандартное сопло (сопло ISA1932), сопло с длинной горловиной два.Дизайн и производство соответствуют международному стандарту ISO5167 или национальному стандарту GB / T2624.

• Сопло Дроссельная заслонка расходомера легко копируется, проста, прочна, стабильна и надежна, имеет длительный срок службы.
• Сопло меньше потери давления, чем диафрагма, длина прямого участка трубы также мала.
• При расчете форсунок используются международные стандарты и обработка, проверка в соответствии с JJG640-94, без проверки реального расхода.
• Точность высокая, повторяемость хорошая, коэффициент истечения стабильный.
• Конструкция с круговой дугой позволяет измерять различные жидкости, газы, пар и различные загрязненные среды.
• Выдерживает высокую температуру и высокое давление, ударопрочность.

Принцип работы соплового расходомера

Измерение сопла основано на принципе дросселирования механики жидкости.

Когда жидкость, заполненная трубой, протекает через сопло в трубе, пучок потока будет формировать локальное сжатие в сопле, таким образом увеличивая скорость потока и уменьшая статическое давление.

Тогда в форсунке до и после перепада давления или вызванного перепада давления. Чем больше расход среды, тем больше разница давлений до и после сопла.

Согласно соотношению между квадратным корнем из разности давлений и расходом, измеритель перепада давления используется для измерения разницы давлений для определения расхода жидкости.

Подробнее о: Преобразователь давления пара — Измерение давления на паропроводе

Тип форсунок

Стандартные форсунки (форсунки ISA1932)

• Подходящая среда; особенно подходит для пара и воды при высоких температурах и под высоким давлением, а также для различных газов и жидкостей
• Номинальный калибр: DN50—500 мм (DN> 500 также может быть спроектирован, произведен)
• Рабочее напряжение: 42 МПа
• Рабочая температура : -50 ℃ -650 ℃
• Режим измерения давления: угловое соединение (камера с одним кольцом, камера с фланцевым кольцом или прямое сверление) с измерением давления
• Установка форсунки: фланец (прямое отверстие и прижим), держатель крепежа
• Фланец, кольцевая камера, держатель крепежа
• Захват (и прижим) приваренный
• Критерии реализации: IS05167; GB / T2624
• Точность: соответствие: ± 1.0 процентов
• Материал: фланец или захват: углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь и т. Д. Опционально в зависимости от температуры среды
• Сопло: нержавеющая сталь 304,316 и т. Д.

Сопло с большим радиусом

• Подходящая среда; особенно подходит для пара и воды при высоких температурах и под высоким давлением, а также для различных газов и жидкостей
• Номинальный калибр: DN50—630 мм
• Рабочее напряжение: ≦ 42 МПа
• Рабочая температура: -50 ℃ -650
• Измерение давления режим: расстояние по диаметру (DD / 2), снятие давления
• Установка деталей форсунки: при помощи ленты и приваривания верхней и нижней частей трубы с последующей установкой напорных отверстий в соответствии с расстоянием по диаметру (DD / 2) •
• Критерии реализации: IS05167 ; GB / T2624
• Точность: соответствие: ± 2.0 процентов
• Материал: Углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь и т. Д. Могут быть выбраны в зависимости от температуры среды.
• Сопло: нержавеющая сталь 304, 316 и т. Д.

Конструкция проточного сопла

Сопло потока против Вентури

Расходомер Вентури — это метод измерения расхода, основанный на принципе дифференциального давления. Обычно используется для измерения расхода жидкостей, таких как воздух, природный газ, угольный газ и вода. В стандартном дросселирующем устройстве требуемые прямолинейные участки трубы до и после него короткие.Длительная потеря давления невелика, производительность стабильна, а обслуживание удобно.

FAQ

Как работает проточная форсунка?

Когда проточное сопло помещается в трубу, по которой должен быть измерен расход потока , проточное сопло вызывает перепад давления, который изменяется в зависимости от скорости потока . Это падение давления измеряется с помощью датчика перепада давления, и после калибровки это давление становится мерой расхода расхода .

Вам может понравиться:

Sino-Inst, Производитель расходомеров перепада давления. Включая сопло, диафрагму, трубку Вентури, Annubar и т. Д. Подходит для измерения расхода жидкости, газа и пара.

Расходомеры перепада давления

Sino-Inst, сделанные в Китае, хорошего качества по лучшей цене. Наши приборы для измерения расхода широко используются в Китае, Индии, Пакистане, США и других странах.

Запросить цену

Расходомер | Расходомер DP | Длинный радиус — Нарезание резьбы по углам

Расходомер с соплом — это расходомер с дифференциальным давлением, подходящий для измерения жидкости при высоких температурах и под высоким давлением.

Артикул: Форсунка

Торговая марка: Сино-Инст

Валюта товара:

долларов США

Цена товара: 990

Цена действительна до: 2059-09-30

На складе: В наличии

Звуковые форсунки

— FlowMaxx Engineering

Соник Форсунки

Установка Конфигурации:

под давлением Вакуум Несколько Система форсунок Бесплатно Постоянный вход

Звуковое сопло (Critical Flow Nozzle, Critical Flow) Вентури, Соник Вентури) — это расходомер со сходящимся расходом, ставший стандартом для измерения расхода воздуха измерения в аэрокосмической отрасли промышленность.Это состоит из гладкого закругленного входного патрубка сечение, сходящееся к минимуму горла площадь и расходящиеся по давлению секция восстановления или выходной конус. В Звуковое сопло управляется либо нагнетание давления на входе (P1) или откачивание на выходе (P3), чтобы получить коэффициент давления 1.2 1 или больше, от входа к выходу. Например, при использовании с воздухом это соотношение поддерживает форсунку в «задушенный» или «звуковой» государственный. В этом состояние, только давление на входе (P1), и температуры необходимы для расчета протекать через сопло. Расход через сопло становится в первую очередь линейная функция входа давление, удваивающее давление на входе удваивает расход. Простейший система потока будет использовать впускной регулятор давления для управления воздухом давление и термопара для измерить температуру.Регулировка регулятор давления изменится и поддерживать поток через сопло.

Как газ ускоряется через сопло его скорость увеличивается и его плотность уменьшается. Максимальная скорость достигается в горле, минимальный область, где он просто ломается до 1 Маха или звуковой.Разница давления в пределах система трубопроводов движется со скоростью звук и генерировать поток. Перепады давления ниже по потоку или нарушения давления, путешествуя по скорость звука, не может двигаться вверх по течению мимо горловины сопла, потому что скорость горловины выше и в противоположное направление. Это относительные скорости, и они складываются алгебраически. Поскольку возмущения давления не могут пройти мимо горла, они не могут повлиять на скорость или плотность потока через сопло.Это то, что называется состоянием дросселирования или звуковым сигналом. Обычно в дозвуковой расходомер (Вентури, Сопло или диафрагма ASME Пластина), любое изменение давления на выходе повлияет на перепад давления через расходомер, что, в свою очередь, влияет на расход. Это не относится к звуковому потоку и одно из самых сильных преимуществ использования Звуковое сопло.Если у тебя есть система с пульсирующим или изменяющимся газом потребление ниже по потоку, и вы хотите кормить его постоянный или заблокированный расход, Sonic Насадка — отличный способ добиться этого. Вам не понадобится сложный контур ПИД-регулирования система.Регулировка впуска давление с помощью регулятора давления изменит поток в любую точку в пределах имеется подача газа под давлением.

Звуковые форсунки FlowMaxx

спроектирован и изготовлен в соответствии с с ASME MFC-7M (Американское общество Инженеры-механики). С этими спецификациями ASME прогнозирует неоткалиброванную точность потока в лучшем случае 1% расхода чтение.Если более высокая точность или требуется сертифицированная точность, NIST прослеживаемые сертифицированные калибровки имеется в наличии. Стандартная калибровка уровни точности включают: 0,5%, 0,25% и 0,1% от показаний.

Типичный Конфигурации установки

под давлением Система Это наиболее распространенный способ установки. Источник сжатого воздуха, магазинный воздух для например, используется с давлением регулятор перед Sonic Сопло. Давление перед Форсунка должна быть в 1,2 раза или больше чем давление на выходе. В производственный процесс может быть на атмосферное давление или выше, пока как 1.2 степень сжатия по Форсунка поддерживается на всех расход. Набор из сменные звуковые насадки могут быть используется для расширения диапазона расхода за пределы одиночное сопло. В этом расположении пульсации потока или колебания от производственный процесс не повлияет поток через звуковое сопло. Диапазон воздушного потока ограничен только максимальная доступная подача воздуха.

Вакуум Система Если производственный процесс работает на или близкое к атмосферному давлению, можно использовать протяжную или вакуумную систему для измерения расхода воздуха.Этот расположение хорошо для поддержания поток воздуха в устойчивый процесс, но ограничен доступным диапазоном расхода.

Несколько Система форсунок Чтобы расширить диапазон расхода за пределы одно сопло, несколько сопел могут быть установлен параллельно.В этом расположение, три насадки могут быть работает индивидуально, парами или всеми сразу. Эта система позволяет использование бинарной операции. Каждый Сопло рассчитано на поток примерно вдвое больше следующего меньшего один.Это не совсем дважды потому что звуковое сопло не может быть уменьшено до нулевого расхода, есть минимальный расход необходимо держать насадку подавился. Например, если эти три были рассчитаны на 1, 2 и 4 SCFM, общий охватываемый диапазон расхода теперь равен 0.2 до 7 SCFM, включая все потоки между ними. 2 SCFM можно получить, открыв Сопло №2. 5 SCFM будет можно получить, открыв форсунки №1 и №3. Промежуточные потоки достигается за счет регулировки давления регулятор.Хотя это упрощенный пример, приложение действителен и может быть продлен до любого числа Форсунок и диапазонов расхода.

Бесплатно Постоянная впускная система Эта система обеспечивает постоянный воздушный поток. скорость к производственному процессу. Расход определяется размером звукового сопла и текущего условия окружающей среды. Хотя атмосферное давление и температура меняются изо дня в день, измеренные воздушный поток можно скорректировать по текущему давление и температура.В Сопло рассчитано на средний атмосферное давление и температура и требования к потоку.

Принцип баланса сил

— обзор

Проблемы применения

Успешное непрерывное измерение плотности зависит от четырех факторов: получение репрезентативной пробы, минимизация загрязнения инструмента и устранение физических возмущений, таких как механический удар и вибрация, скачки жидкости; и, наконец, что не менее важно, получение количественных данных о соотношении давления / температуры / плотности испытуемого образца.Они могут быть пересмотрены по очереди.

Получение репрезентативной пробы сложнее, чем кажется, и часто может потребоваться использование байпасной системы, которая позволяет направить часть основного потока к прибору в контролируемых условиях потока и давления. Однако для некоторых жидкостей, таких как суспензии, проблема будет заключаться в обеспечении тщательного перемешивания в точке отбора. Не менее важно предотвращение воздушных включений, которые присутствуют в большинстве жидкостей. Некоторые нефтепродукты содержат примеси, такие как песок и вода, которые прямо или косвенно сводят на нет показания прибора.Фильтрация очень желательна для большинства установок плотномеров. Добавленная стоимость обычно намного меньше стоимости капитального ремонта прибора.

Физические нарушения возникают в большинстве приложений из-за наличия оборудования, связанного с любым процессом, связанным с обработкой жидкостей. Некоторые инструменты, такие как типы с прямым взвешиванием, страдают в этом отношении больше, чем типы флотации, а типы вибрирующих масс страдают меньше всего. Скачки жидкости в силу изменения импульса могут вызвать временные изменения кажущейся плотности, которые будут обнаружены прибором.Предпочтительная установка включает систему байпаса и отвода, в которой проба непрерывно отбирается и возвращается в поток с постоянным напором с помощью отдельного насоса.

Ссылаясь на количественные данные о соотношении давления / температуры / плотности испытуемого образца, может показаться парадоксальным запрос на те самые данные, которые на самом деле могут потребоваться для измерения. Но на практике почти невозможно определить плотность вещества без одновременного знания или контроля других переменных, таких как температура или давление.Связь между температурой и плотностью редко бывает прямолинейной; это проиллюстрирует исследование таблиц, выпущенных Институтом нефти. Проблема становится особенно острой, когда речь идет о смесях твердых веществ в суспензии, основной жидкости и растворимых веществ; вязкость может быстро меняться при небольшом повышении температуры, что приводит к колебаниям давления, когда требуется постоянный расход. Такие переменные, как те, которые описаны, обычно могут быть определены только с помощью лабораторных испытаний, чтобы можно было добавить некоторую вторичную форму инструментов для внесения поправок, если это необходимо.

В последние годы стали доступны различные формы приборов для измерения плотности и кратко описаны принципы работы:

«Барботажная трубка» и датчик дифференциального давления.

В этом приборе плотность связана с давлением, необходимым для образования пузырьков воздуха в двух точках жидкости, разделенных известной вертикальной высотой. Точность ограничена датчиком давления и несовершенством контроля температуры длинной вертикальной колонны (3–10 м). Точность порядка 1%.

Плотномер поплавкового типа.

Может использовать принципы смещения или баланса сил. Удовлетворительно для жидкостей однородного раствора (не твердых частиц в суспензии) и в статическом состоянии, т.е. не течет. Были разработаны оригинальные водосливные системы, чтобы сохранить исходную поверхность жидкости. Точность 1 часть на 1000 достижима в лабораторных условиях. Типичный образец произведен Sangamo Weston.

Нуклеонное излучение.

Это основано на использовании радиоизотопов и на том факте, что поглощение излучения веществом может быть связано с массой на единицу площади и, следовательно, с относительной плотностью.Для обеспечения высокой точности используется датчик пропускания, в котором проверяемый материал помещается между источником и детектором. Точность 1 часть на 1000 была получена при измерении плотности жидкости на относительно небольших промежутках и в тщательно контролируемых условиях, то есть после калибровки на месте по лабораторному образцу.

Непрерывное взвешивание.

Плотность определяется путем взвешивания образца, циркулирующего в U-образной трубке известного объема. Для восстановления баланса.Точность 1 часть на 1000 достижима в условиях контролируемого потока. Типичными примерами являются Rotameter Gravitrol и Sperry Gravitymaster.

Балка вибрирующая.

Плотность определяется путем измерения собственной частоты массы, содержащейся в контейнере известного диаметра, заполненном жидкостью пробы. Точность 1 часть на 1000 достигается в большинстве условий и 1 часть на 10 000 в условиях контролируемого потока. Примерами являются денситометр Solartron и измеритель плотности жидкости с вибрационной катушкой Agar.

Достижения в последних двух формах приборов позволили выбирать между аналоговым или цифровым считыванием с базового стандартного прибора. Примеры, описанные ниже, были выбраны для иллюстрации общих принципов.

Сперри Мастер гравитации. Базовый Gravitymaster схематично показан на Рис. 59 и содержит U-образную трубку, по которой циркулирует технологическая жидкость. Трубка расположена так, чтобы поворачиваться в горизонтальном направлении на поперечно-пластинчатой ​​подвеске, так что она составляет вес обычных балочных весов.

Рис. 59. Sperry Gravity master

Используется метод «подавленного номинального», в котором калиброванная масса используется для уравновешивания трубки при заполнении эталонной жидкостью, например, водой с плотностью 10 ³ кг / м ³ . Любое отклонение веса жидкости вызывает смещение балки; это обнаруживается оптически специальным датчиком, создающим напряжение, которое затем усиливается, чтобы пропустить ток через катушку, подвешенную в магнитном поле. Движение катушки возвращает луч в горизонтальное положение, тем самым уменьшая выход датчика до нуля, т.е.е. это сервосистема с нулевым поиском. Коэффициент усиления усилителя сделан высоким, так что величина возвращающей силы фактически равна силе ошибки.

Одним из достоинств метода «подавленного номинального» является то, что точность сервопривода 1% при изменении плотности на 10% даст точность измерения плотности 0,1% при условии, что стабильность противовеса лучше 0,1%. . На практике достигается цифра в десять раз точнее. В базовой аналоговой версии восстанавливающий ток подается через откалиброванный считывающий резистор, а напряжение, возникающее на резисторе, является аналогом изменения плотности от номинальной, положительной или отрицательной.

В цифровой версии Gravitymaster, показанной на Рисунок 60 , метод подавления номинального значения ограничен, но вместо измерения отклонений выше или ниже номинала измеряются только положительные отклонения, чтобы упростить логику принятия решений. Это не ограничивает диапазон инструмента, потому что «номинал» смещен к отрицательному концу шкалы, а динамический диапазон удваивается за счет модификации схемы силовых единиц.

Рис. 60. Цифровой мастер гравитации

В отличие от обычных аналого-цифровых преобразователей, необходимость генерировать прецизионные напряжения устраняется путем подачи двоичных взвешенных токов на вторую силовую катушку, подвешенную в той же магнитной цепи, что и первая.Аналоговая схема баланса сил используется только для гашения кратковременных помех. Резистор считывания заменяется центральным стабилизированным дифференциальным реле, пороговая чувствительность которого соответствует половине требуемого минимального разрешения.

Вышеупомянутый метод приводит к процессу аналого-цифрового преобразования, который завершается в замкнутом контуре сервосистемы баланса сил. Одним из преимуществ Sperry Conversion является добавленная возможность аналогового считывания для обычного дисплея или управления, если требуется, в качестве резервной копии цифровой системы при относительно низких дополнительных затратах на прибор.Достигается превосходная долговременная стабильность, поскольку в пределе система зависит от двух магнитных цепей. Они включают в себя центрально-стабильное реле, используемое в качестве детектора ошибок для определения минимального цифрового уровня, и преобразователь с подвижной катушкой, используемый для преобразования двоичных токов в единицы силы для восстановления дисбаланса луча.

Плотномер с вибрирующей трубкой Solartron. Прибор Solartron обеспечивает переменный ток. выходное напряжение, частота которого зависит от плотности жидкости, циркулирующей в резонансной трубе.Классическое соотношение между частотой, «жесткостью» и инерцией используется для определения значения плотности.

Термин «жесткость» является константой и получается из размеров и модуля Юнга пробоотборной трубки. Инерционный член зависит от объема образца и плотности жидкости. Следовательно, единственной важной переменной в приведенном выше соотношении является плотность жидкости. В приборе Solartron большое внимание уделяется определению длины трубы путем обработки и механических ограничений.Инструмент схематично показан на Рис. 61 . Инструмент можно установить в любом положении и под любым углом. Следовательно, он может быть закреплен вертикально, тем самым сводя к минимуму осаждение ила и образование пузырьков, которые в противном случае могли бы внести значительный вклад в погрешности измерения.

Рис. 61. Плотномер Solartron с вибрирующей трубкой

Показания прибора могут быть сделаны для отображения фактической плотности или отклонения плотности. Для передачи доступен цифровой двоично-десятичный вывод.При необходимости доступен простой цифро-аналоговый преобразователь для подключения прибора к существующему аналоговому контуру управления.

Денситометр с вибрационной катушкой для агара. Интересным развитием подхода к измерению плотности с использованием частотно-модулированного преобразователя является измеритель плотности жидкости с вибрационной катушкой от Joram Agar. Принцип действия показан на Рисунок 62 . Здесь чувствительный элемент представляет собой трубку, утолщенную с двух концов, чтобы образовать катушку. В работе он приводится в колебательное движение по окружности, как звонок.Индуктивные датчики и катушки возбуждения, а также усилитель поддерживают колебания.

Рис. 62. Принцип работы плотномера с вибрационной катушкой

Исследуемая жидкость окружает трубку и, таким образом, аналогичным образом находится в колебании. Как и в плотномере с вибрирующей трубкой, частота колебаний зависит от жесткости трубки и общей колеблющейся массы, которая в случае катушки включает стенки трубки и окружающую среду. Выход поддерживающего усилителя контролируется частотомером, откалиброванным для считывания единиц плотности; увеличение плотности приводит к снижению частоты колебаний.

Заявленная точность составляет одну часть из 10 ⁴ полного отклонения, с отличной устойчивостью к заводским и другим шумовым проблемам благодаря высокому механическому коэффициенту Q (коэффициент усиления на собственной частоте) катушки (a несколько сотен). При соответствующем выборе материала катушки температурный коэффициент может приблизиться к камертонному. Типичная калибровочная кривая показана на Рис. 63 .

Рисунок 63. Калибровочная кривая — измеритель плотности с вибрационной катушкой

Широкий диапазон периодического изменения времени от вакуума до трихлорэтилена определяется следующим образом:

o = o0 [(T × T0) 2−1]

где o = измеренная плотность жидкости, o ₀ = масштабный коэффициент, T = измеренные временные колебания и T ₀ = периодическое время в вакууме.

Измерение периодического времени частотно-модулированными преобразователями вместо частоты имеет двоякое преимущество. Во-первых, соотношение между периодическим временем и плотностью имеет тенденцию быть ближе к прямолинейному, что требует меньшей коррекции. Во-вторых, выход можно измерить за меньшее время. Например, если несущая частота составляет несколько килогерц (практическое значение — 3 кГц), время измерения составляет около одной секунды для разрешения 1 части из 3000. Однако, если диапазон частот составляет всего 10% от несущей частоты, i .е. 300 Гц, время измерения должно быть 3 с, чтобы разрешить 1 часть из 1000. Однако, если использовать периодическое время, эта точность может быть достигнута за долю этого времени. Соответственно, сигнал считается (усредняется), скажем, по 10 колебаниям, что занимает всего 3,3 мс. В течение этого периода «часы» 1 МГц будут заполнять регистр хранения информации 3300 импульсами — в 3 раза больше необходимых 1000.

Проблемы линеаризации.

При линеаризации показаний плотномера любой формы необходимо учитывать несколько важных факторов, чтобы гарантировать, что смысл линеаризации четко определен:

Связь между плотностью и температурой жидкости, средства, с помощью которых это достигается, и точность, с которой он определен.

Соотношение между фактической плотностью жидкости и показанной мерой плотности, обеспечиваемой прибором при некоторой подходящей эталонной температуре и для диапазона рабочих температур.

Указанное соотношение плотности и температуры для прибора в рабочем диапазоне.

Точная линеаризация будет включать непрерывное вычисление, по крайней мере, двух переменных, и в пределе можно утверждать, что именно точность, получаемая в процессе вычислений, ограничивает конечную точность результата; или фундаментальным ограничением предельной точности может быть предсказанная точность отношения плотности / температуры жидкости, отбираемой для отбора проб.

Системы, основанные на цифровых вычислениях, включающие преобразователи с частотной модуляцией, двоичные умножители скорости и суммирующие счетчики, по-видимому, предлагают более предсказуемый результат, чем решения для аналоговых вычислений.

В процессе работы цифровой калькулятор для обработки частотно-модулированного сигнала будет основан на двоичном умножителе скорости, в котором метод вычисления «сброса импульсов» выполняется с двоичными умножителями скорости, которые работают, скажем, с тактовыми импульсами 1 МГц, а не на поступающая информация, которая выполняется намного медленнее.Таким образом, измеряя периодическое время входящего частотно-модулированного сигнала, можно линеаризовать и отобразить информацию менее чем за 5 мс.

Форсунка — обзор

8.3.2 Дроссельная форсунка

Простая форсунка — это круглое отверстие с небольшим отношением длины к диаметру, в идеале менее 0,25. Струя жидкости выходит из отверстия с высокой скоростью. При достаточном потоке и импульсе круглая струя является подходящим способом создать высокоскоростную струю, которая может выдерживать расстояние более 25 см.Высокоскоростная струя работает так же, как сопло пожарного шланга или сопло, используемое для полива сада. Простое сопло с диафрагмой показано на Рисунке 8.10 (а). Идеальное сопло форсунки имеет гладкую сходящуюся секцию, ведущую поток в секцию гладкой форсунки. Сопло Вебстера показано на Рисунке 8.10 (b). Он имеет вогнутую сужающуюся внутреннюю секцию, которая сглаживает поток через отверстие и увеличивает когерентную длину струи жидкости. Радиус сходящейся секции составляет 1,88 D , ведущей к выходной секции 30 °, как показано на рисунке.Вогнутая сходящаяся секция предпочтительнее выпуклой сходящейся секции на входе в отверстие. Это позволяет увеличить зазор между соплом и входом в шлифовальный контакт. Роу (2009) дает дополнительные подробности относительно когерентных длин различных сопел на основе работы Бейнса-Джонса (2010). Сопло Вебстера обеспечивает когерентную длину, вдвое превышающую длину сопла со ступенчатым отверстием, и немного больше, чем у простого трубного сопла.

Рисунок 8.10. (a) Простое сопло с отверстием имеет малое отношение длины к диаметру и создает турбулентный поток с сокращением вены в струйном потоке вблизи выхода.(b) Сопло Вебстера со сходящейся внутренней секцией, которое сглаживает поток через отверстие и обеспечивает большую когерентную длину.

Сопло может также иметь прямоугольное отверстие для распределения струи по большей ширине колеса. Для достижения турбулентного потока длина отверстия должна быть того же порядка, что и толщина пленки. Другой альтернативой широким колесам является ряд смежных отверстий, как показано на Рисунке 8.11 (c). Такое расположение может быть более экономичным с точки зрения требуемого расхода.

Рисунок 8.11. (а) патрубок, (б) щелевой патрубок и (в) ряд отверстий.

Выход из отверстия должен иметь гладкую плоскую поверхность или гладкую фаску, чтобы не мешать струйному потоку. Расчетные уравнения для отверстия следующие:

(8.2) pp = ρ · vorifice22 · Cv2,

(8.3) Qf = Ca · Aorifice · vorifice = Cd · π · dorifice24 · 2 · ppρ,

(8.4 ) Hp = pp · Qf,

, где p _p — давление на входе в сопло, Q _f — расход, H _p — мощность откачки, ρ — плотность жидкости, d _{отверстие} — диаметр отверстия, а v _{отверстие} — скорость жидкости, покидающей отверстие.

Значение коэффициента скорости C _v обычно составляет 0,95–0,98 для турбулентного потока. Значение коэффициента сжатия площади, C _a , обычно составляет 0,63. Коэффициент расхода через отверстие, C _d , является продуктом C _a · C _v. Значение C _d зависит от числа Рейнольдса и обычно составляет от 0,3 для Re. = 10 ² до 0.6 для Re = 10 ⁶ .

Пример 1: Для конструкции с отверстием необходимо обеспечить подходящее давление для скорости струи 100 м / с. Диаметр отверстия 5 мм. Технологическая жидкость представляет собой эмульсию на водной основе, имеющую вязкость 0,003 Нс / м ² и плотность жидкости 1000 кг / м ³ .

Из (8.1) находим Re = 167000. Из уравнения (8.2) закачиваемое давление непосредственно перед струей составляет p _p = 53 бар или 780 фунт-сила / дюйм ² .Доставляемый расход составляет Q _f = 1,2 л / с или 73 л / мин из уравнения (8.3). Мощность откачки, необходимая для проталкивания жидкости через струю, составляет H _p = 6,4 кВт из уравнения (8.4).

Расчеты показывают, что скорость жидкости 100 м / с требует высокого давления насоса. Это давление дополнительно увеличивается из-за необходимости учитывать потери в насосной системе и трубопроводах.

Пример 2: Скорость 10 м / с будет достаточной, но требуется больший поток, чем в предыдущем примере, с использованием масла в качестве технологической жидкости.Диаметр сопла должен составлять 10 мм для масла с вязкостью 0,03 Нс / м ² и плотностью жидкости 900 кг / м ³ .

Расчеты показывают, что Re = 3000, p _p = 0,48 бар или 7 фунт-сила / дюйм ² , Q _f = 0,49 л / с или 28 л / мин, и H _p = 24 Вт.

Мощность откачки, необходимая для проталкивания жидкости через отверстие, составляет 24 Вт. С учетом потерь насоса, изгибов труб и других возмущений потока было бы разумно увеличить мощность насоса в несколько раз. не менее 300%.

Из этих двух примеров ясно, что необходимое давление в сопле сильно зависит от скорости сопла и увеличивается с увеличением ( v _{отверстие} ) ² .