Как настроить актуатор турбины: Актуаторы турбины что это — для чего нужен и как работает актуатор турбины в автомобиле

Содержание

Актуатор турбины. Настройка и принцип его работы

Зачем нужен актуатор?

Есть люди, для которых автомобиль – это не просто средство для передвижения, это хобби, это часть их жизни. Они готовы тратить кучу времени и средств на улучшение характеристик своего железного друга. Тюнинг двигателя, пожалуй, один из самых любимых занятий, и самым распространённым способом улучшения мощности двигателя является установка турбины. И не простой турбины, а турбины высокого давления, которая отличается наличием клапана, призванным справляться с избыточным давлением на высоких оборотах. Этот клапан называют «актуатор турбины», его еще называют «вакуумный регулятор» или «вестгейт» на английский манер.

Принцип работы актуатора достаточно прост: когда двигатель раскручивается до высоких оборотов и давление отработавших газов увеличивается, их необходимо выпустить в обход турбины. Вот здесь как раз и нужен актуатор, который устанавливается до турбины, открывающий в нужный момент обходной клапан.

Для чего это нужно? Всё так же просто: выпуск отработанных газов позволяет турбине «глотнуть» больше воздуха тем самым увеличивая мощность.

Типы вакуумных регуляторов

Существует два типа актуаторов: пневматический и электромеханический. Пневматический привод состоит из пружины и прижатой ею диафрагмы. При увеличении оборотов, пружина разжимается под действием давления и выпускает отработавшие газы. В этом типе актуатора есть свои плюсы – надежность и простота, и минусы – тонкость настройки.

Второй тип вестгейта – электромеханический, управляемый электронным блоком управления (ЭБУ). Система считывает показания с различных датчиков и по заложенному алгоритму регулирует заслонку. Минус такого типа актуатора – дорогостоящий ремонт.

Тонкости настройки актуатора

Любителям тюнинга известно, что именно благодаря актуатору можно повышать эффективность работы турбины. Но здесь нужно идти на компромисс с турбокомпрессором: увеличивая давление повышается и износ турбины.

Ремонт турбины в Туле

Любая турбина, невзирая на её эксплуатацию, рано или поздно потребует к себе внимания. Мы рады сообщить, что любую проблему с Вашим турбокомпрессором возможно решить в Туле, в нашем сервисном центре, буквально за несколько часов. Настройка актуатора, капитальный ремонт турбины или замена картриджа. Обращайтесь в сервис-центр «ТурбоТула» на Венёвском шоссе, 27а. Звоните: +7 (903) 035-55-55

Настройка актуатора турбины IS38 — APR Russia

Описание процедуры

При установке нового турбонагнетателя IS38 возможно, что ECU выведет код неисправности, в котором указывается, что проблема связана с актуатором. Это нормально, так как турбо использует электронный актуатор, который должен иметь известные диапазоны движения. Если настройка сбрасывания слишком плотная или слишком свободная, тест не пройдет и приведет к появлению кода неисправности. Чтобы избежать этой ситуации, APR предлагает сделать следующее:

1 — Распакуйте новую турбину.

2 — Ослабьте контр-гайку на стержне привода.

3 — Поверните шток до тех пор, пока калитка отсека не будет свободна. Когда он свободен, он будет свободно вращаться.

4 — Медленно поверните шток, чтобы затянуть калитку до момента, когда она соприкасается с корпусом турбины. Когда это произойдет, калитка больше не будет свободно вращаться. Не затягивайте ее дальше.

5 — Используя маркер, нарисуйте линию на стержне привода.

6 — Используя линию, поверните стержень в полтора раза, затянув магистраль калитки.

7 — Затяните контр-гайку.

8 — Установите турбонаддув и вставьте заглушку.

9 — Оставьте турбину доступной, если ниже требуется дополнительная регулировка.

10 — Обновите программу ЭБУ до Stage 3.

11 — Подключите кабель VCDS (Vag-Com) к порту OBDII.

12 — Включите зажигание, но не запускайте двигатель.

13 — Откройте программу VCDS.

14 — Нажмите «Выбрать» в разделе «Выбрать модуль управления».

15 — Нажмите «01-Engine».

16 — Нажмите «Основные настройки — 04».

17 — Выберите «Первая адаптация исполнительного механизма давления заряда» в раскрывающемся меню.

18 — Нажмите «Перейти».

19 — Тест будет запущен в ближайшее время, но не более 10 секунд, и калитка будет издавать высокий шум.

20 — Если тест не увенчался успехом и указали на неудачу или сбой теста, попытайтесь ослабить стержень на 0,1 оборота и повторите тест.

21 — VCDS скажет «Закончено правильно», если тест прошел успешно.

22 — Продолжайте установку системы турбонагнетателя и наслаждайтесь обновлением APR!

Спасибо, что выбрали APR!

#aprrussia

Что такое актуатор турбины и его функции, настройка механизма

Актуатор (другие названия – привод заслонки, вестгейт, вакуумный регулятор) турбины выступает в роли вакуумного регулятора, который осуществляет защиту турбокомпрессора от нагрузки при высоких оборотах. Это клапан, который монтируют перед самой турбиной на выпускном коллекторе. Привод с вестгейтом контролирует выходную мощность турбокомпрессора, отводя избыточные выхлопные газы от колеса турбины. Таким образом, производится контроль скорости турбины, предотвращается превышение скорости и регулируется скорость компрессора.

Услуга ремонт актаутора

Механизм защищается от ненужного износа, поскольку ограничивается максимальное давление наддува турбины на безопасном уровне. В этой статье рассмотрим детально тему, что такое актуатор турбины и его функции.

Актуатор/вестгейт турбины

Содержание

  1. Характеристики актуатора и принцип его работы.
  2. Как настроить вестгейт турбины.
  3. Неисправности актуатора.

Как выглядит и работает актуатор

Привод заслонки (актуатор) представляет собой довольно простую часть оборудования, оснащенную пружиной и диафрагмой. Пружина удерживает перепускную заслонку закрытой до тех пор, пока давление наддува не достигнет установленного уровня, а затем открывается, позволяя газу выходить и снижая давление наддува. Практически все турбокомпрессоры оснащены приводом перепускной заслонки – это важная мера безопасности, которая предотвращает превышение скорости турбины, что может привести к значительным осложнениям в работе всей системы.

Настройка актуатора турбины

Важно произвести настройку актуатора турбины, без этого действия работа турбины с нагрузками в момент перегазовки будет чувствовать сильное дрожание системы. При неправильной настройке актуатора, происходит недостаточный наддув. Как правильно настроить данный механизм, способы:

  • Сделать замену пружины. С помощью более упругой детали увеличивается давление. Для понижения давления, выбирается более мягкая пружина;
  • Отрегулировать конец актуатора. При ослаблении конца вестгейта, получится удлинить тягу перепускного клапана, а при его затяжке тяга сократится. Если после такой настройки сократить тягу, получится прижать заслонку плотнее. Таким образом, понадобится больше усилий для её открытия. Как результат – крыльчатка раскручивается в меньшие сроки;
  • Установить буст-контроллер, он позволит усилить наддув. Благодаря такой конструкции меняется значение давления в настоящий момент. Его следует устанавливать до вестгейта, чтобы снизить влияющее на него давление. Буст-контроллер выпускает остатки воздуха самостоятельно, таким образом, оставляя меньшую нагрузку на актуатор.

Проблемы с актуатором турбины

Как и со всеми устройствами, со временем актуатор может ухудшить свою работу. Всё-таки начинают сказываться давление и высокие температуры, что может ослабить пружину. Это приводит к открытию перепускной заслонки раньше, чем положено, уменьшая давление наддува и производительность турбины. Диафрагма также может выйти из строя, и клапан больше не будет открываться. Как следствие – повышение давления наддува до такой степени, что это приведет к серьезному, катастрофическому повреждению двигателя.

Основные причины поломки вестгейта следующие:

  • Дефекты зубьев шестерней привода, что создает осложнения во время открытия и закрытия клапана;
  • Отказ электронных составляющих системы, которые регулируют открытие и закрытие;
  • Неисправность электромотора, отвечающего за функциональность створки, из-за чего механизм не работает в надлежащем режиме.

В случае поломки вестгейта, рекомендуется обратиться к помощи специалиста специализированного сервисного центра. Для починки детали требуется комплексная диагностика с помощью профессиональных тестеров. Самостоятельно ремонтировать актуатор не следует, поскольку здесь необходимо наличие специального оборудования.

Что такое актуатор турбины, видео:

 

Читайте также: Почему турбина издает свист, причины неисправности.

диагностика, ремонт, замена, в том числе автомобиля Фольксваген в СПб

Турбонаддувы, которые Фольксваген и концерн VAG ставят на свои автомобили, оснащены актуатором турбины (АТ, вестгейт), улучшающим их работу. Это устройство снижает заметность турбоямы и защищает турбокомпрессор от повреждений, когда мотор работает на высоких оборотах. Шток актуатора турбины управляет клапаном, который регулирует положение лопаток (геометрию) турбинного колеса (крыльчатки) и влияние на нее потока выхлопных газов.

Неисправность вестгейта, равно как и неправильная регулировка штока (тяги) снижают динамику машины и увеличивают расход топлива.

Шток актуатора турбины: как это работает

Выхлопные газы проходят по трубопроводу и раскручивают турбину компрессора. В зависимости от положения лопаток меняется и эффективность воздействия раскаленных газов. До порога турбоямы воздействие невелико, поэтому турбина не влияет на поток воздуха, который входит в цилиндры. Когда скорость вращения коленчатого вала преодолела порог турбоямы, крыльчатка начинает раскручиваться, увеличивая количество воздуха, задуваемого в цилиндры.

Нажав на газ, водитель увеличивает подачу топлива в цилиндры, из-за чего увеличиваются обороты двигателя и возрастает количество выхлопных газов. В это время турбина все еще находится в режиме минимальной геометрии, из-за чего ее влияние на работу двигателя минимально.

Увеличение оборотов мотора приводит к появлению вакуума между выходом турбины и головкой блока цилиндров, а также в актуаторе.

Внутри вестгейта герметичная камера, состоящая из:

  • корпуса;
  • упругой мембраны;
  • штока.


Мембрана делит корпус на две части, поэтому падение давления в одной части приводит к изгибанию мембраны в эту сторону. Мембрана жестко связана со штоком, который соединяет АТ с рычагом на турбине, отвечающим за геометрию лопаток. Все это работает так:

  1. Нажатие на педаль газа или увеличение нагрузки на двигатель приводит к увеличению потребления воздуха и падению давления во впускном коллекторе.
  2. Падение давления во впускном коллекторе приводит к разряжению в камере вестгейта.
  3. Мембрана деформируется.
  4. Шток актуатора движется вслед за мембраной и поворачивает рычаг управления геометрией турбины.
  5. Изменение геометрии увеличивает эффективность турбины.
  6. Обороты турбины возрастают.
  7. Количество задуваемого во впускной коллектор воздуха увеличивается.
  8. Мощность мотора и обороты двигателя растут.
  9. Когда двигатель вышел на рабочую скорость и мощность, давление во впускном коллекторе падает, мембрана возвращается в исходное состояние, а геометрия крыльчатки возвращается к исходной.
  10. Увеличение нагрузки на двигатель, вызванное ездой в гору или другими факторам, приводит к повторению всего процесса.

Диагностика турбины Фольксваген: неисправности

Турбина и актуатор настроены друг на друга, поэтому любая неисправность вестгейта нарушает работу силового агрегата. Вот наиболее частые неисправности:

  • изменение длины штока;
  • заедание штока;
  • потеря герметичности мембраны.

Причина изменения длины штока – плохая фиксация штока контргайкой. Когда из-за вибрации она откручивается, тяга нередко проворачивается, смещается по резьбе и меняет длину. В особо тяжелых случаях это может привести и к потере герметичности мембраны.

Если пробит воздуховод или неисправна система вентиляции картерных газов, то рычажок управления углом лопаток или сальник тяги забрасывает маслом, из-за чего шток актуатора турбины периодически заедает.

Диагностика турбины Фольксваген и её ремонт

Диагностику вестгейта начинают, если бортовой компьютер показал неисправность «слабый наддув» или «разница в показаниях датчиков давления воздуха». Перед этим проверяют воздуховоды и вакуумные трубки. Если все трубки исправны, то АТ снимают с мотора и проверяют на стенде. Во время этой операции выясняют как общую работоспособность детали, так и вакуумное усилие, которое приводит к срабатыванию тяги. Неисправную деталь ремонтируют (если удалось найти ремкомплект) или меняют.

Для замены используют как новый, так и купленный на разборке актуатор, который предварительно проверяют с помощью стенда. После установки новой турбины или замены вестгейта, настраивают не только длину штока, но и жесткость пружины. Поэтому в некоторых случаях ее приходится менять, устанавливая менее или более жесткую пружину. Затем собранный АТ подключают к турбокомпрессору и проверяют работу с помощью специального стенда. Только получив правильные результаты на стенде, переходят к более точной настройке на двигателе.

Сложно выполнить эти работы самостоятельно, ведь необходимо не только снять крайне неудобно расположенный блок, но и правильно провести диагностику его. Это невозможно сделать без опыта и должной подготовки, поэтому желательно доверить выполнение работы опытному автомеханику. Отремонтировав вестгейт, его монтируют на двигатель и подключают к турбине, после чего настраивают. Для этого применяют специальные программы, ведь настроить работу пары АТ-компрессор «на слух» невозможно.

Поделиться ссылкой:

Регулировка актуатора турбины


Регулировка штока актуатора турбины — Volkswagen Golf Variant, 1.

9 л., 2001 года на DRIVE2

Предыстория: после ремонта турбины (т.е. установки восстановленной, с новым актуатором, отрегулированном на стенде), немного покатавшись, заметил, что подхват турбины чувствовался с более высоких оборотов, нежели было со старой турбой. Да и динамика, как показалось, изменилась в меньшую сторону. Тогда еще сразу подумал, может актуатор все же неверно настроили. «Да нет, на стенде же выставляли, и передува нет» — успокоил себя и отложил разбирательство с этим делом.

Прошло уже где-то пол года и в последнее время динамика машины совсем перестала радовать. Надо было сразу логи снять и все бы стало понятно. Но… затормозил. Однако, хорошо, что установлен мульти-мфа. Зашел в блок 01 группу 11 и увидел, что при ускорении фактическое давление наддува превышает заданное на 0.2 — 0.6 Бар. Клапан N75 исправен, вакуум не мерял, но думаю, что в норме. Значит актуатор.
Приступаем к регулировке.
Гугл и логика в помощь, открутил контргайку и подкрутил регулировочную гайку примерно на 360 градусов. Но… логика и пространственное мышление в этот вечер меня подвели — крутил не в ту сторону. Тестовый заезд — лучше не стало, даже хуже.
Как нужно делать: убираем передув — необходимо, чтобы лопатки геометрии открывались меньше, следовательно нужно укоротить шток актуатора, следовательно крутить регулировочную гайку по часовой стрелке (закручивать).
И если недодув — наоборот.
На утро я сделал правильно, вернул открученные 360 градусов и закрутил еще где-то на 1.5 оборота. Тестовый заезд — и. как-будто раньше я ездил на ручнике. Четкий подхват и уверенный разгон! Посмотрел через мульти-мфа — фактическое значение наддува несущественно отклоняется от заданного при разгоне, а по трассе на установленной скорости один в один до десятых. Спустя пару дней снял логи на третьей и четвертой передаче, на графике видно, что фактический наддув равен или несущественно отклоняется от заданного.
Теперь езжу довольный. Но пора прекращать часто давить газ, а то средний расход поднялся ;)).

На 4 передаче

На 3 передаче

www. drive2.ru

Регулировка актуатора турбины — Volkswagen Passat, 1.8 л., 2000 года на DRIVE2

Приветствую форумчане. Периодически стал ловить себя на мысли что пассат стал поздно выстреливать при разгоне. Ужаленные турбиной меня поймут. После снятия логов мои опасения подтвердились, турбина выходила на запрашиваемый наддув (1560 — 1580) только на 2450 об/мин, что очень поздно. Прежде чем приговаривать турбину было решено на нее посмотреть. Актуатор в норме, крыльчатка не болтается, лопасти целы. После снятия катализатора обнаружил что калитка вроде закрыта, но при ударах пальцем зазвенела.

фото не мои

Гайки все закручены, я так думаю просто ослабла пружина в актуаторе. Начитавшись форумов было решено подтянуть калитку. Да заболит голова у того немца, который так скомпоновал двигатель, вся регулировка происходила на ощупь.

Сначала снимаем скобу

со штока актуатора, распускаем гайку на 10 и потом крутим регулировочную гайку. Когда шток находится в исходном состоянии и клапан полностью закрыт закрутил гайку до упора и еще сделал 1 оборот, чтобы клапан был закрыт в натяг.

Многие рекомендуют делать 2 оборота, но я не стал рисковать. Снятые логи порадовали. На запрашиваемый наддув турбина теперь выходит к 2000 об/мин. И при соответствующих запросах дует 1650 мбар.
Так же порадовал замер разгона до 100 км/ч.

Было

Стало

Удачи на дорогах!

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 304 200 км

www.drive2.ru

Регулировка актуатора турбины — Volkswagen Passat Variant, 2.0 л., 2006 года на DRIVE2

Все косяки устранил за многочисленным сервисами куда обращался. Беспокоил момент с геометрией турбины, понимаю что при замене картриджа никто про это и не подумал, плюс ко всему стала после замены какой то «вялой», турбояма до 2500об и немного вырос расход по трассе 7,4/100. Принялся читать и в среде всякой херни по поводу настройки помогла более-менее эта статья настройка геометрии.

Главное понять суть, как понял я для себя и впоследствии применил для регулировки это:

Шток — отвечает за «спул» чем длинне шток, тем с меньших оборотов она начинает «ехать»
Упорный винт- отвечает за «давление», давление понимают все по-разному, можно обозвать и наддувом.

По логам ехать начинала с 2500об, что не комильфо. Больше нажимал педаль-больше был расход.
По наддуву до 2400об был недодув примерно с разницей в 300-400мбар.

Сначала укоротил шток(2 оборота), проехался…Стало непонятно) Еще укоротил(2 оборота) -начала еще дальше по оборотам ехать и больше турбояма.
Удлинил(6 оборотов, из них 4 в «сток» и +2 в удлинение), турбояма пропала, ехать начала примерно с 2000об.
Поездил день. расход вырос на 0.5(видно стал нажимать газульку).

Шток больше не трогал, скинул логи человеку, сказал крути упорный винт(не настроен). Начал вертеть, но … было только хуже… хоть длиннее, хоть короче.

В итоге(после 5 дней тестов и настроек) Едет сразу (прям рвет асфальт, букс и т.д) разгон быстрый, но без рывка как было до замены картриджа. нет турбоямы.

Шток удлинил на почти 4 оборота, винт укоротил на 1,5 оборота.

Расход в спокойном режиме(редкие ускорения) в городе — 7,4-8,1л/100км.
Расход трасса(120-180км/час) — 6,1-6,5л/100км.

P.S.: ОБЯЗАТЕЛЬНО перед начало сия действия делать метки и фоткать вдоль и поперек!

Данная процедура может нанести вред Вашей психике и кошельку!)

www.drive2.ru

Настройка актуатора турбины. — Volvo S80 II, 2.5 л., 2008 года на DRIVE2

После прочтения многих статей по данной теме, решил и я проверить свой актуатор.
В чем суть вопроса?
На наших турбинах стоит пневматический актуатор, который осуществляет регулировку давления наддува. Если по колхозному, то это маленький пневмобаллон, который толкает шток, который в свою очередь через тягу открывает дверку (вестгейт) в турбине. При снятии давления с актуатора под действием пружины тяга возвращается в исходное положение.
Догадка раз. Пружина (как и любой металл) имеет свойство со временем стареть и теряет свои упругие свойства. Соответственно, при меньшей жесткости пружины начало движения штока будет происходить при меньшем давлении на входе актуатора, нежели при более жесткой пружине.
Догадка два. Дело не в усталости пружины, а в заводских настройках. Правда, зачем производителю занижать потенциал продаваемого авто, мне непонятно.
Согласно Вида на всех пятицилиндровых двадцатиклапанных турбомоторах (вне зависимости от прошивки) контрольное давление должно составлять 0,38 бар.

Полный размер


Вот это я и полез проверять.
С помощью рабочего манометра,

Полный размер

трубочек и шланга из запаса, и шприца жане был сооружен полусамогонный агрегат.

Полный размер


Принцип проверки описывать не стану. Сам его подсмотрел в записи Уважаемого MEFistofeles. К нему за описанием процесса.
Колесо не снимал. Делал на подъемнике.
Манометр разместил рядом с актуатором, чтобы за всем процессом наблюдать в одной точке.

Полный размер


Замеры показали, как я и думал, интересные (уставшие) результаты. Шток актуатора начинает движение при 0,22 бар. О каком бусте тут можно говорить? Соответственно, тут же была раскручена контргайка и отрегулированы необходимые значения. Пришлось знатно подтянуть тягу.
Моем ручки, переодеваемся и едем на КАД.
Что можно сказать по итогу? Я раньше думал, что у меня машина едет…поехала она теперь. Улучшилась тяга с низких оборотов (пробовал в ручном режиме), и поинтереснее она идет на разгон со скорости 130 км/ч. Так как Питерский дождь бесконечен, то больше 170 км/ч на шипах я не стал проводить испытания. Но до этого значения дошел очень хорошо, чего раньше не наблюдалось.
И я стал слышать в салоне работу турбины, а то, бывало, задавался вопросом «А она крутится вообще? Что-то я не слышу ее жизни».
В общем, подубасил в разных режимах, ошибки по передуву не словил. Чему рад и доволен.
Ребзя, проверяйте настройки. Раскрывайте потенциал своих автомобилей.
Всем хорошей тяги!

www.drive2.ru

Регулировка актуатора турбины ч.1 — Volvo S80 II, 2.5 л., 2012 года на DRIVE2

Провёл известную операцию по проверке и регулировке актуатора турбины.

Пару слов теории. В горячей части турбины есть калитка (клапан), которая при открытии спускает часть выхлопных газов мимо крыльчатки турбины напрямую, уменьшая производительность. Актуатор имеет пневматический привод и управляется электронным клапаном. При этом в актуаторе есть пружина, для продавливания которой требуется определённое давление. Пружина со временем может ослабнуть и актуатор будет открывать калитку при меньшем давлении, то есть раньше. Отсюда позже выход турбины на буст, больше турбояма и расход топлива.

Полный размер

Актуатор на турбине

Для проверки давления открытия нужно: манометр, трубка 5мм, тройник, большой шприц и снять пыльник/защиту двигателя.

От актуатора до электронного регулятора идёт трубка, отсоединяем её от регулятора (он висит над приводом правого колеса) и втыкаем в неё тройник. К его двум оставшимся выходам тройника подключаем шприц и манометр.
Шприцем создаём давление и смотрим снизу на шток актуатора — палим при каком давлении шток актуатора начинает двигаться.
По мануалам в сети (например mmcracer  тыц) для моторов b5254t рекомендуется 0.125 bar.

У меня установлен электронный турбо-индикатор Defi, и я просто подключил трубку с тройника к его датчику, а будильник вывел временно за борт

Полный размер

Defi рулит

Замер показал открытие на 0. 2. Впринципе норм, но так как у меня прошивка не сток и дует в пиках до 1.2 с откатом на 0.9 (в стоке 0.6), я решил приподнять давление открытия до 0.3.

Полный размер

Процесс

Впринципе всё очень удобно, достаточно ослабить контргайку на штоке и покрутить регулировочный барашек. Ничего на турбе отсоединять не нужно. Чуть по чуть сдвигая регулятор (в итоге на пару витков), укорачивая шток, мы получили давление открытия 0.3.

Уау эффекта нет, но однозначно на буст выходит чуть раньше, ошибок по передуву нет.

Процедура полезна для профилактики и при регулировке актуатора после ремонта турбы

UPD: оказывается, надо было регулировать на другое давление, читай вторую часть

www.drive2.ru

Регулировка актуатора турбины ч.2 (допил и успех) — Volvo S80 II, 2.5 л., 2012 года на DRIVE2

В предидущей части я описывал регулировку с намеренных 0.2 бара открытия до 0.3, при этом уау-эффекта не было, ну так слегка подзадорились низы.

В обсуждении с vaucher получил от него новую наводку, а именно выгрузку из Vida конкретно по более свежим моторам.

Полный размер

Таблица контрольных значений

И вот оказалось, что для мотора t10 нормальное давление активации актуатора вообще ~0.4!

И снова в бой пошла пневмоклизма и будильник турбоиндикатора снова был выдернут из-за панели 🙂

Сперва решил даже чуть похулиганить и крутанул до 0.45. Выехал на тест и даже чуть взвизгнул от ожившего злого подхвата с самого троганья! Выехал на трассу, дал люлей и стрелка турбоконтрольки просто упоролась в ограничитель, то есть дуло более 1.2 бара))

Полный размер

Стрелка кричит

Но через несколько таких ускорений таки сработала защита от дебила и ЭБУ начал сбивать давление при попытке дать люлей, скидывая его в 0. Скан показал выскочившую ошибку по передуву. Удалил ошибку, перезапустил мотор — ограничение ушло, Видимо 0.45 — это значение на грани фола, то есть вроде рабочее, но в определённых режимах можно нарваться на ошибку и удушение.
Решил не цепляться за копейки и скрутил до положенных 0.4 — повторные тесты показали такую же бодрость прыти, но уже стабильно без ошибок, как бы я не пытался её спровоцировать.

Думаю, если бы я изначально с имевших место быть 0.2 вывел на правильные 0.4 — разница по ошущениям была бы вообще аховая.

Расход топлива на круизе 80кмч был 6.8-7, стал 6.2-6.3

По прибору пики выше 1.15 не выскакивали, как и до регулировки, что говорит о том, что клапан-колдун срабатывает штатно, однако, на буст турба выходит значительно бодрее и резче. На рабочие 0.9-0.95 раньше выходила только при педали в пол, а сейчас даже на 3/4 газа — легко.

Результатам доволен, рекомендую проводить периодически проверку правильной калибровки вестгейта.

www.drive2.ru

Настройка геометрии турбины. Настройка регулировочных винтов ! — DRIVE2

Добрый день уважаемые коллеги,
Сегодня пойдёт речь о правильной настройке геометрии турбины :

Настройка регулировочных винтов : упорного и шершавого

Часто данная настройка необходима после замены картриджа турбины. И самое интересное в том что 99% турбин с изменяемой геометрией первого поколения с вакуумными актуаторами с завода идут НЕ НАСТРОЕННЫМИ, т. е. они ПЛОХО ДУЮТ С НИЗОВ !

Эту информацию мне сообщий бывший инженер фирмы Garrett в личной переписке…
Оказывается что при производстве турбин с целью экономии геометрию турбин вообще не настраивают !
Правильная настройка геометрии КАЖДОЙ ТУРБИНЫ должна производится на специальном стенде и занимает грубо 15мин времени.
Honeywell (фирма купившая Garrett) решила съэкономить на этой операции, и просто применяет калиброванные проставки для настройки геометрии. Проблема в том что КПД турбины на низах при такой «настройке» снижается на 15-25% и соответственно мощность мотора на низах…

Но, как говорится не всё потеряно

Можно восстановить ПРАВИЛЬНУЮ настройку турбины использую другие методы НЕ СНИМАЯ турбины !

Итак немного теории :
В турбине с регулируемоей геометрией есть две регулировки :
1. Oптимальный угол раскрытия лопаток геометрии
2. Ограничение максимального наддува, оптимальная длинна штока актуатора !

Регулировка упорного винта турбины

Упорный винт турбины

поднимаем и удерживаем обороты до 1300, смотрим на скважность N75, должна оставатся 85% не ниже.
Затем выкручиваем на нет упорный винт,

постепенно вкручиваем до касания лапки штока, и от этого места +2 оборота. Это начальное положение, затем по шнурку крутим упорный +/- 0,5оборотов смотрим максимальный наддув в 3й группе.

Регулировка длинны штока актуатора

Гайка регулировки длинны штока актуатора

Снимаeм лог по 1-10-11 группах при разгоне полный газ на 3й и на 4й передаче с 1000 до 4000об, АКПП в режиме типтроник.

как снимать логи
www.audi-club.ru/index.ph…frovka-log-fajlov.115582/

Сравниваем реальный наддув турбины с заданным по логам, если он меньше, раскручиваем контрогайку шершавого винта штока актуатора и круча его уменьшаем длинну штока, и наоборот при передуве

Хороший отчёт по регулировке длинны штока актуатора приведён здесь
P.S. www.drive2.ru/l/5758621/

www.drive2.ru

Volkswagen Passat Variant Серебристый КрейсеР TDI › Бортжурнал › Регулировка актуатора турбины или победа над надоедливой спиралью по утрам.

(P2563)

Холодным зимним утром после запуска двигателя стала доставать моргающая спираль на приборке.
После прогрева и перезапуска спираль тухла и больше не досаждала никак.

Ошибка в памяти блока управления ДВС

Начинаем шевелить мозгами по поводу причин:
1. Вакуум
2. Клинит геометрия
3. Неисправен сам датчик положения штока.

1. Первым делам я проверил все трубки на наличие подсоса. Проверил сам актуатор так как бывает в нем рвется мембранна. Для проверки брал большой шприц и подсоединил его к актуатору. При перемещении поршня шприца шток двигался вверх вниз. При удерживании в одном положении воздух не травит.
Тут все ОК.

2. Передува и недодува нет. Заданное давление наддува при диагностике равно фактическому. И процент открытия клапана n75 в пределах нормы. (На 2500 примерно 60 процентов)

3. Подключается к авто любым удобным сканером и заходим в 120 канал. 4 окошко.
Это показания датчика G581 как раз того что на актуаторе

Вот он родимый

Заводим авто. В этом канале при верхнем упоре геометрии (на холостых на прогретую) 0,76 вольта.

И тут у себя я вижу 0,23😨😨😨 по утрам

Когда машина прогревались показания становились 0,3 и спираль уже не появлялась.

Оч круто думаю я…
Но после беру и скидываю штанг с актуатора и показания становятся 3,3. Отлично! Датчик живой и актуатор нужно просто отрегулировать!😎😎😎

Как это просто расписано в ELSA.

На деле чтоб подлезть к регулировочным болтам нужно потрудится. Сняв впускную гофру открыл доступ к болтам крепления актуатора. Выкручиваем их, вытягиваем вверх актуатор и цепляем его за выступающие части.
Берём ключ на 10 и маленькую трещетку с длинной гловкой. Стоп.

Полный размер

Вот так

А как же смотреть верхний упор и показания датчика если мы его вытянули вверх, нельзя заводить авто, да ещё и нечем создать нудное разряжение ?

Мы будем ориентироваться на «нижние» показания датчика😉
Мозг устроят показания без вакуума 3,3-3,9.
Чтобы попасть в требуемые ELSA 0,76 в верхнем упоре нужно выставить приперно 3,6-3,65 в нижнем. Страгиваем гайки согласно инструкции. Регулируем длинную штока. Ставим актуатор на место и смотрим показания датчика (ВАЖНО: все три болтика нужно затянуть иначе показания могут изменится при дальнейшей сборке)
Видим 3,6. Собираем все и запускаем двигатель.
Группа 120 и проверка данных на верхнем упоре.

Вот и вся магия. Показания в верхнем упоре могут отличаться от 0,76 это не есть камильфо и по хорошему нужно добиться именно этих показаний. Но даже после не очень точной регулировки впечатления от езды изменятся😉

www.drive2.ru

Регулировка актуатора турбины. — Citroen C5, 1.6 л., 2010 года на DRIVE2

Мой буст до регулировки — зелеными точками отмечен

Неспеша приступил к съему гбц, попутно замечая и устраняя косяки от прошлых ремонтников и преславутых инженеров создавших двигатель.
В ходе разбора обнаружел слизанную резьбу малого болта гбц, который возле клапана VVT — я думаю там можно будет отделаться увеличением диаметра. Докучи была обломана шпилька на коллекторе, не закручены еще пару болтов, доступ к которым как раз перекрывает актуатор. Ну вообщем то не об этом разговор.
Прошлый хозяин жаловался на плохую тягу, в сервисах ему помочь не могли — он уже поменял и свечи и даже приговорили байпасный клапан новый, а ларчик открывался просто — была не затянута гайка актуатора на турбине. Актуатор этот отвечает самым прямым образом за наддув пуская выхлопные газы мимо турбины. В конце концов гайку нашли, затянули, но буст был все равно слишком поздним, возможно дело не только в актуаторе, но и в засранных клапанах, но первый свой вклад вносит однозначно. Где-то на драйве мне попадалась информация, что нужно закручивать гайку на 14 оборотов от края, у меня было 22… где правда не знаю. Кто-то вообще советует крутить по 1 обороту пока машина не поедет — метод конечно колхозный но имеет место быть. Я предлагаю другой. В чем суть — подаем вакуум на актуатор — для тех у кого нет вакуумного насоса, можно смело сосать (прости господи) ртом )))))После того, как подали вакуум смотрим закрылась ли заслонка актуатора — у меня была закрыта не полностью, далее крутим винты регулировки, сдвигая тягу заслонки, пока все не будет плотнячком.
На словах много букв на деле — дуем, смотрим, крутим и вуаля)
Нашел картинку на драйве с замерам с диностенда — там тестировали заводскую прошивку (черный график) и тюнячные (синий и красный). На этом графике кроме мощности и момента был буст. Зелеными точками я подставил свои значения, которые замерил сканером. Как видно у меня сильное отставание от стока по раздутию, на штатный буст 0.8 кг машина выходит только к трем тысячам оборотов — тогда и начинает ехать, правда потом уже пропускная способность каналов с клапанами не дает )))) Ну вообщем картинка это как было, когда соберу все обратно — будет как стало.

Полный размер

www.drive2.ru

Регулировка напряжения актуатора турбины V465 — Skoda Octavia, 1.

8 л., 2014 года на DRIVE2

Доброго всем дня!

Подключая шнурок иногда проскакивала ошибка по выходу из диапазона напряжения актуатора турбины, я благополучно ее сбрасывал и все это время только собирался до него до браться, но видимо актуатор сам решил, когда у меня должно появиться это время)

Полный размер

загорелось EPC и машина мягко говоря перестала ехать

Добравшись до гаража подключаю комп и вижу ошибку по актуатору. Идем в контрольный режим и видим следующее:

Полный размер

Превышен диапазон напряжения

Вооружился инструментом, предварительно сделав из ключа на 10 «спецключ» =)))

Полный размер

Подключаем шнурок, заходим в режим регулировки, ослабляем контргайку и погнали регулировать!

Не забываем, что регулировка в контрольном режиме запрещена!

Полный размер

Контргайка штока актуатора

Не забываем делать адаптацию. Лично у меня она получилась раза с 5-6, так и не понял почему так.
По итогу получил вот такой результат:

Полный размер

Первоначальные показатели

Спустя пару дней решил проверить:

Полный размер

Немного уехало, но в пределах нормы

На данный момент проехал уже более 6т.км. — полет нормальный. По возможности гляну, что сейчас с напряжением.

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 152 000 км

www.drive2.ru

Регулировка штока актуатора (вестгейта) — Audi A4, 2.0 л., 2006 года на DRIVE2

Как регулировать написано в Эльзе
1. процедура регулировки вестгейта необходима в двух случаях, с которыми столкнулись на данный момент:
1.1. дребезжание в районе турбины при глушении мотора и при прогазовках на сбросе — данное дребезжание идет от калитки вестгейта из-за свободного хода штока
1.2. недостаточный надув (при условии исправных остальных узлов — N249, N75, PCV, полной герметичности впуска)

2. процедура осуществляется полностью на свой страх и риск — ответственность возлагается на самого владельца авто!
К гайке можно подлезть только либо сняв турбину, либо снизу(из под машины) просунув руку в районе байпаса.

Шток актуатора

Вот так выглядит регулировочная гайка, чтобы прикрыть калитку, нужно подтянуть гайку(шток укорачивается)

Потребуется ключ на 10 и плоскогубцы с длинными носиками.

Сию процедуру рекомендую выполнять со снятием катализатора для визуального (помимо на ощупь руками) контроля степени закрытия вестгейта, т.е. сначала снимаем скобу со штока актуатора, распускаем гайку на 10 (скорее всего она будет болтаться) и потом крутим регулировочную гайку(на гайку она не очень похожа, подтягивается против часовой стрелки) плоскогубцами до тех пор чтобы калитка закрылась(если постучать пальцем по калитке она перестанет греметь), и после этого еще подтягиваешь гайку на 3-4 витка резьбы. (каждый оборот гайки это порядка 0,135 Бар на мембране актуатора)
После осуществления регулировки нужно законтрить гайку на 10 и поставить обратно скобу.

В спокойном положении вестгейт должен быть максимально закрыт.

Цена вопроса: 0 ₽ Пробег: 105 000 км

www. drive2.ru

Как работает актуатор турбины современных автомобилей? |

Я, субъект персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 152 «О персональных данных» предоставляю ООО «Мега групп» (далее — Оператор), расположенному по адресу 115191, г. Москва, Духовской переулок, дом 17, стр. 15, согласие на обработку персональных данных, указанных мной в форме веб-чата и/или в форме заказа обратного звонка на сайте в сети «Интернет», владельцем которого является Оператор.

Состав предоставляемых мной персональных данных является следующим: ФИО, адрес электронной почты и номер телефона.
Целями обработки моих персональных данных являются: обеспечение обмена короткими текстовыми сообщениями в режиме онлайн-диалога и обеспечение функционирования обратного звонка.
Согласие предоставляется на совершение следующих действий (операций) с указанными в настоящем согласии персональными данными: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу (предоставление, доступ), блокирование, удаление, уничтожение, осуществляемых как с использованием средств автоматизации (автоматизированная обработка), так и без использования таких средств (неавтоматизированная обработка).
Я понимаю и соглашаюсь с тем, что предоставление Оператору какой-либо информации о себе, не являющейся контактной и не относящейся к целям настоящего согласия, а равно предоставление информации, относящейся к государственной, банковской и/или коммерческой тайне, информации о расовой и/или национальной принадлежности, политических взглядах, религиозных или философских убеждениях, состоянии здоровья, интимной жизни запрещено.
В случае принятия мной решения о предоставлении Оператору какой-либо информации (каких-либо данных), я обязуюсь предоставлять исключительно достоверную и актуальную информацию и не вправе вводить Оператора в заблуждение в отношении своей личности, сообщать ложную или недостоверную информацию о себе.
Я понимаю и соглашаюсь с тем, что Оператор не проверяет достоверность персональных данных, предоставляемых мной, и не имеет возможности оценивать мою дееспособность и исходит из того, что я предоставляю достоверные персональные данные и поддерживаю такие данные в актуальном состоянии.
Согласие действует по достижении целей обработки или в случае утраты необходимости в достижении этих целей, если иное не предусмотрено федеральным законом.
Согласие может быть отозвано мною в любое время на основании моего письменного заявления.

Как работает актуатор турбины. Регулировка актуатора турбины. Настройка актуатора турбины

Существует множество вариантов конструкции приводов. Наиболее простые приводы состоят из ходового винта, тисков, зажима и рычагов. Такие системы можно встретить в различных механизмах: от соковыжималки до дробилки камней.

Более продвинутые линейные приводы включают в себя баллоны со сжатым воздухом, которые используются для обеспечения большей мощности частей машин. Они используются в гидравлических цилиндрах и, нередко являются составной частью строительной техники, такой как отбойные молотки, подъемники и домкраты.

Существует и третий тип приводов – электрические. Они состоят из катушек с проволокой, которые вращаются под действием электромагнитной силы. Электрические линейные приводы чаще всего используются для открытия или закрытия дверей в автомобилях. Их еще можно встретить внутри двигателей электротранспорта или на конвейерах.

Специализированные приводы

Специализированные линейные приводы используются для узкого круга важных задач. Такими могут быть гидравлические детали для управления полетом на больших самолетах, которые должны перемещаться с точностью в десятые доли миллиметра. Еще их используют для станочного оборудования с крошечными серводвигателями и зубчатыми ремнями. Даже недорогие шаговые двигатели с линейным приводом, используемые в принтерах для домашних компьютеров, имеют шаг до одного миллиметра.

Особенности конструкции в зависимости от применения

Инженеры, интегрирующие линейные приводы в оборудование, должны детально понимать условия их работы, чтобы определить, какую конструкцию применять в той или иной ситуации. Это делается из экономических соображений, так как чем меньше ход рабочего цикла привода, тем дороже он стоит.

Например, печатная головка в принтере должна располагаться очень точно над листом бумаги. Тормозные цилиндры в автомобиле, напротив, должны поглощать большое количество энергии, чтобы уменьшить время торможения и путь до полной остановки.

Гидравлические цилиндры на больших экскаваторах, используемых в строительстве, должны уметь перемещать сотни килограммов груза с относительно маленькой погрешностью.

Линейные приводы с электронным управлением, используемые в процессе сборки небольших деталей, перемещаются с ослепительной скоростью и собирают сотни микрочипов за небольшое время.

Как видно из всего вышесказанного, линейные приводы, хоть и имеют общие конструктивные особенности, сильно отличаются друг от друга по применению. Это обусловлено многими факторами: нагрузкой на прибор, размером, скоростью работы и многим другим.

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

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

Оглавление:

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

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

Как работает актуатор турбины

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

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

Распространенные неисправности актуатора турбины

Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:

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

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

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


Как настроить актуатор турбины

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

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

Есть три способа, как настроить актуатор турбины:


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

Встретив словосочетание «актуатор турбины» (actuator, westgate — вестгейт) и задумавшись над тем, что это такое, большинство автомобилистов из самого названия, а точнее из его русскоязычного аналога, понимают, что это устройство, регулирующее работу турбины на двигателях таковой оснащенных. И это действительно так.

Турбонаддув силового агрегата авто за счет увеличения количества поступающего в цилиндры воздуха (создаваемого им давления) увеличивает его мощность. Учитывая тот факт, что, в большинстве своем, энергия, раскручивающая турбокомпрессор, берется из давления выхлопных газов, выходящих из выпускного коллектора, следует понимать следующее: выше мощность → больше давление выхлопных газов → сильнее раскручивается турбина → растет нажим во впуске.

Да, со стороны кажется – вечный двигатель, но это давление выше необходимого, и оно вредит механизмам двигателя и самой турбины, поэтому его польза уже становится не так актуальна. Для решения проблем, связанных с регулировкой давления, создаваемого турбокомпрессором, служит актуатор.

Как он работает?

Принцип работы актуатора, или как его еще называют, вакуумного регулятора в целом прост: при наличии избыточного давления заслонка либо клапан открывается и излишний воздух (газы) не попадает в механизмы турбины/двигателя, а по специальным каналам отводится, минуя их, не позволяя турбине раскручиваться более определенного количества оборотов.

Открытие осуществляется 2 способами:

1.

Пневматически.

Привод заслонки соединен мембраной либо цилиндром (в зависимости от производителя), прижатым в закрытом положении пружиной. При определенном нажиме, создаваемым турбиной, силы пружины не хватает удерживать заслонку в закрытом положении, и она открывается, направляя часть выхлопных газов мимо крыльчатки, уменьшая скорость вращения турбонаддува.

Плюс такого устройства – простота и надежность. Минус – сложность тонкой настройки.

2. Электромеханически.

Здесь клапан подчиняется электронному блоку управления двигателем через различные датчики, установленные, как в самой турбине, так и на впускном, выпускном коллекторах. Как следствие, такая система более отзывчива к регулировке и подстраивается под работу двигателя в любых условиях.

Недостаток всего один – сложность и высокая стоимость ремонта.

Видео с описанием работы турбокомпрессора с вакуумным регулятором.

Неисправности.

Неисправности могут быть как механические, вследствие больших температур выпускных газов, их агрессивной среды либо банального старения механизма и его износа, так и электромеханические, по тем же причинам.

Электронные системы, проще в диагностике, сам ЭБУ их диагностирует и может конкретно указать на проблему.

В полностью пневматическом устройстве все сложнее.

Во-первых, без специального оборудования и наличия регламентных показателей рабочей системы сложно разобраться, имеется ли проблема вовсе. О неполадке может сказать лишь уже в целом некорректно работающий двигатель, а сама проблема может быть запущена до сложного и дорого ремонта. Хотя в таких системах первоначальным источником проблемы могла быть попросту ослабшая пружина либо небольшая негерметичность в пневматической части.

Во-вторых, если и захочется разобраться в диагностике и наличии неисправности в турбонаддуве, сперва придется изучить сервисную документацию по конкретному автомобилю и алгоритмам диагностики работы его вестгейта, что довольно долго и не всегда возможно, поэтому если есть подозрения на неправильную работу турбины/вакуумного регулятора, большинству автовладельцев дорога только в специализированный сервис.

Тонкости настройки актуатора турбины.

Для любителей поковыряться в машине отметим, настройка актуатора – это как раз та единственная вещь, благодаря которой можно увеличить эффективность действия турбонаддувом выше предусмотренных производителем показателей. Конечно, надо понимать, увеличивая давление, создаваемое турбокомпрессором и, как следствие, мощность двигателя, вы расплачиваетесь меньшим ресурсом его работоспособности.

Если это вас не останавливает – в простых пневматических системах стремитесь к увеличению давления, при котором начинает открываться заслонка вестгейта. Как этого добиться, уже зависит непосредственного от устройства турбокомпрессора и тех компонентов, позволяющих это сделать, которые предусмотрел производитель, возможно, придется что-то усовершенствовать. В электронных системах произвести настройку работы актуатора, конечно, проще, но нужно учитывать, что сама настройка будет происходить посредством перепрограммирования ЭБУ. Если в целом вы знакомы с этим, больших проблем такая процедура не составит. Главное – вовремя остановиться в диапазоне регулировок. Однако это не всегда возможно вовсе – производители заботятся, чтобы лишние люди не лазили там, где им не следует, поэтому максимально блокируют возможность постороннего вмешательства в функционирование систем.

Видео о проверке и настройке актуатора турбины.

Подытожим.

Актуатор турбины – агрегат, основанная задача которого – защита от переизбытка давления и самой турбины, и двигателя в целом.

Принцип работы актуатора может быть различен, все зависит от производителя и конкретного устройства системы.

Ремонт и настройка актутора – непростая задача, как в диагностике, так и самом ремонте. Если читаете это материал, то, наверное, вам еще рано вмешиваться в работу данной системы, в помощь будут только специализированные сервисы. Если же хочется самостоятельно разобраться, необходимо обзавестись сервисной литературой по данной тематике конкретного производителя, что не всегда просто, ввиду редко имеющегося у такового желания делиться подобными секретами, уменьшая собственную прибыль на сервисе.

, микроэлектромеханические системы , многофункциональные наночастицы в медицине , олигонуклеотид Определение Исполнительное устройство или его активный элемент, преобразующий один из видов энергии (электрической, магнитной, тепловой, химической) в другую (чаще всего — в механическую), что приводит к выполнению определенного действия, заданного управляющим сигналом. Описание

Слово «актуатор» происходит от английского термина actuator – устройство или элемент какого-либо устройства, который может «действовать». Как правило, когда говорят об актуаторах, речь идет о механическом действии – например, о линейном перемещении или вращении. В микро- и наносистемах вместо электромагнитного принципа преобразования энергии, используемого повсеместно в макроэлектронике, часто используют пьезоэлектрический или электростатический эффекты.

К простейшим типам электрических актуаторов относятся электростатические устройства на основе плоскопараллельных конденсаторов. Тепловые актуаторы обычно создают, используя эффекты теплового расширения или деформации контакта двух материалов (часто – пары металл-диэлектрик) с разной величиной коэффициента линейного теплового расширения. Разогрев элементов производят, пропуская через них электрический ток или нагревая окружающую среду. Такие актуаторы могут развивать достаточно большие усилия, однако эффективность использования энергии в них весьма мала. И обычно не превышает 0,1%.

Химическое управление актуаторами может осуществляться при помощи изменения состава окружающей среды, ее кислотности и других факторов, в частности, света. В качестве специфической разновидности химических наноактуаторов можно рассматривать так называемые биологические молекулярные моторы. Примером такого мотора может быть фермент эндонуклеаза рестрикции EcoR124I. Это крошечное устройство способно выталкивать и втягивать стержень диаметром 2 нанометра, сделанный из молекулы ДНК, со скоростью почти 190 нанометров в секунду, а общее перемещение может достигать 3-х микрометров. Вместо «нанобатарейки» такой молекулярный мотор использует молекулы АТФ (АТФ — аденозин 5″-трифосфат) – источник энергии, используемый живыми клетками. Чтобы «включить» такой «мотор», нужно «впрыснуть» порцию молекул АТФ.

Другой молекулярный мотор — ATФ-синтетаза, предназначенный для синтеза или гидролиза молекул АТФ, а также для переноса протонов (Н +)через мембрану клетки. По эффективности работы и развиваемой силе АТФ-синтетаза существенно превосходит все известные в природе молекулярные моторы. Типичная сила, продуцируемая такой молекулярной турбиной, составляет около 1 пкН, а мощность – порядка 1 аВт (1·10 -18). Существует множество других наноактуаторов, созданных на основе биологических молекул, полимеров, кремния и других материалов.

  • Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
  • Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.
Ссылки
  1. K?hler M., Fritzsche W. Nanotechnology: An Introduction to Nanostructuring Techniques. — Weinheim: Wiley-VCH, 2004 — 272 pp.
  2. Fennimore A.M., Yuzvinsky T.D., Wei-Qiang Han et al. Rotational actuators based on carbon nanotubes // Nature. — № 424, 2003 — P. 408-410
  3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 368 с.
  4. Наноэлектромеханические системы / Сайт «Нанометр». URL: http://www.nanometer.ru/2008/12/21/nems_54998.html (дата обращения 22.10.2009)
  5. Cornelius T. Handbook Techniques and Applications Design Methods; Fabrication Techniques; Manufacturing Methods; Sensors and Actuators; Medical Applications. — Springer, 2007 — 1350 p.
  6. Poole C.P., Owens F.J. Introduction to Nanotechnology. — New Jersey: Wiley-interscience, 2003 — 388 p.
  7. Микроэлектромеханические системы / Сайт «Нанометр» http://www.nanometer.ru/2008/12/18/nanoazbuka_54965.html (дата обращения 22.10.2009)
Иллюстрации

Наноактуатор-мотор. Вверху приведена схема, а внизу – реальное изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Вращающаяся часть, называемая ротором, – крошечная золотая пластинка размером около 250 нм, которая закреплена на оси – углеродной нанотрубке. Вокруг ротора расположено три электрода – два по бокам и один снизу. Подавая на электроды переменное электрическое напряжение с амплитудой около 5 В, можно заставить наномотор вращаться.



Источник: Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 368 с.

Теги МЭМС НЭМС Разделы Молекулярные моторы
Микро(нано)электромеханические системы (MEMS/NEMS)
Микромеханические системы, наноприводы, наноманипуляторы
Бионанотехнологии, биофункциональные наноматериалы и наноразмерные биомолекулярные устройства
Системная интеграция нано/микро/макро структур, наноэлектромеханические системы, манипуляторы и актуаторы, нанотехнологии в робототехнике
Молекулярная электроника и устройства на ее основе

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано . 2010 .

Смотреть что такое «актуатор» в других словарях:

    — … Википедия

    Трёхмерная модель исполнительного устройства, построенная на основе теории эластичности. Исполнительное устройство, актуатор, актюатор в кибернетике подсистема, передающая воздействие с управляющего устройства на объект управления. Часто… … Википедия

    Поворотный пневмоцилиндр. Пневматический привод (пневмопривод) силовое устройство, преобразующее энергию (обычно сжатого воздуха) в движение. В зависимости от характера воздействия на рабочий орган это движение может быть вращательным или… … Википедия

    Система централизованной блокировки замков, которая позволяет одновременно закрыть или открыть все двери автомобиля. Система может иметь дистанционное управление и относится к разряду вспомогательных систем автомобиля. Содержание 1 Функции 2… … Википедия

    Термин лаборатория на чипе Термин на английском lab on a chip Синонимы микросистемы полного анализа, micro total analysis systems Аббревиатуры LOC, µTAS Связанные термины актуатор, биологические моторы, биомедицинские микроэлектромеханические… …

    Термин микроэлектромеханические системы Термин на английском Micro electro mechanical systems Синонимы Microelectromechanical systems, Micromachines (Japan), Micro Systems – MST (Europe) Аббревиатуры МЭМС, MEMS Связанные термины актуатор,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

    Термин многофункциональные наночастицы в медицине Термин на английском multifunctional nanoparticles in medicine Синонимы наносомы, динамические наноплатформы Аббревиатуры Связанные термины «двуликие» частицы, абляция, актуатор,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

    Термин олигонуклеотид Термин на английском oligonucleotide Синонимы Аббревиатуры Связанные термины актуатор, биологические нанообъекты, биосенсор, генная инженерия, геном, ДНК, ДНК зонд, ДНК микрочип, РНК, многофункциональные наночастицы в… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

    Термин «умные» материалы Термин на английском smart materials Синонимы Аббревиатуры Связанные термины «умные» композиты, актуатор, наночастица, сканирующая зондовая микроскопия, пьезоэффект, магнитная жидкость Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

    Термин биологические моторы Термин на английском biological motors Синонимы моторные белки, биологические наномоторы, молекулярные моторы, motor proteins, molecular motors Аббревиатуры Связанные термины актуатор, белки, биологические нанообъекты … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Многих людей интересует различие понятия «актуаторы», «линейные приводы», «прямоходные механизмы» и т. п.

По большому счету, никакой разницы между ними нет, это просто вопрос личных предпочтений. Но мы лично под определением «актуаторы» имеем ввиду компактные и маломощные механизмы, которые могут использоваться не только в промышленных установках, но и для бытовых целей — например для открывания дверей или багажника автомобиля, для распашных или раздвижных ворот и т.п. Любой актуатор преобразует вращательное движение вала в поступательное перемещающее движение штока. В основном перемещает с малым усилием на небольшие расстояния.

В общем виде он представляет собой систему позиционирования рабочего органа с электродвигателем, с возможностью подключение устройства управления.
Диапазон нарузок и скоростей вы видите в анонсах продукции.

Конструкция компактная, легкая, просто монтируется и обслуживается, высоконадеженая, при правильной эксплуатации и соблюдении всех условий прослужит Вам долгие годы.

Использованием актуатора в наше время никого не удивишь. Он используется в и в тяжелой промышленности и бытовых приборах повсеместно. Он осуществляет прямоходное перемещение в передах заданного расстояния. Может использоваться в крышках, дверях, задвижках и т.п.

Когда говорят о линейном актуаторе сразу представляют собой небольшой мезанизм, который легко применить и монтировать. Наиболее часто используется в автомобилях — в дверях и их замках, например в замке багажника. Обычно они все подключены к устройству управления, которое фиксирует состояние и изменения и реагирует на них

Также широко применяются они в медицине, мебельном производстве, пищевой промышленности, деревообработке, космической индустрии и других отраслаях.

Основу актуатора составляет винтовая или шарико винтовая передача, дополненная прочным корпусом из алюминиевого сплава.

Могут быть с выдвижным штоком, либо с перемещающейся по направлящей (винту) гайкой, в нашем случае это винтовые дократы.

Очень важным параметром явkяется точность позиционирования, вплоть до долей миллиметра. Не менее значима и способность выдерживать нагрузки при эксплуатации, а также механическая прочность.

GCS-Woodward Steam Turbine Controls, 505, Micronet, ProTech, Varistroke, 505E, TG, PG, Peak 150, регуляторы, органы управления, турбина, ремонт, модернизация, капитальный ремонт

Дом > Продукция> Вудворд > Паровая турбина > Привод

Гидромеханические приводы Woodward являются важным связующим звеном между электронным регулятором и входом управления топливом турбины. В нашей обширной линейке продуктов представлены разнообразные решения для управления паровыми и промышленными газовыми турбинами.


Преобразователь тока в давление CPC

Преобразователь тока в давление Woodward CPC разработан для позиционирования паровых и топливных клапанов и / или соответствующих сервоприводов. Входной / выходной сигнал 4–20 мА линейно и пропорционально преобразуется в гидравлическое выходное давление. CPC может взаимодействовать с любым электронным управлением, таким как системы Woodward MicroNet и Woodward 505 Control. Он подключается к сервосистемам, работающим под давлением, и силовым цилиндрам одностороннего действия.CPC подходит как для новых, так и для модернизированных приложений.

CPC-DX (двойная передача CPC)

CPC-DX (преобразователь тока в давление с двойным переключением) представляет собой блок управления гидравлическим давлением, предназначенный для использования в позиционировании сервоприводов клапана паровой турбины одностороннего действия в критических приложениях. Этот резервный модуль CPC включает в себя два модуля CPC-II, сконфигурированных в конфигурации ведущий / ведомый.Главный блок контролирует давление на выходе; ведомый блок отслеживает работу ведущего блока и без сбоев берет на себя управление давлением на выходе в случае отказа ведущего блока. При желании пользователи могут переключаться между преобразователями, чтобы проверить работу устройства, и при необходимости заменить любой преобразователь в оперативном режиме.

Электрогидравлический цилиндр силовой (EHPC)

Электрогидравлический силовой цилиндр Woodward (EHPC) обеспечивает усилие для управления регулирующими клапанами паровой турбины.EHPC предназначен для использования на механических приводах или турбинах с приводом от генератора. EHPC объединяет привод, пилотный клапан, устройство электронной обратной связи, конечный привод и силовой цилиндр в единый блок, устраняя необходимость в соединении и уменьшая количество гидравлических трубопроводов и проводов.

Электрогидравлический сервопривод (EHPS)

Электрогидравлический сервопривод Woodward (EHPS) представляет собой полностью интегрированный трехступенчатый сервоклапан, предназначенный для привода цилиндров регулирующего клапана паровой турбины низкого давления.EHPS в сочетании с новым или уже установленным цилиндром парового клапана обеспечивает линейное усилие срабатывания для управления регулирующими клапанами паровой турбины или клапанными стойками. Этот сервопривод может быть сконфигурирован для управления приводами одностороннего или двойного действия, а также для использования системы подачи смазочного масла турбины или отдельного источника масла (5,5–17,2 бар, 80–250 фунтов на кв. Дюйм).

Привод H-Spring

Привод Woodward с H-образной пружиной — это модульный гидравлический привод высокого давления, предназначенный для линейных или поворотных клапанов с большим усилием, требующих отказоустойчивой работы.Привод может быть сконфигурирован как для регулирования, так и для включения / выключения. Доступны как индивидуальные, так и стандартные конфигурации для соответствия требуемому применению. Приводы H-Spring предназначены для использования в регулирующих клапанах и запорных клапанах паровых турбин, впускных и перепускных воздушных клапанах газовых турбин, а также в других технологических процессах.

Гидравлический усилитель

Гидравлический усилитель Woodward с электрическим управлением — это линейный сервопривод с пилотным управлением, используемый в сочетании с электронными устройствами управления Woodward 2301, 505 или MicroNet. Усилитель содержит исполнительный механизм Woodward EG-3P, который преобразует электрический управляющий сигнал в поворотный выход, который управляет положением выхода сервопривода, принимаемым усилителем. Усилитель может управлять механизмами управления паровыми турбинами или большими двигателями, требующими относительно больших усилий и работоспособности.

Привод / привод PG-PL

Привод / привод

Woodward PGPL — это электрогидравлический привод с пропорциональным интерфейсом привода, который может использоваться с электронными средствами управления, обеспечивающими сигнал положения от 0 до 200 мА.Привод разработан для использования с цифровыми блоками управления Woodward 2301A и D, 700-й серии, Peak® 150 и 505.

Привод ProAct ™ Digital Plus

Привод Woodward ProAct ™ Digital Plus предназначен для установки на двигателе для управления различными функциями, включая (но не ограничиваясь): позиционирование топливной рейки, управление синхронизацией, дроссельной заслонкой и позиционированием перепускной заслонки. Привод фактически представляет собой позиционер со встроенным приводом, который принимает сигнал команды положения от другого устройства в системе, такого как регулятор скорости. Привод ProAct ™ Digital Plus включает в себя встроенный цифровой драйвер, способный управлять приводом, обмениваться данными с внешней системой управления и содержащий встроенное программное обеспечение и интеллектуальные возможности для реализации функций мониторинга и настройки.

Серворегулятор положения (SPC)

Сервоконтроллер положения Woodward (SPC) — это драйвер сервоклапана, который принимает сигнал задания положения на основе DeviceNet ™ или 4–20 мА от системного контроллера и точно позиционирует пропорциональные или интегрирующие сервоклапаны.SPC имеет требуемую точность, оперативность и избыточность, необходимые для управления топливным клапаном паровой или газовой турбины. Для определения положения клапана SPC принимает сигналы обратной связи от одного или двух (резервных) устройств переменного тока или одного устройства постоянного тока. Программное обеспечение на базе Windows используется для настройки SPC, настройки параметров и контроля параметров через персональный компьютер. Для упрощения обслуживания конфигурацию SPC можно выполнять при подключении или отключении от устройства. После создания конфигурации эта программа позволяет выгружать конфигурации по желанию и загружать их в другие SPC.


Пропорциональные приводы TG-13E и TG-17E

Пропорциональные приводы Woodward TG-13E и TG-17E представляют собой автономные электрогидравлические приводы для использования в паровых турбинах, где требуется изохронное управление, распределение нагрузки или другие функции. Их можно использовать со всеми доступными электронными регуляторами и аксессуарами Woodward. Приводы TG преобразуют электрический сигнал в соответствующее пропорциональное положение выходного вала для позиционирования клапана, который регулирует поток пара или энергетической среды к турбине. Они предназначены для управления небольшими паровыми турбинами, приводящими в движение такие нагрузки, как генераторы переменного тока, насосы генераторов постоянного тока, компрессоры, вентиляторы или бумагоделательные машины.

Приводы TM-25LP и TM-200LP

Приводы Woodward TM-25LP и TM-200LP представляют собой электрогидравлические пропорциональные приводы для позиционирования паровых и топливных регулирующих клапанов, требующих линейных входов низкого / высокого усилия.

Привод UG 40

Привод Woodward UG-Actuator и привод UG40 предлагают преимущества электронного управления и систем распределения нагрузки при использовании удобных существующих приводов и рычагов UG-типа.Приводы обеспечивают основу для аналоговых элементов управления Woodward, таких как 2301A, а также для цифровых элементов управления Woodward, таких как серии 500, 700 и IGEM? система управления двигателем. Приводы могут использоваться с дизельными, бензиновыми или газовыми двигателями, а также с паровыми и промышленными газовыми турбинами. Приводы имеют автономный масляный картер, поэтому отдельная подача масла не требуется.

Линейный привод VariStroke

Woodward VariStroke-I — это линейный электрогидравлический привод, который обеспечивает линейное усилие срабатывания для управления регулирующими клапанами паровой турбины или клапанными стойками.Этот интегрированный привод предназначен для использования в паровых турбинах с механическим приводом или приводом от генератора и использует источник гидравлического масла низкого давления (обычно турбинное смазочное масло) для обеспечения усилия на выходном валу.

Новое поколение электрогидравлической системы срабатывания парового клапана для турбин

Электростанции используют большие паровые турбины мощностью до 2 000 000 л. с. (1 500 МВт), приводящие в действие электрогенераторы для производства электроэнергии.Пар генерируется кипящей водой с использованием тепла от сжигания ископаемого топлива, геотермального тепла или ядерной энергии. Турбины, используемые для выработки электроэнергии, обычно напрямую соединены с их генераторами. Поскольку генераторы должны вращаться с постоянной синхронной скоростью в соответствии с частотой системы электроснабжения, наиболее распространенные скорости составляют 3000 об / мин для систем с частотой 50 Гц и 3600 об / мин для систем с частотой 60 Гц.

Производство электроэнергии переменного тока требует точного регулирования скорости.Чтобы адаптироваться к изменяющемуся спросу на электроэнергию, контроллер турбины должен управлять скоростью турбины, регулируя поток пара в турбину. Расход пара регулируется регулирующими клапанами с гидравлическим приводом.

Неконтролируемое ускорение ротора турбины может привести к отключению из-за превышения скорости, что приводит к закрытию регулирующих клапанов пара, регулирующих поток пара в турбину. Если это не удается, турбина может продолжать ускоряться, пока не разорвется. Поскольку паровые турбины очень дороги, а поломка приводит к серьезным повреждениям, следует избегать любых неконтролируемых ситуаций.Ключевым элементом безопасности является конструкция гидравлической системы управления парорегулирующими клапанами.

Текущие системы приведения в действие парового клапана

Современные системы приведения в действие паровых клапанов представляют собой цилиндры с регулируемым положением, использующие пропорциональные клапаны с внешней аналоговой электроникой. Привод работает против встроенной отказоустойчивой пружины, которая может закрыть паровой клапан без какой-либо внешней энергии, когда порт управления «A» цилиндра подключен к резервуару.

Некоторые недостатки существующей системы:

  • Ввод в эксплуатацию: от 6 до 7 потенциометров необходимо отрегулировать при вводе системы в эксплуатацию, что требует больших затрат времени и средств, поскольку требует квалифицированного специалиста для настройки системы с обратной связью.
  • Замена: Замена клапана или платы электроники затруднена, требуется квалифицированный персонал для регулировки нескольких потенциометров
  • Диагностика: Поиск неисправностей ограничивается сигналом положения цилиндра

Новое поколение электрогидравлического привода парового клапана:

Для нового поколения электрогидравлических систем срабатывания паровых клапанов была дана следующая спецификация:

  • После замены клапана не требуется новый контур управления, настройка клапана или масштабирование сигнала
  • Простое масштабирование сигнала после замены датчика положения исполнительного механизма
  • Способность работать с существующими аналоговыми командными сигналами для модернизации турбины
  • Добавление сигналов мониторинга для профилактического обслуживания и выявления неисправностей
  • Датчик давления для подачи дополнительного сигнала давления для диагностики
  • Интеграция проверенного решения по отказоустойчивости пружин

При анализе спецификации становится ясно, что требуется цифровая электроника. Идеальное решение — комбинация цифровой управляющей электроники с пропорциональным клапаном Moog Axis Control Valve (ACV). Смотрите картинку.

ACV, адаптированный для приложения срабатывания парового клапана, обладает следующими характеристиками:

  • Простая замена существующих решений для модернизации турбин
  • Регулятор положения привода, встроенного в клапан (ACV)
  • Не требуется настройка нового контура управления и масштабирование сигнала после замены клапана, так как сохраненные цифровые параметры вызываются и легко загружаются в новый клапан ACV
  • Простое масштабирование сигнала после замены датчика положения, так как ACV имеет встроенную полуавтоматическую процедуру калибровки датчика.
  • ACV может обрабатывать существующие аналоговые командные сигналы для модернизации турбины
  • Имеется интерфейс FIELD-шины для контроля сигналов для профилактического обслуживания
  • Имеется интерфейс FIELD-шины для удаленного обслуживания
  • Электрошкаф для управляющей электроники не требуется
  • Встроенный датчик давления в «А» для диагностики системы
  • Конструкция катушки поддерживает существующее решение для обеспечения отказоустойчивости пружины

Настраиваемый ACV обеспечивает все указанные функции, упрощает систему (электрический шкаф не требуется), предлагает комплексные функции диагностики, такие как удаленное обслуживание, и поддерживает профилактическое обслуживание с помощью впечатляющего разнообразия важных сигналов. Новое решение подходит для модернизации и модернизации турбин, а также для новых турбин.

Аналоговая электроника управления и клапана может только отслеживать отклонение между командным сигналом и фактическим сигналом положения. Когда отклонение превышает определенный уровень, срабатывает функция отказоустойчивости, и привод должен быть остановлен или перемещен в определенное конечное положение по соображениям безопасности. Это интерпретируется главным контроллером машины и системой гидравлического привода как неизвестный дефект, который должен быть проанализирован обслуживающим персоналом после аварийной остановки, что приводит к простоям при устранении неисправностей.

В отличие от этого, современная электрогидравлическая исполнительная система, использующая цифровой регулирующий клапан оси, может управлять самим клапаном в дополнение к положению привода. При использовании профилактического подхода к техническому обслуживанию, который в настоящее время востребован на все большем количестве предприятий, необходимо получить значительно больше информации о фактическом состоянии и износе электрогидравлической системы привода и ее компонентов. Например, очень важно контролировать, относительно определенных допусков, статическое и динамическое поведение сервопропорционального клапана, температуру встроенной электроники клапана / оси, сигналы датчиков, утечку (износ уплотнений) привода и процесс данные.Электроника управления осями Digital Valve может предоставлять все необходимые данные внутреннего контроля для непрерывного мониторинга процесса. Чтобы иметь возможность непрерывно передавать большой объем информации о состоянии, доступной по каждой оси, на хост-контроллер, интерфейс шины FIELD необходим для регулирующего клапана Axis.

По имеющимся данным теперь можно отслеживать износ электрогидравлического привода, что позволяет проводить профилактическое обслуживание при следующем плановом обслуживании машины. Доступные данные предоставляют информацию о необходимых действиях и позволяют иметь запасные части для запланированного обслуживания машины, сокращая время простоя.Если необходимо заменить регулирующий клапан оси, никаких новых настроек и регулировок не требуется, поскольку все параметры управления просто копируются в новый клапан, что еще больше сокращает время простоя. Сравните это со сценарием аварийной остановки с аналоговым клапаном. Время — деньги, и цифровая диагностика экономит и то, и другое.

Автор

Бернхард Зервас в настоящее время является менеджером по системному проектированию промышленных предприятий Moog в Германии. Он имеет более чем 30-летний опыт работы в международной гидравлической промышленности, уделяя особое внимание промышленным электрогидравлическим замкнутым, электромеханическим и гибридным приложениям.

Каким образом система привода шага обеспечивает безопасность вашей ветряной турбины?

Многие люди в ветроэнергетике используют термин «система управления шагом» вместо «система привода шага», и наоборот. Однако они не совсем взаимозаменяемы.

Привод шага лопастей является подсистемой системы регулирования шага ветряной турбины. Для турбины с регулируемым шагом вам понадобится элемент управления шагом в общей системе управления. Система управления тангажем создает требования по углу тангажа через подсистему привода.

Это не означает, что актуатор шага менее важен. Он включает в себя всего, от самого двигателя до оборудования, управляющего двигателем, до подключения к сети переменного тока.

Работа системы привода шага

Привод шага выполняет несколько функций. Чем более развит исполнительный механизм, тем больше его возможностей: Вот то, что ваш исполнительный механизм идеально делает для успеха вашей турбины:

1. Обеспечение безопасности турбины

Привод должен действовать как независимый предохранительный тормоз для всей системы.Это включает замедление или остановку турбины во время неисправности . Ничто другое не может его остановить — ваш актуатор шага — ваша последняя линия защиты.

2. Обеспечение требований по углу наклона, устанавливаемых главной системой управления

Реализация этих требований происходит одним из двух способов:

Традиционный способ: Большинство систем управления должны немедленно учитывать ошибки. У них есть только ответ на проблему с обратной связью, и в них нет генератора команд.Это может излишне «возбуждать» лезвие, снижая эффективность.

Лучший способ: Более совершенная и сложная система реагирования ограничивает скорость изменения угла тангажа в соответствии с физическими возможностями ветряной мельницы. Это создает приятную плавную траекторию и менее «возбужденное» лезвие.

3. Применение команд таким образом, чтобы поддерживать турбину

Реакция вашего привода должна соответствовать и согласовываться с:

  • Башня
  • Лезвия
  • Ротор
  • Генератор
  • И многое другое!

Привод должен поддерживать прохождение нулевого и низкого напряжения.Это означает, что в случае прерывистого или полного отключения электроэнергии ваша система будет работать от резервного источника питания без сбоев.

Турбины

часто находятся в нестабильных и удаленных средах, поэтому важно, чтобы они могли справляться с неидеальными ситуациями.

4. Совместимость подключения к сети

Ранние системы переносились при малейшем намеке на потерю сети. В наши дни, когда в сеть проникает все больше ветровой энергии, кратковременное падение мощности (представьте, как мерцают огни в вашем доме) не вызывает паники.

Если у вас есть ветряная электростанция мощностью 1500 МВт, работающая в сети, вы можете потерять 100 МВт. Очевидно, электроэнергетика с этим не справилась. Вот почему привод должен работать без сетки .

5. Обеспечение обратной связи с главным контроллером

Привод обеспечивает обратную связь, например:

  • Угол наклона
  • Шаг крутящего момента
  • Температуры
  • Большое количество статусных данных

Кроме того, привод шага должен выдавать данные мониторинга состояния в реальном времени. Это своего рода отчет о состоянии вашей ветряной мельницы. Рабочие данные в реальном времени могут быть отправлены обратно и проверены главным контроллером, чтобы обеспечить профилактическое обслуживание и оптимальную производительность.

Доступность в отрасли огромна. Если вы можете обнаружить проблему заранее, это здорово!

6. Контроль параметров защиты в самом приводе

У привода есть несколько вариантов, если что-то не так с вашей турбиной.

  1. Привод может сообщить, что кое-что требует внимания.Ваша турбина будет продолжать работать в этом сценарии.
  2. В «рабочих условиях неисправности» привод сообщает вам, что он должен выключить турбину. К счастью, у вас есть шанс сделать это контролируемым образом.
  3. В «условиях аварийной неисправности» привод объявляет аварийную ситуацию и останавливает турбину. Нравится тебе это или нет.

7. Исторический мониторинг на основе условий

Электроэнергетические компании имеют системы SCADA — SCADA означает диспетчерский контроль и сбор данных.Тонны данных поступают из этого исполнительного механизма шага — настолько много, что возникает узкое место. SCADA действительно может видеть, что происходит в этой турбине, только каждые 10 минут.

В более продвинутом исполнительном механизме шага, интеллекта и ресурсов процессора памяти компилируются данные об исторических условиях исполнительного механизма:

  • Какова средняя скорость за весь срок службы?
  • Каков средний крутящий момент за срок службы?
  • Какой самый высокий крутящий момент он когда-либо испытывал?
  • Данные другого формата архиватора

Затем вы можете использовать этот анализ в интересах своей турбины.

Заплати сейчас или заплати позже

Процесс проектирования привода шага позволяет экономично использовать резервное питание ультраконденсатора. Процесс и технология предлагают надежных и необслуживаемых решений по минимально возможной цене.

Семь пунктов выше подчеркивают, насколько важна качественная система подачи питча для успеха ваших усилий в области ветроэнергетики. Цена никогда не должна быть единственным фактором при принятии решения о покупке оборудования!

2а.

1 Диск привода Модель

Кривая мощности

На рисунке 2a-1 ниже показана типичная кривая мощности современной ветряной турбины с регулируемым шагом и горизонтальной осью. Это график зависимости мощности от скорости ветра. Сплошная синяя линия (P ветер ) обозначает мощность ветра. Энергия ветра пропорциональна кубу скорости ветра, как показано линией P wind . Что это значит? Если вы удвоите скорость ветра, в результате вы получите восьмикратное увеличение мощности, которую вы можете получить от ветра.

Рисунок 2a-1. Кривая мощности HAWT

с регулируемым шагом

ПГУ Аэрокосмической техники

Следующее видео объясняет 3 ветровых (или энергетических) региона из Рис. 2a-1:

Щелкните, чтобы увидеть стенограмму видео.

Расшифровка: кривая мощности HAWT с регулируемой высотой тона

Настоящая ветряная турбина, если вы посмотрите на нее, для ее запуска потребуется немного скорости ветра. Таким образом, существует область от нулевого ветра до определенной скорости ветра, называемой скоростью включения ветра, в которой ветряная турбина не производит энергии.Также называется регион 1. Ничего не происходит. Затем, когда достигается заданная скорость ветра, мощность увеличивается, и вы видите, что она почти параллельна мощности, которая становится доступной с самой скоростью ветра. Но это только определенная часть того количества, которое на самом деле может уловить машина, ротор ветряной турбины. Мы узнаем, сколько это стоит. Этот регион называется регионом 2. Мощность увеличивается.

В идеале вы хотите производить энергию с помощью ветряной турбины и хотите зарабатывать деньги.Правильно, вы хотите продать власть. В идеале вы хотите пройти здесь до конца, но вы ограничены. Что вас ограничивает? Генератор. Первое, что вас ограничивает, — это генератор. Генератор может потреблять только определенную мощность и подавать ее в электрическую сеть. Вы должны начать контролировать власть. Это типичная кривая мощности современной ветряной турбины с горизонтальной осью с регулируемым шагом. Вы управляете мощностью, изменяя шаг лезвия. Изменение нагрузки и, следовательно, крутящего момента и мощности, производимых ротором.Скорость ветра, при которой достигается номинальная мощность турбины и генератора, называется номинальной скоростью ветра. С этого момента, по мере увеличения скорости ветра, мы увидим, что вам придется наклонять все больше и больше лопастей, чтобы приспособиться к тому факту, что приходит больше энергии ветра, но вы можете позволить уловить только ее большую часть. По сути, вы должны отрегулировать угол наклона лопастей так, чтобы локальные углы атаки, действующие на локальные участки аэродинамического профиля, становились меньше, и, следовательно, нагрузки становились относительно меньшими, а мощность оставалась прежней.

Итак, в конце концов, обычно, если скорость ветра становится около 25 метров, вам необходимо выключить турбину. Это почему? Это не проблема с генератором. Это нагрузки от лезвия. Становится проблемой нагрузки и усталости. Также штормовые условия. Во время шторма у вас больше колебаний, большая амплитуда, и это создает проблему, вам нужно отключить ротор. Это максимальная скорость ветра. Итак, у нас есть эти 3 отдельных участка на кривой мощности современной ветряной турбины с горизонтальной осью с регулируемым шагом.


Диск привода Модель

Поле обтекания ротора ветряной турбины очень сложное. Лопасти современных ветряных турбин промышленного масштаба оснащены различными аэродинамическими профилями, которые оптимизированы для работы в соответствующем положении по размаху лопастей. В зависимости от скорости ветра, лопасти устанавливаются вместе, чтобы либо максимизировать отвод мощности при заданной скорости ветра, либо контролировать выработку энергии при скорости ветра выше номинальной. Кроме того, лопасти подвергаются упругой деформации и подвергаются порывам ветра, турбулентным водоворотам и входящему срезанному профилю ветра окружающего пограничного слоя атмосферы (ABL).

Рисунок 2a-2. Упрощенное изображение ветра через зону движения ротора.

Источник: Справочник по ветроэнергетике. Бертон. © 2015 Penn State. Воспроизведено с разрешения John Wiley & Sons.

Очевидная сложность проблемы включает изменяющееся во времени трехмерное турбулентное течение с вихревыми структурами. Кажется непрактичным получить некоторое базовое представление о выработке энергии и нагрузках на лопасти без значительного упрощения проблемы. Для этого давайте представим ветряную турбину как устройство, которое извлекает импульс и энергию из ветра и делает это «равномерно» по рабочей области ротора (как показано на рис.2а-2). Следовательно, мы можем рассматривать ротор как бесконечно толстый приводной диск (поверхность), который уменьшает импульс осевого ветра.

Одномерная и акси-симметричная модель в гидродинамике — это модель трубки тока, см. Снова рис. 2a-2. Поскольку ветряная турбина извлекает импульс и энергию из осевого свободного потока, ветер внутри трубки потока замедляется. Следовательно, струя тока должна расширяться, чтобы обеспечить сохранение массы в первом случае.

Мы добавляем еще одно предположение к проблеме, касающееся пренебрежения эффектами сдвига в струе тока.Это означает, в частности, что существует однородный профиль ветра, входящего и выходящего из струйной трубки. Следовательно, не учитываются вязкие потери (невязкие), которые запрещают генерацию завихренности и связанных с ней вихревых структур, таких как корневые и концевые вихри (безвихревые). Далее мы предполагаем, что приводной диск неподвижен (без вращения) и что равномерный ветер, попадающий в струйную трубку, не изменяется во времени (устойчивый).

Подведем итог допущениям модели приводного диска: устойчивый, одномерный, невязкий, без вращения, без вращения.

Базовый анализ струйных трубок

Обратимся к рис. 2a-3 (верхний график), где показано поперечное сечение трубки потока. Мы видим, что равномерный профиль ветра V 0 входит в струю тока. Скорость ветра внутри струйной трубки непрерывно уменьшается (нижний график), поскольку ветряная турбина извлекает импульс и энергию из профиля ветра, попадающего в струйную трубу. На приводном диске равномерный профиль ветра имеет величину и ; в плоскости выхода струи тока величина скорости уменьшилась до u 1 .Отметим, что скорость ветра V 0 вне струйной трубки остается неизменной.

Рисунок 2a-3. Расширение струйной трубки, уменьшение скорости и скачок давления при прохождении ветра через приводной диск.

Источник: Аэродинамика ветряных турбин. Хансен (2008). © 2015 Penn State. Воспроизведено с разрешения.

Перед тем, как продолжить, давайте внимательнее посмотрим на выходную плоскость, где сходятся два однородных профиля скорости. Присутствует резкий градиент скорости, однако наше предположение о невязком и, следовательно, безвихревом потоке допускает «свободное» скольжение вдоль струйной трубки.Следовательно, в анализе отсутствуют потери на трение. — Хотя распределение скорости вдоль струйной трубки непрерывно, для статического давления ситуация иная. Очевидно, что местное статическое давление должно равняться давлению окружающей среды p 0 на входе и выходе трубки потока. Однако непрерывное замедление потока внутри трубки требует увеличения давления в соответствии с законом Бернулли (о котором мы поговорим немного позже). Следовательно, единственный способ обеспечить, чтобы статическое давление на входе и выходе трубки потока равнялось p 0 (давление окружающей среды), — это иметь скачок давления Δ p на приводном диске.Именно этот скачок давления действует как внешняя сила для жидкости и извлекает осевой импульс, соответственно энергию и мощность.

Далее давайте запишем некоторые знакомые инженерные отношения.

Мы можем записать площадь диска ротора как функцию диаметра ротора D как:

A = π / 4⋅D2 Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2а.1)

Что касается массового расхода (м *) через струйную трубку, мы можем оценить его на приводном диске:

m * = ρ⋅u⋅A Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2a.2)

и на выходной плоскости (учитывая, что область выхода A 1 у струйной трубки нам пока неизвестна):

m * = ρ⋅u1⋅A1 Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера.Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2a.3)

Скачок давления Δ p на приводном диске воздействует на область диска ротора A , создавая тяговое усилие T ветряной турбины:

T = Δp⋅A Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера. Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2a.4)

Отметим, что сила тяги действует по ветру в продольном направлении.Это является следствием того факта, что ветряная турбина извлекает осевой импульс и энергию, что противоположно поведению воздушного винта, который создает силу тяги против ветра, ускоряя жидкость за счет мощности двигателя. Из второго закона Ньютона мы знаем, что сила равна изменению количества движения. Рассматривая струйную трубку как контрольный объем, мы обнаруживаем, что сила тяги T является единственной внешней силой, действующей на контрольный объем, и что эта сила уравновешивается потоками импульса, которые входят в контрольный объем и покидают его:

T = m * ⋅ (V0 − u1) Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера.Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2a.5)

Что касается мощности P (это то, что нам действительно нужно в ветроэнергетике), мы помним, что мощность равна энергии в единицу времени. Ветряная турбина извлекает «кинетическую» энергию из ветра, следовательно, количество извлекаемой мощности равно разнице потоков кинетической энергии, поступающих и выходящих из контрольного объема трубки потока:

P = 12⋅m * ⋅ (V02-u12) Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимости браузера.Список совместимых браузеров см. В разделе «Технические требования в ориентации».

(2a.6)

Для расчета тяги ротора T и мощности P нам необходимо найти скорости u и u 1 на приводном диске и в выходной плоскости. Помимо сохранения массы и 2-го закона Ньютона, мы можем применить классическое уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости к потоку внутри трубки тока. Тем не менее, мы отмечаем из рисунка 2.2, что давление на приводном диске прерывистое.Следовательно, уравнение Бернулли может применяться только до и после скачка давления.

Видео вопрос: Каковы условия для применения уравнения Бернулли?

Щелкните, чтобы увидеть стенограмму видео.

Расшифровка: Thrust and Power

Отметим пару очень важных моментов. Номер один — тяга пропорциональна квадрату скорости ветра. И это также отражается в квадратичной зависимости от коэффициента осевой индукции a. В то время как мощность P пропорциональна кубу скорости ветра. Мы уже упоминали об этом ранее. И это также отражается в зависимости третьего порядка от коэффициента осевой индукции a.

Повышение безопасности ветряных турбин с помощью электрических приводов

Решения для приводов повышают безопасность ветряных турбин

По мере роста спроса на энергию ветра и превращения ветряных электростанций в гигантские ветряные электростанции повышается внимание к безопасности обслуживающего персонала и долговечности материалов. Это особенно верно в случае морских турбин, где материалы должны выдерживать воздействие соли, воды и огромных нагрузок — и при этом обеспечивать безопасную рабочую среду для персонала.Благодаря индивидуальным интеллектуальным решениям актуаторов вы получаете:

  • Прочные и долговечные приводы, сертифицированные для работы в суровых условиях
  • Чистые решения, не требующие особого обслуживания, меньше весят и занимают меньше места
  • Intelligence — возможность полной интеграции с другими системами управления

Безопасность — приоритет номер один для производителей ветряных турбин. Но с крупными ветряными электростанциями приходят большие вложения. Таким образом, рентабельность инвестиций и минимальное время простоя играют важную роль для клиентов и финансовых учреждений.В современных ветровых турбинах интеллектуальные исполнительные механизмы обеспечивают все три. Они помогают открывать люки доступа, люки и системы смазки, а также защищать замки, тормоза и системы вентиляции.

Используйте приводные решения, подходящие для суровых условий.
Приводы LINAK для ветряных турбин проходят тщательные испытания на работу даже в очень жестких условиях. При выборе материалов и конструкции учитываются соль, вода, высокие или низкие температуры и большие нагрузки.

Получите решение, не требующее особого обслуживания, которое легко установить.
Решения с электрическими приводами не имеют шлангов, насосов или компрессоров и, следовательно, не имеют разливов масла. Это делает их чистыми и простыми в установке. После установки актуаторы LINAK занимают меньше места, чем другие решения, и практически не требуют обслуживания в течение всего срока службы.

Отслеживайте производительность и помогайте обслуживающему персоналу
Решения LINAK для приводов настраиваются и предназначены для связи с другими системами управления.Это означает обеспечение обратной связи и сигналов тревоги для соответствующего персонала, обслуживающего турбины. Дистанционное управление также повышает безопасность.

Читать далее

границ | Метод линии исполнительного механизма в метеорологической модели LES Meso-NH для анализа рупоров, ред. 1, ветряная электростанция, фото Дело

1. Введение

В ближайшем будущем можно ожидать значительного развертывания морских ветряных электростанций (IEA, 2019).После многих лет разработок площади современных больших роторов значительно увеличились, в результате чего ветряные установки влияют на более глубокие части пограничного слоя атмосферы. Фактически, турбулентные следы, создаваемые ветряными турбинами, могут значительно повлиять на динамику потока в ветряных электростанциях и районах ниже по течению. Действующие оффшорные фермы уже показали потери при производстве электроэнергии (Barthelmie et al., 2009) и влияние на местную метеорологию (Hasager et al., 2013).

Для исследования этих взаимодействий необходимо лучшее понимание процессов, происходящих между пограничным слоем атмосферы, поверхностью и ветряными турбинами.Это исследование может быть выполнено с помощью численных инструментов, среди которых часто используются модели вычислительной гидродинамики (CFD) на основе Навье-Стокса. Для решения основных уравнений потока могут быть реализованы несколько подходов, таких как усредненное по Рейнольдсу Навье-Стокса (RANS), моделирование больших вихрей (LES) или прямое численное моделирование (DNS). Метод RANS вычисляет средний поток и моделирует важную часть аспектов турбулентности: это не подходящий инструмент для исследования мелкомасштабных вихрей в следе или атмосферных вихрей пограничного слоя. Метод DNS более точен, но слишком затратен в вычислительном отношении, поскольку он разрешает все турбулентные масштабы. Поскольку подход LES заключается в решении больших масштабов и моделировании более мелких, его можно рассматривать как промежуточное приближение и хороший компромисс.

Чтобы ввести ветряные турбины в программное обеспечение CFD, можно использовать разные подходы. Один из таких подходов — моделировать лопасть с полным разрешением, но на данный момент этот метод требует значительных ресурсов для всей ветряной электростанции.Представленный Соренсеном и Шеном (2002), метод линии исполнительного механизма (ALM) представляет три лопасти и их движение с приближением общей силы. По сравнению с дисковой моделью привода от Ранкина (1865) и Фруда (1889), ALM позволяет лучше описать след за ветряными турбинами, воспроизводя спиральную форму неустойчивого следа и улавливая концевые и корневые вихри, как упоминалось Миккельсеном. и Соренсен (2004), Иванелл (2009) и Трольдборг (2009). Этот метод уже был объединен и проверен с различными решателями LES для моделирования потоков ветряных турбин и ветряных электростанций (Porté-Agel et al., 2011, Churchfield et al., 2012b). Он также был реализован в модели исследования и прогнозирования погоды (WRF) Марьяновичем и др. (2017).

В данной статье представлен новый числовой инструмент, позволяющий изучать влияние ветряных электростанций на местную метеорологию. Это достигается путем объединения ALM с метеорологической моделью Meso-NH (Lac et al., 2018). Эта модель может моделировать атмосферный пограничный слой с использованием структуры LES, принимая во внимание такие атмосферные явления, как плавучесть, теплообмен, влажность и даже образование облаков и осадки.

Исследование организовано следующим образом: численные методы описаны и проверены в разделе 2. Раздел 3 знакомит с фото-кейсом Horns Rev 1, предоставляет детали моделирования и представляет результаты. Заключительные замечания представлены в разделе 4.

2. Методы

2.1. Meso-NH Модель

Meso-NH — негидростатическая мезомасштабная атмосферная модель (Lac et al., 2018), разработанная Национальным центром метеорологических исследований (CNRM — Météo France / CNRS) и Лабораториями аэрологии (LA — UPS / CNRS).Он может моделировать атмосферные потоки от мезо до микромасштаба. Основные уравнения основаны на уравнениях сохранения массы, количества движения, влажности и термодинамическом уравнении, полученном из сохранения энтропии. Описание динамического ядра можно найти в Lafore et al. (1998). Модель является неупругой и основана на псевдосжимаемой системе Дуррана (1989), фильтрующей упругие эффекты от звуковых волн.

Численную модель можно использовать с системой моделирования больших вихрей.Турбулентные потоки второго порядка вычисляются с помощью замыкания 1,5-го порядка, предложенного Redelsperger и Sommeria (1981, 1986) и подробно обсуждаемого Cuxart et al. (2000). Схема замыкания основана на прогнозном уравнении подсеточной турбулентной кинетической энергии и диагностической длине перемешивания. Длина перемешивания, предложенная Дирдорфом (1980), была выбрана для этого исследования с учетом размера ячеек и стратификации пограничного слоя атмосферы.

Подход является эйлеровым, и область дискретизируется с использованием ступенчатой ​​С-сетки Аракавы (Месинджер и Аракава, 1976).Адвекция ветра обрабатывается с использованием центрированной пространственной схемы 4-го порядка в сочетании с явной схемой Рунге-Кутты для интегрирования по времени. Вычисления параллельны по горизонтали (Jabouille et al., 1999), а вертикальная координата может быть растянута для увеличения разрешения в интересующей области.

2.2. Линия привода, метод

ALM состоит в моделировании каждой лопасти одной линией, разделенной на точки элементов лопасти (Соренсен и Шен, 2002). Эти точки прикладывают к потоку аэродинамические силы.Каждая точка имеет двумерный (2D) аэродинамический профиль, как показано на рисунке 1, где c обозначает хорду, а Urel⃗ относительную скорость ветра. Относительная скорость представляет собой комбинацию скорости ветра Uwind⃗ и скорости, противоположной скорости UΩ⃗ тангенциального лопаточного элемента, как видно из профиля. Для точки элемента лопасти сила dF⃗ является суммой силы сопротивления dFD⃗, действующей в направлении Urel⃗ (вдоль единичного вектора eD⃗), и подъемной силы dFL⃗, перпендикулярной Urel⃗ (вдоль единичного вектора eL⃗).

Рисунок 1 . 2D скорости и силы лопаточных элементов.

Аэродинамические силы dF⃗ оцениваются с использованием коэффициента подъемной силы C L и коэффициента лобового сопротивления C D :

dF⃗ = 12ρc‖Urel⃗‖2 (CLeL⃗ + CDeD⃗) dr, (1)

, где ρ и dr — соответственно плотность воздуха и длина лопаточного элемента. Коэффициенты подъемной силы и сопротивления ( C L и C D ) зависят от характеристик крылового профиля и оцениваются с помощью интерполяции табличных данных кубическим сплайном.

2.3. Сопряженная система

Meso-NH и Actuator Line Method обмениваются информацией друг с другом. На каждом временном шаге оцениваются положение, скорость и матрица ориентации точек элементов лопасти. Затем ALM может использовать свойства воздуха (как ρ и Uwind⃗) из трехмерных (3D) полей Meso-NH на текущем временном шаге, чтобы вычислить аэродинамическую силу dF⃗ (уравнение 1). Скорость ветра Uwind⃗ получается с помощью трехлинейной интерполяции восьми соседних граней ячеек, окружающих точку элемента лопасти.Затем аэродинамическая сила проецируется в глобальную систему отсчета и добавляется к уравнению количества движения Meso-NH:

. m∂Uwind⃗∂t = Adv⃗ + Cor⃗ + Pres⃗ + Turb (Uwind⃗) ⃗-dF⃗, (2)

, где Adv⃗ — член адвекции, Cor⃗ — член Кориолиса, Pres⃗ — член градиента давления, а Turb — член турбулентности.

Чтобы избежать числовой нестабильности, обычно используется ядро ​​регуляризации (Соренсен и Шен, 2002; Миккельсен и Соренсен, 2004). Дальнейшие исследования также дают рекомендации по оптимальному распределению объемной силы относительно формы ядра (Jha et al., 2014; Мартинес-Тоссас и др., 2016; Натан и др., 2018). Тем не менее, в этом исследовании силы плавно распределяются по ближайшим точкам магнитного потока путем вычисления пространственно усредненной силы двух ближайших массовых точек. Он показывает аналогичные результаты, избегая нестабильности и вычислительных затрат продукта свертки. В противном случае поправка на потерю кончика лезвия Глауэрта (1935) используется для смягчения чрезмерно прогнозируемых нагрузок на кончике лопасти, как это было предложено Миккельсеном и Соренсеном (2004). Можно отметить, что эту поправку следует использовать только с моделью диска привода для исправления конечного числа лопастей: улучшенное распределение нагрузки будет исследовано в будущей работе, как рекомендовано Черчфилдом и др.(2017).

Для дальнейшего сокращения затрат на вычисления был введен метод временного разделения, также известный как метод сектора исполнительных механизмов (Storey et al., 2015). Критерий Куранта-Фридрихса-Леви (CFL) для Meso-NH устанавливает временной шаг Δ t MNH . Тем не менее, ALM часто требует меньшего временного шага, чтобы гарантировать, что точка элемента лезвия не пропустит ячейку сетки в течение этого временного шага (в противном случае информация о проходе лезвия будет пропущена в этой ячейке).Таким образом, критерий для временного шага метода линии привода Δ t ALM может быть выражен как:

ΔtALM , где Δ x , Δ y и Δ z — размеры ячейки, Ω — угловая скорость ротора и r вершина радиус вершины лезвия. Поскольку метеорологическая модель не требует такого малого временного шага, сохраняется Δ t MNH , отвечающее критерию CFL, и не более того.Параллельно алгоритм ALM называется N разделить раз за этот промежуток времени, чтобы соблюсти критерий временного шага ALM (уравнение 3) и уменьшить на N split −1 количество итераций из решателя LES. Можно заметить, что во время временного шага Meso-NH поле ветра замораживается: одни и те же векторы скорости отправляются на лопасти на каждом временном шаге для вычисления сил. В конце концов, для каждой точки элемента лопасти приложенная сила представляет собой аэродинамическую силу, оцениваемую ALM, деленную на N split , чтобы учесть бюджет количества движения в интервале времени Δ t MNH .

2,4. Валидация

2.4.1. Новые эксперименты MEXICO

Для оценки точности результатов, полученных с помощью этой связанной системы, проводится валидационное исследование на основе экспериментов New MEXICO (Модельные эксперименты в контролируемых условиях) (Boorsma and Schepers, 2014). Эти эксперименты проводились в немецко-голландской аэродинамической трубе с использованием открытой секции 9,5 × 9,5 м крупномасштабного низкоскоростного сооружения.

В ходе этих экспериментов было исследовано несколько случаев течения (Boorsma and Schepers, 2014).Проверка была проведена для трех случаев MexNext, но это исследование сосредоточено только на случае 10 м / с, соответствующем высокому передаточному отношению конечной скорости (TSR ≈ 10). Действительно, в работе, представленной в разделе 3, ветряные турбины работали с таким же TSR или выше.

Ветротурбина в аэродинамической трубе представляет собой трехлопастный ротор диаметром 4,5 м. Скрученные и конические лопасти созданы на основе профилей DU91-W2-250, RISØ-A1-21 и NACA64-418 от корня до кончика. Ветряк вращается с постоянной скоростью вращения Ω = 44.55 рад / с и постоянный угол наклона лопастей β = –2,3 °. Приток является ламинарным, и начальная турбулентность отсутствует. Нормальные и тангенциальные нагрузки доступны в пяти положениях благодаря интеграции измерений датчиков давления.

2.4.2. Числовая установка

Размер области составляет около L x = 40 м x L y = 30 м x L z = 30 м, с Δ x = Δ y = Δ z = 0.Разрешение 1 м, ведущее к N x = 400 × N y = 300 × N z = 300 равномерно распределенных точек сетки. Таким образом, дискретизация 45 ячеек по диаметру ротора соответствует рекомендациям Jha et al. (2014). Для метода линии привода используются 42 элемента для описания каждой лопасти. Хаб размещен в домене на высоте (15, 15, 15 м). Ветряная турбина расположена на высоком вертикальном уровне, чтобы избежать эффекта крошечного пограничного слоя, развивающегося у земли.Боковая и верхняя границы — открытые условия (Bougeault et al., 1996). Граница вверх по течению создает постоянный ветровой поток. Гондола и башня не учитываются. Как упоминалось в разделе 2.3, используется метод усреднения для распределения силы и поправки на потерю наконечника. Шаг по времени около Δ t = 0,0005 с выбран таким образом, чтобы острие лопасти не проходило более чем через одну ячейку сетки. Метод временного разделения будет исследован позже.

Скорость ветра, потенциальная температура и давление задаются в качестве входных данных согласно экспериментальным данным: соответственно u = 10.05 м / с, θ = 293,65 K, p = 1013,98 гПа (Boorsma, Schepers, 2014). Плотность на высоте ступицы, рассчитанная Meso-NH с учетом вышеупомянутых данных, соответствует измеренной (т.е. ρ h = 1,197 кг / м 3 ). Профиль скорости ветра постоянный, тепловые условия нейтральные.

2.4.3. Результаты проверки

Численные результаты сравниваются с экспериментальными данными. Используются нагрузки вдоль размаха лопастей (показано на рисунке 2) и осевые траверсы изображения частиц (PIV) (показаны на рисунке 3).Полученные результаты также сравниваются с расчетами CASTOR и SOWFA (Blondel et al., 2017). CASTOR — это решатель свободного следа, вихревой нити и подъемных линий, разработанный в IFPEN, а SOWFA — это библиотека, основанная на решателе CFD OpenFOAM, разработанном в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (Churchfield et al., 2012a).

Рисунок 2 . Сравнение вычисленных нормальных F N и тангенциальных F T сил на единицу длины вдоль лопастей для случая 10 м / с с экспериментами New MEXICO (Boorsma and Schepers, 2014), CASTOR и моделирование SOWFA (Blondel et al., 2017).

На рис. 2 показаны усредненные по времени нормальные и тангенциальные нагрузки вдоль лопасти после 7,552 с моделирования (т. Е. Более 50 оборотов ротора). Средние нагрузки оцениваются во время последнего вращения ротора (т.е. Δ t среднее = 0,141 с). Расчетная нормальная нагрузка F N хорошо согласуется со сравнительными данными. Однако расчетная тангенциальная нагрузка F T показывает завышение для второй половины лопасти.Как объясняется в работе Boorsma and Schepers (2014), экспериментальную тангенциальную нагрузку получить труднее, и ее часто переоценивают с помощью численных моделей. Фактически упоминаются важные неопределенности оценки тангенциальных нагрузок по измерениям отводов давления. На результаты также могут повлиять принятые допущения, такие как учет двумерного обтекания аэродинамических поверхностей, использование профилей, не зависящих от Рейнольдса, или отсутствие гондолы. Тем не менее, эти результаты в основном хорошо согласуются как с экспериментальными, так и с численными данными.

На рисунке 3 показан осевой PIV-ход мгновенных компонентов скорости ветра ( u , v и w ) после 7,552 с моделирования. Эти измерения производятся вдоль осевой линии в диапазоне от x = -4,5 м до x = +5,9 м для ступицы, рассматриваемой в положении x = 0 м. Эта линия пересекает плоскость ротора под радиусом r = 1,5 м в плоскости 9 часов, если смотреть сверху по потоку и когда лопасть находится на азимуте 0 ° (верхнее вертикальное положение).Численно не очевидно, что достичь этого азимута с конечным шагом по времени: при 7,552 с лопасть находится под углом 2,1 °.

Верхний график рисунка 3 показывает эволюцию компонента и . Наблюдается очень хорошая корреляция между результатами Meso-NH и экспериментом. Ниже оба компонента v и w демонстрируют хорошее согласование в зоне индукции перед ветряной турбиной, но не полностью улавливают колебательный след. Возможно, это связано с разрешением сетки в 10 см, которого недостаточно для учета более мелких вихрей.Кроме того, можно заметить недооценку w после ротора, как и для других численных результатов (Boorsma and Schepers, 2014). В любом случае, даже если гондола и башня не смоделированы и несмотря на довольно низкое разрешение, результаты достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными.

2.4.4. Результаты с разделением по времени

Чтобы проверить соответствие метода временного разделения, проводится еще одно численное исследование. Нагрузки вдоль лопастей и осевых траверс сравниваются с экспериментальными данными для различных коэффициентов временного разделения N split .Числовая установка такая же, как и в 2.4.2, только временной шаг Δ t MNH изменен для получения желаемого временного разделения, как показано в таблице 1. Продолжительность около 7,552 s сохраняется, но не для случая D . Фактически, это время недостижимо с шагом по времени 0,006 с. По этой причине для случая D выполняется дополнительный поворот (т.е. 7,692 с), чтобы достичь азимута, близкого к 0 °.

Таблица 1 .Значения временного шага, используемые для получения различных коэффициентов временного разделения.

На рис. 4 показано небольшое завышение расчетных нагрузок при увеличении N split . Тем не менее, оценка нагрузок кажется правильной. Кривая для случая D без разделения показывает, что произошло бы без метода временного разделения, и оценивает его функциональность. Ухудшение дефицита бодрствования можно наблюдать на рисунке 5 для различных случаев.Фактически, важное значение N split приводит к более высокой амплитуде колебаний. Это могло быть связано с деформацией численного моделирования лезвия. Когда используется разделение по времени, смоделированную лопасть можно рассматривать как большую лопасть, прикладывающую аэродинамические силы к более широкому сектору с меньшей интенсивностью.

Рисунок 4 . Сравнение прогнозируемых нормальных F N и тангенциальных F T сил на единицу длины вдоль лопастей для случая 10 м / с с экспериментом New MEXICO (Boorsma and Schepers, 2014) для разных коэффициенты разделения по времени.

Рисунок 5 . Сравнение осевых ходов PIV для случая 10 м / с с экспериментом New MEXICO (Boorsma and Schepers, 2014) для различных факторов временного разделения.

В таблице 1 также сравнивается время вычислений, оцененное во время последнего вращения ветряной турбины. Следует отметить, что время записи выходных файлов также учитывается. В любом случае полученное усиление напрямую связано с метеорологическим решателем, так как ненужные этапы вычислений были устранены.Разница между D и D unsplit около 3,6% в основном связана с подвызовами алгоритма ALM. Согласно результатам, коэффициент N split = 7 кажется хорошим компромиссом: его достаточно для экономии вычислительных затрат и получения репрезентативного следа.

3. Аппликация к кейсу с фотографиями Horns Rev 1

3.1. Описание

Ветряная электростанция Horns Rev 1 хорошо известна как первая крупномасштабная оффшорная ветряная электростанция в мире.Он расположен в Северном море, к западу от Дании, и состоит из 80 ветряных турбин Vestas V80 с высотой ступицы 70 м, диаметром ротора 80 м и номинальной мощностью 2,0 МВт. Схема расположения ветряной электростанции в форме параллелепипеда состоит из 10 вертикальных и 8 горизонтальных рядов с минимальным расстоянием 7 диаметров между ближайшими турбинами.

Утром 12 февраля 2008 г. примерно в 10:10 по всемирному координированному времени фотограф Кристиан Стейнесс сделал две фотографии ветряной электростанции Horns Rev 1 с вертолета (рис. 12A, 13A).Эти две фотографии продемонстрировали физическое свидетельство взаимодействия между ветряной электростанцией и самыми низкими уровнями атмосферы, иллюстрируя образование облаков, вызванное ветровой турбиной, с подветренной стороны ветровой электростанции.

Подробное описание метеорологических условий во время съемки фотографий и процесса, который мог привести к образованию облаков, можно найти в Hasager et al. (2013). Это редкое явление является следствием комбинации очень специфических условий, когда слой холодного и влажного воздуха над более теплой морской поверхностью повторно конденсируется в туман в следах турбин.Крутящий момент, прилагаемый потоком к лопастям ветряной турбины, вызывает вращение в следе, вызывая восходящие движения влажного теплого воздуха от поверхности моря и нисходящие движения относительно более холодного и сухого воздуха. Вызванный ротором восходящий поток заставляет воздушный пакет подниматься, поскольку давление уменьшается с высотой, воздушный пакет расширяется и его температура снижается. Следовательно, относительная влажность поднимаемого пакета увеличивается. На некоторой высоте пакет становится насыщенным, и последующая конденсация водяного пара приводит к образованию облаков.Таким образом, крупномасштабная структура тумана в следе создается вращением спиралевидных полос.

Несмотря на то, что Horns Rev I — одна из наиболее изученных ветряных электростанций в мире, с тремя метеорологическими мачтами, установленными на месте, одной из основных трудностей при моделировании фотофабрики является необходимость очень точной информации для воспроизведения конкретной условия, которые привели к образованию кильватерного тумана. Hasager et al. (2013) провели исчерпывающий сбор большей части доступной информации, включая спутниковые данные, профили радиозондирования и наземные наблюдения.Указанные на месте данные поступают с установленной в парке метеорологической башни (M6), которая обеспечивает измерения температуры на 16, 64 и –3 м (температура моря). Эта метомачта также позволяет измерять скорость ветра на трех разных высотах (30, 40 и 70 м) и направление ветра на 28 и 68 м. Чтобы получить более полное описание вертикальной структуры атмосферы для региона и момента, представляющего интерес, в настоящей работе также использовались данные повторного анализа из Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications (MERRA) (Rienecker et al., 2011).

Моделирование водяного тумана выполняется с помощью Meso-NH в два этапа. Цель первого шага — установить метеорологические условия-предвестники без использования ветряных турбин. Второй включает ветряную электростанцию, которая приводит к развитию кильватерных облаков.

3.2. Моделирование прекурсоров

Чтобы начать моделирование раскрутки, необходимо задать различные вертикальные профили начального состояния атмосферы. На рисунке 6 показаны вертикальные профили (по горизонтали и усредненные за 10 минут) скорости ветра, температуры и отношения смеси пара, используемые для инициализации всей области (синие пунктирные линии).Также нанесены профили после 2 часов моделирования (синие сплошные линии). Потенциальная температура θ определяется как:

θ = T (P0 / P) 0,286, (4)

, где P — давление воздуха, а P 0 — эталонное давление, установленное на 1000 гПа.

Начальные условия были выведены из метамачты (M6) и данных повторного анализа. Считается, что из-за своего положения метеорологическая мачта M6 не подвержена влиянию следа или образования тумана. Для ветра несколько равномерных условий (т.е., интенсивность и направление) были протестированы для инициализации состояния атмосферы. Действительно, во время моделирования атмосферный поток будет стремиться к равновесию между воздействием геострофического ветра, поверхностным трением и эффектом Кориолиса. Выбранное значение для начального профиля соответствует геострофическому ветру и позволяет получить измеренную интенсивность и направление, указанные в Hasager et al. (2013). Как видно на Рисунке 6, усредненный за 10 минут профиль ветра после 3 часов моделирования показывает хорошее согласие с метеорологическими данными мачты в момент перед фотографией, 10:00 UTC.В это время с учетом данных реанализа определяется высота пограничного слоя 400 м. На этом уровне устанавливается сильная инверсия потенциальной температуры. С целью поддержания морского дыма ниже уровня ротора и поскольку это начало дня, должен быть установлен поверхностный слой внутри пограничного слоя с более слабой инверсией. После анализа чувствительности вводится поверхностный слой высотой 90 м со второй, более слабой инверсией Δθ = –0,4 К. Было показано, что при любом значении, превышающем выбранное, облака не будут развиваться: воздушная масса станет слишком горячим в верхней части ротора для конденсации.Как показано на рисунке 6, и поверхностные, и остаточные слои нейтральны в начальной точке моделирования, а позже, после 3 часов моделирования, они становятся немного стабильными, но все же различимы. Также можно заметить, что смоделированная температура хорошо согласуется с наблюдаемой температурой от мачты у поверхности. Начальные условия для температуры моря были получены из данных метеорологической мачты на отметке –3 м. Сообщенное значение в 10:00 UTC составило 277,85 К с точностью ± 0,7 К.После исследования чувствительности это значение было установлено на 277,35 К. Более теплое море привело бы к более нестабильному воздушному слою с большей связанной термической турбулентностью, что привело бы к облачности, которая не соответствовала бы слоистому морскому дыму, который можно наблюдать. на фото (Рисунки 12А, 13А). Давление на уровне моря составляет около 103890 Па. Поскольку нет данных на месте для отношения смеси паров r v , данные реанализа MERRA были использованы для определения его порядка величины.На рисунке 6 можно наблюдать типичную форму профиля r v с более высокими значениями в пограничном слое атмосферы и более низкими значениями в свободной атмосфере.

Моделирование предшественника сконфигурировано с областью 7500 × 25000 × 837,5 м, разрешением по горизонтали 5 м и шагом по времени 1 с. Вертикальные уровни определяются с разрешением по вертикали 5 м ниже 200 м, а затем применяется 20% растяжение, пока не будет достигнуто разрешение 20 м. Граничные условия циклические.Длинноволновое и коротковолновое излучение рассчитываются согласно (Fouquart and Bonnel, 1980; Mlawer et al., 1997) соответственно. Чтобы иметь дело с микрофизическими явлениями, которые позволяют образовывать облака, выбрана схема ICE3 с единым моментом 6 классов (см. Pinty and Jabouille, 1998). Наконец, поверхность моря представлена ​​с помощью Схемы морских потоков, подробно описанной в Belamari (2005).

3.3. Моделирование ветряной электростанции

3.3.1. Установка

Как только предшественник трехмерного состояния атмосферы установлен, ветряная электростанция Horns Rev 1 помещается в область, и выполняется второе моделирование в течение 32 минут.Конфигурация домена такая же, как и предыдущая, с 1500 точками в направлении x⃗, 5000 точек в направлении y⃗ и 75 уровнями по вертикали с 16 уровнями в области ротора. Как показано на Рисунке 7, эта конфигурация позволяет иметь расстояние 5 км вверх по течению от ветряной электростанции и более 15 км вниз по течению для наблюдения за эволюцией следа. С каждой стороны расстояние 1250 м (т.е. 15 диаметров ротора) отделяет ветряную электростанцию ​​от боковых границ. Макет основан на данных Hansen (2012).

Рисунок 7 . Схема морской ветряной электростанции Horns Rev 1. Синие точки () указывают расположение ветряных турбин. Черные кресты (+) указывают положение встречной мачты. Толстый черный ящик обозначает границы домена.

Преобладающее направление ветра составляет 180 ° на высоте ступицы (т. Е. Параллельно x⃗), а угол рыскания ветряных турбин установлен на ноль. Vestas V80 — трехлопастный ротор. Скрученные и конические лопасти основаны на крыльях FFA-W3-301, FFA-W3-241, FFA-W3-221, NACA-63-221 и NACA-63-218 от корня до кончика, согласно Hansen (2012). .Различные свойства аэродинамического профиля можно найти у Fuglsang et al. (1998), Abbott и Von Doenhoff (1959) и Bertagnolio et al. (2001). Данные SCADA всей ветряной электростанции Horns Rev 1 приведены в Hasager et al. (2013). Используются скорости вращения ветряных турбин, записанные в 10:00 UTC. Угол тангажа установлен на 0 °, потому что турбины работали около скорости включения. Для метода линии привода лопасти разделены на 42 элемента, и используется поправка на потерю наконечника, Glauert (1935).Шаг по времени установлен на 0,25 с с использованием коэффициента временного разделения 7.

3.3.2. Результатов

После 32 минут моделирования ветряной электростанции изучается несколько переменных для анализа взаимодействия ветряной электростанции с местной метеорологией.

Горизонтальные разрезы относительной влажности на высоте 30 м и 110 м над уровнем моря представлены на рисунке 8. На двух рисунках можно наблюдать довольно высокое значение относительной влажности (97–98%) вокруг ветряной электростанции. Различия можно заметить под и над следом от ветряной электростанции.На уровне 30 м значения относительной влажности в основном ниже, чем в окружающей среде. Противоположное поведение показано на уровне 110 м с более высокими значениями RH . Эта конфигурация является следствием смещений воздушных масс вверх и вниз, создаваемых вращательной схемой рабочих роторов, и может быть объяснена путем анализа отношения смеси паров и потенциальной температуры. Перенос влаги четко прослеживается в области следа на Рисунке 9, где можно наблюдать область с более низким содержанием влаги по сравнению с окружающей средой для низких уровней и более высоким содержанием влаги для высоких уровней.След от ветряных турбин вызывает вертикальную гомогенизацию соотношения смешивания пара. Эта гомогенизация также заметна на Рисунке 10, где нанесены поперечные сечения потенциальных температур: потенциально более холодная воздушная масса под фермой смешивается с потенциально более теплой воздушной массой над ней вслед за турбинами. Комбинация создает в следе потенциально более теплую воздушную массу с меньшим количеством пара под фермой и потенциально более холодную воздушную массу с большим количеством пара над фермой.

Рисунок 8 .Горизонтальные разрезы на высоте 30 м (A) и 110 м (B) над уровнем моря относительной влажности RH . Черные ровные линии (-) ограничивают расположение ветряных турбин.

Рисунок 9 . Горизонтальные сечения на высоте 30 м (A) и 110 м (B) над уровнем моря коэффициент смешения пара r v . Черные прямые линии (-) указывают расположение ветряных турбин.

Рисунок 10 .Горизонтальный разрез на высоте 30 м (A) и 110 м (B) над уровнем моря потенциальной температуры θ. Красные ровные линии (-) указывают расположение ветряных турбин.

По этим рисункам (рисунки 8–10) также можно идентифицировать спиральный эффект Экмана, поскольку след слегка наклонен к западу на 30-метровом графике и, наоборот, отклонен на восток на уровне 110 м.

На рисунке 11 показано вертикальное сечение соотношения смешивания облаков ( r c ) через четвертый ряд ветряной электростанции.Наблюдается развитие следового облака над высотой ступицы вдоль ряда. Как на фото, за каждой первой ветряной турбиной в верхней части ротора можно наблюдать постоянное облако длиной около 2 или 3 диаметров. Ниже этих облаков, на вершине, на фотографиях также можно различить вихрь, который воспроизводится численной моделью. После этого водовороты периодически взаимодействуют с расположенными ниже по потоку ветряными турбинами и становятся больше. После нескольких ветряных турбин вниз по потоку хаотическая структура облака становится более устойчивой.Можно заметить недопредставленность облаков: распознаваемый на фото морской дым не воспроизводится даже при достижении высоких значений относительной влажности.

Рисунок 11 . Вертикальное сечение соотношения смешивания облаков через весь четвертый ряд ветряной электростанции (A) и первой ветряной турбины (B) . Красные ровные линии (-) указывают расположение ветряных турбин. Синяя пунктирная линия (- -) в A указывает область B.

Рисунки 12B, 13B представляют собой синтетические изображения атмосферных полей (температуры, давления, жидкости и водяного пара), смоделированные с помощью открытого кода htrdr Монте-Карло (Villefranque et al., 2019). Чтобы визуализировать эти реалистичные облачные сцены, виртуальная камера помещается приблизительно в положения камеры Кристиана Стейнесса, когда он делал фотографии (рисунки 12A, 13A). Из сравнения рисунков 12A, B можно увидеть способность инструмента Meso-NH / ALM воспроизводить феномен фотокорпуса Horns Rev I. Облачные структуры, представленные на рисунках, очень похожи: следы расширяются вниз по потоку, а спиральный узор заметен в каждом ряду.

Рисунок 12.(A) Фотография ветряной электростанции Horns Rev 1 (02.12.2008 около 10:10 UTC) с юга (Hasager et al., 2013). Предоставлено Vattenfall. Фотограф: Кристиан Стейнесс. (B) Постобработка (см. Villefranque et al., 2019) смоделированного соотношения смешивания облаков. Ветряки не представлены.

Рис. 13. (A) Фотография ветряной электростанции Horns Rev 1 (02.12.2008 около 10:10 UTC) с юго-востока (Hasager et al., 2013). Предоставлено Vattenfall. Фотограф: Кристиан Стейнесс. (B) Постобработка (см. Villefranque et al., 2019) смоделированного соотношения смешивания облаков. Ветряки не представлены.

Между фотографией, сделанной с юго-востока (рис. 13A), и рендерингом после обработки (рис. 13B) существует большое совпадение. Поскольку первая турбина второго ряда не работала во время фотографии, она также была остановлена ​​при моделировании. Это объясняет отсутствие облачного следа за турбиной как на фотографии, так и на рендере.

4.Заключение

Поскольку производство ветровой энергии растет во всем мире, а ветровые турбины с годами становятся все больше и больше, изучение их взаимодействия с самыми низкими уровнями атмосферы становится актуальным. Для решения этой проблемы был разработан новый числовой инструмент для изучения воздействия ветряных электростанций на местную метеорологию. Этот новый инструмент представляет собой комбинированную модель между атмосферной мезомасштабной моделью Meso-NH, используемой в структуре LES, и методом линий исполнительного механизма.Для проверки инструмента были проведены сравнения с измерениями New MEXICO и другими численными моделями. Прогнозируемые нагрузки вдоль лопастей и интенсивность осевого ветра на высоте ступицы показали хорошую корреляцию с измерениями для значения высокого передаточного числа лопастей (TSR). Метод временного разделения также был проверен, что позволяет сэкономить время вычислений и получить репрезентативную пробуждение.

С целью оценки способности этого нового инструмента воспроизводить реальный случай взаимодействия между ветряной электростанцией и атмосферным пограничным слоем было выполнено моделирование идеализированного случая фото-случая Horns Rev I.Во-первых, было выполнено моделирование раскрутки, чтобы воспроизвести существующие погодные условия перед фотографией, основанное на измерениях метромачты in situ, и данных повторного анализа MERRA. Полученное трехмерное состояние атмосферы показало хорошее согласие с измерениями. Это атмосферное поле затем использовалось в качестве начальных условий для второго моделирования, где была введена полная ветряная электростанция. С помощью постобработки соотношения смешивания облаков были сделаны два рендера результирующих облачных сцен. Их главной особенностью было большое сходство с фотографиями, на которых в каждом ряду ветряной электростанции был виден хорошо выраженный спиральный узор облаков.Следует отметить, что жидкая вода несколько занижена моделью, особенно на нижних уровнях. Его можно улучшить, приняв во внимание аэрозоли, такие как морские соли. Однако механизм, который породил облако в следе, хорошо описывается моделью с вращающимися роторами, несущими потенциально более холодный и влажный воздух с более низких уровней; и потенциально более теплый и сухой воздух от более высоких. Конденсация, возникшая при движении вверх, приводит к развитию облака.

Следует подчеркнуть, что явление, показанное на фото-футляре Horns Rev 1, может проявляться только при определенных атмосферных условиях. Фактически, исследования чувствительности, проведенные без ветряной электростанции (не представлены), показали, что небольшие изменения температуры привели бы к глобальному образованию тумана или к отсутствию облачности вообще.

На основе результатов этого исследования была показана способность этого нового инструмента моделировать динамику следа и представлять их влияние и взаимодействие с атмосферными величинами.Кроме того, эта работа демонстрирует в более общем плане способность связанных структур моделирования погоды и ветряных электростанций улавливать их сложные физические взаимодействия.

Кроме того, атмосферный пограничный слой над морем обычно более мелкий, а прибрежные ветровые турбины становятся все больше. Тогда лопасти станет возможным пересекать верхнюю границу пограничного слоя, который часто характеризуется резкой инверсией температуры и сильным сдвигом ветра. На этом этапе будет проведено моделирование новых поколений ветряных электростанций с целью изучения этих взаимодействий.

Авторские взносы

P-AJ разработал числовую связь, провел численные эксперименты и провел анализ исследования. MM собрал все метеорологические данные, доступные для кейса Hors Rev 1 Photo, запустил первое моделирование Horns Rev и участвовал в редактировании рукописи. VM, FB, QR, MC и CL внесли значительный вклад в разработку и использование различных моделей. Все авторы внесли свой вклад в понимание исследования, а также в переработку и исправление рукописи.Согласие нести ответственность за все аспекты работы в обеспечении этого.

Финансирование

MM получил финансирование в рамках инициативы «Сделаем нашу планету снова великой» (MOPGA) для исследовательского пребывания в CNRM.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Новые данные MEXICO были предоставлены консорциумом, который выполнил проект EU FP5 MEXICO: Эксперименты с модельным ротором в контролируемых условиях.Мы хотим поблагодарить IEA Wind Task 31 WakeBench, который предоставил описание ветряной электростанции Horns Rev 1 и модели ветряной турбины Vestas80. Мы хотели бы поблагодарить Wake Conference 2019 за публикацию наших предварительных результатов в соответствии с лицензией IOP Proceedings License (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1256/1/012019). Мы также благодарим Vattenfall за то, что мы разрешили нам опубликовать фотографии (https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/).

Список литературы

Эбботт, И.Х. и фон Денхофф А. Э. (1959). Теория сечения крыла, включая сводку данных профиля . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Courier Corporation.

Google Scholar

Бартелми Р. Дж., Хансен К., Франдсен С. Т., Ратманн О., Шеперс Дж. Г., Шлез В. и др. (2009). Моделирование и измерение потоков и след от ветряных турбин на крупных морских ветряных электростанциях. Энергия ветра 12, 431–444. DOI: 10.1002 / ср.348

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беламари, С.(2005). Отчет об оценках неопределенности оптимальной объемной формулировки для поверхностных турбулентных потоков. Морская среда и безопасность для Европейского пространства — интегрированный проект (MERSEA IP), результат поставки D , 4, Франция.

Google Scholar

Бертаньолио Ф., Соренсен Н. Н., Йохансен Дж. И Фульсанг П. (2001). Каталог профилей ветряных турбин. Роскилле: Forskningscenter Risoe.

Google Scholar

Блондель, Ф., Феррер, Г., Кателайн, М., и Тейшейра, Д. (2017). «Улучшение модели отклонения от курса на основе экспериментальных данных Нью-Мексико и моделирования вихрей / CFD», в Французском конгрессе машиностроения (Лилль: Французская ассоциация механиков), 1–14.

Google Scholar

Boorsma, K., and Schepers, J. (2014). Новый эксперимент в МЕКСИКЕ: предварительный обзор с первоначальной проверкой . Петтен: ECN.

Google Scholar

Бужо П., Маскар П. и Шабуро Дж. (1996). Система моделирования мезо-атмосферы: научная документация .Тулуз: Météo-France и CNRS.

Google Scholar

Черчфилд М., Ли С. и Мориарти П. (2012a). Обзор симулятора ветряной электростанции (sowfa) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

Google Scholar

Черчфилд, М., Ли, С., Мориарти, П., Мартинес, Л., Леонарди, С., Виджаякумар, Г. и др. (2012b). «Моделирование аэродинамики ветряных электростанций с помощью больших вихрей», 50-я встреча AIAA Aerospace Sciences Meeting, включая форум New Horizons и аэрокосмическую выставку , Нэшвилл, Теннесси, 537.

Google Scholar

Черчфилд, М. Дж., Шрек, С. Дж., Мартинес, Л. А., Менево, К., и Спалар, П. Р. (2017). «Усовершенствованный метод линии приводов для применения в ветроэнергетике и за ее пределами», в 35-м симпозиуме по ветроэнергетике , Грейпвайн, Техас, 1998.

Google Scholar

Cuxart, J., Bougeault, P., and Redelsperger, J.-L. (2000). Схема турбулентности, позволяющая моделировать мезомасштабные модели и моделирование крупных вихрей. кварт. Дж. Рой. Meteorol. Soc. 126, 1–30.DOI: 10.1002 / qj.49712656202

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дирдорф, Дж. У. (1980). Смешанные слои, покрытые слоисто-кучевыми облаками, полученные на основе трехмерной модели. Bound. Слой Meteorol. 18, 495–527.

Google Scholar

Дурран Д. Р. (1989). Улучшение неупругого приближения. J. Atmosph. Sci. 46, 1453–1461.

Google Scholar

Fouquart, Y., и Bonnel, B. (1980). Расчеты солнечного нагрева атмосферы Земли — новая параметризация. Beitraege zur Physik der Atmosphaere 53, 35–62.

Google Scholar

Фруд, Р. Э. (1889). Роль, которую играет в двигательной установке разница в давлении жидкости. Пер. Inst. Военно-морские архитекторы 30: 390.

Google Scholar

Фульсанг П., Антониу И., Даль К. С. и Мадсен Х. А. (1998). Испытания в аэродинамической трубе профилей FFA-W3-241, FFA-W3-301 и NACA 63-430 . Роскилле: Forskningscenter Risoe.

Google Scholar

Глауэрт, Х.(1935). «Винты самолетов», в Aerodynamic Theory , ed W. Durand (Берлин; Гейдельберг: Springer), 169–360.

Google Scholar

Хансен, К. (2012). Презентация оффшорной ветряной электростанции рупоров и ветряных турбин vestas v80 . Люнгби: IEA WInd Task 31 Wakebench.

Google Scholar

Hasager, C.B., Rasmussen, L., Peña, A., Jensen, L.E., и Réthoré, P.-E. (2013). Уэйк от ветряной электростанции: кейс с фото револьверов. Энергия 6, 696–716.DOI: 10.3390 / en6020696

CrossRef Полный текст | Google Scholar

МЭА (2019). Перспективы морской ветроэнергетики на 2019 год . Париж: ОЭСР.

Google Scholar

Иванелл, С.С.А. (2009). Численные расчеты следов ветряных турбин . Стокольм, доктор философии докторская диссертация, KTH, Механика, Центр потока Линне, ПОТОК.

Google Scholar

Jabouille, P., Guivarch, R., Kloos, P., Gazen, D., Gicquel, N., Giraud, L., et al. (1999). «Распараллеливание французской метеорологической мезомасштабной модели мезона», в Euro-Par’99 Parallel Processing , ред.Аместой, П. Бергер, М. Дайде, Д. Руис, И. Дафф, В. Фрайссе (Берлин; Гейдельберг. Springer Berlin Heidelberg), 1417–1422.

Google Scholar

Джа П. К., Черчфилд М. Дж., Мориарти П. Дж. И Шмитц С. (2014). Рекомендации по распределению объемной силы при моделировании приводной линии ветряных турбин на сетках типа моделирования крупных вихрей. J. Solar Energy Eng. 136: 031003. DOI: 10.1115 / 1.4026252

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лак, К., Chaboureau, J.-P., Masson, V., Pinty, J.-P., Tulet, P., Escobar, J., et al. (2018). Обзор модели meso-nh версии 5.4 и ее приложений. Geoscient. Модель Dev. 11, 1929–1969. DOI: 10.5194 / GMD-11-1929-2018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lafore, J. P., Stein, J., Asencio, N., Bougeault, P., Ducroc, V., Duron, J., et al. (1998). Система моделирования атмосферы meso-nh. Часть i: адиабатическая формулировка и моделирование управления. Ann. Geophys. 16, 90–109.

Google Scholar

Марьянович, Н., Мироча, Дж. Д., Косович, Б., Лундквист, Дж. К., и Чоу, Ф. К. (2017). Реализация обобщенной линейной модели исполнительного механизма для параметризации ветряных турбин в модели исследования и прогнозирования погоды. J. Renew. Поддерживать. Энергия 9: 063308. DOI: 10.1063 / 1.4989443

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес-Тоссас, Л. А., Черчфилд, М. Дж., И Менево, К. (2016). Симуляция ветряных турбин с высоким разрешением и крупными вихрями с использованием линейной модели исполнительного механизма с оптимальной проекцией силы тела. J. Phys. Конференция. Сер. 753: 082014. DOI: 10,1088 / 1742-6596 / 753/8/082014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Месинджер Ф. и Аракава А. (1976). Численные методы, используемые в атмосферных моделях. Отчет об исследовании.

Google Scholar

Миккельсен, Р. Ф., и Соренсен, Дж. Н. (2004). Методы диска привода, применяемые к ветровым турбинам . Кандидат наук. дипломная работа, Дания.

Google Scholar

Млавер, Э. Дж., Таубман, С. Дж., Браун, П. Д., Яконо, М. Дж., И Клаф, С. А. (1997). Перенос излучения для неоднородных атмосфер: Rrtm, проверенная модель коррелированного k для длинноволновой части. J. Geophys. Res. Атмосф. 102, 16663–16682.

Google Scholar

Натан, Дж., Массон, К., и Дюфрен, Л. (2018). Анализ ближнего следа метода линии актуатора, погруженного в турбулентный поток, с использованием моделирования крупных вихрей. Наука о ветроэнергетике. 3, 905–917.

Google Scholar

Пинти, Дж.и Жабуй П. (1998). «Параметризация облаков со смешанной фазой для использования в мезомасштабной негидростатической модели: моделирование линии шквала и орографических осадков», в Conference on Cloud Physics (Everett, WA: American Meteorological Society), 217–220.

Google Scholar

Porté-Agel, F., Wu, Y.-T., Lu, H., and Conzemius, R.J. (2011). Моделирование больших вихрей атмосферного пограничного слоя потока через ветряные турбины и ветряные электростанции. J. Wind Eng. Indust.Аэродинамика. 99, 154–168. DOI: 10.1016 / j.jweia.2011.01.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ренкин, У. Дж. М. (1865). О механических принципах действия гребных винтов. Пер. Instit. Военно-морской архитектор. 6, 13–39.

Google Scholar

Редельспергер, Дж. Л. и Соммерия, Г. (1981). Метод представления турбулентности, выводимой на почтовый ящик, для трехмерной трехмерной конвективной конвекции. Bound.Слой Meteorol. 21, 509–530.

Google Scholar

Редельспергер, Дж. Л. и Соммерия, Г. (1986). Трехмерное моделирование конвективной бури: исследования чувствительности подсеточной параметризации и пространственного разрешения. J. Atmosph. Sci. 43, 2619–2635.

Google Scholar

Ринеккер, М. М., Суарес, М. Дж., Геларо, Р., Тодлинг, Р., Бакмайстер, Дж., Лю, Э. и др. (2011). Мерра: современный ретроспективный анализ НАСА для исследований и приложений. J. Clim. 24, 3624–3648. DOI: 10.1175 / JCLI-D-11-00015.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Соренсен, Дж. Н., и Шен, В. З. (2002). Численное моделирование следа от ветряных турбин. J. Fluids Eng. 124, 393–399. DOI: 10.1115 / 1.1471361

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стори Р. К., Норрис С. Э. и Катер Дж. Э. (2015). Метод сектора исполнительных механизмов для эффективного моделирования переходных процессов ветряной турбины. Энергия ветра 18, 699–711.DOI: 10.1002 / ср.1722

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трольдборг, Н. (2009). Моделирование следа от ветровой турбины по линии привода . Кандидат наук. дипломная работа, Дания.

Google Scholar

Вильфранк, Н., Кувре, Ф., Фурнье, Р., Бланко, С., Корне, К., Эймет, В. и др. (2019). Библиотеки трассировки пути в Монте-Карло для трехмерного переноса излучения в облачной атмосфере. arXiv [препринт]. arXiv: 1902.01137 .

Google Scholar

Как: настройка приводов Wastegate для работы в режиме двойного турбонаддува

Нет ничего более разочаровывающего, чем быть частью команды , состоящей из двух человек, где вы делаете больше, чем половину работы.Когда тонкие намеки не помогают ленивым людям вникнуть, конечный результат может стать громким аргументом. Каждая из турбонагнетателей в двухтурбинном двигателе ощущается одинаково. Когда работа двух турбин неуравновешена, вы можете даже услышать их споры (в виде помпажа компрессора). К счастью, двигатели с двойным турбонаддувом, в которых используются встроенные вестгейты исполнительного типа (с регулируемыми стержнями), могут быть «синхронизированы» для обеспечения одинаковых характеристик перепускных клапанов от каждого турбонагнетателя. После описания работы регулируемого привода и того, как он влияет на производительность, мы опишем процедуру синхронизации, как это сделано в нашей Project Time Capsule R34 GT-R.

Майкл Феррара

ДСПОРТ Выпуск № 184

Иногда расположение турбокомпрессора ограничивает доступ к приводу для измерений. Использование небольшой полоски жесткой стали, прикрепленной к концу стержня, может облегчить измерения.

Чтобы снизить стоимость и сложность при минимальном размере упаковки, почти все производители OEM используют турбокомпрессоры, которые имеют встроенный перепускной клапан (откидной клапан) в корпусе турбины, который управляется пневматическим приводом и штоком.Эта конфигурация когда-то считалась хуже внешних систем перепускных клапанов из-за проблем, которые преследовали более ранние конструкции. Однако в высококачественных современных турбокомпрессорах в корпусе турбины используются высококачественные материалы, поэтому образование трещин на внутреннем седле клапана из-за термических напряжений сегодня редко является проблемой. Поскольку место в моторном отсеке всегда ограничено для новых автомобилей, многие компании послепродажного обслуживания начали создавать турбо-системы со встроенными перепускными клапанами, чтобы снизить стоимость, сложность и размер упаковки.Когда турбокомпрессор со встроенным перепускным клапаном должным образом подходит для применения, не существует компромисса производительности по сравнению с внешним затвором при правильной настройке привода. Высокопроизводительные приводы для вторичного рынка позволяют увеличить базовое давление наддува, а некоторые даже позволяют использовать различные комбинации пружин для изменения базового уровня наддува.

В то время как конструкция турбокомпрессора может играть небольшую роль в определении того, сколько требуется сброса давления, размер двигателя и целевой уровень наддува играют важную роль.Чем больше рабочий объем двигателя и чем ниже уровень наддува, тем выше потребность в потоке перепускных клапанов, поскольку в любом случае больший поток выхлопных газов направляется от турбокомпрессора. Если вы работаете с двигателем малого объема и используете более высокие уровни наддува, потребность в потоке перепускного клапана будет минимальной. Учитывая, что у нас есть только половина 2,6-литрового двигателя, питающего каждый турбонаддув (1,3 л на турбо), и что наши уровни наддува будут высокими (диапазон 25-30 фунтов на квадратный дюйм), мы будем направлять только небольшой процент нашего выхлопа. поток через вестгейт.

Инструменты, необходимые для синхронизации перепускных клапанов, включают гаечные ключи, необходимые для регулировки штока привода, нагнетательный насос, манометр (механический) и штангенциркуль или циферблатный индикатор для измерения хода. Для нас хорошо сработала портативная комбинация насос / манометр от Mityvac, которая может считывать показания до 30 фунтов на квадратный дюйм. Если двигатель находится в транспортном средстве, вам может потребоваться сделать некоторые измерительные удлинители, чтобы обеспечить более быстрые измерения. Вам также понадобятся блокнот и ручка, чтобы записывать измерения.

Хотя циферблатный индикатор, как правило, более точен и проще в использовании для измерения хода, его будет труднее установить в большинстве моторных отсеков. В результате цифровой штангенциркуль может быть единственным вариантом. Независимо от измерительного инструмента, убедитесь, что ваша установка допускает повторяемые измерения с потерей более 0,002 дюйма погрешности, если это возможно.

Прежде чем мы изложим процедуру синхронизации приводов на сдвоенных турбинах, важно понять влияние, которое оказывает каждая регулировка, и почему вы можете рассмотреть возможность перехода на регулируемый привод вторичного рынка.Регулировка штока на приводе влияет на две переменные: общий ход и предварительную нагрузку между клапаном и седлом. Укорочение эффективной длины штока уменьшает ход и увеличивает предварительную нагрузку между клапаном и седлом. Увеличение длины делает прямо противоположное.

Величина доступного хода влияет на величину поворота клапана со своего седла. По словам Борга Уорнера, турбины EFR 6258, используемые в нашей Project Time Capsule R34GT-R, требуют хода около 17 мм, если требуется 100% максимального перепада давления.Как упоминалось ранее, нам не понадобится максимальный поток перепускной заслонки из-за небольшого рабочего объема двигателя и более высоких уровней наддува. Таким образом, мы решили установить ход около 5 мм. Согласно данным, предоставленным Borg Warner, при максимальном ходе 5 мм корпус 0.64A / R будет пропускать около 40 процентов от максимально возможного при максимальном ходе (17 мм). Для нашего приложения этого должно быть более чем достаточно. Если мы ошибаемся и не хватает хода, мы увидим проскальзывание наддува (уровни наддува поднимаются выше контрольной цели на высоких оборотах двигателя).Для более типичных применений лучше начинать с хода, достаточного для обеспечения 70 процентов максимального потока перепускного клапана. На этих турбокомпрессорах это будет примерно 11 мм хода.

Так в чем же проблема с простой настройкой на максимальный ход, даже когда 100 процентов максимального потока перепускного клапана не нужны? Когда шток привода отрегулирован так, чтобы он был длиннее, чем необходимо (с учетом большего хода, чем когда-либо будет использован), величина давления на седло или предварительная нагрузка между клапаном и седлом на заслонке клапана уменьшается.Меньшая предварительная нагрузка на клапан увеличивает вероятность того, что противодавление выхлопных газов приведет к открытию клапана. В случае этого турбонагнетателя диаметр отверстия клапана составляет 31 мм или площадь около 1,17 квадратных дюйма. Это означает, что если в выпускном коллекторе имеется противодавление 10 фунтов на квадратный дюйм, то сила в 11,7 (1,17 дюйма, 2 x 10 фунтов на квадратный дюйм) пытается силой открыть перепускную заслонку. Если не будет достаточной предварительной нагрузки, действующей против этой силы от противодавления, перепускная заслонка откроется преждевременно, и реакция наддува пострадает.

Перед затяжкой или ослаблением регулировочной гайки необходимо ослабить гайку предварительного натяга. Затягивание регулировочной гайки увеличит предварительную нагрузку и потенциально улучшит реакцию. Тем не менее, это также уменьшает общий ход и может привести к ускорению проскальзывания в некоторых приложениях.

Для этого приложения мы выбрали привод Turbosmart IWG75, специально разработанный для корпуса турбины Borg Warner B1 с одной спиралью (TS-0620-1143). Этот привод настроен на 14 фунтов на квадратный дюйм, но существует 18 различных комбинаций изменения двух типов внешней, средней и внутренней пружин для установки желаемого давления наддува на 18 ступенях от 3 до 26 фунтов на квадратный дюйм.Поскольку это двухпортовая конструкция, она хорошо подходит для применений с высоким противодавлением выхлопных газов. В сочетании с соленоидом управления наддувом, который правильно подключен, двухпортовая конструкция обеспечивает это, не позволяя видеть перепад давления на приводе до тех пор, пока не будет достигнуто целевое давление наддува. Напротив, в однопортовой конструкции давление наддува постоянно действует на диафрагму. Результат этого давления, действующего на диафрагму, плюс эффекты высокого противодавления выхлопных газов могут привести к преждевременному открытию перепускной заслонки.

Вот внутренняя часть регулируемого однопортового привода Turbosmart. Приводы с двумя портами будут иметь второй порт сигнала вакуума / наддува, расположенный внизу в нижнем корпусе.

Мы решили оставить пружины 14 фунтов на квадратный дюйм и не заказывать дополнительные пружины для увеличения базового давления наддува. Это было сделано для того, чтобы мы могли работать с 14 ~ 17 фунтами на квадратный дюйм на топливе с октановым числом 91. Если бы мы планировали работать только на E85, мы, вероятно, добавили бы внутреннюю пружину 5 фунтов на квадратный дюйм (каталожный номер TS-0505-2002), чтобы увеличить базовое давление до 19 фунтов на квадратный дюйм.

В конце успешной попытки синхронизации пары исполнительных механизмов оба исполнительных механизма должны одинаковым ходом отреагировать на давление наддува, которое примерно на 10 или 15 фунтов на кв. Дюйм превышает номинальное значение пружины исполнительного механизма. В нашем случае мы проверили ход как 25, так и 30 фунтов на квадратный дюйм, чтобы удовлетворить этому требованию.

После определения величины предварительного натяга / хода, который потребуется для вашего приложения, вы можете выполнить начальную настройку стержня. Это просто предположение, которое будет подтверждено измерениями.

Шаг 1: Если используется циферблатный индикатор, который может измерять ход до дюйма, расположите циферблатную индикацию на одной линии со штоком привода. Убедитесь, что на индикаторе присутствует предварительная нагрузка не менее 0,020 дюйма, и обнулите шкалу. При использовании цифрового штангенциркуля вам необходимо измерить длину от основания привода до места расположения поворотного клапана. Во многих случаях может потребоваться простое измерительное удлинение путем просверливания небольшого отверстия в плоской заготовке.

Шаг 2: Присоедините нагнетательный насос и манометр (мы использовали вакуумный / нагнетательный насос Mityvac Silverline со встроенным манометром) к верхнему порту привода.Используйте насос, чтобы установить давление на 5 фунтов на квадратный дюйм. Если вы используете циферблатный индикатор, вы можете увидеть, как циферблат индикатора перемещается в диапазоне 0,001 ~ 0,003 дюйма. Это число указывает величину хода при 5 фунтах на квадратный дюйм. Если вы используете цифровой измеритель, вам необходимо выполнить измерения в тех же местах, что и на первом этапе, и записать их. Во многих случаях вы не сможете увидеть небольшое движение 0,001 ~ 0,003 дюйма. Не волнуйтесь, когда этот процесс повторяется при более высоких уровнях давления, разницу в ходах будет легче измерить.Величина хода будет разницей в длине стержня в состоянии покоя (0 фунтов на квадратный дюйм) и при испытательном давлении 5, 10, 15, 20, 25, 30 фунтов на квадратный дюйм).

Шаг 3: Запишите ход, достигнутый при 5 фунтах на квадратный дюйм, и повторите запись процесса при более высоких давлениях (в нашем случае 10, 15, 20, 25 и 30 фунтов на квадратный дюйм). НЕ превышайте рекомендованное номинальное давление привода, иначе может произойти повреждение мембраны внутри привода.

Шаг 4: При просмотре измерений вы увидите, что величина хода едва увеличивается на каждые 5 фунтов на квадратный дюйм, пока вы не достигнете примерно на 7 ~ 10 фунтов на квадратный дюйм выше базового номинального значения наддува привода.В нашем случае мы не видели резких движений, пока не поднялись выше 25 фунтов на квадратный дюйм.

Шаг 5: Повторите и запишите измерения хода на самом высоком уровне давления, который вы проверили три раза, чтобы установить среднее значение, которое будет нацелено на второй затвор.

Когда первая заслонка установлена ​​и ход записан при разных давлениях, пора отрегулировать предварительную нагрузку на втором перепускном клапане, чтобы отразить первый привод. В зависимости от размещения турбонагнетателей и доступа к исполнительным механизмам может быть целесообразно подавать давление в оба исполнительных механизма одновременно.В этом нет необходимости, но это позволит провести дополнительное сравнение.

Шаг 1: Повторите процесс Шага 1, используемый для первого привода. Если вы используете цифровой измеритель, не думайте, что вы можете пропустить этот шаг. Это измерение не будет таким же, как у первого привода, поэтому его необходимо записать, чтобы получить точные измерения хода.

Шаг 2: Подайте давление во втором приводе до максимального значения давления, используемого при регистрации хода на первом приводе.

Шаг 3: Измерьте величину хода и сравните ее со средним ходом, зарегистрированным для первого привода. Если значения не находятся в пределах 0,010 дюйма друг от друга, шток на втором приводе необходимо отрегулировать

Шаг 4: Если ход второго привода больше, чем у первого привода, эффективную длину штока необходимо уменьшить. И наоборот, если ход на втором приводе меньше, чем на первом приводе, эффективная длина штока должна быть увеличена.Чтобы отрегулировать шток, вам нужно будет ослабить стопорную гайку (ближайшую к приводу гайку) перед тем, как затянуть (чтобы сделать шток короче) или ослабить (чтобы сделать шток длиннее) регулировочную гайку. Величина необходимой регулировки будет зависеть от величины разницы в ходах. Если разница превышает 0,040 дюйма, может потребоваться полный оборот гайки. После изменения длины стержня затяните стопорную гайку.

Шаг 5: Измерьте величину хода и сравните ее со средним ходом, зарегистрированным для первого привода.Если значения не находятся в пределах 0,010 дюйма друг от друга, продолжайте регулировку штока на втором приводе и измеряйте изменение хода до тех пор, пока ход не будет в пределах 0,010 дюйма друг от друга.

Шаг 6: ПОДКЛЮЧИТЕ СИГНАЛЬНЫЕ ЛИНИИ К ВЕРХНЕМУ ПОРТУ КАЖДОГО ПРИВОДА !!!!

Шаг 7: Убедитесь, что давление наддува регулируется должным образом, когда регулятор наддува установлен на минимальное значение (только перепускная заслонка). Если давление наддува превышает номинальное значение привода более чем на 3 фунта / кв.дюйм, возможно, у вас недостаточный ход (слишком большая предварительная нагрузка).Если наддув постепенно увеличивается на высоких оборотах двигателя, у вас также может быть недостаточный ход (слишком большой предварительный натяг). В любом случае увеличивайте длину стержня на пол-оборота регулировочной гайки, пока проблема не будет решена.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *