Почему ломается турбина на дизеле: Без надувательства: почему ломаются турбины, и как их ремонтируют

Без надувательства: почему ломаются турбины, и как их ремонтируют

Кратко об устройстве и работе

Все гениальное просто. Правда, это относится к самой идее – концепции, так сказать, турбокомпрессора. Многим инженерам не давала покоя расходуемая впустую энергия вылетающих из выпускного коллектора отработанных газов. Наконец один из них (Альфред Бюхи) все-таки создал конструкцию, в которой на одном валу были установлены два колеса с крыльчатками – компрессорное и турбинное. Поместив вал с колесами в корпус, он получил турбокомпрессор.

Так, на турбинное колесо попадали вылетающие через выпускной коллектор отработанные газы и раскручивали его, а вместе с ним и компрессорное колесо, благодаря которому атмосферный воздух под давлением подавался во впускной коллектор. Компрессорное и турбинное колеса имеют свои корпусы, называемые еще «улитками», вал на втулках помещен тоже в свой корпус, который называют «картриджем». В последний подводится моторное масло для смазки, а иногда и охлаждающая жидкость для дополнительного охлаждения. Сам вал, на котором установлены турбина и компрессор, чаще вращается на подшипниках скольжения – втулках из бронзы. Есть варианты и на подшипниках качения, но такие турбокомпрессоры имеют очень высокую стоимость.

Для контроля за частотой вращения турбины, а, следовательно, и давлением наддува установили перепускной клапан (wastegate), который при необходимости сбрасывает часть отработанных газов в обход турбины. Управляется этот клапан с помощью актуатора, который может быть вакуумным или с электрическим сервоприводом. На впуске же установлен байпасный клапан, призванный перенаправлять воздух обратно на вход компрессора в моменты закрытия дроссельной заслонки. Кстати, знаменитый «пщщщ» при переключении передач в фильме «Форсаж» – это работа заменителя байпаса – блоу-офф клапана (blow-off). Именно при его работе избыток воздуха столь эффектно отправляется в атмосферу.

Но никто и ничто не стоит на месте, а потому те, кому не нравилась грубая работа перепускного клапана, решили, что неплохо было бы управлять направлением потока отработанных газов. Так появились турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Внутри корпуса турбинного колеса установлены по кругу направляющие лопатки, которые при помощи специального механизма изменяют свое расположение, по-разному направляя поток отработанных газов на лопатки турбинного колеса. Тем самым регулируется частота вращения турбины в зависимости от нагрузки на двигатель.

В рамках этого материала мы не будем рассматривать ни сдвоенные, ни комбинированные системы наддува, так как на сегодня главное – понять, какие проблемы могут возникнуть, и как они решаются.

Что может поломаться

Так, например, при попадании посторонних предметов или пыли во впускной трубопровод могут разрушиться лопатки компрессорного колеса.

Что-либо подобное случается и с лопатками турбинного колеса, а вместе с ним и лопатками изменяемой геометрии, если таковые имеются.

Масляное голодание, неправильный подбор масла, перегрев, нарушение регламента замены моторного масла – все это приводит к износу рабочих поверхностей вала турбокомпрессора.

Износ может стать причиной заклинивания системы изменения геометрии турбины.

Возможны заклинивания актуаторов привода перепускного и байпасного клапанов, которые управляются ЭБУ двигателя.

Из-за чрезмерных перегрузок есть вероятность деформации вала турбины. Все перечисленное – только основные причины. Выявленное же в процессе ремонта может неприятно удивить, ведь турбина – это высоконагруженный агрегат, и причин выхода из строя может быть множество.

Как понять, что с турбокомпрессором проблемы

Базовых признаков только два – потеря тяги или такая тяга, которой не было раньше. При потере тяги сервисмен первым делом «грешит» на турбину, потому что она – одна из самых уязвимых единиц под капотом. Крутится порой до 150 000 об/мин, с одной стороны греется, с другой – охлаждается, а потому если тяга на авто куда-то начала пропадать, то подозрение в первую очередь падет на нее. Все остальное можно узнать только после снятия турбокомпрессора с автомобиля.

Предварительно мастер просто обязан выполнить диагностику всех систем, чтобы убедиться в том, что ни один из датчиков не вышел из строя, и нет ни одного места, через которое воздух попадал бы во впускной коллектор в обход системы впуска.

Есть еще один момент – это шум турбины высокой частоты, почти писк, который зачастую говорит о слишком большом осевом или радиальном люфте вала турбокомпрессора. Двигатель при этом может тянуть, как и прежде, но время жизни турбины резко начинает стремиться к нулю.

А теперь о том, что касается тяги, нехарактерной для двигателя – то есть, если вы вдруг обнаружили, что больше нет турбоямы и чего-то подобного, и автомобиль «на подрыве» всегда. Такие признаки могут говорить о том, что перепускной клапан (wastegate) заклинило, отработанные газы не сбрасываются, и оттого турбина качает воздух по полной, повышая давление наддува. «Подрыв» – это хорошо, но он может закончиться прогоранием поршня или клапанов из-за перегрузки. Так что следите за «характером» своего автомобиля.

После снятия турбокомпрессора

Все, что описано выше, касается исключительно диагностики до снятия турбины с двигателя. Теперь же представим, что мастер провел диагностику и выдал неутешительный вердикт, что скорее всего проблемы связаны именно с турбокомпрессором. В этом случае механик демонтирует его и отправляет на участок дефектовки и ремонта.

Теперь начинается самое интересное. Первое, на что смотрит мастер, – это компрессорное и турбинное колеса и состояние корпуса турбинного колеса. По нагару и саже на впуске корпуса турбины мастер может приблизительно сориентировать, что является их причиной – может, «заливает» форсунка, или износились поршневые кольца, отчего в наддув гонит масло из картера двигателя. Осмотром же турбинного и компрессорного колес можно выявить чрезмерный износ оных, как в нашем случае.

В идеале каждая из лопаток должна проходить рядом с корпусом с минимальным зазором – слишком большой зазор означает потери. Далее мастер на ощупь проверяет люфт вала турбины.

Почему на ощупь? Да потому, что люфта практически не должно быть, причем ни радиального, ни осевого. Далее следует разборка. Ничего сложного в ней нет: болты и гайки долой – и вот уже «улитки» отдельно, картридж отдельно. Далее мы отвернули гайку крепления компрессорного колеса и сняли его, после чего вал извлекли из картриджа. Втулки – выпрессовали. Вот по сути и вся разборка. Турбинное колесо, к слову, образует с валом одну неразъемную деталь.

Все элементы корпуса турбокомпрессора отправляются на пескоструйную очистку.

Рабочие элементы отправляются на обмер – там, в частности, измеряется диаметр вала в местах установки втулок. При необходимости заменяется компрессорное колесо. Если с валом или с турбинным колесом все плохо, то поможет только замена. Помимо этого, при проверке подают разрежение и проверяют работу актуаторов. Если же актуатор электрический, его проверяют с помощью соответствующих диагностических приборов.

Ремонт турбины

Если поверхности вала изношены в пределах допустимого, то их шлифуют, если вне пределов – заменяют. После шлифовки снова измеряют наружный диаметр и вытачивают под него втулки.

Затем вал отправляют на проверку его биения – и никакого диссонанса или нарушения технологии здесь нет. Дело в том, что вал можно условно разделить на две части – рабочую, на которую установлены втулки, и часть, на которую установлено компрессорное колесо. Последняя не может быть отшлифована из-за того, что компрессорные колеса, как запчасти, поставляются только в номинальных размерах. Шлифовка вала пусть и на малую долю, но изменит его диаметр. А изменение зазора между валом и колесом недопустимо. Потому мастер ставит вал на специальный стенд с индикатором часового типа и, вращая его, определяет точки деформации.

Затем с помощью специальных инструментов и молотка правит его. Правит до тех пор, пока не добьется почти идеальных результатов по биению.

После правки вал отправляется на балансировку. Процесс этот сам по себе интересный. На специальный стенд ставят вал, на него накидывают приводной ремень, который и прижимает вал к опорам. На турбинное колесо наносится метка, а напротив него ставится лазерный датчик частоты вращения. После включения приводного электромотора вал раскручивается до определенных оборотов, чтобы откалибровать стенд. Затем мастер прилепляет небольшой кусок пластилина напротив метки турбинного колеса и снова включает стенд. Потом лепит приблизительно такой же кусок пластилина с обратной стороны турбинного колеса, но напротив первого куска.

После этого мастер включает стенд, доводит обороты до требуемых и выключает. По итогам процедуры на экране дисплея стенда выводятся приблизительные точки дисбаланса вала с весом материала, который необходимо удалить для балансировки.

Глядя на эти точки, мастер немного стачивает поверхность гайки турбинного колеса.

Затем вал снова отправляется на стенд – и весь процесс повторяется по кругу, пока не будут достигнуты требуемые показатели.

После удачной балансировки мы ставим на вал уже подготовленные втулки и собираем то, что называют картриджем – корпус вала.

Турбину почти полностью собирают – лишь без установки «улитки» компрессора.

В таком виде ее устанавливают на стенд для окончательной проверки перед сборкой.

Гайку крепления компрессорного колеса предварительно намагничивают специальным магнитом. Делают это с целью снятия показаний работы вала – его частоты вращения и биения. Установка на стенд подразумевает подключение подачи масла и холодного сжатого воздуха. На стенде мастер раскручивает турбину до частоты немного выше рабочей, проверяя основные показатели работы.

Убедившись, что все в порядке, устанавливают корпус компрессора и актуатор. Далее подсоединяют к актуатору вакуумный шланг, а на его шток устанавливают электронный индикатор, который является частью специального оборудования для регулировки начала открытия и хода штока.

В память стенда внесена база данных по турбокомпрессорам – мастеру достаточно внести номер турбины в эту базу (номер нанесен на корпусе каждой турбины) и запустить процесс диагностики.

Стенд подведет определенное разрежение к актуатору, а индикатор считает ход штока. Если что-то окажется не в порядке, мастер отрегулирует длину штока. На этом ремонт турбины можно считать оконченным.

Перед установкой турбокомпрессора на двигатель, особенно если сам ДВС «капиталился», многие рекомендуют промыть систему смазки промывочным или просто недорогим маслом. Рекомендуется сделать это как минимум четыре раза и только после этого ставить турбокомпрессор. Если не учесть этого, то следующий ремонт турбины потребуется раньше, чем предполагалось.

В заключение

Вал турбины очень чувствителен к качеству моторного масла, и продукты износа двигателя могут сделать свою коварную работу. Потому, когда дело касается ремонта турбокомпрессора, не стоит дешевить. В целом даже самый сложный ремонт всегда будет приблизительно в два раза дешевле самой дешевой, но новой турбины. Если усреднить цены, то ремонт может стоить около 250 долларов, а новая турбина в сборе – приблизительно 500 долларов. Ну а чтобы подольше не заезжать в сервис за столь дорогостоящим ремонтом, следите за своим автомобилем и качеством используемого моторного масла, а также не ленитесь читать рекомендации по правильной эксплуатации автомобилей в зимний период.

Особая благодарность в подготовке материала организации «РемТурбоСервис» (+38 057-762-98-26, Харьков; +7 917-540-61-20, Белгород; +7 495-255-46-96, Москва)

Опрос

А вам приходилось сталкиваться с поломкой турбокомпрессора?

Всего голосов:

Причины поломки турбины: 5 распространенных неисправностей

Основные причины поломки турбины

Почему турбокомпрессор сломался? Частый вопрос, после — «Где найти хороший ремонт турбин в Днепре?» Поэтому мы решили сделать подробную инструкцию: Причины поломки турбины.

Надеемся, что данная статья поможет автовладельцам избежать неприятностей с авто, когда нужно срочно ехать. А также подскажет, как продлить срок службы турбины и ДВС.

Причины поломки турбины: 5 распространенных неисправностей

 

1. Загрязненное масло – частый случай Слой смазки защищает контактирующие элементы турбоагрегата от трения и быстрого износа. Грязь служит более быстрым износом трущиеся детали. Увеличивается риск перегрева агрегата. Густое масло превращается в нагар в маслоподводных каналах, в подшипниках, на крыльчатке. Сажа и отложения грязи утяжеляют детали, замедляют их работу, турбина «закисает». В ТК с изменяемой геометрией может заклинить механизм. Турбокомпрессор быстро изнашивается, снижается герметичность агрегата, пропадает тяга. Посторонние объекты (крупные и мелкие частицы металлагерметик и т.д.) царапают поверхности элементов турбины, повреждают вал, стачивают подшипники, а также приводят к стиранию уплотнителя.

   Когда возникают проблемы с маслом:

   • Поврежден, сильно загрязнен или установлен некачественный масляный фильтр.
   • Используется низкосортное масло.
   • В смазку попала пыль, инородные предметы.
   • Сломался клапан в масляном фильтре.
2. Недостаточное смазывание – вторая причина Недостаток масла приводит к сильному трению внутренних элементов турбины, плохому охлаждению всей системы. В этом случае перегрев – первый признак поломки турбины. Из-за масляного голодания ломаются подшипники, деформируется ротор, закоксовываются уплотнительные кольца турбокомпресора.. Причины:
   • перегрев турбины при работе в экстремальных условиях;
   • заводской дефект, загрязнение или разрыв масляного патрубка;
   • неисправность масляного насоса;
   • плохое заполнение системы смазки нового ТК;
   • длительный простой автомобиля и неправильный запуск авто после перерыва в эксплуатации.
3. Повреждение посторонними предметами Пыль и грязь, металлические частицы, камешки и песок, куски фильтра или клапана – посторонние предметы. Попадают внутрь турбокомпрессора во время эксплуатации, кустарного ремонта, из-за поломок деталей двигателя и др. Из строя выходят холодные/горячие лопасти (сбиваются и гнутся края), деформируется и лопается ротор, заклинивает турбину.
4. Предельные режимы эксплуатации ускоряют износ ТК Ресурс турбины быстро уменьшается, если она работает в экстремальных условиях:

    

   • сбои в компьютерной системе автомобиля → увеличение оборотов двигателя сверх допустимых – разбалансировка, люфт оси и др.;
   • остановка двигателя без работы на холостом ходу → перегрев турбины, образование сажи;
   • чрезмерное загрязнение фильтров и масла → механические повреждения вала, подшипников, уплотнителя, корпуса.
5. Применение герметика для уплотнения соединения Некоторые автовладельцы пытаются самостоятельно заделать неплотные соединения в системах подачи и выхлопа. Используют для этого неподходящие герметики. Как результат – уменьшается диаметр патрубка или герметик нагревается, пересыхает и рассыпается на куски, засоряет турбину. Не делайте так. Правильный вариант: видите любые признаки поломки турбины на дизеле или бензине – поезжайте на диагностику к специалистам.

Что должно насторожить водителя в неисправной турбины

Распространенные симптомы поломки турбины:

• Любые звуки, не характерные для исправной работы турбины (свист, писк, визг, скрежет, шелест, стук, шипение, пшикание).
• Снижается тяга ДВС, ухудшается динамика.
• Двигатель набирает обороты дольше, чем обычно. Работает нестабильно на холостом ходу.
• Чрезмерный расход масла.
• Запах горелого масла.
• Дымный выхлоп белого, серого, черного цвета.

Как не допустить поломки турбины?

• Правильно и регулярно обслуживайте двигатель.
• Следите за давлением масла.
• Не допускайте попадания посторонних предметов в систему турбонаддува.
• Не экономьте на воздушном и масляном фильтрах.
• Вовремя меняйте масло, покупайте качественный продукт.
• Уровень масла в системе двигателя должен быть на указанной отметке.
• Помните, что оптимальная температура подшипников и оси меньше 90°С.
• Прогревайте двигатель перед поездкой в холодное время года и дайте ему поработать некоторое время на холостом ходу после остановки.
• Вовремя устраняйте неисправности.
• Доверяйте ремонт турбин специалистам.

 

Где можно отремонтировать турбину?

В сервисе Turbo Magic выполняют ремонт турбокомпрессоров быстро и недорого. Многолетний опыт и современное оборудование позволяют нам сделать базовый ремонт ТК за 4 часа. Качественно, точно, честно. Подробности ремонта фиксируем документально, выдаем гарантию на турбину – 1 год. К нам можно доехать из любой точки Киева.

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Причины поломки турбины

Не бывает так, что турбина поломалась сама по себе. Всегда есть причина, по которой турбокомпрессор вышел из строя. Их может быть несколько. Специалисты в сфере турбонаддува уверенны, что ресурс современной турбины равняется к ресурсу двигателя. К сожалению, на практике мы наблюдаем другую картину. Что-то случилось и турбокомпрессор нужно менять. Как утверждают производители, дефекты в изделиях исключены. И это правда: процесс изготовления турбин постоянно контролируется, да и для производства используют высокотехнологичные и автоматизированные линии.

Так почему же турбины ломаются? Почему недавно установленный турбокомпрессор неожиданно выходит из строя? Как распознать проблему? Далее мы рассмотрим 11 признаков поломок турбин и причины этого.

Причины и признаки неисправностей турбины

1. Когда автомобиль разгоняется, мотор прогревается и из выхлопной трубы выходит синий дым. Через время он исчезает.
   Почему: Масло, попадая в цилиндр двигателя, сгорает в турбине из-за утечки.
2. Черный цвет выхлопных газов.
   Почему: Нагнетающие магистрали и/или интеркулер где-то пропускают воздух. Вследствие этого обогащенная смесь сгорает. Очевидно, поломана система управления турбокомпрессора.
3. У выхлопных газов мутно-белый цвет.
   Почему: Маслопровод турбокомпрессора чем-то загрязнен.
4. Чрезмерно расходуется масло (на 1 километр уходит 200 — 1000 мл), на целом изделии или на стыках патрубков воздушного тракта можно увидеть жирные подтеки.
   Почему: Загрязнился сливной маслопровод или канал, через который подходит воздух. Возможно, закоксовался корпус оси ТКР.
5. Автомобиль хуже разгоняется.
   Почему: Через неисправную или поврежденную систему управления ТКР в двигатель поступает недостаточно воздуха.
6. Мотор во время работы шумит, свистит.
   Почему: Место соединения выхода компрессора и двигателя пропускает воздух.
7. Во время работы турбины слышен скрежет.
   Почему: Корпус турбины треснул или немного деформировался, лопасти касаются краев трещин. Если это случилось, ТКР скоро сломается.
8. Работающая турбина шумит больше обычного.
   Почему: Провод, подающий масло, загрязнен, а осевой и радиальный зазоры ротора увеличились. Возможно, они трутся о корпус турбины.
9. Чрезмерно уходит топливо, а токсичность выхлопа заметно увеличилась.
   Почему: Воздушный фильтр или канал поступления воздуха к турбокомпрессору сильно загрязнились.
10. На корпусе видно, что со стороны компрессора протекает масло.
    Почему: Корпуса оси турбины закоксовался. Также нарушена работа смазки, поврежден турбокомпрессор.
11. Когда запускается двигатель, труба выбрасывает под капотом облако черного дыма. Также возникает эффект турбоямы.
    Почему: Утечка газа по причине трещины на байпасном клапане турбины.

Подводя итоги

От поломки турбины никто не застрахован. Но если вы регулярно обслуживаете машину, своевременно меняете масло, ваш турбокомпрессор будет служить еще много лет. И если вы думаете, что автомобиль с пробегом 200-250 т. км при работе одной турбины — это редкость, вы ошибаетесь. Секрет во внимательном отношении к своей машине и соблюдении правил эксплуатации, которые и обеспечивают долголетнюю работу как авто, так и турбины.

Хотите предотвратить поломку турбокомпрессора? Заливайте только качественное масло, не превышайте заданное заводом изготовителем количество, не допускайте засорения турбины, исключите ее перегрев.

Не игнорируйте тот факт, что ремонтировать турбину при любых видах поломки должны специалисты в сервисном центре. Чтобы не повредить механизм, человек должен обладать специальными знаниями, умениями и располагать оборудованием. Тем более, любая работа, связанная с ремонтом агрегата, должна выполнятся в идеально чистых условиях. Если хоть малейшая частица попадет в турбокомпрессор, он может выйти из строя. Поэтому берегите свой автомобиль, а ремонт турбины доверяйте профессионалам!

 

Причины поломки турбины, турбокомпрессора, признаки неисправной турбины

Причины поломки турбины: разбираем основные моменты

Как показывает практика, все проблемы с турбокомпрессором вызваны неполадками двигателя и его систем, либо неправильной эксплуатацией самой турбины. Перед тем как купить турбину новую, нужно точно установить, что послужило причиной выхода её из строя.

Самые распространенные причины поломки турбины

1. Загрязнение смазки в двигателе. Масло защищает элементы турбины от трения. Наличие грязи в масле приводит к повреждению соприкасающихся деталей и перегреву турбины. Густое масло снижает скорость работы комплектующих и отяжеляет их. От высокой температуры оно превращается в нагар и оседает на деталях. Мы рекомендуем менять масло каждые 10 000 км пробега.

Масло загрязняется если:

• Масляный фильтр сильно изношен или плохого качества;
• В масло попадает пыль и инородные частицы;
• Клапан масляного фильтра неисправен;
• Используется некачественное масло.
2. Еще одной причиной поломки турбины на дизеле является недостаточное количество смазки. Нехватка смазки вызывает поломку подшипников, деформацию ротора, коксование уплотнительных колец турбокомпрессора. Если в компрессоре недостаточно масла, то его составляющие нагреваются очень сильно, а система в целом охлаждается медленно.

Что может вызвать нехватку масла:

• Работа турбины в экстремальных условиях, как результат, ее перегрев
• Поломка масляного насоса;
• Недостаточное количество масла в системе;
• Неправильный запуск автомобиля после длительного периода неиспользования.

Очень важно использовать качественное масло. Использовать нужно масло, подходящее для турбированных двигателей.

3. Износ под воздействием посторонних предметов. К посторонним предметам относятся: металлические частицы, пыль и грязь, песчинки и камешки, куски клапана. Мелкие предметы шлифуют и стачивают лопасти турбины, а большие, вроде камешков с дороги и окалины, ломают компрессорное колесо.

Посторонние предметы могут попасть внутрь турбины во время эксплуатации автомобиля, непрофессионального ремонта, а также поломки двигателя. Сторонние предметы в турбине ломают и разбивают лопасти, вызывают деформацию ротора и заклинивание турбины.

4. Эксплуатация турбины в экстремальных условиях. К таким условиям относятся такие ситуации:
• Остановка двигателя на холостом ходу приводит к образованию сажи и перегреву турбокомпрессора;
• Сбои в компьютерной системе, что в свою очередь приводит к увеличению оборотов двигателя выше допустимых. Как результат — люфт оси, разбалансировка;
• Обширное засорение фильтров и масла чревато механическим повреждениям корпуса, подшипников, уплотнителя и вала.
5. Использование герметика вместо резинки для повышения плотности соединения. Часто во время самостоятельного ремонта владельцы машин применяют неправильные герметики, затем герметик высыхает, крошится на части и осыпается в турбину.

Запомните, как только вы заметили первые признаки неисправности турбины, обращайтесь за помощью к специалистам.  

Какие симптомы неисправности турбины?

Если вы заприметите один из этих признаков, то срочно обращайтесь к мастеру:

• Нехарактерные звуки во время работы турбины;
• Снижение тяги двигателя;
• Повышенное потребление масла;
• Серые, черные или белые выхлопные газы;
• Медленный разгон двигателя.

Поломка турбины на дизеле — как предотвратить?

Чтобы продлить жизнь турбине нужно:

• Проводить техническое обслуживание двигателя;
• Своевременная замена масла;
• Оберегать систему турбонаддува от попадания сторонних предметов;
• Использовать качественные фильтры для масла и воздуха;
• Зимой дать двигателю поработать перед началом езды;
• Следить за появлением симптомов поломки турбины;
• Проводить ремонт только у профессионалов.

Где отремонтировать турбину?

Компания TurboRotor выполнит ремонт турбокомпрессора качественно и с использованием оригинальных комплектующих. На все выполненные работы мы предоставляем гарантию в 1 год.

как определить скорую необходимость замены детали |

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.

Ремонт турбины, причины их поломок и как починить

Многие современные автомобили всё чаще оснащены турбокомпрессорами. Это говорит о всеобщей тенденции автомобильного мира, которая стремится к расширению возможностей машины и появлению на массовых рынках электромобилей. Но, на сегодняшний день пока присутствует лишь малый перечень аккумуляторов, которые способны давать необходимую энергию. Таким образом, при помощи специальных приспособлений, мастера уменьшают объемы двигателей, чипуют машины и при этом уменьшают количество вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, автомобиль дополняется различным навесным оборудованием, дабы дополнить мощность в ущерб ресурса двигателя.

Ранее на рынке было много двигателей «миллионников». Но, те времена давно прошли и сейчас среднестатистический мотор современного производства вытягивает не более 200 тысяч километров до первого ремонта. Все эти двигатели, как правило, оснащены турбинами.

Принцип работы турбины и интересные факты

Турбина представляет собой специальное устройство, задача которого – создавать во впускном коллекторе давление, чтобы за тот же период времени, пока открывается впускной клапан, залетало большее количество воздуха. Такой воздух сжатый и под давлением.

• Чем больше количество воздуха, тем больше кислорода;
• Чем больше кислорода, тем выше уровень катализации реакции;
• Взрыв в таком случае более мощный и качественный;
• Поршень с большей скоростью проходит вниз, коленвал с большей скоростью вращается;
• Крутящий момент двигателя увеличивается, мощность тоже;

Но, чаще всего турбины на таких моторах выходят из строя. Особенно это касается новых. Старые дизеля и старые машины крайне редко ломаются по этим причинам. Машина 80-90 годов не требует ремонта турбины по сей день. В то же время, машины 2010 года выпуска приезжают гораздо чаще. Всё потому, что в них заложен такой ресурс.

Турбина состоит из нескольких внутренних частей. Компрессор – нагнетает давление во впуск. Одна сторона является турбиной, которая раскручивается, но там находится общая ось, вал также общий. Он же приводит в действие крыльчатку, который и нагнетает давление. Таким образом, создаётся давление во впуске.

Несвоевременное техническое обслуживание

Первая и самая частая причина – несвоевременное прохождение ТО. Если не менять, к примеру, воздушный фильтр по необходимым срокам, получится, что турбина работает сама по себе, у неё не присутствует радиальной нагрузки по оси вращения. Воздушный фильтр забивается, затем появляется дополнительная нагрузка и устройство выходит из строя. Стирается упорный подшипник скольжения, из-за чего турбина уходит в дисбаланс и ломается.

Второй причиной является отсутствие масла или «масляное голодание». Когда в системе отсутствует давление масла (причем не важно, длительное время или короткое). Как же она работает?

Работа в масле

Турбина работает в масле. У современной турбины нет никаких шариковых или роликовых подшипников, только подшипники скольжения. Турбина начинает работать в масляном клине. Получается эффект «маслянной ванны» под давлением. За счёт этого у турбины отсутствует трение с деталями, которые вращаются вместе с ним.За счёт этого достигается высокая скорость ротора турбины. Начиная от 40 тыс. На старых дизельных моторах, заканчивая скоростью в 150 тыс. Оборотов в минуту на самых новых. В случае, если масло плохое, либо его нет, то появляется эффект трения между втулкой и валом. Вал в свою очередь вырабатывается, крыльчатка начинает расшатываться и цеплять корпус. Корпус также вырабатывается и как правило – это приводит к дисбалансу всей турбины. В свою очередь, крыльчатка разлетается из-за высоких оборотов. Во время идеального баланса машины устройство работает исправно, но как только он будет нарушен другим фактором дисбаланса – это смерть для турбины.

Абразив

Также, одна из причин поломки турбины – абразив в системе смазки. К примеру, если внутрь устройства попадает песок, либо смешиваются два несовместимых масла. Также, бывают ситуации, когда масло-насос гонит стружку внутрь устройства. Она попадает внутрь, между валом и втулкой турбины. Таким образом происходит выработка вала, втулки. Вновь дисбаланс, вновь расшатывается турбина и наступает её смерть.

Инородные частицы

Также, попадание инородных частиц внутрь холодной стороны турбины. Тобишь, если в нагнетающую улитку попал инородный предмет. Это может быть по причине невнимательности мастера во время замены патрубка, либо фильтров. Также, какой-либо предмет из системы наддува может самостоятельно в процессе пользования машины отваливаться и попасть внутрь улитки. Происходит всё то же самое, что описано выше.

Последняя причина – попадание какого-либо объекта, который вылетает из двигателя по разным причинам (например, кусок направляющего клапана, либо кусок свечи накала. Происходит тоже самое, что и в прошлом случае.

Как можно избавиться от этой проблемы?

В Украине есть множество турбо-сервисов, которые помогут в ремонте турбины. Цена за ремонт, как правило, значительно ниже стоимости и покупки новой турбины. Кроме того, турбину следует проверять на специальном диагностическом оборудовании, используя токарный участок и разгонное оборудование, чтобы чётко понимать причину поломки.

Нужна консультация?

Наш специалист вам перезвонит!

Причины поломки и выхода турбин и турбокомпрессора из строя

Причин для выхода турбины из строя может быть несколько, однако, если вы соблюдаете все технический регламенты по обслуживанию машины, замене масла и вовремя проводите обслуживание автомобиля, то турбокомпрессор установленный на автомобиль прослужит вам долгие годы и пробег автомобиля 200-250 т. км с одной турбиной это не редкость, а просто внимательное отношение к своему автомобилю и соблюдение требований для его длительной и безпроблемной эксплуатации.

Рекомендуем вас посмотреть виде ролик от фирмы Garrett посвещенный проблемам с турбинами и правильному обращению с ними:

Теперь поговорим о проблемах поподробнее:

1. Моторное масло загрязнено

            1.1 Моторное масло имеет включения достаточно крупных абразивных частиц

При наличии в масле крупных абразивных частиц наблюдается сильный износ опорных шеек ротора турбокомпрессора. На шейках и втулках  опорных и упорных подшипников можно наблюдать довольно глубокие задиры (фото 1-4).

Фото 1.

Фото 2.

Фото 3.

Фото 4. (справа – новая втулка)

Среди наиболее вероятных причин такого состояния моторного масла прежде всего следует назвать некондиционный масляный фильтр, перепускной клапан которого негерметичен. Вследствие этого часть масла поступает в каналы двигателя без фильтрации.

Также причиной может стать загрязнение моторного масла после неаккуратного ремонта. Зачастую грязь может попасть в масло после вскрытия  клапанной крышки головки блока, поддона масляного картера или каких-либо других работ с частичной разборкой двигателя. При этом даже качественный масляный фильтр может оказаться полностью блокированным загрязнениями, после чего срабатывает перепускной клапан и масло поступает в магистраль без фильтрации.

            1.2. Моторное масло имеет загрязнения в виде мелких абразивных частиц

Визуально загрязнение масла такого характера проявляется в значительном износе опорных шеек ротора ТК, причем на граничных кромках зон трения будет наблюдаться эффект «зализывания». Втулки радиальных подшипников изнашиваются подобным образом – хорошо видны скругления их кромок. Также хорошо виден износ на внутренней стороне упорного подшипника (фото 5-7).

Фото 5.

Фото 6.

Фото 7.

Наиболее вероятные причины загрязнения такого характера:

—  значительное превышение срока службы моторного масла. Любое масло постепенно теряет свои смазывающие свойства, стареет и закоксовывается от воздействия высоких температур. Мелкие частицы кокса проникают сквозь фильтрующий элемент масляного фильтра и  постепенно «шлифуют» поверхности трения в подшипниках турбокомпрессора.

— После обкатки двигателя масло не было вовремя заменено. Обкатка сопровождается образованием мелких абразивных частиц металла. При этом абразивные частицы  попадают в систему смазки турбокомпрессора, что приводит к его повышенному износу.

            2. Моторное масло имеет химические загрязнения

Загрязнение масла такого характера проявляется в виде значительного износа опорных шеек ротора ТК. При этом наличествуют явные признаки перегрева в виде  цветов побежалости. Аналогичная картина наблюдается и на внутренних поверхностях опорных втулок подшипников скольжения. (фото 8,9)

Фото 8.

Фото 9.

Наиболее вероятные причины такого загрязнения:

— смешивание моторного масла в картере двигателя с топливом. Причиной может быть нарушение в работе системы подачи топлива. Если одна или несколько форсунок системы впрыска работают неправильно, часть топлива может попадать в картер. Также топливо может попасть в масло вследствие неаккуратного техобслуживания, к примеру измерения компрессии в цилиндрах;

— наличие в масле чрезмерного количества присадок, улучшающих отдельные его свойства;

— применение в двигателе некачественного моторного масла либо вполне качественного, но не предназначенного для использования в моторах с турбокомпрессором.

Химические загрязнения приводят к резкому снижению прочности масляной пленки в подшипниках скольжения ТК. На интенсивных режимах работы агрегата пленка может разрушаться, что приводит к сухому трению как раз в тот момент, когда смазка нужна больше всего.

3. Повреждения, связанные с эксплуатацией ТК на предельных режимах

            3.1. Повреждения ТК по причине выхода на запредельные температурные параметры работы

Превышение температурных показателей работы турбокомпрессора приводит к образованию масляного нагара на шейках ротора и значительному закоксовыванию вала. От перегрева тыльная сторона турбинного колеса становится слегка вогнутой, а иногда на ней и примыкающей части вала появляется  «апельсиновая корка» (фото 10,11). Наиболее серьезные последствия перегрева – образование на тыльной стороне колеса  глубоких трещин (фото 12).

Фото 10.

Фото 11.

Фото 12.

Причины работы турбокомпрессора на запредельных температурах:

—  Нарушение в работе системы охлаждения. Самая распространенная причина – неисправный термостат. Также причиной может стать недостаточный уровень охлаждающей жидкости;

— Нарушения в работе газораспределительной системы, к примеру, неправильный угол опережения зажигания или несвоевременный впрыск топлива;

— Использование в двигателе топлива, не соответствующего рекомендованного изготовителем автомобиля;

— для ТК с водяным охлаждением – образование в водяной рубашке ТК воздушной пробки, образование накипи в патрубках системы охлаждения, что приводит к уменьшению их сечения вплоть до полного перекрытия.

            3.2. Повреждения ТК, связанные с выходом на запредельные обороты ротора

При превышении максимальных значений частоты вращения ротора ТК  может сопровождаться образованием трещин  лопаток турбины. При дальнейшей работе агрегата на таких режимах часть лопаток может быть разрушена, вплоть до полного разрыва всего колеса турбины (фото13,14).

Фото 13.

Фото 14.

Причины выхода турбокомпрессора на запредельные частоты вращения:

— Неисправность системы регулирования турбокомпрессора. Наиболее распространенная причина – выход из строя датчика  давления воздуха, расположенного во впускном коллекторе двигателя;

— неисправность байпасной системы. Данная неисправность возникает в турбокомпрессорах, в которых предусмотрен перепуск выхлопных газов. Примером может служить турбокомпрессор с нормально закрытыми предохранительными клапанами;

— для ТК с системой VNT ( с изменяемой геометрией) и системой VST (с дросселированием) – заклинивание регулируемых элементов в положении, соответствующем наибольшей производительности турбинной части агрегата.

4.

Недостаток смазки турбокомпрессора

4.1.Неисправности узлов и деталей ТК в связи  с недостаточностью смазки, как временной, так и постоянной

Дефицит смазки в турбокомпрессоре имеет симптомы, во многом  схожие с теми, которые возникают при химическом загрязнении масла. При этом наблюдается изменение цвета  ротора и втулок подшипников скольжения. С серебристо-белого эти детали меняют цвет на желтый или даже иссиня-черный. Впоследствии, если причина дефицита смазки не устраняется, может последовать разрушение вала ротора. Самым серьезным последствием может стать отрыв колеса турбины. Также разрушаются дистанционные втулки и подшипники скольжения (фото 15-17).

Фото 15.

Фото16.

Фото 17.

Возможные причины дефицита смазки ТК:

— общая неисправность системы смазки двигателя, в том числе износ деталей маслонасоса, неисправность редукционного клапана маслонасоса, чрезмерное засорение масляного фильтра;

— наличие в поддоне картера больших отложений закоксованного масла и посторонних предметов (кусков прокладок, металлических осколков и т.д.)

В данном случае при работе двигателя на холостых оборотах давление масла в системе находится в пределах нормы. С повышением частоты вращения коленвала увеличивается производительность маслонасоса, что приводит к подтягиванию к сетке маслоприемника имеющихся в поддоне загрязнений, а это может привести к значительному падению давления в системе как раз в тот момент, когда двигатель работает под нагрузкой и нуждается в смазке. Датчик аварийного давления в системе смазки при этом не срабатывает – давление в системе остается выше минимального, но его недостаточно для обеспечения смазки турбокомпрессора, который работает в наиболее тяжелых условиях;

— снижение количества подаваемого в турбокомпрессор масла из-за ненадлежащего состояния подающей трубки. Трубка может быть засорена коксовыми отложениями либо повреждена механически;

— засорение масляных каналов корпуса турбокомпрессора. Причин у такого явления может быть несколько, и самая вероятная из них это попадание частиц кокса в каналы из подающей магистрали системы смазки ТК. При ремонте агрегата рекомендуется заменить подающую магистраль  на новую. В крайнем случае достаточно ее тщательно промыть и продуть, чтобы по возможности исключить наличие в ней загрязнений. Масляные каналы корпуса ТК могут быть перекрыты и по другим причинам. Некоторые модели турбокомпрессоров имеют дополнительный масляный фильтр, который представляет собой мелкую сетку в корпусе из пластмассы. Пластмасса в процессе эксплуатации может разрушаться. и ее частицы попадают в каналы и перекрывают их. Также пластмассовый корпус может разрушиться в результате неправильного монтажа.

5.

Повреждения турбокомпрессора механического характера

5.1.Повреждения рабочего колеса компрессора твердыми предметами

Твердые предметы, попадающие в канал подачи воздуха и далее в компрессор могут нанести ему непоправимый вред. Это может быть шайба, гайка или какая-либо пластмассовая деталь, попавшая в канал в результате неаккуратного ремонта. Поврежденная крыльчатка компрессора теряет балансировку, после чего турбокомпрессор полностью выходит из строя в течение небольшого периода времени. В худшем случае может  произойти обрыв вала ротора или  обрыв рабочего колеса компрессора (фото 18-20).

Фото 18.

Фото 19.

Фото 20.

5.2. Повреждения рабочего колеса компрессора мягкими предметами

Несмотря на то, что некоторые предметы, попадающие в компрессор, являются мягкими, последствия от этого не менее плачевные. В компрессор могут попасть сухие листья, кусок ветоши, бумаги или картона, и любой из этих предметов наносит рабочему колесу серьезный вред, после чего выходит из строя весь агрегат. Причина состоит в нарушении балансировки ротора, что приводит к быстрому разрушению дистанционных втулок и подшипников. В худшем случае может произойти излом вала ротора. Мягкие предметы становятся причиной деформации лопаток колеса компрессора, а в некоторых случаях происходит усталостное разрушение лопаток (фото 21,22).

Фото 21.

Фото 22.

5.3.Абразивные повреждения лопаток  рабочего колеса компрессора

В воздушную магистраль турбокомпрессора могут попадать абразивные частицы (пыль, песок), которые постепенно изнашивают рабочее колесо. Изменяется форма лопаток, они сглаживаются и истончаются. И хотя дисбаланса при этом не наблюдается – поверхности стираются равномерно, но происходит уменьшение рабочей поверхности колеса, что приводит к падению производительности агрегата (фото 23).

Фото 23.

Наиболее вероятные причины попадания в воздушный канал абразивных частиц – проблемы с воздушным фильтром. В частности, он может быть деформирован таким образом, что часть воздуха не подвергается фильтрации. Также причиной может быть негерметичность  патрубка от воздушного фильтра до входа в турбокомпрессор. В этой части наблюдается разрежение, и пыль и песок попросту засасывает внутрь. Еще одна возможная причина – негерметичность системы вентиляции картера.

5.4. Повреждения посторонними предметами на стороне турбины

Как уже было сказано, турбокомпрессор работает на режимах, близких к предельным. Поэтому попадание в турбинную часть даже небольших посторонних предметов может привести к катастрофическим последствиям. Это может быть окалина, твердый нагар, частицы песка, осколок поршня или клапана. Наиболее тяжелый случай – отрыв рабочего колеса турбины. В системах с изменяемой геометрией (VNT) могут быть повреждены лопатки, что приведет к выходу из строя системы регулирования (фото  24, 25).

Фото 24.

Фото25.

Turbocompounding

Turbocompounding

Ханну Яэскеляйнен, В. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Турбонагнетание — это использование силовой турбины для извлечения дополнительной энергии из выхлопных газов. Механический турбонагнетатель коммерчески используется в дизельных двигателях для различных применений в течение многих десятилетий.В двигателях большой мощности наиболее важной конфигурацией является последовательное турбонагнетание, когда силовая турбина соединена последовательно с турбиной турбонагнетателя. Технология может обеспечить повышение эффективности на несколько процентов, но на эти преимущества может негативно повлиять система рециркуляции отработавших газов, которая отклоняет поток газа от силовой турбины. Параллельное турбонагнетание подходит, когда имеется энергия выхлопных газов, превышающая необходимую для турбонагнетателя, и в противном случае ее необходимо было бы обойти вокруг турбонагнетателя.

Введение

Турбонагнетание — это использование силовой турбины для извлечения дополнительной энергии из выхлопных газов.Извлеченная энергия выхлопных газов может быть добавлена ​​к коленчатому валу двигателя или преобразована в электрическую энергию:

• Если выходной вал силовой турбины соединен с коленчатым валом двигателя посредством механической связи, обычно зубчатой ​​передачи, технология обычно упоминается как с механическим турбонагнетателем .
• Если силовая турбина соединена с генератором, технология обозначается как , электрическая турбосоставная .

Механический турбонагнетатель коммерчески используется в дизельных двигателях для различных применений в течение многих десятилетий.В Северной Америке 10% новых тяжелых дорожных двигателей, проданных в 2011 и 2012 годах, имели турбонагнетатель, но к 2015 году этот показатель снизился до 2% после того, как Daimler (Detroit Diesel) отказался от него в пользу асимметричного турбонаддува для своего двигателя DD15 в 2013 [3788] . По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, уровень проникновения снова достигнет 10% к 2027 г. [3789] . Механический турбонагнетатель применялся в авиационных двигателях в 1950-х годах, а в наземных транспортных средствах — с 1960-х годов. Более подробные исторические сведения о работах до 1990-х годов можно найти в литературе [3791] .

Электрический турбокомпаунд находится в стадии разработки для дизельных двигателей большой мощности. Однако для того, чтобы существенно повлиять на КПД, потребуется относительно высокая электрическая нагрузка в диапазоне 50 кВт. Для дорожных транспортных средств такая нагрузка может быть реализована только с гибридной трансмиссией и, следовательно, должна сопровождаться другими серьезными технологическими изменениями. В электроэнергетике и некоторых морских приложениях, где легко доступна достаточно высокая электрическая нагрузка, электрическое турбонагнетание является коммерческой технологией [1945] [1946] [1929] [2369] [3790] [3821] [3822] .

Механический турбонагнетатель

В двигателях с турбонаддувом механическое турбонагнетание может быть реализовано в нескольких различных конфигурациях:

• Добавление силовой турбины последовательно с турбиной турбонагнетателя и после нее
• Добавление силовой турбины параллельно турбине турбонагнетателя
• В составе турбокомпрессора

В двигателях большой мощности наиболее важной конфигурацией является последовательное турбонагнетание, схематически изображенное на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Схематическое изображение турбонагнетателя механической серии

На рис. 2 более подробно показаны две различные серии систем с турбонаддувом. В системе Volvo используется силовая турбина с осевым потоком, в то время как в более старой системе Scania используется силовая турбина с радиальным потоком.

Рисунок 2 . Серийные системы турбонагнетания, используемые в некоторых двигателях Euro III и Euro IV: Volvo D12 и Scania DT12

(Источник: Volvo и Scania)

Для применений с расходом выхлопных газов, превышающим требуемый для удовлетворения требований турбокомпрессора, силовая турбина может быть размещена параллельно с турбиной турбонагнетателя.На рисунке 3 показана такая система, которая была внедрена в двигатели Sulzer RTA в начале 1980-х годов; Система повышения эффективности Sulzer (η-Booster) включала в себя другой турбокомпрессор в дополнение к силовой турбине, подключенной параллельно [3816] [2586] [3792] . В то время на рынке появлялись более новые турбокомпрессоры с повышенным КПД; более высокий КПД турбокомпрессора означал, что при некоторых условиях работы двигателя была доступна дополнительная энергия выхлопных газов, которая могла быть использована для других целей.Силовая турбина, установленная параллельно турбине турбонагнетателя, стала обычным явлением в больших четырехтактных среднескоростных и двухтактных низкоскоростных двигателях. На рисунке 3 верхняя кривая показывает снижение BSFC двигателя Sulzer RTA, представленного в 1983 году, по сравнению с предыдущей версией. Нижняя кривая показывает дополнительное снижение BSFC, доступное в двигателе RTA 1983 года с системой повышения эффективности, состоящей из повторно согласованного турбонагнетателя и силовой турбины. При включенной силовой турбине с мощностью выше примерно 40-50% показано дополнительное снижение BSFC до 5 г / кВтч.При отключенной силовой турбине при низкой нагрузке снижение BSFC все еще возможно из-за меньшей общей площади сопла турбины. Параллельное турбонагнетание также было изучено для использования в двигателях малой мощности [3793] [3794] [3795] [3796] [3797] .

Рисунок 3 . Параллельное турбонагнетание в двигателях Sulzer RTA

Схема системы и уменьшение BSFC по сравнению с предыдущей версией двигателя. Система η-Booster компании Sulzer, представленная в начале 1980-х годов, состояла из повторно согласованного турбокомпрессора и силовой турбины.

В другом месте показан прототип системы, в которой вал турбонагнетателя соединен с коленчатым валом через бесступенчатую трансмиссию (CVT). В принципе, это не только позволит подавать избыточную мощность от турбины к коленчатому валу, но также позволит подавать мощность от коленчатого вала на компрессор в условиях, когда энтальпия выхлопа слишком мала для создания адекватного давления наддува [2259] .

###

Оффшорный ветер для увеличения спроса на дизельные технологии

8 апреля 2021 г.

Аллен Шеффер, исполнительный директор, Diesel Technology Forum

Строящаяся ветровая турбина.Фотография Сименс.

Инициатива президента Байдена по морской ветроэнергетике, обязательство по поставке 30 гигаватт (ГВт) морской ветровой энергии, недавно объявленное Министерством энергетики США, закладывает основу для роста спроса на ряд дизельных технологий, необходимых для выполнения обещания с нулевыми выбросами. электроэнергия.

Независимо от того, на суше или на море, стремление президента Байдена к значительному увеличению энергии ветра будет в значительной степени зависеть от мощных и специализированных дизельных двигателей, необходимых на каждом этапе процесса, а также готово новейшее поколение дизельной технологии с практически нулевым уровнем выбросов. для работы.От транспортировки компонентов турбины и градирни по воде, железной дороге и по суше до подготовки площадки, монтажа и прокладки кабеля — в каждом случае дизельное топливо является предпочтительной технологией, поскольку оно может уникальным образом обеспечить необходимую мобильную мощность, производительность, надежность и эффективность. построить будущее ветроэнергетики.

По данным Управления энергетической информации США, ветряные электростанции являются ведущим источником возобновляемых источников энергии в 2020 году, составляя 43 процента всей энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, и ожидается, что поставки энергии ветра будут продолжать расширяться в соответствии с самый последний краткосрочный прогноз энергетики.

Выделение ресурсов, необходимых для транспортировки, сборки и строительства больших ветряных электростанций, представляет собой серьезное мероприятие. Строительные машины с дизельным двигателем будут необходимы для подготовки береговых и портовых площадок и погрузочно-разгрузочных работ, в то время как установка и обслуживание турбинной сети, прокладка кабеля, установка башен и опор и связанной инфраструктуры требует специального такелажного и кранового оборудования, а также построенного на заказ судового оборудования с дизельным двигателем. рабочие катера и другие суда.

Практически для всего оборудования доступна передовая дизельная технология с почти нулевым уровнем выбросов.По сравнению с предыдущими поколениями, решения четвертого поколения — «Уровень 4» — сокращают выбросы твердых частиц и оксида азота более чем на 80% по сравнению с предыдущими поколениями, помогая значительно снизить воздействие на сообщества, расположенные вблизи портов и вспомогательных объектов. Недавние исследования показывают, что одна морская рабочая лодка, оснащенная дизельными двигателями Tier 4, сокращает за один год столько же выбросов, сколько уводит с дороги почти 100 грузовиков класса 8 с прицепом с тягачом за один год, по сравнению с технологиями предыдущих поколений.

Несмотря на то, что эти новые технологии обеспечивают выбросы загрязняющих веществ, близкие к нулю, они также более эффективны, выполняя больше работы и обеспечивая большую мощность при меньшем расходе топлива, что приводит к снижению выбросов парниковых газов. Помимо этих основных достижений, возможности для дальнейшего сокращения выбросов парниковых газов включают использование гибридных технологий и возобновляемого биодизельного топлива.

Дизельные гибридные решения теперь также доступны для ряда крупных двигателей, включая строительные машины, морские суда, паромы и рабочие катера, и обеспечивают экономию топлива, которая выражается в значительном сокращении выбросов парниковых газов.Например, новые буксиры, эксплуатируемые на озере Эри, сочетают дизельные двигатели с почти нулевым уровнем выбросов Уровня 4 с гибридными решениями для дальнейшего снижения расхода топлива и выбросов парниковых газов на 50% и выбросов мелких частиц на 70%.

Старые и новые дизельные двигатели могут работать на передовом биотопливе, включая возобновляемое дизельное топливо и смеси биодизеля, которые, как было доказано, значительно сокращают выбросы парниковых газов. Хотя варианты с нулевым уровнем выбросов недоступны для многих из этих крупных внедорожных приложений, включая наиболее используемое строительное оборудование и специализированные морские суда, использование биодизеля и возобновляемого дизельного топлива может значительно снизить углеродный след работы этого оборудования.

Согласно последним данным, опубликованным Калифорнийским советом по воздушным ресурсам, использование биодизеля и возобновляемого дизельного топлива позволило устранить большинство выбросов парниковых газов от транспорта и мобильных источников в Калифорнии, что превышает выбросы этанола и электрификации автомобилей, грузовиков и других транспортных средств. автобусов. Крупные внедорожные двигатели и морские суда в Калифорнии перешли на эти виды топлива и сократили выбросы парниковых газов более чем на 80 процентов. Например, в 2018 году все операторы пассажирских паромов в районе залива Сан-Франциско объявили о своем переходе на использование 100% возобновляемого дизельного топлива, чтобы сократить выбросы парниковых газов на 22000 тонн в год.

Дизельные технологии будут иметь решающее значение для обеспечения чистой и доступной возобновляемой электроэнергии от энергии ветра. Последние инновации в дизельной платформе также будут способствовать улучшению качества воздуха в прибрежных населенных пунктах и ​​сокращению выбросов парниковых газов на благо всех и готовы к действию.

Аллен Шеффер — исполнительный директор Diesel Technology Forum, образовательной ассоциации, представляющей производителей дизельных двигателей, транспортных средств и оборудования.

Газотурбинный двигатель | Британника

Полная статья

Газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины. Термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего, по меньшей мере, из компрессора, камеры сгорания и турбины.

Общие характеристики

Полезная работа или тяга может быть получена от газотурбинного двигателя.Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу, ускоряя поток выхлопных газов турбины через сопло. Такой двигатель, который при той же мощности намного меньше и легче поршневого двигателя внутреннего сгорания, может производить большую мощность. Возвратно-поступательные двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью механизма коленчатого вала, тогда как газовая турбина передает мощность вращающегося вала напрямую.Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективного агрегата должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих во время работы. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

Циклы газотурбинного двигателя

Большинство газовых турбин работают в открытом цикле, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре, а затем подается в камеру сгорания.Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который обходится вокруг секции горения и затем смешивается с очень горячими газами сгорания, необходим для поддержания температуры на выходе из камеры сгорания (фактически, на входе в турбину) на достаточно низком уровне, чтобы турбина могла работать непрерывно. Если установка должна производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остальная часть доступна для обеспечения работы вала генератора, насоса или другого устройства.В реактивном двигателе турбина предназначена для обеспечения мощности, достаточной для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины с промежуточным давлением (выше местного атмосферного давления) и проходит через сопло для создания тяги.

В первую очередь рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при температуре 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаль, он затем поглощает тепло из топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C перед тем, как расшириться через турбину обратно до атмосферного. давление.Этот идеализированный блок потребует выходной мощности турбины 1,68 киловатт на каждый киловатт полезной мощности с 0,68 киловатт, потребляемым для привода компрессора. Тепловой КПД установки (чистая произведенная работа, разделенная на энергию, добавленную через топливо) составит 48 процентов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Фактическая производительность при простом разомкнутом цикле

Если для блока, работающего между одинаковыми пределами давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов ( i.Например, : работа идеального компрессора в 0,8 раза превышает фактическую работу, в то время как фактическая мощность турбины в 0,8 раза больше идеальной мощности), ситуация кардинально меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый киловатт производимой полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатт, а работа компрессора становится 1,71 киловатт. Тепловой КПД снижается до 25,9 процента. Это демонстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложность разработки эффективных компрессоров, даже более эффективных, чем эффективные турбины, задерживала разработку газотурбинного двигателя.Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.

КПД и выходную мощность можно увеличить за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбины движутся с высокой скоростью и подвергаются серьезным центробежным нагрузкам, температура на входе в турбину выше 1100 ° C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует также оптимальное соотношение давлений.Современные авиационные газовые турбины с охлаждением лопаток работают при температурах на входе в турбину выше 1370 ° C и соотношении давлений около 30: 1.

Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация

В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на вес и диаметр. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по простому циклу Брайтона, идеализированному выше. Эти ограничения не применяются к стационарным газовым турбинам, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности.Усовершенствования могут включать (1) уменьшение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) уменьшение расхода топлива за счет регенерации.

Первое усовершенствование будет заключаться в сжатии воздуха почти постоянной температуры. Хотя это не может быть достигнуто на практике, это можно приблизить с помощью промежуточного охлаждения (, то есть , путем сжатия воздуха в два или более этапов и его водяного охлаждения между этапами до его начальной температуры).Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха и, соответственно, необходимую работу по сжатию.

Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.

Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье улучшение.Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано со значительным увеличением начальной стоимости и будет экономичным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.

Двигатель внутреннего сгорания и газовая турбина — гибкость топлива

Электростанции, которые могут надежно работать на различных газообразных или жидких топливах, обеспечивают энергетическую безопасность в случае перебоев в поставках топлива.Многотопливные двигатели Wärtsilä могут мгновенно переключать топливо, сохраняя при этом полную мощность и высокий КПД. Такая гибкость обеспечивает ключевое преимущество перед газовыми турбинами, которые имеют пониженную готовность и выходную мощность при работе на жидком топливе. Благодаря гибкости в отношении топлива электростанции Wärtsilä могут удовлетворять растущие потребности диспетчеризации и оперативно реагировать на изменения в наличии топлива.

Энергетическая безопасность остается серьезной проблемой для многих стран мира. Потенциальные угрозы
включают геополитическую нестабильность, перебои в поставках топлива и колебания цен на топливо.Наличие натурального
газа растет, особенно из-за глобального расширения инфраструктуры поставок СПГ, но негибкость в
цепочки поставок и колебания цен вызывают неопределенность. Нехватка топлива, перебои с поставками
и ценовые ограничения — пусть даже временные — создают значительную экономическую и электрическую надежность
риски. Чтобы снизить топливный риск, некоторые страны в настоящее время определяют возможность использования нескольких видов топлива для новой электростанции
. заводов, осознавая, что гибкость топлива жизненно важна для обеспечения надежного источника электроэнергии.

Что такое гибкость топлива?

Топливная гибкость — это способность сжигать различные виды топлива и сразу же переключать виды топлива во время работы без снижения нагрузки и без ущерба для доступности электростанции. Жидкие топлива и альтернативные газовые топлива, которые могут использоваться для производства электроэнергии, включают сжиженный нефтяной газ (LPG), сырую нефть, остаточное жидкое топливо (RFO) и дистиллятное топливо, включая легкое жидкое топливо (LFO), нафту и дизельное топливо. Однако не все электростанции предназначены для работы на жидком топливе в течение продолжительных периодов времени.Когда из-за нехватки природного газа газовые турбины сжигают мазут в качестве резервного, требуются дополнительные проверки и техническое обслуживание, что приводит к более частым отключениям. Двигатели внутреннего сгорания Wärtsilä предназначены для сжигания различных газообразных и жидких видов топлива без необходимости увеличивать объем технического обслуживания или снижения эксплуатационной готовности, обеспечивая эффективное и надежное энергоснабжение 24/7/365.

Хотя газовые турбины часто рекламируются как обладающие гибкостью топлива, около 90 процентов газовых турбин во всем мире работают на природном газе или сжиженном природном газе (СПГ) из-за его чистоты и легкости сгорания.Только около 400 газовых турбин GE во всем мире работают на сырой нефти, нафте или тяжелом топливе. Парк заводов Wärtsilä, работающих на мазуте, включает более 4000 заводов с 8900 двигателями в 165 странах, как показано на Рисунке 1. Ряд электростанций Wärtsilä были спроектированы для работы на жидком топливе, в то время как инфраструктура природного газа была построена или расширена с использованием нескольких -возможность топлива для удовлетворения как краткосрочных, так и долгосрочных потребностей в электроэнергии.

Рисунок 1: Обширный глобальный парк электростанций Wärtsilä, работающих на мазуте

Помимо жидкого топлива, Wärtsilä предлагает многотопливные решения, в которых в качестве топлива используется сжиженный нефтяной газ вместе с жидким топливом
или природным газом в качестве альтернативного топлива.СНГ становится все более привлекательным топливом для выработки электроэнергии
, особенно на островах и в небольших энергосистемах, из-за его широкой доступности и низких затрат на инфраструктуру.

Проблемы технического обслуживания газовых турбин, работающих на мазуте

Жидкое топливо представляет множество проблем для газовых турбин, поскольку оно может содержать водорастворимые соли, высокие концентрации тяжелых металлов и других примесей. Сырая и остаточная нефть более вязкие и содержат более высокие концентрации следов металлов, чем дистилляты.Металлы и соли являются абразивными для турбинных лопаток и могут образовывать отложения золы, которые приводят к загрязнению и коррозии компонентов тракта горячего газа. Поскольку в газовых турбинах сгорание происходит непрерывно, блок необходимо отключить для проверки и технического обслуживания. Для газовых турбин, работающих на жидком топливе, требуется сочетание подготовки топлива (очистка, смешивание, нагрев и создание давления) и более частых циклов технического обслуживания. Катализаторы могут быть добавлены для улучшения сгорания, и в некоторых случаях тяжелое жидкое топливо (HFO) или сырая нефть могут быть смешаны с более чистым жидким топливом для достижения допустимого содержания серы, золы и металлов.Для топлива, содержащего ванадий или свинец, растворимые в масле и не удаляемые промывкой или центрифугированием, требуются ингибиторы коррозии для использования в газовых турбинах. Обычно считается, что дистиллятное топливо относительно не содержит загрязняющих веществ, но загрязнение во время транспортировки и доставки топлива привело к возникновению коррозии в газовых турбинах.

Капитальный ремонт газовой турбины, предназначенной для сжигания жидкого топлива на природном газе, является дорогостоящим и требует корректировки контроля температуры горения, пересмотренных процедур запуска и останова, а также циклов автономной очистки для удаления отложений золы.В результате снижается доступность газотурбинной электростанции. Поскольку некоторые жидкие топлива содержат летучие компоненты с низкой температурой вспышки (например, нафта), взрывозащита также часто требуется для газовых турбин. Таким образом, способность большинства газовых турбин работать на жидком топливе очень ограничена с точки зрения характеристик топливных масел, которые могут использоваться, и количества времени, в течение которого турбина может работать на таких видах топлива.

Варианты жидкого топлива для газовых турбин различаются в зависимости от производителя и модели, при этом в некоторых газовых турбинах можно использовать только No.2 дистиллята. Для работы с разными видами топлива используются несколько систем подачи топлива и камеры сгорания. GE предлагает пакет HFO для своих газовых турбин 7E и 9E; газовая турбина Siemens SGT-500 может сжигать сырую нефть, HFO и бионефти; и Alstom предлагает возможность использования жидкого топлива на своих моделях GT24 и GT26.

Техническое обслуживание двигателя

Wärtsilä не зависит от типа топлива, поскольку двигатели не чувствительны к металлам или солям в жидком топливе. Никаких ингибиторов коррозии не требуется, и требуется лишь минимальная подготовка топлива (центробежные сепараторы и фильтры) для сжигания топлива более низкого качества, включая HFO / RFO и сырую нефть.Поскольку в двигателях внутреннего сгорания сгорание происходит с перерывами с выбросом продуктов сгорания во время такта выпуска, предотвращается накопление золы.

Хотя использование золообразующего топлива (такого как HFO) снижает мощность газовой турбины на 4-5 процентов по сравнению с работой на природном газе, многотопливные двигатели Wärtsilä сохраняют ту же мощность и высокий КПД, независимо от того, работают ли они на природном газе, LFO или HFO. . Если подача природного газа прерывается, многотопливная электростанция Wärtsilä мгновенно переключается на резервный мазут и поддерживает нагрузку без каких-либо штрафов за техническое обслуживание.Когда требуется текущее обслуживание, модульная архитектура электростанций Wärtsilä позволяет отключить двигатель, сохраняя при этом большую часть мощности электростанции.

В двухтопливных двигателях Wärtsilä (DF) используется технология сжигания обедненной смеси при работе на газе и нормальный процесс дизельного топлива при работе на мазуте. Двигатели Wärtsilä DF имеют три системы подачи топлива, которые работают параллельно: система впрыска пилотного топлива, система подачи жидкого топлива и система впуска газа. Система жидкого резервного топлива позволяет двигателю автоматически и мгновенно переключаться с работы на газе на работу на жидком топливе при любой нагрузке.Подача трех видов топлива также позволяет мгновенно переключаться с LFO на HFO. Гибкость в использовании топлива была основным фактором при выборе технологии многотопливных двигателей Wärtsilä для решения проблем с энергоснабжением в Иордании. Электростанция IPP3 мощностью 573 МВт, состоящая из 38 двигателей Wärtsilä 50DF, которые могут использовать природный газ, LFO и HFO, является крупнейшей трехтопливной электростанцией в мире, обеспечивающей Иорданию надежной мощностью.

В то время как газовым турбинам требуется около 10 минут для переключения с газа базовой нагрузки на мазут, многотопливные двигатели Wärtsilä могут мгновенно переключаться с природного газа на мазут.Переход на газ с жидкого топлива занимает примерно 90 секунд без снижения нагрузки. Как показано в Таблице 1 ниже, многотопливные двигатели Wärtsilä обладают многочисленными преимуществами по сравнению с газовыми турбинами для гибких топливных решений, включая способность работать на широком диапазоне видов топлива без ущерба для работоспособности электростанции или дополнительных затрат на техническое обслуживание. Такая топливная гибкость обеспечивает экономию средств, поскольку электростанция Wärtsilä может гарантировать надежное электроснабжение, поскольку запасы топлива меняются с течением времени.

Таблица 1. Топливная гибкость двигателей Wärtsilä по сравнению с газовыми турбинами

Характеристика топливной гибкости	Двигатели Wärtsilä DF	Газовые турбины
Способность работать на природном газе, сырой нефти, HFO и LFO
Мгновенное переключение с газа на мазут
Переключить топливо с сохранением полной нагрузки
Нечувствительность к металлам и солям в жидком топливе
Нет необходимости в повышенном техническом обслуживании при работе на жидком топливе

Использование дизельного топлива — U.S. Управление энергетической информации (EIA)

Изобретатель дизельного двигателя Рудольф Дизель изначально сконструировал свой двигатель для использования угольной пыли в качестве топлива. Он также экспериментировал с растительным маслом до того, как нефтяная промышленность начала производить дизельное топливо. Большая часть дизельного топлива, которое мы используем в Соединенных Штатах, перерабатывается из сырой нефти. Использование биодизеля из растительных масел и других материалов в настоящее время также является обычным явлением.

Первая поездка на дизельном автомобиле была совершена 6 января 1930 года.Поездка протяженностью почти 800 миль была из Индианаполиса, штат Индиана, в Нью-Йорк. Поездка продемонстрировала потенциальную ценность конструкции дизельного двигателя, который был использован в миллионах автомобилей с момента его первой поездки.

Грузовой автомобиль с дизельным двигателем

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Дизельное топливо важно для экономики США

Большинство используемых нами продуктов перевозятся грузовиками и поездами с дизельными двигателями, а большая часть строительных, сельскохозяйственных и военных машин и оборудования также оснащена дизельными двигателями.В качестве транспортного топлива дизельное топливо предлагает широкий спектр характеристик, эффективности и безопасности. Дизельное топливо также имеет более высокую плотность энергии, чем другие жидкие топлива, поэтому оно обеспечивает больше полезной энергии на единицу объема.

В 2020 году потребление дистиллятного топлива транспортным сектором США, которое в основном представляет собой дизельное топливо, составило около 44,61 миллиарда галлонов (1,06 миллиарда баррелей), в среднем около 122 миллионов галлонов в день. Эта сумма составила 77% от общего количества U.Потребление дистиллятов S. составляет 16% от общего потребления нефти в США, а в пересчете на содержание энергии — около 27% от общего потребления энергии транспортным сектором США.

Дизельное топливо используется для многих задач

Дизельные двигатели грузовиков, поездов, лодок и барж помогают транспортировать почти все продукты, которые потребляются людьми. Дизельное топливо обычно используется в общественных и школьных автобусах.

Дизельное топливо используется для большинства сельскохозяйственных и строительных машин в США.Строительная отрасль также зависит от мощности, которую обеспечивает дизельное топливо. Дизельные двигатели могут выполнять сложные строительные работы, такие как подъем стальных балок, рытье фундаментов и траншей, бурение скважин, мощение дорог и безопасное и эффективное перемещение почвы.

Военные США используют дизельное топливо в цистернах и грузовиках, потому что дизельное топливо менее горючее и менее взрывоопасно, чем другие виды топлива. Дизельные двигатели также реже глохнут, чем двигатели, работающие на бензине.

Дизельное топливо также используется в генераторах дизельных двигателей для выработки электроэнергии.Многие промышленные объекты, большие здания, учреждения, больницы и электроэнергетические компании имеют дизельные генераторы для резервного и аварийного электроснабжения. В большинстве отдаленных деревень на Аляске дизельные генераторы используются в качестве основного источника электроэнергии.

Самосвал и погрузчик для погрузки грязи в самосвал

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Дизель-генераторы в Тулаксаке, Аляска

Источник: Центр энергетики и энергетики Аляски

Последнее обновление: 26 июля 2021 г.

Газовая турбина или газовый двигатель? Сравнение | Энергетика

Топливо будущего также можно разделить на углеродно-нейтральное, например

.

е-метан и е-метанол, не содержащие углерода, например зеленый водород или

аммиака зеленого цвета, в зависимости от производственного процесса.Топливная гибкость

Значение

будет расти при переходе на декарбонизированную энергию

Система

. Использование менее углеродоемкого или безуглеродного электронного топлива составляет очень

.

обещает достичь углеродной нейтральности в электроэнергетике. Причитается

Быстрый всплеск роста возобновляемой энергии с перерывами

Поколение

, аспекты безопасности и доступности энергии

трилеммы становятся все более сложными. Надежное (резервное) питание

Поколение

с низким уровнем выбросов углекислого газа имеет решающее значение для поддержки

Потребительские потребности.

Газовые турбины являются наиболее чистым традиционным источником энергии, а их топливная гибкость идеально подходит для поддержки перехода как к централизованным, так и к децентрализованным сетям. По сравнению с газовыми двигателями, газовые турбины имеют значительно более низкую концентрацию загрязнителей воздуха (CO₂, NOx, SOx, твердые частицы) в их выбросах. Двигатели потребляют меньше топлива и выделяют меньший объем газа, но производят более высокую концентрацию загрязняющих веществ.

Газовые турбины могут работать на широком диапазоне видов топлива с переключением топлива в оперативном режиме для обеспечения надежности энергоснабжения.Эти виды топлива представляют собой не только обычные ископаемые виды топлива, такие как природный газ, сжиженный нефтяной газ и дизельное топливо, но также обрабатывают отходящие газы, такие как коксовый газ (COG) и нефтеперерабатывающий газ (RFG), а также топлива с низким и нулевым содержанием углерода, такие как водород, биогаз и возобновляемые источники энергии. природный газ (RNG). Многие из них можно сжечь без значительного снижения производительности, при этом сохраняя минимально возможное воздействие на окружающую среду.

Газовые двигатели могут работать на топливе с очень низкой теплотворной способностью (LHV), таком как синтез-газ (4,5 МДж / Нм³). Они также могут сжигать биогаз, свалки и газы с более высокой НТС (факельный газ), пропан и сжиженный нефтяной газ, у которых НТС около 110 МДж / Нм3, хотя производительность может отличаться от тех, которые достигаются на природном газе.

Каждая инвестиция в производство электроэнергии, каждый приобретенный сегодня газовый двигатель или газовая турбина будет использовать водород в качестве топлива на протяжении всей своей жизни. Клиенты должны быть уверены, что приобретают готовые к будущему продукты, чтобы избежать возможности остаться с неработающими активами.

Может ли сажевый фильтр вызвать отказ турбокомпрессора?

Существует множество статей и технических документов, касающихся того, как неисправный турбонагнетатель может привести к повреждению сажевого фильтра, однако сажевый фильтр на самом деле несет ответственность за большее количество отказов, связанных с турбонаддувом, чем вы думаете.Здесь мы исследуем, какое влияние может иметь заблокированный сажевый фильтр на турбокомпрессор.

DPF (дизельные фильтры для твердых частиц) были впервые введены в январе 2005 года в соответствии со стандартом выбросов Евро 4, согласно которому уровни выбросов твердых частиц в дизельном топливе были снижены до чрезвычайно низкого уровня, чтобы снизить допустимое количество твердых частиц (ТЧ), выбрасываемых в атмосферу. Уменьшение размера твердых частиц в процессе сгорания до этого уровня было технически невозможно, поэтому это означало, что все дизельные автомобили после сентября 2009 года были оснащены фильтром для улавливания сажи и других вредных частиц, предотвращающих их попадание в атмосферу.DPF может удалить около 85% твердых частиц из выхлопных газов.

Заблокированный сажевый фильтр не будет работать правильно. Для устранения этого засора существует два типа регенерации, которые обычно используются для удаления отложений сажи. В новых автомобилях используется активная регенерация, которая представляет собой процесс удаления накопленной сажи из фильтра путем добавления топлива дожигания для повышения температуры выхлопных газов и сжигания сажи, обеспечивая временное решение. Пассивная регенерация происходит автоматически на автомагистралях при высокой температуре выхлопных газов.Многие производители перешли на активную регенерацию, поскольку многие автомобилисты не часто проезжают большие расстояния на скоростях по автомагистралям, чтобы очистить сажевый фильтр, постоянные короткие расстояния не подходят для турбонаддува или выхлопной системы.

Итак, что происходит с турбонаддувом, когда сажевый фильтр заблокирован?

Заблокированный сажевый фильтр предотвращает прохождение выхлопных газов через выхлопную систему с требуемой скоростью. В результате внутри корпуса турбины повышается противодавление и температура выхлопных газов.
Повышенная температура выхлопных газов и противодавление могут повлиять на турбокомпрессор разными способами, включая проблемы с эффективностью, утечки масла, карбонизацию масла в турбонагнетателе и утечки выхлопных газов из турбонагнетателя.

Как определить турбокомпрессор, у которого возникли проблемы с сажевым фильтром:

• Изменение цвета деталей в сборке активной зоны (CHRA) обычно свидетельствует о том, что тепло передается через CHRA со стороны турбины. Эта чрезмерная температура внутри CHRA вызвана противодавлением, заставляющим выхлопные газы проходить через уплотнения поршневых колец в CHRA. Высокотемпературные выхлопные газы могут препятствовать эффективному охлаждению масла внутри CHRA и даже обугливать масло, ограничивая подачу масла и вызывая износ систем подшипников.Этот тип неисправности часто ошибочно принимают за отсутствие смазки или загрязненное масло.
• Накопление нагара в канавке поршневого кольца со стороны турбины, вызванное повышенными температурами выхлопных газов.
• Утечки масла в корпус компрессора можно рассматривать как следствие того, что выхлопные газы проникают в CHRA со стороны турбины и выталкивают масло через масляное уплотнение со стороны компрессора.
• Заблокированный сажевый фильтр может вытеснять выхлопные газы через мельчайшие зазоры, включая зазоры в рычаге рычага VNT корпуса подшипника и механизмах перепускных клапанов корпуса турбины.Если это произойдет, накопление нагара в этих механизмах может ограничить движение рычагов, влияя на производительность турбонагнетателя. В некоторых случаях скопление сажи можно увидеть на задней стороне уплотнительной пластины, через которую проходит выхлопной газ.
• Отказ турбинного колеса из-за многоцикловой усталости (HCF), вызванной повышением температуры.

Как можно предотвратить эти сбои?

В качестве отправной точки важно определить режим отказа и определить, является ли проблема, связанная с DPF, основной причиной.Если весь узел ротора в порядке, и есть некоторые признаки перегрева со стороны турбины узла сердечника, то неисправность, вероятно, вызвана чрезмерной температурой выхлопных газов. Большое количество углерода в механизме VNT и рычагах указывает на заблокированный сажевый фильтр, и водитель может испытывать турбо-задержку или избыточное ускорение турбонаддува.

Для предотвращения отказа турбонагнетателя, вызванного сажевыми фильтрами:

• Определите, заблокирован ли DPF.
• Обратитесь к специалисту по сажевым фильтрам за советом.
• Замените DPF на более качественную замену — более дешевые DPF часто не работают так же эффективно, как оригинальные. Это может воспроизвести среду заблокированного DPF.
• Если DPF заблокирован, всегда заменяйте сердечник турбокомпрессора в сборе, чтобы предотвратить возможные утечки масла.
• Убедитесь, что привод достигает полного диапазона движения, особенно если он электронный, так как внутренние компоненты могут быть изношены.

И последнее соображение: на блокировку сажевого фильтра требуется время, иногда годы.Однако после блокировки турбо отказ может произойти очень быстро. Если вы не проверяете наличие проблем с сажевым фильтром при установке сменного турбонагнетателя, очень высока вероятность того, что новый турбонагнетатель испытает такой же отказ, поскольку он будет находиться в той же операционной среде, что и предыдущий блок.

.