Вакуумный актуатор турбины: Принцип работы актуатора турбины — проверка, регулировка и ремонт

Принцип работы актуатора турбины — проверка, регулировка и ремонт

Актуатор турбины

Автомобиль – неизменных помощник практически половины населения страны. Не удивительно, что многие стараются получить максимальную пользу с машины, с минимальными вложениями. И сегодня, чтобы улучшить тяговые характеристики авто, не нужно что-то кардинально менять. Увеличить тяговые характеристики машины можно просто установив турбонаддув.

Суть улучшения – турбонаддув позволяет принудительно увеличить объемы воздуха, подающиеся в камеру сгорания, тем самым улучшить процесс сгорания топлива без необходимости физического изменения параметров самого двигателя.

Здесь важно учесть, что больший объем сожженного топлива увеличивает давление и объем выхлопных газов. Поэтому требуется усиленное, оперативное их отведение, чтобы освободить место для новой порции воздуха. Именно на этом и базируется принцип работы актуатора турбины, который мы сегодня рассмотрим.

Как работает актуатор турбины

Для начала определимся в терминологии. Актуатор может иметь множество разговорных названий – вестгейт, вакуумный регулятор, избыточный клапан. Все это одна деталь, базовая роль которой сводится к выполнению функции сброса повышенного давления воздуха (выхлопных газов), во время работы двигателя автомобиля. Этот элемент выступает промежуточным звеном между турбокомпрессором и двигателем, оберегая их от перегрузки.

Устанавливается практически на турбине.

• Принцип работы актуатора сводится к тому, что при высоких оборотах двигателя, когда возрастает давление выхлопных газов с одной стороны и воздуха, направляемого через турбокомпрессор в двигатель с другой открывается клапан и стабилизирует ситуацию. Во время открытия клапана часть выхлопных газов попросту проходят мимо турбинного колеса, что приводит к снижению эффективности работы турбинного нагнетающего колеса и снижает давление воздуха.

Снижение давления выхлопных газов и направление их в обход турбинного колеса выполняется через калитку вестгейта, управляемую актуатором. Тем самым потребность в воздухе для горючей смеси четко соответствует моменту очищения камеры сгорания от выхлопных газов.

 

Иные типы актуаторов

В турбинах с изменяемой геометрией также есть актуаторы, которые бывают электрические и пневматические (вакуумные). Актуаторы в этом случае служат для поворота лопаток механизма изменяемой геометрии. Обычно в таких турбинах нет калитки вестгейта с управлением актуатором от повышенного давления.

Наиболее распространенные поломки актуаторов

• повреждение электрических элементов;
• износ зубьев шестеренок и червяка у электрического актуатора;
• выходит из строя электромотор;
• повреждение мембраны вакуумного актуатора.

В таких случаях, чтобы отремонтировать актуатор турбины, необходимо выполнить его диагностику с целью точно определить поломку. Для устранения неисправности целесообразно обратиться в специализированный сервисный центр. Устранить поломку самостоятельно будет достаточно сложно – для определения неисправности нужно специальное оборудование, которое в большинстве случаев отсутствует в домашних условиях. А если покупать отдельно – намного дешевле ремонт актуатора провести в сервисном центре.

 

 

Проверка актуатора

Изначально, в момент реализации, актуатор имеет заводские настройки и, фактически, готов к работе. Но после установки на транспортное средство целесообразно проверить актуатор и отрегулировать. Характерным сигналом выполнить такие действия будет дребезжание компрессора в момент глушения двигателя авто. Здесь не стоит паниковать, это не поломка актуатора. Просто шток клапана излишне болтается в процессе работы.

Кроме этого, часто, если правильно настроить актуатор, можно существенно увеличить производительность турбокомпрессора путем наращивания давления воздуха, подаваемого в двигатель.

Регулировка осуществляется несколькими путями

1. Самый простой и распространенный способ – просто выполнить замену пружины на более мощную. То позволит увеличить и поддерживать высокое давление турбины до момента срабатывания выпускного клапана. Но это чревато превышением оборотов вала турбины.
2. Следующий вариант, это выполнить подтяжку (можно затянуть, либо послабить) регулятора, влияющего на процесс открытия и последующее закрытия заслонки. При расслаблении тяга удлиняется. Если немного подтянуть – укорачивается. От длины тяги напрямую зависит плотность закрытия заслонки. Чем она меньше, тем плотнее будет примыкать заслонка. Следовательно, чтобы ее открыть нужно больше давления и времени. Тем самым турбина получает возможность обеспечить высокие обороты за короткий промежуток времени.
3. Еще один вариант – установка буст-контроллера. Устройство устанавливают перед вестгейтом и обеспечивает снижение давления, при котором срабатывает мембрана актуатора. Фактически такое устройство берет на себя часть функции регулирования давления, вследствие чего клапан не получает информации о реальном давлении газов и продолжает работать в штатном режиме.

Настройка актуатора

Конечно, ремонт турбин следует выполнять в условиях профессиональных сервисных центров, имеющих все необходимое диагностическое оборудование и запасные детали в случае необходимости что-либо менять. Вместе с этим обычная настройка может быть выполнена в домашних условиях.

Для этого потребуется пассатижи и ключ на 10. Последовательность действий будет такой:

1. Снять турбокомпрессор (некоторые модели машин дают возможность добраться до клапана без необходимости выполнения этой процедуры).
2. Снять скобу со штока, ослабить гайку, подтянуть винт регулировки (необходимо крутить влево).
3. Выполнить легкое постукивание по заслонке. Подтягивать до момента, пока не пропадет небольшое дребезжание. Учитывайте, чем туже затягиваете, тем сильнее будет возрастать давление на мембране.
4. Затяните гайку, верните скобу в исходное положение.

Чтобы проверить правильность ваших действий при настройках – запустите мотор и опробуйте его на разных режимах работы. Если все действия были верными – посторонних звуков не будет, в том числе и в момент глушения двигателя.

Что такое актуатор турбины в автомобиле? Принцип работы – Турбобаланс

Актуатор турбины (actuator, westgate — вестгейт) или вакуумный регулятор —это клапан для сброса избыточного давления воздуха на высоких оборотах двигателя. Его основная функция — защитная.

Принцип работы актуатора 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.

Другими словами, отработавшие газы, вращающие крыльчатку турбинного колеса и вал, на котором параллельно установлена крыльчатка компрессорного колеса, перепускаются. В результате интенсивность работы турбины снижается, уменьшается подача воздуха в цилиндры ДВС.

Открытие клапана 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 ремонта (рекомендуем почитать статью «Ремонт электронных актуаторов турбин»)

Производители актуаторов.

Для автомобильных актуаторов турбин следует обращать внимание на оригинальные детали либо рекомендуемые производителем. Но это еще не все. Если у вас автомобиль Toyota Corolla, прибор необходимо искать такой же. Актуатор турбины Kia Sorento будет марки Kia. И это касается всех других марок. Экономия в таких деталях чревата дальнейшим вкладыванием в ремонт, но уже более дорогих запчастей.

принцип работы, основные неисправности, диагностика и настройка

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

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

---

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

---

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

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

Как работает актуатор турбины

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

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

Распространенные неисправности актуатора турбины

Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:

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

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

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

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

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

Как настроить актуатор турбины

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

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

Есть три способа, как настроить актуатор турбины:

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

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

Загрузка…

Что такое актуатор турбины? ЭБУ турбиной?

Друзья, перейдём сразу к делу. Сперва следует сказать пару слов о том, что такое актуатор турбины!? И с чем его едят. Актуатор, чтобы было понятно — это небольшой агрегат, который защищает турбину от выхода из строя. А также оберегает двигатель от серьёзной поломки.

 

Как? Актуатор сбрасывает ненужное давление при работе двигателя в предельных условиях и на высоких оборотах. Он помогает работать турбине в необходимом диапазоне. Располагается данный узел зачастую прямо на турбине. Когда растёт скорость — растут обороты. Повышается давление наддувного воздуха. Давление выхлопных газов также не дремлет. В пиковые моменты происходит срабатывание механизма актуатора. Открывается клапан вестгейта. В этот момент он создаёт такие условия, когда отработавшие газы проходят мимо колеса турбокомпрессора. Именно тогда, когда турбина работает на больших оборотах, срабатывает актуатор. Далее, происходит перепуск выхлопных газов.

Какие есть типы актуаторов?

Есть два вида актуаторов популярных в большинстве турбин: вакуумные актуаторы и электронные актуаторы (ЭБУ, Электронные блоки управления турбиной). Как отмечалось выше, вакуумные актуаторы способны открывать и закрывать клапан вестгейта. Более того, они способны управлять изменяемой «геометрией» турбины ТИГ (изменение сечения на входе колеса).

 

Что касается устройства вакуумных актуаторов, то тут всё довольно-таки просто: внутри механического узла можно обнаружить мембрану  и рабочую пружину. Если речь идёт об электронных актуаторах, то это более сложные агрегаты. В электронном актуаторе имеется блок управления и электрический мотор. Мотор сподвигает шток, чтобы тот открывал каждый раз клапан овербуста.

Почему актуаторы требуют ремонта?

Зачастую, ремонт актуатора необходим, когда Ваш авто не едет, как должен ехать. Вы ощущаете значительную потерю в мощности. Появились непонятные спорадические рывки. Вакуумные актуаторы более надёжные по сравнению с электронными собратьями. Здесь всё подвластно амортизации: пружина с мембраной теряют свои свойства, изнашиваются соединения клапана со штоком.

 

Необходимо сказать о внешних воздействиях, когда происходит попадание инородного предмета, масла, грязи, водных масс. Если вакуумный актуатор выходит из строя — то, скорее всего, необходим будет новый. Хотя в нашем сервисе мы зачастую можем восстановить вакуумный актуатор до рабочего состояния. Временами камнем преткновения становится элементарный поиск необходимых запчастей.

Чаще всего к нам на ремонт поступают электронные актуаторы. Первопричиной поломки акуаторов данного типа является проблема с самой турбиной. Порой, происходит обрыв ротора, от случая к случаю, попадает инородный предмет. Также постоянно изнашиваются подшипники.

 

Практически постоянно мы сталкиваемся с закоксовыванием изменяемой геометрии. Исходя из всего этого, электрический мотор работает в критических условиях и затрачивает больше мощности, чтобы как-то пододвинуть геометрию. В эти моменты и происходит повышенный износ пластиковых шестерён. Страдает и сам электромотор.

За многие годы наши специалисты освоили, как устранять любые поломки электронных актуаторов. Имея в арсенале современное оборудование и станки, ежедневно мы восстанавливаем по 1-2 акуатора. Процесс разборки и сборки происходит оперативно. Восстановление актуаторов также происходит с заменой необходимых запчастей и грамотной настройкой специальным тестером в конце.

 

Не стоит покупать сразу новый актуатор, когда ремонт прежнего обойдётся Вам в 1.5-2 раза дешевле. Следует заострить внимание, что некоторые актуаторы реализуются только с турбиной. Ремонт актуатора — это правильный выход.

Когда к нам поступает турбина, первым делом мы проверяем работоспособность и правильность работы актуатора. А затем переходим к рассмотрению всей турбины. Приезжайте в гости и привозите Ваши турбины с актуаторами. Поможем Вам сэкономить средства и радоваться в дороге долгие годы!

 

Ремонт вакуумных актуаторов турбин, а также их чистка

Силовые агрегаты с турбированным нагнетателем были изобретены давным-давно, ещё несколько десятилетий тому назад. Главная цель при разработке таких моторов – существенное увеличение мощности при постоянном значении объёма. Инженерам разных производителей это удалось на славу. В данном случае, речь не идёт о каком-то конкретном производителе, так как изготавливали турбины все, кто «хотел». Когда спрос на продукцию увеличивался, а эффективность изобретения уже не требовала доказательств, турбонагнетатели стали инсталлировать и на бензиновый тип двигателей, в основном легкового класса. Чуть позже были изобретены нагнетатели механического типа, но они не стали такими эффективными, как их «родители».

Как работает и что такое актуатор

Главный принцип работы каждого нагнетателя – подача кислорода в каждый цилиндр под давлением. Чем больше воздуха проникнет в поршень, тем больше топлива сгорит. Это вовсе не означает, что подача может быть безразмерной, нет, существуют свои ограничения, о которых позже.

Легковой класс техники имеет несколько ограниченный ресурс подачи воздуха, так как использование турбины на полную мощность не даст нужного эффекта для машины такого класса. Причиной всему – вакуумный регулятор или вестгейт или актуатор или клапан для стравливания воздуха. Выбирайте любое название и используйте в речи. Основная задача вестгейта спустить воздух при достижении определённого давления на определённой скорости. Располагается регулятор в области выпускного коллектора, возле турбины. Принцип работы таков: после нагнетания установленного давления в системе, клапан открывается, спускает газы. Но, главная особенность в том, что эта часть газов не выходит в атмосферу, а подаётся на крыльчатку турбины снова. Основное давление в системе приводится к норме, двигатель работает стабильно. Но, такое случается не всегда, и не постоянно, только когда давление превышает норму. Иными словами, актуатор не разрешает крыльчатке раскручиваться быстрее установленной нормы. Это как в машине присутствует электронный ограничитель скорости в 250 км/час, и километром больше.

Такая практика характерна для европейских автопромов. По умолчанию, с завода моторы и турбина настраиваются очень точно, и работают синхронно. Кустарные ателье и всевозможные центры перестраивают систему на свой лад, для достижения нужных показателей. Как правило, это делается для стрит рейсинга и прочих гоночных «фишек». Для езды по улицам мегаполисов достаточно будет и тех установок, которые идут с завода.

Характерные неисправности вестгейта

Причинами для профилактики или ремонта актуатора могут быть:

• поломки электронной составляющей;
• брак при изготовлении деталей;
• механическое повреждение;
• неисправность электрического мотора;
• съедание зубьев на шестерни привода клапана;
• иные нетипичные ситуации.

В каждом из этих случаев следует обращаться в специализированный сервисный центр, имеющий профильное оборудование для диагностики. Наша фирма располагает таковым и оказывает услуги по ремонту и диагностике актуаторов турбонагнетателей любых автомобильных марок. Все работы проводятся в строго оговорённый срок и последующей гарантией качества. Вся работа изначально основывается на многочисленных тестированиях на мобильном специальном стенде. По результатам исследования наши специалисты смотрят на итоговые данные и принимают решение о профилактике или замене. В 45% случаев, владельцы обходятся «малой кровью» — только профилактикой и чисткой. В остальных случаях требуется полная замена мембраны – манжеты актуатора нагнетателя. Причина выхода со строя – значительный пробег технического средства, как правило, превышающий 200 000 км.

Важно! Эти знания можно использовать при покупке транспорта: спросить продавца о замене, и если такова была, а показания спидометра не соответствуют: значит, скрутка данных была однозначно.

Ремонт вакуумных актуаторов турбин в условиях СТО

На самом деле процесс достаточно долгий и кропотливый. Без наличия специальных знаний и умений, не обойтись.

Кратко, он выглядит так: демонтаж старой турбины, из основы корпуса изымается мембрана, отработавшая свой срок. Вся поверхность полностью обезжиривается, проклеивается новая манжета, колпаки, начинается завальцовка на оборудовании. Таким образом, чистка актуатора турбины – это один из этапов починки. Конечный этап – тонкая настройка нагнетателя на цифровом оборудовании.

Ремонт актуатора турбины: регулировка вестгейта

Первый признак того, что нужно заменить актуатор – появление детонации мотора при его глушении. Так как этот момент можно смело спутать с детонацией во время неработоспособности свечи зажигания, наши специалисты перестраховываются вторым фактором – вибрации при перегазовках и резком сбросе педали акселератора. Только в такой совокупности можно вести речь о конкретной поломке, на лицо.

В меньшей степени на поломку укажет свист в области коллектора, как следствие того, что в систему не поступает должное количество топлива,и турбина испытывает недостаток воздуха для воспламенения смеси. Как следствие, резкое падение показателя мощности, особенно во время транспортировки грузов или высоких скоростных режимах.

Существует несколько безопасных вариантов для регулировки:

1. Смена пружины регулятора: чем она будет прочнее и мощнее, тем больше атмосфер будет выдавать нагнетатель.
2. Затяжка концов регулятора: чем сильнее затянут, тем короче ход заслонки, а значит, показатель мощности увеличивается. Набор оборотов происходит достаточно быстро.
3. Установка специального контроллера: его задача специально снижать реальное давление в системе, для того, чтобы актуатор считывал фальшивые данные и нагнетал в системе излишнее давление. Инсталлируется он под вестгейтом.

Все вышеуказанные настройки проводятся только в авторизированных сервисах с обязательной гарантией качества. Прежде чем отдавать машину в руки сторонних мастеров, проверьте несколько раз наличие у последних разрешительных документальных материалов.

Поделиться ссылкой:

Симптомы неисправности турбины: Не работает вакуумный актуатор

Повысить показатели мощности автомобиля, произвести, так сказать, тюнинг с помощью установки турбины, довольно частое занятие. Турбина с актуатором пользуется большой популярностью среди профессиональных и не очень гонщиков, в виду постоянной эксплуатации двигателя на высоких оборотах, для защиты которого и был придуман актуатор. Необходимо понимать, что актуатор — это не обязательный технический агрегат турбины и двигателя. Не стоит удивляться, если такое название вам неизвестно, второе название актуатора — вестгейт или вакуумный регулятор. Он выпускает выхлопные газы вне колеса турбины, и тем самым борется с перегрузками.

Устройство вестгейта по своему конструктиву бывает двух видов:
-пневматическое;
-электромеханическое.

Первое достаточно простое, но имеет один большой недостаток – сложность настройки, при этом сам ремонт будет достаточно простым. Пневматический актуатор состоит из рычага, порта управления, 2 камер с подводом наддува атмосферным давлением.
Электромеханический актуатор управляется благодаря блоку управления двигателем, что облегчает всю настройку конструкции и регулировку всей системы. Минус электромеханического вестгейта — это сложность и дороговизна ремонта, так как присутствуют электронные элементы.

Без должного функционирования и грамотной настройки актуатора:
1. Турбокомпрессор работает при повышенных оборотах на износ, что сказывается на длительности его работы в целом.
2. Работа двигателя будет нарушена.
3. Будет слышен специфически звук дребезжания в момент заглушки мотора.
4. Слабый наддув.
Устанавливая самостоятельно турбину с актуатором, необходимы специальные регулирующие устройства транспортного средства. В случае допущения ошибок, турбина может выйти из строя вместе с двигателем.

Причины поломки актуатора

1. Поломка электронных элементов, отвечающих за работу клапана (электромотора).
2. Составные части привода приходят в негодность (пружина ослабла).
3. Нарушение герметичности.
4. Большой пробег транспортного средства с турбокомпрессором.
5. Срок службы подошел к концу.

При возникновении одной из этих причин, или сразу нескольких, сигнализируют автолюбителю о том, что нужно ехать в сервис. Отремонтировать самостоятельно актуатор — сложная задача. Ошибку в работе электромеханического актуатора не сложно найти при диагностике, но ремонт так быстро произвести не получится, необходимо специальное оборудование. Сложившаяся ситуация требует профессиональных мастеров со знанием технической документации конкретного транспортного средства и показателей работы актуатора, так как помимо ремонта или замены, необходима настройка деталей и их регулирование. Профессиональным результатом ремонта или заменты, будет служить хорошая работа турбокомпрессора и всего двигателя на долгие годы.

➫ Актуатор турбины, принцип работы вестгейта

Актуатор турбины и зачем он нужен

Современные двигатели часто оборудуются системами турбонаддува повышенного давления. В их состав входят компрессоры, оснащенные специальным клапаном управления турбиной. Данное устройство имеет несколько названий: актуатор, вестгейт, вакуумный регулятор и пр.

Вакуумный регулятор турбины – основное назначение

Цель создания и установки данного узла – защита колеса турбокомпрессора от возможных разрушений при работе мотора на повышенных оборотах. При возрастании количества оборотов коленвала двигателя повышается давление отработанных газов на лопасти турбины. Под воздействием мощного напора выхлопа срабатывает клапан Wastegate, при этом газы вынуждены идти в обход рабочего колеса турбины.

Благодаря использованию турбокомпрессоров, оснащенных вакуумным регулятором, вероятность возникновения нежелательного эффекта «турбоямы» сведена к минимуму.

Разновидности вакуумных регуляторов

Существует два вида систем турбонаддува:

1. Низкого давления (0,2 бар).
2. Высокого (0,82 бар).

Сравнительно маломощные турбины низкого давления работают без вестгейта. Яркий пример: 3-х литровый двигатель Saab 95 V6 Turbo оборудован турбиной низкого давления Garrett. При ее работе используются выхлопные газы, вырабатываемые не всеми шестью цилиндрами мотора, а только тремя. В этом случае даже при высоких оборотах двигателя турбонагнетатель не развивает максимальные обороты, соответственно давление наддува – низкое.

Принцип действия электронно управляемой заслонки в турбинах высокого давления

При воздействии на педаль акселератора в турбокомпрессоре срабатывает электромагнитная заслонка с электронным управлением ЭБУ. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, клапан получает соответствующий сигнал «открыть/закрыть». Такая турбина сразу использует нужное количество газов, чтобы увеличить подачу кислорода в цилиндры для обогащения топливных смесей. Клапан возвращается в прежнее положение только после раскрутки воздушного насоса. Турбины высокого давления обеспечивают максимальный момент вращения двигателя в 310 Нм при количестве оборотов в минуту – 2100.

В отличие от актуаторов, работающих под электронным управляющим воздействием, механические вестгейты открываются в результате прямого воздействия избыточного давления наддува.

История развития клапанов управления турбиной

В 1975 году всемирно известная фирма Porche начала устанавливать на автомобильные двигатели турбонаддув с клапаном подъемного типа. Когда мотор работал в режиме пониженных оборотов, вакуумный регулятор был закрыт, по мере ускорения вращения коленчатого вала давление возрастало, клапан автоматически поднимался.

Конструкции в виде поворотной заслонки были внедрены в начале 80-х годов прошлого столетия популярной шведской компанией Saab, выпускавшей линейку турбированных автомобилей.

Начиная с 1985 года Porche начала применять так называемый Overboots. Когда водитель резко нажимает на газ, актуатор нового поколения не допускает перегрузок, возникающих в результате повышенного давления отработавших газов.

Современные вакуум-турбины оснащены клапанами Wastegate, вмонтированными непосредственно в корпус. В зависимости от предпочтений заводов производителей, встроенные вестгейты встречаются как с поворотной заслонкой (компания Garrett), так и с подъемным клапаном (фирма ККК).

Вакуумный конденсатор — обзор

5 Защита турбины

Как и в случае с котлом, в турбине и ее вспомогательном оборудовании могут возникать неисправности, которые могут быть изолированы без отключения турбины: это описано в Томе C, главе 2 «Системы турбинной установки». Все защитные устройства, которые отключают установку, предназначены для работы непосредственно в цепи отключения каждого клапана аварийного отключения (рис. 11.10). Это относится ко всем неисправностям, когда оператор может принять меры по устранению серьезных повреждений, прежде чем оператор сможет их исправить.Эта философия применяется с учетом необходимости максимальной готовности и необходимости ограничения автоматических отключений к тем случаям, когда у оператора или системы управления недостаточно времени для принятия корректирующих действий.

РИС. 11.10. Аварийный отключающий клапан турбины — типовая схема отключения

Турбина отключается, прерывая подачу гидравлической управляющей жидкости к приводам главного парового клапана турбины и отводя жидкость, остающуюся в приводах, на слив в дренаж.Том C, Глава 2 подробно описывает систему, но основные операции гидравлической системы управления заключаются в следующем.

Давление жидкости требуется для удержания стопорных и регулирующих клапанов турбины, которые регулируют подачу пара в турбину, открытыми против давления пружины. При отсутствии давления жидкости пружины закрывают паровые клапаны. Гидравлическая управляющая жидкость подается на паровые клапаны через два аварийных отключающих клапана, и турбина отключается при срабатывании любого из этих клапанов, отводя гидравлическую жидкость в дренаж.Плунжеры срабатывания в клапанах аварийного срабатывания удерживаются в закрытом положении с помощью пружины, которая сжимается с помощью защелки срабатывания. Эта защелка освобождается либо при подаче питания на отключающий соленоид, либо при воздействии непосредственно на размыкающую защелку болтами превышения скорости или ручным рычагом размыкания. Это приводит к открытию аварийного отключающего клапана, перекрывая подачу гидравлической жидкости к рабочему механизму клапана турбины и слива гидравлической жидкости с последующей потерей давления жидкости и закрытием основных паровых клапанов.

5.1 Отключение турбины

Следующие устройства защиты турбины отключают турбину:

•

Потеря смазочного масла.

•

Низкое разрежение конденсатора (высокое давление выхлопа).

•

Электропроводность конденсата высокая.

•

Рычаг ручного отключения.

•

Отклонение от превышения скорости.

•

Высокая температура выхлопного пара НД.

•

Потеря электрического регулятора.

•

Низкие температура и давление пара на входе.

Типичны для современного завода. Полное описание систем приведено в Томе C, Глава 2.

Системы аварийного отключения турбины спроектированы таким образом, чтобы обеспечить полное резервирование устройств запуска аварийного отключения (Критерии проектирования, Раздел 2 этой главы) и испытания под нагрузкой вплоть до аварийной ситуации. запорные клапаны. Еженедельное испытание под нагрузкой клапанов аварийного отключения турбины необходимо как часть процедуры, чтобы избежать неконтролируемого превышения скорости турбины из-за отказа закрыть основные запорные клапаны турбины.Испытания под нагрузкой выполняются путем отключения каждого соленоида аварийного отключающего клапана по очереди и использования защитных устройств для срабатывания изолированного отключающего клапана.

5.2 Потеря давления смазочного масла

Жидкость для управления клапанами турбины образует отдельную систему от системы смазочного масла. Циркуляция масла в системе смазки осуществляется насосом центробежного типа, приводимым непосредственно от вала турбогенератора (рис. 11.11). Этот насос получает масло под давлением от нагнетательного насоса с приводом от масляной турбины и подает масло через масляную турбину к подшипникам турбогенератора.Главный масляный насос также подает масло непосредственно в масляную систему гидрогенизированного уплотнения генератора.

РИС. 11.11. Система смазочного масла

Падение давления в масляной турбине снижает давление масла до необходимого для подшипников турбины. Масляная турбина механически соединена с подкачивающим насосом, всасывание которого залито в основном масляном баке и которое подает масло на вход основного масляного насоса. Установленный в масляном баке насос смазочного масла с приводом от электродвигателя переменного тока также предусмотрен для подачи масла к подшипникам турбогенератора во время пуска и останова агрегата.

При падении давления смазочного масла в подшипниках турбогенератора автоматически запускается насос смазочного масла с приводом от двигателя переменного тока. Если этот насос не запускается или полностью перестает работать, дальнейшее снижение давления масла в подшипниках приведет к автоматическому запуску масляного насоса с приводом от двигателя постоянного тока и, в то же время, срабатыванию отключения турбогенератора.

Отключение турбины инициируется непосредственно потерей давления смазочного масла. Дублированные подпружиненные цилиндры отключения в передней опоре находятся под давлением смазочного масла.При потере давления масла в подшипнике масло выходит из отключающих цилиндров, и механические рычаги перемещают расцепляющие защелки дублирующего отключающего механизма. Это приводит к срабатыванию клапанов аварийного отключения. Срабатывание задерживается действием гидравлического аккумулятора, который поддерживает минимальное давление питания во время переходных колебаний давления. Каждую поездку можно проверить под нагрузкой.

5.3 Низкое разрежение конденсатора (высокое давление выхлопа)

Каждый из двух вакуумных расцепителей прямого действия состоит из двух чувствительных элементов.Каждый из четырех элементов сравнивает вакуум конденсатора с абсолютным вакуумом, и оба элемента любого блока должны определять низкий вакуум, прежде чем может произойти прямое отключение турбины. Отключение турбины инициируется, когда один из расцепителей низкого вакуума определяет низкий вакуум и прямым механическим воздействием вызывает выпуск смазочного масла из соответствующего отключающего цилиндра (такого же, как и для смазочного масла). Это приводит к срабатыванию соответствующего клапана аварийного отключения. Система может быть испытана под нагрузкой, допуская воздух к ее чувствительным элементам: это включает в себя работу регулирующего клапана.Срабатывание перепускного запорного клапана предотвращает срабатывание основных запорных клапанов. Перед проведением испытаний под нагрузкой этот клапан должен находиться в положении байпаса.

Вышеупомянутая схема вызывает отключение устройства реле давления жидкости в системе подачи гидравлической управляющей жидкости к клапанам аварийного отключения. Это отключение направляется через реле малой мощности в прямом направлении и поэтому происходит с задержкой по времени. Работа установки в условиях низкого вакуума может вызвать быстрый перегрев лопаток турбины.Эта ситуация может возникнуть, если блокировка реле низкой мощности в прямом направлении не сработает. Таким образом, обеспечивается прямое электрическое отключение от низкого вакуума до генераторного выключателя: это должно выполняться электрически, поскольку срабатывание реле давления рабочей жидкости происходит с задержкой. Ниже объясняется, как достигается электрическое отключение при низком вакууме на современном турбогенераторе мощностью 660 МВт.

Отключение турбины осуществляется электрически с помощью реле давления, которое контролирует вакуум в трех конденсаторах.Две вакуумные линии выведены за шаровой челночный клапан, который автоматически выбирает конденсатор с самым низким вакуумом и подключает его к каждой из двух вакуумных линий. Три конденсатора соединены между собой уравнительными трубками, и, следовательно, срабатывание отключения происходит, если вакуум в любом конденсаторе падает ниже уставки срабатывания. Предусмотрено четыре реле давления, расположенных по логической схеме «два из двух» на канал отключения.

5.4 Высокая проводимость конденсата

Отключение турбины инициируется датчиками проводимости, используемыми для контроля загрязнения конденсата на выходе из установки очистки конденсата и из трубопроводов отвода конденсатных насосов.Для каждого местоположения предоставляется набор из четырех передатчиков, которые будут работать в логической конфигурации «два из двух» на канал отключения для каждого набора передатчиков. Каждый передатчик можно проверить под нагрузкой, в свою очередь, путем регулировки его уставки.

5.5 Рычаг ручного отключения

Рычаг ручного отключения турбины механически переводит оба рычага отключения, соединенные с двумя клапанами аварийного отключения, в положение отключения. Защелки срабатывания смещаются и приводят в действие соответствующие клапаны аварийного отключения.

5.6 Отключение при превышении скорости

Имели место инциденты, в результате которых турбогенераторы выходили на опасное превышение скорости, и были предприняты все усилия для разработки защиты для снижения этой опасности. Превышение скорости происходит, когда пар, проходящий через турбину, превышает значение, необходимое для согласования нагрузки. Частота вращения турбины регулируется регулятором на меньшую, чем уставка отключения при превышении скорости. В случае, если регулятор скорости и его система управления не могут закрыть регулирующие клапаны, устройство отключения при превышении скорости, прикрепленное к валу турбины, действует непосредственно, чтобы отключать аварийные аварийные клапаны, закрывая как регулирующий, так и главный запорные клапаны.Однако ни одна из этих мер безопасности не будет эффективной, если по какой-либо причине регулирующий и главный запорные клапаны не закрываются должным образом. Это может быть по следующим причинам:

(a)

Повреждение шпинделя или седла главного парового клапана, например, растрескивание, захват поверхности или истирание (набухание из-за коррозии).

(б)

Массовое гидравлическое загрязнение управляющей жидкости гидравлической системы.

(c)

Унос воды из котла, вызывающий деформацию каналов главного парового клапана.

Устройства для испытаний под нагрузкой, регулярный мониторинг состояния жидкости, наличие вторичного метода закрытия клапана и тот факт, что клапаны аварийной остановки и регулирующие клапаны соединены последовательно, в совокупности обеспечивают вероятность срабатывания паровых клапанов не закрытие по причинам (а) и (б) не заслуживает доверия. С другой стороны, унос воды, вызывающий деформацию и предотвращающий закрытие клапана, остается вероятным. Таким образом, существует опасность превышения скорости. Этот риск сводится к минимуму с помощью защитной блокировки, которая обеспечивает снижение выходной мощности машины до низкого уровня до того, как выключатель генератора будет отключен.Метод основан на том факте, что превышение скорости не может произойти при условии, что мощность генератора поглощается сетью. Если генератор остается синхронизированным до тех пор, пока поток пара к турбине не достигнет безопасного уровня, тогда опасность чрезмерного превышения скорости устранена.

Фактически, тот же аргумент можно использовать для большинства систем механической защиты на турбине. Потеря давления смазочного масла не более вероятно вызовет унос воды или деформацию клапана, чем, скажем, срабатывание реле, обнаруживающего состояние перегрузки по току.Было принято решение, что все системы защиты, которые могут выдерживать задержку в несколько секунд (пока входная мощность турбины не достигнет низкого уровня), будут проходить через блокировку, которая измеряет мощность, подаваемую на турбину, и предотвращает размыкание цепи генератора. выключатель, если эта мощность слишком высока.

Была разработана схема, включающая эту блокировку, которая классифицировала различные системы защиты котла / турбогенератора следующим образом:

Категория A

Те, которые защищают от состояний отказа, которые не могут выдерживать отключение с задержкой до достижения состояния низкой мощности.

Категория B

Те, которые защищают от состояний отказа, которые могут выдерживать отключение с задержкой до достижения состояния низкого энергопотребления.

Для неисправностей категории A предотвращение превышения скорости зависит только от правильного закрытия паровых / регулирующих клапанов, тогда как для неисправностей категории B предусмотрена блокировка малой мощности, эффективно предотвращающая размыкание выключателя генератора, таким образом удерживая турбогенератор. синхронно до тех пор, пока подача пара не снизится до такого уровня, при котором не может произойти превышение скорости.

За исключением двух — потери возбуждения и температуры обмотки трансформатора генератора — все системы электрической защиты, описанные в разделах с 6 по 9 данной главы, были выбраны для категории A из-за опасности высоких токов короткого замыкания, если они были допущены. сохраняться в течение времени, необходимого для достижения низкого уровня мощности. Для этих неисправностей гидравлическая система турбины должна работать правильно. Температура обмотки трансформатора генератора и отключение при потере возбуждения рассматривались как две системы защиты, которые могут ожидать состояния пониженной мощности.

5.6.1 Выбор блокировки

Блокировка может быть основана на точном измерении расхода пара или перепада давления на турбине, но это сложно выполнить, и исследования CEGB этих и других методов измерения не принесли результатов. . Поэтому было решено, что малая мощность турбины может быть измерена по выходной электрической мощности от генератора с использованием чувствительного реле малой прямой мощности. Контакты этого реле включены последовательно с контактом реле отключения категории B.Устройство может быть отключено от систем защиты категории B только тогда, когда контакты реле малой мощности в прямом направлении замыкаются, чтобы указать состояние питания менее 0,7% от генератора до системы.

5.6.2 Настройка реле малой мощности в прямом направлении

В качестве точки настройки было выбрано значение 0,7% прямой мощности, поскольку из кривых, подготовленных CEGB (рис. 11.12), видно, что максимально допустимое превышение скорости 25% (гарантированное испытанное значение) получается, когда подача пара превышает общие потери машины на 0.7% при синхронной скорости, и это устанавливает верхний предел срабатывания реле. Было выбрано реле с низкой прямой мощностью, так как его контакты замкнуты, пока генератор запускается и синхронизируется, что позволяет защите работать. Кроме того, небольшая утечка пара, возникающая при номинальном закрытии парового клапана, может быть достаточной для отмены мощности двигателя, оставляя машину плавать или работать на малой мощности, поэтому реле обратной мощности не будет работать и не подходит.Выбранные рабочие пределы составляют от 0,2% до 0,7% прямой мощности.

РИС. 11.12. Точка настройки реле низкой прямой мощности для 60, 100 и 660 МВт блоки

Чувствительные реле низкой прямой мощности, такие как PPX 110/111 Брауна-Бовери, были специально разработаны и одобрены для этого. цель. Измерение мощности осуществляется путем измерения трехфазной мощности при номинальном напряжении. Принцип работы поясняется с помощью блок-схемы (рис 11.13). Трансформаторы напряжения и тока генератора подключены к промежуточным трансформаторам A или B соответственно. Они преобразуют входные значения до необходимого уровня для релейной электроники. Сигнал тока преобразуется в сигнал напряжения, возведенный в квадрат, и во время отрицательных полупериодов он переключается на фильтр нижних частот с помощью переключателя на полевом транзисторе. Это определяет линейное среднее значение и генерирует постоянное напряжение, пропорциональное активной мощности. Схема фазовой коррекции служит для компенсации фазовых погрешностей измерительных трансформаторов.Для трехфазного подключения переключатель на суммирующем усилителе должен быть установлен в положение 3WM, а для двухфазного подключения (метод 2 ваттметра) в положение 2WM.

РИС. 11.13. Трехфазное силовое реле — структурная схема

Суммирующий усилитель складывает напряжения, пропорциональные фазным нагрузкам. Напряжение на его выходе, пропорциональное трехфазной мощности, подается на триггер, который имеет регулируемую настройку. Выбор нагрузки осуществляется переключателем макс / мин, расположенным сразу после пускового устройства.

Блокирующие вентили предусмотрены для блокировки срабатывания реле, если:

•

Напряжение питания слишком низкое.

•

Реле заблокировано извне.

Для реле типа PPX110 рабочий сигнал проходит через элемент синхронизации и, при необходимости, через перемычку (2) к вспомогательному реле. Второй параллельный путь для сигнала — через инвертор к выходному терминалу.

В реле типа PPX110 срабатывание может быть задержано на 0.5–5 с и индицируется светодиодом; обычно выбирается настройка 2 с. Вспомогательное реле может использоваться для контроля стабилизированного источника питания 15 В путем замыкания перемычки (3).

В комплект поставки реле типа PPX111 входят два элемента синхронизации, один задерживает рабочий сигнал на 0,5–5 с, а другой на 5–50 с.

Следующие защитные устройства работают через реле малой прямой мощности:

•

Все отключения турбины, за исключением электрического отключения при низком вакууме отключающих клапанов.

•

Все механические отключения генератора, а также электрические отключения генератора, которые описаны в Разделе 6 этой главы.

5.7 Высокая температура выхлопного пара НД

Если вакуум низкий и система орошения используется для охлаждения лопаток турбины, измерение температуры выхлопного пара является признаком неисправности системы орошения. Это не всегда единичное отключение и зависит от производителя турбины.Система орошения имеет собственную защиту; в случае выхода из строя турбина отключается, и это приведет к отключению агрегата из-за низкого давления гидравлической жидкости.

5.8 Потеря электрического регулятора

Последние турбины оснащены электронными регуляторами, использующими систему резервирования электрических каналов управления для обеспечения надлежащей безопасности. В качестве окончательной защиты, в случае отказа достаточно большого количества каналов, чтобы сделать систему резервирования недействительной, или любого другого отказа, который выводит регулятор из строя, будет подан сигнал для отключения устройства через реле блокировки с низкой прямой мощностью. .

5.9 Низкие температура и давление пара на входе

Рассмотрение инцидента в 1960 году, когда турбина вышла из-под контроля, позволила предположить, что произошла потеря горения и система регулирования питательной воды не смогла справиться с переходным процессом. Результатом стал унос воды, что привело к превышению скорости турбины. При таком сочетании обстоятельств было разумно утверждать, что основная неисправность заключалась в потере горения и что лучшим доступным признаком этого состояния было низкое давление пара на входе в турбину.Система разгрузки была разработана в 1954 году для применения в турбогенераторах мощностью 60 МВт и выше. Принцип заключался в том, чтобы начать разгрузку при 90% нормального рабочего давления и снизить нагрузку до 10% MCR, когда давление упадет до 85% от нормального. Следовательно, разгрузочное устройство предлагало разумную защиту от уноса воды, поскольку наиболее вероятной причиной уноса было сочетание регулирования питательной воды или частичного сжигания. Позже, в 1969 году, была рекомендована форма отключения из-за низкого давления пара на входе.Однако из-за низкой надежности системы, вызвавшей ряд ложных отключений, оборудование было выведено из эксплуатации в середине 1970-х годов.

Принцип защиты от низкого давления пара на входе, будучи приемлемым, когда сеть поддерживалась большим количеством небольших агрегатов, которые работали при фиксированном давлении в диапазоне от 70% до 100% MCR, не подходил для новых режимов работы. который включал операцию скользящего давления. Поэтому для продолжения его применения потребовалось обновление конструкции, модернизация оборудования и применение сложных средств вето.Это было сочтено нецелесообразным и дорогостоящим, и поэтому было рекомендовано прекратить применение оборудования для разгрузки и отключения при низком давлении пара на электростанции высокого давления, работающей на ископаемом топливе, на всех блоках мощностью 500 и 660 МВт, основных опорных станциях энергосистемы.

Это изменение философии защиты привело к тому, что турбина подверглась риску уноса воды в случае полной потери работы котла. В настоящее время стандартной практикой является проектирование всех блоков 660 МВт на обычных электростанциях с учетом того, что операторы предпримут корректирующие действия, которые должны быть выполнены в течение 1 минуты.Для облегчения этого предусмотрены следующие функции:

•

Соответствующий сигнал тревоги инициируется при полном прекращении огня.

•

Отображается состояние пламени в печи.

•

Отображаются соответствующие значения давления и температуры пара.

•

Имеется кнопка аварийного отключения.

Все вышеперечисленные средства монтируются на соответствующей панели / столе управления агрегатом под одним углом обзора.

Атомные электростанции с прямоточными котлами имеют короткую постоянную времени для прохождения пара от котла к турбине, и у оператора недостаточно времени, чтобы быть уверенным в предотвращении переноса воды в турбину при ненормальных условиях работы котла , как на обычных станциях. Поэтому не было альтернативы, кроме как обеспечить автоматическое отключение путем предполагаемого измерения паронасыщенности по показаниям температуры и давления пара.

Турбокомпрессоры с фиксированной геометрией

Турбонагнетатели с фиксированной геометрией

Турбокомпрессоры с фиксированной геометрией

Hannu Jääskeläinen

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 : В простейшей конструкции турбокомпрессора геометрия турбины и компрессора является фиксированной, а давление наддува полностью определяется потоком выхлопных газов. Байпас на стороне выпуска, или перепускной клапан, является обычным средством достижения лучшего контроля давления наддува с турбинами с фиксированной геометрией. Перепускная заслонка может быть встроена в турбину со стороны турбокомпрессора или может быть отдельным клапаном, подключенным к внешнему водопроводу.Пневматическое срабатывание перепускной заслонки под давлением было обычным явлением, но вакуумное срабатывание и электрическое срабатывание используются во многих новых конструкциях.

Введение

Самая простая конструкция турбокомпрессора с точки зрения управления — это тот, у которого геометрия турбины и компрессора фиксирована и в котором не используются средства для управления давлением наддува. Давление наддува, обеспечиваемое турбонагнетателем этого типа, полностью определяется потоком выхлопных газов двигателя и характеристиками турбонагнетателя. Турбокомпрессор оптимизирован для конкретных условий эксплуатации.Размер турбины турбонагнетателя и / или отношение A / R обычно относительно велики для данного применения из-за необходимости такого размера турбокомпрессора, чтобы в условиях наибольшего расхода турбокомпрессор не превышал скорость или не создавал чрезмерного давления наддува. В то время как давление наддува, близкое к номинальному, можно выбрать с помощью выбора размера турбокомпрессора, переходные характеристики и давление наддува при более низких оборотах двигателя могут пострадать. Кроме того, на больших высотах частота вращения турбонагнетателя будет иметь тенденцию к увеличению, что может привести к проблемам с помпажем и / или превышением частоты вращения турбонагнетателя, если это не объясняется увеличением размера турбонагнетателя.Однако для некоторых двигателей, работающих в основном в ограниченном количестве установившихся режимов, неуправляемый турбокомпрессор с турбиной с фиксированной геометрией может оказаться вполне удовлетворительным.

Для приложений, которые испытывают широкий диапазон рабочих условий и которые должны обеспечивать хороший динамический отклик, например, в легковых автомобилях, турбокомпрессор с фиксированной геометрией без контроля давления наддува не подходит. Для управления давлением наддува для турбонагнетателей с турбинами с фиксированной геометрией в этих приложениях можно использовать два метода:

• Обводной канал на стороне выпуска , также известный как перепускной клапан , для обхода части потока от входа турбины, или
• Перепускная линия на стороне впуска для перепуска потока от впуска компрессора.

Выпускной байпас (Wastegate)

Добавление перепускного клапана, который позволяет части выхлопных газов обходить турбину, является более распространенным средством достижения лучшего контроля давления наддува с турбинами с фиксированной геометрией. В большинстве случаев это позволяет использовать турбину с фиксированной геометрией меньшего размера или с меньшим соотношением A / R, которая может обеспечивать большую мощность компрессора при меньших расходах выхлопных газов, рис. 1 [2629] . Переходный отклик также значительно улучшен из-за улучшенной низкой эффективности потока, а также более низкой инерции вращения турбокомпрессора.

На рисунке 1 синяя линия представляет турбокомпрессор с турбиной с фиксированной геометрией, а красная линия представляет собой турбокомпрессор с турбиной меньшего размера с фиксированной геометрией. Ни одна из турбин с фиксированной геометрией не имеет вестгейта. Обратите внимание, что турбокомпрессор с турбиной меньшего размера будет иметь превышение скорости и ускорение двигателя при относительно низких оборотах двигателя. Добавление перепускной заслонки к турбокомпрессору с турбиной меньшего размера может значительно улучшить наддув на более низких оборотах двигателя, избегая при этом избыточного разгона и превышения скорости турбокомпрессора на более высоких скоростях.Количество улучшений зависит от того, насколько хорошо контролируется перепускной клапан.

Рисунок 1 . Влияние размера турбины и перепускного клапана на давление наддува и скорость турбонагнетателя

(Источник: Cummins Turbo Technologies)

На рисунке 2 показан другой пример, но с точки зрения карты компрессоров. Показаны характеристики наддува при полной нагрузке с фиксированной геометрией и турбонагнетателем, управляемым перепускным клапаном. Каждая турбина рассчитана на то, чтобы обеспечить двигателю одинаковое давление наддува, массовый расход всасываемого воздуха и скорость вращения при номинальной мощности.Турбина с фиксированной геометрией без байпаса должна быть способна обрабатывать весь поток выхлопных газов при номинальной мощности и имеет тенденцию обеспечивать меньшее давление наддува при более низком потоке воздуха в двигателе. Преимущество возможности использования турбины меньшего размера / более низкого отношения A / R с перепускным клапаном очевидно. Следует отметить, что, поскольку частота вращения турбонагнетателя при максимальном расходе для всех случаев одинакова, степень сжатия на высоких оборотах двигателя на турбине с перепускным клапаном и, следовательно, насосные потери двигателя должны быть выше, чем для турбины с фиксированной геометрией без перепускного клапана. [2538] .

Рисунок 2 . Характеристики разгона при полной нагрузке с двумя различными вариантами турбины

###

Что такое турбо-привод?

Что такое турбопривод? Нужен ли он мне в машине?

Турбокомпрессоры

могут сбивать с толку — существует множество различных компонентов, и если вы планируете тюнинг своего автомобиля, вам нужно знать, как работают все различные элементы!

В этом месяце мы изучаем турбо-привод (также известный как привод перепускной заслонки), показывая вам, что это такое, для чего он нужен и почему он вам нужен, прежде чем выяснять, когда вам может потребоваться модернизация и установка новый.

Что делает привод перепускной заслонки?

Турбопривод выполняет простую, но жизненно важную работу — он действует как предохранительный клапан, который регулирует мощность наддува вашего турбонагнетателя, отводя избыточные выхлопные газы от колеса турбины.

Управляет скоростью турбины, предотвращая ее превышение скорости, и регулирует скорость компрессора. В конечном итоге это помогает защитить турбокомпрессор от ненужного износа, ограничивая максимальное давление наддува турбонагнетателя на безопасном уровне.

Как работает привод перепускной заслонки

Привод перепускной заслонки представляет собой довольно простую часть оборудования — он имеет пружину и диафрагму. Пружина удерживает перепускную заслонку закрытой до тех пор, пока давление наддува не достигнет установленного уровня, а затем открывается, позволяя газу уйти и снижая давление наддува.

Есть ли у моего турбо привод?

Почти все турбокомпрессоры оснащены приводом перепускной заслонки — это важная мера защиты, предотвращающая превышение скорости турбонагнетателя и причинение серьезных повреждений!

Проблемы с приводом заслонки перепускного клапана

Как и все компоненты, с вашим турбонагнетателем может что-то пойти не так.

Со временем давление и тепло начнут сказываться, что может ослабить пружину. Это может привести к открытию перепускной заслонки раньше, чем следовало бы, что снизит давление наддува и производительность вашего турбонагнетателя.

Мембрана также может выйти из строя, что означает, что клапан больше не будет открываться. Это может привести к повышению давления наддува до такой степени, что это приведет к серьезным катастрофическим повреждениям вашего двигателя!

Так мне нужен новый привод перепускной заслонки?

Стандартные приводы перепускных клапанов, предоставленные оригинальным производителем, имеют определенные допуски и предназначены для открытия при определенных уровнях наддува и давлении на входе турбонагнетателя.

Как правило, приводы OEM достаточно хороши только для того, чтобы справляться с уровнями увеличения запаса. Если вы планируете настроить двигатель и увеличить уровень турбонаддува, вам нужно подумать о замене привода на более крупную модель с более высокими характеристиками, предназначенную для работы с повышением давления.

Если вы не замените привод, перепускная заслонка может открыться преждевременно, уменьшая наддув и сводя на нет любые улучшения в производительности.

Есть ли альтернативы замене турбонагнетателя?

Альтернативой замене привода является установка спускного клапана.Это приводит к контролируемой утечке воздуха в напорную линию привода перепускной заслонки — это означает, что ваш турбонагнетатель должен создавать дополнительный наддув для активации привода.

Однако, даже если вы планируете внедрить спускной клапан, вы все равно захотите проверить, соответствует ли ваш привод своей работе! Обновление самого привода часто является самым безопасным и эффективным вариантом.

Чем может помочь AET

В AET наша команда преданных своему делу экспертов уже более 40 лет находится в авангарде технологий турбонаддува, обеспечивая ремонт, замену и поддержку всего спектра автомобилей с турбонаддувом.

Если вам нужен совет или руководство по любому аспекту турбонаддува, или вам нужна помощь в выборе правильных, высококачественных запчастей, чтобы получить больше от вашего автомобиля, мы всегда будем рады помочь.

Для получения дополнительной информации о любых наших услугах, позвоните дружественному члену команды AET сегодня по телефону 01924 894171 .

Как работает перепускной клапан турбокомпрессора

Что такое перепускной клапан

Как работает Wastegate

Вестгейт — это устройство, встроенное в турбокомпрессор, которое регулирует максимально допустимое давление наддува.Концепция перепускного клапана несколько проста, если вы вспомните, что наддув турбокомпрессора напрямую связан с массовым расходом, давлением и температурой выхлопных газов, когда они проходят через корпус турбины турбокомпрессора. Именно на этом этапе тепловая энергия (потенциальная энергия) выхлопных газов двигателя преобразуется турбинным колесом в механическую энергию. Если выхлопной поток отклоняется таким образом, что он не проходит через турбинное колесо турбонагнетателя, то его потенциальная энергия не преобразуется турбиной.Проще говоря, уменьшение потока выхлопных газов через турбину снижает и / или регулирует давление наддува. Короче говоря, вестгейт просто отводит поток выхлопных газов вокруг турбинного колеса прямо в выхлопную трубу, как только достигается заданное давление в коллекторе (давление наддува).

Схема вытяжки внутреннего перепускного клапана с перепускным клапаном в закрытом и открытом положении.
Обратите внимание, что красные линии показывают концентрацию выхлопного потока через корпус турбины и через турбинное колесо.

Типы шлюзов

Есть два типа вестгейтов; внутренний и внешний. Внутренний перепускной клапан интегрирован в корпус турбины в сборе. Внешний перепускной клапан установлен в выпускном патрубке между выпускным коллектором и входом в корпус турбины. В любом случае для управления перепускным клапаном требуется привод. Когда клапан открыт, выхлопной поток отклоняется от своего нормального пути через турбинное колесо и вместо этого выходит прямо в выхлопную трубу.

Методы контроля Wastegate

Один из простейших методов управления перепускным клапаном — это давление во впускном коллекторе (абсолютное давление в коллекторе или MAP). Линия или шланг соединяет впускной коллектор с приводом перепускной заслонки, который по сути представляет собой механическое устройство с диафрагмой и пружиной. Пружина внутри привода перепускной заслонки удерживает клапан в закрытом положении. Как давление во впускном коллекторе (давление наддува), так и давление в приводе перепускной заслонки, прикладывая силу к диафрагме.Когда сила, действующая на диафрагму, превышает силу пружины, перепускной клапан начинает открываться. При падении давления наддува пружина закрывает перепускную заслонку.

Другой метод, популярный в двигателях с электронным управлением, использует электрический соленоид для управления положением перепускной заслонки. Например, дизельный двигатель GM объемом 6,5 л использует вакуум от вакуумного насоса с приводом от двигателя для управления перепускным клапаном. Когда к приводу перепускной заслонки подается полный вакуум, он закрывает клапан в корпусе турбины, и выхлопные газы не попадают в обход турбинного колеса.При отсутствии вакуума выхлопные газы могут проходить в обход турбинного колеса и выходить непосредственно в спускную трубу. Привод с электронным управлением постоянно регулируется для поддержания пикового давления наддува и предотвращения подачи турбонагнетателем чрезмерного давления в коллекторе и / или превышения скорости под нагрузкой.

Более современная реализация управления вестгейтом — с помощью электрического привода; это становится все более популярным в двигателях с турбонаддувом. Вместо того, чтобы полагаться на давление в коллекторе или источник вакуума, эти перепускные клапаны оснащены электрическим соленоидом, который управляется непосредственно PCM и регулирует положение перепускного клапана.

перепускной клапан на выходе из корпуса турбины турбокомпрессора Garrett GTP38
(1999.5 — 2003 7.3L Power Stroke)

Отводные клапаны и турбокомпрессоры с изменяемой геометрией (VGT)

Традиционно (за исключением) турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT) не требует использования перепускного клапана, поскольку наддув постоянно контролируется положением лопаток в корпусе турбины. Напомним, что VGT физически регулирует эффективный размер корпуса турбины, увеличивая или уменьшая давление выхлопных газов, действующих на турбинное колесо.Вместо того, чтобы отводить выхлопные газы вокруг турбинного колеса, VGT просто открывает лопатки, имитируя эффект, аналогичный перепускному клапану. Когда лопатки закрываются, энергия выхлопных газов, воздействующая на турбинное колесо, увеличивается. Этот диапазон движения используется для обеспечения желаемого отклика турбокомпрессора при контроле пикового давления наддува и рабочих характеристик при любых условиях.

Клапан продувки

и Wastegate

Альтернативой вестгейту является выпускной клапан. Выпускной клапан — это механический клапан, установленный между выпускным отверстием компрессора турбонагнетателя и впускным коллектором (может быть установлен в любом месте системы впуска на стороне нагнетания турбонагнетателя).Обычно они регулируются и «сбрасывают» избыточное давление в коллекторе, как только турбо наддув достигает откалиброванной настройки. В атмосферу сбрасывается избыточное давление наддува. Как только давление в коллекторе падает ниже максимального значения, клапан по умолчанию переходит в закрытое положение. В отличие от перепускного клапана, выпускной клапан традиционно используется в качестве отказоустойчивого устройства, а не как средство постоянного контроля давления в коллекторе. Выпускной клапан может использоваться на двигателе с турбонагнетателем с перепускным клапаном в качестве дополнительного средства защиты от чрезмерного давления в коллекторе.

Модификации Wastegate для увеличения производительности

В некоторых случаях система перепускного клапана может быть модифицирована для получения более высокого пикового давления в коллекторе (наддува) путем изменения соотношения между положением перепускного клапана и давлением наддува. Проще говоря, если держать перепускную заслонку закрытой дольше, это позволяет турбо-двигателю создавать больший наддув. Одним из примеров такой модификации является популярная модернизация «J-образного крюка» для 24-клапанной модели Cummins с 2001 по 2002 год. Продукт вторичного рынка имеет более жесткую пружину, чем заводское соединение, что увеличивает давление наддува, необходимое для открытия перепускной заслонки.В других случаях шланг привода перепускной заслонки может быть модифицирован для стравливания давления, так что для работы перепускного клапана потребуется большее давление в коллекторе. Такие модификации недорогие и относительно эффективные с очевидной точкой уменьшения отдачи. Следует иметь в виду, что комбинация воздуха и топлива создает мощность, поэтому наиболее заметный выигрыш будет получен, когда будет проведена модернизация топливной системы для повышения топливных характеристик двигателя.

Как British Salt использует EasiDrive для легкого управления своими ручными клапанами

Компания

British Salt, ведущий британский производитель чистой высушенной вакуумной соли, обратилась к партнеру Sofis, компании Prosafe Engineering, с просьбой помочь решить проблему с их ручным управлением клапанами.

Проблема

British Salt имеет 2 паровые турбины, каждая из которых имеет 2 клапана на выпуске выхлопных газов. На каждой турбине есть клапан с фиксированным приводом и клапан с конической зубчатой ​​передачей 20 ”NB, ​​прикрепленный к удлиненному шпинделю. С ручными клапанами очень сложно работать, и их открытие или закрытие может занять до 20 минут. Когда турбины переключаются, один клапан должен быть полностью открыт, прежде чем другой клапан на противоположном потоке полностью закроется. Для приведения в действие клапанов во время переключения турбины может потребоваться до 1 часа непрерывной работы клапана вручную.

Оценка решения British Salt

British Salt запросил установку исполнительного устройства, позволяющего быстро открывать и закрывать клапаны. На заводе уже есть фиксированный привод на одном из клапанов. Однако его установка была дорогостоящей, и с ней было трудно работать в тех случаях, когда их операторам приходилось управлять клапаном вручную. Как комментирует заказчик: «Каждая турбина имеет два выпускных клапана. Один из двух оснащен приводом. Это дорого, и в случае неисправности им нелегко управлять вручную ».Инженер-механик British Salt натолкнулся на решение Sofis EasiDrive в журнале Health & Safety.

Решение

EasiDrive был предложен ProSafe Engineering как компактное и гибкое решение для простого открытия и закрытия клапанов. Портативный привод обеспечивает безопасное и легкое приведение в действие ручных клапанов, которыми трудно управлять вручную. Ручное управление такими клапанами иногда приводит к травмам из-за повторяющихся нагрузок со стороны оператора. Изготовленный на заказ комплект реагирования поглощает любой потенциальный толчок, который может возникнуть, когда клапан достигает своих пределов открытия или закрытия, что делает его безопасным и простым решением для операторов.EasiDrive универсален и может приводиться в действие пневматическим или электрическим приводом. Крутящий момент может достигать 950 Нм, в зависимости от выбора инструмента клиентом.

Положительный отзыв

Опыт клиентов с EasiDrive очень положительный: «Мы установили кронштейны EasiDrive на клапаны и обнаружили, что EasiDrive намного эффективнее, чем мы ожидали. Пока еще рано, но решение выглядит неплохо, и от наших операторов претензий нет »!

Настройка отводного клапана турбокомпрессора и органы управления [видео]

Опубликовано Тимом Скоттом 3 июня 2016 г.

В этом видео мы представим различные элементы управления турбокомпрессором, включая настройки перепускных клапанов, исполнительные механизмы (включая элементы управления вакуумом, элементы управления наддува и двойные порты) и электронные элементы управления соленоидами.Мы также показываем, как неисправность может вызвать низкое давление наддува и потерю мощности.

Во второй части этого видео (нажмите здесь) будут обсуждаться перепускные клапаны, приводы и их использование для управления скоростью ротора турбонагнетателя.

Выписка

Всем привет. Я просто хочу поблагодарить за то, что вернулся в информационный центр Tim’s Turbos.

Я хочу перейти к настройке перепускной заслонки, управлению приводом и некоторым электронным элементам управления соленоидами.

Я собираюсь сделать это видео из двух частей, потому что они кажутся слишком длинными.

Итак, я хочу поговорить о приводах, которые управляются вакуумом, о приводах, которые управляются наддувом, двухпортовых приводах, настройках перепускных клапанов, о том, что они делают со скоростью вашего ротора, а затем мы собираемся перейти к соленоиду, который вы см. на большинстве автомобилей сегодня.

Итак, сначала я собираюсь начать с соленоидов.

На типичной Audi 2.0 2.0 это в основном установка, с которой все работают в наши дни.

Вы собираетесь получить контрольную точку наддува от компрессора.

Теперь это сторона впуска, так что это то, что на самом деле будет подключено к воздушному фильтру вот здесь.

Это выход давления наддува.

Эта сигнальная линия будет уступать приводу, поэтому она будет его опорным портом.

Когда ваше давление наддува достигает этого уровня, он заполняет этот соленоид, и этот клапан обычно устанавливается в закрытое положение, поэтому он не сбрасывает давление наддува в трубку.Что он делает, так это принимает L-образную форму, соединяющуюся с вашим приводом.

Это ваш привод, который подключен к перепускной заслонке. Отсюда туда у вас будет сигнальная линия. Какое бы давление пружины ни было установлено на вашем приводе, это будет самое низкое давление наддува, которое может сделать этот автомобиль.

Чтобы упростить математику, если здесь 10-фунтовая пружина и ваш компрессор выдает 10 фунтов наддува, он откроет этот привод и даст ему минимально возможный уровень наддува.Единственный способ поднять давление наддува, удерживая шток здесь дольше, — это когда компьютер дает ложный сигнал приводу.

Что он делает, так это то, что он фактически сбрасывает дополнительное давление, так что в нем может быть 20 фунтов наддува, и он все равно будет показывать только то, что у него здесь 8 или 9 фунтов наддува, поэтому он будет удерживать давление наддува и перепускную заслонку закрыто, увеличивая скорость ротора.

Как только скорость ротора достигнута, привод открывается, закрывается, движется вперед и назад, совершает много-много циклов.Итак, если у вас есть позиция по умолчанию с низким кодом повышения, если эта часть сломана, то независимо от того, что вы делаете, вы в значительной степени получите только самый низкий уровень повышения, потому что вы фактически даете полный сигнал повышения. к приводу. Я знаю, это звучит немного запутанно, но это работает именно так.

Итак, теперь, когда я немного рассказал об электронике, я рассмотрю в части 2, что делает привод по сравнению с перепускным клапаном и скоростью ротора. Увидимся через минуту.

Конструкция и принцип действия турбокомпрессора — система управления

Турбонагнетатель основные функции принципиально не изменились со времен Альфреда Бюхи. Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, соединенных общим валом. Турбина с приводом от выхлопных газов обеспечивает приводную энергию для компрессора.

Цель и функция

Управляемость турбодвигателей легковых автомобилей должна соответствовать таким же высоким требованиям. как безнаддувные двигатели той же выходной мощности.Это означает, что полный наддув давление должно быть доступно при низких оборотах двигателя. Этого можно добиться только с помощью система контроля давления наддува со стороны турбины.

Управление байпасом со стороны турбины

Байпас со стороны турбины — это простейшая форма регулирования давления наддува. Турбина размер выбран таким образом, чтобы требования к характеристикам крутящего момента при низких оборотах двигателя достигаются и хорошая управляемость автомобиля.С таким дизайном больше выхлопа газ, чем требуется для создания необходимого давления наддува, подается в турбину незадолго до достижения максимального крутящего момента. Следовательно, как только определенное давление наддува При этом часть потока выхлопных газов направляется вокруг турбины через байпас. Перепускная заслонка, открывающая или закрывающая байпас, обычно приводится в действие подпружиненным диафрагмы в ответ на давление наддува.

Сегодня электронные системы контроля давления наддува все чаще используются в современных дизельные и бензиновые двигатели легковых автомобилей.По сравнению с чисто пневматическим управлением, который может работать только как ограничитель давления при полной нагрузке, гибкое давление наддува управление обеспечивает оптимальную настройку давления наддува при частичной нагрузке. Это действует в соответствии с с различными параметрами, такими как температура наддувочного воздуха, степень опережения и качество топлива. Работа заслонки соответствует работе предыдущей описанный привод. На мембрану привода действует регулируемое регулирующее давление. вместо полного давления наддува.

Регулирование давления наддува бензинового двигателя с турбонаддувом с помощью пропорционального управляющего давления

Это управляющее давление ниже, чем давление наддува, и создается пропорциональным клапан. Это гарантирует, что диафрагма подвергается давлению наддува и давление на входе в компрессор в разной пропорции. Пропорциональный клапан управляется электроникой двигателя.Для дизельных двигателей вакуум-регулируемый Электропривод используется для электронного управления давлением наддува.

Изменяемая геометрия турбины

Изменяемая геометрия турбины позволяет изменять проходное сечение турбины. в соответствии с режимом работы двигателя. Это позволяет всему выхлопному газу потребляемая энергия и оптимальное сечение потока турбины для каждая рабочая точка. В результате эффективность турбокомпрессора и, следовательно, мощность двигателя выше, чем при использовании байпасного режима.

Турбокомпрессор для грузовых автомобилей с изменяемой геометрией турбины (VTG)

Регулировка поперечного сечения потока с помощью регулируемых направляющих лопаток: VTG

Регулируемые направляющие лопатки между спиральным корпусом и турбинным колесом оказывают влияние от поведения при повышении давления и, следовательно, от выходной мощности турбины. На низких оборотах двигателя сечение потока уменьшается за счет закрытия направляющих лопаток.Давление наддува и, следовательно, крутящий момент двигателя возрастают в результате более высокого давления. падение между входом и выходом турбины. На высоких оборотах двигателя направляющие лопатки постепенно открыто. Требуемое давление наддува достигается при низком перепаде давлений турбины и снижен расход топлива двигателем. При разгоне автомобиля с малых скоростей направляющие лопатки сближаются, чтобы получить максимальную энергию выхлопных газов. С увеличением скорости, лопатки открываются и адаптируются к соответствующей рабочей точке.

Сегодня температура выхлопных газов современных дизельных двигателей большой мощности составляет до 830 ° C. Точное и надежное движение направляющей лопатки в горячем выхлопе поток газа предъявляет высокие требования к материалам и требует допусков внутри турбины быть точно определенным.