Некоторые люди по-прежнему не понимают разницы между турбиной и компрессором. Чтобы повысить уровень образованности простых автолюбителей, расскажу по-простому, в чем разница между ними и что лучше. Разберем достоинства и недостатки обоих нагнетателей. Спросим у специалистов о достоинствах и недостатках. Что лучше для автомобиля и какие есть нюансы эксплуатации.

Да, это два нагнетателя воздуха в цилиндры двигателя. Только один называется турбокомпрессором, а второй механическим компрессором. Названия тоже вроде одинаковые, но есть кардинальные отличия. Давайте их подробно рассмотрим.

Чем отличаются

Конструкцией

Турбокомпрессор – это устройство, в народе именуемое турбиной. Состоит из двух частей: турбоустановки и компрессора, соединенных одним валом. Первая часть раскручивается за счет внешнего воздействия, вторая – сжимает, закачивает воздух из атмосферы в двигатель автомобиля.

Механический компрессор – это устройство, которое подает воздух в цилиндры силового агрегата под давлением. Оно тоже сжимает воздух, но в этом устройстве нет турбины, которая бы раскручивала бы его.

Он бывает нескольких типов:

• Роторный;
• Центробежный.

Отличия в конструкции. В центробежном используется лопасти. Создается давление за счет центробежной силы вентилятора. В роторном компрессоре вместо лопастей применены два ротора. Они, вращаясь, сжимают воздух. Чем-то конструкция напоминает ротор бытовой мясорубки.

Принципом действия

Точнее сказать, как происходит передача энергии от двигателя, за счет чего раскручиваются его лопасти или ротора.

В случае с турбокомпрессором, турбина вращается за счет энергии выхлопных газов. Так как она находится на одном валу с компрессором, она передает энергию вращения ему. Он нагнетает воздух в мотор.

Механический компрессор связан жестко с ДВС ременной или шестеренчатой передачей. Количество оборотов напрямую передаются от двигателя к нему. То есть, он физически завязан с мотором. Из этого следует его главный недостаток. Сейчас об этом поговорим.

Что лучше

Мощность

Так как компрессор жестко связан с мотором, то «раскрутить» его выше скорости вращения коленчатого вала не получится. Комбинация шестерней с различным передаточным числом повышают обороты, но более 50-60 тыс. об/мин это значение поднять не получается.

Скорость вращения турбокомпрессора достигает 150-200 тысяч оборотов в минуту. Это значит, что она сильнее сжимает воздух, повышает давление наддува, а значит больше кислорода, проходя через интеркулер попадает в камеру сгорания автомобильного двигателя.

Больше воздуха, значит, увеличиваем количество топлива в топливовоздушной смеси. Это дает значительную прибавку мощности в сравнение с механическими компрессорами. Малообъемный двигатель с турбокомпрессором будет иметь больше лошадиных сил.

Эффективность при разных режимах работы ДВС

Так как турбонагнетатель (второе название турбины) работает за счет скорости выхлопных газов, то на низких оборотах двигателя ей не хватает этой скорости, чтобы полноценно «раскрутить» лопасти компрессора.

Существует так называемая «турбояма». Этот эффект связан с низкой частотой вращения крыльчатки турбины на малых оборотах мотора. В этот момент степень сжатия воздуха минимальная, поэтому эффективность турбокомпрессора низкая. В такие режимы чувствуется провал мощности ДВС при нажатии педали газа.

Простыми словами. Если нажмёте на акселератор, то некоторое время вы не получите большого ускорения. Пока обороты двигателя не вырастут. За счет этого увеличится скорость выхлопных газов. Только тогда турбина сможет раскрутиться до достаточных оборотов, чтобы полноценно включится в работу и увеличить мощность силового агрегата. Водитель в это время чувствует «просадку» мощности, так называемую «турбояму».

Механические компрессоры лишены такого недостатка. Потому что они жестко связаны с коленвалом мотора. Какая бы не была скорость вращения коленчатого вала, она вся передаётся на ротор компрессора. Он уже начинает работать на низких оборотах ДВС. На малой нагрузки вы получаете прибавку мощности.

Но здесь тоже есть нюанс. Центробежные работают на средних и высоких оборотах, на низких их эффективность минимальная. Роторные – включаются в работу на малых оборотах. Это связано с особенностями конструкции. Если это вам интересно, то подробно рассмотрим в другой статье, пишите об этом в комментариях.

Пример из жизни

Владельцы Лада 4х4 задумываются о доработке двигателей своих «железных коней». Причина простая – на бездорожье не хватает мощности мотора, чтобы выбраться из грязи, поэтому приходится его постоянно «рвать». Подобные поездки зачастую проходят на низких оборотах мотора, «в натяг».

Выход простой – установка дополнительных нагнетателей воздуха для увеличения мощности силового агрегата. Но турбонагнетатель в данных режимах будет неэффективен. Поэтому, однозначно все автовладельцы сходятся к одному выводы – компрессор на Ниве лучше турбины.

Расход топлива

Турбокомпрессоры физической связи с мотором не имеют, поэтому не «воруют» у него мощность, создавая дополнительную нагрузку на него. В отличие от механических компрессоров, где связь через ремень или шестерни дополнительно нагружают двигатель. А значит, ему нужно больше потратить бензина, чтобы работать на необходимых оборотах. Поэтому увеличивается расход топлива.

Обслуживание и эксплуатация

В турбокомпрессорах используются подшипники скольжения, из-за больших оборотов агрегата. Необходима дополнительная смазка для уменьшить трения между трущимися деталями. Кроме того, турбины «горячие». Температура выхлопных газов доходит до 1000 градусов. Она передается турбонагнетателю, его нужно остужать. Для этого используется смазка. Она берется из масляного контура двигателя.

Это накладывает определенные ограничения на эксплуатацию турбокомпрессоров:

1. Частая замена моторного масла, использовать качественные смазочные материалы;
2. После поездки не «глушить» сразу мотор, дать ему поработать, чтобы масло остудило турбину;
3. Не рекомендуется начинать активную езду при холодном двигателе. Масло вязкое, зазоры в подшипниках турбокомпрессора маленькие, значит, смазка проникает слабо. Начиная крутить двигатель, увеличиваете обороту турбины, масло поступает плохо – увеличивается износ, уменьшается срок службы турбонагнетателя.

Механический компрессор лишен этих ограничений.

Вывод

Теперь знаете в чем разница между турбиной и компрессором. Однозначно сказать что лучше – затруднительно. У одного и другого варианта нагнетателя есть свои плюсы и минусы.

Вкратце перечислим недостатки и достоинства:

• Турбина придает двигателю больше мощности, но имеет «турбояму» на низких оборотах и повышенные требования к эксплуатации. Она более эффективна, не увеличивает расход топлива;
• Механический компрессор может работать на всем диапазоне оборотов двигателя. Обладает меньшей эффективностью и небольшой прибавкой мощности. Низкая топливная экономичность.

Поэтому в современных двигателях предпочитают использовать тандем этих двух типов. На низких оборотах работает компрессор, на высоких подхватывает турбокомпрессор.

Кроме того, ведутся разработки в конструкции турбин, чтобы заставить работать во всем диапазоне оборотов мотора. Выпускаются турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Или применяется система с двумя турбинами, так называемая «Biturbo». В каждой из которых разный диаметр улитки. Делается все, чтобы исключить эффект «турбоямы».

Понравилась статья – ставьте лайк. Остались вопросы – пишите их в комментариях. Всем удачи на дорогах!

Чем отличается турбина от механического компрессора

Еще будучи на школьной скамье, Вам рассказывали о том, что мощность устройства зависит от его габаритов – чем меньше по размеру механизм, чем меньшую мощность он будет выдавать. Но как же сделать так, чтобы этот принцип работал наоборот? Именно эта проблема долгое время не давала спать инженерам. Выходом из сложившейся ситуации стала установка в двигатель дополнительного устройства – компрессора. Благодаря компрессору в камеру сгорания поступало больше кислорода, от чего росло давление в поршне, а от этого увеличивалась мощность. Так же активно, как и компрессоры, стали использовать турбину, главной целью которой было обогащение горючего. Выходит, что цели у обеих устройств одинаковы, но все же разница между ними есть. Какая же?

Сфера применения и особенности эксплуатации турбины и компрессора

Для того, чтобы ответить на вопрос что же лучше – компрессор или турбина, нужно полностью разобраться в том, как устроены эти два приспособления. С конструкторской точки зрения, турбина является двигателем, который постоянно пребывает в движении за счет того, что энергия пара или жидкости преобразуется в энергию механическую. Выхлопы, которые образуются после сгорания топлива, заставляют колесо турбины вращаться по валу, на противоположном конце которого расположен центробежный насос, нагнетающий еще большое воздуха в цилиндры.

Для охлаждения сжатого турбиной воздуха необходимо использовать еще один радиатор – интеркулер. Турбины сегодня очень активно используются как основной элемент привода самых разнообразных транспортных средств (как наземных, так и воздушных, и морских). К сожалению, турбина является достаточно дорогим удовольствием, к тому же устроена она не самым простым образом, если брать во внимание два аспекта – установку в движок и подвод маслопроводов. Также к недостаткам данного механизма можно отнести и необходимость полной привязки к движку, так как турбина – устройство стационарное. К тому же на низких оборах турбина практически незаметна, результат ее работы можно заметить только на больших оборотах.

Компрессоры бывают разными, от чего могут применяться в разных областях. Прежде всего, компрессор нужен для того, чтобы сжимать и подавать воздух и другие газы под давлением. Главной целью разработки такого устройства было повышение отметки максимальной мощности двигателя за счет нагнетания большего количества воздуха в камеру сгорания. Благодаря этому в цилиндр поступает больший объем топлива, то есть двигатель будет работать с большей мощностью.

Различают компрессоры внешнего и внутреннего сжатия. Устройства первого типа отлично подходят для нагнетания большого объема воздуха на низких оборотах. Минусом такого механизма является тот факт, что подобный компрессор самостоятельно не нагнетает давление, отчего может возникнуть обратный поток. Компрессор внешнего сжатия воздействует на газ со сравнительно низким КПД.

В случае использования компрессоров внутреннего сжатия обратные потоки возникают достаточно редко. Подобные механизмы крайне эффективны при высоких оборотах, но могут заклинивать при перегревании. И компрессор, и турбина могут повысить максимальную мощность двигателя на 15 – 25%.

Сравнение турбины и компрессора

Чтобы определить, в чем заключается разница между этими двумя устройствами, нужно перечистить главные отличительные свойства как турбины, так и компрессора:

— Одно из наиболее весомых преимуществ компрессоров является непрерывность процесса сгорания топливно-воздушной смеси. От этого сильно зависит правильной работы автомобильного двигателя, а вероятность возникновения различного рода поломок сводится к минимуму;

— У турбины также есть ответный плюс – ее наличие никак не влияет на утерю лошадиных сил, а вот компрессор на подобное явление может повлиять. Но имеет смысл упомянуть в том, что это касается общей исходной мощности движка – если в машине стоит компрессор, то мощность упадет на 20%;

— Чтобы установить и настроить турбину, Вам потребуется помощь специалиста. Самостоятельно Вы не справитесь с этим достаточно сложным и требующим определенных знаний и навыков процессом. А вот чтобы установить компрессор, потратить много сил не нужно будет;

— У турбины есть один очень существенный минус – к ней необходимо часто подводить масло под давлением, а это влечет за собой дополнительные расходы на содержание машины. Если не соблюдать периодичность в проведении данной процедуры, то авто быстро сломается, от чего денег на восстановление нужно будет потратить еще больше. Подобную процедуру с компрессором проводить не нужно;

— В вопросе ухода за турбиной требуется особый подход. Дабы ее работа была правильной, придется раз в месяц ездить к специалисту, чтобы он провел диагностику;

— Турбина полностью привязана к двигателю в плане питания. Если машина дает малые обороты, то толку от турбины нет никакого. Только если выжать из машины максимум, то турбина «покажет» свою мощь. Сегодня на рынке есть такие турбины, работа которых не зависит от того, с какой скоростью двигается машина. Но такое устройство будет стоить приличную сумму;

— Компрессор работает вне зависимости от того, сколько оборотов выдает движок, его мощность фиксирована;

— Обслуживать и ремонтировать компрессор легче, так как это устройство независимо. Починить устройство сможет даже автовладелец без опыта;

— Развиваемые турбиной обороты выше, чем у компрессора. Но нагревается турбина быстрее и сильнее, поэтому под ударом оказывается двигатель автомобиля. Из-за такого явления движок может быстрее износиться;

— Компрессор начинает работать, как только запускается двигатель. В этом заключается огромное преимущество компрессора над турбиной, не работающая в случае, если машина стоит. Но вот с запуском компрессора запускается и движок, а вот под действием турбины на двигатель, наоборот, освобождается от дополнительных нагрузок;

— На работу компрессора уйдет больше горючего, нежели на работу турбины. Также коэффициент полезного действия у компрессора ниже, чем у турбины. Если говорить простым языком, то турбина работает на полную мощность, а бензин при этом не растрачивается;

— Компрессор начинает работать под воздействием механического нагнетателя – ремня. На турбину же действуют выхлопные газы, под действием которых начинают крутиться две крыльчатки, которые соединяются между собой с помощью вала;

— Количество моделей компрессоров на рынке очень велико, а вот турбин не так-то уж и много;

— Колоссальная разница в цене. За турбину придется выложить значительно больше, чем за компрессор. Именно поэтому второе устройство гораздо популярней, нежели первое.

Разница оборотов турбины и компрессора

Ранее уже упоминалось о том, что для работы компрессора достаточно минимальных оборотов, а вот турбина в таких условиях работать не будет. Зачастую, турбине нужно не менее 3500 оборотов в минуту для того, чтобы нагнать давление. Компрессор же не может расходовать горючее экономно. Когда Вы разгоняете машину, то компрессор будет работать эффективно слишком непродолжительное время.

Турбина запускается спустя немного времени, сначала будет ощущаться «яма», но через время она исчезнет. В итоге: если Вы предпочитаете быстро ездить, а Ваша машина ездит на бензине, то можете смело устанавливать компрессор и радоваться жизни. В случае дизельного движка, необходимо устанавливать турбину. Благодаря компрессору топливно-воздушная смесь будет подаваться непрерывно, но ощутимыми будут потери в мощности. При турбине такого явления не будет.

Чтобы турбина оставалась работоспособной, нужно проводить диагностику устройства у специалистов. Иначе можно получить вышедшую из строя систему. Турбине нужен дополнительный охладитель – интеркулер, так как воздушный поток нагрет очень сильно. Устанавливать еще один радиатор – вопрос достаточно сложный, так как найти место для монтажа проблематично. КПД у компрессора немного меньше, нежели у турбины. Сегодня люди отдают предпочтение не громоздким и прожорливым внедорожникам, а небольшим и экономичным автомобилям. Потому, как цена на бензин и дизельное горючее растет очень быстро, очень популярными среди автомобилистов становятся силовые устройствами с турбинной установкой. Так можно сэкономить на горючем, но никак не на содержании машины.

И первое, и второе устройство имеет как плюсы, как и минусы. Сделать выбор предстоит Вам. от этого будет зависеть то, чем Вы пожертвуете – мощностью или деньгами.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Разница между турбиной и компрессором. Чем отличается турбина от компрессора? Отличие турбины от компрессора

На сегодняшний день, существует масса разнообразный способов придать своему «стальному коню» достаточно высокие мощностные и скоростные характеристики, снабдив его двигатель каким-либо хитроумным приспособлением. Одним из примеров такого приспособления будет являться – турбокомпрессор.
Многие автолюбители задаются вопросом «турбина и турбокомпрессор — в чем разница?». Для ответа на этот вопрос требуется слегка углубиться в теорию, и рассмотреть сам автомобильный турбокомпрессор, что называется, в деталях (Если вам лень читать весь текст, прочтите только выделенный абзац в конце:lol:) .

Классическое понимание турбины лежит в преобразовании какой-либо внутренней или внешней энергии в механическую энергию. Так, к примеру, простейшей турбиной может быть обыкновенный вентилятор, лопасти которого будут вращаться от уличного ветра, в результате чего, ротор вентилятора будет механически взаимодействовать со статором, образуя тем самым генерацию электрического тока. Подобный принцип турбины лежит в основе любой гидроэлектростанции, с тем лишь исключением, что вместо ветра используется вода.

Но как такое приспособление может проявить себя в автомобильном двигателе? Что будет являться источником энергии? И во что она будет преобразовываться? Как известно, любой двигатель внутреннего сгорания нуждается в постоянном притоке воздуха, без которого попросту невозможно воспламенение топлива. И чем интенсивнее будет этот воздух поступать в двигатель – тем большую мощность он сможет развить. Следовательно, если, к примеру, двигатель оборудовать воздушным компрессором, осуществляющим принудительный вдув воздуха под давлением, то вопрос поднятия мощности решится. Но что будет этот компрессор приводить в движение? Как показывает практика, с подобной задачей идеально справляются выхлопные газы, которые как раз и будут подаваться на предварительно установленную турбину. Турбина раскручивается, механически передавая свой крутящий момент компрессору, который, в свою очередь, забирая воздух из атмосферы, под давлением подает его в двигатель.

Подводя итог, становится понятным, что турбина – это составной элемент турбокомпрессора, обойтись без которого попросту невозможно.

Как правило, любой автомобильный турбокомпрессор – это достаточно сложное и нуждающееся в постоянном внимании приспособление. Высокие скорости вращения конструкционных элементов, избыточное трение, особые сверхпрочные материалы и многое другое, что присуще каждому турбокомпрессору приводят к тому, что диагностика турбин должна проводиться регулярно. Более того, диагностика турбин не может быть выполнена, что называется, подручными средствами, так как для определения физического состояния ее элементов нужны и специализированные приборы и высокая квалификация исполнителей. Подобных же условий требует и любой ремонт турбин, который возможен лишь в специальных сервисных условиях. Ведь как показывает статистика, ремонт турбин, выполненный дилетантами, очень часто оканчивается плачевно.

Турбина и компрессор имеют один и тот же принцип работы. Но турбину крутят выхлопные газы, а компрессор раскручивает непосредственно двигатель. Компрессор по тяговым характеристикам предпочтительней так как работает с минимальных оборотов. Однако, большой минус компрессора, в отличие от турбины — расход топлива!

Вот наглядная картинка:

Основное различие турбины и компрессора — это принцип работы. Турбина приводится в движение отработанными выхлопными газами, в то время как компрессор раскручивается самим двигателем, от чего его также называют механическим нагнетателем. Именно с особенностями работы и связаны преимущества и недостатки двух устройств, устанавливающихся с целью увеличения производительности силового агрегата.

Более простой по своей конструкции компрессор чаще всего вращается ременным приводом от двигателя. Наиболее распространенные центробежные нагнетатели при помощи крыльчатки прогоняют воздух через свой корпус и отправляют его через впускной коллектор в цилиндры, чем и добавляют двигателю мощности. Главное достоинство такого типа нагнетателя — это постоянная работа, вне зависимости от оборотов мотора. Кроме того среди плюсов можно выделить неприхотливость работы, более низкую стоимость по сравнению с турбиной, относительную легкость монтажа и широкий ассортимент в выборе.

К минусам можно отнести ограниченную мощность и более низкий процент КПД при одновременном увеличении расхода топлива, так как мотор будет тратить дополнительную энергию на привод компрессора. rnrnБолее сложный турбонагнетатель состоит из двух крыльчаток. Первая крыльчатка крутится за счет выхлопных газов и через вал обеспечивает движение второй, которая и всасывает воздух. Основное преимущество данного устройства в том, что оно обладает большим процентом КПД и позволяет значительно увеличить мощность силового агрегата, при этом его расход топлива останется неизменным.

Самый же главный недостаток заключается в наличии так называемого турболага или турбоямы, при котором на низких оборотах работа турбины не ощущается. Связано это с тем, что низкий поток выхлопных газов не способен достаточным образом раскрутить крыльчатку, а потому воздух либо не всасывается, либо всасывается в недостаточном объеме. Дороговизну и сложность конструкции также можно отнести к недостаткам турбонагнетателей. Особенности конструкциями турбины также является необходимость использования качественного масла, постоянный контроль его уровня и своевременная замена. После работы, особенно долгой или в режиме повышенных оборотов, турбированный двигатель требует минутного отдыха на холостых оборотах.

В настоящее время автопроизводители научились совмещать компрессоры и турбины в одном двигателе, где их симбиоз позволяет избавиться от эффекта турбоямы.

Кроме того для борьбы с этим недостатком могут использоваться две или более турбины разных размеров (малые работают на низких оборотах, а большие — на высоких) и турбины с изменяемой геометрией.

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Но для начала разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для .

Принцип работы компрессора

Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

• турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
• на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
• переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Что же лучше — компрессор или турбина

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как в отличие от турбины, компрессор независимый агрегат.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А что бы настроить компрессор не нужно больших усилий, или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности, развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессор), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров, моторы оборудованные нагнетателями с механическим приводом имеют большой и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же требуется для её установки, немало дополнительного оборудования. Компрессору же, нужен только дополнительный привод.

Видео: как работает турбина и компрессор.

В любом случае решать вам, что лучше компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества, и сделайте правильное решение!

Еще будучи на школьной скамье, Вам рассказывали о том, что мощность устройства зависит от его габаритов – чем меньше по размеру механизм, чем меньшую мощность он будет выдавать. Но как же сделать так, чтобы этот принцип работал наоборот? Именно эта проблема долгое время не давала спать инженерам. Выходом из сложившейся ситуации стала установка в двигатель дополнительного устройства – компрессора. Благодаря компрессору в камеру сгорания поступало больше кислорода, от чего росло давление в поршне, а от этого увеличивалась мощность. Так же активно, как и компрессоры, стали использовать турбину, главной целью которой было обогащение горючего. Выходит, что цели у обеих устройств одинаковы, но все же разница между ними есть. Какая же?

Сфера применения и особенности эксплуатации турбины и компрессора

Для того, чтобы ответить на вопрос что же лучше – компрессор или , нужно полностью разобраться в том, как устроены эти два приспособления. С конструкторской точки зрения, турбина является двигателем, который постоянно пребывает в движении за счет того, что энергия пара или жидкости преобразуется в энергию механическую. Выхлопы, которые образуются после сгорания топлива, заставляют колесо турбины вращаться по валу, на противоположном конце которого расположен центробежный насос, нагнетающий еще большое воздуха в цилиндры.

Для охлаждения сжатого турбиной воздуха необходимо использовать еще один радиатор – интеркулер. Турбины сегодня очень активно используются как основной элемент привода самых разнообразных транспортных средств (как наземных, так и воздушных, и морских). К сожалению, турбина является достаточно дорогим удовольствием, к тому же устроена она не самым простым образом, если брать во внимание два аспекта – установку в движок и подвод маслопроводов. Также к недостаткам данного механизма можно отнести и необходимость полной привязки к движку, так как турбина – устройство стационарное. К тому же на низких оборах турбина практически незаметна, результат ее работы можно заметить только на больших оборотах.

Компрессоры бывают разными, от чего могут применяться в разных областях. Прежде всего, компрессор нужен для того, чтобы сжимать и подавать воздух и другие газы под давлением. Главной целью разработки такого устройства было повышение отметки максимальной мощности двигателя за счет нагнетания большего количества воздуха в камеру сгорания. Благодаря этому в цилиндр поступает больший объем топлива, то есть двигатель будет работать с большей мощностью.

Различают компрессоры внешнего и внутреннего сжатия. Устройства первого типа отлично подходят для нагнетания большого объема воздуха на низких оборотах. Минусом такого механизма является тот факт, что подобный компрессор самостоятельно не нагнетает давление, отчего может возникнуть обратный поток. Компрессор внешнего сжатия воздействует на газ со сравнительно низким КПД.

В случае использования компрессоров внутреннего сжатия обратные потоки возникают достаточно редко. Подобные механизмы крайне эффективны при высоких оборотах, но могут заклинивать при перегревании. И компрессор, и турбина могут повысить максимальную мощность двигателя на 15 – 25%.

Сравнение турбины и компрессора

Чтобы определить, в чем заключается разница между этими двумя устройствами, нужно перечистить главные отличительные свойства как турбины, так и компрессора:

— Одно из наиболее весомых преимуществ компрессоров является непрерывность процесса сгорания топливно-воздушной смеси. От этого сильно зависит правильной работы автомобильного двигателя, а вероятность возникновения различного рода поломок сводится к минимуму;

— У турбины также есть ответный плюс – ее наличие никак не влияет на утерю лошадиных сил, а вот компрессор на подобное явление может повлиять. Но имеет смысл упомянуть в том, что это касается общей исходной мощности движка – если в машине стоит компрессор, то мощность упадет на 20%;

Чтобы установить и настроить турбину, Вам потребуется помощь специалиста. Самостоятельно Вы не справитесь с этим достаточно сложным и требующим определенных знаний и навыков процессом. А вот чтобы установить компрессор, потратить много сил не нужно будет;

У турбины есть один очень существенный минус – к ней необходимо часто подводить масло под давлением, а это влечет за собой дополнительные расходы на содержание машины. Если не соблюдать периодичность в проведении данной процедуры, то авто быстро сломается , от чего денег на восстановление нужно будет потратить еще больше. Подобную процедуру с компрессором проводить не нужно;

В вопросе ухода за турбиной требуется особый подход. Дабы ее работа была правильной, придется раз в месяц ездить к специалисту, чтобы он провел диагностику;

— Турбина полностью привязана к двигателю в плане питания. Если машина дает малые обороты, то толку от турбины нет никакого. Только если выжать из машины максимум, то турбина «покажет» свою мощь. Сегодня на рынке есть такие турбины, работа которых не зависит от того, с какой скоростью двигается машина. Но такое устройство будет стоить приличную сумму;

Компрессор работает вне зависимости от того, сколько оборотов выдает движок, его мощность фиксирована;

Обслуживать и ремонтировать компрессор легче, так как это устройство независимо. Починить устройство сможет даже автовладелец без опыта;

Развиваемые турбиной обороты выше, чем у компрессора. Но нагревается турбина быстрее и сильнее, поэтому под ударом оказывается двигатель автомобиля. Из-за такого явления движок может быстрее износиться;

Компрессор начинает работать, как только запускается двигатель. В этом заключается огромное преимущество компрессора над турбиной, не работающая в случае, если машина стоит. Но вот с запуском компрессора запускается и движок, а вот под действием турбины на двигатель, наоборот, освобождается от дополнительных нагрузок;

— На работу компрессора уйдет больше горючего, нежели на работу турбины . Также коэффициент полезного действия у компрессора ниже, чем у турбины. Если говорить простым языком, то турбина работает на полную мощность, а бензин при этом не растрачивается;

Компрессор начинает работать под воздействием механического нагнетателя – ремня. На турбину же действуют выхлопные газы, под действием которых начинают крутиться две крыльчатки, которые соединяются между собой с помощью вала;

Количество моделей компрессоров на рынке очень велико, а вот турбин не так-то уж и много;

Колоссальная разница в цене. За турбину придется выложить значительно больше, чем за компрессор. Именно поэтому второе устройство гораздо популярней, нежели первое.

Разница оборотов турбины и компрессора

Ранее уже упоминалось о том, что для работы компрессора достаточно минимальных оборотов, а вот турбина в таких условиях работать не будет. Зачастую, турбине нужно не менее 3500 оборотов в минуту для того, чтобы нагнать давление. Компрессор же не может расходовать горючее экономно. Когда Вы разгоняете машину, то компрессор будет работать эффективно слишком непродолжительное время.

Турбина запускается спустя немного времени, сначала будет ощущаться «яма», но через время она исчезнет. В итоге: если Вы предпочитаете быстро ездить, а Ваша машина ездит на бензине, то можете смело устанавливать компрессор и радоваться жизни. В случае дизельного движка, необходимо устанавливать турбину. Благодаря компрессору топливно-воздушная смесь будет подаваться непрерывно, но ощутимыми будут потери в мощности. При турбине такого явления не будет.

Чтобы турбина оставалась работоспособной, нужно проводить диагностику устройства у специалистов. Иначе можно получить вышедшую из строя систему. Турбине нужен дополнительный охладитель – интеркулер, так как воздушный поток нагрет очень сильно. Устанавливать еще один радиатор – вопрос достаточно сложный, так как найти место для монтажа проблематично. КПД у компрессора немного меньше, нежели у турбины. Сегодня люди отдают предпочтение не громоздким и прожорливым внедорожникам, а небольшим и экономичным автомобилям. Потому, как цена на бензин и дизельное горючее растет очень быстро, очень популярными среди автомобилистов становятся силовые устройствами с турбинной установкой. Так можно сэкономить на горючем, но никак не на содержании машины.

И первое, и второе устройство имеет как плюсы, как и минусы. Сделать выбор предстоит Вам. от этого будет зависеть то, чем Вы пожертвуете – мощностью или деньгами.

Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает бо льшую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости:).

Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата — компрессора.

Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью — задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.

То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.

Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.

Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку «турбо».

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.

Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство — она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина — сложное и дорогое устройство.

Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию — он независимый агрегат и этим все сказано.

Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.

Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.

Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.

Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор…

Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.

Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.

Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.

Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости — а, вероятно, таких авто владельцев большинство, — смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.

Компрессоры

Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены двигателями газотурбинные двигатели, также называемые реактивными двигатели.Есть несколько разных типы газотурбинных двигателей, но все газотурбинные двигатели имеют некоторые общие детали. Все турбины двигатели имеют компрессор для повышения давления поступающий воздух до того, как он попадет в камеру сгорания. Производительность компрессора имеет большое влияние на общий двигатель представление.

Как показано на рисунке выше, существует два основных типа компрессоры: осевой и центробежный .На картинке компрессор слева называется осевым компрессором, потому что поток через компрессор проходит параллельно оси вращения. В компрессор справа называется центробежным компрессор, потому что поток через этот компрессор повернут перпендикулярно оси вращения. Центробежные компрессоры, которые использовались в первых реактивных двигателях, до сих пор используются на малых турбореактивных двигателях а также турбовальный двигатели и как насосы на ракета двигатели.Современный большой турбореактивный и турбовентилятор в двигателях обычно используются осевые компрессоры.

Почему переход на осевые компрессоры? Средняя, ​​одноступенчатая, центробежный компрессор может увеличить давление в 4 раза. аналогичный средний, одноступенчатый осевой компрессор увеличивает давление только на коэффициент 1,2. Но связать вместе несколько ступеней и изготовить многоступенчатый осевой компрессор . в многоступенчатый компрессор, давление перемножается из ряда в ряд (8 ступеней на 1.2 на ступень дает коэффициент 4,3). Это намного больше сложно изготовить эффективный многоступенчатый центробежный компрессор потому что на каждой стадии поток должен возвращаться к оси. Поскольку поток направлен перпендикулярно оси, двигатель с центробежный компрессор, как правило, шире, имеет большее поперечное сечение площадь, чем соответствующая осевая. Это создает дополнительные нежелательные сопротивление самолета. По этим причинам наиболее высокая производительность, высокое сжатие В турбинных двигателях используются многоступенчатые осевые компрессоры.Но если бы только требуется умеренная степень сжатия, центробежный компрессор намного проще в использовании.

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

В чем разница между турбонаддувом и компрессором?

Если вы хотите увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, вы, вероятно, задаетесь вопросом, стоит ли делать ставку на компрессор или турбо.

Мы были бы очень рады, если бы мы могли дать вам определенный и определенный ответ, какую из двух систем выбрать, но правда в том, что ее не существует, и дебаты по этому вопросу ведутся годами и все еще очень актуально не только в нашей стране, но и во всем мире.

ТУРБО И КОМПРЕССОР

Поэтому мы не будем принимать участие в дискуссии, но постараемся представить вам обе механические системы совершенно беспристрастно, и мы оставим решение о том, какую из них полагаться на вас.

Начнем с сходства
И турбокомпрессоры, и компрессоры называются системами принудительной индукции. Называются они так потому, что обе системы предназначены для увеличения производительности двигателя за счет прокачки воздуха в камеру сгорания.

Обе системы сжимают воздух, поступающий в двигатель. Таким образом, в камеру сгорания двигателя поступает больше воздуха, что на практике приводит к увеличению мощности двигателя.

В чем разница между турбокомпрессором и компрессором?

Несмотря на то, что они имеют одно и то же назначение, компрессор и турбокомпрессор различаются как по конструкции, так и по расположению, а также по принципу работы.

Давайте разберемся, что такое компрессор и каковы его плюсы и минусы.
Проще говоря, компрессор — это довольно простое механическое устройство, которое сжимает воздух, поступающий в камеру сгорания двигателя транспортного средства. Устройство приводится в движение самим двигателем, а мощность передается фрикционным ремнем, прикрепленным к коленчатому валу.

Энергия, вырабатываемая приводом, используется компрессором для сжатия воздуха, а затем подачи сжатого воздуха в двигатель.Делается это с помощью впускного коллектора.

Компрессоры, которые используются для увеличения мощности двигателя, делятся на три основных типа:

Мы не будем уделять особого внимания типам компрессоров, отметим только, что тип компрессорных систем может использоваться для определения требований к давлению и доступных место для установки.

Преимущества компрессора

• Эффективный впрыск воздуха, увеличивающий мощность с 10 до 30%
• Очень прочная и прочная конструкция, которая часто превышает срок службы двигателя машины
• Это не влияет на работу двигателя, так как компрессор полностью автономное устройство, хотя и близко к нему.
• В процессе эксплуатации рабочая температура резко не повышается.
• Не использует много масла и не требует постоянного доливки.
• Низкие эксплуатационные расходы
• Может быть установлен в домашних условиях слесарем-любителем.
• Нет так называемого «лага» или «ямы». Это означает, что мощность может быть увеличена мгновенно (без какой-либо задержки), как только компрессор приводится в действие коленчатым валом двигателя.
• Эффективно работает даже на низких оборотах

Минусы компрессора

Низкая производительность.Поскольку компрессор приводится в движение ремнем от коленчатого вала двигателя, его производительность напрямую зависит от скорости вращения.

Турбокомпрессор, как мы отметили в начале, выполняет ту же функцию, что и компрессор. Однако, в отличие от компрессора, турбонагнетатель представляет собой несколько более сложное устройство, состоящее из турбины и компрессора. Еще одно важное различие между двумя системами принудительной индукции заключается в том, что, хотя компрессор получает энергию от двигателя, турбокомпрессор получает энергию от выхлопных газов.

Работа турбины относительно проста: при работающем двигателе, как уже упоминалось, выделяются газы, которые вместо этого выбрасываются прямо в атмосферу, проходят через специальный канал и приводят турбину в движение. Он, в свою очередь, сжимает воздух и подает его в камеру сгорания двигателя для увеличения его мощности.

Turbo Pro

• Высокая производительность, которая может быть в несколько раз выше производительности компрессора.
• Использует энергию выхлопных газов

Cons turbo

• Эффективно работает только на высоких оборотах.
• Существует так называемая «турбо-задержка» или задержка между нажатием педали акселератора и временем увеличения мощности двигателя.
• Имеет короткий срок службы (в лучшем случае при хорошем обслуживании может проехать до 200 км).
• Поскольку в нем используется моторное масло для снижения рабочей температуры, масло меняется на 30-40% чаще, чем в компрессоре. двигатель.
• Большой расход масла, требующий более частой дозаправки.
• Его ремонт и обслуживание обходятся довольно дорого.
• Для установки необходимо посетить сервисный центр, так как установка достаточно сложная, и сделать это в домашнем гараже неквалифицированным механиком практически невозможно.
• Чтобы получить еще более четкое представление о разнице между компрессором и турбонагнетателем, давайте быстро сравним эти два устройства.

Турбо и компрессор

Метод привода
Компрессор приводится в движение коленчатым валом двигателя транспортного средства, а турбокомпрессор приводится в движение генерируемой энергией выхлопных газов.

Задержка привода
Нет задержки с компрессором. Его мощность прямо пропорциональна мощности двигателя. В турбо-режиме есть задержка или так называемая «турбо-задержка». Поскольку турбина приводится в движение выхлопными газами, необходимо полное вращение, прежде чем она начнет нагнетать воздух.

Потребляемая мощность двигателя
Компрессор потребляет до 30% мощности двигателя. Потребляемая мощность в режиме турбо равна нулю или минимальна.

Mind
Работа турбины зависит от скорости автомобиля, в то время как компрессор имеет фиксированную мощность и не зависит от скорости автомобиля.

Расход топлива
Работа компрессора увеличивает расход топлива, а работа турбокомпрессора его снижает.

Расход масла
Для снижения рабочей температуры турбокомпрессору необходимо много масла (один литр на каждые 100 км). Компрессор не нуждается в масле, потому что он не создает высоких рабочих температур.

Производительность
Компрессор менее эффективен, поскольку требует дополнительной мощности. Турбокомпрессор более эффективен, потому что он получает энергию от выхлопных газов.

Двигатели
Компрессоры подходят для двигателей с меньшим рабочим объемом, а турбины больше подходят для автомобильных двигателей с большим рабочим объемом.

Сервисное обслуживание
Turbo требует частого и более дорогостоящего обслуживания, а компрессоры — нет.

Цена
Цена компрессора зависит от его типа, в то время как цена турбо зависит в основном от двигателя.

Установка
Компрессоры представляют собой простые устройства и могут быть установлены в домашнем гараже, а установка турбокомпрессора требует не только больше времени, но и специальных знаний.Поэтому установку турбонагнетателя должен производить авторизованный сервисный центр.

Турбо или компрессор — лучший выбор?

Как мы отметили в начале, никто не может сказать вам правильный ответ на этот вопрос. Вы можете убедиться, что оба устройства имеют как достоинства, так и недостатки. Поэтому, выбирая систему принудительной индукции, следует руководствоваться в основном тем, какого эффекта вы хотите добиться при установке.

Например, компрессоры предпочитают больше драйверов, которые не стремятся значительно увеличить мощность двигателя.Если вы не ищете этого, а просто хотите увеличить мощность примерно на 10%, если вы ищете устройство, которое не требует особого обслуживания и простое в установке, то, возможно, лучшим выбором для вас будет установка компрессора. . Техническое обслуживание и обслуживание компрессора обходятся дешевле, но если вы остановитесь на этом типе устройства, вам придется подготовиться к повышенному расходу топлива, который, безусловно, ждет вас.

Однако, если вы любите высокие скорости и гонки и ищете способ увеличить мощность вашего двигателя до 30-40%, то турбина — ваш мощный и очень производительный агрегат.Однако в этом случае следует быть готовым к частой диагностике турбокомпрессора, тратить больше денег на дорогостоящий ремонт и регулярно доливать масло.

ПОДОБНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Компрессоры с осевым потоком — обзор

2.2.2 Компрессоры с осевым потоком

Компрессор с осевым потоком сжимает рабочую жидкость, сначала ускоряя жидкость, а затем распределяя ее для повышения давления. Жидкость ускоряется рядом вращающихся аэродинамических поверхностей или лопастей (ротор) и рассеивается рядом неподвижных лопастей (статор).Диффузия в статоре преобразует увеличение скорости, полученной в роторе, в увеличение давления. Один ротор и один статор составляют ступень компрессора. Компрессор обычно состоит из нескольких ступеней. Один дополнительный ряд неподвижных лопаток (входных направляющих лопаток) часто используется на входе компрессора, чтобы гарантировать, что воздух входит в роторы первой ступени под желаемым углом. В дополнение к статорам, дополнительный диффузор на выходе из компрессора дополнительно рассеивает жидкость и регулирует ее скорость при входе в камеры сгорания.

В осевом компрессоре воздух проходит от одной ступени к другой, при этом на каждой ступени давление немного повышается. Увеличивая при низком давлении порядка 1,1: 1–1,4: 1, можно получить очень высокий КПД. Использование нескольких ступеней позволяет увеличить общее давление до 40: 1.

На рис. 2.5 показан ротор многоступенчатой ​​осевой турбины высокого давления. Ротор турбины, изображенный на этом рисунке, имеет компрессор низкого давления, за которым следует компрессор высокого давления. Также есть две турбинные секции.Причина большого пространства между двумя секциями турбины заключается в том, что это турбина повторного нагрева, а второй комплект камер сгорания расположен между секциями турбины высокого и низкого давления. Компрессор создает давление 30: 1 в 22 ступени.

2,5. Ротор турбины с высокой степенью сжатия.

Как и другие типы вращающегося оборудования, осевой компрессор можно описать с помощью цилиндрической системы координат. Ось Z соответствует длине вала компрессора, радиус r измеряется по направлению от вала, а угол поворота — это угол поворота лопаток на рис.2.6.

2.6. Система координат для осевого компрессора.

Эта система координат будет использоваться во время обсуждения осевых компрессоров.

На рис. 2.7 показано изменение давления, скорости и полной энтальпии для потока через несколько ступеней осевого компрессора. Здесь важно отметить, что изменения общих условий для давления, температуры и энтальпии происходят только во вращающемся компоненте, где энергия вводится в систему. По мере того, как воздух переходит от одной ступени к другой, при этом на каждой ступени давление и температура немного повышаются до порядка 1.1: 1–1,4: 1, можно получить очень высокий КПД. Использование нескольких ступеней позволяет увеличить общее давление до 40: 1. Как видно на этом рисунке, длина лопаток и кольцевого пространства, то есть области между валом и кожухом, уменьшаются по длине компрессора. Это уменьшение площади проходного сечения компенсирует увеличение плотности жидкости при ее сжатии, обеспечивая постоянную осевую скорость. В большинстве предварительных расчетов, используемых при проектировании компрессора, средняя высота лопаток используется в качестве высоты лопаток для ступени.

2.7. Изменение расходных и термодинамических свойств в осевом компрессоре.

Эмпирическое правило для многоступенчатого газотурбинного компрессора будет заключаться в том, что прирост энергии на ступень будет постоянным, а не на общепринятое мнение о том, что повышение давления на ступень является постоянным. Прирост энергии на ступень можно записать как

[2,14] ΔH = h3 − h2NS

, где

H ₁ , H ₂ = полная энтальпия на входе и выходе Btu / lb _м (кДж / кг) соответственно

N _s = количество ступеней.

Предполагая, что газ термически и калорийно идеален ( c _p , и γ постоянны), уравнение [2.14] можно переписать в терминах общих температур, как показано ниже:

[2.15] ΔTstage = TinP2 / P1γ − 1 / γ − 1Ns

, где

T _дюйм = общая температура на входе (° F, ° C)

P ₁ , P ₂ = общее давление на входе и выходе (фунт / кв. дюйм, бар).

Чтобы понять поток в турбомашине, необходимо усвоить понятия абсолютной и относительной скорости. Абсолютная скорость ( V ) — это скорость газа относительно стационарной системы координат. Относительная скорость ( W ) — это скорость относительно ротора. В турбомашинах воздух, поступающий в ротор, будет иметь компонент относительной скорости, параллельный лопастям ротора, и компонент абсолютной скорости, параллельный неподвижным лопаткам. Математически это соотношение записывается как

[2.16] V → = U → + W →

, где абсолютная скорость ( V ) является векторным сложением относительной скорости ( W ) и линейной скорости ротора ( U ). Абсолютная скорость может быть разделена на ее составляющие: осевую скорость ( V _z ) и тангенциальную составляющую V _θ .

Как указывалось ранее, осевой компрессор работает по принципу воздействия на входящий воздух за счет ускорения и диффузии.Воздух входит в ротор, как показано на рис. 2.5, с абсолютной скоростью ( V ₁ ) и воздушным углом α ₁ , который векторно сочетается с тангенциальной скоростью лопасти ( U ₁ ) для получения результирующей относительной скорости W ₁ при угле нагнетания a ₂ . Относительные скорости должны быть параллельны лопасти. Воздух, проходящий через каналы, образованные лопастями ротора, имеет относительную скорость W ₂ под углом α ₄ , что меньше α ₂ из-за изгиба (поворота) лопастей. .Относительная скорость на выходе W ₂ меньше, чем на выходе W ₁ , в результате увеличения ширины прохода по мере того, как лопасти становятся тоньше по направлению к задним кромкам. Следовательно, некоторая диффузия будет иметь место в роторной части ступени. Комбинация относительной выходной скорости и скорости лопасти дает абсолютную скорость V ₂ на выходе из ротора. Затем воздух проходит через статор, где он поворачивается на угол, так что воздух направляется в ротор следующей ступени с минимальным углом падения.Угол падения ( i ) — это угол между фактическим воздушным углом ( α ) и углом лопасти ( β ). Воздух, поступающий в ротор, имеет осевую составляющую абсолютной скорости V _{Z 1} и тангенциальную составляющую V _{θ 1} .

На рис. 2.8 также показано движение воздуха в лопатках компрессора и результирующие треугольники скорости в компрессоре с осевым потоком. Получены следующие соотношения:

2.8. Типовая диаграмма скоростей для осевого компрессора.

[2.17] V12 = Vθ12 + VZ12V22 = Vθ22 + VZ22W12 = U1 − Vθ12 + VZ12W22 = U2 − Vθ22 + VZ22

Уравнение турбины Эйлера, упрощенное уравнение импульса, описывающее полную передачу энергии, задается следующим образом:

[2.18] E = m˙gcU1Vθ1 − U2Vθ2

Полная энергия ( E ), записанная для единицы массового расхода, представляет собой напор ( H _стадия ) в ступени на единицу массы:

[2.19] Hstage = 1gcU1Vθ1-U2Vθ2

Путем размещения отношений, определенных в уравнении [2.17] в уравнение [2.19] получается следующее соотношение:

[2.20] Hstage = 12gcVZ12-VZ22 + U12-U22 + W22-W12

Изменение диаметра между входным и выходным диаметром ступени незначительно; поэтому скорости лопастей ( U ) и осевая скорость ( V _z ) остаются постоянными, уменьшая уравнение [2.20] до:

[2.21] Hstage = UVzgctanα1 − tanα3

и степенью давления на ступени. можно записать как:

P2P1UVzgccpTintanα2 − tanα4 + 1γγ + 1

Степень реакции (компрессор)

Степень реакции в осевом компрессоре определяется как отношение изменения статического напора в роторе к голова сформирована в стадии:

[2.23] R = HrotorHstage

Изменение статического напора в роторе равно изменению относительной кинетической энергии:

[2.24] Hrotor = 12gcW22 − W12

H _ротор отрицательный, так как работа ведется. в систему и

[2.25] W12 = Vz12 + Vz1tanα12

[2.26] W22 = Vz22 + Vz2tanα32

Таким образом, реакцию стадии можно записать как:

[2.27] R = Vz2Utanα2 + tanα3

Стадия реакции 50% широко используется, поскольку отрицательное повышение давления на поверхностях лопаток ротора или статора сводится к минимуму для повышения давления данной ступени.При проектировании компрессора с таким типом лопаток первой ступени должны предшествовать входные направляющие лопатки для обеспечения предварительного завихрения и правильного угла входа скорости в ротор первой ступени. При высокой тангенциальной составляющей скорости, поддерживаемой каждым последующим неподвижным рядом, величина W ₁ уменьшается. Таким образом, более высокие скорости лопастей и компоненты осевой скорости возможны без превышения предельного значения 0,70–0,75 для относительного числа Маха на входе.Чем выше скорость лопастей, тем меньше диаметр и вес компрессоров.

Еще одно преимущество симметричной ступени заключается в равенстве подъемов статического давления на неподвижных и движущихся лопастях, что приводит к максимальному увеличению статического давления на ступени. Следовательно, заданная степень сжатия может быть достигнута с минимальным количеством ступеней, что является фактором легкости компрессора этого типа. Недостатком симметричной ступени являются высокие потери на выходе из-за высокой составляющей осевой скорости.В стационарных турбинах, где вес и фронтальная площадь менее важны, используется один из других типов ступеней.

Термин «асимметричная стадия» применяется к стадиям с реакцией, отличной от 50%. Ступень осевого притока является частным случаем асимметричной ступени, где абсолютная скорость на входе находится в осевом направлении. Движущиеся лопасти создают вихрь со скоростью выходящего потока, который удаляется следующим за ним статором. От этого завихрения большая часть подъема давления ступени происходит в движущемся ряду лопаток со степенью реакции от 60% до 90%.Стенд разработан для постоянной передачи энергии и осевой скорости на всех радиусах, так что в пространстве между рядами лопастей поддерживается вихревой поток.

Многие из осевых компрессоров газовых турбин, разработанных до 1990 года, имеют профили лопаток, основанные на лопатках серии NACA 65 (NASA SP-36, Aerodynamic Design of Axial-Flow Compressors) и лопатках с двойной круговой дугой. Новые компрессоры высокого давления и высокой нагрузки требуют более высокого числа Маха для увеличения их производительности и эффективности.Диффузионные лопатки увеличивают нагрузку на наконечники и стремятся равномерно распределять нагрузку между ротором и наконечником. КПД на более поздних ступенях многоступенчатых осевых компрессоров ниже, чем на более ранних ступенях, из-за искажений радиального потока.

ЛЕКЦИЯ 12

ЛЕКЦИЯ 12

Для незначительное изменение кинетической и потенциальной энергии через контрольный объем,

Если контрольный объем хорошо изолирован (т.е.е. адиабатический), то q = 0 .

Для устройства с постоянным потоком, такие как турбины, компрессоры и насосы, — передаваемая мощность через вал.

Единица измерения ke составляет м ² / с ² , что эквивалентно в Джоуль / кг. Энтальпия обычно указывается в кДж / кг. Итак, кинетическая энергия должна выражаться в кДж / кг.Это достигается делением на 1000.

кинетическая энергетический член при низких скоростях пренебрежимо мал, но его следует учитывать при высокие скорости.

по аналогичный аргумент, разница высот между входом и выходом большинства промышленные устройства, такие как компрессоры и турбины, небольшие и потенциально Энергетический член незначителен (особенно для газов). Единственный раз, когда член потенциальной энергии имеет значение, — это когда Процесс включает перекачку жидкости на большие высоты.

А турбина представляет собой ротационную машину с установившимся постоянным потоком, целью которой является производство мощность на валу за счет давления рабочей жидкости.

Два Общие классы турбин — паровые и газовые турбины в зависимости от рабочего используемое вещество.

Обычно, изменения потенциальной энергии незначительны, как и кинетическая энергия на входе.Часто кинетической энергией на выходе пренебрегают (в случае проблемы поток скорости указаны, термин кинетическая энергия должен быть включен) .

Обычно, процесс в турбине адиабатический, и производительность снижается до уменьшения в энтальпии от входного до выходного состояний.

Назначение компрессора (газ) или насоса (жидкость) одинаково, для увеличения давление жидкости за счет работы вала (мощности).Есть два принципиально разные типы компрессоров:

1. Роторного типа (осевой или центробежный расход)

2. Компрессор поршневого / цилиндрового типа.

первый тип анализируется с использованием подхода контрольного объема (установившийся стационарный поток процесс). Рабочая жидкость поступает в компрессор под низким давлением и выходит при высокое давление.

Обычно, изменения в потенциальной энергии незначительны, как и входная кинетическая энергия.Часто кинетической энергией на выходе также пренебрегают ( везде, где в задаче скорости указаны, кэ (член не следует пренебрегать).

Процесс сжатия обычно адиабатический.

Форсунка представляет собой установившееся устройство с установившимся потоком для создания высокоскоростного потока жидкости на за счет его давления. Он имеет соответствующую форму для расширения жидкость до более низкого давления.

Поскольку цель устройства — увеличить скорость потока, следовательно, кинетическую энергию, термин кинетической энергии нельзя игнорировать. Обычно процесс через сопло трактуется как адиабатическое.

С движущихся частей нет, работа вала нулевая. Член потенциальной энергии (для газы) незначительна и поэтому не учитывается.

Устройство установившегося постоянного потока, предназначенное для замедляют высокоскоростную жидкость, что приводит к увеличению давления жидкости.Это является противоположностью сопла по своему назначению. Предположения аналогичны предположениям для сопло.

Как работают газотурбинные электростанции

Турбины внутреннего сгорания (газовые), устанавливаемые на многих современных электростанциях, работающих на природном газе, представляют собой сложные машины, но в основном состоят из трех основных частей:

• Компрессор , который втягивает воздух в двигатель, создает давление его и подает в камеру сгорания со скоростью сотни миль в час.
• Система сгорания , обычно состоящая из кольца топливных форсунок, которые впрыскивают постоянный поток топлива в камеры сгорания, где оно смешивается с воздухом. Смесь сжигается при температуре более 2000 градусов по Фаренгейту. При сгорании образуется высокотемпературный газовый поток под высоким давлением, который входит и расширяется через турбинную секцию.
• Турбина представляет собой сложный набор чередующихся неподвижных и вращающихся лопастей с профилем крыла. Когда горячий газ сгорания расширяется через турбину, он раскручивает вращающиеся лопасти.Вращающиеся лопасти выполняют двойную функцию: они приводят в действие компрессор, чтобы втянуть больше сжатого воздуха в секцию сгорания, и вращают генератор для выработки электроэнергии.

Наземные газовые турбины бывают двух типов: (1) двигатели с тяжелой рамой и (2) авиационные двигатели. Двигатели с тяжелой рамой характеризуются более низким коэффициентом давления (обычно ниже 20) и имеют тенденцию быть физически большими. Степень давления — это отношение давления нагнетания компрессора к давлению воздуха на входе.Двигатели на базе авиационных двигателей являются производными от реактивных двигателей, как следует из названия, и работают с очень высокими степенями сжатия (обычно превышающими 30). Двигатели на базе авиационных двигателей имеют тенденцию быть очень компактными и полезны там, где требуется меньшая выходная мощность. Поскольку турбины с большой рамой имеют более высокую выходную мощность, они могут производить большее количество выбросов и должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать низкие выбросы загрязняющих веществ, таких как NOx.

Одним из ключевых факторов удельного расхода топлива турбины является температура, при которой она работает.Более высокие температуры обычно означают более высокую эффективность, что, в свою очередь, может привести к более экономичной эксплуатации. Газ, протекающий через обычную турбину электростанции, может иметь температуру до 2300 градусов по Фаренгейту, но некоторые из критических металлов в турбине могут выдерживать температуры только от 1500 до 1700 градусов по Фаренгейту. Следовательно, воздух из компрессора может использоваться для охлаждения. ключевые компоненты турбины, снижающие конечный тепловой КПД.

Одним из главных достижений программы передовых турбин Министерства энергетики было преодоление прежних ограничений по температурам турбин с использованием комбинации инновационных технологий охлаждения и современных материалов.Усовершенствованные турбины, появившиеся в результате исследовательской программы Департамента, смогли повысить температуру на входе турбины до 2600 градусов по Фаренгейту — почти на 300 градусов выше, чем в предыдущих турбинах, и достичь КПД до 60 процентов.

Еще один способ повышения эффективности — установка рекуператора или парогенератора с рекуперацией тепла (HRSG) для рекуперации энергии из выхлопных газов турбины. Рекуператор улавливает отходящее тепло в выхлопной системе турбины, чтобы предварительно нагреть воздух на выходе компрессора перед его поступлением в камеру сгорания.ПГРТ вырабатывает пар за счет улавливания тепла из выхлопных газов турбины. Эти котлы также известны как парогенераторы-утилизаторы. Пар высокого давления из этих котлов можно использовать для выработки дополнительной электроэнергии с помощью паровых турбин, такая конфигурация называется комбинированным циклом.

Газовая турбина простого цикла может достигать КПД преобразования энергии в диапазоне от 20 до 35 процентов. С учетом более высоких температур, достигнутых в турбинной программе Министерства энергетики, будущие газотурбинные установки с комбинированным циклом, работающие на водороде и синтез-газе, вероятно, достигнут КПД 60 процентов или более.Когда отработанное тепло улавливается из этих систем для отопления или промышленных целей, общая эффективность энергетического цикла может приближаться к 80 процентам.

В чем разница между вентилятором, нагнетателем и компрессором?

Турбомашинное оборудование обычно сегментируется в зависимости от того, извлекает ли оно энергию (например, турбины) или добавляет энергию (например, насосы и компрессоры). Добавление энергии обычно используется для сжатия или перемещения жидкости. Когда текучей средой является газ, турбомашинное оборудование обычно называют вентилятором, нагнетателем или компрессором.В этом блоге будут рассмотрены различия между этими тремя устройствами и места их использования.

Важно отметить, что номенклатура турбомашин не стандартизирована и может варьироваться от страны к стране и от отрасли к отрасли. На самом деле, некоторые определения в турбомашиностроении могут показаться совершенно произвольными! Как правило, промышленность признает определенные различия между вентиляторами, нагнетателями и компрессорами. Хотя все три устройства создают повышение давления в газе и обладают соответствующей пропускной способностью, они различаются по величине повышения давления, создаваемой каждым устройством, и, следовательно, в результате применения.Давайте изучим каждый по очереди.

Вентиляторы

Считается, что вентиляторы имеют коэффициент давления до 1,11. Степень давления здесь определяется как отношение давления нагнетания вентилятора к давлению на входе вентилятора, которое иногда называют давлением всасывания. Коэффициент давления 1,11 и ниже очень низкий в мире турбомашин. Подумайте, есть ли у вас в гостиной вентилятор, который помогает сохранять прохладу летом. Назначение этого вентилятора — создать принудительное конвекционное охлаждение вашей кожи за счет перемещения воздуха по вашему телу с разумной скоростью.Повышение давления, необходимое для этого, невелико. Вентилятор должен преодолевать только локальные потери самого вентилятора, включая потери в лопастях вентилятора, потери сопротивления от других частей вентилятора, таких как кожух вентилятора, и потери при смешивании ниже по потоку. Давление непосредственно перед вентилятором и сразу за ним является окружающим, поэтому повышение давления, создаваемое вентилятором, быстро преодолевает эти локальные потери. Коэффициенты давления для вентиляторов могут быть настолько малы (возможно, 1,01), что повышение давления вентилятора обычно выражается в напоре, а не в степени давления, например, 2 дюйма водяного столба.Как правило, вентиляторы — это устройства, которые перемещают большие количества газа с очень низким повышением давления.

Воздуходувки

Термин «нагнетатель» иногда используется как синоним «вентилятор». Как правило, у нагнетателя давление выше, чем у вентилятора: от 1,11 до 1,2. Здесь опять же рост давления определяется как давление нагнетания над давлением на входе. Воздуходувки используются в ситуациях, когда сопротивление системы выше, чем у вентилятора. Это помогает представить воздуходувку как устройство, которое должно пропускать газ через сопротивление, такое как воздуховод, который, очевидно, имеет гораздо более высокое сопротивление системы, чем просто кожух вентилятора.Простым примером является печь с принудительной подачей горячего воздуха, которая должна перемещать воздух по всему дому. Другой пример — фен или фен, который должен преодолевать несколько более высокие потери в системе, чем обычный вентилятор (в частности, нагревательный элемент и сопло, которое используется для ускорения потока до более высокой скорости). Как правило, вентилятор рассматривается как устройство, перемещающее большое количество воздуха через умеренное сопротивление системы.

Компрессоры

Для приложений, где требуемое повышение давления больше 1.2 устройство обычно называют компрессором, поскольку выполняется большее «сжатие». Фактически, цель компрессора — увеличить давление газа, а не перемещать большое количество газа. Одним из примеров является турбокомпрессор, который может быть у вас в машине. Компрессор турбонагнетателя может работать при степени сжатия 3,5, нагнетая (сжимая) воздух в двигатель. В этом типе применения система хочет работать при более высоком уровне давления по термодинамическим или системным причинам.В других случаях системные потери намного выше, поэтому для их преодоления требуется большее повышение давления. Объемные скорости потока обычно считаются относительно небольшими по сравнению с охлаждающим вентилятором или воздуходувкой печи. Есть много промышленных применений, где компрессоры имеют очень большой расход, поэтому, как и все остальное, есть исключения из правил. Для компрессоров, особенно центробежных, нередки случаи, когда отношения давлений намного превышают 1,2. За одну ступень были достигнуты коэффициенты давления выше 10.Итак, думайте о компрессоре как об устройстве, которое может генерировать гораздо более высокий подъем давления в широком диапазоне скоростей потока.

Подводя итог, представьте, что вентиляторы, нагнетатели и компрессоры выбираются и различаются в зависимости от области применения, в частности сопротивления системы, с требуемым перепадом давления, увеличивающимся соответственно для этих трех устройств:

• Вентиляторы: степень сжатия до 1,11
• Воздуходувки: степень сжатия 1.11 к 1,2
• Компрессоры: степень сжатия более 1,2

Из-за различных требований к производительности для этих трех устройств рост давления в зависимости от скорости потока, геометрии крыльчатки вентилятора, нагнетателя и компрессора обычно отличаются друг от друга, и я расскажу об этом в следующем блоге.

Вы можете задаться вопросом, как насос соотносится с вентиляторами, воздуходувками и компрессорами. Ну, насос — это устройство, которое работает на жидкости вместо газа, повышая давление жидкости.Насосы, как правило, не имеют такой точной разницы в соотношении давлений (подъема напора), как вентиляторы, нагнетатели и компрессоры для газовых приложений.

Здесь, в Concepts NREC, мы предлагаем программное обеспечение для проектирования, которое учитывает все эти компоненты и диапазоны степеней давлений, гарантируя, что вы сможете спроектировать самые производительные турбомашины для каждого применения и сочетания требований по расходу и соотношению давлений.

Компрессоры / драйверы | IPIECA

Последнее рассмотрение темы: 10 апреля 2013 г.

Секторы: Нисходящий, Средний, Восходящий

Категория: Эффективное использование мощности — Компрессоры / Драйверы

Компрессоры — неотъемлемая часть производственного процесса; они используются для увеличения давления в трубопроводе системы сбора, чтобы газ мог доставляться на перерабатывающие предприятия и / или линии сбыта.

Сжатие газа — один из самых энергоемких производственных процессов. По этой причине важно изучить наиболее эффективные и подходящие варианты.

Доступно множество типов компрессоров, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Основные типы компрессоров:

• Центробежные (горизонтальное / вертикальное разделение), также известные как радиальные компрессоры; Эти компрессоры используют крыльчатку для увеличения скорости жидкости и превращения этой энергии в энергию давления, тем самым увеличивая давление жидкости.
• Осевой: в этих компрессорах используется непрерывно вращающийся аэродинамический профиль для постепенного сжатия жидкости.
• Винт: в ротационных винтовых компрессорах используются два вращающихся винтовых винта для сжатия газа в меньшее пространство.
• Поршневой: в этих компрессорах используются поршни, приводимые в движение коленчатым валом.

Сводка преимуществ и ограничений каждого из них приведена в Таблице 1 ниже.

Таблица 1: Сравнение различных типов компрессоров (Ссылка 10)

Более подробную информацию о различных типах газовых компрессоров можно найти в главе «Компрессоры» документа CAPT Технологическое оборудование (Ссылка 1).

Компрессоры могут приводиться в движение поршневыми двигателями, газовыми турбинами или электродвигателями. Поршневые двигатели обычно работают на природном газе; в основном двигатели внутреннего сгорания, они содержат камеру, заполненную природным газом, который воспламеняется для приведения в действие поршня. Низкооборотные и высокоскоростные двигатели сочетаются с компрессорами соответствующей частоты вращения. Газовые турбины используют горячий выхлопной газ, выпускаемый газогенератором, для привода силовой турбины. Выходная мощность вала турбины используется для привода газового компрессора трубопровода.Наконец, электродвигатели используют электромагнит для движения. Поршневые компрессоры обычно приводятся в движение поршневыми двигателями, работающими на природном газе, или электродвигателями, тогда как центробежные компрессоры обычно приводятся в действие газовыми турбинами или электродвигателями (Ссылка 2).

Технологическая зрелость

Ключевые показатели

Решение драйверов

Дополнительные комментарии

При выборе компрессорного оборудования следует учитывать:

• Потребление энергии / нагрузка — один из наиболее важных шагов в обеспечении максимальной эффективности выбранной компрессорной линии — это обеспечение соответствия потребности в энергии и нагрузки.Это важный параметр, поскольку он определяет как размер, так и количество (см. Обсуждение количества ступеней ниже) используемых компрессоров. Компрессоры неправильного размера, скорее всего, приведут к неэффективности и увеличению выбросов, поскольку двигатели будут работать с нагрузкой ниже оптимальной.

При расчете размеров и выборе оборудования следует также учитывать срок службы и кривую спада месторождения. Наличие нескольких стадий сжатия может оказаться полезным, когда сильное сжатие больше не требуется в области старения.Отдельные компрессорные модули могут быть удалены из областей старения и повторно размещены в местах, где сжатие все еще необходимо. Наличие более крупных компрессоров (то есть меньшего количества ступеней) не дает такой гибкости. В этом случае может потребоваться повторный запуск компрессора (т. Е. Замена внутренних компонентов на новые или оптимизированные детали) в определенные моменты срока эксплуатации. Это дает прекрасную возможность для модернизации существующих производств, где компрессорное оборудование было выбрано и установлено давно, возможно, без использования результатов энергетической модели.

При определении потребности, требуемой для линии сжатия, в процессе могут возникнуть возможности для уменьшения этой потребности. Например, следует тщательно оценить допуски перепада давления для промежуточных охладителей и линий всасывания. Если эти припуски излишне велики, они могут снизить эффективность системы сжатия. Экономия на сжатии также наблюдается при оптимизации потоков рециркуляции конденсата. Если давление снижается поэтапно (многоступенчатое разделение) вместо мгновенного испарения жидкостей под высоким давлением, это сводит к минимуму объемы повторного сжатия газа и дает небольшое повышение эффективности.

• Количество ступеней: Чтобы определить оптимальное количество ступеней сжатия, необходимо запустить энергетическую модель. Более высокая термодинамическая эффективность возможна, если вводится больше ступеней, что увеличивает количество промежуточного охлаждения. Однако следует учитывать и другие параметры, такие как ограничения на давление нагнетания, промежуточную температуру системы и площадь основания.
• Выбор компрессора: Выбор компрессора должен основываться на объемном расходе, желаемом повышении давления и изменении молярной массы, как показано ниже.

Рисунок 0: Выбор компрессора

• Наличие электроэнергии: Компрессоры могут работать на различных видах топлива. Электродвигатели хорошо известны в отрасли из-за меньших требований к техническому обслуживанию, чем их газовые аналоги. Кроме того, они производят намного меньше шума и вибрации. Однако в некоторых береговых / морских операциях, расположенных в изолированных районах, электроэнергия может быть недоступна или надежна, и неизбежно должны использоваться двигатели, работающие на ископаемом топливе.
• Выбор драйвера: Приводы с фиксированной скоростью ограничены в том смысле, что они не обеспечивают большой диапазон регулирования. Если машина не может быть отложена, она просто перейдет на переработку. Чтобы устранить эту потерю энергии, следует оценить такие альтернативы, как приводы с регулируемой скоростью или несколько компрессионных линий.
• Соображения по поводу давления: Чтобы избежать конденсации в трубопроводах, топливный газ обычно отбирают после установки осушки, и в этой точке он находится под гораздо более высоким давлением, чем необходимо в компрессоре.Следует изучить варианты либо отдельной сушки топливного газа перед сжатием до давления в трубопроводе, либо конструкции топливной системы, исключающей конденсацию.
• Количество компрессоров: При той же конфигурации и расположении один полностью загруженный и более крупный агрегат будет более экономичным и будет стоить меньше, чем два меньших, полностью загруженных агрегата аналогичного размера. Напротив, один полностью загруженный, меньший по размеру агрегат будет более экономичным и предложит большую гибкость, чем один частично загруженный, более крупный агрегат.Следовательно, несколько компрессоров меньшего размера могут обеспечить лучшую общую топливную эффективность, чем один компрессор большего размера, если трубопровод работает преимущественно с пропускной способностью ниже максимальной. Кроме того, как объяснялось выше, несколько меньших компрессоров добавляют гибкости для удаления ненужных модулей и использования их в других областях, где они необходимы. Однако экономия топлива не может перевесить затраты на установку дополнительных небольших блоков (Ссылка 1).
• Повышение энергоэффективности существующих компрессоров: Качество (температура, чистота, влажность) всасываемого газа может существенно повлиять на энергоэффективность компрессора.Как правило, каждые 4 ° C повышения температуры газа на входе увеличивает потребление энергии на 1% для достижения той же мощности. Один из самых простых способов снизить температуру на входе — расположить компрессор снаружи (когда это возможно), чтобы тепло рассеивалось в атмосферу, а не накапливалось в помещении. (Для компрессоров с приводом от двигателя или турбины температура всасываемого воздуха, поступающего в камеру сгорания, также влияет на общую эффективность.)

Аналогичным образом промежуточные охладители обычно используются для охлаждения газа между несколькими ступенями сжатия.Примеси в газе также снижают эффективность, поэтому всасываемый газ обычно проходит через фильтр. Однако перепад давления на газовом фильтре не должен превышать 3 фунта на квадратный дюйм, иначе энергоэффективность значительно снизится. Каждые 250 мм водяного столба (приблизительно 3,7 фунта на кв. Дюйм) на всасывающем тракте увеличивают энергопотребление примерно на 2% при той же мощности. Следовательно, рекомендуется регулярно очищать входные газовые фильтры и рекомендуется устанавливать манометры или датчики дифференциального давления на фильтрах для контроля перепадов давления (Ссылка 3).

Энергоэффективность компрессора также можно повысить, изменив способ работы компрессора. Компрессор потребляет больше энергии при более высоком давлении при той же мощности. Снижение давления подачи на 1 бар снижает потребление энергии примерно на 6–10%. Компрессоры не следует эксплуатировать при давлении, превышающем их оптимальное рабочее давление, поскольку это тратит впустую энергию и приводит к чрезмерному износу, который тратит еще больше энергии и вызывает ненужные простои. Если требуется газ низкого давления, рекомендуется генерировать газ низкого и высокого давления отдельно, а не снижать давление с помощью редукционных клапанов, что неизменно приводит к потере энергии (Ссылка 3).Наконец, при работе нескольких блоков, параллельно или последовательно, энергоэффективность может быть повышена за счет управления распределением нагрузки. Если агрегаты довольно схожи по эффективности и размеру, они обычно достигают наименьшего общего расхода топлива при равномерной загрузке агрегатов. Например, общий КПД будет большим, если два блока будут работать на 75%, чем если один будет работать на 100%, а другой — на 50%. Если блоки различаются по размеру или эффективности, обычно более эффективно, чтобы более крупный или более эффективный блок нести большую часть нагрузки, используя меньший или менее эффективный блок для компенсации колебаний нагрузки (Ссылка 2).

Наконец, на энергоэффективность могут влиять дизайн и обслуживание системы. Подобно падению давления на газовом фильтре, потеря давления от точки нагнетания до точки использования влияет на энергоэффективность. Типичное приемлемое падение давления в промышленной практике составляет 0,3 бар в самой дальней точке коллектора и 0,5 бар в распределительной системе. Падение давления можно минимизировать, используя замкнутую систему с двусторонним потоком, минимизируя коррозию и правильно подбирая оборудование.Кроме того, можно сэкономить значительное количество энергии за счет обнаружения и устранения утечек, установки контроллеров для автоматического включения и выключения компрессоров по запросу, а также путем надлежащего обслуживания системы. Правильное техническое обслуживание включает частую проверку давления масла (если возможно, ежедневно), частую замену масляного фильтра (если возможно, ежемесячно), проверку и замену газовых фильтров, проверку автоматических конденсатоуловителей на предмет утечек, слив ручных конденсатоуловителей, а также проверку и замену фильтров осушителя газа.

Альтернативные технологии

Следующие технологии обеспечивают аналогичные преимущества и могут рассматриваться как альтернатива газовой компрессии:

• Электродвигатель, если есть электричество.
• Турбины

Операционные проблемы / риски

Газовые двигатели требуют регулярного технического обслуживания для работы с высоким КПД и минимизации выбросов в атмосферу, и обычно для них требуется строгий график обслуживания. Обслуживание может варьироваться от простого профилактического обслуживания до ремонта, который требует снятия двигателя с места и повторной обработки.Это время простоя также следует учитывать при определении размеров компрессорной линии.

Нормативно-правовая база, регулирующая район, где расположена компрессорная станция, может оказать значительное влияние на выбор компрессора, а также способ эксплуатации компрессора или решение о модификации существующей станции. В США, например, модификация существующей компрессорной станции может вызвать анализ новых источников Агентства по охране окружающей среды, требующий от трубопроводной компании подачи заявки на разрешение и внедрения технологии управления, которая может быть дорогостоящей и приводить к снижению эффективности работы компрессора.Кроме того, в случае существующей компрессии более строгие стандарты выбросов могут потребовать контроля или замены двигателя, если невозможно найти подходящие средства контроля выбросов. Поскольку драйверы и компрессоры иногда продаются в комплекте, может возникнуть необходимость в замене компрессора.

В некоторых странах выбросы CO2 облагаются или могут облагаться налогом, в то время как предотвращенные выбросы CO2 могут иметь экономическую ценность. Это может повлиять на выбор драйвера. Например, электродвигатели не производят прямых выбросов; однако доступ к электросети не всегда доступен или может быть ненадежным в некоторых местах, поэтому компрессоры с электрическим приводом могут иметь ограниченное применение в некоторых удаленных районах.

Возможности / бизнес-пример

Возможности:

• Дизайн (выбор оборудования и количество этапов) может быть оптимизирован, особенно для новых разработок.
• Существуют возможности для оснащения существующего оборудования регулируемыми приводами.
• На систему могут распространяться дополнительные нормы выбросов в окружающую среду (например, в США).

Газовая промышленность, США (ссылки 7, 8)

Natural Gas STAR Partners в США исследовали три отдельные области для сокращения выбросов от компрессоров:

1. Выключение компрессоров
2. Набивка штока поршневого компрессора
3. Центробежные компрессорные системы уплотнения

Анализируемые здесь подходы не только сокращают выбросы, тем самым снижая затраты, но также повышают эффективность работы и экономят энергию.

Перевод компрессоров в автономный режим
Когда компрессоры отключены для обслуживания, выбросы могут происходить из разных источников в зависимости от давления в системе. Для систем без давления выбросы происходят в результате продувки газа, оставшегося в компрессоре, и продолжающейся утечки из запорных клапанов агрегата. В полностью герметичной системе утечки происходят из-за закрытого продувочного клапана и уплотнений штоков компрессора.

Рисунок 1: Сценарии автономного компрессора

Основная стратегия снижения выбросов при отключении компрессоров — поддержание давления в агрегате.Дополнительные стратегии включают направление продувочного газа в систему топливного газа и установку статического уплотнения на штоки компрессора для устранения утечек сальникового уплотнения во время останова. В таблице ниже приведены преимущества каждой из этих стратегий.

Таблица 2: Преимущества стратегии сокращения выбросов при отключении компрессоров

¹ Стоимость газа = 3 доллара США.00 / Mcf
² Ставка дисконтирования 10%
³ Прирост сверх базовой
⁴ Базовая стоимость 2003 года.

Системы уплотнения центробежных компрессоров
Уплотнения центробежных компрессоров также могут быть значительным источником выбросов. Традиционно в уплотнениях вращающихся валов используется масло под высоким давлением для предотвращения выхода газа из корпуса. Выбросы метана из этих «мокрых» уплотнений могут составлять от 40 до 200 стандартных кубических футов в минуту (scfm) и происходят, когда циркулирующее масло очищается от газа, абсорбированного на поверхности уплотнения.

Рисунок 2: Система мокрого уплотнения

Замена мокрых уплотнений на сухие, в которых вместо масла используется газ высокого давления, снижает выбросы до 6 стандартных кубических футов в минуту. К другим преимуществам относятся более низкие требования к мощности, повышенная эффективность и производительность, повышенная надежность и меньшие затраты на обслуживание.

Рисунок 3: Система сухого уплотнения

Хотя переход на сухое уплотнение не всегда возможно из-за конструкции корпуса или эксплуатационных требований, выбор системы сухого уплотнения для новых или заменяемых компрессоров окупается всего за 14 месяцев.В таблице ниже приведены преимущества замены мокрых уплотнений на сухие.

Таблица 3: Преимущества замены мокрых уплотнений на сухие

¹ На основе разницы между типичными скоростями вентиляции мокрого и сухого уплотнений (т.е. 100 стандартных кубических футов в минуту против 6 стандартных кубических футов в минуту) на компрессоре балочного типа, работающем 8000 часов в год
² Стоимость газа = 3,00 доллара США за тысячу кубических футов
³ На основе замены полностью функционирующего мокрого уплотнения с дополнительными расходами на эксплуатацию и техническое обслуживание в размере 73000 долларов США сокращения.

Артикул:

1. Центр развития технологических процессов (CAPT) (2009 г.). «Технологическое оборудование».
2. INGAA (2010). «Эффективность межгосударственного газопровода». Межгосударственная газовая ассоциация Америки, Вашингтон Д.С., октябрь 2010 г.
3. Курц Р., Любомирский М. и Брун К. (2011). «Экономическая оптимизация газокомпрессорной станции». В: International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2012, Статья 715017.
4. ЮНЕП (2006). «Компрессоры и системы сжатого воздуха». Руководство по энергоэффективности для промышленности в Азии.
5. BP Практика CI по энергоэффективности
6. НОРСОК Стандарт С-003 (2005). «Забота об окружающей среде». Ред. 3, декабрь 2005 г.
7. Агентство по охране окружающей среды США. (2004). «Уроки, полученные от партнеров Natural Gas STAR: сокращение выбросов при отключении компрессоров».EPA430-B-04-001, февраль 2004 г.
8. Агентство по охране окружающей среды США. (2006).