Турбина что такое: Турбина — Что такое Турбина?

Содержание

Турбина — Что такое Турбина?

Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа

Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующий кинетическую энергию и/или внутреннюю энергию рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу.
Струя рабочего тела воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение.
Применяется в качестве привода электрического генератора на тепловых, атомных и гидро электростанциях, как составная часть приводов на морском, наземном и воздушном транспорте, а также гидродинамической передачи, гидронасосах.

Состав турбины

Турбина состоит из 2-х основных частей.
Ротор с лопатками — подвижная часть турбины.
Статор с выравнивающим аппаратом — неподвижная часть.

Виды турбин

По направлению движения потока рабочего тела различают аксиальные паровые турбины, у которых поток рабочего тела движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока рабочего тела в которых перпендикулярно оси вала турбины.

Центробежные турбины (турбокомпрессоры) также выделяют как отдельный тип турбин.

По числу контуров турбины подразделяют на 1-контурные, 2-контурные и 3-контурные.
Очень редко турбины могут иметь 4 или 5 контуров.

Многоконтурная турбина позволяет использовать большие тепловые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней разного давления.

По числу валов различают 1-вальные, 2-вальные, реже 3-вальные, связанных общностью теплового процесса или общей зубчатой передачей (редуктором).

Расположение валов может быть как коаксиальным так и параллельным с независимым расположением осей валов.

В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения для предупреждения утечек рабочего тела наружу и засасывания воздуха в корпус.
На переднем конце вала устанавливается предельный регулятор (регулятор безопасности), автоматически останавливающий (замедляющий) турбину при увеличении частоты вращения на 10-12 % сверх номинальной.

По типу рабочего тела турбины делятся на Газовые турбины, Паровые турбины и Гидротурбины.

Устройство турбины

Для того чтобы увидеть внутреннее устройство турбины, при ее изображении «вырезана» передняя верхняя четверть. Точно также показана лишь задняя часть кожуха 2. Турбина состоит из трех цилиндров (ЦВД, ЦСД и ЦНД), нижние половины корпусов которых обозначены соответственно 39, 24 и18. Каждый из цилиндров состоит из статора, главным элементом которого являются неподвижный корпус, и вращающегося ротора. Отдельные роторы цилиндров (ротор ЦВД 47, ротор ЦСД 5 и ротор ЦНД 11) жестко соединяются муфтами 31 и 21. К полумуфте 12 присоединяется полумуфта ротора электрогенератора (не показан), а к нему — ротор возбудителя. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров, генератора и возбудителя называется валопроводом. Его длина при большом числе цилиндров (а самое большое их число в современных турбинах — 5) может достигать 80 м.

Валопровод вращается во вкладышах 42, 29, 23, 20 и т.д. опорных подшипников скольжения на тонкой масляной пленке и не касается металлической части вкладышей подшипников. Как правило, каждый из роторов размещают на двух опорных подшипниках. Иногда между роторами ЦВД и ЦСД устанавливают только один общий для них опорный подшипник (см. позицию 29 на рис. 6.1). Расширяющийся в турбине пар заставляет вращаться каждый из роторов, возникающие на них мощности складываются и достигают на полумуфте 12 максимального значения.

К каждому из роторов приложено осевое усилие. Они суммируются, и их результирующая осевая сила передается с гребня 30 на упорные сегменты, установленные в корпусе упорного подшипника.

Каждый из роторов помещают в корпус цилиндра (см., например, поз. 24). При больших давлениях (а в современных турбинах оно может достигать 30 МПа 300 ат) корпус цилиндра (обычно ЦВД) выполняют двухстенным (из внутреннего 35 и внешнего 46 корпусов). Это уменьшает разность давлений на каждый из корпусов, позволяет сделать его стенки более тонкими, облегчает затяжку фланцевых соединений и позволяет турбине при необходимости быстро изменять свою мощность.

Все корпуса в обязательном порядке имеют горизонтальные разъемы 13, необходимые для установки роторов внутри цилиндров при монтаже, а также для легкого доступа внутрь цилиндров при ревизиях и ремонтах. При монтаже турбины все плоскости разъемов нижних половин корпусов устанавливают специальным образом (для простоты можно считать, что все плоскости разъема совмещают в одной горизонтальной плоскости). При последующем монтаже ось валопровода помещают в эту плоскость разъема, что обеспечивает центровку — ось валопровода будет точно совпадать с осью кольцевых расточек корпусов. Этим будут исключены задевания ротора о статор, которые могут привести к тяжелой аварии.

Пар внутри турбины имеет высокую температуру, а ротор вращается во вкладышах на масляной пленке, температура масла которой как по соображениям пожаробезопасности, так и необходимости иметь определенные смазочные свойства, не должна превышать 100 °С (а температура подаваемого и отводимого масла должна быть еще ниже). Поэтому вкладыши подшипников выносят из корпусов цилиндров и размещают их в специальных строениях — опорах (см.

поз. 45, 28, 7 на рис. 6.1). Таким образом, вращающиеся концы каждого из роторов соответствующего цилиндра необходимо вывести из невращающегося статора, причем так, чтобы с одной стороны исключить какие-либо (даже малейшие) задевания ротора о статор, а с другой — не допустить значительную утечку пара из цилиндра в зазор между ротором и статором, так как это снижает мощность и экономичность турбины. Поэтому каждый из цилиндров снабжают концевыми уплотнениями (см. поз. 40, 32, 19) специальной конструкции.

Турбина устанавливается в главном корпусе ТЭС на верхней фундаментной плите 36 (см. рис. 2.6). В плите выполняются прямоугольные окна по числу цилиндров, в которых размещаются нижние части корпусов цилиндров, а также осуществляется вывод трубопроводов, питающих регенеративные подогреватели, паропроводы свежего и вторично перегретого пара, переходный патрубок к конденсатору.

После изготовления турбина проходит контрольную сборку и опробование на заводе-изготовителе. После этого ее разбирают на более-менее крупные блоки, доводят до хорошего товарного вида, консервируют, упаковывают в деревянные ящики и отправляют для монтажа на ТЭС.

Монтаж турбины

Монтаж турбины осуществляют в следующем порядке. Сначала устанавливают нижнюю половину ЦНД 18 опорным поясом 15, расположенным по периметру обоих выходных патрубков ЦНД. ЦНД имеет собственные вваренные в них опоры ротора. Затем на перемычке между окнами под ЦВД и ЦСД и слева от окна под ЦВД размещают нижние половины корпусов опор соответственно 28 и 41. После этого на опоры подвешивают нижние половины корпусов наружных цилиндров 39 и 24, в них помещают статорные элементы и осуществляют центровку всех цилиндров турбины.

В опоры ротора вставляются нижние половины опорных вкладышей 42, 29, 23, 20 и 16, и на них опускают отдельные роторы. Их строго прицентровывают друг к другу и соединяют с помощью муфт 31 и 21.

Затем в верхние половины корпусов помещают необходимые внутренние статорные элементы и турбину закрывают. Для этого в отверстия на горизонтальные разъемы корпусов ввинчивают шпильки и опускают верхние половины (крышки — см., например, поз. 46 на рис. 6.1), после чего с помощью шпилек и специальных приспособлений верхние и нижние половины корпусов плотно стягиваются по фланцевым разъемам.

Аналогичным образом закрываются опоры роторов. После изоляции турбины, ограждения кожухом и многочисленных проверок ее доводят для состояния, пригодного к несению нагрузки.

При работе турбины пар из котла (см. рис. 2.2) по одному или нескольким паропроводам (это зависит от мощности турбины) поступает сначала к главной паровой задвижке, затем к стопорному (одному или нескольким) и, наконец, к регулирующим клапанам (чаще всего — 4). От регулирующих клапанов (на рис. 6.1 не показаны) пар по перепускным трубам 1 (на рис. 6.1 их четыре: две из них присоединены к крышке 46 внешнего корпуса ЦВД, а две других подводят пар в нижние половины корпуса) подается в паровпускную камеру 33 внутреннего корпуса ЦВД. Из этой полости пар попадает в проточную часть турбины и, расширяясь, движется к выходной камере ЦВД 38. В этой камере в нижней половине корпуса ЦВД имеются два выходных патрубка 37.

К ним приварены паропроводы, направляющие пар в котел для промежуточного перегрева.

Вторично перегретый пар по трубопроводам поступает через стопорный клапан (не показан на рис. 6.1) к регулирующим клапанам 4, а из них — в паровпускную полость ЦСД 26. Далее пар расширяется в проточной части ЦСД и поступает в его выходной патрубок 22, а из него — в две перепускные трубы 6 (иногда их называют ресиверными), которые подают пар в паровпускную камеру ЦНД 9. В отличие от однопоточных ЦВД и ЦСД, ЦНД почти всегда выполняют двухпоточными: попав в камеру 9, пар расходится на два одинаковых потока и, пройдя их, поступает в выходные патрубки ЦНД 14. Из них пар направляется вниз в конденсатор. Перед передней опорой 41 располагается блок регулирования и управления турбиной 44. Его механизм управления 43 позволяет пускать, нагружать, разгружать и останавливать турбину.

Что такое a/r?

Данное значение относится к геометрическим показателям кожухов турбин, а также компрессоров. Параметр A/R вычисляется по следующей формуле — площадь сечения выходного или входного канала (в турбине выходное, в компрессоре входное), деленная на расстояние от центра турбины до центра тяжести данного сечения.

Влияние данного значения на работоспособность компрессора и турбины

Стоит отметить, что показатели A/R практически не воздействуют на производительность компрессора. Если рассматривать устройство с менее мощным наддувом, то для улучшения работы, применяется кожух с большим значением A/R. Если устройство имеет сильный наддув — используют оболочку с низким показателем. Зачастую, какие-либо определенные преимущества по величине данного параметра отсутствуют, так как он не играет особой роли в работоспособности компрессора.

С турбиной дела обстоят по-другому. Работоспособность и производительность устройства очень зависимы от показателя A/R. Данный параметр все чаще применяется для улучшения пропускной способности агрегата.

Так, для повышения мощности механизма на небольших скоростях устанавливается кожух с меньшим показателем A/R. Однако его использование может привести к снижению предельной пропускной способности устройства, что вследствие приведет к уменьшению максимальной мощности мотора.

Если в автомобиле установлена турбина с кожухом, имеющим большой показатель A/R — скорость потока уходящего газа будет снижена. Таким образом, газовый поток будет подаваться в колесо радиально, способствуя уменьшению противодавления и увеличению мощности мотора на высоких скоростях.

Во время выбора данного показателя необходимо руководствоваться несколькими факторами:

Назначением машины.
Желаемыми параметрами авто.
Внутренней конструкцией корпуса турбины.

Примеры отличия разных значений A/R

Как пример, рассмотрим два мотора объемом 3,5 литра и одинаковыми турбокомпрессорами. Разница между ними будет только в показателе значения A/R.

Первый мотор возьмем с небольшим значением данного параметра, следовательно, двигатель будет более оперативно откликаться на наддув. Автомобиль с таким мотором является оптимальным вариантом для езды в городских условиях, так как эксплуатация по загруженным улицам требует более быстрой реакции двигателя. Следует отметить, что предельная мощность такого мотора будет значительно снижена, так что для скоростной езды машина с низким значением A/R не годится.

У второго двигателя кожух компрессора обладает высоким показателем A/R, благодаря чему повышается предельная мощность мотора. Однако стоит обратить внимание на то, что снижается реакция двигателя, а также величина крутящего момента на низких скоростях. Автомобиль с таким мотором отлично подойдем для скоростной езды. В городских условиях такой машиной будет управлять довольно сложно.

Вопрос, конечно, интере-е-есный… — журнал «АБС-авто»

Турбокомпрессор – агрегат непростой, замысловатый. У людей, не знакомых с турботехникой, но любопытных, он и все, что с ним связано, вызывает массу вопросов. И сами вопросы, и ответы на них бывают весьма интересные.

Вот такой вопрос: Турбину иногда называют как-то чудно – тур-бо-ком-прес-сор. Почему так? Вопрос, конечно, интере-е-есный…

Корректный ответ на этот вопрос на первый взгляд может показаться абсурдным. И все же: агрегат, который в просторечии принято называть турбиной, – вовсе не турбина. По сути, это – компрессор, т.е. устройство, предназначенное для нагнетания воздуха под давлением.

Строгое техническое наименование этого агрегата – турбокомпрессор (англоязычный вариант – turbocharger, что можно перевести как турбонагнетатель).

«Турбокомпрессор» – сложносоставное слово, главная часть которого, в соответствии с правилами русского языка, именно «компрессор». А приставка «турбо» – всего лишь указание на некоторую особенность основной части. Возвращаясь от лингвистики к технике: в данном случае приставка «турбо» означает, что компрессор приводится в действие турбиной. Вот такая у него, компрессора, особенность. Действительно, как и сам термин, турбокомпрессор – агрегат «сложносоставной». Он состоит из компрессора и турбины, соединенных общим валом. Вал вращается в подшипниках, размещенных в центральном корпусе турбокомпрессора.

Это – вовсе не турбина. По техническим канонам это – компрессор 1. Компрессор, холодная часть, «толкай». 2. Турбина, горячая часть, «тяни». 3. Центральный корпус подшипников. Все вместе – тур-бо-ком-прес-сор

Компрессор выполняет основную функцию, возложенную на турбоагрегат. Он нагнетает в двигатель воздух под избыточным давлением, что увеличивает массу поступающего в двигатель окислителя при «прочих равных»: рабочем объеме, диапазоне частот вращения и т. д. Необходимую для этого энергию вырабатывает турбина. Она приводит компрессор во вращение, питаясь дармовыми отработавшими газами, истекающими из двигателя.

Говоря образно, турбокомпрессор – это сказочное существо «тяни-толкай». Турбина – «тяни», компрессор – «толкай». Турбина – горячая часть, компрессор – холодная. Турбина – центростремительная, компрессор – центробежный. В этом они противоположны. А объединяет их (помимо общего вала) принадлежность к одному виду – лопаточным машинам.

Такова «техническая правда» о турбине.

Поэтому расхожая фраза «турбина не дует», которую частенько приходится слышать от расстроенного автовладельца или технически не подкованного сервисмена, имеет хоть какой-то смысл только на сленге, когда словом «турбина» называют весь турбоагрегат. То же словосочетание в техническом контексте бессмысленно. Турбина, являющаяся не более чем приводом компрессора, «дуть» и не должна. Ее миссия – «крутить», в свою очередь, раскручиваясь отработавшими газами.

Язык не поворачивается назвать «это» турбиной. Очевидно, что это «регулируемая двухступенчатая система турбонаддува» BorgWarner для 3-литрового, 265-сильного турбодизеля BMW M57

«Турботехнической правды» ради также стоит уточнить, что турбированные двигатели оснащаются не турбинами (и даже не турбокомпрессорами), а системами турбонаддува. В состав системы вместе с одним и даже несколькими турбокомпрессорами входят соединительные магистрали, патрубки и «шланчики», а также датчики и устройства регулирования.

Вот теперь, продемонстрировав свою техническую грамотность, можно со спокойной совестью вернуться на общепринятый «язык масс».

У меня вопрос: сколько стоит турбина для …? Сколько-сколько? А чего так дорого?

Вопрос, конечно, интере-е-есный…

Его, как правило, задают потенциальные покупатели, которые находятся на начальной стадии процесса поиска жизненно необходимой запчасти. Им приходится растолковывать следующее.

Турбина BorgWarner с технологией VTG и электронным актюатором для 3-литровых турбодизелей VAG. Она просто обязана быть недешевойТурбопроизводство – это суперсовременные методы изготовления и контроля

Розничная цена импортных турбокомпрессоров на независимом (от официальных автодилеров) рынке автозапчастей формируется так же, как и других автомобильных агрегатов зарубежного производства. Отправная точка – отпускная цена завода-изготовителя. По пути от заводского склада (чаще – европейского) до магазина она увеличивается на величину таможенной пошлины, стоимость логистики, наценку оптового поставщика и розничного продавца. Конкуренция на независимом «турбомаркете» ограничивает аппетит оптовиков и ритейлеров, так что отпускная цена турбины в итоге возрастает в среднем на 30–40%. Кстати, не так плохо для конечного потребителя – в европейских магазинах те же турбины стоят намного дороже, хотя их не везут за тридевять земель и не растаможивают. Так почему все равно дорого?

Причина – высокая отпускная цена завода-изготовителя, обусловленная следующими, небезосновательными соображениями. Современный турбокомпрессор – высокотехнологичное изделие. В его производстве применяются уникальные дорогостоящие материалы и технологические процессы: жаропрочные высоколегированные сплавы, металлокерамика, высокоточное литье, прецизионная механическая обработка, сварка трением и электронным лучом, многостадийная балансировка деталей, автоматизированная сборка, калибровка и т. д. Современный турбокомпрессор – продукт инновационный. Сумасшедшие темпы развития турботехнологий были бы невозможны без колоссальных вложений в НИОКР и производство. Мировые лидеры турбостроения ежегодно открывают новые заводы и исследовательские центры. По законам бизнеса, вложения должны быть, безусловно, возвращены. Это также учитывается заводом при расчете отпускной цены изделия. Она составляет подавляющую часть (до 70%) стоимости турбины, оплачиваемой российским покупателем.

Стоимость конкретной модели турбины зависит от многих факторов: конструктивной сложности и степени новизны изделия, его востребованности на рынке, класса автомобиля, для которого она предназначена, а также статуса дистрибьютора и объема закупки.

Так, новые турбины с изменяемой геометрией и электронным управлением дороже. Те, что конструктивно проще, например, турбины с байпасным регулированием – дешевле. Это правило нарушается, если мотор давно снят с производства, спрос на турбину на афтемаркете невелик, а потому она выпускается редко и малыми партиями.

На афтемаркет поступают оригинальные турбины, но в заводской упаковке и с заводской биркой

При небольших объемах производства, тем не менее, сопряженных с ремонтом технологической оснастки и переналадкой сборочных линий, стоимость устаревших изделий может оказаться сравнимой с ценой новых турбин и даже превысить их. Так что покупка нового заводского турбоагрегата для 15–20-летней машины, как правило, оказывается экономически нецелесообразной. В таких случаях выгоднее поискать восстановленную турбину или отремонтировать неисправную.

Розничные цены на новые оригинальные турбины на афтемаркете следуют тем же закономерностям, что и заводские. Они незначительно, в пределах нескольких процентов, колеблются от продавца к продавцу. Если же кто-то предлагает «новую» турбину по «спеццене», на десятки процентов дешевле среднерыночной, – значит, продавец торгует себе в убыток. Такое бывает?

Подскажите, сколько стоит турбина для …? Сколько-сколько? А чего так дешево?

Если с этого «гарретта» срезать заводскую бирку, откроется маркировка, указывающая, что это оригинальная деталь двигателя Mercedes OM642

Вопрос, конечно, интере-е-есный…

Такой вопрос задают покупатели, которые уже прочесали изрядную долю рынка запчастей и убедились, что турбокомпрессор – дорогой агрегат. «Дорогой», так же как и «дешевый», – понятие относительное. Относительно чего турбина на афтемаркете кажется подозрительно дешевой? Выясняется, что она такова в сравнении с «оригинальным» агрегатом, который предлагают официальные дилеры автопроизводителей через свои торговые и сервисные подразделения. Действительно, стоимость турбины на независимом рынке и у «зависимых» официалов отличается … в разы! У покупателя, морально не готового к такой ситуации, закономерно возникает вопрос, обозначенный выше. «Это что, не оригинал? Китай?», – переживает он, настроенный заверениями автодилера, что единственно возможный, «самый оригинальный оригинал» можно купить только у него. Так ли это?

Хороший повод для того, чтобы напомнить, как устроено мировое турбопроизводство. Начнем с главного: никаких оригинальных «мерседесовских», «фольксвагеновских», «фордовских» и прочих «…ских» турбин в природе не существует. Только два автоконцерна имеют в своем составе специализированные предприятия по производству турбокомпрессоров. Это японские Toyota и Mitsubishi. Но даже они не все моторы оснащают «своими» турбинами, иногда в силу разных причин отдавая предпочтение продукции сторонних производителей. Все остальные автозаводы без вариантов получают на сборочные конвейеры турбины от мировых «грандов» турбостроения. Кто они, эти неизвестные рядовому потребителю производители турбокомпрессоров?

Человек, не сведущий в тонкостях турборынка, решит, что это агрегат производства Volvo. Отнюдь: эту турбину на конвейер и афтемаркет поставляет MHI

Это два транснациональных гиганта турбоотрасли (и два давнишних конкурента): Honeywell Turbo Technologies (HTT), выпускающий турбины под торговой маркой Garrett, и BorgWarner Turbo Systems (BWTS) с легковой линейкой KKK (3К) и грузовыми турбинами Schwitzer. Это два японских предприятия: Mitsubishi Heavy Industries (MHI) с европейским отделением Mitsubishi Equipment Europe (MEE) и подразделение японского аэрокосмического концерна Ishikawajima Heavy Industries (IHI), маркирующие свою продукцию MHI и IHI соответственно. Наконец, это производитель турбокомпрессоров марки Holset для коммерческой автотехники, недавно ставший частью известного разработчика дизелей Cummins и получивший новое название Cummins Turbo Technologies (CTT). Пожалуй, это все, кто удовлетворяют потребности автозаводов в турбокомпрессорах.

Выиграв тендер на разработку и поставку турбины автозаводу X для двигателя Y, один из перечисленных выше производителей получает приз – возможность плановой поставки большого количества продукции на первый монтаж, т.е. на конвейер и для нужд официального послепродажного сервиса. В течение 2–3 лет (в зависимости от договоренности) с начала выпуска мотора автозавод получает «эксклюзив» на новую турбину. В это время ее можно найти только у автодилеров. По прошествии этого срока производитель турбины получает право самостоятельно продавать новое изделие на независимом афтемаркете через свою дистрибьюторскую сеть.

Продукция, которую турбопроизводители поставляют на рынок запчастей, – это такие же турбины, что отгружаются автозаводам. Они выходят с тех же производственных линий, одних и тех же предприятий. В то же время у них есть отличия в маркировке и упаковке. На независимый турбомаркет агрегаты поступают в упаковке завода-изготовителя и под заводскими номерами. Использовать фирменные эмблемы и ОЕ номера деталей по своему усмотрению производители турбин обычно не имеют права – это собственность автозаводов. Поэтому зачастую с турбин, предназначенных для афтемаркета, эти «запретные знаки» удаляют (довольно грубо, абразивной обработкой) или маскируют – наклеивают новую бирку поверх оригинальной гравировки. Обычно это и вызывает сомнения у покупателя: турбина-то внешне абсолютно идентична той, что стояла на двигателе… А где же мерседесовская звезда? А почему на шильдике нет номера А6420905980?

Выходит, одни и те же агрегаты доходят до конечного покупателя двумя маршрутами: через многоуровневую официальную дилерскую сеть производителя автомобиля и напрямую, от завода-изготовителя. Почему коробка с эмблемой автозавода и ОЕ-номер на бирке увеличивают цену турбины в два-три раза – судить не нам. Но если покупатель готов платить за них – это его право. Надо отдать должное коммерческой хватке автодилеров: попробуйте-ка продать вещь втридорога, когда она же за углом продается в разы дешевле! И ведь продают! Часть клиентов просто не осведомлена о существовании независимого турборынка, кого-то убеждают авторитетными рассуждениями про «оригинальный оригинал», а к несговорчивым, купившим турбину «на стороне», нередко применяют особые методы убеждения. Будет повод – расскажем и про них.

«Самый оригинальный оригинал» для моторов Mercedes OM646 (Vito, Viano 2,2 CDI) делает японская IHIЕсли бы Perkins был против размещения своего логотипа на продукции для независимого афтемаркета, его бы удалили с этой оригинальной турбины на заводе Honeywell

Завершим тем, с чего начали: оригинальных «мерседесовских», «фольксвагеновских», «фордовских» и прочих «…ских» турбин в природе не существует. Есть только оригинальные «гарреты», «ка-ка-ка-шки», «швицеры», «эм-эйч-ай»… Ничего необычного: точно так же нет, например, генераторов BMW или оптики Opel, но есть генераторы Bosch и фары Hella. И никому не придет в голову подозревать в неоригинальности автоматы ZF. Даже если на алюминиевой улитке турбокомпрессора красуется отлитая эмблема Ford, это всего лишь значит, что этот уважаемый автопроизводитель заказал у концерна Honeywell турбину Garrett с таким декором.

Вот такой вопрос: первая турбина на моем автомобиле прошла XXL километров. После замены вторая пробежала всего X километров. В чем причина? Турбина «не алё»?

Вопрос, конечно, интере-е-есный…

Ответ на него можно начать вот с чего. Если после сервисной замены турбина продержалась на двигателе Х километров, считайте, что вам повезло. Нередко случается, что после замены турбины машина не успевает съехать с подъемника, как турбину вновь нужно менять. Такие случаи порождают у сервисников и их клиентов предубеждение в низком качестве купленной ими запчасти. Возникают слухи о каких-то особо оригинальных турбинах, которые по ресурсу значительно превосходят агрегаты, продающиеся на афтемаркете. Такую поставил – и гоняй-не грусти следующие XXL километров! На деле проблема чаще всего не в турбине.

С этим воздушным фильтром турбокомпрессор обречен на повышенный вынос масла во впускную систему двигателя

Сами производители турбин о ресурсе своей продукции говорят так. Срок службы турбокомпрессора сравним с ресурсом двигателя… И далее – важное уточнение: …если параметры систем двигателя соответствуют заводским спецификациям! Трудно не согласиться с этим, если вспомнить, что турбокомпрессор – единственный агрегат двигателя, который тесно взаимодействует практически со всеми системами двигателя: впуска, смазки, охлаждения, дозирования топлива, вентиляции картера, рециркуляции и выпуска отработавших газов. К тому же это наиболее высоконагруженный агрегат двигателя, он работает на режимах, близких к предельно допустимым. Поэтому любой незначительный сбой в работе систем двигателя как минимум сокращает его ресурс, а существенное отклонение параметров может и вовсе привести к быстрому аварийному отказу. Недаром турбокомпрессор называют индикатором состояния двигателя. Если в моторе что-то не в порядке – турбина первой «просигналит» об этом.

Что происходит с системами двигателя по мере его эксплуатации – вопрос риторический. Конечно, они деградируют, их работоспособность объективно ухудшается, что однозначно отражается на ресурсе турбокомпрессора. Износился масляный насос – сократилась подача масла к турбине – узел подшипников время от времени работает в режиме полусухого трения. Разладилась система топливоподачи – увеличилась температура отработавших газов – детали турбины испытывают термическую перегрузку. Снизилась пропускная способность катализатора или сажевого фильтра – возросло давление в турбине – ротор подвергается чрезмерной осевой нагрузке. В любом из этих (и десятках аналогичных) случаев ни одна турбина не протянет заветные XXL километров. Именно поэтому процедура замены турбины предусматривает диагностику систем двигателя. Не проверив их и не устранив хотя бы наиболее критические неисправности, нечего и думать о продолжительном ресурсе турбины.

Такое состояние систем впуска и рециркуляции – обычное дело. Тут и до беды недалеко

Вопрос о причине отказа предыдущей турбины практически у каждого покупателя вызывает неподдельное удивление: «Какая причина? Время ее пришло!». Полная фигня! Турбина – не расходная деталь, ее сервисная замена планами ТО автомобиля не предусмотрена. Значит, отказ турбины – это не норма, а отклонение от нее, авария, спровоцированная какой-то причиной или причинами. В двигателе что-то разладилось настолько, что и без того тяжкая жизнь турбины стала просто невыносимой. Понятно, что бездумная замена неисправной турбины на новую – устранение следствия, что не решает саму проблему. Поэтому рекомендации по замене агрегата у каждого турбопроизводителя начинаются с одной и той же фразы: «Прежде чем менять вышедшую из строя турбину, нужно обязательно выяснить и устранить причину ее поломки. Иначе новую турбину вскоре постигнет та же участь».

Попробуйте с этим поспорить!

Продолжение следует…

Уникальную информацию по устройству, эксплуатации и ремонту систем турбонаддува смотрите на сайте turbomaster. ru

Сергей Самохин

Что такое турбина и турбонаддув — устройство и принцип работы.

С того момента, как появилась такая профессия, как автомобильный конструктор, возникла проблема увеличения мощности моторов. По всем законам физики, мощность мотора напрямую зависит от количества горючего, что сжигается за один цикл. Чем больше горючего при этом расходуется, тем мощность выше. Но, возникает вопрос – как увеличить количество лошадиных сил под капотом своего автомобиля? Тут есть несколько нюансов.

Для того чтобы происходил процесс горения необходим кислород. Благодаря этому становится ясно, что горит нечистое топливо, а его смесь с кислородом. При этом вся смесь должна быть в определенном балансе. Например, что касается бензиновых моторов, то топливо к воздуху смешивается в пропорции 1 к 15. При этом берется во внимание состав горючего и режим его работы.

Видно, что кислорода требуется в 15 раз больше, чем самого топлива. Из этого следует, что увеличение подачи топлива ведет за собой и обязательное увеличение подачи кислорода. Зачастую двигатели самостоятельно засасывают воздух из-за разницы в давлении между атмосферой и цилиндром. Отсюда появляется и прямая зависимость между объемом цилиндра и воздуха, который попадает в него. Именно таким образом и поступала американская автомобильная промышленность, которая выпускает большие двигатели с огромнейшим расходом топлива. Но, есть ли возможность в одинаковый объем загнать, как можно больше воздуха?

Такой способ есть и его впервые изобрел Готтлиб Вильгельм Даймлер. Один из основателей компании Daimler Chrysler. Немец достаточно сильно разбирался в двигателях и уже в 1885 году понял, каким образом можно загнать туда больше кислорода. Он придумал загонять воздух в мотор при помощи специального нагнетателя, который был в виде компрессора, что получал вращение от моторного вала и благодаря этому сжатый воздух успешно загонялся в цилиндры.

Все изменилось, когда швейцарский инженер-изобретатель — Альфред Бюхи сделал сенсационное открытие. Он был главным при создании дизельного двигателя в Sulzer Brothers и он никак не мог свыкнуться с той мыслью, что двигатели были очень тяжелыми и габаритными, а мощности выдавали недостаточно. При этом он не хотел заимствовать энергию двигателя. Благодаря этому в 1905 году Альфред Бюхи получил патент на первое на планете устройство, которое было создано для нагнетания, что применяло энергию для двигателя, выдаваемую выхлопными газами. Другими словами, он создал — турбонаддув.

Данная идея была очень проста и гениальна. Выхлопные газы задают вращение колесу с лопатками точно также, как ветер вращает лопасти мельницы. Отличие только в том, что данное колесо меньшего размера, а лопастей больше. Это колесо имеет название – ротор турбины, который находится на одном и том же валу, где располагается и колесо компрессора. Поэтому турбонагнетатель можно поделить на две части, первая из которой — это ротор, а вторая – компрессор. Ротор вращается благодаря выхлопным газам, а, в свою очередь, компрессор работает, как вентилятор и благодаря этому дополнительный воздух поступает в мотор. Полностью вся конструкция имеет название турбонагнетатель или турбокомпрессор.

При этом, кислород, что попадает в мотор, необходимо дополнительно охладить, это необходимо делать для того, чтобы увеличить давление, при этом загнав в цилиндр больше воздуха. Из-за того, что сжать холодный воздух по сравнению с теплым — намного легче.

Кислород, который проходит через турбину, сам по себе нагревается из-за сжатия, а также из-за некоторых нагретых частей турбонаддува. Подаваемый в мотор воздух, охлаждается с применением промежуточного охладителя. Воздух, проходя через радиатор, отдает свое тепло в атмосферу. При этом холодный воздух плотнее загоняется в цилиндр в большем количестве.

Чем больше газа проникает в турбину, тем она чаще вращается, и соответственно больше воздуха проникает в сам цилиндр и увеличивается мощность. Стоит сказать, что эффективность именно такого метода, по сравнению с приводным турбонаддувом, в том что для того, чтобы обслужить себя, нагнетатель тратит от энергии двигателя, около 1.5%. Это обусловлено тем фактом, что энергия к турбинному ротору поступает не благодаря замедлению выхлопного газа, а за счет его охлаждения. При этом потраченная энергия повышает коэффициент полезного действия двигателя. Благодаря этому автомобиль с нагнетателем становится максимально экономичным, по сравнению с остальными похожими двигателями примерно одинаковой мощности.

Вращение ротора в турбине может быть до 200 тысяч оборотов в минуту, следующий факт относится к раскаленным газам, которые доходят до 1000 градусов по Цельсию. Из всего этого следует тот факт, что нагнетатель, который может сдержать подобные нагрузки долгое время создать достаточно сложно и дорого.

Из-за этого нагнетатель был популярен исключительно во времена Второй Мировой Войны и только в самолетах. В 50-х годах компания из Америки (Caterpillar) смогла встроить нагнетатель к тракторному двигателю, а специалисты из компании Cummins смогли создать первые турбодизельные двигатели для грузовых машин. На легковых машинах, которые получили серийное производство, такие двигатели стали появляться гораздо позже. Это произошло в 1962 году, практически сразу появилось две модели Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

Стоит добавить, что проблематичность и высокая стоимость конструкции, не являются главными недостатками. Сама по себе эффективность работы турбонаддува, напрямую зависит от максимального числа оборотов двигателя. Из-за того, что на малых оборотах, выхлопных газов производится недостаточное количество, соответственно ротор не раскручивается на максимально возможную мощность и, как следствие, дополнительный кислород практически не задувается в цилиндры. Поэтому зачастую происходит так, что до 3 000 оборотов мотор не тянет, но уже после 4-5 тысяч оборотов, он резко «стреляет», эта проблема называется – турбоямой. При этом размер турбины напрямую зависит на ее разгон. Чем она больше, тем разгон дольше. Именно из-за этого, те двигатели, что имеют большую мощность и соответственно турбину высокого давления зачастую испытывают проблемы связанные с турбоямой. А те турбины, которые создают низкое давление, практически не имеют никаких проблем с провалом тяги, но при этом и мощность они могут поднять достаточно маленькую по отношению с первыми.

Практически полностью избавиться от такой проблемы, как турбояма может помочь схема с последовательным надувом, когда на достаточно малых оборотах мотора, работает маленький малоинерционный турбокомпрессор. Маленький – увеличивает тягу на низких оборотах, в то время, как большой включается во время, когда обороты начинают расти, вместе с давлением на выпуске. Еще сто лет назад систему последовательного наддува применяли в суперкаре Porsche 959. На данный момент же, такие системы применяются во многих марках, начиная от Land Rover и BMW, а в бензиновых моторах фирмы Volkswagen эту роль играет приводной нагнетатель.

На заводских двигателях зачастую применяют одиночный турбокомпрессор twin-scroll, в народе его называют «парой улиток». Каждая из таких улиток заполняется выхлопами, от разных цилиндров. Но, даже, несмотря на это, обе улитки подают выхлопные газы в одну турбину, в итоге максимально качественно раскручивая ее, как на больших, так и на малых оборотах.

Но зачастую все-таки можно встретить исключительно пару одинаковых турбокомпрессоров, которые параллельно друг от друга обслуживают отдельные цилиндры. Это является стандартной схемой, для стандартных V-образных турбодвигателей, где каждый блок имеет свой турбонаддув. Даже, несмотря на то, что мотор V8 компании M GmbH, который впервые был установлен на Bmw X6 M и X5 M оборудован перекрестным выпускным коллектором, позволял турбокомпрессору паре улиток получать газы выхлопа из цилиндров, которые находились в разных блоках.

Для того чтобы турбокомпрессор работал на максимуме своих возможностей, при всех диапазонах оборотов, можно поменять геометрию рабочей части. Исходя из оборотов, что производит улитка, там работают специальные лопатки и изменяется в некоторых дозволенных пределах форма сопла. Благодаря этому, мы имеем «супертурбину», которая отлично может работать во всех диапазонах оборотов. Такие схемы были продуманы и оговорены достаточно давно, но реализовать их на деле, появилась возможность лишь недавно. Стоит, при этом отметить, что изначально турбины, на которой поменяна геометрия, появилась исключительно на дизельном моторе, благодаря тому, что температура выхлопных газов, намного меньше. Что касается бензиновых двигателей, то первым был Porsche 911 Turbo.

Саму конструкцию турбодвигателя привели в максимальную комплектацию, относительно недавно и их актуальность сильно возросла. При этом сами турбокомпрессоры оказались актуальными не только, как для форсирования двигателя, но и для увеличения экономичности и экологичности выхлопа.

Радиальная турбомашина в энергетике прошлого и будущего — Энергетика и промышленность России — № 5 (33) май 2003 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 5 (33) май 2003 года

Чем более развита страна, чем больший научно-интеллектуальный потенциал она имеет, тем больше загрязняет природу.

Так, в США каждый год в атмосферу попадает более 250 млн. тонн загрязняющих веществ. Эта страна одна дает свыше 50 % общей загрязненности нашей планеты.

Ко всему этому интенсивное развитие промышленности привело к повышению среднегодовой температуры на Земле. Последствия глобального потепления можно наблюдать уже сейчас: с каждым годом становится больше разрушительных ураганов и наводнений, приносящих огромные убытки и человеческие жертвы.

Загрязнение и потепление — два следствия одного процесса: увеличения потребления человеком энергии.

Основным критерием повышения жизненного уровня сейчас является увеличение потребления энергии на душу населения. Больше всего потребляют энергии в США — примерно 12-14 кВт на человека в год, в Европе и в России — почти вдвое меньше, в развивающихся странах — меньше в десятки раз, но тенденция к увеличению потребления энергии есть везде. В настоящее время процент увеличения составляет около 0,2 кВт на человека в год.

Так ли эффективны тепловые электростанции?

Наиболее распространенный способ получения электроэнергии — тепловыми электростанциями — считается наиболее экономичным. В котлах сжигается топливо для выработки пара, затем в паровых турбинах преобразуют тепловую энергию пара в механическую, которую паровая турбина, вращая электрогенератор, преобразует в электрическую. При этом кпд котлов — 30-35 %, кпд паровых турбин — 40-45 %, кпд современных генераторов — 98 %. Общий кпд, таким образом, — 12-15 %.

Это значит, что на каждый 1 кВт используемой электроэнергии в окружающую среду выбрасывается 7-8 кВт тепловой энергии.

Велик ли КПД автомобиля?

Другое основное загрязняющее окружающую среду явление — использование автомобилей. Как происходит использование тепловой энергии сжигаемого топлива в автомобиле?

КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от 15 до 25 %, это значит, что 15-25 % сгоревшего топлива используется на передвижение автомобиля с грузом. Для перевозки полезного груза используется еще меньше: в легковых автомобилях полезный груз — пассажиры — составляет максимум 30% веса груженого автомобиля, а у грузовых автомобилей полезная часть обычно бывает не более 50% веса груженого автомобиля. Полезное использование топлива в автомобилях равно 4,5-7,5 % (легковые) и 7,5-12,5 % (грузовые), а зачастую — и того меньше. Это значит, что при полезном использовании автомобилями 1 кВт тепловой энергии топлива в окружающую среду выбрасывается от 10 до 20, а то и более кВт тепловой энергии.

В настоящее время на Земле не менее 500 миллионов автомобилей средней мощностью около 100 кВт. Если считать, что используются они в среднем не менее 4 часов в сутки, то в окружающую среду автомобили выбрасывают не менее 8,4х109 кВт.

Общий выброс тепловой энергии в окружающую среду будет 18х109 кВт.

Много это или мало?

Почему нас ждут катастрофы?

На Землю падает 16,7 х 1013 кВт тепловой энергии Солнца, из них около 0,1 % запасается растительностью Земли, т.е. остается на Земле, а это будет 16,7х1010 кВт.

Из этого видно, что каждые 10 лет при помощи человечества высвобождается тепловая энергия, равная ежегодно запасаемой растительностью Земли.

Человечество высвобождает энергию, соизмеримую с энергией Солнца, поступающей на Землю. И если за миллиарды лет существования наша планета приспособилась держать в равновесии баланс тепловой энергии, поступающей от Солнца, то энергия, выброшенная за последние десятилетия в окружающую среду, уже нарушает существовавший ранее тепловой баланс. В дальнейшем это грозит глобальными катастрофами на Земле.

Они ждут человечество уже через несколько десятков лет, если мы не научимся получать электроэнергию экологически чистым путём из альтернативных источников энергии: солнечных лучей, геотермальные источников, биогаза и др.

О паровой турбине Юнгстрема

Наиболее удобно преобразовывать энергию этих источников паровой турбиной, т.к. пар можно получить при любых температурах, даже ниже -100 градусов Цельсия.

Паровые турбины являются одним из типов двигателей, преобразующих тепловую энергию пара в механическую работу. Применяются они обычно в современных паросиловых установках для приведения в действие электрических генераторов.

Промышленное применение паровые турбины получили в конце XIX — начале XX века. Тогда их начали применять везде, где было возможно — даже на самолётах. Однако появившиеся в это же время двигатели внутреннего сгорания (ДВС) быстро вытеснили паровые турбины малой мощности, т.к. для работы последних нужны были довольно громоздкие паровые котлы.

В 1912 г. в Швеции братьями Юнгстрем была разработана турбина, которая являлась оригинальным типом реактивной паровой турбины. Она состояла из двух дисков, вращающихся в противоположные стороны. На диски были посажены горизонтальные лопатки, образующие концентрические кольца, входящие одно в другое. Свежий пар подводился в среднюю часть агрегата, откуда распространялся в радиальном направлении к периферии.

Проходя через суживающиеся каналы, образованные первым рядом лопаток, пар увеличивал скорость протекания, создавая реактивное действие на лопатки левого диска, а приобретённая паром скорость использовалась за счёт изменения направления движения струи в следующем ряде лопаток, прикреплённых к правому диску. Проходя между этими лопатками, пар продолжал расширяться, и, следовательно, — оказывать реактивное действие на лопатки правого диска.

Приобретённая при этом скорость использовалась на следующем ряде лопаток левого диска и т.д. Таким образом, в паровой турбине Юнгстрема каждый ряд лопаток являлся одновременно и направляющим, и рабочим, — поэтому степень реактивности была равна единице. Вследствие вращения дисков в разные стороны относительная окружная скорость равнялась сумме окружных скоростей отдельных дисков, и при заданном отношении «u/c1» эта турбина могла использовать в два раза большие скорости «с1», что вело к небольшому числу ступеней, — и, соответственно, к незначительным ее размерам.

На мировом рынке турбина Юнгстрема появилась в 1913 г., в продукции завода «Сталь» в Финспонге (Швеция). Высокий кпд турбины, оригинальность и смелость конструкции сразу привлекли внимание широких технических кругов. Вскоре лицензию на право постройки этих турбин приобрели заводы Sautter-Harle во Франции и The Electrical Engineering Co в Англии. Несколько позже к ним присоединился завод MAN (Maschinen-fabrik Augsburg-Nurnberg) в Германии.

Факты безупречной эксплуатации турбин Юнгстрема, данные их испытаний и компактность всей установки говорят в пользу этих машин. О том же говорит приобретение лицензий на них почти всеми ведущими турбостроительными фирмами.

Изготавливались такие турбины и в нашей стране. Последние турбины такого рода были изготовлены во время Второй мировой войны.

Однако быстрое развитие сетей высоковольтных линий по всей стране, диспетчеризация снабжения электроэнергией всей страны, переброска излишней электроэнергии с Востока на Запад и обратно заставили остановить эксплуатацию всех малых и средних паровых турбин, а развивать только мощные, мегаваттные.

Так к концу 70-х годов XX века энергетики уже забыли, что такое турбина Юнгстрема.

Новое — это хорошо забытое старое

В начале 1980-х годов я пришёл к выводу, что дальнейшую энергетику нужно осуществлять паровыми турбинами, и, когда увидел схему и описание турбины Юнгстрема, понял — это именно то, что нужно. Мне пришлось самостоятельно изучить паровые турбины, а после этого разработать и рассчитать «турбину Юнгстрема». Большую помощь в этом мне оказал ведущий инженер-теплотехник ЗАО «ЛМЗ-Инжиниринг» к.т.н. Сергей Михайлович Ланговой.

Позднее мною были получены патенты на «Турбину без выходного вала» (патент №2156864) и «Радиальную турбомашину» (патент №2189450).

Предложенные турбомашины, как и турбина Юнгстрема, имеют колёса встречного вращения, но не имеют выходных валов. Генераторы располагаются внутри самой турбины, при этом магниты ротора генератора крепятся к самому колесу. Магниты одного генератора крепятся к одному колесу, магниты второго — к другому. Катушки статора генераторов крепятся к корпусу турбины. Каждое колесо с ротором своего генератора вращается в подшипниках на статоре, которым является неподвижная труба. По этой трубе и осуществляется подвод пара к колёсам турбины.

Подобная конструкция, сохраняя все преимущества турбины Юнгстрема, позволяет существенно уменьшить потери пара и соответственно — увеличить внутренний кпд турбины. Существенно уменьшаются также габариты и вес турбомашины.

Разработанные турбомашины могут быть изготовлены на мощности от 100 кВт и выше, при кпд получения электроэнергии от 25 % (на самых малых мощностях) до 30-35 % (при мощности 500 кВт и выше). Но, принимая во внимание возможность использования при этом существующих паровых котлов малой мощности, кпд которых в настоящее время доходит до 90 % и выше, а также использование тепла конденсации пара для отопления жилья, общий кпд использования энергии топлива может достичь 90 %.

При этом вредные выбросы будут по сравнению с существующими энергоустановками существенно уменьшены, а потери тепла составят всего несколько ватт на каждый киловатт полезно используемой энергии.

Особенности двигателя TSI в автомобилях Volkswagen

Силовыми агрегатами TSI комплектуются все современные модели Volkswagen. Аббревиатура от Turbo Stratified Injection обозначает двигатель, в котором впрыск топлива происходит непосредственно в цилиндр, а воздух нагнетается двойным турбонаддувом.

В результате эксплуатационные характеристики мотора более высокие, чем у двигателя с обычной турбиной, но из-за этого ему требуется более качественное обслуживание, которое нереально осуществить в кустарных условиях.

Этот тип двигателя самый популярный среди автомобилей Volkswagen. На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели типа TSI. На Golf и Jetta кроме TSI устанавливают также MPI. Единственная модель, которая не комплектуется TSI — Туарег.

Каким образом работает двойной турбонаддув?

Для понимания принципа действия двойного турбонаддува стоит рассмотреть, как формируется воздушно-топливная смесь на разных оборотах:

до 2 400 об/мин работает исключительно механический компрессор, а турбокомпрессор простаивает, поскольку нет необходимости в дополнительной мощности и недостаточно давления выхлопных газов;
от 2 400 до 3 500 об/мин для нагнетания воздуха подключается турбокомпрессор, но только если электроника регистрирует очень динамичное увеличение потребности в мощности, к примеру, при резком старте с места;
от 3 500 об/мин и выше заслонка турбокомпрессора полностью открыта и он один работает на нагнетание воздуха.

В результате такого комплексного подхода становится возможным тонкое изменение мощности двигателя в большом диапазоне оборотов. Практически отсутствует «турбояма», которая характерна для силовых агрегатов с классической турбиной. В механическом нагнетателе используется редуктор, благодаря которому скорость вращения компрессора достигает 17 500 об/мин для наиболее эффективного давления в системе подачи воздуха.

Особенности охлаждения моторов TSI

Здесь применяется система охлаждения из двух контуров: один для головки блока цилиндров, а второй для самого блока. Количество охлаждающей жидкости в 2 раза больше в головке цилиндров, чтобы быстрее выполнялся прогрев и снижалась вероятность её перегрева, поскольку она изначально нагревается более интенсивно, чем блок цилиндров. Дополнительно система оснащена двумя термостатами, которые срабатывают при температуре в 80 и 95 °C.

Для охлаждения турбины используется еще более интересная схема. Дополнительный водяной насос с электроприводом охлаждает её в течение еще 15 мин. после остановки двигателя. В результате сложный механизм никогда не перегревается, что увеличивает его ресурс.

Недостатки технологии

Наибольшим минусом этих двигателей является их относительно плохой прогрев в холодное время года. Классическая схема разогрева на холостых оборотах в минусовую температуру малоэффективна — вам придётся долго ожидать тепла из дефлектора отопителя. В такую погоду на рабочую температуру мотор выходит достаточно долго даже при езде. К сожалению, такая плата за отменные рабочие параметры этих силовых агрегатов.

Что такое турбокомпрессор? (турбина)

Все больше современных автомобилей получают «живительный» воздух, придающий им дополнительную «силу», от турбокомпрессора (турбины). Несмотря на то, что этот агрегат использовался в автомобильных, авиационных и других двигателях на протяжении почти всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались лишь «игрушкой» для «экзотических» и «особо мощных» машин.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных автомобилей, турбокомпрессоры доказали свою высокую эффективность и практичность. Одновременно с низкими, «зализанными» аэродинамическими формами кузовов современных машин их двигатели стали меньше, а упор стал делаться на топливную экономичность.

Турбокомпрессор повышает эффективную мощность двигателя на 20-50 процентов. Таким образом, после его установки 4-цилиндровый агрегат обеспечивает силовые параметры 6- и даже 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

Ответим на 5 наиболее часто задаваемых вопросов о турбокомпрессорах.

Турбокомпрессор (турбина) в разрезе, со схематичным пояснением принципа ее работы.

1. КАКИМ ОБРАЗОМ ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если требуется увеличить мощность двигателя, нужно увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива, что приводит к перегреву двигателя, который к тому же при этом сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя путем подачи в него необходимого количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см. врезку).

2. КАК РАБОТАЕТ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Основными частями практически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи общей жесткой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью (причем огромной — примерно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразовывается здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на другом конце оси) засасывает свежий воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность.

3. НА КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ МОЖНО УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Примерное, схематичное расположение турбокомпрессора и сопутствующих ему патрубков и деталей на двигателе.

Направление потока воздуха (показано стрелками): 1 – турбокомпрессор; 2 – патрубки; 3 – радиатор

Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются как на двигателях с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о двухтактном или о четырехтактном двигателе.

В настоящее время практически все большие дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, используемые в промышленности, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (иногда даже несколькими).

В сфере автомобильного транспорта теперь практически любой дизельный двигатель мощностью свыше 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Даже в секторе небольших автомобилей с дизельным двигателем наблюдается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более трудным, но ускорился благодаря опыту их использования на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, обладающих высокими температурными характеристиками, улучшение качества моторных масел, применение жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами — все это способствовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с впрыском топлива и электронным зажиганием, позволило достичь очень высоких характеристик.

4. НУЖДАЕТСЯ ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ?

Нет. Но поскольку он смазывается маслом из системы смазки двигателя, то проблемы с этой системой «отзовутся» и на турбокомпрессоре. Обычно недостаток масла приводит к его сильному износу и выходу из строя.

Признаками неисправности турбокомпрессора могут быть: уменьшенная мощность двигателя, черный или синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла или шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные признаки не обязательно свидетельствуют о неисправности турбокомпрессора — прежде всего, нужно проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Любой ремонт турбокомпрессора должен осуществляться только в специализированной мастерской, поскольку для этого требуются специальные знания, умения и оборудование. Кроме того, при выполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена идеальная чистота, поскольку даже одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ?

Это очень просто. Нужно всего лишь следовать рекомендациям производителя автомобиля. По данным одной крупной аналитической фирмы, только около 30% владельцев «турбированных» машин выполняют эти рекомендации. Поэтому многие проблемы с турбокомпрессором возникают только в результате пренебрежения этими правилами. А они следующие:

После запуска холодного двигателя, по крайней мере, 5 минут не допускайте высоких оборотов, чтобы дать возможность маслу хорошо смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель после высокой нагрузки либо длительной поездки, оставьте его поработать не менее 1 минуты на холостых оборотах. Если сразу заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некоторое время вращаться без смазки, поскольку масляный насос прекратит работу. При этом повреждаются подшипники и кольца агрегата.

Не забывайте регулярно заменять моторное масло и масляный фильтр. Имейте в виду, что высокая температура, возникающая при работе турбокомпрессора, уменьшает эффективность и долговечность масла. Поэтому заливайте только то масло, которое подходит для «турбированных» двигателей.

Соблюдая эти правила, вы обеспечите длительную и надежную работу турбокомпрессора. Помните «золотое» правило: болезнь легче предупредить, чем излечить.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен будет намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким».

Двигатель с турбокомпрессором почти невосприимчив к значительной перемене высоты, тогда как атмосферный на большой высоте теряет мощность.

Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание топлива, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.

Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а, будучи меньшим по размеру, он производит меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет также роль своеобразного глушителя в системе выпуска.

Turbine — Energy Education

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина вверху масштабируется вместе с человеком. ^[1]

Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или газообразные продукты сгорания, и превращает ее во вращательное движение самого устройства. ^[2] Эти устройства обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и силовых установках и классифицируются как тип двигателя.Они классифицируются как таковые, потому что движки — это просто технологии, которые принимают входные данные и генерируют выходные данные. Простая турбина состоит из ряда лопаток — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных используемых материалов — и позволяет жидкости попадать в турбину, толкая лопатки. Эти лопасти затем вращаются и выбрасывают жидкость, которая теперь имеет меньше энергии, чем когда она поступала в турбину. Часть энергии улавливается турбиной и используется. ^[2]

Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы.Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны, потому что почти вся электроэнергия вырабатывается ими. ^[2]

Тепловые двигатели

основная статья

Турбины обычно используются в тепловых двигателях из-за их высокого КПД при высокой мощности. Кроме того, турбины не требуют особого обслуживания.

Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одними из самых гибких типов турбин.Одно из конкретных применений этих газовых турбин — в реактивных двигателях. ^[2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива. Когда эта смесь воспламеняется, она быстро расширяется. Расширяющийся воздух проталкивается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большая высота не влияет на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах. ^[3]. Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

Фигура 2.Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе. Газообразные продукты сгорания в этом случае образуются при сгорании природного газа. ^[3]

Производство электроэнергии

Гидроэлектроэнергия

основная статья

Рисунок 3. Схема гидроэлектрической турбины. ^[5]

В этом случае вода, находящаяся за плотиной, выпускается и попадает на турбину, генерируя электричество при подключении к генератору.Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

В целом конструкция гидроэлектрических турбин такая же. К вращающемуся валу или пластине прикреплен ряд лопастей. Затем вода проходит через турбину над лопастями, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается генератору, в котором вырабатывается электричество. Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в разных ситуациях.Каждый тип турбины создан для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется. Существует множество факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, сброс гидроэлектростанции и стоимость. ^[6]

Обычно на этих объектах используются турбины двух типов, и выбор того, какой из них использовать, зависит от того, на что похож гидроэлектростанция. Это реактивные и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах щелкните здесь.

Ветер

основная статья

Ветровые турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первым из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета и предназначены для улавливания воздуха, заставляя лопасти вращаться. Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию.Наконец, башня — это большая подставка, на которой установлены лопасти и гондола. ^[7]

Список литературы

Turbine — Energy Education

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина вверху масштабируется вместе с человеком. ^[1]

Тепловые двигатели

основная статья

Фигура 2.Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Производство электроэнергии

Гидроэлектроэнергия

основная статья

Рисунок 3. Схема гидроэлектрической турбины. ^[5]

Ветер

основная статья

Список литературы

Turbine — Energy Education

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина вверху масштабируется вместе с человеком. ^[1]

Тепловые двигатели

основная статья

Фигура 2.Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Производство электроэнергии

Гидроэлектроэнергия

основная статья

Рисунок 3. Схема гидроэлектрической турбины. ^[5]

Ветер

основная статья

Список литературы

Turbine — Energy Education

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина вверху масштабируется вместе с человеком. ^[1]

Тепловые двигатели

основная статья

Фигура 2.Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Производство электроэнергии

Гидроэлектроэнергия

основная статья

Рисунок 3. Схема гидроэлектрической турбины. ^[5]

Ветер

основная статья

Список литературы

Определение турбины Merriam-Webster

тур · бин | \ ˈTər-bən , -ˌBīn \

: роторный двигатель, приводимый в действие реакцией, импульсом или обоими потоками текучей среды (такой как вода, пар или воздух), подверженной давлению, и обычно изготавливается с помощью ряда изогнутых лопастей на центральном вращающемся шпинделе.

Определение и значение турбины | Словарь английского языка Коллинза

Примеры ‘турбина’ в предложении

турбина

Эти примеры были выбраны автоматически и могут содержать конфиденциальный контент.Читать далее… Такие схемы служат десятилетиями — намного дольше, чем солнечные батареи или ветряные турбины, — поэтому они обеспечивают надежную экологически чистую энергию.
Times, Sunday Times (2016)
Газотурбинные двигатели могут работать практически на любой горючей жидкости.
Times, Sunday Times (2013)
Их также можно подвесить на тросах и соединить с турбинами для подачи энергии.
Times, Sunday Times (2016)
Приливная энергия использует турбины для преобразования энергии приливных движений в электричество.
Times, Sunday Times (2015)
Затем его можно сжечь в газовой турбине для получения электричества.
Times, Sunday Times (2008)
Он держит свет включенным, когда ветряные турбины не работают.
Times, Sunday Times (2014)
Реакция заставляет паровую турбину производить электричество.
Times, Sunday Times (2010)
Хотите стабильный источник экологически чистой энергии без установки ветряной турбины на крыше?
Times, Sunday Times (2009)
Его паровые турбины были не дороже, чем у конкурентов.
Питер Ф. Друкер НЕОБХОДИМЫЙ ПРАКЕР (2001)
Другая проблема заключается в том, что стоимость отечественных ветряных турбин по-прежнему непомерно высока.
Times, Sunday Times (2007)
Подробнее …
Ветряные турбины и солнечные батареи также имеют право на участие.
Times, Sunday Times (2013)
Он полагается на огромную ветряную турбину или электростанцию.
Times, Sunday Times (2008)
Следующий шаг — ветряная турбина.
Times, Sunday Times (2011)
Видимость солнечных панелей или ветряных турбин заставила их гордиться тем, что они были первопроходцами.
Times, Sunday Times (2007)
Турбины вырабатывают энергию для двух электродвигателей, приводящих в движение гребные винты, а также кораблей и систем вооружения.
Times, Sunday Times (2016)
В течение десяти лет все другие производители паровых турбин прижились и перешли на ту же систему.
Питер Ф. Друкер ВАЖНЕЙШИЙ ПИТАТЕЛЬ (2001)
Они будут самодостаточными в энергии, используя ветряные турбины и солнечную энергию.
The Sun (2007)
Они могут приводить в действие бензиновые, дизельные и газотурбинные двигатели более чисто, чем существующие виды нефтяного топлива.
Times, Sunday Times (2008)
К моменту окончательного выключения турбина была установлена в течение 13 месяцев.
Times, Sunday Times (2015)
Сравните это с газотурбинным двигателем, который работает с КПД 90%.
Times, Sunday Times (2010)
Что такое турбина? — Информация о турбинах
Что такое турбина? Есть много определений турбины. Мы сортируем определения турбин из разных источников.
Турбина : Турбина имеет лопасти на одном конце и электромагниты на другом, которые создают электричество при движении лопастей. Турбины используются для производства электроэнергии из энергии ветра, воды и пара. Биомасса
Турбина : Часть генерирующей установки, которая приводится в движение силой воды или пара для приведения в действие электрогенератора. Турбина обычно состоит из ряда изогнутых лопаток или лопаток на центральном шпинделе. Chelanpud
Турбина: Роторный двигатель, в котором кинетическая энергия движущейся жидкости преобразуется в механическую энергию за счет вращения лопастного ротора. Princeton
Турбины

Вода под давлением содержит энергию.
Турбины преобразуют энергию воды во вращающуюся механическую энергию.
Импульсные турбины преобразуют кинетическую энергию струи воды в механическую.
Реакционные турбины преобразуют потенциальную энергию воды под давлением в механическую энергию.
Импульсные турбины
Импульсные турбины потенциальная энергия, или напор воды, сначала преобразуется в кинетическую энергию путем выпуска воды через сопло тщательно продуманной формы.Струя, выбрасываемая в воздух, направляется на изогнутые ковши, закрепленные на периферии рабочего колеса, для извлечения энергии воды и преобразования ее в полезную работу. Ic реакционной турбины
Переносить песок.
Простота изготовления.
Эффективен в широком диапазоне напора и расхода.
Форсунка преобразует воду под давлением в высокоскоростную струю воды.
Схема импульсной турбины
Турбина Пелтона
Пелтон
–Низкий расход
–Средний и высокий напор
Turgo
–Средний поток
9000 Высокий напор
1
–Средний поток
904 -Средний
— Высокий расход
— Напор от низкого до среднего
Турбина Пелтона
Колесо Пелтона является одним из наиболее эффективных типов водяных турбин.Он был изобретен Лестером Алланом Пелтоном (1829–1908) в 1870-х годах и представляет собой импульсную машину, что означает, что он использует принцип второго закона Ньютона для извлечения энергии из струи жидкости.
По крайней мере одна струя воды ударяет по ведрам при атмосферном давлении.
Максимальный диаметр форсунки около 1/3 ширины ковша.
Дополнительные форсунки увеличивают поток и используются при низком напоре.
Турбины Turgo
Турбина Turgo представляет собой импульсную водяную турбину, разработанную для применений со средним напором.Операционные турбины Turgo достигают КПД около 87%. При заводских и лабораторных испытаниях турбины Turgo работают с КПД до 90%.
Аналогичен бегунку Пелтона, но имеет более сложную конструкцию лезвия.
Немец Фриц Оссбергер.
Вал ориентирован горизонтально.
Форсунка прямоугольного сечения.
Вода дважды ударяет по лопастям.
Управляющая лопатка изменяет размер струи
Реакционные турбины
В реакционной турбине силы, приводящие в движение ротор, достигаются за счет реакции ускоряющегося потока воды в рабочем колесе при падении давления. Принцип реакции можно наблюдать в роторном оросителе для газонов, где выходящая струя вращает ротор в противоположном направлении.Из-за большого разнообразия возможных конструкций рабочих колес реактивные турбины могут использоваться с гораздо большим диапазоном напоров.
Дорогостоящее изготовление клинка.
Высокий расход.
Более узкоспециализированный, чем импульс.
Использует падение давления на турбине.
Следует избегать кавитации.
Высокая частота вращения турбины при низком напоре.
Различия между импульсной и реакционной турбиной
Реакционные турбины
— Средний напор
— Низкий напор
— Средний напор
Турбина Фрэнсиса
Турбина Фрэнсиса , вероятно, наиболее широко используется у них более широкий диапазон подходящих голов, обычно от трех до 600 метров.В диапазоне высокого напора расход и мощность должны быть большими; в противном случае бегунок станет слишком маленьким для разумного изготовления. На конце низкого напора винт , турбина s обычно более эффективна, если выходная мощность также не мала.
Направляющие лопатки можно отрегулировать с помощью регулятора.
Эффективность уменьшается при уменьшении потока.
Поток воды радиальный от наружной части к внутренней.
Поток постепенно изменяется с радиального на осевой.
Пропеллерная турбина
Фиксированный гребной винт Тип Турбина обычно используются для больших агрегатов с низким напором, что приводит к большим диаметрам и низкой скорости вращения.
Аналогично корабельному гребному винту.
Имеет направляющие лопатки, аналогичные турбине Фрэнсиса.
Турбина Каплан имеет лопасти с регулируемым шагом.
Низкая эффективность частичного потока
Насос в качестве турбины
Центробежные насосы могут использоваться в качестве турбин.
Низкая стоимость за счет массового производства.
Нет прямой зависимости между характеристиками насоса и характеристиками турбины.