Іштен жанатын қозғалтқыштардың қуатын арттыру үшін арнайы қондырғылар – турбокомпрессорлар кеңінен қолданылады.Турбокомпрессор дегеніміз не, бұл қондырғылардың түрлері, олар қалай орналастырылған және олардың жұмысы қандай принциптерге негізделген, сондай-ақ оларға техникалық қызмет көрсету және жөндеу туралы мақалада оқыңыз.
Турбокомпрессор дегеніміз не?
Турбокомпрессор - іштен жанатын қозғалтқыштардың жиынтық қысымды жүйесінің негізгі құрамдас бөлігі, пайдаланылған газдардың энергиясы есебінен қозғалтқыштың қабылдау жолындағы қысымды арттыруға арналған қондырғы.
Турбокомпрессор ішкі жану қозғалтқышының қуатын оның конструкциясына түбегейлі кедергісіз арттыру үшін қолданылады.Бұл қондырғы қозғалтқыштың қабылдау жолындағы қысымды арттырады, жану камераларына отын-ауа қоспасының жоғарылауын қамтамасыз етеді.Бұл жағдайда жану жоғарырақ температурада газдардың үлкен көлемінің пайда болуымен жүреді, бұл поршеньге қысымның жоғарылауына және нәтижесінде қозғалтқыштың айналу моменті мен қуат сипаттамаларының жоғарылауына әкеледі.
Турбокомпрессорды пайдалану оның құнын минималды арттыру арқылы қозғалтқыштың қуатын 20-50% -ға арттыруға мүмкіндік береді (және неғұрлым маңызды модификациялармен қуаттың өсуі 100-120% жетуі мүмкін).Қарапайымдылығының, сенімділігінің және тиімділігінің арқасында турбокомпрессорға негізделген қысым жүйелері іштен жанатын қозғалтқыштардың барлық түрлерінде кеңінен қолданылады.
Турбокомпрессорлардың түрлері мен сипаттамалары
Бүгінгі таңда турбокомпрессорлардың алуан түрлілігі бар, бірақ оларды мақсаты мен қолдану мүмкіндігіне, қолданылатын турбинаның түріне және қосымша функционалдығына қарай топтарға бөлуге болады.
Мақсаты бойынша турбокомпрессорларды бірнеше түрге бөлуге болады:
• Бір сатылы қысым жүйелері үшін - бір қозғалтқышқа бір турбокомпрессор немесе бірнеше цилиндрде жұмыс істейтін екі немесе одан да көп блоктар;
•Тізбекті және сериялы-параллель инфляция жүйелері үшін (Twin Turbo-ның әртүрлі нұсқалары) - цилиндрлердің ортақ тобында жұмыс істейтін екі бірдей немесе әртүрлі блок;
• Екі сатылы қысымды жүйелер үшін цилиндрлердің бір тобы үшін жұппен (бірінен соң бірі) жұмыс істейтін әртүрлі сипаттамалары бар екі турбокомпрессор бар.
Бір турбокомпрессор негізінде құрастырылған бір сатылы қысымдау жүйелері кеңінен қолданылады.Дегенмен, мұндай жүйеде екі немесе төрт бірдей блок болуы мүмкін - мысалы, V-тәрізді қозғалтқыштарда цилиндрлердің әрбір қатары үшін бөлек турбокомпрессорлар пайдаланылады, көп цилиндрлі қозғалтқыштарда (8-ден астам) төрт турбокомпрессорды қолдануға болады, олардың әрқайсысында ол 2, 4 немесе одан да көп цилиндрлерде жұмыс істейді.Екі сатылы қысым жүйелері және Twin-Turbo-ның әртүрлі вариациялары сирек кездеседі, олар тек жұппен жұмыс істей алатын әртүрлі сипаттамалары бар екі турбокомпрессорды пайдаланады.
Қолданылуына қарай турбокомпрессорларды бірнеше топқа бөлуге болады:
• Қозғалтқыш типі бойынша – бензин, дизель және газ қуат блоктары үшін;
• Қозғалтқыштың көлемі мен қуаты бойынша – шағын, орташа және жоғары қуатты қуат блоктары үшін;жоғары жылдамдықты қозғалтқыштар үшін және т.б.
Турбокомпрессорлар турбинаның екі түрінің бірімен жабдықталуы мүмкін:
• Радиалды (радиалды-осьтік, центрге тартқыш) – пайдаланылған газдардың ағыны турбина дөңгелегі шетіне беріледі, оның ортасына қарай жылжиды және осьтік бағытта шығарылады;
• Осьтік – пайдаланылған газдардың ағыны турбина дөңгелегі осінің бойымен (ортасына) беріледі және оның шетінен шығарылады.
Бүгінгі таңда екі схема да қолданылады, бірақ шағын қозғалтқыштарда радиалды-осьтік турбинасы бар турбокомпрессорларды жиі кездестіруге болады, ал қуатты қуат блоктарында осьтік турбиналарға артықшылық беріледі (бірақ бұл ереже емес).Турбинаның түріне қарамастан, барлық турбокомпрессорлар орталықтан тепкіш компрессормен жабдықталған - онда ауа жұмыс дөңгелегі ортасына беріледі және оның шетінен шығарылады.
Қазіргі турбокомпрессорлар әртүрлі функцияларға ие болуы мүмкін:
• Қосарлы кіріс – турбинаның екі кірісі бар, олардың әрқайсысы цилиндрлердің бір тобынан шығатын газдарды алады, бұл шешім жүйедегі қысымның төмендеуін азайтады және күшейту тұрақтылығын жақсартады;
• Айнымалы геометрия – турбинаның жылжымалы қалақтары немесе жылжымалы сақинасы бар, ол арқылы жұмыс дөңгелегіне шығатын газдардың ағынын өзгертуге болады, бұл қозғалтқыштың жұмыс режиміне байланысты турбокомпрессордың сипаттамаларын өзгертуге мүмкіндік береді.
Ақырында, турбокомпрессорлар негізгі өнімділік сипаттамалары мен мүмкіндіктері бойынша ерекшеленеді.Бұл бірліктердің негізгі сипаттамаларының ішінен мыналарды бөліп көрсету керек:
• Қысымның жоғарылау дәрежесі – компрессордың шығысындағы ауа қысымының кірістегі ауа қысымына қатынасы 1,5-3 аралығында жатыр;
• Компрессорды беру (компрессор арқылы өтетін ауа ағыны) – уақыт бірлігінде (секундта) компрессор арқылы өтетін ауаның массасы 0,5-2 кг/с диапазонында жатыр;
• Жұмыс жылдамдығы диапазоны бірнеше жүздеген (қуатты тепловоздар, өнеркәсіптік және басқа дизельдік қозғалтқыштар үшін) секундына он мыңдаған (қазіргі мәжбүрлі қозғалтқыштар үшін) айналымға дейін ауытқиды. Максималды жылдамдық турбина мен компрессор жұмыс доңғалағының күшімен шектеледі, орталықтан тепкіш күштердің әсерінен айналу жылдамдығы тым жоғары болса, дөңгелектің құлауы мүмкін.Заманауи турбокомпрессорларда доңғалақтардың шеткі нүктелері 500-600 немесе одан да көп м/с жылдамдықпен айнала алады, яғни дыбыс жылдамдығынан 1,5-2 есе жылдам, бұл турбинаның тән ысқырығын тудырады;
• Турбинаға кіретін жердегі пайдаланылған газдардың жұмыс / максималды температурасы 650-700 ° C диапазонында жатыр, кейбір жағдайларда 1000 ° C жетеді;
• Турбинаның/компрессордың ПӘК әдетте 0,7-0,8 құрайды, бір блокта турбинаның ПӘК әдетте компрессордың ПӘК-інен төмен.
Сондай-ақ, қондырғылар өлшемі, орнату түрі, қосалқы компоненттерді пайдалану қажеттілігі және т.б.
Турбокомпрессордың дизайны
Жалпы, турбокомпрессор үш негізгі компоненттен тұрады:
1. Турбина;
2.Компрессор;
3.Мойынтірек корпусы (орталық корпус).
Іштен жану қозғалтқышының агрегаттық ауаны қысымдау жүйесінің типтік диаграммасы
Турбина - пайдаланылған газдардың кинетикалық энергиясын механикалық энергияға (дөңгелектің айналу моментінде) түрлендіретін қондырғы, ол компрессордың жұмысын қамтамасыз етеді.Компрессор - ауаны соруға арналған қондырғы.Мойынтірек корпусы екі блокты бір құрылымға қосады, ал онда орналасқан ротордың білігі турбина дөңгелегінен компрессор дөңгелегіне айналу моментін беруді қамтамасыз етеді.
Турбокомпрессор бөлімі
Турбина мен компрессордың конструкциясы ұқсас.Бұл қондырғылардың әрқайсысының негізі кохлеарлық дене болып табылады, оның шеткі және орталық бөліктерінде қысым жүйесіне қосылу үшін құбырлар бар.Компрессорда кіріс құбыры әрқашан орталықта, шығару (разряд) шеткі жағында болады.Осьтік турбиналар үшін құбырлардың бірдей орналасуы, радиалды-осьтік турбиналар үшін құбырлардың орналасуы керісінше (шеткі жағында - қабылдау, орталықта - шығару).
Корпустың ішінде арнайы пішінді пышақтары бар дөңгелек бар.Екі доңғалақ - турбина мен компрессор - мойынтірек корпусынан өтетін жалпы білікпен ұсталады.Дөңгелектер тұтас құйылған немесе композитті, турбина доңғалақ қалақтарының пішіні пайдаланылған газ энергиясын барынша тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді, компрессор дөңгелектерінің қалақтарының пішіні максималды орталықтан тепкіш әсерді қамтамасыз етеді.Заманауи жоғары деңгейлі турбиналар салмағы аз және жақсы өнімділікке ие керамикалық қалақтары бар композиттік дөңгелектерді пайдалана алады.Автомобиль қозғалтқыштарының турбокомпрессорларының дөңгелектерінің өлшемі 50-180 мм, қуатты локомотив, өндірістік және басқа дизельдік қозғалтқыштар 220-500 мм және одан да көп.
Екі корпус подшипник корпусына тығыздағыштар арқылы болттармен бекітілген.Мұнда тегіс мойынтіректер (арнайы конструкцияның сирек айналмалы мойынтіректері) және сақиналар орналасқан.Сондай-ақ орталық корпуста мойынтіректерді және білікті майлауға арналған май арналары бар, ал кейбір турбокомпрессорларда және суды салқындатқыш кеудешенің қуысында.Орнату кезінде қондырғы қозғалтқышты майлау және салқындату жүйелеріне қосылады.
Сондай-ақ турбокомпрессордың конструкциясында әр түрлі қосалқы бөлшектер қарастырылуы мүмкін, оның ішінде пайдаланылған газдың рециркуляция жүйесінің бөліктері, май клапандары, бөлшектердің майлануын және оларды салқындатуын жақсартуға арналған элементтер, реттеуші клапандар және т.б.
Турбокомпрессордың бөлшектері арнайы болат маркаларынан жасалған, турбиналық дөңгелек үшін ыстыққа төзімді болаттар қолданылады.Материалдар термиялық кеңею коэффициентіне сәйкес мұқият таңдалады, бұл әртүрлі жұмыс режимдерінде дизайнның сенімділігін қамтамасыз етеді.
Турбокомпрессор ауаны қысыммен қамтамасыз ету жүйесіне кіреді, оған сонымен қатар қабылдау және шығару коллекторлары кіреді, ал одан да күрделі жүйелерде - аралық салқындатқыш (зарядтағы ауа салқындатқыш радиатор), әртүрлі клапандар, сенсорлар, демпферлер және құбырлар.
Турбокомпрессордың жұмыс істеу принципі
Турбокомпрессордың жұмысы қарапайым принциптерге сәйкес келеді.Қондырғының турбинасы қозғалтқыштың сору жүйесіне, компрессор - сору жолына енгізіледі.Қозғалтқыштың жұмысы кезінде пайдаланылған газдар турбинаға түсіп, доңғалақ қалақтарына соғылып, оның кинетикалық энергиясының бір бөлігін беріп, оның айналуын тудырады.Турбинадан шығатын момент білік арқылы компрессордың дөңгелектеріне тікелей беріледі.Айналу кезінде компрессор дөңгелегі периферияға ауаны лақтырады, оның қысымын арттырады - бұл ауа сору коллекторына беріледі.
Бір турбокомпрессордың бірқатар кемшіліктері бар, олардың негізгілері турбо кідіріс немесе турбо шұңқыр.Құрылғының дөңгелектерінің массасы және кейбір инерциясы бар, сондықтан қуат блогының жылдамдығы артқан кезде олар бірден айнала алмайды.Сондықтан, газ педальын күрт басқан кезде, турбокомпрессорлы қозғалтқыш бірден жылдамдамайды - қысқа үзіліс, электр қуатының үзілуі бар.Бұл мәселені шешу үшін арнайы турбиналарды басқару жүйелері, айнымалы геометриялық турбокомпрессорлар, сериялық-параллельді және екі сатылы қысым жүйесі және т.б.
Турбокомпрессордың жұмыс істеу принципі
Турбокомпрессорларға техникалық қызмет көрсету және жөндеу мәселелері
Турбокомпрессорға ең аз техникалық қызмет көрсету қажет.Ең бастысы - қозғалтқыш майы мен май сүзгісін уақытында өзгерту.Қозғалтқыш әлі де біраз уақыт ескі маймен жұмыс істей алатын болса, ол турбокомпрессор үшін өлімге әкелуі мүмкін - тіпті жоғары жүктемелерде майлау сапасының шамалы нашарлауы құрылғының кептелуіне және бұзылуына әкелуі мүмкін.Сондай-ақ турбинаның бөліктерін көміртегі шөгінділерінен мезгіл-мезгіл тазарту ұсынылады, бұл оны бөлшектеуді талап етеді, бірақ бұл жұмысты тек арнайы құралдар мен жабдықтарды қолдану арқылы орындау керек.
Ақаулы турбокомпрессорды жөндеуден гөрі ауыстыру көп жағдайда оңайырақ.Ауыстыру үшін қозғалтқышқа бұрын орнатылған үлгідегі және үлгідегі қондырғыны пайдалану қажет.Басқа сипаттамалары бар турбокомпрессорды орнату қуат блогының жұмысын бұзуы мүмкін.Құрылғыны таңдауды, орнатуды және реттеуді мамандарға тапсырған дұрыс - бұл жұмыстың дұрыс орындалуына және қозғалтқыштың қалыпты жұмысына кепілдік береді.Турбокомпрессорды дұрыс ауыстырған кезде қозғалтқыш жоғары қуатқа ие болады және ең қиын тапсырмаларды шеше алады.
Жіберу уақыты: 21 тамыз 2023 ж