Как называется клапан на турбине: Что такое клапан управления турбиной и как он работает

Содержание

Что такое клапан управления турбиной и как он работает

Для полноценного функционирования турбины в двигателе автомобиля, нужен специальный клапан, который поддерживает надлежащий уровень давления в воздушной и жидкой среде. Без этого устройства двигатель машины может выйти из строя. Поэтому важно понимать особенности работы данного механизма. В этой публикации мы расскажем, что такое клапан управления турбиной и как он работает.

Содержание

  1. Клапан управления турбиной – особенности.
  2. Принципы работы механизма.
  3. Разновидности клапанов.

Что такое клапан управления турбиной

Мощность, создаваемая двигателем с турбонаддувом напрямую связана с количеством воздуха, который заполняет цилиндры. Другие переменные, такие как температура, влажность, время зажигания и т.д., влияют на количество наддува.

Услуги по ремонту клапана турбины

Помимо этого, повышение давления наддува является очень простым и эффективным способом увеличения объема воздушного потока в двигатель, тем самым, увеличивая выходную мощность.

что такое клапан управления турбиной и как он работает

Клапан управления турбиной

Хотя увеличение наддува является простым способом получения мощности, это следует делать разумно и с пониманием механических ограничений двигателя. Поэтому важно использовать датчик наддува (клапан управления турбиной, буст-контроллер). Если не применять данный механизм, неконтролируемое повышение уровня наддува приведет к увеличению механического и термического напряжения на всех компонентах двигателя. В большинстве случаев увеличение наддува на 10-20% вполне безопасно.

Как работает клапан управления турбиной

Все двигатели с турбонаддувом имеют ту или иную форму заводского контроля наддува, и все они работают на пневматической системе. Чтобы понять, как работает буст-контроллер, для начала нужно взглянуть на эту систему. Давление наддува определяется перепускным клапаном, который на большинстве заводских турбин встроен в корпус турбины.

Назначение перепускной заслонки состоит в том, чтобы выпускать контролируемое количество выхлопных газов, чтобы поддерживать скорость вращения вала турбины, а, следовательно, и наддув, под контролем. Если бы не клапан, давление наддува продолжало бы быстро подниматься до катастрофических уровней. Клапан управления турбиной установленный на турборежиме (за исключением внешних систем заслонки), является частью пневматической системы, которая управляет заслонкой.

Давление нагнетания подается к приводу через небольшой шланг из выпускного отверстия компрессора, образуя тем самым контур управления. По мере повышения давления наддува, это давление начинает открывать задвижку через привод, чтобы замедлить наращивание наддува, пока не будет достигнут установленный уровень.

При правильном подключении к шлангу, который питает привод заслонки, буст-контроллер «отбирает» измеренное количество воздуха (заданное регулировочным винтом наверху), чтобы снизить давление в шланге.

Виды клапанов

Электромагнитный клапан управления турбиной представляет собой электромеханическое устройство, которое открывает или закрывает проходные сечения. Используется для регулировки потока воздуха. Электромагнитный буст-контроллер характеризуется рабочим давлением, рабочей средой, температурой работы, температурой окружающей среды, ресурсом и опцией клапанов.

Байпасный (внешний) клапан зачастую встраивается в мощных автомобилях (от 400 л.с.), для установки понадобится перекрестная труба или же изменение части коллектора.

Внутренний клапан используется во многих автомобилях с дизельным турбодвигателем. Чтобы достичь нужного давления, заслонка данного механизма приоткрывает поступление отработанных газов, а для набора таких газов закрывается.

Клапан регулировки наддува, пример – видео:

 

Читайте также: Что такое актуатор турбины и его функции. Настройка актуатора турбины.

 

Как работает клапан управления турбиной?

Зачем нужен клапан управления турбиной?

Принцип действия клапана заключается в том, что выхлопные газы попадают на крыльчатку и разгоняют турбину. В результате чего во впускном коллекторе возникает давление.

Детально рассмотрев этот процесс, мы видим, что чем сильнее нажимать на педаль газа, тем оперативнее раскручивается ДВС. А чем больше оборотов двигателя, тем выше скорость и объем отработанных газов. Такие газы, попадая в турбину, повышают давление. Вследствии этого сильнее раскручивается мотор , возникает избыток давления и появляется больше отработанных газов. Такое давление мотор может и не выдержать.

Во избежание дорогостоящих поломок турбокомпрессора и двигателя, лучше приобрести клапан управления турбиной.

Виды клапанов и их краткая характеристика

Перепускной клапан обеспечивает контроль потока выхлопных газов. Такая деталь стравливает избыток газов через саму турбину или до входа в нее. Благодаря этому и говорят клапан сброса давления турбины.

Выделяют следующие виды:
  1. Байпасные клапаны – подходят для мощных машин (от 400 лошадиных сил). При установке необходимо поставить перекрестную трубу или же изменить часть коллектора.
  2. Внутренние клапаны – используются во многих турбированных автомобилях. Заслонка данной детали, при достижении давления, приоткрывает поступление отработанных газов и, наоборот, для набора закрывается.
  3. Некоторые машины оснащены внешним перепускным клапаном.

Как настроить клапан турбины?

Установить и настроить внутренний клапан самостоятельно можно, но есть определенные риски. Для вашего спокойствия лучше обратится к специалистам.

Расслабление и затягивание конца активатора позволяет контролировать степень закрытия-открытия заслонки. Расслабленным концом можно сделать тягу длиннее, а затянутым; короче. При укорачивании тяги, активатору требуется выше давление для приоткрытия заслонки. Такое действие вызывает максимально быстрое раскручивание турбины. А при удлинении все наоборот.

Актуаторы турбины по супер цене

Только сейчас, Вы можете купить актуатор турбины для вашей турбины по цене от 500 гривен

В случае с внешним клапаном требуются настройки, если давление слишком сильное либо, наоборот, слабое. В процессе регулирования может потребоваться замена пружины. В результате выполнения каких-либо работ с клапаном перепускного типа необходима регулировка турбонаддува.

Зачем нужна регулировка?

В определенных случаях нужна регулировка клапана. Если посмотреть на это со стороны, то мы увидим:

  • рычаг работает рывками при нагреве;
  • ощутимо резкое снижение наддува;
  • слышится дребезжание турбины;
  • при отсоединении от тяги рычаг свободно не двигается.

Где можно отремонтировать турбину?

Компания Турборотор обеспечивает высококвалифицированный ремонт турбин. При необходимости, производится диагностика и настройка деталей. Преимущества сотрудничества с мастерской:

  • новое ЧПУ оборудование;
  • имеется балансировочный стенд;
  • разборочный стенд;
  • предусмотрены новые высокоточные слесарные и токарные станки.

Техническое название выпускного клапана — обходной клапан

Когда вы нажимаете педаль до упора, возрастает наддув, автомобиль получает ускорение, все складывается удачно, но вдруг на вашем пути неожиданно появляется препятствие. Вы быстро сбрасываете газ. Однако во впускном коллекторе уже создалось большое давление, но избыточному воздуху нет выхода. Педаль газа уже отпущена, и вход воздуха в двигатель перекрыт. Весь бесполезный теперь сжатый воздух по-прежнему остается в коллекторе двигателя! Что же происходит с воздухом? Он начинает за счет большого давления двигаться в сторону турбины, т.е. в обратном направлении. Но, это неправильный путь. 

Обычно в таких случаях турбина начинает издавать вибрирующие звуки из–за того, что выхлопные газы пытаются ее вращать в противоположном направлении. Стержень турбины, как правило, принимает всю дополнительную нагрузку на себя, а это может привести к его искривлению, скручиванию или полному разлому. 

 Располагается он между впускным коллектором и турбиной, обычно ближе к турбине. Этот клапан активируется за счет вакуума. Одна его часть находится между впускным коллектором и турбиной, другая – в начале воздушного потока, создаваемого турбиной, после прохождения воздушного фильтра и расходомера (объем этого воздуха уже был измерен). Когда в коллекторе создается высокое разрежение, вакуум активирует клапан, например при резком замедлении (сбросе газа), на холостых или малых оборотах. Клапан на самом деле не регулирует холостые обороты — это эффект побочный. Сжатый воздух при открытом клапане имеет путь для выхода, не вызывая при этом повреждения турбины. Создается и побочный эффект: сжатый воздух еще сильнее раскручивает турбину. Это весьма существенно при интенсивном разгоне при быстром переключении на повышенные передачи. Другими словами, этот клапан поддерживает раскрученное состояние турбины. Это и есть принцип работы перепускного клапана Bypass valve. 

Существуют клапаны, которые работают по другому принципу. Они не перенаправляют на вход турбины сжатый воздух, а просто выводят его в атмосферу с оригинальным звуком. Но подобная идея нравится не всем. Хотя встречаются люди, которым этот звук нравится, и они ставят этот клапан специально ради него. Есть фирмы, которые любителям «хорошего» звука идут навстречу, и даже ставят на свои изделия специальный регулировочный винт, чтобы можно было регулировать громкость звука. 

Небольшое уточнение: клапаны, изготовленные в фабричных условиях, имеют небольшие размеры, они не могут справиться с большим давлением, дают утечки, из–за которых резко снижается эффективность работы турбины, особенно при создании наддува, в тот момент, когда турбина еще только раскручивается. Поэтому турбина, чтобы создать нужное давление, раскручивается дольше. Если тюнинг автомобиля планируется более глобальный, рекомендуется заменить фабричный клапан на тюнинговый. 

О клапанах компании HKS
SSQV – отличный клапан: рельефный, двухступенчатый, последовательный. 

Большинство выпускных клапанов работает по принципу «толкай». Принцип работы клапана SSQV – «тяни». Главнейшее его достоинство – не допускает утечек, как при высоком давлении (естественно, в рабочих пределах), так и в условиях вакуума. 

Клапан SSQV срабатывает при изменении давления. Постоянные давление или уровень разряжения в линии на его срабатывание не влияют. Это позволяет клапану срабатывать более оперативно и на холостом ходу быть полностью закрытым. Обычно на двигателях большой мощности и требующих большого наддува, устанавливаются массивные клапаны. Недостаток такого клапана – большая инертность, т.е. работает он с замедленной реакцией, для срабатывания необходимо большое давление. Это отрицательно сказывается во время езды с незначительными нагрузками, турбокомпрессор оказывается под повышенным давлением потока воздуха. Наоборот, маленькие клапаны срабатывают быстро, но они не способны работать, если требуется управлять потоками под большим давлением. А это необходимое условие для достижения большой мощности. Под большим давлением клапанная пружина не выдерживает, и он допускает утечку. 

Чтобы избежать описанных недостатков и получить наибольшую производительность, в компании HKS разработан выпускной клапан, состоящий из двух последовательных клапанов. Первый – маленький, служит для супер быстрого срабатывания при незначительных нагрузках. Второй – большой, предназначен для работы при значительных нагрузках и больших мощностях. 

Клапан изготовлен из сплава алюминия, это обеспечивает его долговечность. Имеет приятный вид. Агрессивный уникальный звук создается трех лепестковым выпуском сжатого воздуха. 

Клапан HKS производится, как универсальный набор для любой машины, так и для конкретной модели. В последнем случае поставляются все необходимые детали для установки.

Как работает клапан управления турбиной

Как работает клапан управления турбиной?

Основные детали турбокомпрессора известны каждому автолюбителю. Но многие водители не придают должного значения клапану управления турбиной. Хотя от того, как работает клапан турбины, зависит состояние всего турбокомпрессора и жизнедеятельность двигателя.

Зачем нужен клапан управления турбиной?

Отработанные газы, попадая на крыльчатку, разгоняют турбину, в итоге возникает давление во впускном коллекторе.

Рассмотрим, как это работает:

Сильнее нажимаем на педаль газа —> быстрее раскручивается ДВС —> больше оборотов двигателя —> выше объем и скорость выхлопных газов —> больше газов попадает в турбину —> давление становится выше.

Повышается давление в турбине —> сильнее раскручивается мотор —> появляется больше отработанных газов —> возникает избыточное давление, которое мотор не способен выдержать.

Чтобы избежать дорогостоящих поломок двигателя и самого турбокомпрессора, придуман клапан управления турбиной.

Виды клапанов

Перепускной клапан контролирует поток выхлопных газов – стравливает их избыток до входа или через саму турбину, снижая тем самым давление. За что его и окрестили клапан сброса давления турбины.

Некоторые автомобили оснащены внешним перепускным клапаном. Байпасные клапаны ставят на мощные авто – от 400 лошадиных сил. Для установки такого клапана нужно изменить часть коллектора или поставить перекрестную трубу.

На большинстве турбированных авто стоят внутренние клапаны. Заслонка такого клапана приоткрывает поступление отработанных газов, когда давление достигнуто. И наоборот, закрывается для набора.

Зачем нужна регулировка?

В некоторых случаях необходима регулировка клапана. Внешне это проявляется так:

 

  • рычаг не движется свободно при отсоединении от тяги;
  • при нагреве рычаг работает рывками;
  • слышно дребезжание турбины;
  • ощутимо снижение наддува.

Как настроить клапан турбины?

Настроить внутренний клапан своими руками можно, но на свой страх и риск.

Затягивание или расслабление конца активатора помогает контролировать уровень открытия/закрытия заслонки. Затянутым концом можно сделать тягу короче, а расслабленным – длиннее.

Чем короче тяга, тем выше давление нужно активатору, чтобы приоткрыть заслонку. Это вызывает быстрое раскручивание турбины. –Обратные процессы происходят при удлинении тяги.

Внешний клапан требует настройки, если давление слабое или, наоборот, слишком сильное. Для регулировки может потребоваться замена пружины.

После любых работ с перепускным клапаном необходима регулировка турбонаддува!

Где можно отремонтировать турбину?

Компания турбомаг выполняет любой ремонт, настройку и диагностику турбин в Украине. В распоряжение мастерской имеется современное ЧПУ оборудование, балансировочный стенд, разборочный стенд, новые токарные и слесарные станки повышенной точности.

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Принцип работы актуатора турбины — проверка, регулировка и ремонт

Актуатор турбины

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

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

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

Как работает актуатор турбины

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

Устанавливается практически на турбине.

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

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

 

Иные типы актуаторов

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

Наиболее распространенные поломки актуаторов

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

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

 

 

Проверка актуатора

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

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

Регулировка осуществляется несколькими путями

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

Настройка актуатора

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

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

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

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

Перепускной клапан для контроля давления турбины авто

Перепускной клапан турбины вращается за счет выхлопных газов автомобиля, что приводит к созданию давления во впускном коллекторе. Уровень давления определяется количеством воздуха, проходящего через турбину. Расскажем — для чего нужен перепускной клапан турбины в тюнинге авто и как работает. Различие между внешним и внутренним клапаном.

Зачем нужен

Количество и скорость выхлопных газов зависят от частоты вращения двигателя машины (об/мин), т.е. чем больше мощность на выходе — и больше об/мин совершает двигатель, тем больше выхлопов проходит через турбину, следовательно создается большее давление. Если едите быстро, выхлопного газа много, турбина автомобиля создает все больше давления, выхлопов становится ещё больше. И мотор умер от избытка давления.

Поток выхлопных газов на крыльчатку турбины должен быть уменьшен т.е. они должны контролируемо уходить или до турбины или непосредственно из нее. В стоковых машинах практикуется внутренний перепускной клапан, т.е. выхлоп выводятся непосредственно из корпуса турбины. Но многие устанавливают внешний перепускной клапан до входа в турбину авто.

Как работает

Внутренний перепускной клапан имеет отверстие, через которое выхлопные газы авто выходит из турбины и специальную заслонку, которая закрывает это отверстие в момент работы турбины (когда набирается требуемое давление). Заслонка имеет промежуточные положения — частичной открытости и соединена с рычагом активатора. Активатор — пневматическое устройство, которое преобразует давление в линейное движение, используя диафрагму и пружину. Активатор приводит рычагом в действие заслонку, вплоть до ее полного открытия при давлении в 10-12 psi.

Сам по себе рычаг свободно перемещается, качаясь на креплении. Если не так, и он не двигается свободно, когда отсоединен от тяги перепускного клапана, значит есть проблема и что-то ему мешает. Иногда рычаг двигается рывками, особенно при нагревании.

Длина самой тяги активатора может варьироваться, таким образом регулируя степень открытости/закрытости перепускного клапана. Если тяга короче, клапан более плотно закрыт и активатору требуется большее давление, чтобы открыть клапан. Результат — большее давление, быстрое раскручивание турбины и перепускной клапан не открывается сильно и быстро.

Если используете контроллер с обратной связью, который сам меряет и контролирует давление, то регулировка тяги перепускного клапана — не даст эффекта, как ает при отсутствии обратной связи. Это происходит потому, что контроллер «принимает во внимание», произошедшие изменения, поэтому такая регулировка сказываться незначительно. Кроме того, хороший электронный контроллер держит перепускной клапан закрытым (давление на активаторе 0 psi), пока не будет набран нужный уровень — и набор давления происходит гораздо быстрее.

Внешний перепускной клапан авто — отдельное устройство, которое создано для работы отдельно от корпуса турбины. Оно обычно рассчитано на гораздо больший поток воздуха, чем внутренние. Большинство из них имеет двойной активатор, это способствует более быстрому открытию клапана и обеспечивает лучший контроль за раскручиваемостью турбины машины.

Если строите мощный автомобиль (с мощностью мотора 500 л.с. и выше), то внешний перепускной клапан — единственный правильный путь. Выход от внешнего перепускного клапан может направляться обратно в выхлоп или в атмосферу.

Типы паровых турбин — Информация о турбинах

Все паровые турбины можно разделить на две категории; отборная (конденсационная) паровая турбина и неконденсирующаяся паровая турбина, также известные как паровые турбины с противодавлением. Оба этих типа паровых турбин имеют свои собственные схемы работы и преимущества, которые подробно описаны здесь.

Паровая турбина с отводом

Рис. 1: Паровая турбина с отбором (конденсацией)

Турбина с отводом имеет два выхода, как показано на рисунке 1.Первое выпускное отверстие отводит пар с промежуточным давлением для подпитки процесса нагрева, а второе выпускное отверстие отводит оставшийся пар с паром низкого давления для конденсации. Отбор тепла из первого выхода может быть остановлен для увеличения выработки. Регулирующие клапаны пара на этом выходе делают этот пар очень гибким и позволяют регулировать производительность в соответствии с потребностями. Пар из второго выхода попадает в камеру конденсации, где охлаждающая вода снижает температуру пара.Затем конденсированная вода возвращается в котел для регенерации электроэнергии, поэтому она также известна как регенеративная паровая турбина . Схема вытяжной турбины с когенерационной системой представлена ​​на рисунке 1. Эта турбина имеет следующие преимущества и недостатки.

Преимущества:

  • Этот тип паровой турбины можно использовать для выработки большого количества электроэнергии.
  • Это гибкая турбина с возможностью регулирования мощности в соответствии с меняющейся потребностью.

Недостатки :

  • Это дорогостоящая турбина с большим количеством вспомогательных компонентов.
  • Отвод тепла в процессе конденсации снижает общую эффективность системы.
  • Обычно используется на промышленном уровне и требует сложной конфигурации.

Рисунок 1: Отводная (конденсационная) паровая турбина с когенерационной системой

Паровая турбина с обратным процессом

В паровой турбине без конденсации используется высокое давление пар для вращения лопастей.Затем этот пар покидает турбину при атмосферном или более низком давлении. Давление выходящего пара зависит от нагрузки, поэтому эта турбина также известна как паровая турбина с противодавлением. Этот пар низкого давления используется для обработки, а пар не используется для конденсации. Принципиальная схема паровой турбины с обратным технологическим процессом и когенерационной системой показана на рисунке 2. У этой паровой турбины много преимуществ, но в то же время у нее есть несколько недостатков, которые перечислены ниже.

Преимущества:

  • Конфигурация этой паровой турбины очень проста
  • Она относительно недорога по сравнению с паровой турбиной с отбором паров
  • Она требует меньше или совсем не требует охлаждающей воды
  • Ее эффективность выше, чем у нее не отводит тепло в процессе конденсации.

Недостатки:

  • Самый большой недостаток паровой турбины этого типа заключается в ее высокой негибкости.Мощность этой турбины нельзя регулировать, так как она не позволяет изменять давление и температуру пара в турбине, поэтому лучше всего работает при постоянной нагрузке.
  • Тепловая нагрузка этой турбины определяет массовый расход пара, что затрудняет изменение выходного значения. Другие методы регулирования выпуска снижают эффективность всей системы.

Рисунок 2: Паровая турбина без конденсации (противодавление)

.

Регулирующий клапан паровой турбины, система регулирования и смазочного масла

Регулирующий клапан паровой турбины, система регулирования и смазочного масла

Субодх Кумар Тикадар

Обычная промышленная паровая турбина предпочитает источник пара 42 кг / см2 (600 фунтов на кв. Дюйм) при 482 ° C (900 ° F). Паровые турбины для промышленного применения часто подразделяются на две (2) категории в соответствии с базовой конструкцией —

.

1) Конденсаторная турбина , где пар выходит в конденсатор.Вакуум в конденсаторе обеспечивает оптимальный перепад давления от входа турбины до выхлопа турбины. Пар конденсируется в воду, и насос возвращает эту воду в котел.

2) Турбина с противодавлением — это турбина, где выхлоп турбины находится над атмосферой. Выхлопной поток низкого давления используется в какой-либо другой части установки. Типичное давление составляет от 2 до 4 кг / см2 для обогрева технологического процесса или обогрева здания.

В этом документе рассматриваются органы управления турбиной для различных функций, поэтому было бы естественно классифицировать турбины в соответствии с параметрами управления.

Классификация по функции управления:

1) Конденсаторная турбина, наиболее распространенное применение для привода генератора и для механического привода (компрессора), если нет необходимости контролировать другие параметры турбины.

2) Регулирование давления на входе, при котором основная задача турбины — поддерживать постоянное давление во входном коллекторе.

3) Турбина с противодавлением, в которой турбина предназначена для производства пара низкого давления за счет расширения пара из источника высокого давления.

4) Вытяжная турбина для применений, требующих промежуточного источника давления пара при регулируемом потоке.

5) Индукционная турбина, также называемая впускной турбиной, в которой имеется промежуточный источник давления для привода турбины в дополнение к источнику высокого давления.

Все эти базовые типы используются во многих вариантах, включая экстракционные турбины с двумя или более отверстиями для отбора или комбинацию турбин экстракции / индукции.

Классификация по количеству клапанов :

В прошлом, в эпоху аналогового контроля, функциональная классификация была естественной.Фактически, это были аналоговые элементы управления, которые требовали значительного количества аппаратного обеспечения, требующего значительных проектных работ для конкретного приложения или функции. Но теперь все осуществляется цифровым управлением, требующим значительного программного обеспечения. Этот программный контроль устранил большую часть этой конструкции оборудования. Например, цифровое управление не заботится о том, является ли входной сигнал 4–20 мА давлением, мощностью или любым другим параметром, потому что все масштабирование выполняется программно. Поэтому с точки зрения управления мы можем упростить систему, классифицируя турбину по количеству контрольных точек на турбине, причем каждая контрольная точка имеет один или несколько регулирующих клапанов.В каждом месте может быть несколько клапанов, например турбина с несколькими впускными клапанами, но эти клапаны работают в одной точке: на входе турбины. Эти клапаны могут работать одновременно или последовательно, но в классификации эти клапаны рассматриваются как единая контрольная точка. Большие турбины с одним отводом могут иметь более одного клапана НД для обработки объема пара, но для этой классификации все клапаны отвода в одном месте рассматриваются как один клапан.

1. Одноклапанные турбины : Поскольку имеется только один управляемый (впускной) порт, одновременно можно управлять только одним параметром.Этот единственный параметр может быть скоростью, давлением на входе, противодавлением или для привода компрессора, этот параметр может быть функцией компрессора, такой как давление всасывания или давление нагнетания. Устройство управления может иметь дополнительные функции управления, такие как ограничитель скорости и открытия клапана, и управление может переключаться из одного режима управления в другой, что типично во время запуска, когда управление переключается с управления скоростью на управление давлением. В любой момент времени только один параметр может находиться под контролем.

Конденсационные турбины : Пар входит в турбину через впускной клапан и выходит в конденсатор.Вакуумный насос поддерживает в конденсаторе вакуум, обычно равный 4 дюймам рт. Ст., Обеспечивая турбине перепад давления между впуском и выпуском для оптимальной эффективности. Охлаждающая вода, протекающая через конденсатор, преобразует отработанный пар в воду, и насос возвращает эту воду в котел. Управляемым параметром турбины является скорость, а для приводов генератора это единственный параметр. Для механического привода контролируемый параметр должен быть также на компрессоре, например, давление всасывания компрессора или давление нагнетания компрессора.

Турбина конденсационного типа с одним клапаном может иметь отверстие для отбора или даже более одного отверстия для отбора, но этот поток отбора не регулируется.

Контроль противодавления : Здесь, в турбине этого типа, пар высокого давления расширяется до пара низкого давления. Другой способ — использовать расширительные клапаны с регулятором давления, но этот метод неэффективен, так как при расширении происходит потеря тепловой энергии. Турбина с противодавлением восстанавливает эту энергию, приводя в движение полезную нагрузку.

Пар в коллекторе противодавления используется в технологическом процессе или для обогрева, обычно при переменном расходе. Нет доступного инструмента для измерения потребления, но известно, что при постоянной скорости вращения турбины противодавление будет меняться в зависимости от потребности. Увеличение потребности приводит к первоначальному снижению давления, тогда как уменьшение потребности в потоке первоначально приводит к увеличению давления. Следовательно, управление турбиной противодавления регулирует впускной клапан и согласовывает поток пара с потребностью в паре, поддерживая постоянное давление в коллекторе противодавления.

Когда давление падает, регулятор будет открывать впускной клапан дальше, пока новый поток не будет соответствовать требуемому потоку, и давление не вернется в норму. Однако увеличение потока пара также увеличивает скорость или выходную мощность турбины.

Основная задача турбины с противодавлением — подача пара низкого давления. Мощность, доступная от расширения пара в турбине, является побочным продуктом, но для турбины с одним клапаном, как турбины с противодавлением, эту мощность нельзя контролировать: доступная мощность зависит исключительно от потребности в отводящем паре.

Регулировка давления на входе : Турбина давления на входе получает пар из коллектора высокого давления, который также подает пар другим пользователям, например, другим турбинам. Расход в коллекторе изменяется в зависимости от требований этих пользователей, и вместо того, чтобы изменять поток из котла, турбина входного давления принимает весь этот поток. Опять же, невозможно измерить потребность в потоке со стороны других пользователей, но турбина давления на входе сопоставляет доступный поток с потребностью в потоке, поддерживая постоянное давление в коллекторе.Когда давление в коллекторе падает из-за увеличения расхода, контроллер закрывает впускной клапан. Когда давление коллектора увеличивается из-за падения спроса, контроллер открывает впускной клапан дальше. Опять же, доступная мощность является функцией расхода пара и не может контролироваться в этом приложении.

Приложение противодавления и давления на входе работает для генераторов, работающих параллельно с сетью, и для механических приводов с регулируемой скоростью. Эти приложения не работают для генераторов в изолированной системе, поскольку система управления не может поддерживать постоянную скорость.

Впускной клапан турбины противодавления открывается, когда датчик показывает падение давления. Однако впускной клапан турбины давления на входе движется в противоположном направлении: он закрывается, когда датчик на коллекторе высокого давления показывает падение давления.

Механические гидравлические регуляторы :

Регулятор

— это основной регулятор скорости, который получает пневматический сигнал задания скорости от устройства управления процессом. Обычно это сигнал 3–15 фунтов на квадратный дюйм.Этот контроллер процесса может управлять любой переменной, такой как противодавление, давление на входе турбины, давление всасывания компрессора или давление нагнетания, в зависимости от работы турбины. Поскольку регулятор является полностью механико-гидравлическим, он искробезопасен во всех опасных средах. Кроме того, он полностью автономен, так как имеет внутреннюю подачу масла. Однако с точки зрения эксплуатации этот тип регулятора имеет следующие эксплуатационные ограничения.

(1) Если опорный сигнал скорости 3-15 PSI представляет работу компрессора, 3 PSI эквивалентны минимальной рабочей скорости компрессора, а 15 PSI представляют максимальную рабочую скорость компрессора.

(2) Динамика регулятора определяется механическими компонентами, и диапазон скоростей, в котором регулятор будет управлять с приемлемой стабильностью, ограничен.

(3) Регулятор имеет внутреннюю подачу масла и насос. Следовательно, сервопривод не имеет выходной мощности до тех пор, пока частота вращения турбины не увеличится в достаточной степени, чтобы обеспечить соответствующее давление масла от насоса.

(4) Из соображений стабильности существует временная задержка между любыми изменениями входного задания скорости и реакцией внутреннего механизма установки скорости.

(5) Поскольку сигнал 3 фунта / кв.дюйм определяет минимальную скорость (эквивалентную минимальной скорости компрессора), на которой регулятор будет управлять, процедура запуска до этой скорости должна выполняться вручную через триггерный и дроссельный (T&T) клапан (установленный на линии впуска пара. ). Оператор открывает клапан T&T, и турбина начинает вращаться. Как только масляный насос в регуляторе создает достаточное давление, регулятор определяет состояние пониженной скорости и перемещает регулируемый клапан (CV) на максимум.CV устанавливается после клапана TT в линии подачи пара. Любое «удержание» для разогрева и любое быстрое ускорение в критическом состоянии должно контролироваться вручную через T / T клапан. Этот процесс продолжается до тех пор, пока турбина не достигнет скорости, соответствующей уставке задания 3 фунта на квадратный дюйм, после чего регулятор берет на себя управление турбиной через регулирующий клапан CV. Дроссельный клапан (T / T) можно полностью открыть, и начнется процесс загрузки компрессора.

Кроме того, любое снижение скорости турбины ниже уровня 3 фунтов на квадратный дюйм, такое как холостой ход турбины или контролируемое отключение, должно выполняться вручную, снова через T / T клапан.

Вход задания скорости перемещает пилотный клапан (PV) через сильфон. PV направляет масло к поршню наверху пружины ускорителя (SS), который определяет фактическую настройку задания. Ограничение потока масла к этому поршню создает временную задержку. Эта встроенная временная задержка в 3–5 секунд необходима для стабильности системы, но она предотвращает любое быстрое подавляющее действие через вход 3–15 фунтов на квадратный дюйм, когда ограничитель хочет мгновенно воздействовать на паровой клапан. Типичным примером является паровой насос, который регулируется по потоку с блокировкой при падении давления всасывания.

Электронные регуляторы :

Этот губернатор был введен в старые времена. Сейчас это винтажная категория. Задание скорости для этого типа регулятора представляло собой комбинацию удаленного задания 94-20 м A) от контроллера процесса и ручного потенциометра, при этом последний использовался для управления скоростью ниже минимальной рабочей скорости компрессора, соответствующей 4 м A. Электронный регулятор позволял оператору контролировать скорость турбины с помощью регулирующего клапана (CV) в гораздо более широком диапазоне скоростей, а также позволял дистанционное управление скоростью.

Преимущество электронного регулятора скорости перед механическим гидравлическим включает время реакции и некоторую дополнительную гибкость. Электронный регулятор скорости реагирует быстрее, чем механико-гидравлический эквивалент в сочетании с быстрым приводом. Он также работает с более широким диапазоном скорости.

Цифровое управление : Базовый режим управления —

(1) Нормальный режим работы, который может представлять собой скорость, мощность, давление или любую другую переменную при условии, что для турбины с одним клапаном только один параметр может контролироваться в любой момент времени любого данного типа, хотя элемент управления должен иметь возможность переключаться с одного параметра управления на другой.

(2) Система управления должна распознавать наличие определенных ограничивающих параметров, которые, возможно, должны будут автоматически вступить во владение, когда такая переменная достигнет заданного значения.

Режим каскадного управления :

Скорость — это основной параметр управления как для генератора, так и для механического привода. Любой другой параметр управления, такой как контроллер процесса, действует как вход задания для контроллера скорости. Выходной сигнал управления процессом модулирует задание управления скоростью.

Контроль давления на входе :

Рассмотрим турбину, к которой подключен паровой коллектор постоянного давления. Когда к паровому коллектору подключены другие пользователи, давление в коллекторе падает, и система управления закрывает впускной клапан турбины, что делает доступным больше пара для других пользователей. Основная задача — поддерживать давление в коллекторе, в то время как мощность является побочным продуктом, который зависит от количества пара, проходящего через турбину.

Контроль противодавления :

Противодавление можно регулировать, как указано выше, за исключением того, что инверсия сигнала должна подавляться, поскольку регулирующий клапан турбины движется в противоположном направлении: падение противодавления указывает на увеличение нагрузки, что требует открытия впускного клапана.Для регулирования давления на входе падение давления требует, чтобы клапан двигался в направлении закрытия.

Ограничитель прижима минимального входа : При простом регулировании скорости паровой турбины давление пара может упасть из-за внезапной потребности или неисправности источника пара. Низкое давление может вызвать унос воды из котла, что может вызвать серьезные повреждения. Поэтому этот контроллер имеет ограничитель нижнего давления пара. Во время нормальной работы, когда давление превышает заданное значение ограничителя, выход ограничителя высокий, и регулятор скорости приводит в действие регулирующий клапан турбины.

Управление компрессором : Для большинства компрессоров регулирующим параметром является давление на входе компрессора или давление на выходе компрессора. Для компрессора процесс, которым необходимо управлять, находится на входе, следовательно, регулятор давления на входе компрессора работает как каскадное управление на регуляторе скорости. Этим приложением может быть, скажем, установка разделения газа, где компрессор должен удалять весь доступный газ. Повышение давления заставляет регулятор увеличивать скорость турбины.Если процесс идет дальше по потоку, более вероятно, что регулирующим параметром является давление на выходе компрессора. Однако действие противоположно регулированию давления на входе: увеличение давления указывает на уменьшение потребности в потоке, что требует снижения скорости турбины.

Цифровое управление не заботится о входных переменных. Вход 4–20 мА для каскадного контроллера может быть давлением пара, таким как давление на входе или противодавление, или может быть параметром компрессора, например давлением всасывания или давлением нагнетания.

Пользователь должен настроить детали требований к управлению, которые включают выбор различных режимов управления и ввод подробностей входов и выходов. Woodward 505 имеет буквенно-цифровой дисплей и встроенную клавиатуру для этой задачи. Новое поколение стандартных элементов управления будет иметь конфигурацию, выполняемую компьютерами, такими как ПК или ноутбук.

Все стандартные элементы управления Woodward настраиваются путем ответов на вопросы, которые появляются на дисплее, путем ввода ответов «да / нет» или ввода числовых значений.

Стандартные средства управления охватывают большинство применений механических приводов. Однако для более сложных приложений больших турбин, имеющих обширную систему защиты, или более сложных приложений, таких как паровая турбина / компрессор, требования не соответствуют стандартному управлению, и требуется настраиваемое программное управление.

Элементы управления со стандартной программой обычно менее обширны, потому что прикладную программу не нужно проверять функционально для каждого элемента управления.

2. Двухклапанные турбины : С двумя клапанами система управления может модулировать два параметра одновременно. Для электростанции, турбин в приложении «Генератор» это может быть комбинация поддержания постоянной скорости турбины и регулирования потока отвода. Для привода с регулируемой скоростью, такого как компрессор, эти два параметра обычно представляют собой управление переменной скоростью в сочетании с модуляцией потока отвода. Турбина этого типа называется турбиной с одинарной автоматической экстракцией (SAE), поскольку она имеет одно отверстие для отвода с контролируемым потоком отвода.

1) Однократная автоматическая экстракция :

Турбины с одним отборным отверстием называются турбинами с одинарным отбором. Турбина может иметь регулирующие клапаны на впуске высокого давления, только в этом случае поток экстракции не регулируется, а поток, а также давление в коллекторе отбора могут изменяться. Однако, если важно контролировать поток в коллекторе отбора, турбина должна иметь два клапана: один на входе высокого давления и второй клапан низкого давления после порта отбора.Этот тип турбины представляет собой турбину с одинарной автоматической экстракцией (SAE). Для большинства турбин SAE имеется только один клапан высокого давления и один клапан низкого давления, хотя конструкция может включать более одного клапана высокого давления и / или более одного клапана низкого давления.

Контроль скорости / мощности :

Турбина может приводить в действие компрессор, в котором частота вращения турбины должна изменяться в зависимости от потребности компрессора через регулятор скорости с входом от контроллера процесса. Другое применение — генератор, работающий параллельно с коммерческой сетью.В этом случае скорость постоянна, и управление спроектировано в таком режиме скорости / мощности, что количество мощности от генератора не должно колебаться.

Контроль экстракции :

Второй контроллер — это контроллер экстракции, который должен модулировать количество потока в коллекторе экстракции. Этот поток определяется спросом со стороны пользователя.

Развязка:

Турбина противодавления имеет регулятор, который модулирует поток в коллекторе противодавления, в то время как скорость или мощность не контролируются.Турбина SAE используется в приложениях, где требуется одновременное регулирование как потока экстракции, так и скорости или мощности.

Современное цифровое управление позволяет разделить два режима управления, сделав их независимыми. Для разъединения требуется контроллер скорости / мощности и контроллер экстракции одновременно управляют клапанами высокого и низкого давления.

Рационирование :

Весь пар, обеспечивающий мощность, должен проходить от клапана ВД через турбину ВД, через клапан НД и турбину НД к выхлопу турбины, при этом ни один пар не поступает в порт отбора.Весь пар для удовлетворения потребности в отборе должен проходить от клапана ВД через турбину ВД к отверстию отбора, при этом этот пар не проходит через секцию НД.

Любое изменение расхода в коллекторе экстракции требует, чтобы контроллер давления одновременно управлял обоими клапанами. Пар расширяется в секции высокого давления на пути к отверстию для отбора, что изменяет уровень мощности. Следовательно, клапан НД должен двигаться в противоположном направлении. Увеличение потребности в отборе требует, чтобы клапан высокого давления открывался, а клапан Р был закрыт, чтобы уменьшить мощность, производимую клапаном низкого давления, на величину, равную увеличению мощности секции высокого давления турбины.

Индукционные турбины:

Турбина имеет два входа для пара: вход высокого давления (HP) и вход промежуточного давления (IP). Многие заводы, такие как установка этилена, зависят от установки риформинга для производства пара высокого давления. Во время запуска котел производит промежуточный пар, и индукционная турбина запускается на этом источнике. Когда процесс идет хорошо и доступно высокое давление, турбина переключается на источник высокого давления. Другие индукционные турбины используют весь избыточный пар, поступающий из коллектора промежуточного давления.

Цифровое управление для больших паровых турбин с базовой нагрузкой :

Коммунальные электростанции — это сложные механизмы, требующие сложных систем управления, чтобы все оборудование работало в гармонии, а вся установка работала с оптимальной эффективностью. Традиционная система управления включает в себя управление котлами, автоматами горения, регуляторами турбин и различными частями баланса управления установкой. Оператор контролирует все эти различные элементы управления из центральной диспетчерской.Цифровые технологии предлагают большую интеграцию функций управления и улучшенный интерфейс оператора, но должны быть дополнительные экономические выгоды для обоснования замены существующих средств управления.

Есть две отдельные проблемы контроля, которые определяются характером контролируемого процесса. Это следующие области: управление установкой, управление турбиной.

Значительное повышение эффективности может быть достигнуто путем изменения рабочего режима установки, важной частью которого является управление турбиной.

В дополнение к улучшению основного рабочего КПД существует вторичное повышение КПД за счет увеличения эксплуатационной готовности турбины. Производитель средств управления может использовать цифровую технологию при разработке отказоустойчивых систем, которые допускают отказ оборудования управления без отключения турбины. Это действительно отказоустойчивое управление, оператор может ремонтировать и заменять компоненты во время работы турбины, что значительно повышает ее надежность.

Интерфейсы паровой турбины

Решение о замене существующей системы управления паровой турбиной новым цифровым устройством управления — это только один из аспектов процесса. Выбор правильного интерфейса между новым регулятором и существующим паровым клапаном не менее важен для успеха проекта. Большинство старинных элементов управления являются механическими или электромеханическими, а интерфейсы с сервоприводом парового клапана представляют собой механические связи или гидравлические давления.Новое электрическое управление имеет выходное напряжение или ток, соответствующий потребности в паре. Для старых турбин этот электрический сигнал должен теперь взаимодействовать с существующими механическими устройствами, которые приводят в действие паровой клапан. Некоторые из проблем с существующим регулятором, приведшие к решению о замене регулятора, могут быть сочетанием проблем регулятора и недостатков сервопривода. Следовательно, неправильный интерфейс может повлиять на производительность комбинации управления турбиной, независимо от улучшений от нового электронного управления.

Механический ввод:

Малая турбина

может иметь механический или механико-гидравлический регулятор, непосредственно управляющий паровым клапаном. Большие турбины требуют большего усилия для приведения в действие клапанов, и эти турбины имеют многоступенчатые сервоприводы. Большинство базовых конструкций имеют один пилотный клапан, который регулирует поток масла к силовому поршню, который, в свою очередь, управляет паровым клапаном (ами). (Регулятор, пилотный клапан, силовой поршень, паровой клапан). Иногда очень большие турбины могут иметь несколько ступеней усиления с двумя или более последовательно включенными пилотными клапанами.

Механическое отключение:

Защита от превышения скорости является основным отключением, но могут быть задействованы и другие отключения, связанные со смазочным маслом и другими параметрами. Следует ли сохранить существующие механические расцепители и добавить новый электрический отключающий механизм или следует полностью заменить существующий расцепляющий механизм? Если существующая механическая система не вызывает ложных срабатываний, ее можно сохранить в качестве вторичного отключения, а новую электрическую систему можно добавить в качестве первичной защиты.Регулирование страхования может даже потребовать сохранения механической поездки.

Электрическое отключение :

Программное обеспечение для защиты может находиться в цифровом управлении турбиной, если предусмотрено второе, независимое отключение для (очень удаленного) случая отказа в управлении турбиной. Чаще всего используется защита от превышения скорости как отдельное устройство. Управляющие клапаны все время бездействуют, поэтому необходимо проводить периодические испытания, чтобы гарантировать их срабатывание при необходимости.Добавлены два запорных клапана, которые могут изолировать один отключающий клапан для проверки, в то время как другой отключающий клапан остается активным. После того, как переключатель на запорном клапане указует на то, что поездка клапан изолирован, оператор может проверить срабатывания клапана.

Консоли смазочного масла :

Производители производят гидроагрегаты (ГС) с одинарными и двойными насосами с приводом от электродвигателя. Это стандартные конструкции, обеспечивающие подачу масла под давлением на электрогидравлические приводы.Производитель также может спроектировать специально разработанные консоли смазочного масла, подающие масло низкого давления для турбины и масло высокого давления для сервопривода.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *