Турбина двс: Турбонаддув: устройство и конструктивные особенности

Содержание

Турбонаддув: устройство и конструктивные особенности

Постоянная гонка инженеров за увеличением мощности ДВС привела к появлению турбокомпрессоров. Данное решение оказалось самым эффективным как на бензиновых, так и на дизельных моторах.

Становится вполне очевидным, что итоговая мощность ДВС пропорциональна количеству топливовоздушной рабочей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя. Закономерно, что двигатель с большим объемом способен пропускать больше воздуха и тем самым выдавать больше мощности сравнительно с двигателем меньшего объема. Если перед нами стоит задача добиться от малообъемного ДВС такой же мощности, которую демонстрируют моторы большего объема, тогда необходимо принудительно уместить как можно больше воздуха в цилиндрах такого двигателя.

Содержание статьи

Небольшой прирост или солидное увеличение мощности

Существует несколько способов форсирования силовой установки без турбонаддува.

Можно произвести ряд доработок конструкции головки блока цилиндров, обеспечить установку спортивных распредвалов, поставить фильтр нулевого сопротивления, улучшить продувку и тем самым обеспечить подачу большего количество воздуха в цилиндры при  езде в режиме максимально высоких оборотов.

Вполне можно и вовсе не стремится менять количество поступающего в мотор воздуха, а вместо этого увеличить степень сжатия и перейти на использование горючего с более высоким октановым числом. Доступно даже расточить цилиндры и нарастить их объем. Это также позволит увеличить КПД Вашего мотора.

Все указанные способы уместны и работают, но только тогда, когда мощность планируется увеличить всего на 15-20%.

Если речь заходит о кардинальных изменениях и значительном увеличении мощности мотора, тогда без компрессора уже не обойтись. Наиболее эффективным методом будет установка турбокомпрессора. Более того, установка турбонаддува способна увеличить мощность  любого специально подготовленного для таких возросших нагрузок мотора.

В предыдущих статьях мы поверхностно  перечислили основные элементы системы турбонаддува. Теперь давайте подробнее рассмотрим те главные этапы и процессы, когда сначала воздух проходит в системе с установленным турбокомпрессором, а затем отработавшие газы приводят в действие компрессор. Для примера возьмем турбокомпрессор дизельного ДВС.

  • В самом начале пути воздух пропускается через воздушный фильтр и оказывается на входе в турбокомпрессор;
  • Внутри турбонагнетателя попавший туда воздух проходит процесс сжатия. При этом возрастает количество необходимого для эффективного сгорания топливно-воздушной смеси кислорода на единицу объема воздуха. В этот самый момент сжатия проявляется нежелательный в данном случае эффект нагрева воздуха от сжатия и снижение его плотности;
  • Для охлаждения после сжатия в турбокомпрессоре воздух попадает в интеркулер. В интеркулере температура воздуха практически полностью возвращается на начальный уровень. Благодаря охлаждению достигается как увеличение плотности воздуха, так и снижается вероятность появления детонации от использования последующей топливовоздушной смеси;
  • За интеркулером охлажденный воздух минует дроссельную заслонку и оказывается во впускном коллекторе. Последним этапом становится такт впуска, когда рабочая смесь окажется в цилиндрах двигателя;
  • Объем цилиндра представляет собой неизменную постоянную величину, которая зависит от его диаметра и хода поршня. Благодаря турбокомпрессору этот объем активно заполняется сжатым и охлажденным воздухом. Это означает, что количество кислорода в цилиндре сильно возрастает по сравнению с атмосферными моторами. Не трудно догадаться, что чем большее количество кислорода поступило, тем больше горючего можно сжечь за рабочий такт. Сгорание большего количества горючего в результате приводит к заметному увеличению итоговой мощности мотора;
  • После эффективного сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя наступает такт выпуска. На этом такте отработавшие газы уходят в выпускной коллектор через выпускные клапаны. Весь этот поток разогретого (от 500С до 1100С  зависимо от типа двигателя) газа проникает в турбину и начинает воздействовать на турбинное колесо. Колесо под давлением выхлопных газов передает энергию на вал турбины, а на другом конце вала находится компрессор.

Так и происходит процесс сжатия свежей порции воздуха для следующего рабочего такта. Одновременно происходит падение давления отработавших газов, а также снижается температура выхлопа. Это получается по причине того, что часть энергии газов уходит на обеспечение работы турбокомпрессора на другой стороне вала турбины;

Дополнительные элементы системы турбонаддува

Если говорить о конкретных модификациях мотора, а также о компоновке различных элементов в подкапотном пространстве, турбокомпрессор может иметь ряд дополнительных элементов. Мы  уже упоминали такие детали системы, как Wastegate и Blow-Off. Давайте рассмотрим их  более подробно.

Клапан Blow-off

Блоу-офф представляет собой перепускной клапан. Данное устройство устанавливается в воздушной системе. Местом расположения становится участок между выходом из компрессора и дроссельной заслонкой. Главной задачей блоу-офф клапана становится предотвращение выхода компрессора на характерный режим работы surge.

Под таким режимом стоит понимать момент резкого закрытия дросселя. Если описать происходящее простыми словами, то скорость воздушного потока и сам расход воздуха в системе резко понижаются, но турбина еще определенное время продолжает вращение по инерции. Инерционно турбина вращается с той скоростью, которая уже больше не соответствует новым потребностям мотора и упавшему таким образом расходу воздуха.

Последствия после циклических скачков  давления воздуха за компрессором могут быть плачевны. Явным признаком скачков является характерный звук воздуха, который  прорывается через компрессор. С течением времени из строя выходят  опорные подшипники турбины, так как они испытывают сильные нагрузки в момент указанных скачков давления при сбросе газа и последующей работе турбины в этом  переходном режиме.

Блоуофф  реагирует на разницу давлений в коллекторе и срабатывает благодаря установленной внутри пружине. Это позволяет выявить момент резкого перекрытия дросселя. Если дроссель резко закрылся, тогда блоу-офф осуществляет стравливание в атмосферу внезапно появившегося в воздушном тракте избытка давления. Это позволяет существенно обезопасить турбокомпрессор и уберечь его от избытка нагрузок и последующего разрушения.

Клапан Wastegate

Данное решение представляет собой механический клапан. Вестгейт установливают на турбинной части или же на самом выпускном коллекторе. Задачей устройства является обеспечение контроля за тем давлением, которое создает турбокомпрессор.

Стоит отметить, что некоторые дизельные силовые агрегаты используют в своей конструкции турбины без вейстгейта. Для моторов, которые работают на бензине, в большинстве случаев наличие такого клапана является обязательным условием.

Главной задачей вейстгейта становится обеспечение возможности беспрепятственного выхода для выхлопных газов из системы в обход турбины. Запуск части отработавших газов в обход позволяет осуществлять контроль за необходимым количеством энергии  этих газов.

Взаимосвязь очевидна, ведь именно выхлоп вращает через вал колесо компрессора. Данный способ позволяет эффективно управлять давлением наддува, которое создается в компрессоре. Наиболее частым решением становится контроль вейстгейта за давлением наддува, который осуществляется при помощи противодавления встроенной пружины. Такая конструкция позволяет контролировать обходной поток выхлопных газов.

  • Вейстгейт может быть как встроенным, так и внешним. Встроенный вейстгейт конструктивно имеет заслонку, которая встроена в турбинный хаузинг. Хаузинг в народе попросту называют «улитка» турбины. Дополнительно wastegate имеет пневматический актуатор и тяги от данного актуатора к дроссельной заслонке.
  • Гейт внешнего типа представляет собой клапан, который установлен на выпускной коллектор перед турбиной. Необходимо заметить, что внешний гейт имеет одно неоспоримое преимущество сравнительно со встроенным. Дело в том, что сбрасываемый им обходной поток можно возвращать обратно в выхлопную систему достаточно далеко от выхода из турбины, а на спортивных авто и вовсе осуществить прямой сброс в атмосферу.
    Это позволяет заметно улучшить прохождение отработавших газов через турбину благодаря тому, что наблюдается отсутствие разнонаправленных потоков. Все это очень важно применительно к ограниченному компактному объему «улитки».

Выбираем турбину для мотора

Правильный подбор турбокомпрессора является главным моментом в процессе постройки качественного турбомотора. Подбирать турбину следует на основе многих данных.

Первым и основным фактором при выборе является та мощность, которую Вы хотите получить в итоге от мотора. Очень важно подходить к этому показателю разумно и реально взвешивать возможности ДВС применительно к той или иной степени наддува.

Мы знаем, что мощность силовой установки напрямую зависит от количества топливно-воздушной смеси, которая попадет в цилиндры за единицу времени. Нужно в самом начале определить желаемый показатель мощности. Только затем можно осуществлять выбор турбины, которая будет способна обеспечить достаточный поток воздуха для получения  итогового показателя запланированной отдачи от построенной силовой установки.

Вторым по значимости показателем при выборе турбины становится скорость ее выхода на эффективный наддув. Более того, этот выход на наддув сопоставляется с минимальными оборотами двигателя, на которых и будет происходить нагнетание. Чем меньше турбина или меньше сам горячий хаузинг (улитка), тем больше шансов на улучшение этих показателей. Учтите, что максимальная мощность при этом однозначно будет ниже по сравнению с турбиной большего размера.

На деле все может оказаться не так плохо, ведь меньшая турбина обеспечивает больший рабочий диапазон в процессе работы двигателя. Такая турбина способна быстрее выходить на наддув при открытии дроссельной заслонки, а итоговый результат в конечном итоге может оказаться даже намного более положительным. Использование же большей турбины с большой максимальной мощностью позволит обеспечить преимущество только в достаточно узком диапазоне работы мотора на высоких оборотах.

Особенности эксплуатации турбокомпрессора

Наиболее частой причиной выхода из строя современных турбокомпрессоров является то, что масло забивает центральный картридж турбины. Закоксовка маслом происходит после быстрой остановки турбомотора после серьезных и продолжительных нагрузок. Дело в том, что усиленный теплообмен между турбиной и разогретым выпускным коллектором сопровождается  отсутствием потока свежего масла и поступлений охлажденного  наружного воздуха в компрессор. Возникает общий перегрев картриджа и  происходит закоксовка оставшегося в турбине масла.

Свести такой негативный эффект к минимуму позволяет решение водяного охлаждения турбины. Магистрали с охлаждающей жидкостью создают теплопоглощающий эффект и снижают  уровень температуры в центральном картридже. Это происходит  даже после полной остановки двигателя и при отсутствии принудительной циркуляции ОЖ. С учетом этого  рекомендуется обеспечить минимум неравномерностей по вертикальной линии подачи ОЖ, а также осуществить разворот центрального картриджа вокруг оси турбины (это можно сделать под углом около 25 градусов).

Читайте также

7 заблуждений про автомобили с турбодвигателями — журнал За рулем

Главное из них — что турбомоторы менее надежны, чем атмосферники. Это так, но не совсем.

Зачем двигателю турбонаддув? В обычном атмосферном ДВС заполнение цилиндров топливовоздушной смесью происходит за счет разрежения, возникающего при движении поршня вниз. При этом наполнение цилиндра даже при полностью открытой дроссельной заслонке происходит не более чем на 95% — сказывается сопротивление впускного тракта.

Материалы по теме

А как увеличить объем подаваемой в цилиндр смеси, чтобы получить большую мощность? Нужно нагнетать воздух под давлением. Это и делает турбокомпрессор. Выхлопные газы раскручивают турбину, которая через вал вращает рабочее колесо компрессора. Оно сжимает поступающий снаружи воздух и буквально заталкивает его в цилиндр. Соответственно, больше воздуха, больше топлива, выше мощность. О турбомоторах мы рассказывали не так давно. Продолжим.

Двигатель с турбонаддувом нельзя сразу глушить — отчасти правда

Ни один производитель не запрещает сразу глушить двигатель даже после работы с большими нагрузками. А зря! Если вы двигались с большой скоростью по трассе или преодолевали горные серпантины, то, заехав на парковку, лучше дать двигателю поработать, чтобы турбокомпрессор немного остыл. В противном случае даже лучшее масло может закоксоваться во втулке и уплотнениях вала турбокомпрессора. А если вы, перед тем как припарковаться, ехали медленно, дополнительного времени на охлаждение компрессору не требуется.

Центральная часть турбокомпрессора с уплотнениями, а также элементы регулируемого соплового аппарата расположены очень близко к «улитке» турбины, которая на больших режимах светится в полумраке красным от нагрева.

Центральная часть турбокомпрессора с уплотнениями, а также элементы регулируемого соплового аппарата расположены очень близко к «улитке» турбины, которая на больших режимах светится в полумраке красным от нагрева.

Гибридные автомобили не бывают с турбонаддувом — неправда

Несложные и сравнительно недорогие гибридные автомобили чаще комплектуют безнаддувными ДВС, работающими на максимально экономичных циклах Аткинсона. Но такие моторы располагают сравнительно скромной удельной мощностью, поэтому некоторые производители включают в состав гибридных установок турбомоторы. Например, на автомобиле Mercedes-Benz E300de (W213) вместе с электромотором работает турбодизель. А в моторном отсеке BMW 530e стоит 2,0-литровый наддувный бензиновый двигатель от модели 520i. В паре с электродвигателем они выдают мощность 249 л.с.

Дизельный гибрид фирмы Peugeot с турбонаддувом.

Дизельный гибрид фирмы Peugeot с турбонаддувом.

Турбомоторы нечувствительны к температуре воздуха — неправда

Материалы по теме

Практически все современные турбодвигатели снабжены охладителями наддувочного воздуха — интеркулерами. Ведь сжимаемый в компрессоре воздух нагревается, плотность воздушного заряда снижается, наполнения цилиндров ухудшается. Поэтому на пути потока воздуха из компрессора во впускной трубопровод устанавливают теплообменник, который снижает температуру наддувочного воздуха. Но эффект от обдува наружным воздухом в жару будет намного меньше, чем в холодную погоду. Недаром стритрейсеры перед заездом кладут на пластины интеркулера сухой лед. Кстати, безнаддувные моторы в холодную и влажную погоду тоже тянут чуть лучше: выше плотность заряда и отодвинут порог детонации.

Турбокомпрессор начинает работать только на больших оборотах — неправда

Турбокомпрессоры начинают вращаться при работе двигателя на минимальном холостом ходу, а с ростом оборотов мотора их производительность растет. Турбояма осталась в прошлом. Благодаря небольшим размерам и облегченной конструкции ротора инерционность турбокомпрессора невелика, и он быстро разгоняется до нужных оборотов. Мало того, современные конструкции имеют регулируемый сопловой аппарат турбины с электронным управлением, благодаря чему турбокомпрессор работает всегда с оптимальной производительностью. Поэтому двигатель уже при небольших оборотах способен выдать максимальный крутящий момент и довольно долго поддерживать его на постоянном значении — это называется «полкой».

Турбомоторы сочетаются не со всеми трансмиссиями — отчасти правда

Материалы по теме

Многие производители, рапортующие о высочайшей надежности их вариаторов, тем не менее опасаются агрегатировать их с высокомоментными дизельными двигателями. Все же несущая способность ремня ограничена, что и подтверждают практически все существующие комбинации «мотор — коробка».

Что касается бензиновых двигателей, то ситуация не столь однозначна. Чаще всего японские производители ставят вариаторы в паре с бензиновыми атмосферными моторами, у которых пик крутящего момента бывает при 4000–4500 об/мин. Очевидно, ремню в трансмиссии не понравится, когда хороший наддувный агрегат выкатит весь свой немаленький крутящий момент к 1500 об/мин. Дизель максимальный момент выдает на сравнимых оборотах, но обычно он ощутимо выше.

У всех производителей есть простые машины с безнаддувными моторами — неверно

Многие европейские производители (например, Volvo, Audi, Mercedes-Benz и BMW) перестали выпускать автомобили даже самых малых классов с безнаддувными моторами.

Материалы по теме

А знаете, как определить, есть турбонаддув у двигателя или нет, только просматривая основные технические характеристики?

Если количество литров рабочего объема двигателя, умноженное на сто, ощутимо больше количества лошадиных сил, то двигатель — безнаддувный. Например, мотор рабочим объемом два литра и мощностью 150 л.с — значит, атмосферник.

Времена, когда хондовские моторы рабочим объемом 1,6 л развивали без наддува 160 л.с., давно прошли. Тридцать лет назад такие моторы имели минимальные ограничения по токсичности и крутились до 8000 об/мин. Наддувные моторы располагают значительно большей удельной мощностью. Так, мотор совместной разработки Mercedes-Benz и Renault рабочим объемом 1,33 л, который в том числе устанавливают на массовую Аркану, выдает 150 л.с. А двухлитровый агрегат Volvo — 249 л.с. Бывают редкие исключения, например мотор 1,4 TSI на Поло развивает мощность 125 л.с.

У турбомоторов такой же ресурс, как и у атмосферников — отчасти верно

Здесь рабочее колесо компрессора развалилось, и обломки всосало в цилиндр. Наглядная демонстрация утверждения: чем больше деталей, тем ниже надежность агрегата.

Здесь рабочее колесо компрессора развалилось, и обломки всосало в цилиндр. Наглядная демонстрация утверждения: чем больше деталей, тем ниже надежность агрегата.

Материалы по теме

В последнее время идет выравнивание ресурса наддувных и безнаддувных моторов. Но не из-за того, что «турбо» подтягиются — скорее наоборот. Многие простые атмосферники стали ходить меньше.

До 200 000 км пробега дотягивают немногие. Причин много: требования к экономичности и экологичности, и облегчение конструкции, и экономия производителей на конструкционных материалах. Да и хозяева стали относиться к машинам потребительски. Первым владельцам, ездящим до окончания гарантии, вопросы ресурса неинтересны, а «вторые руки» часто, поездив некоторое время и нарвавшись на ряд отказов, сплавляют машину дальше. А там следы честного пробега, сервисной и ремонтной истории теряются окончательно.

  • В этом материале показано, что действительно большие пробеги могут обеспечить только самые простые, нефорсированные двигатели устанавливаемые на небольшие легковые автомобили.
  • Продлить срок службы узлов и агрегатов автомобиля можно при помощи специальных присадок. Лучше всего себя зарекомендовали продукты от SUPROTEC и VALENA.

О турбонаддуве

Нагнетание воздуха при помощи турбокомпрессора

Мощность, которую может развивать двигатель внутреннего сгорания, зависит от количества воздуха и топлива, которые поступают в двигатель. Таким образом, добиться повышения мощности можно, увеличив количество этих компонентов. Увеличение количества топлива совершенно бессмысленно, если одновременно не увеличивается количество воздуха для его сгорания. Поэтому одним из решений проблемы повышения мощности двигателя является увеличение количества воздуха, поступающего в цилиндры; при этом можно сжечь больше топлива и получить, соответственно, большую энергию. Это подразумевает, что необходимый для сгорания топлива воздух должен быть сжат перед подачей в цилиндры. 

Увеличение мощности атмосферного двигателя может быть достигнуто путём увеличения либо его рабочего объёма, либо оборотов. Увеличение рабочего объёма сразу же увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение оборотов проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно в случае двигателя со значительным рабочим объёмом. Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимается перед его впуском в камеру сгорания. 

Турбокомпрессор был впервые сконструирован швейцарским инженером Бюши ещё в 1905 году, но только много лет спустя он был доработан и использован на серийных двигателях с большим рабочим объёмом. В принципе, любой турбокомпрессор состоит из центробежного воздушного насоса и турбины, связанных при помощи общей жесткой оси между собой. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразуется здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор. Происходит это так: выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление, они разгоняются до большой скорости и вступают в контакт с лопатками турбины, которая и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент).


Это преобразование энергии сопровождается снижением температуры газов и их давления. Компрессор засасывает 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. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне оборотов.

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива и энергия потока отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление нагнетания, и в цилиндры двигателя поступает ещё больше воздуха, что даёт возможность увеличить подачу топлива. 

Характеристики мотора напрямую зависят от давления наддува: чем больше воздуха удастся загнать в цилиндры, тем мощнее будет двигатель. При определенном стиле вождения появляются и другие плюсы – снижается расход топлива, мотор не боится горных дорог, где обычные двигатели буквально задыхаются от нехватки кислорода в разреженной атмосфере.

Все современные автомобили оснащены системой турбонаддува, которая позволяет повысить мощность двигателя на 20-35% при этом двигатель, оснащенный турбонаддувом, обладает более высоким крутящим моментом на средних и высоких оборотах, что делает автомобиль более динамичным и экономичным при движении. Но при торможении двигателем автомобиль останавливается медленней, за счет пониженной степени сжатия в цилиндрах. Турбина начинает эффективно работать на дизельном авто при 2200-2500 об/мин, на бензиновом при 2800 — 3500 об/мин. Промежуток оборотов двигателя от холостых оборотов до включения турбины называется турбо-яма. Современные системы управления турбиной позволяют минимизировать эффект турбо-ямы.

Показателем эффективности работы турбины является давление наддува, которое на дизельных двигателях обычно достигает до 0.6-0.7 бар а на бензиновых от 0.6-1.0 бар. Качество сгораемого топлива зависит от процентного содержания смеси топливо-воздух и определяет состояние выхлопных газов двигателя.

Все турбонаддувы можно условно разделить на два типа – низкого (0,20 бара) и высокого давления (0,82 бара). Первый, как показала практика, может вообще обходиться без регуляторов. К примеру, на мотор Saab 95 V6 Ecopower Turbo объемом 3,0 л установлена относительно маломощная, поэтому и менее «задумчивая» турбина Garrett. Интересно, что для достижения максимального давления 0,25 бара она использует энергию отработавших газов лишь трех цилиндров из шести. На больших оборотах турбонагнетатель не может как следует разогнаться, что и обеспечивает низкое давление наддува. Электронно управляемая заслонка в этой турбине тут же открывается при любом нажатии на педаль газа. Это позволяет турбине немедленно получать необходимое количество отработавших газов для того, чтобы закачивать в цилиндры больше воздуха. Как только «воздушный насос» раскрутился, заслонка возвращается в положение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя. В результате максимальный момент 310 Нм этот мотор выдает при 2100 об/мин.

Но это исключение из правил. Обычно в качестве регуляторов давления в турбодвигателях используют предохранительные клапаны – механические, либо с электронным управлением. Первые открываются избыточным давлением наддуваемого воздуха, вторые имеют исполнительные механизмы, как правило, электромагнитные. Команду открыть-закрыть клапану дает ЭБУ двигателя, руководствуясь информацией целой группы датчиков: давления во впускном коллекторе, детонации, расходомера воздуха и т. д. Первым подобную систему применил Saab в 1981 году.

Давление наддува обычно регулируется с помощью клапанных систем, которые перепускают требуемое количество отработавших газов. Хотя встречаются модели, в которых избыточный воздух сбрасывается прямо под капот, что не совсем выгодно с точки зрения экономичности. Впрочем, и первый способ не идеален, ведь значительное количество отработавших газов не выполняет никаких полезных действий. Вот если бы объединить две турбины в одной! Тогда бы одна использывалась для малых оборотов двигателя, а другая – для максимальных. При этом перепускной клапан использовался бы эпизодически.

Что такое VTG?

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG (Variable Turbo Geometry) – это вовсе не турбина с поворотными крыльчатками. Реализовать подобное затруднительно. Но зато ничто не мешает сделать подвижным направляющий аппарат, который в зависимости от нагрузки дозировал бы количество и скорость поступающих на «горячую крыльчатку» отработавших газов. Самый простой вариант использовали в роторном моторе Mazda RX7 в конце 80х. Здесь струя выхлопных газов была разделена на два потока. На малых оборотах они воздействовали только на верхнюю часть турбинного колеса. При достижении определенной частоты вращения коленвала срабатывал клапан, после чего отработавшие газы подавались уже на всю поверхность крыльчаток. Правда, оказалось, что данная система хорошо работала только в паре с роторнопоршневым двигателем Ванкеля.

Более удачной оказалась идея с несколькими поворотными лопатками, закрепленными в специальной обойме. Они регулировали скорость и давление потока отработавших газов в зависимости от режима работы. В грузовых автомобилях первой удачно применила этот метод фирма Mitsubishi в середине 80х, а в легковых – Audi и Volkswagen – фирма Allied Signal (Garrett) в 1995 году. Позже VTG-нагнетатетелями обзавелись легковые дизели BMW и MercedesBenz, а также AlfaRomeo. К слову, нечто подобное устанавливалось на советские танковые дизели с середины 60х.

Но пока, к сожалению, такая система прижилась только на дизельных моторах. Дело в том, что нежный направляющий аппарат теряет подвижность после долгой работы при высоких температурах выхлопных газов. Сравним 1050°С для бензинового двигателя и всего 600°С для дизеля. Кроме того, турбина с переменной геометрией дороже, чем обычная. А ее надежность и долговечность все-таки поменьше. Поэтому в ближайшее время вопрос о том, каким должен быть идеальный наддув, остается открытым. Один из перспективных путей – применение комбинированного наддува. К примеру, на малых оборотах воздух в цилиндры нагнетает приводной компрессор, а уже со средних в дело вступает турбонаддув.

Дизельный насос (ТНВД) имеет турбо-корректор, который подает топливо относительно поступаемого в камеру сгорания воздуха. Такая же коррекция происходит и в инжекторных системах. Окружная скорость вращения вала турбо-корректора достигает 50-70 м/с, что в несколько раз выше скорости движения автомобиля и на порядок выше окружной скорости коленчатого вала, если эти данные перевести в об/мин то ротор турбо-корректора вращается с 150000 — 210000 об/мин а коленвал с 5000-7000 об/мин. При этой скорости малейший дисбаланс превращает ротор в вибратор большего размера, что приводит к механичекому и акустическому шуму, утечке масла через уплотнения и неэффективной работы турбины, а в конечном итоге к заклиниванию вала и обрыву горячей крыльчатки. Вот зачем необходима балансировка вала до сборки турбокомпрессора и после. Особую роль нужно отдать диагностике работы двигателя и топливной системы.

Для проверки эффективности работы турбокомпрессора используется вакуумметр-манометр. Для проверки давления картерных газов используем напоромер. Данный прибор позволяет диагностировать состояние двигателя в целом. Ведь работа турбины на 99% зависит от состояния двигателя, а повышенный расход масла и топлива ошибочно указывает на изношенное состояние турбокомпрессора. Что касается диагностики топливной системы автомобиля, то лучше это сделать на специализированной СТО, но некоторые неисправности очевидны. Так средний пробег распылителей форсунок составляет 100 тыс. км. пробега, работа свечей накала 50 тыс. км., свечей зажигания обычных 25 тыс. км. а платиновых 60 тыс. км. Периодическая профилактическая чистка топливной системы составляет около 25 тыс. км. км пробега. Клиенты к нам обращаются как в плане консультации при покупке автомобиля, так и с просьбой диагностики турбины и двигателя для определения реального состояния цилиндро-поршневой группы и ремонта.

Преимущества турбокомпрессорного двигателя

Двигатель, оснащённый турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) двигателем:

  • Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного двигателя.
  • 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, водитель тяжёлого грузовика должен намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким». 

Кроме того, можно на базе атмосферных двигателей создавать версии, оснащённые турбокомпрессором и различающиеся по мощности. Ещё более ощутимы преимущества двигателя с турбокомпрессором на высоте. Атмосферный двигатель теряет мощность из-за разрежения воздуха, а турбокомпрессор, обеспечивая повышенную подачу воздуха, компенсирует снижение атмосферного давления, почти не ухудшая характеристики двигателя. Количество нагнетаемого воздуха станет лишь ненамного меньше, чем на более низкой высоте, то есть двигатель практически сохраняет свою обычную мощность. Кроме того:

  • Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива.Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.
  • Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
Ремонт турбин дизельных двигателей

Турбированный дизельный двигатель с неисправным компрессором теряет от 30 до 60 процентов своей мощности. К сожалению, вывести этот агрегат из строя довольно легко: достаточно несколько раз после холодного пуска дать двигателю высокие обороты. Если к тому же моторное масло не соответствует типу двигателя или засорен фильтр, ремонт турбокомпрессора придется делать почти наверняка.

Рекомендации по эксплуатации автомобиля с турбиной

Очевидно, что классическое обслуживание автомобиля — ещё не гарантия того, что Турбина и двигатель может пройти 500 000 км до капремонта. В регламентное обслуживание необходимо вводить такие работы: очистка топливной системы, диагностика-регулировка топливо-воздушной системы, проверка на загрязнение катализатора в выхлопной системе.

    • При запуске двигателя используйте минимальный газ и не меньше минуты держите двигатель на холостых оборотах. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся, значит, заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки.
    • После больших оборотов и нагрузки двигателя не выключайте зажигание, дайте двигателю поработать на холостых оборотах от 15 до 30секунд (в зависимости от режима работы двигателя). При нагруженном двигателе крыльчатка турбины вращается на очень высоких оборотах. Быстрое же выключение зажигания приводит к прекращению подачи масла в то время когда крыльчатка ещё вращается с большой скоростью…
    • Избегайте длительной работы на холостых оборотах. При этом давление масла в турбине больше, чем воздуха в компрессорной части. Масло может вытекать в улитки и появится сизый дым.
    • Масло, на котором эксплуатируется ваш автомобиль — это действительно самая главная деталь в работоспособности турбонаддува.
Практические советы по обслуживанию, диагностике

Сегодня многие СТО «боятся» автомобилей с турбокомпрессорами. Это происходит из-за нехватки информации с одной стороны и нежелании механиков получать дополнительные знания по автодиагностике. Предлагаем Вам ознакомиться с подходом к турбокомпрессору. Не нужно бояться турбин, нужно технически грамотно представлять процесс проверки турбокомпрессора. 

Если автомобиль нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден он или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной ниже. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если её не устранить, новый компрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя, иногда это происходит в первые же секунды после запуска двигателя.

Методика диагностирования турбокомпрессора на двигателе
  1. Необходимо подсоединиться к системе впускного коллектора с помощью тройника, так как система должна быть герметична.
  2. Произвести запуск двигателя, дать возможность прогреться двигателю до температуры 70°С.
  3. Статическая проверка турбонаддува:
    • на инжекторных автомобилях показания прибора при холостых оборотах должны быть в секторе вакуумирования (левая зелёная зона). На дизельных автомобилях показания прибора колеблются около «0»;
    • для дизельных автомобилей: при холостых оборотах стрелка на приборах находится в «0», при резком и кратковременном нажатии на педаль газа может быть в пределах 0,5 – 0,8 бар при 2200 –3500 об/мин, нагнетание становится эффективным от 2200 об/мин;
    • на инжекторных автомобилях при плавном нажатии на педаль акселератора на оборотах двигателя 2000 об/мин показания прибора достигают 0 – 0,2 бар. При резком нажатии на педаль акселератора показания прибора достигают 0,3 – 0,5 бар, и происходит сброс давления, т.к. двигатель не нагружен. Поэтому инжекторный автомобиль необходимо диагностировать в движении. Эффективность нагнетания происходит от 2800 об/мин двигателя.

4. Динамическая проверка турбонаддува:

    • необходимо вывести прибор в салон автомобиля;
    • произвести измерение на 2-й передаче с максимальным ускорением, при этом показания прибора на инжекторных автомобилях достигают 0,8 – 1,0 бар, а на дизельных – 0,6 – 0,8 бар.

5. После измерения турбонаддува необходимо все соединения вернуть в начальное состояние.

Внимание!!! Если давление турбонаддува для дизеля ниже 0,5 бар, то необходимо уделить серьёзное внимание топливной аппаратуре. Если ниже 0,3 бар при исправном двигателе, то турбокомпрессор требует ремонта. 

Внимание!!! Если давление турбонаддува превышает максимально допустимые параметры, то существует большая вероятность выхода из строя цилиндропоршневой группы (прогар поршня).
Вопреки распространенному мнению, можно починить практически любой компрессор. Однако сам процесс ремонта турбин очень сложен, и кроме опыта требует специального оборудования.

 Сначала агрегат разбирается и проводится тщательная ревизия состояния всех его деталей. После этого делается собственно ремонт турбокомпрессора, для чего применяются лишь фирменные запчасти, а все подшипники и компрессионные кольца заменяются новыми. Затем турбину тщательно балансируют и картридж собирают. Далее на стенде добиваются идеальной балансировки уже самого картриджа, после чего турбину можно устанавливать на двигатель.

Замена турбокомпрессора

При самостоятельной установке турбины следует выполнять приведённые указания:

  1. Проверить сливные маслопроводы, снять и полностью их прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.
  2. Проверить сапун двигателя, снять и полностью очистить его. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла, его также нужно очистить и проверить. Одним словом, давление картерных газов не должно превышать 50 кг/м2.
  3. Пред установкой турбокомпрессора (далее ТКР) заглушить патрубок маслоподачи и слива на ТКР.
  4. Прогреть двигатель до рабочей температуры, произвести замер давления масла в патрубке подачи масла на ТКР ( не менее 0,8 кг/см2 ) на холостых оборотах и (не более 6,5 кг/см2) на максимальных оборотах.
  5. Слить отработанное масло с двигателя.
  6. Произвести замену всех фильтров (масляного, воздушного, топливного). Очистить внутренние полости корпуса воздушного фильтра от инородных частиц и мусора.
  7. Залить масло, соответствующее требованиям завода-изготовителя для данного типа двигателя (смотреть инструкцию по эксплуатации автомобиля).
  8. Произвести чистку и проверить герметичность воздушных патрубков подачи и слива масла (патрубки трубопроводов должны соответствовать требованию завода-изготовителя).
  9. При наличии интеркулера промыть его от остатков масла.
  10. При наличии катализатора в выхлопной системе необходимо проверить сопротивление противовыхлопа (не более 0,2кг/см2 на оборотах).
    При завышенном давлении, или если автомобиль имеет пробег более 100 тыс. км, катализатор нужно заменить или удалить.
  11. Снять заглушку с маслоподающего патрубка. На стартерном режиме произвести прокачивание маслом подающей трубки, слить в ёмкость примерно 100 г масла.
  12. Произвести монтаж ТКР, не подключая патрубки всасывания и наддува воздуха.
  13. Подключить маслоподающую трубку к ТКР.
  14. На стартерном режиме произвести прокачивание масла через ТКР в ёмкость примерно 100 г, контролируя появление масла на сливной трубке.
  15. Подсоединить маслосливную трубку к ТКР.
  16. Запустить двигатель, не пользуясь педалью акселератора. Дать поработать двигателю 5–10 минут на холостых оборотах, при этом контролировать температуру патрубка подачи масла (50–60°С), контролировать герметичность всех соединений.
  17. Увеличить обороты двигателя до 2500/3000 об/мин. При этом отслеживать выброс масла из нагнетающего патрубка улитки ТКР.
  18. Убедившись, что ТКР не выбрасывает через нагнетающий патрубок улитки масло, произвести монтаж воздушных патрубков.
  19. Запустить двигатель, проверить герметичность всех соединений.
  20. Замерить давление во всасывающем тракте после турбины.

Если обнаружены неисправности, конечно же следует их устранить.

С уважением СТО «Ковш»

Автомобильная электротурбина / Хабр

Наиболее действенным способом увеличения мощности двигателя автомобиля является турбина. Однако она имеет ряд существенных недостатков таких как: наличие турбоямы, оптимальная работа в небольшом диапазоне оборотов двигателя, невысокий ресурс, сложность установки в неподготовленный для этого двигатель.

Многие из этих проблем способна решить электротурбина. С электротурбиной необходимое давление наддува можно создать в любой момент и можно сбавлять обороты не боясь, что давление понизится. В электротурбине нет горячей части разогреваемой до тысячи градусов. Это положительно сказывается на её ресурсе, цене и простоте установки.

Данная статья будет посвящена нашей разработке в этом направлении.



Разработка и конструктивные особенности

На данный момент в Китае можно купить множество электротурбин, которые ставятся прямо на вход перед воздушным фильтром. Однако они оказываются на 100% бесполезны. Для обеспечения необходимого давления и большого объема подаваемого воздуха мощность электродвигателя должна составлять около 4КВт. У китайских турбин от силы несколько сот ватт.

Для данной задачи нами специально был разработан бесколлекторный электромотор способный выдать до 5КВт мощности и который может раскрутить турбину до 50000RPM. Мотор был специально спроектирован так, чтобы на полной мощности он давал своё максимальный КПД в 93%, тогда он будет выделять 350Вт тепла, которые вполне реально отводить и в теории наш мотор может выдавать полный наддув постоянно. Подробнее с характеристиками нашего мотора можно ознакомиться по ссылке.

Для питания данного мотора нами было решено использовать два автомобильных аккумулятора. Это сильно упростит процесс эксплуатации и цену установки. Один аккумулятор используется штатный, второй подключается к нему последовательно. Для подзарядки второго аккумулятора, он переподключается к первому через высокоточные реле контакторы. Литиевые аккумуляторы стоили бы на порядок дороже, при этом для них понадобилась бы специальная зарядка и очень бережная эксплуатация с соблюдением правильного температурного режима.

Однако у данного решения есть и минус. Для питания мотора на полной мощности нужен ток в районе 250А, свинцовые аккумуляторы способны выдать такой, но не продолжительно(секунд на 10-30). Затем аккумуляторам нужно будет немного “отдохнуть”. Однако нам кажется этого вполне достаточно, редко от двигателя требуется полная мощность на более длительный срок.

В качестве самой турбины нами использовалась данная турбина (её характеристики также доступны по ссылке).

Мы удалили из неё всё лишнее и расточили под крепление мотора. Все подшипники находятся непосредственно в моторе и крыльчатка одевается на его вал, что автоматически даёт соосность вала мотора и крыльчатки. Поскольку турбина будет вращаться на очень больших оборотах мы подобрали в мотор высокоскоростные подшипники SKF итальянского производства.

Для работы бесколлекторного мотора нужен контроллер и на такой большой ток он достаточно дорогой. Однако мы специально подбирали токи и напряжения так, чтобы для этой задачи подошёл наиболее мощный из дешевых контроллер стоимостью 1500р. Данного контроллера хватает на грани на полную мощность и ему при этом требуется обеспечить очень хорошее охлаждение. Более мощные контроллеры стоят уже дороже 10000р.

Результат

Замеры нашего мотора на мощности до 1000Вт показали, что характеристики нашего мотора (потребление, обороты, Kv) достаточно близки к рассчитанным при моделировании. Большой объем статора и медной проволоки смогли обеспечить высокий КПД и низкий нагрев. При должном питании турбина с ним разгоняется до нужных оборотов. Но к сожалению мы пока не смогли провести полноценные испытания на полной мощности. При питании от двух аккумуляторов, через 2 секунды после набора полных оборотов контроллер сгорел, из-за отсутствия должного охлаждения. Мы заказали новый контроллер и планируем поместить его в ёмкость с трансформаторным маслом, что должно обеспечить его наилучшим охлаждением.

Видео тестов работы турбины с питанием 600 и 1000 ватт
Вывод

В итоге нам удалось создать рабочую электротурбину, которая обладает не высокой стоимостью и достаточно проста в установке. Далее будут проходить испытания уже на реальном автомобиле.

Примерная стоимость необходимых компонентов:

  • Мотор -17000р
  • Турбина -20000р
  • Аккумулятор -3000р
  • 4 реле -3000р
  • Дополнительная электроника, пайпы, воздуховоды -5000р

Итого стоимость комплекта турбины выйдет в районе 50000р.

P.S.
Автором данной идеи является Frimen3 ([email protected]). Он уже давно занимается проработкой этого вопроса geektimes.ru/post/252076 и он как раз и заказал у нас разработку мотора под данную задачу.

Турбина JCB 3CX

Перейти в каталог

Турбина двигателя JCB 3CX служит для увеличения мощности ДВС без увеличения объёма двигателя. Турбина нагнетает воздух в цилиндры ДВС под высоким давлением, что позволяет более эффективно сгорать топливной смеси и увеличивать мощность двигателя. Турбина работает за счет энергии выхлопа отработанных газов двигателя. Турбина на технику JCB устанавливается на различные двигатели как на DIESELMAX, так и на Perkins. В линейке JCB бывают и безнаддувные (атмосферные) моторы.

В этой статье расскажем о причинах выхода из строя турбины JCB.

Турбина достаточно сложная часть двигателя. В одном корпусе соединены различные компоненты (детали): подшипники, уплотнения, сальники, лопасти и т.п. Детали турбины сделаны из различных материалов и каждый отвечает за разные задачи. Поэтому важно правильно следить за турбиной, чтобы продлить срок ее службы.

Турбина чаще всего выходит из строя по одной из ниже приведенных причин:

  1. Попадание внутрь турбины инородных частиц;
  2. Отсутствие в турбине необходимого количества масла;
  3. Грязное масло;
  4. Перегрев турбины.
Перейти в каталог

Так как скорость вращения лопастей турбокомпрессора очень велика, то попадание внутрь даже не большого инородного предмета, может привезти к разрушению лопастей, надирам на внутренней поверхности, выходу из строя ротора (картриджа) турбины.

Турбина должна всегда получать необходимое количество смазки. Смазывается турбина за счет масла двигателя. Масло должно обеспечивать смазку вращающихся частей турбины. В следствии отсутствия должного количества смазки, трущиеся элементы перегреваются и выходят из строя.

Со временем масло в двигателе становится темным и грязным. Что-то на себя берет фильтр, но не все. В старом масле часто образуется нагар, а также посторонние частицы (стружка). Это губительно для элементов турбины, которые забиваются и перестают пропускать масло, в следствии чего у турбины образуется масляное голодание, и она выходит из строя.

При постоянной работе турбины на предельных оборотах важно учитывать время остывания турбины. Турбина остужается за счет постоянной подачи масла в нее, при резкой остановке работающего двигателя, еще горячая турбина перестает получать нужное количество масла и перегревается. Если это происходит постоянно, то турбина выходит из строя. Потому после долгой работы турбины на высоких оборотах, необходимо дать ей поработать 2-3 минуты на холостых оборотах. И только после этого можно заглушить двигатель.

 

Для увеличения срока службы турбины JCB 3CX рекомендуем:

  1. Своевременно производить замену моторного масла и фильтрующих элементов;
  2. Использовать качественное топливо;
  3. После работы на высоких оборотах двигателя перед тем как заглушить его следует 2-3 минуты поработать на холостых оборотах.

Пользуясь нашими рекомендациями, Вы увеличите срок службы турбины. Но если все же Вам понадобиться купить турбину JCB 3CX, Вы можете обратиться в наш магазин. Наши специалисты подберут Вам необходимую турбину одного из лидеров по производству турбокомпрессоров компании GARRET Advancing Motion. Также Вы можете у нас приобрести необходимые прокладки и элементы крепления турбины.

Перейти в каталог

Информация о газовых турбинах | Kawasaki Heavy Industries

Принцип работы газовой турбины

Как и дизельный или бензиновый двигатель, газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания с рабочим циклом впуск-сжатие-сгорание (расширение)-выпуск. Но, существенно отличается основное движение. Рабочий орган газовой турбины вращается, а в поршневом двигателе движется возвратно-поступательно.

Принцип работы газовой турбины показан на рисунке ниже. Сначала, воздух сжимается компрессором, затем сжатый воздух подается в камеру сгорания. Здесь, топливо, непрерывно сгорая, производит газы с высокой температурой и давлением. Из камеры сгорания газ, расширяясь в турбине, давит на лопатки и вращает ротор турбины (вал с крыльчатками в виде дисков, несущих рабочие лопатки), который в свою очередь опять вращает вал компрессора. Оставшаяся энергия снимается через рабочий вал.

Особенности газовых турбин

Типы газовых турбин по конструкции и назначению

Самый основной тип газовой турбины — создающий тягу реактивной струей, он же самый простой по конструкции.
Этот двигатель подходит для самолетов, летающих на высокой скорости, и используется в сверхзвуковых самолетах и реактивных истребителях.

У этого типа есть отдельная турбина за турбореактивным двигателем, которая вращает большой вентилятор впереди. Этот вентилятор увеличивает поток воздуха и тягу.
Этот тип малошумен и экономичен на дозвуковых скоростях, поэтому газовые турбины именно этого типа используются для двигателей пассажирских самолётов.

Эта газовая турбина выдает мощность как крутящий момент, причем у турбины и компрессора общий вал. Часть полезной мощности турбины идет на вращение вала компрессора, а остальная энергия передается на рабочий вал.
Этот тип используют, когда нужна постоянная скорость вращения, например — как привод генератора.

В этом типе вторая турбина размещается после турбины с газогенератором, и вращательное усилие передается на нее реактивной струей. Эту заднюю турбину называют силовой. Поскольку валы силовой турбины и компрессора не связаны механически, скорость вращения рабочего вала свободно регулируется. Подходит как механический привод с широким диапазоном скоростей вращения.
Этот тип широко используется в винтовых самолетах и вертолетах, а также в таких установках, как приводы насоса/компрессора, главные судовые двигатели, приводы генератора и т.п.

Что такое газовая турбина серии GREEN?

Принцип, которому Kawasaki следует в газотурбинном бизнесе, начиная с разработки в 1972 году нашей первой ГТУ, позволил нам предлагать клиентам все более совершенное оборудование, т.е., более энергоэффективное и экологичное. Идеи, заложенные в наших продуктах, получили высокую оценку мирового рынка и позволили нам накопить референции на более, чем 10 000 турбин (на конец марта 2014 года) в составе резервных генераторов и когенерационных систем.
Газовые турбины Kawasaki всегда имели большой успех, и мы, показывая еще большую нашу приверженность этому принципу, дали им новое название «Газовые турбины GREEN».

Проект K: Создание газовой турбины с самым высоким КПД в мире

Внутри К: Подразделение газовых турбин, Акаси / завод Seishin

Контакты

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Контакты

турбина ДВС /D6AZ (EXPRESS) (оригинал) » Сибспецавто

Наименование: турбина ДВС /D6AZ (EXPRESS) (оригинал) Артикул: 2820083602,28200-83602 Аналог: * Применимость: HYUNDAI (GEN) KOREA

или отправьте заявку на [email protected]

Похожие товары

Фото Наименование Артикул Аналог Применимость Количество Оформить заказ
Форсунка D6AZ 239 3380083630, 3380083602 * Aerocity 540, Aerospace

Купить

Трубка обратки ТНВД D6AZ,AB 3161583000 * Aerocity 540, Aerospace, HD 120, HD 160, HD 170

Купить

Радиатор D6AZ, D6AB, D8AB 1030*640*100 253008A000, 253008C003 * Aerocity 540, Aeroexpress, Aerospace

Купить

трубка ТНВД 3 /D6AZ (гайки 17*19) 3143083600,31430-83600 * HYUNDAI/KIA (GEN) KOREA

Купить

трубка ТНВД 2 /D6AZ (гайки 17*19) 3142083601,31420-83601 * HYUNDAI/KIA (GEN) KOREA

Купить

Вентилятор муфты охлаждения /D8AB, D6AC, D6AZ (6 лопастей, 6 отверстий) (ОРИГИНАЛ) 256558A000,25655-8A000 * HYUNDAI/KIA (GEN) KOREA

Купить

Новые 6-лопастные ветряные турбины с вертикальной осью могут безопасно обеспечивать энергией ваш автономный дом в течение 30 лет

Новая 6-лопастная турбина IceWind с вертикальной осью для выработки электроэнергии из ветра.

Ледяной ветер

Обновлено 21 августа с комментарием инженера по ветроэнергетике

Исландская компания по производству возобновляемых источников энергии IceWind в настоящее время запускает свои инновационные шестилопастные ветряные турбины для домашнего использования в США

Ветер теперь составляет 7.2% электроэнергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах, и IceWind говорит, что менее чем через десять лет, к 2030 году, эта цифра составит около 20%. 747. Вся зеленая энергия хороша — хотя есть опасения по поводу потери птиц — но вряд ли это то, что домовладелец может установить.

Новая модель Freya от IceWind стоимостью от 3200 долларов имеет совершенно другой дизайн.

«То, что мы разработали в IceWind, на самом деле является ветряной турбиной с вертикальной осью», — сказал мне недавно Сэмюэл Гербус, один из инженеров-механиков IceWind, в подкасте TechFirst.«Большая разница заключается в том, что в этих больших турбинах, когда ветер дует с разных направлений, вам нужно либо использовать редуктор, чтобы изменить эти лопасти на направление ветра, либо остановить их и изменить его. Ветряные турбины с вертикальной осью являются всенаправленными. Мы можем поймать ветер с любого направления».

Конструкция с шестью лопастями преднамеренна: внутренние лопасти обеспечивают низкую начальную скорость, сказал мне Гербус, а также действуют как тормоз, когда скорость ветра становится слишком высокой.

Кроме того, конструкция более безопасна для домашней установки — нет огромных вращающихся лопастей, похожих на пропеллеры, — и «полностью безопасна» для птиц.говорит компания. Они также тихие: менее 30 децибел шума.

Другим важным преимуществом для владельцев домов, которые хотят дополнить свое питание от сети или полностью запитать автономную кабину, является долговечность. Хотя окончательными могут быть только долгосрочные испытания, по словам Гербуса, турбины сконструированы таким образом, чтобы выдерживать ветер со скоростью «более 130 миль в час», и защищены от попадания пыли, льда, воды или грязи в генератор. Изготовленные из алюминия и нержавеющей стали лезвия прослужат значительно дольше, чем лезвия, изготовленные из нейлонового волокна, стали, пластика или стекловолокна.Ведь компания базируется в Исландии, которая не славится долгим летом и мягкой погодой. Хотя это не так холодно, как некоторые могут подумать, здесь относительно постоянно дует ветер, а иногда и ураганные ветры со скоростью до 160 миль в час.

Это крайний пример, конечно.

Вы не можете питать весь дом от одной Фрейи. По словам Гербуса, он будет обеспечивать мощность от 150 до 200 Вт при скорости ветра около 25 миль в час. Таким образом, вам понадобится несколько для питания типичного большого дома в США.(Дрю Герц, инженер Northwind Engineering, говорит, что вам понадобится шесть, даже если скорость ветра будет постоянно оставаться на уровне 25 миль в час, и, вероятно, больше, поскольку это нереально.)

.

IceWind заявляет, что в какой-то момент в будущем у него будет более крупная модель, способная развивать выходную мощность в 7–12 раз больше.

Гербус не сообщил подробностей о периоде окупаемости, но сказал, что большинство инвестиций в возобновляемые источники энергии окупаются в течение пяти-десяти лет. Однако Герц, инженер из Northwind, считает это очень оптимистичным для небольшой системы.

(Я не думаю, что солнечная крыша Tesla попадает в эту категорию, но она также обеспечивает крышу, которая вам нужна в любом случае. Солнечные крыши Tesla могут стоить около 25 000 долларов после федеральных скидок на десятикиловаттную систему.)

Прямо сейчас Freya больше всего подходит для дополнительных целей, если вы не находитесь в очень ветреной местности или не хотите идти ва-банк с несколькими турбинами. Это также отличный дополнительный компонент к системе смешанного источника энергии.

Еще один тип ветрогенератора от IceWind.

Ледяной ветер

«Это действительно зависит от того, где вы находитесь, какой возобновляемый источник будет работать для вас и вашего региона», — говорит Гербус. «В Аризоне вам, вероятно, не понадобится ветряная электростанция. Вам, вероятно, понадобится больше солнечной батареи, а в ветреную и облачную среду вам понадобятся ветряные турбины, а не солнечная батарея. И затем, как наша компания в IceWind, у которой есть много геотермальных мощностей, это то, что вы там используете … и я думаю, что это самая красивая часть, потому что любой регион, независимо от того, где вы находитесь, имеет возможность использовать возобновляемую энергию. источник энергии.

Еще одно преимущество?

По словам Гербуса, если вы можете собрать мебель ИКЕА, вы сможете установить Фрейю.

Это означает, что я могу заставить его работать.

Получите полную стенограмму нашего разговора здесь.

Полевое исследование показывает, что обледенение может стоить ветряным турбинам до 80% производства электроэнергии • Служба новостей • Университет штата Айова

На этой фотографии с беспилотника, полученной в результате полевого исследования обледенения ветряных турбин, показано, как лед скапливался на кончике лопасти турбины во время зимнего шторма.Исследование показало, что скопление льда на кончиках лопастей может достигать толщины почти в фут. Увеличенное фото. Фото предоставлено Хуэй Ху.

Эймс, Айова. Лопасти ветряных турбин, вращающиеся в холодных и влажных условиях, могут собирать лед толщиной почти в фут на концах своих лопастей.

Это нарушает аэродинамику лопасти. Это нарушает баланс всей турбины. И это может нарушить производство энергии до 80 процентов, согласно недавно опубликованному полевому исследованию, проведенному Хуэй Ху, Мартином С.Джишке Профессор аэрокосмической техники и директор Университетской лаборатории физики обледенения самолетов и противообледенительной технологии.

Ху занимается лабораторными исследованиями обледенения турбинных лопаток около 10 лет, в том числе проводит эксперименты в уникальном исследовательском туннеле ИСУ. Большая часть этой работы была поддержана грантами от Энергетического центра Айовы и Национального научного фонда.

«Но у нас всегда есть вопросы о том, соответствует ли то, что мы делаем в лаборатории, тому, что происходит в полевых условиях», — сказал Ху.«Что происходит с поверхностью лопастей больших ветряных турбин промышленного масштаба?»

Все мы знаем об одном событии, которое недавно произошло в поле. Энергия ветра и другие источники энергии замерзли и вышли из строя во время зимнего шторма в прошлом месяце в Техасе.

Ищем полевой участок

Исследователи изучили эту ветряную электростанцию ​​на вершине хребта.

Ху хотел количественно оценить, что происходит на ветряных электростанциях в зимнюю погоду, и поэтому несколько лет назад начал организовывать полевое исследование.Но это оказалось сложнее, чем он ожидал. Даже в Айове, где около 5100 ветряных турбин производят более 40% электроэнергии штата (по данным Ассоциации энергетической информации США), ему не дали доступа к турбинам. Энергетические компании обычно не хотят, чтобы данные о производительности их турбин публиковались.

Со Ху, который установил связи с исследователями из Школы возобновляемых источников энергии Северо-китайского электроэнергетического университета в Пекине в рамках программы «Международный исследовательский опыт для студентов», финансируемой Национальным научным фондом, спросил, будут ли китайские ветряные электростанции сотрудничать.

Операторы ветряной электростанции мощностью 50 мегаватт с 34 турбинами на вершине горного хребта в восточном Китае согласились провести полевое исследование в январе 2019 года. Ху сказал, что большинство турбин вырабатывают 1,5 мегаватт электроэнергии и очень похожи на турбины коммунального масштаба, которые действуют в США.

Поскольку ветряная электростанция, которую изучали исследователи, находится недалеко от Восточно-Китайского моря, Ху сказал, что ветряные турбины там сталкиваются с условиями обледенения, больше похожими на те, что в Техасе, чем в Айове. Ветряные электростанции Айовы подвергаются более холодным и сухим зимним условиям; когда зимние холода опускаются в Техас, ветряные электростанции подвергаются большему воздействию влаги из-за близлежащего Мексиканского залива.

Измерение льда

В рамках своей полевой работы исследователи использовали дроны, чтобы сфотографировать 50-метровые лопасти турбины после 30-часового пребывания в условиях ледяной зимы, включая ледяной дождь, моросящий дождь, мокрый снег и ледяной туман.

Фотографии позволили провести подробные измерения и анализ того, как и где лед скапливается на лопастях турбины. Ху сказал, что фотографии также позволили исследователям сравнить естественное обледенение с лабораторным и в значительной степени подтвердили их экспериментальные выводы, теории и прогнозы.

Фотографии показали: «В то время как лед скапливался по всему пролету лопастей, было обнаружено, что больше льда скапливалось на внешних лопастях, при этом толщина льда достигала до 0,3 метра (почти 1 фут) вблизи кончиков лопастей», — написали исследователи в недавно опубликованной статье. онлайн в журнале Renewable Energy. (Полный состав исследовательской группы см. на врезке.)

Исследователи использовали встроенные в турбины системы управления и сбора данных, чтобы сравнить режим работы и выработку электроэнергии при наличии льда на лопастях с более типичными условиями безо льда.

«Это говорит нам о том, что важно, как это влияет на выработку электроэнергии», — сказал Ху.

Исследователи обнаружили, что обледенение оказало большое влияние:

«Несмотря на сильный ветер, было обнаружено, что обледенелые ветряные турбины вращаются намного медленнее и даже часто отключаются во время обледенения, при этом потери мощности, вызванные обледенением, составляют до 80%», — пишут исследователи.

Это означает, что Ху продолжит работу над другой областью исследований ветряных турбин — поиском эффективных способов удаления льда с лопастей, чтобы они продолжали вращаться, а электричество продолжало поступать всю зиму.

Холодная, суровая правда о наледи на лопатках турбины

 

Автор Барбара Рук
Соавтор

Это может быть сложно предсказать, но еще сложнее управлять. Но операторы ветряных электростанций добились успеха, путешествуя вокруг Матери-природы в холодном климате.

Среди многих технологий компания Caribou Wind Farms испытала распыление антиобледенительных средств с вертолета.

После значительного простоя ветряной электростанции из-за обледенения лопастей турбины операторы ветряной электростанции Lac Alfred со 150 турбинами недалеко от Амки, Квебек, искали новые идеи для модернизации лопастей с помощью технологии защиты от обледенения.Они обратились к запатентованной Wicetect OY системе предотвращения обледенения (WIPS). После тестирования системы на двух турбинах в следующем году приложение было расширено еще на 10 единиц.

Нагревательные элементы лезвия WIPS состоят из электрических нагревателей на основе углерода, которые позволяют быстро нагревать поверхность лезвия, но до контролируемой температуры, при обнаружении льда. Тонкий (0,5 мм) утеплитель, включая защитный слой из стеклоткани, не влияет на аэродинамику агрегата.

Однако, по словам Себастьяна Гупиль-Дюмона, менеджера по генерации в EDF Renewable Energy Inc., самой большой проблемой была модернизация эффективной системы защиты от обледенения существующих четырехлетних ветряных турбин.EDF RE выступила в качестве менеджера проекта.

«Чтобы обеспечить высокое качество конечного продукта, было решено, что работа с лезвиями должна выполняться на земле, в удаленном месте, вместо того, чтобы пытаться делать все это наверху, используя платформы», — объясняет Гупил-Дюмон. . Пока модернизация, хотя и дорогостоящая, дает положительные результаты.

«Наша цель — достичь рекуперации энергии от 70 до 80% потерь от обледенения», — говорит он. «После двух полных зим работы результаты варьируются от одной турбины к другой, но мы близки к достижению нашей цели.

Сотрудничая с поставщиками и сотрудниками, EDF RE усердно работает над оптимизацией эффективности системы. «Обледенение — это бесконечная тема, и каждое лето мы усердно работаем над улучшением и подготовкой к следующей зиме», — добавляет он.

Крупный план скопившегося льда, полученный с помощью установленной на турбине системы анализа изображений Nergica, которая может определять тяжесть, интенсивность и продолжительность обледенения.

Как и Lac Alfred, ветряная электростанция Caribou с 33 турбинами в Нью-Брансуике, Канада, также тестирует технологию WIPS Wicetec.

«Мы смотрим, может ли это быть эффективным для Caribou», — говорит менеджер участка Марк Хачи. «Мы тестировали одну или две турбины как минимум одну зиму. Чем дольше вы тестируете, тем лучше результаты».

В прошлом отсутствие значительного обледенения мешало Caribou тестировать различные технологии защиты от обледенения. Один производитель поставил Caribou шесть прототипов лезвий, оснащенных системой нагрева лезвий, использующих горячий воздух — единственные такие лезвия в мире, по словам Хачи.Однако без значительного обледенения в течение нескольких лет испытания оказались безрезультатными. Кроме того, технология потребовала бы от Caribou замены 99 лезвий стоимостью в десятки миллионов долларов.

Caribou опробовала несколько других вариантов защиты от обледенения, в том числе плитку с электрическим подогревом, покраску частей лопастей черной краской для поглощения УФ-излучения, покрытие, наносимое с вертолета, и сложный продукт НИОКР. Результаты варьировались от непрактичных до неэффективных и дорогостоящих.

Тем не менее, Хачи настроен оптимистично. «Каждый год появляются решения с более низкими первоначальными затратами», — говорит он.

Тем временем компания построила переносное устройство на металлической крыше, чтобы защитить рабочих от осыпания и обледенения, чтобы они могли получить доступ к ветряной турбине для возобновления работы. Они также заключили контракт с компанией на удаление льда с лезвий «с нуля», говорит Хачи. Преимущество, добавляет он, заключается в том, что вы платите за услугу только тогда, когда это необходимо. Окупаемость других технологий может привести к «плохой экономической эффективности», когда зимы теплее и не требуют вмешательства против или против обледенения.

Предотвращение такого обледенения с помощью данных, прогнозирующих потенциальные ледовые условия, позволяет заранее прогнозировать события, экономя энергию и сводя к минимуму риски.

Алгоритмы обледенения
Capstone Infrastructure, канадский траст, который инвестирует в активы по производству электроэнергии, сотрудничает с центром прикладных исследований Nergica для оценки разрабатываемых алгоритмов. По словам Тома Берджа, директора Capstone по ветровым операциям в Восточной Канаде, эта система будет предсказывать атмосферные условия, которые могут вызвать обледенение.

Навесные камеры

Key Nergica — это ледяной щит с подогревом, удаленный доступ и ночное видение.

По словам Антуана Амоса, аналитика отдела исследований и инноваций в Nergica, технология, лежащая в основе прогнозирования, представляет собой комбинацию данных и предупреждений, отправляемых операторам ветряных электростанций перед прогнозируемым событием. Амосс рассказал участникам недавней конференции по технологиям и инженерии, что система Nergica извлекает данные в течение дня и строит алгоритм, который учитывает скорость ветра, направление и порывы, температуру, состояние неба и накопленные осадки.Система может генерировать оповещения за 12–1 час до погодного явления. Затем операторы могут заранее запустить свою систему отопления, чтобы предотвратить обледенение.

«В настоящее время наша система с принудительной подачей горячего воздуха ожидает обнаружения падения кривой мощности после начала образования льда», — объясняет Бердж. «Цель состоит в том, чтобы довести лопасти до нагретого состояния, чтобы предотвратить образование первого связующего слоя льда на стекловолокне».

Лучшая предсказуемость также позволяет операторам определять, следует ли и когда полностью останавливать работу ветряных электростанций.«Бывают случаи, когда лучше подождать, пока солнце растопит лед», — говорит Бердж. Если модели указывают на серьезную вероятность обледенения — лед образуется слишком толсто или слишком быстро — тогда запуск системы будет бесполезен. «Иначе можно сутками сжигать энергию», — добавляет он.

С этой целью Capstone также измеряет солнечное излучение, чтобы определить, когда солнце способствует таянию льда. «Мы хотим оптимизировать систему для каждого случая обледенения. В настоящее время система обрабатывает все события одинаково. Нам нужны разные стратегии для разных типов событий», — говорит он.

Производитель турбин

, Enercon, также сотрудничает с Capstone, чтобы обеспечить интеграцию модели прогнозирования с их оборудованием.

Enercon в настоящее время использует свою систему обогрева лопастей почти на 700 ветряных турбинах в Канаде. По словам Тарика Даконе, инженера по техническому соответствию в Enercon, производитель работает с Nergica над проведением крупного статистического обзора прошлых показателей за последние два года. «Мы хотим показать, что система нагрева лопастей явно увеличила производительность.Он утверждает, что ключом к этой производительности является то, что система обогрева лопаток Enercon может использоваться во время работы турбины, позволяя турбине производить от 70 до 80% вырабатываемой энергии во время обледенения.

Переносная металлическая крыша Caribou Wind Farms защищает рабочих от падающего льда, чтобы они могли получить доступ к турбине для возобновления работы.

Между тем, Nergica также работает над идеями по минимизации производственных потерь из-за обледенения, используя комбинацию прогнозирования, обнаружения и смягчения последствий.Исследовательский центр, расположенный в Гаспе, Квебек, оценивает возможность использования установленных на турбине камер для анализа серьезности, интенсивности и продолжительности обледенения.

Шарль Годро, руководитель проекта по исследованиям и инновациям Nergica, рассказал аудитории недавнего вебинара New Energy Update, что камеры оснащены подогревом ледяного щита, удаленным доступом и ночным видением. Также в разработке находятся лазеры и микроволны.

Преимущества исследований и разработок значительны. По некоторым оценкам, эффективная система управления ледовой обстановкой может минимизировать потери мощности на 15–20 %.

«Вы можете проглотить столько потерь», — говорит Хачи из Caribou, который не понаслышке знает об обратной стороне простоя. «Мы должны гарантировать [провинциальному правительству] определенное количество энергии в год».

Первые проблемы шесть-восемь лет назад означали простои. В настоящее время Caribou превышает свои договорные обязательства и постоянно оценивает новые технологии методом проб и ошибок.


Рубрики: Новости, O&M, Проекты, Датчики
С тегами: nergica
 

Руководство по технологиям защиты от обледенения лопастей ветряных турбин

Обледенение лопастей ветряных турбин – плохая новость.Даже небольшие наросты льда вызывают аэродинамическую неэффективность, которая может привести к значительным потерям мощности, создать дисбаланс лопастей несущего винта и создать серьезную угрозу безопасности.

Но энергия ветра надежно используется в холодном (да, морозном) климате в Северной Европе, по всей Японии и даже в Арктике, потому что существуют проверенные методы, которые могут свести к минимуму повреждение ветряных турбин льдом.

Системы защиты от обледенения ветряных турбин – описание вариантов

Поскольку основной областью деятельности Weather Guard является молниезащита, мы не рекомендуем никаких конкретных решений по борьбе с обледенением.Тем не менее, мы считаем важным делиться отраслевыми разработками и предоставлять информацию о различных решениях, представленных на рынке сегодня.

Будьте в курсе ветровых технологий и других разработок, подписавшись на Uptime podca st

Технологии защиты от обледенения ветряных турбин

Из-за проблем с производительностью (и безопасностью!) Обледенение может вызвать проблемы с производительностью (и безопасностью), большинство операторов турбин и лопаток предлагают различные встроенные системы мониторинга состояния, которые могут запускать превентивные остановы, и доступно множество решений по модернизации, которые либо заменяют, либо поддерживают OEM. системы.

Здесь мы расскажем о некоторых возможностях снижения риска обледенения ветряных турбин, включая датчики обнаружения льда, технологию нагрева лопастей и ледофобные (противообледенительные) покрытия.

Решения для обнаружения льда ветряных турбин Системы обнаружения льда

используют комбинацию датчиков температуры, влажности, расхода воздуха, анемометров, камер и измерений для обнаружения изменений производительности. Системы могут быть основаны на гондоле, на основе лопастей или на их комбинации.

Eologix — одна из компаний, хорошо известная своими системами обнаружения льда.

Компания: Эологикс

Штаб-квартира: Грац, Австрия

Обзор:

Eologix предлагает сенсорные системы прямого измерения обледенения на поверхности лопастей ветряных турбин. Беспроводные, гибкие, энергонезависимые датчики обычно устанавливаются непосредственно на лопасти с помощью самоклеящейся защитной ленты, такой же прочной, как и на передних кромках.

Послушайте, как основатель Eologix Томас Шлегл объясняет, как работают различные технологии обнаружения льда и как точные измерения льда необходимы для реализации эффективных контрмер

Базовая станция, принимающая данные по радиоканалу, обычно устанавливается в гондоле каждой турбины, хотя может располагаться в башне или на земле.Базовая станция передает данные в систему SCADA или другую систему мониторинга состояния.

Чтобы узнать больше о датчиках Eologix для прямого измерения льда, посмотрите нижеприведенный эпизод нашего подкаста с основателем Томасом Шелглом:

Обнаружение обледенения лопастей ветряных турбин по-прежнему остается важным решением для ветрогенераторов, работающих в холодную погоду, поэтому в ближайшие годы мы продолжим следить за новыми технологиями в этом секторе.

Решения для обогрева лопастей ветряных турбин

Обогрев лопасти является наиболее распространенным методом предотвращения образования льда.Разные системы имеют разные компоненты, и часто рекомендуется устанавливать их на заводе перед установкой, хотя возможна модернизация. При модернизации требуется снять оригинальные лопасти, чтобы можно было установить нагревательные элементы в помещении.

В этом пространстве работают две компании: Borealis Wind и Wicetec.

Компания: Бореалис Ветер

Штаб-квартира: Онтарио, Канада

Обзор

Противообледенительная система Borealis состоит из системы обогрева лопасти, которая подает теплый воздух внутрь лопасти вдоль передней кромки, шкафа управления лопастями в каждой лопасти, шкафа управления ступицей и шкафа управления гондолой, объединенных с предохранительная цепь турбины.Система собирает данные из системы SCADA.

Также стартап, Borealis ищет первых пользователей своей технологии, но уже получил несколько финансовых грантов и наград для продолжения своего развития. Узнайте больше о Borealis здесь.

Компания: Wicetec

Штаб-квартира: Хельсинки, Финляндия

Обзор:
Система предотвращения обледенения Wicetec (WIPS) предотвращает образование льда на лопастях ветряных турбин благодаря нагревательному элементу из углеродного волокна.

Wicetec предлагает как новые установки, установку компонентов и установку на заводах, так и проектирует модернизацию существующих турбин. Wicetec рекомендует модернизацию объектов с потерями AEP > 3%.

Лассе Хитикко из Wicetec недавно присоединился к подкасту Uptime, чтобы рассказать о технологии, которую компания использует более 20 лет, и о том, как она работает для улучшения результатов своих клиентов из ветроэнергетики. Послушайте сейчас или посмотрите эпизод ниже:

Узнайте больше о Wicetec здесь.

Если вы рассматриваете систему обогрева лопасти, важно отметить, что изменение температуры на передней кромке лопасти может повлиять на ветровой поток и свойства заряда.

Любые модификации турбин или лопастей могут повлиять на молнию ri sks . Есть вопросы? Запись на консультацию .

Противообледенительные покрытия для ветряных турбин

Заимствуя аэрокосмические технологии, антиобледенительные покрытия быстро развиваются в ветроэнергетике.С тех пор, как решения по борьбе с обледенением ветряных турбин и защита от обледенения стали горячей темой новостей в начале этого года, когда снег и лед остановили тысячи турбин в Техасе, Texas-Elemental Coatings вызвала большой интерес к своим антиобледенительным покрытиям.

Несмотря на то, что покрытия не являются полностью антиобледенительными, они значительно облегчают удаление льда, позволяя ему «сходить» быстрее и через равные промежутки времени, что приводит к меньшему общему нарастанию льда. Важно отметить, что это дает эксплуатационным бригадам время для определения необходимости отключения и когда, а также приводит к менее опасным выбросам льда, поскольку он отвалится от лезвия до того, как скопится значительное количество льда.

Компания: Elemental Coatings

Штаб-квартира: Техас, США

Обзор:

Компания Elemental Coatings, обладающая обширным опытом в области противообледенительных покрытий для аэрокосмической отрасли, в настоящее время работает над защитой лопастей ветряных турбин от образования льда. Брайан Хаскинсон, генеральный директор Elemental Coatings, присоединился к нам в нашем подкасте, чтобы рассказать об их технологии и о том, что, по их мнению, они могут сделать, чтобы помочь ветроэнергетике. Смотрите ниже:

Покрытия, которые можно наносить поверх существующих поверхностей, используют для работы концепцию, известную как «локализация напряжения».Всякий раз, когда твердые частицы, такие как лед или отложения накипи, накапливаются на поверхности, покрытие вызывает напряжение в микроскопическом масштабе, вызывая его растрескивание и отпадение.

Elemental Coatings — это стартап, который в настоящее время ищет возможности для проведения испытаний. Компания ожидает, что их покрытия будут использоваться на ветряных турбинах в течение следующего года. Узнайте больше о них здесь.

Подробнее об исследованиях и технологиях в области покрытий

Американское химическое общество рассмотрело широкий спектр факторов, которые необходимо учитывать при разработке любого покрытия на крыле самолета или ветряной турбине, включая механическую прочность, эффективность при различных температурах и сопротивление сдвигу сцепления с льдом.Дополнительные сведения см. в документе ACS за 2014 год.

Опасности сверху: Модернизация направлена ​​на защиту ветряных турбин и увеличение мощности

Защита ветряных турбин от всех видов потенциального ущерба — вот что не дает операторам ветряных электростанций спать по ночам. И, рискуя спровоцировать еще одну бессонную ночь, мы думаем, что стоит отметить, что повреждения ветряных турбин молнией происходят гораздо чаще и регулярнее, чем зимние бури в Техасе.

Когда заголовки о ветроэнергетике недавно были сосредоточены на необычной активности зимних штормов в Техасе, это привлекло большое внимание к некоторым проблемам, с которыми сталкиваются владельцы ветряных турбин, и к тому, как внезапные остановки могут повлиять на огромное количество людей, которые полагаются на энергию ветра.

Также было показано, как много опытных специалистов работают в этой области, чтобы улучшить всю отрасль. Нам посчастливилось работать со многими из этих людей более 20 лет, и многие из них присоединились к нашему подкасту, чтобы обсудить новые методы и технологии для повышения производительности и эффективности ветроэнергетики. Послушайте, что они говорят здесь.

Будьте в курсе технологий ветроэнергетики и текущих событий

Интересуетесь новейшими ветроэнергетическими технологиями? Слушайте подкаст Uptime, чтобы оставаться в курсе событий.Подписывайтесь и слушайте ниже.

И обязательно свяжитесь с нами, если вам нужна модернизация молниезащиты ветрогенератора. LPS ветряной турбины StrikeTape компании Weather Guard обеспечивает многолетнюю надежную защиту, которая модернизирует существующую систему приемника и токоотвода лопасти.

Помощь ветряным турбинам прорезать лед

Лучшие места для ветряных электростанций — прибрежные районы, вершины холмов, открытые равнины и промежутки между горами; районы с обилием естественных ветров.Во многих из этих районов наблюдается снег, ледяной дождь и сезонная холодная погода, иногда в течение нескольких месяцев ежедневно опускается значительно ниже нуля. Скопление льда на лопасти ветряка ухудшает его аэродинамические характеристики и может привести к ошибкам измерения и контроля, потерям мощности, механическим и электрическим отказам и угрозам безопасности. Проблемы такого типа сокращают выработку возобновляемой энергии и время работы ветряной турбины. Kapton® RS, инновационная технология на основе полиимида для обогрева, может решить эту проблему.

В ходе первоначального расследования мы выявили более 2000 ветряных турбин, работающих в местах, классифицируемых как регионы с сильным обледенением. Они теряют от 5 до 20 процентов своего годового производства энергии из-за проблем с обледенением, которые ограничивают время работы ветряных турбин. Доступно много решений, но возникают проблемы с надежностью и безопасностью, отчасти из-за того, как электрические системы взаимодействуют с суровыми условиями и резкими уровнями циклического изменения температуры. Преисполненные решимости решить эту проблему, мы решили разработать модернизированную систему отопления, способную предотвращать обледенение ветряных турбин, тем самым повышая их эксплуатационную готовность.

Компания DuPont провела испытания системы отопления Kapton® в испытательной лаборатории Пенсильванского университета в условиях неблагоприятных условий окружающей среды и в партнерстве с владельцем ветряной электростанции провела испытания системы отопления в реальных условиях. В октябре 2020 года, после года испытаний, система обогревателей Kapton® RS была признана успешной, учитывая их способность правильно функционировать во время и после зимнего сезона. Затем мы начали новый этап тестирования для дальнейшего улучшения дизайна.

Средняя производительность турбины в районах сильного обледенения составляет 1.8 МВт. Мы поставили цель возместить 80 процентов потерь, что соответствует четырем процентам годового производства. Эта скорость рекуперации заменит 259 200 кВтч невозобновляемой энергии и 107 метрических тонн выбросов CO 2 (MTCO 2 ) на турбину. Прогнозируемая экономия CO 2 на более чем 2000 турбин в районах сильного обледенения заменит примерно 216 000 MTCO 2 в год, что эквивалентно снятию с дорог 47 миллионов бензиновых легковых автомобилей каждый год.

Выбрасывание льда из ветряных турбин – риск и смягчение последствий

Зимой ветряные турбины, как и любое другое сооружение, склонны к обледенению. Выбрасывание льда из ветряных турбин может вызвать серьезное беспокойство и ущерб. Лед может быть проблемой для ветряных турбин не только с технической точки зрения, но и может вызвать проблемы с обязательствами перед владельцами активов. Действительно, лед не только несет ответственность за технические повреждения, но и может быть опасен для окружающей среды и третьих лиц, проживающих поблизости от пострадавшей ветровой электростанции.

Поскольку в Greensolver безопасность стоит на первом месте, в этой статье будет рассмотрено, как смягчить последствия выброса льда из ветряных турбин, а сделать ветряные турбины устойчивыми к зимним условиям.

Формы для льда

Лед на ветряной турбине относится к одному из трех типов:

  • Мокрый снег: происходит при температуре воздуха чуть выше точки замерзания. Снег будет прилипать к холодным поверхностям из-за своего частично жидкого содержимого. Когда температура упадет ниже нуля, он превратится в лед.
  • Изморозь: образуется, когда влага из воздуха вступает в контакт с поверхностью, температура которой ниже точки замерзания. Изморозь обычно образуется на ветровой стороне турбин. Иней имеет белый цвет.
  • Глазурь: образуется при попадании жидких осадков на поверхность при температуре ниже точки замерзания. Глазурь обычно образуется при температуре от 0 до 10°C. Жидкость превратится в лед, глазурь прозрачная.
Ледовые риски

Из-за обледенения в первую очередь пострадает производительность ветряной турбины.Мы видели случаи, когда в случае глазури были обнаружены производственные потери от 80% до 91%.

Лед также может влиять на балансировку турбины, приводя к различным ошибкам, таким как ошибка рыскания, которая может вызвать остановку на длительный период.

Еще одна проблема — метание льда. Это может происходить как во время работы, так и в периоды простоя турбин. Когда лед отходит, это может привести к травмам людей или повреждению конструкций или оборудования вблизи турбины (турбин).Хотя более 50 % сброшенного льда упадет непосредственно под лопасти, вращение лопастей или ветер заставят лед падать на большее расстояние от турбины. Для предотвращения таяния льда все турбины должны быть остановлены, за исключением регулируемого выключения, где число оборотов меньше 1. Опасная зона обледенения на стоящей турбине определяется положением лопастей ротора.

Также важно отметить, что рассеивание льда может привести к травмам, ответственность за которые может быть возложена на владельца имущества.

Обнаружение льда

Менеджеры активов должны обнаруживать обледенение лопастей тремя различными способами:

  • Отклонение кривой мощности в сочетании с данными о погоде вызывает подозрение об обледенении лопастей.
  • Турбины могут быть оснащены индивидуальным программным обеспечением для обнаружения льда; это программное обеспечение определяет отклонение кривой мощности вместе с температурой, что приводит к отключению турбины при дисбалансе.
  • Владелец также может оснастить свои турбины специальными датчиками льда и/или системами мониторинга на одной или всех турбинах ветряной электростанции. Эти датчики/системы контролируют условия, и в случае, если условия указывают на рост льда, ветряная электростанция выключается.
Защита от ледохода

Как указывалось ранее, лед также может нанести ущерб общественным и окружающим строениям и привести к ответственности владельца актива. Категоризация риска расположения ветряной турбины имеет решающее значение для мер, которые необходимо принимать зимой, и Нидерланды разработали для этого систему.Мы различаем три разных уровня местоположения:

  • А-помещения, являющиеся свободными от дорог и закрытые для населения, квалифицируются как некритические.
  • B-локации считаются ограниченно критическими. Эти места расположены рядом с дорогами и зданиями, не являющимися общественным достоянием.
  • Критические места, также называемые C-местами, — это места, где турбины находятся рядом со зданиями и дорогами, где присутствуют пешеходы и велосипедисты.

Нидерланды разработали единую систему для снижения риска, и в зависимости от местоположения ветряной электростанции должны быть приняты различные меры по снижению риска:

  • Для турбин, расположенных в местах А: может быть достаточно вывески в местах А и предупреждения для землевладельцев/пользователей.
  • В случае расположения B или C дополнительные меры, такие как планы/процедуры безопасности, предупреждения и, при необходимости, поворот гондолы в фиксированное положение. Кроме того, эвакуация территории является одним из возможных результатов оценки риска.Специальные планы и процедуры для аварийных ситуаций, связанных со льдом, необходимо постоянно обновлять и ежегодно пересматривать.

Во Франции такой классификации не существует, однако каждая ветряная электростанция обязана иметь на приличном расстоянии знак, указывающий на опасность выброса льда – даже в регионах юга Франции, менее подверженных льду.

Когда зимние условия улучшатся и лед на ветряке/лопастях растает, можно задуматься о перезапуске ветрогенератора(ов).Однако перед любым перезапуском турбину необходимо осмотреть, и только в том случае, если на турбине не образовался лед, ее можно перезапустить. Эта проверка может быть выполнена либо:

  • Использование системы камер: специально обученный персонал оценит состояние турбины и лопаток, если все будет очищено, турбины будут удаленно перезапущены,
  • Использование компетентного обученного персонала, который выезжает на место и проверяет турбину. Если осмотр покажет, что турбина свободна ото льда, турбины будут перезапущены дистанционно или вручную.
Чем может помочь Greensolver?

Если у вас есть вопросы о том, как уменьшить выброс льда из ветряных турбин или другие общие вопросы безопасности, Greensolver имеет многолетний опыт безопасного управления ветровыми активами.

Вы также хотели бы знать, какое влияние снег и лед могут оказать на вашу солнечную электростанцию ​​? Наш специалист по солнечной энергии может проконсультировать вас.

Свяжитесь с нами по номеру , и мы поможем сделать ваши активы зимостойкими!

Изображение в меме о противообледенительной обработке ветряных турбин из Швеции

Зимняя погода: кадры с дронов засыпанных снегом городов Техаса

Рекордный зимний шторм продолжает сбрасывать снег на штат Техас.

Видео персонала, США СЕГОДНЯ

Заявление: Ветроэнергетические компании используют вертолеты и химические аэрозоли для удаления льда с ветряных турбин

Миллионы техасцев остались без электричества после зимнего шторма, который на этой неделе принес в регион беспрецедентную температуру. Многие пользователи социальных сетей ошибочно обвиняют ветряные турбины. Один из таких постов неверно описывает старую фотографию процедуры защиты от обледенения швейцарской ветряной мельницы , чтобы поставить под сомнение устойчивость ветровой энергии.

«Вертолет, работающий на ископаемом топливе, распыляет химическое вещество, сделанное из ископаемого топлива, на ветряную турбину, сделанную из ископаемого топлива, во время ледяной бури, — это потрясающе», — говорится в изображении, опубликованном в Instagram 28 февраля.16. 

Изображение, похожее на скриншот твита, содержит фотографию вертолета и замерзшей ветряной турбины. Вертолет несет бочку и распыляет жидкость на ветряную турбину.

Твитом поделился известный техасский консультант по нефти и газу Люк Легейт. Собрав более 30 000 ретвитов и 89 000 лайков, Легат сделал свои твиты приватными.

Проверка фактов: Изображение замороженных лодок снято в 2005 году во время ледяного шторма в Швейцарии, а не в Техасе. .”

Другие пользователи Facebook разместили такое же изображение и вводящее в заблуждение утверждение.

Изображение швейцарской вертолетной компании — химикаты не использовались

Изображение предоставлено швейцарской компанией Alpine Helicopter.

Компания Alpine Helicopter представила это изображение в своей презентации 2015 года для Международной конференции по ветроэнергетике Winterwind. Согласно презентации, Alpine начала испытания метода горячей воды с вертолета в 2013 году.

Alpine подчеркнула, что в процедуре не используются химические вещества.

То же изображение появилось в статье 2015 года норвежского издания TU Media. В статье поясняется, что вертолет использует струи горячей воды для растапливания льда на шведских ветряных мельницах.

Операторы вертолетов используют джойстик для распыления горячей воды на турбины, чтобы разморозить скопившийся на них лед или снег, чтобы предотвратить опасные осадки и препятствия для работы ветряных турбин. При подготовке вода накануне вечером нагревается в баке с помощью масляной горелки на 260 кВ. Затем процедура удаления льда с ветряной турбины занимает около 90 минут.

Проверка фактов: CDC не завышает количество смертей от COVID-19 достаточно противообледенительных систем.

«В воду не добавляют никаких химикатов, в отличие от противообледенительной обработки самолетов, которая часто включает широкое использование химикатов», — говорится в статье.

Пользователи социальных сетей несколько раз публиковали это изображение с критикой использования ископаемого топлива для удаления льда за последние несколько лет.

Австралийское издание по устойчивому развитию Renew Economy подсчитало, что ветряная турбина может окупить выбросы ископаемого топлива вертолета, используемые для удаления льда с турбины, за 22 минуты сильного ветра.

Ветряные турбины ответственны за часть отключений электроэнергии в Техасе

Адъюнкт-профессор гражданской и экологической инженерии Университета Райса Дэниел Коэн заявил USA TODAY, что замерзшие ветряные турбины не виноваты в нынешних отключениях электроэнергии в Техасе.

Коэн объяснил, что операторы электроэнергетики планируют изменять спрос и мощность в течение года, зная, что мощность ветра в определенное время ниже.Неспособность газа, угля и атомной энергии обеспечить ожидаемую большую часть необходимой энергии вызвала перебои в работе.

Совет по надежности электроснабжения Техаса – это некоммерческая организация, которая управляет энергосистемой Техаса. Согласно данным ERCOT, в январе на долю ветра приходилось 25% энергии Техаса. За весь 2020 год он обеспечивал около 23% потребностей Техаса в энергии.

Проверка фактов: Да, МакКоннелл сказал, что Трамп несет «практическую и моральную ответственность» за бунт в Капитолии.Транспортные средства и строительная техника, работающие на бензине, используются для перевозки материалов на строительную площадку и возведения конструкции. Ископаемое топливо также помогает собирать материалы и производить материалы, необходимые для строительства ветряной турбины. Например, сталь производится в печи, работающей на угле и природном газе.

Согласно IEEE Spectrum, журналу профессиональной организации инженеров, работающая ветряная турбина может генерировать достаточно энергии, чтобы компенсировать выбросы, необходимые для ее строительства, менее чем за год.В то время как энергия ветра не является свободной от выбросов и не зависит от ископаемого топлива, ветряные электростанции производят гораздо меньше чистых выбросов, чем традиционное производство электроэнергии на ископаемом топливе.

Наша оценка: частично неверно

Мы оцениваем утверждение о том, что ветряные электростанции использовали спреи на основе ископаемого топлива для удаления льда с турбин, ЧАСТИЧНО ЛОЖНЫ, потому что некоторые из них не подтверждаются нашим исследованием. В сообщениях ложно утверждается, что вирусное изображение показывает вертолет, распыляющий химикаты для удаления льда с ветряных мельниц. Фотография сделана швейцарской вертолетной компанией, которая использует горячую воду для растапливания льда на ветряных турбинах.Это правда, что при строительстве и обслуживании ветряных турбин используется ископаемое топливо, однако эти выбросы минимальны по сравнению с выбросами, компенсируемыми с течением времени работающими ветряными турбинами.

Наши источники для проверки фактов:

  • USA TODAY, 16 февраля, «Массовый сбой: почему миллионы людей в Техасе все еще без электричества?»
  • USA TODAY, 17 февраля, «Проверка фактов: замороженные ветряные турбины не заслуживают всей вины за отключение электричества в Техасе».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.