Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое редуктор газотурбинного двигателя

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

Редукторы низкого давления газобаллонного оборудования ГБО автомобилей применяются как в газовых системах питания на газе метан, так и в газовых системах питания на пропан-бутановой смеси.

Редукторы низкого давления газобаллонного оборудования ГБО автомобилей, устройство и принцип работы.

Редукторы низкого давления мембранно-рычажного типа имеют две ступени, конструктивно объединенные в один узел. В первой ступени происходит предварительное снижение давления (от 0,15 до 0,04 МПа).

Если редукторы низкого давления работают на сжиженном нефтяном газе, в них одновременно со снижением давления газа происходит его испарение за счет теплоты, подводимой в герметичную полость, подсоединенную к системе охлаждения двигателя. При использовании редукторов низкого давления в системе питания на метане нет необходимости подключать эту полость редуктора к системе охлаждения двигателя, так как газ во всей системе находится в газообразном состоянии.

Затем газ поступает во 2-ю ступень редуктора, где происходит снижение давления до значений, близких к атмосферному. Редукторы низкого давления газобаллонного оборудования ГБО автомобилей поддерживают эти величины давления при различных режимах работы двигателя. Для обеспечения работы в режиме холостого хода могут использоваться системы холостого хода, выполненные как отдельные каналы подачи газа параллельно второй ступени.

Управление подачей газа осуществляется за счет эжекции (всасывания) газа во впускной коллектор из выходного патрубка редуктора низкого давления, которая изменяется при открытии или закрытии дроссельной заслонки карбюратора. Конструктивных отличий при использовании компримированного и сжиженного нефтяного газов практически нет.

Встречаются конструкции, в которых редуктор высокого давления объединен с редуктором низкого давления в трехступенчатые редукторы, которые используются в системах питания на газе метан.

Все автомобильные редукторы низкого давления имеют устройства для автоматического прекращения поступления газа при остановке двигателя. Это обеспечивает надежное перекрытие подачи газа, даже если двигатель прекратит работу, и пожарную безопасность ГБО.

Редукторы низкого давления производства РЗАА, устройство.

Редукторы низкого давления производства РЗАА — двухступенчатые мембранно-рычажного типа. Крышка, корпус разгрузочного устройства, корпус редуктора, крышка корпуса экономайзера и верхняя крышка корпуса редуктора образуют внутренние полости 1-й и 2-й ступеней и разгрузочное устройство. Каждая ступень имеет свой клапан, мембрану, рычаг привода клапана, пружину.

Разгрузочное устройство образовано его корпусом, крышкой и мембраной. Пружина внутри разгрузочного устройства воздействует на упор, соединенный с мембраной 2-й ступени, и далее с рычагом клапана. Таким образом, на неработающем двигателе вход газа во 2-ю ступень закрыт.

Между корпусом экономайзера и корпусом редуктора крепится пластина, имеющая два дозирующих отверстия, через которые газ поступает в экономайзер и затем по патрубку в карбюратор-смеситель. В корпусе экономайзера находится клапан, перекрывающий канал подвода газа. Этот клапан удерживает в закрытом состоянии пружина. Вакуумная полость экономайзера, образуемая крышкой корпуса и мембраной, служит для открытия клапана.

Принцип работы редуктора низкого давления газобаллонного оборудования ГБО автомобилей.

При неработающем двигателе давление в полости 1-й ступени равно атмосферному и клапан открыт под действием пружины. При запуске двигателя газ поступает в 1-ю ступень через фильтр. Под действием давления в 1-й ступени перемещаются мембрана и рычаг вместе с клапаном. В результате образовавшегося разрежения мембрана перемещается вверх, освобождая ход упорной пластины и соединенного с ним штока, рычага и клапана.

Под действием давления газа в 1-й ступени открывается клапан и газ поступает в полость 2-й ступени, оказывая давление на мембрану. Газ поступает через отверстие в полость экономайзера и далее по патрубку подвода газа — в карбюратор-смеситель.

В режиме минимальных оборотов холостого хода обратный клапан закрыт, и газ поступает по каналам, регулируемым винтами. При увеличении нагрузки на двигатель дроссельная заслонка открывается. Расход газа, поступающего через клапан возрастает. Разрежение в вакуумной полости экономайзера уменьшается, клапан отрывает канал, и газ поступает через отверстие мощностной регулировки. Поток газа открывает обратный клапан, устремляясь в карбюратор-смеситель.

Регулировка давления в 1-й ступени выполняется изменением усилия пружины при вращении регулировочной гайки. Регулировка давления во 2-й ступени выполняется изменением усилия пружины при вращении регулировочного ниппеля. Ход штока и соответственно клапана регулируется винтом. Для контроля давления в 1-й ступени служит датчик. Указатель этого давления находится в кабине водителя. Испарение газовой смеси происходит вне редуктора в специальном испарителе.

По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.

Принцип работы

Основной функцией редуктора-испарителя (вариант с пропановым топливом) является понижение давления газовой смеси, поступающей из баллона в сжиженной фазе под давлением 16 атм., до рабочего (1-2 атм.). Её перевод в газообразное состояние путём подогрева от охлаждающей жидкости ДВС и подачу/дозировку к камерам сгорания мотора.

Ключевая причина, по которой устройство выходит из строя – износ мембран. Поэтому, прежде чем переводить работу мотора на газ, его сначала прогревают на бензине.

Работа вакуумного редуктора-испарителя

Сжиженный газ, поступая из баллона через мультиклапан к редуктору, преодолевает усилие клапана, на который давит пружина мембраны первой ступени. Далее газовая смесь расширяется, нагреваясь от циркуляции тосола/антифриза в теплообменной полости, чем воздействует на мембрану, которая перемещает коромысло, прижимая резиновый клапан, к седлу перекрывая подачу топлива.

Читать еще:  Что такое компрессия бензинового двигателя

Затем газ в парообразном состоянии следует во вторую камеру, отпирая клапан, откуда поступает к двигателю. Этот цикл осуществляется на заведённом моторе, из-за разряжения в подающей на карбюратор магистрали, способом эжекции (высасывания) газа. В случае прекращения работы ДВС, по аналогии с первой ступенью, газовая смесь, заполняя пространство, давит на диафрагму, запирая клапан, прекращает поступление топлива.

Принудительная подача газа происходит для обогащения топливной смеси при пуске двигателя, из салона авто, нажатием кнопки управления газовым оборудованием.

Для обеспечения пожарной безопасности при заглушенном ДВС, срабатывает разгрузочное устройство, которое состоит из пружины с толкателем, подпирающим коромысло клапана второй ступени, отсекая подачу газа. При пуске двигателя диафрагма устройства, под действием разряжения от впускного коллектора через трубку и штуцер на редукторе, пересиливает упругость пружины, тем самым прекращает препятствовать перемещению коромысла клапана.

Работа электронного механизма

Такие устройства наиболее эффективны и экономичны. Кардинальных отличий в принципе действия газового испарителя ГБО 2 поколения с электроуправлением и вакуумного 1 поколения нет. За исключением того, что в первом варианте подача газа осуществляется с участием электромагнитного клапана.

А вот принцип работы редуктора ГБО 4 поколения, а также его управление во многом отличаются из-за отсутствия второй камеры. В машинах с таким оборудованием подача газового топлива происходит распределённым впрыском на каждый цилиндр. Такой подход требует поддержания стабильного давления в редукторе ГБО 4 поколения (1-1.4 атмосфер зависит от ДВС авто). Управляется механизм контроллером газовой системы, который принимает сигналы от ряда датчиков.

При достижении рабочей температуры редуктора ГБО 40-60°C (настраивается с помощью программного обеспечения), сигнал с температурного датчика устройства поступает на ЭБУ оборудования. На основании чего блок управления автоматически переводит топливную систему с бензина на газовую смесь, путём подачи импульса к катушке электроклапана, который дозирует жидкую фазу газа в полость, где при нагреве она переходит в парообразную форму, далее поступая к форсункам.

Для регулировки оборудования на холостом ходу и аварийного сброса топлива во всасывающий коллектор, к штуцеру механизма подводится вакуумная трубка от впускного тракта двигателя.

Устройство и ключевой принцип работы газового редуктора

Газовый редуктор – механизм, который состоит из ряда последовательно соединённых камер, разделённых клапанами. Главным является разгрузочный клапан на выпуске, также играющий роль своего рода дозатора впрыска. Данный клапан может быть как электромагнитным, так и механическим, а также иметь дополнительную защиту против возможного хлопка.

Для правильной регулировки редуктора ГБО, в случае неисправности, необходимо и наличие ремкомплекта , куда входят уплотнители, прокладки и быстроизнашиваемые кольца из резины. В редукторе, вне зависимости от поколения, всегда есть испарительный элемент и канал холостого хода.

Принцип работы

Проходящий по магистрали сжиженный пропан либо метан попадает в первую ступень редуктора и испаряются с расширением, одновременно снижая давление в системе. В зависимости от того, к какому типу принадлежит редуктор, от поколения и фирмы-изготовителя, возможно наличие одной либо нескольких ступеней. В качестве примеров можно привести газовый редуктор ГБО Лавато или редукторы ГБО Томасетто , ориентированные на карбюраторные автомобили с двухступенчатой системой испарения, и одновременно отличающиеся умеренной ценой, простотой в дальнейшем обслуживании и наличием ремкомплектов по доступным ценам .

Выпускной клапан пропускает готовый к работе газ по специальной магистрали в коллектор, далее газ смешивается с воздухом до определённой пропорции и поступает в двигатель. В ходе испарения газ расширяется, если пропан сжат до 16 атмосфер, а метан – до 200, то давление спускается до 1,8 атмосфер. Такого рода процесс, согласно термодинамике, происходит с быстрым поглощением тепла и энергии из внешней среды.

Функционально редуктор мало отличим от стандартного рефрижератора, и поэтому газовый редуктор замерзает во время работы. Механизм может замерзнуть до такой стадии, что начинает покрываться льдом или инеем и становится непригодным для дальнейшей эксплуатации, так как из-за раздутого клапана установка пропускает сжиженный газ дальше (в этом случае понадобится ремкомплект и новая регулировка редуктора ГБО).
Для профилактики такого явления прибор подключается к системе охлаждения и устанавливается поближе к обогревательным элементам автомобиля. Температура редуктора ГБО – важнейший показатель, именно из-за особенности работы редуктора в холодную погоду невозможно запустить двигатель на газу, вначале необходим прогрев на бензине, и уже потом – переход на метан или пропан.

Читать еще:  Что такое диагностику инжекторного двигателя

У каждого редуктора своя производительность, и при неправильном выборе подача газа может оказаться недостаточной, редуктор станет работать интенсивнее и больше остывать. В конечном итоге это может привести к остановке газовой установки и необходимости последующего ремонта.

Подача топлива во 2-ю ступень регулируется нагрузкой клапана. Вращение регулировочного винта идёт через пружинный механизм. Эластичная мембрана «застывает» в равновесии. В данном случае разрежение от ДВС на холостом ходу компенсируется нагрузкой пружинного механизма. Это и есть принцип работы редуктора ГБО на холостых оборотах.

Что происходит после открытия заслонки?

Дроссельная заслонка открывается и происходит процесс эжекции. Мембранная пластина 2-й ступени отклоняется пропорционально нагрузке, которую испытывает мотор. Она тянет коромысло клапана, открывая седло и увеличивая интенсивность подачи горючего. Такие действия автоматически увеличивают обороты мотора.

Регулировка редуктора заднего моста

Производить регулировку заднего моста необходимо лишь в тех случаях, когда он действительно начал Вас беспокоить странным гулом, который уже слышно на скоростях от 30 км/ч. Основной причиной появления характерного шума в редукторе заднего моста является постоянное подвергание автомобиля большим перегрузкам или слишком частая езда с прицепом или простые механические повреждения. Поэтому не медлите с визуальной диагностикой механизма. Сальники и фланцы, подшипники, сателлиты (звездообразный элемент в дифференциале) и их оси – всё это нужно будет снять и осмотреть, а в случае износа – незамедлительно поменять. Как должны выглядеть все эти детали в нормальном рабочем состоянии, Вы узнаете из мануала к Вашему транспортному средству. Замена редуктора в отечественном автомобиле будет не дорогостоящей.

А если же у Вас иномарка, тогда лучше изучите все прейскуранты и наведите справки в магазинах автомобильных запчастей. Теперь, когда все детали исправны (это было выявлено при визуальной диагностике), то можно собирать редуктор. Первым делом идёт ведущая шестерня, далее регулировочная шайба, фланец и распорная втулка с подшипниками. Далее затягиваем гайку с необходимым усилием. Для этого берём специальный ключ с встроенным динамометром, в отсутствие такового придётся постоянно пользоваться мерным рычагом. Каждый миллиметр хода рычага нужно будет сопровождать измерением давления безменом. А это очень хлопотно и долго, причём требует определённой точности и осторожности. Гайка должна затягиваться на 1 Ньютон, в это время фланец не должен двигаться.

Его нужно закрепить специальным ключом с распорками, которые по размеру точно подходят под пазы фланца. Затем монтируем ведомую шестерню на её место в корпус дифференциала и затягиваем болты. Теперь приступаем к непосредственной регулировке люфта. После установки всех деталей на своё место, затягиваем все гайки по минимуму и поворачиваем ведомую шестерню. Далее проверяем её на наличие небольшого люфта, покачивая шестерню из стороны в сторону. Запомните, люфт должен быть, но не значительный! Это, можно сказать, запасное место для нагрева редуктора. Чтобы ничего не лопнуло при движении. На заключительном этапе проверяем расстояние между болтами, удерживающими гайки, которые мы недавно закрутили. Гайки необходимо затянуть на одинаковое расстояние, для этого следует воспользоваться штангенциркулем. После снова проверяем шестерню на наличие люфта. Важно, чтобы он таким и оставался дальше. Всё, регулировка редуктора окончена.

Сферы применения редукторов

Редукторы применяются в тех случаях, когда в рабочем механизме требуется изменить показатель угловой скорости вращения, передающегося от привода, а также в случае, когда нужно повысить крутящий момент. В зависимости от специфики техники, где требуется использование данного механизма, применяют разные виды редукторов. Мотор-редуктор устанавливается на строительную и землеройную технику, применяется на цементных заводах, используется в машинах горнодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и в других сферах.

Червячный редуктор незаменим в механизмах, требующих обеспечения плавного движения. Такое устройство используется в лифтах, строительной технике и насосах. Во время работы достигается нужный показатель увеличения крутящего момента без создания лишнего шума во время движения рабочих узлов.

Цилиндрический редуктор наиболее распространен и применяется практически во всех сферах промышленной деятельности, включая машиностроение, робототехнику и строительство. Причиной такой популярности является высокий показатель КПД механизма и его экономичность во время эксплуатации и обслуживания.

Конический редуктор используется в машиностроении в приводах, а также в станках. Наиболее удобен механизм для расположения в поворотных механизмах, где требуется размещение ведущего и ведомого валов перпендикулярно.

Блог об энергетике

На днях Василий рассказал о статье, в которой подробно и простыми словами описан цикл ПГУ-450. Статья действительно очень легко усваивается. Я же хочу рассказать о теории. Коротко, но по-делу.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя фиат брава

Материал я позаимствовал из учебного пособия «Введение в теплоэнергетику». Авторы этого пособия — И. З. Полещук, Н. М. Цирельман. Пособие предлагается студентам УГАТУ (Уфимский государственный авиационный технический университет) для изучения одноименной дисциплины.

Газотурбинная установка (ГТУ) представляет собой тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется сначала в теплоту, а затем в механическую энергию на вращающемся валу.

Простейшая ГТУ состоит из компрессора, в котором сжимается атмосферный воздух, камеры сгорания, где в среде этого воздуха сжигается топливо, и турбины, в которой расширяются продукты сгорания. Так как средняя температура газов при расширении существенно выше, чем воздуха при сжатии, мощность, развиваемая турбиной, оказывается больше мощности, необходимой для вращения компрессора. Их разность представляет собой полезную мощность ГТУ.

На рис. 1 показаны схема, термодинамический цикл и тепловой баланс такой установки. Процесс (цикл) работающей таким образом ГТУ называется разомкнутым или открытым. Рабочее тело (воздух, продукты сгорания) постоянно возобновляется — забирается из атмосферы и сбрасывается в нее. КПД ГТУ, как и любого теплового двигателя, представляет собой отношение полезной мощности NГТУ к расходу теплоты, полученной при сжигании топлива:

Из баланса энергии следует, что NГТУ = QT — ΣQП, где ΣQП — общее количество отведенной из цикла ГТУ теплоты, равное сумме внешних потерь.

Основную часть потерь теплоты ГТУ простого цикла составляют потери с уходящими газами:

ΔQух ≈ Qух — Qв; ΔQух — Qв ≈ 65…80%.

Доля остальных потерь значительно меньше:

а) потери от недожога в камере сгорания ΔQкс / Qт ≤ 3%;

б) потери из-за утечек рабочего тела ; ΔQут / Qт ≤ 2%;

в) механические потери (эквивалентная им теплота отводится из цикла с маслом, охлаждающим подшипники) ΔNмех / Qт ≤ 1%;

г) потери в электрическом генераторе ΔNэг / Qт ≤ 1…2%;

д) потери теплоты конвекцией или излучением в окружающую среду ΔQокр / Qт ≤ 3%

Теплота, которая отводится из цикла ГТУ с отработавшими газами, может быть частично использована вне цикла ГТУ, в частности, в паросиловом цикле.

Принципиальные схемы парогазовых установок различных типов приведены на рис. 2.

В общем случае КПД ПГУ:

Здесь — Qгту количество теплоты, подведенной к рабочему телу ГТУ;

Qпсу — количество теплоты, подведенной к паровой среде в котле.

Рис. 1. Принцип действия простейшей ГТУ

а — принципиальная схема: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина; 4 — электрогенератор;
б — термодинамический цикл ГТУ в ТS-диаграмме;
в — баланс энергии.

В простейшей бинарной парогазовой установке по схеме, показанной на рис. 2 а, весь пар вырабатывается в котле-утилизаторе: ηУПГ = 0,6…0,8 (в зависимости, главным образом, от температуры уходящих газов).

При ТГ = 1400…1500 К ηГТУ ≈ 0,35, и тогда КПД бинарной ПГУ может дос-тигать 50-55 %.

Температура отработавших в турбине ГТУ газов высока (400-450оС), следовательно, велики потери теплоты с уходящими газами и КПД газотурбинных электростанций составляет 38 % , т. е. он практически такой же, как КПД современных паротурбинных электростанций.

Газотурбинные установки работают на газовом топливе, которое существенно дешевле мазута. Единичная мощность современных ГТУ достигает 250 МВт, что приближается к мощности паротурбинных установок. К преимуществам ГТУ по сравнению с паротурбинными установками относятся:

  1. незначительная потребность в охлаждающей воде;
  2. меньшая масса и меньшие капитальные затраты на единицу мощности;
  3. возможность быстрого пуска и форсирования нагрузки.

Рис. 2. Принципиальные схемы различных парогазовых установок:

а — ПГУ с парогенератором утилизационного типа;
б — ПГУ со сбросом газов в топку котла (НПГ);
в — ПГУ на парогазовой смеси;
1 — воздух из атмосферы; 2 — топливо; 3 — отработавшие в турбине газы; 4 — уходящие газы; 5 — вода из сети на охлаждение; 6 — отвод охлаждающей воды; 7 — свежий пар; 8 — питательная вода; 9 – промежуточный перегрев пара; 10 — регенеративные отбросы пара; 11 — пар, поступающий после турбины в камеру сгорания.
К — компрессор; Т — турбина; ПТ — паровая турбина;
ГВ, ГН — газоводяные подогреватели высокого и низкого давления;
ПВД, ПНД — регенеративные подогреватели питательной воды высокого и низкого давления; НПГ, УПГ — низконапорный, утилизационный парогенераторы; КС — камера сгорания.

Объединяя паротурбинную и газотурбинную установки общим технологическим циклом, получают парогазовую установку (ПГУ), КПД который существенно выше, чем КПД отдельно взятых паротурбинной и газотурбинной установок.

КПД парогазовой электростанции на 17-20 % больше, чем обычной паротурбинной электростанции. В варианте простейшей ГТУ с утилизацией тепла уходящих газов коэффициент использования тепла топлива достигает 82-85%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector