Настройка актуатора турбины своими руками

С целью повышения мощности автомобильного двигателя некоторые водители прибегают к установке турбины (или, как ее еще называют, «турбокомпрессора»). В этом плане, наиболее эффективными считаются турбины высокого давления, конструкция которых отличается от обычных устройств наличием клапана, устраняющим избыточное давление на высоких оборотах. Этот клапан может иметь разные названия: «актуатор», «вестгейт» или «вакуумный регулятор», но все они обозначают деталь, отвечающую за защиту турбины от перегрузок в процессе ее работы на высоких оборотах.

• 1. Как работает «защитник» турбины?
• 2. Причины поломки и замена актуатора турбины
• 3. Как настроить актуатор турбины?

Однако, как и все детали, актуатор иногда выходит из строя, из-за чего его приходится менять. Штатные детали настраиваются производителем, а вот сменные запчасти приходится регулировать в самостоятельном порядке. Многие специалисты советуют доверить вопрос настройки вестгейта опытным мастерам, у которых есть для этого все необходимое оборудование, но, в крайнем случае, можно попробовать обойтись и собственными силами; а о том, как это сделать, Вы узнаете из данной статьи.

Но для начала разберемся с принципом работы и наиболее распространенными поломками актуатора.

1. Как работает «защитник» турбины?

Итак, мы уже выяснили, что актруатор турбины является специальным регулятором, ограждающим устройство от перегрузок и представляющим из себя клапан, который устанавливается в выпускном коллекторе непосредственно перед самой турбиной.

Принцип работы такого регулятора заключается в следующем: когда обороты силового агрегата, а соответственно, и давление отработанных газов, вместе с оборотами колеса турбины возрастают, открывается обходной клапан, через который газы проходят мимо турбинного колеса. Если рассматривать процесс более детально, то, перемещаясь через горячую часть турбокомпрессора, выхлопные газы активизируют движение крыльчатки и самого вала, на котором еще находится крыльчатка холодной части устройства турбины. Именно эта часть создает давление во впускном коллекторе, что обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания. Когда турбинное колесо достигает больших оборотов и давление выхлопных газов увеличивается, в игру вступает актуатор, открывающий обходной клапан и способствующий выходу отработанных газов мимо колеса турбины.

Достигнув высоких оборотов, турбонагнетатель просто не способен самостоятельно разогнаться в полную силу, и в этом ему помогает описанное устройство. При нажатии на педаль «газа» на турбине открывается вестгейт, сквозь который выходят выхлопные газы, позволяя большому количеству воздуху попасть в клапаны.

2. Причины поломки и замена актуатора турбины

Среди наиболее распространенных поломок актуаторов выделяют повреждения его электронных составляющих, неисправности электромотора и поломку зубьев шестерней привода.

При наличии соответствующих запасных деталей ликвидировать появившуюся проблему не составит большого труда, особенно в условиях специализированных мастерских. Чтобы точно определить, с чем приходится иметь дело, выполняют тестирование турбокомпрессора, а для проведения процедуры необходимы специальные тестеры, использующиеся с целью проверки состояния контроллера. Конечно, в «домашних условиях» всего необходимого оборудования может и не оказаться, но это не мешает многим автовладельцам браться за ремонт без него.

В некоторых случаях, в ходе продолжительной эксплуатации транспортного средства, может понадобиться не только ремонт, но и полная замена вышедшего из строя актуатора. Как правило, причиной такой необходимости является поломка манжеты и маслосъемных колпачков, а следствием – снятие старого вестгейта и установка нового устройства.

Процедура монтажа начинается с изъятия из корпуса старой манжеты, после чего обе поверхности обезжириваются, и, за счет клея-герметика, новая манжета наклеивается на корпус с двумя колпачками. Чтобы обеспечить вакуум и дополнительную смазку после застывания Литола, между колпачками набивается зазор. Мембрана сажается на клей и завальцовывается по кругу, а в завершение процесса производится настройка актуатора.

3. Как настроить актуатор турбины?

Внешним проявлением необходимости регулировки актуатора является характерное дребезжание в области турбины при глушении двигателя и в ситуациях перегазовок на сбросе. Появление дребезжания чаще всего обусловлено свободным ходом штока и исходит от калитки регулятора. Также о необходимости настройки будет свидетельствовать недостаточный наддув, конечно, при условии исправности всех остальных узлов и полной герметичности впуска.

Нужно отметить, что процедура самостоятельной регулировки актуатора всегда выполняется на собственный страх и риск, и ответственность за результат всегда лежит на самом автовладельце. Для увеличения давления наддува могут применяться несколько способов. Наиболее простой – это замена пружины устройства, так как более упругая деталь сможет увеличить давление, в то время как более мягкая, наоборот, снизит его.

Второй способ — затягивание либо расслабление конца вестгейта, что регулирует уровень открытия/закрытия заслонки. Расслабление конца удлинит тягу перепускного клапана, а затягивание – укоротит. Более короткая тяга будет способствовать плотному закрытию заслонки, что потребует большего давления и времени для ее открытия. За счет этого удается добиться быстрого раскручивания крыльчатки.

И еще один вариант действий, который помогает увеличить наддув – это установка соленоида (буст-контроллера), механизма, который изменяет реальный показатель давления. Он устанавливается перед актуатором и снижает давление, воздействующее на вестгейт. Буст-контроллер выпускает часть воздуха, обманывая таким образом актуатор.

Обратите внимание! Подлезть к нужной регулирующей гайке можно, лишь сняв турбокомпрессор или из-под машины, протянув руку в район байпаса. Подтянув гайку, Вы укоротите шток, и калитка прикроется. Для выполнения этой задачи потребуется определенный инструментарий, а точнее, ключ на 10 и плоскогубцы с длинными «носами». Выполнять процедуру рекомендуется после предварительного снятия катализатора, что даст возможность дополнительного визуального контроля степени закрытия актуатора.

То есть, сначала нужно снять скобу со штока, затем отвернуть гайку на 10 (вполне возможно, что она будет болтаться), после чего с помощью плоскогубцев следует подтянуть регулировочную гайку (хотя на гайку деталь не очень похожа) против часовой стрелки до тех пор, пока калитка полностью не закроется (для проверки просто постучите по ней пальцем, она не должна вибрировать).

Выполнив эти действия, подтяните гайку еще на 3-4 витка резьбы (каждый оборот – это примерно 0,315 Бар на мембране актуатора), а после осуществления настройки необходимо законтрить гайку на 10 и установить скобу обратно. В спокойном положении актуатор должен быть закрыт по максимуму.

Регулировка турбины – играем по правилам

Какой агрегат в автомобиле наиболее эффективен для системного повышения мощности авто, снижения расхода топлива и минимизации вредных выбросов? Это — турбина. С самого ее появления водители оценили по достоинству преимущества турбированного двигателя:

• увеличение мощности при небольших объемах двигателя; 
• пониженный уровень токсичности выхлопных газов за счет лучшего сгорания топлива;
• меньший расход топлива;
• компактность и небольшой вес;
• лучший крутящий момент.

Конструкция турбокомпрессора изначально рассчитана на высокие нагрузки. Поэтому ее не так просто вывести из строя. Но все же неисправности могут случиться с любым агрегатом. И свою роль в этом могут сыграть неправильная регулировка и балансировка турбины.

Виды регулировки турбины

Настройка, а также регулировка турбины с изменяемой геометрией – важный этап ремонта турбонаддува. Не советуем его игнорировать, чтобы система наддува работала правильно и соответствовала заявленным производителем параметрам.

Фото: Геометрия турбины требует настройки после ремонта

Не менее важную роль играют регулировка актуатора, штока, клапана давления турбины. Актуатор настраивают только на СТО, так как при подборе и настройке актуатора нужны знания о максимально допустимых параметрах конкретного турбокомпрессора. И специализированное оборудование, которое работает в режиме максимально приближенном к работе автомобиля.

И завершает наш список балансировка турбины. Учитывая количество оборотов, до которых  может доходить вращение вала турбины, а это более 200 000 об/мин – представьте себе, что может произойти, если турбина при этом не отбалансирована. Изгиб или разрушение вала – одно из последствий разбалансировки. Также не менее печальными будут последствия разрушения компрессорного колеса. Поэтому турбина всегда должна быть отбалансирована перед установкой на автомобиль.

Теперь давайте рассмотрим каждый вид регулировок подробнее.

Настройка геометрии турбины

Настройка турбокомпрессора с изменяемой геометрией проводится на специализированном оборудовании. Проверяются следующие параметры:

• объем проходящих газов;
• клапан управления давлением;
• углы раскрытия лопаток.

Последствия неправильной настройки геометрии будут проявляться в ухудшении динамических показаний двигателя, повышении расхода топлива. А ведь это не то, чего хочет водитель. Всегда жаль, когда возможности авто не используются на полную. Поэтому этот этап настройки также важен при ремонте авто. Тем более, что занимает он по времени около 15 минут.

Регулировка актуатора, штока, клапана давления

Важным этапом при ремонте турбины является регулировка актуатора, которую нужно проводить только в автосервисе. Дело в том, что турбокомпрессоры отличаются характеристиками и настройками, при которых в агрегате должно понижаться давление. И эти параметры обязательно нужно знать и учитывать при подборе актуатора на замену. Настройка актуатора проводится на специализированном стенде, который имитирует работу автомобиля. 

Фото: Диагностика актуатора в Master Service 

Любое вмешательство в работу перепускного клапана, его ремонт, а также после определенного времени активной эксплуатации – требуется новая настройка наддува. Без этого турбина не будет работать правильно, а турбокомпрессор будет изнашиваться. Эту процедуру также лучше доверить профессионалам.

Каталог актуаторов

Балансировка турбокомпрессора

При разбалансировке турбокомпрессора неприятности могут быть следующими:

• деформация или разрушение вала ротора;
• либо повреждение крыльчатки компрессорного колеса. 

При таких повреждениях необходима замена вала ротора и крыльчатки. Полумерами здесь не обойтись, ведь последствия могут быть весьма плачевными, если представить, сколько бед могут доставить оторванные фрагменты, попавшие в двигатель автомобиля.

Фото: Специализированный стенд для диагностики и настройки турбины

Правильная балансировка проводится на специализированных стендах в несколько этапов, во время которых проводится балансировка ротора отдельно и в сборе на агрегате. Также важно проводить процедуру на максимальных оборотах, чтобы выявить отклонения, которые проявляются при высоких нагрузках.

Как видите, настройка и регулировка турбокомпрессоров — важный этап ремонта и должна проводиться профессионалами на специализированном оборудовании.
В Master Service наши мастера имеют все нужное оборудование, знания и опыт в диагностике и ремонте систем наддува.

На складе компании всегда в наличии широкий ассортимент агрегатов и комплектующих для быстрого ремонта. 

Каталог турбин

На все работы и агрегаты предоставляем гарантию: 24 месяца для легковых авто и 12 для грузового транспорта. Для большей уверенности вы можете приобрести дополнительную гарантию на турбокомпрессоры: еще 6 месяцев к основной гарантии. Условия Расширенной гарантии уточняйте у менеджеров при оформлении заказа.

Записывайтесь на диагностику турбины в Master Service.
 

Настройка сгорания для турбин внутреннего сгорания

Фред Бэкингем, ЧП. – Главный консультант, Инженерные услуги, Корпорация NAES

Современные генераторы с турбинами внутреннего сгорания (СТГ) должны соответствовать нескольким конкурирующим эксплуатационным требованиям: строгим стандартам выбросов, требованиям высокой эффективности, повышению эксплуатационной гибкости и высокой надежности. Системы сжигания прошли путь от простых диффузионно-пламенных камер сгорания, в которых для сокращения выбросов используется впрыск пара или воды, до многоступенчатых систем с сухим низким содержанием NO 9.Камеры сгорания 0007 x (DLN). На рисунке 1 показана эта эволюция ¹ . (Обратите внимание, что впрыск пара для ясности опущен. )

Рисунок 1 – Эволюция технологии камеры сгорания

 

На рисунках 2 и 3 показана современная современная технология камеры сгорания DLN производства Siemens и GE ^2,3,4 . Последовательность различных ступеней для камер сгорания Siemens со сверхнизким содержанием NO _x (ULN) и GE DLN 2.6+ показана на рисунках 4 и 5.

Рисунок 2. – Siemens Ultra-Low NO _x (ULN) Камера сгорания

Рисунок 3. – Камера сгорания GE DLN 2.6+

Рисунок 4. Последовательность ступеней камеры сгорания Siemens ULN воспламенение, продувка и возгорание нестабильность может нарушить работу турбины внутреннего сгорания и повредить компоненты турбины. Вспышка возникает, когда локальная скорость пламени превышает локальную скорость топливно-воздушной смеси, в результате чего фронт пламени распространяется вверх по потоку в процессе горения. Обдув относится к прекращению процесса горения. Неустойчивость горения, которая проявляется как вибрация, возникает, когда флуктуации давления взаимодействуют с флуктуациями тепловыделения в системе сгорания. На рисунках 6 и 7 показаны повреждения, вызванные воспоминанием 9.0009 5 и нестабильность горения ⁶ в камерах сгорания DLN.

Рисунок 6. – Примеры повреждения обратного воспламенения

Рисунок 7. – Примеры повреждения нестабильности горения низкий уровень выбросов NOx. Камеры сгорания DLN контролируют сложное взаимодействие нескольких ступеней камеры сгорания, меняющиеся условия окружающей среды, пределы стабильности, выбросы и динамику. Последовательность различных ступеней камеры сгорания по мере того, как ТТ переходит от пуска к полной нагрузке, позволяет поддерживать скорости и температуры горения в узких пределах. Настройка сгорания регулирует последовательность ступеней камеры сгорания, расхода топлива и воздуха (в определенных пределах) для безопасной оптимизации производительности (рис. 8).

Рис. 8. Оптимизированная работа камеры сгорания DLN

Настройка сгорания обычно происходит во время первоначального ввода ТТ в эксплуатацию или после основных работ по техническому обслуживанию или модернизации компонентов. Обычно выполняемый OEM или квалифицированным и опытным сторонним поставщиком услуг, он касается всего диапазона параметров процесса ГНКТ:

• Давление топлива и расход
• Массовый расход воздуха
• Положение направляющего аппарата на входе компрессора
• Перепускной клапан компрессора позиция
• Давление на выходе из компрессора
• Давление на выходе из турбины
• Температура на выходе из турбины и температурный разброс
• Выход на выходе из турбины O ₂ , CO и NO _x
• Вибрация сгорания 90 050

Функции системы управления ТТ характеризуются поддержанием горения в допустимом рабочем окне.

OEM-производители CT и сторонние производители систем сгорания разработали системы онлайн-мониторинга динамики сгорания (CDMS), которые можно интегрировать в системы управления турбинами для непрерывного контроля параметров рабочего процесса. CDMS теперь может регулировать настройку сгорания, чтобы компенсировать изменения условий окружающей среды, рабочих параметров и износа компонентов. Примеры CDMS включают:

• ECOMAX™ (Ethos Energy)
• AutoTune (PSM)
• OpFlex™ (GE)
• SPPA-D3000 (Siemens)

Регулировка сгорания имеет решающее значение для успешной работы современной турбины внутреннего сгорания генераторы, оснащенные -современные системы сгорания DLN. Настройка, выполняемая квалифицированными инженерами и техниками по системам сгорания, может быть улучшена за счет интеграции CDMS в систему управления турбиной внутреннего сгорания.

Каталожные номера

1. Бойс, Мерхерван П., Справочник по проектированию газовых турбин , 4 ^th Edition, Butterworth-Heinemann, Waltham, MA, 2012
2. Johnson, C., Pepperman, B., Koenig, M., Abou-Jaoude, K. ., Гулати А., Морадян Дж., «Технология сжигания со сверхнизким содержанием NOx», Power-Gen International 2008, Siemens Power Generation, Inc., Орландо, Флорида, 2008
3. Дэвис, Л.Б., Глак, С.Х., «Сухой Системы сгорания с низким содержанием NOx для газовых турбин GE для тяжелых условий эксплуатации», GER-3568G, GE Power Systems, Скенектади, штат Нью-Йорк, 2000 г.
4. Голдмеер, Дж., «60 миллионов часов обучения: повышение работоспособности и гибкости газовых турбин с помощью опыта DLN», Power-Gen Asia 2014, General Electric Company, Скенектади, штат Нью-Йорк, 2014
5. Мехер-Хомдж, К.Б., Захри, Дж., Бромли, А.Ф., «Конструкция топливной системы газовой турбины, сгорание и эксплуатация», Труды тридцать девятого симпозиума по турбомашинам, 4–7 октября 2010 г., Лаборатория турбомашин, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас, 2010
6. Karwowsji, P., «Мониторинг — и смягчение — динамики горения», Combined Cycle Journal , август 2006 г.
7. Автоматическая настройка процессов сгорания на пороге мейнстрима», Combined Cycle Journal Online, май 2011 г.

Программное обеспечение для повышения производительности газовых турбин | Оптимизация газовой турбины

Оптимизация активов

Генерируйте больше энергии с меньшими выбросами и расходом топлива. Сделайте управление топливом и воздухом вашей газовой турбины умнее, используя AI/ML с программным обеспечением Autonomous Tuning.

Поговорите с членом команды

Сокращение расхода топлива и выбросов с помощью программного обеспечения для повышения производительности газовой турбины

Сокращение расхода топлива и выбросов с помощью программного обеспечения для повышения производительности газовой турбины

Снижение расхода топлива и выбросов углекислого газа

Снижение выбросов окиси углерода

Снижение выбросов NOx

Ручная настройка или связанное с ней время простоя

Настроен на производительность — каждые две секунды

Autonomous Tuning — локальное решение, использующее искусственный интеллект и машинное обучение (AI/ML) для непрерывного поиска идеальных температур пламени и разделения топлива для оптимального сгорания и оптимизации газовой турбины. Программное обеспечение определяет изменения температуры окружающей среды, свойств газового топлива и ухудшение характеристик и каждые две секунды передает средствам управления корректировки в режиме реального времени. Программное обеспечение уровня 2 полностью связано с программированием системы управления, критически важным для безопасности, и не может повредить газовую турбину.

 

Хотите узнать больше? Прочтите Решения AI/ML, жизненно важные для эффективной мощности авиационных турбин, необходимых для восполнения возобновляемой изменчивости

До и после ПО Autonomous Tuning: Используя информацию из ПО, выбросы CO были значительно снижены. Профиль CO теперь контролируется и полностью соответствует нормам.

«С Autonomous Tuning компания GE Digital представила практический промышленный пример использования машинного обучения в диспетчерском управлении с обратной связью, и все это работает на периферии. Это реальное применение ИИ для декарбонизации с ощутимым сокращением выбросов и топлива для операторов газовых турбин. Эта и другие подсистемы строительных блоков — шаг к автономной работе».

 

Джо Перино, главный аналитик LNS Research

Результаты клиентов по настройке газовых турбин

Сокращение выбросов CO на 14%

Пиковая установка LM6000 сократила выбросы CO на 14 % при работе с составом с низким удельным весом, который может увеличить выбросы CO. Выбросы NOx были снижены на 12 % при работе с составом с высоким удельным весом, что может увеличить выбросы NOx. Количество событий ручной настройки было сокращено с 4 до 0, что позволило избежать 12-дневного простоя. С момента установки программного обеспечения на заводе не произошло ни одного события с высокой акустикой по сравнению с 6 случаями в прошлом году.

 

Начните свое автономное путешествие сегодня.

Поговорите с членом команды сегодня

Снижение выбросов NOx на 10 %

Европейский завод LM6000 сократил выбросы NOx на 10% без необходимости капитального ремонта системы сгорания, которая обошлась бы объекту в 2 миллиона долларов и потребовала бы 12-недельного простоя. Благодаря автономной настройке клиент смог вырабатывать электроэнергию в течение всего 2020 года, что ранее было недостижимо без превышения кредитов NOx. В результате сайт получил доход на 300 тысяч долларов больше, чем в 2019 году. . Количество событий ручной настройки было уменьшено с 2 до 0, что позволило избежать простоя на 6 дней. С момента установки программного обеспечения на заводе не было случаев повышенной акустики.

 

Начните свое автономное путешествие сегодня.

Поговорите с членом команды сегодня

Кто больше всего выигрывает от программного обеспечения Autonomous Tuning?

• Регионы со строгим регулированием, с ограниченными выбросами. Примеры включают Европу, США и Канаду.
• Места с сезонными перепадами температуры. Чем экстремальнее, тем больше значение.
• Любая площадка, на которой возникают проблемы с качеством топлива.
• Объекты, стремящиеся снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание за счет сокращения ручной настройки и расхода топлива.

Загрузить инфографику «Самый разумный путь к власти»

 

Возврат инвестиций

< 1 года

Оптимизация теплового режима

Экономия топлива от 100 000 до 500 000 долларов США.

Затраты на ручную настройку и связанные с этим простои

Избавьтесь от 47 000 до 117 000 долларов США

Ограничения выбросов

Сократите выбросы NOx и CO и расширьте свое производственное окно в географическом регионе с ограничениями по выбросам

Стабильная производительность в изменяющихся условиях

Сэкономьте 25 000 долларов США, избегая поездок и технического обслуживания

Вариабельность топлива

Разблокируйте возможности вариативности топлива с динамическим изменением производительности в зависимости от состава теплотворной способности.

Оптимизируйте свою газовую турбину с помощью программного обеспечения для повышения производительности газовой турбины

Развертывание «под ключ» за один месяц

Начните снижать выбросы и потребление топлива в течение одного месяца. Клиенты получают полный комплекс услуг по развертыванию оборудования и калибровке программного обеспечения для автономной работы без вмешательства клиента.

 

Платформы

Доступно сегодня для LM6000, LM2500; свяжитесь с GE Digital для получения дополнительной информации о будущем расширении корпуса. Любая турбина OEM Aeroderivative DLE.

 

Узнайте, сколько вы можете сэкономить.

Скачать техническое описание автономной настройки

Готовы сократить расход топлива и выбросы всего за один месяц?

Поговорите с экспертом GE сегодня

AI/ML для ускоренной декарбонизации

Узнайте, как генераторы электроэнергии GE Digital сокращают выбросы и расход топлива за счет использования искусственного интеллекта и машинного обучения (AI/ML) для оптимального сгорания газовых турбин.

 

Узнайте, как программное обеспечение, доступное сегодня, может:

 

• Уменьшить выбросы CO ₂ , выбросы CO и NOx 
• Уменьшить расход топлива
• Устранение необходимости ручной сезонной настройки газовых турбин

 

В этом вебинаре журнала Power Magazine принимают участие Джо Перино, главный аналитик LNS Research, и Марта Сакер, менеджер линейки цифровых решений, GE Digital.