Новые технические решения в системах наддува СОД.

Немецкая фирма MTU являющаяся одним из лидеров в классе ВОД, в двигателях TC и TE применила принцип подключения-отключения турбокомпрессоров в зависимости от нагрузки. На малой нагрузке весь поток газов, который сравнительно невелик направляется в один из двух ТК. Это увеличивает давление наддува. При достижении определенного значения мощности электронная система управления включает второй ТК.

В системе вохдухоснабжения двигателей ZA40s (Зульцер)  применено байпасирование и дополнительная система выпуска воздуха (рис.8).

Рис.8. Система турбонагнетателя двигателя типа ZA40S оборудованная байпасом нагнетаемого воздуха через дроссельным клапаном (waste gate)

Клапан выпуска постепенно открывается при нагрузках более 85%. В этом случае турбокомпрессор подбирают так, чтобы в этой точке достигалось давление воздуха соответствующее номинальной мощности. При стравливании воздуха исключается чрезмерное повышение давления цикла p _z при номинальной нагрузке, зато на частичных нагрузках возрастает давление наддува и снижается расход топлива.

 

Фирма Вяртсиля применяет новые формы комбинированного наддува SPEX(Swirl-Puls-Exhaust) в котором одновременно используются преимущества импульсного наддува (хорошее воздухоснабжение на режимах малых нагрузок и переходных режимах) и наддува при постоянном давлении.

Сущность этого наддува в следующем. Все цилиндры работают на один выхлопной коллектор небольшого обьема. Вход импульсов газа в него осуществляется по касательной и движение газов вращательное (swirl). Кинетическая энергия не теряется, а используется на закручивание потока газов, при этом происходит сглаживание импульсов.

Фирма МАК использовала сопловой аппарат турбины с меняющейся геометрией (рис.9). В турбинах радиального типа устанавливают два сопловых аппарата: для частичных нагрузок и для нагрузок более 80% номинальной. Сопловые аппараты перемещаются пневматическим устройством. Достигнута 5% экономия топлива.

Рис.9. Сменяемый сопловой аппарат ГТК

Газотурбокомпрессор инерционен и при резких набросах нагрузки не обеспечивает надлежащую подачу воздуха. Для ускорения раскручивания ТК на лопатки компрессора подают сжатый воздух, используя дополнительные сопла и лямбда-регулятор.

Лямбда-регулятор (см.рис.10).

 При увеличении нагрузки регулятор числа оборотов стремится переместить топливную рейку в сторону увеличения подачи топлива. Однако, давление наддува ещё низкое, подача воздуха недостаточна и поршень сервомотора лямбда-регулятора ограничивает движение топливной рейки и одновременно включает соленоид клапана, открывающего подачу сжатого воздуха на лопатки компрессора ГТК. Поступление воздуха на ГТК прекращается с ростом его оборотов и давления наддува.

Л11. Использование энергии выпускных газов.  Помпаж, причины возникновения и устранение помпажа.

 Энергетический баланс системы наддува - 2 час

Характеристики ГТН

Нагнетатель (компрессор) имеет свою характеристику   П_К=f(G_K T₁ /p_1; n/ T₁). На рис. 80 изображена характеристика турбокомпрессоров типа VTR.

 

 

 

Рис. 80 общий вид ТНА Броун Бровери типа VT*110 – VTR 75

 

Параметры турбины тоже связаны характеристикой

(расходной)Рис. 8

 

Рис. 8 Характеристика турбины

 

 

Рис. 7 Совмещение характеристик нагнетателя и турбины

 

На Рис. 7 показано совмещение характеристик нагнетателя и турбины работающих по простой схеме наддува.

Турбина и компрессор находятся на одном валу. Следовательно G_r=G_k; N_k=N_t; n_k=n_t;