Принцип действия ПГУ

Принцип работы пгу

Принцип действия и технические характеристики ПГУ

Парогазовые установки — сравнительно новый тип генерирующих станций, работающих на газе или на жидком топливе.

Принцип работы самой экономичной и распространенной классической схемы таков.

Устройство состоит из двух блоков: газотурбинной (ГТУ) и паросиловой (ПС) установок.

В ГТУ вращение вала турбины обеспечивается образовавшимися в результате сжигания природного газа, мазута или солярки продуктами горения — газами. Образовавшиеся в камере сгорания газотурбинной установки продукты горения вращают ротор турбины, а та, в свою очередь, крутит вал первого генератора.

В первом, газотурбинном, цикле КПД редко превышает 38%.

Отработавшие в ГТУ, но все еще сохраняющие высокую температуру продукты горения поступают в так называемый котел-утилизатор.

Там они нагревают пар до температуры и давления (500 °С и 80 атмосфер), достаточных для работы паровой турбины, к которой подсоединен еще один генератор.

Во втором, паросиловом, цикле используется еще около 20% энергии сгоревшего топлива.

В сумме КПД всей установки оказывается около 58%.

Описание работы и схемы ПГУ

Паротурбинные установки (ПТУ) составляют основу современной энергетики. Они применяются как на обычных тепловых, так и на атомных электростанциях. Работа их базируется на осуществлении прямого термодинамического цикла преобразования теплоты, в механическую работу вращения ротора турбины и привода электрогенератора с использованием в качестве рабочего тела воды и ее пара.

Современные ПГУ характеризуются низким уровнем вредных выбросов в атмосферу. Выработка значительной доли мощности газотурбинной установкой обеспечивает меньшие потребности ПГУ в охлаждающей воде и меньшее тепловое загрязнение окружающей среды по сравнению с паротурбинными энергоблоками равной мощности.

Конструкция ПГУ для ТЭС, принцип работы

В состав парогазовых агрегатов входит паросиловой и газотурбинный двигатель.

В газотурбинном двигателе вращение турбины выполняется посредством продуктов сгорания, получаемых от сжигания газа или дизельного топлива. Кроме турбины на валу зафиксирован генератор. Движение ротора в генераторе обеспечивает выработку электричества.

Но продукты сгорания, проходя через газовую турбину, не полностью использует свою энергию — давление уже минимальное, совершение работы невозможно, при этом их температура остается высокой.

Эту особенность стали использовать следующим образом — при выходе из турбины продукты сгорания попадают в котел-утилизатор, в результате чего вода, находящаяся в нем, нагревается до образования пара с температурой 500°C и давлением в 100 атмосфер. Этого состояния пара достаточно, чтобы использовать его в паровой турбине. Так в действие приводится второй электрогенератор. Конструкция и принцип работы делают такие ПГУ для ТЭС максимально эффективными.

Преимущества строительства ПГУ для ТЭС

• Высокий КПД. Парогазовые установки достигают КПД при производстве электричества выше 60%. Отдельно работающие паросиловые установки функционируют с КПД до 45%, газотурбинные работают с КПД 28—42%.
• Сниженная стоимость единицы мощности.
• Малое потребление воды. Использование парогазовых агрегатов снижает потребление воды на единицу выработанной электроэнергии, если сравнивать с паросиловыми установками.
• Малый срок строительства ПГУ для ТЭС. Средний срок изготовления установки составляет 9—12 месяцев.
• Компактность. Это свойство позволяет устанавливать ПГУ в пределах предприятия, не вынося конструкцию далеко за пределы, не тратясь на транспортировку электричества.
• Экологичность. Парогазовые установки работают намного «чище» по сравнению с паротурбинными агрегатами.

Парогазовая установка на Кировской ТЭЦ-3

Электрическая мощность парогазовой установки — 230 МВт, тепловая — 136 Гкал/ч.

Вводимая парогазовая установка — самое экономичное и экологичное генерирующие оборудование в Кировской области.

Отличительная особенность станции — использование первой в регионе градирни вентиляторного типа.

Парогазовая установка

Парогазовая установка — электрогенерирующая станция, служащая для производства электроэнергии. Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД. [источник не указан 404 дня]

Содержание

Принцип действия и устройство

Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка). На одном валу с турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины все ещё имеют высокую температуру. С выхода из газотурбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (температура дымовых газов около 500 градусов по Цельсию позволяет получать перегретый пар при давлении около 100 атмосфер). Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор.

Существуют парогазовые установки, у которых паровая и газовая турбины находятся на одном валу, в этом случае устанавливается только один генератор.

Иногда парогазовые установки создают на базе существующих старых паросиловых установок. В этом случае уходящие газы из новой газовой турбины сбрасываются в существующий паровой котел, который соответствующим образом модернизируется. КПД таких установок, как правило, ниже, чем у новых парогазовых установок, спроектированных и построенных «с нуля».

Преимущества ПГУ

• Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 60 %. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45 %, для газотурбинных установок — в диапазоне 28-42 %
• Низкая стоимость единицы установленной мощности
• Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками
• Короткие сроки возведения (9-12 мес.)
• Нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспортом
• Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии
• Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками

Недостатки ПГУ

• Низкая единичная мощность оборудования (160—972,1 [источник не указан 271 день] МВт на 1 блок), в то время как современные ТЭС имеют мощность блока до 1200 МВт, а АЭС 1200—1600 МВт.
• Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива.

Применение на электростанциях

Несмотря на то, что преимущества парогазового цикла были впервые доказаны еще в 1950-х годах советским академиком С. А. Христиановичем [источник не указан 537 дней] , этот тип энергогенерирующих установок не получил в России широкого применения. В СССР были построены несколько экспериментальных ПГУ. Примером могут служить энергоблоки мощностью 170 МВт на Невинномысской ГРЭС и мощностью 250 МВт на Молдавской ГРЭС. В последние годы в России введены в эксплуатацию ряд мощных парогазовых энергоблоков. Среди них:

• 2 энергоблока мощностью 450 МВт каждый на Северо-Западной ТЭЦ и 1 энергоблок мощностью 450 МВт на Южной ТЭЦ в Санкт-Петербурге
• 2 энергоблока мощностью 450 МВт каждый на Калининградской ТЭЦ-2[1]
• 2 ПГУ мощностью 220 МВт каждая на Тюменская ТЭЦ-1[2]
• 2 ПГУ мощностью 450 МВт на ТЭЦ-27[3][4] и 1 ПГУ на ТЭЦ-21[5] в Москве
• 1 ПГУ мощностью 325 МВт на Ивановской ГРЭС [6]
• 3 энергоблока на Сочинской ТЭС. Два энергоблока мощностью 39 МВт каждый (1-я очередь строительства). Один энергоблок 80 МВт (2-я очередь строительства) [7] .
• 2 энергоблока мощностью 121 МВт каждый на ТЭС Международная (г. Москва, Ситиэнерго) [8]
• 1 ПГУ мощностью 400 МВт на Шатурской ГРЭС[9]
• 1 ПГУ мощностью 420 МВт на Краснодарская ТЭЦ[10]
• 1 ПГУ мощностью 230 МВт на Челябинской ТЭЦ-3[11]
• 1 ПГУ мощностью 410 МВт на Среднеуральской ГРЭС ОАО «Энел ОГК-5» — Производство электроэнергии в Свердловской области
• 1 ПГУ мощностью 410 МВт на Невинномысской ГРЭС ОАО «Энел ОГК-5»
• 1 ПГУ мощностью 220 МВт на ТЭЦ-12

По состоянию на середину 2011 г. в России в различных стадиях проектирования или строительства находятся несколько ПГУ.

По сравнению с Россией, в странах Западной Европы и США парогазовые установки стали широко применяться раньше. На западных электростанциях, использующих в качестве топлива природный газ, установки такого типа используются гораздо чаще.

Блог об энергетике

энергетика простыми словами

Газотурбинные и парогазовые установки

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.

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 N_ГТУ к расходу теплоты, полученной при сжигании топлива:

Из баланса энергии следует, что N_ГТУ = Q_T — ΣQ_П, где ΣQ_П — 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: η_УПГ = 0,6…0,8 (в зависимости, главным образом, от температуры уходящих газов).

При Т_Г = 1400…1500 К η_ГТУ ≈ 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%.

ПГУ КамАЗ: Устройство и принцип работы

• Устройство и особенности ПГУ КамАЗ
• Принцип работы ПГУ
• Усилители, применяемые на КамАЗ
• Неисправности ПГУ КамАЗ
• Ремонт ПГУ КамАЗ своими руками
• Регулировка ПГУ КамАЗ

Прикладываемые усилия, необходимые для рабочих процессов грузовика, пропорциональны габаритам машины. ПГУ КамАЗ, снижает нагрузку, необходимую для функционирования важнейшего элемента в управлении автомобилем, сцеплении.

Непосвященный пользователь вряд ли оценит узел, ведь без усилителя схема переключения передач и рабочее состояние автомобиля не пострадают. Однако, непосредственный участник управления, знает истинную цену механизма. С отсутствием ПГУ возрастает утомляемость водителя, и снижается манёвренность техники. Как следствие, страдает безопасность на дорогах и увеличивается количество аварийных ситуаций, а это уже человеческие жизни.

Устройство и особенности ПГУ КамАЗ

Большинство машин КамАЗ, как старого, так и последнего выпуска используют в конструкции трансмиссии усилитель, основанный на принципах пневматики и гидравлики. Узел устанавливается на машинах КамАЗ: 4310, 55111, 65115 и др. Применение обусловлено усилием, развиваемым пружинами для функционирования сцепления с таким большим весом. Среднестатистический человек не в состоянии в течение рабочего дня эксплуатировать автомобиль КамАЗ без усилителя, не потеряв бдительность и внимание. Работа ПГУ КамАЗ облегчает выполнение поставленной задачи, изделие встраивается в механизм сцепления, за счёт чего утомляемость и работоспособность водителя остаётся на требуемом уровне.

Особенность некоторых автомобилей КамАЗ, одновременное использование ПГУ с делителем коробки передач. Как правило, усилитель — составная часть коробки, располагающаяся между коробкой и делителем. Переключение скоростей сопровождается отключением делителя, за это отвечает пневматика машины. Процесс возможен благодаря клапану, который приводится в действие штоком ПГУ. Это означает, что срабатывание и отключение делителя происходит синхронно, посредством наложения и снятия напора с ножного рычага сцепления.

Принцип работы ПГУ

Сегодня в трансмиссию машины встраивают преобразователи усилия нескольких типов, тем не менее, принцип работы ПГУ КамАЗ одинаков. Конструктивно, механизм связан двумя узлами, помещенными в остов:

• Механизм слежения;
• Цилиндрическая камера, исполняющая функции за счёт пневматики.

Устройство слежения управляет ПГУ, контролируя усилие, с которым водитель давит на ножной рычаг сцепления. Когда давление достигает нужного значения, порция воздушной массы подаётся в цилиндр. В состав устройства слежения входит мембрана, иногда выполняющая роль уплотнителя деталей остова. Также в механизме предусмотрен поршень, связанный с ножным рычагом сцепления посредством гидравлики. Кроме того, в наличии клапана впуска и выпуска, оба относятся к пневматике и взаимодействуют с поршнем. Поскольку в работе механизма участвуют как гидравлические, так и пневматические элементы, к ПГУ подают и воздух и жидкость.

Схема привода ПГУ:

Цилиндр пневматики работает как привод механизма сцепления. Составные части узла, поршень и упругий элемент, помещённые в цилиндрический корпус. Деактивируется и активируется сцепление посредством штока, выходящего из усилителя и закреплённого на поршне. В некоторых модификациях толкатель управляет клапаном, выключающим делитель. Процесс возможен за счёт закреплённого упора на детали.

Благодаря компактным размерам, механизм ПГУ монтируется на корпусе сцепления. Вилка штока деактивации сцепления взаимодействует с толкателем усилителя за счёт упора через крепёжное изделие сферического профиля. Соединение не жёсткое, за счет чего возможна регулировка ПГУ КамАЗ сменой дислокации гайки на штоке.

Когда ножной рычаг отжат, устройство слежения ПГУ КамАЗ не даёт открыться пневматическому клапану впуска. Таким образом, воздушная масса из контура пневматики не подаётся в цилиндрическую полость исполнения, упругий элемент держит поршень в конечной мёртвой точке, сцепление включено. Приложенное усилие на ножной рычаг провоцирует рост напора смазки в механизме слежения. Движение поршня под воздействием давления открывает впускной пневматический вентиль, воздушная масса под напором входит в цилиндрическую полость исполнения, перемещает поршень, а толкатель деактивирует сцепление. Снятие ноги с рычага запускает возвратную реакцию. Впускной вентиль пневматики закрывается, вентиль выпуска наоборот — открыт. Падение напора в цилиндрической полости исполнения включает сцепление.

Водитель способен воздействовать на уровень работы механизма, меняя величину усилия на рычаге. Таким образом, происходит адаптация механизма под условия эксплуатации транспортного средства.

ПГУ производства «WABCO» на КамАЗ:

Усилители, применяемые на КамАЗ

Конструктивно, машины КамАЗ предусматривают применение изделий как собственного, так и зарубежного выпуска. Принцип действия механизмов идентичен, отличаются устройства характеристиками и конструкцией.

• Так, усилитель 5320, выпускаемый на Камском заводе, конструктивно использует отвесную схему размещения следящего механизма, цилиндр пневматики так же установлен вертикально. Такие устройства используют на модификациях: 5320, 4310, 43118 и др.
• Усилитель «WABCO» выпускается в Соединённых Штатах Америки. Изделие отличается компактными размерами и контрольными метками износа накладок, что облегчает использование ПГУ. Подобные устройства используют на новых моделях автомобилей КамАЗ: 5460, 6450, 6460, 65117 и др. Усилитель совместим с коробками «154» серии, которые используют с силовыми агрегатами, отвечающими стандартам Евро-2 и Евро-3.
• ПГУ «WABCO» для модификаций КамАЗ: 6460, 6520 и другой техники с коробками ZF.
• ПГУ «WABCO» для модификаций КамАЗ: 4308, на который установлена коробка ZF на пять скоростей.
• ПГУ, выполненные по типу «WABCO», выпуск налажен в Украине и Турции.

ПГУ на КамАЗ 5320:

Неисправности ПГУ КамАЗ

Осмотр и проверка работоспособности ГПУ проводятся совместно с механизмом сцепления. Регламент проведения манипуляций расписан в документации к каждому автомобилю. Усилитель проверяют на утечки масла, воздуха, контролируют усилия затяжек креплений. Регулируют ход ножного рычага посредством положения сферической гайки, проверяют уровень жидкости в гидравлическом бачке. В случае серьёзных поломок, меняют или делают ремонт ПГУ КамАЗ.

Замена сопровождается манипуляциями:

• Открыть перепускной клапан для выхода воздушных масс;
• Снять пружинный механизм, прижимающий рычаг вала вилки деактивации сцепления;
• Удалить смазку из гидравлического контура;
• Отсоединить патрубки пневматики и гидравлики;
• Снять ПГУ.

Демонтированный ПГУ КамАЗ:

После демонтажа проверяют техническое состояние деталей и узлов ПГУ. Внимание уделяют уплотнениям и зеркалу цилиндра — поверхность без следов механического воздействия. Кроме того, проводится замер внутреннего поперечника на соответствие установленным допускам и посадкам.

Отремонтированный или вновь приобретённый усилитель монтируют на место, выполняя действия в обратном порядке. После монтажа проверяют герметичность гидравлики и пневматики. Для этого заполняют контур жидкостью в необходимом объёме.

Как правило, усилитель работает без проблем от пяти до десяти лет. В случае поломок, целесообразней заменить изделие новым. ПГУ ремонтируют при лёгких или несерьёзных дефектах. Причины отказа ПГУ КамАЗ, возможные неисправности и их устранение выполняются на оборудовании, работниками сервиса.

Часто наблюдаемые поломки:

• Под воздействием масла разбухли резиновые уплотнители, как следствие, заклинило поршень ПГУ;
• Клапан выпуска не пропускает, либо пропускает в недостаточном объёме воздушные массы;
• Наличие в контуре гидравлики пузырьков воздуха, как следствие, провалы в работе ножного рычага.

Ремонт ПГУ КамАЗ своими руками

В случае самостоятельного выполнения работ, манипуляции проводят согласно инструкции. Прежде, выполняют разборку демонтированного устройства в таком порядке:

• Фиксируют заднюю часть остова, используя зажим;
• Выкручивают фиксаторы;
• Демонтируется закрывающий элемент, подводящий воздушные массы;
• Изымается вентиль;
• Демонтируется остов совместно с поршнем контура пневматики;
• Убираются пружинные элементы диафрагмы и поршня контура пневматики;
• Демонтируется перепонка;
• Перебирают: уплотнение, демпфер упора, поршни слежения и деактивации сцепления;
• Демонтируется закрывающий элемент с прокладкой выпуска и перепускным вентилем;
• Задняя часть остова изымается из держателя;
• Убирается кольцо — фиксатор;
• Разбирается стержень клапана;
• Убирается кольцо уплотнения корпуса поршня слежения;
• Разбирается поршень слежения;
• Достаётся уплотнительное кольцо и поршень пневматики;
• Снимается манжета с поршня пневматики.

Самостоятельный ремонт ПГУ:

После того, как перебрать ПГУ на КамАЗе удалось, детали очищают, сушат и осматривают, нет ли повреждений. Отбракованные части заменяют новыми и собирают изделие в противоположном порядке.

Регулировка ПГУ КамАЗ:

Регулировка ПГУ КамАЗ

После того, как механизм подвергся переборке, починке, сборке и установлен обратно на место, делают финишную процедуру — регулируют усилитель. Процедура считается выполненной, если толкатель пневматического контура преодолевает расстояние не менее двадцати пяти миллиметров. Меньшее значение ведёт к неустойчивой работе и отключению сцепления. Для тестирования полного хода, ножной рычаг выжимают до упора. В случае, если показатель не на должном уровне, проверяют наличие жидкости в ёмкости главного цилиндра привода сцепления и свободное перемещение. При обнаружении пузырьков воздуха в контуре, массы удаляют.

ПГУ КАМАЗ: легкое управление сцеплением

Для управления сцеплением в грузовых автомобилях КАМАЗ используется пневмогидравлический усилитель (ПГУ) — это устройство облегчает выключение сцепления и снижает утомляемость водителя. О том, как устроен и работает ПГУ КАМАЗ, а также об его обслуживании и некоторых нюансах ремонта читайте в этой статье.

Назначение и роль ПГУ в автомобилях КАМАЗ

В ряде старых и во всех новых моделях грузовых автомобилей КАМАЗ (военный 4310, самосвалы 55111, 65115 и 6520, бортовые 43118 и 5320, тягачи 5460 и 6460 и другие) в систему привода сцепления интегрирован пневмогидравлический усилитель (ПГУ). Это вызвано необходимостью облегчить труд водителя, так как сцепление в грузовике имеет большую массу, а пружины развивают значительное усилие прижима дисков, и частое его выключение приводит к чрезмерной утомляемости.

ПГУ значительно облегчает задачу выключения сцепления, сводя к минимуму усталость водителя, одновременно с этим повышая безопасность (так как в экстренной ситуации выключение сцепления не потребует дополнительных усилий, и даже в конце рабочей смены водитель легко сделает это) и улучшая управляемость грузовика.

Необходимо отметить, что в ряде моделей КАМАЗ ПГУ одновременно входит в систему управления делителем передач (демультипликатором), который устанавливается между сцеплением и КПП (чаще всего он является составной частью коробки). При переключении передач делитель необходимо отключать, что обеспечивается пневматической системой автомобиля. Отключение делителя осуществляется с помощью клапана, имеющего привод от штока ПГУ. Таким образом, при использовании делителя его отключение и включение производится автоматически одновременно с отключением и включением сцепления при нажатии педали. Такая система реализована на КАМАЗ-5320 и многих других моделях.

Общее устройство и принцип работы ПГУ

В настоящее время на автомобилях КАМАЗ используется несколько типов ПГУ, однако все они имеют принципиально одинаковое устройство и принцип работы. Усилитель имеет две взаимосвязанных системы, объединенных в общем корпусе:

• Следящее устройство;
• Исполнительный пневматический цилиндр.

Следящее устройство необходимо для управления усилителем, оно отслеживает силу нажатия водителем на педаль сцепления и в нужные моменты осуществляет поступление воздуха под давлением в исполнительный цилиндр. Следящее устройство состоит из диафрагмы (в некоторых ПГУ она одновременно выступает и в роли прокладки между деталями корпуса) и поршня, которые входят в гидравлический контур педали сцепления, и двух связанных с ним пневматических клапанов (впускной и выпускной), составляющих часть пневматического контура. Поэтому к усилителю подводится трубка для подачи тормозной жидкости и трубка для подачи сжатого воздуха от пневмосистемы автомобиля.

Исполнительный пневмоцилиндр служит непосредственно для привода сцепления. Этот узел состоит из корпуса, играющего роль цилиндра, в котором устнаовлен поршень большого диаметра и пружина. Поршень жестко соединен с толкателем, который через систему уплотнителей выходит из корпуса ПГУ — с его помощью и осуществляется отключение и включение сцепления. В ряде моделей на толкатель также устанавливается упор, посредством которого осуществляется управление клапаном выключения делителя КПП.

ПГУ КАМАЗ представляет собой компактный узел, который обычно монтируется непосредственно на картер сцепления. Толкатель усилителя при этом упирается в специально выведенный рычаг вала вилки выключения сцепления. Обычно толкатель не имеет жесткого соединения с рычагом вала вилки, а упирается в нее через сферическую гайку. Такое решение защищает ПГУ от поломок, а также позволяет производить регулировки посредством изменения положения гайки на толкателе.

Работает ПГУ КАМАЗ следующим образом. При отжатой педали следящее устройство держит впускной пневматический клапан закрытым, поэтому воздух из пневмосистемы не поступает в исполнительный цилиндр и под действием пружины его поршень отведен в крайнее положение — в этом случае сцепление под действием своих пружин включено. При нажатии на педаль сцепления давление рабочей жидкости в следящем устройстве повышается, его поршень движется и открывает впускной пневматический клапан — сжатый воздух поступает в исполнительный цилиндр, преодолевает силу сжатия пружины и двигает поршень — толкатель также движется и выключает сцепление. При отпускании педали происходят обратные процессы — впускной пневматический клапан постепенно закрывается, а выпускной открывается, давление в исполнительном цилиндре падает, и сцепление вновь включается.

Важно отметить, что степень открытия следящего устройства зависит от силы нажатия на педаль сцепления, поэтому у водителя есть возможность регулировать процесс включения и выключения сцепления в зависимости от режима движения автомобиля.

Типы ПГУ автомобилей КАМАЗ

В настоящее время на грузовых автомобилях Камского автозавода используются несколько типов ПГУ отечественного и зарубежного производства. Они отличаются конструкцией и применимостью.

ПГУ с каталожным номером 5320 — производится на ОАО «КАМАЗ», имеет классическую конструкцию с вертикальным расположением следящего устройства и исполнительного пневмоцилиндра (следящее устройство расположено над корпусом цилиндра). Используется на автомобилях моделей 5320, 4310, 43118, 55111 и других.

ПГУ фирмы WABCO — производится в США, имеет компактные размеры, дополнительно оснащается указателем износа накладок (позволяет отслеживать ресурс усилителя без его разборки). Применяется на новых моделях КАМАЗ-5460, 6450, 6460, 6520, 6522, 65115, 65116, 65117 и других с КПП-154 («Евро-2» и «Евро-3»), а также на автобусах НефАЗ с этой же коробкой.

ПГУ WABCO для автомобилей КАМАЗ-6460, 6520 и других с КПП фирмы ZF.

ПГУ WABCO для автомобилей КАМАЗ-4308 с 5-ступенчатой механической КПП фирмы ZF.

ПГУ аналоги WABCO производства «Волчанского агрегатного завода» (Волчанск, Украина).

ПГУ аналоги WABCO производства Yumak (Турция).

При выборе нового усилителя необходимо ориентироваться на марку и каталожный номер агрегата, уже установленного на автомобиль. Только в этом случае будет гарантирована нормальная работа ПГУ и сцепления. Производить установку ПГУ другой марки и модели не рекомендуется — для решения этого вопроса следует обратиться к специалисту.

Вопросы обслуживания и ремонта ПГУ

Обслуживание пневмогидравлического усилителя проводиться во время ТО сцепления автомобиля. ПГУ следует осмотреть на предмет поломок, протечек масла и утечек воздуха, подтянуть болты крепления, а затем отрегулировать свободный хода толкателя ПГУ, это выполняется посредством закручивания и выкручивания сферической гайки (данная величина неодинакова в различных моделях усилителей и КПП, обычно этот параметр прописан в инструкции) Обязательно следует пополнить уровень рабочей жидкости в бачке гидравлической системы привода сцепления.

В случае замены ПГУ следует произвести следующие действия:

1. Выпустить имеющийся воздух из пневматического контура привода тормозов (для этого открывается клапан на ресивере);
2. Демонтировать пружину, обеспечивающую прижим рычага вала вилки выключения сцепления;
3. Отсоединить от ПГУ трубку подачи воздуха от пневмосистемы;
4. Отсоединить от ПГУ трубку подвода рабочей жидкости, (при этом рекомендуется полностью слить жидкость из системы);
5. Демонтировать усилитель.

При разборке ПГУ проверяется состояние его деталей, особое внимание уделяется уплотнительным элементам (в случае обнаружения трещин, разбухания, потери эластичности различных и повреждений они заменяются), а также состоянию рабочих поверхностей цилиндров — в них не должно быть трещин, задиров, вмятин и т.д. Дополнительно проверяется соответствие фактического внутреннего диаметра цилиндров и соответствие его допускам, прописанным в инструкции.

Отремонтированный или новый ПГУ устанавливается на место в обратном порядке, после установки гидравлического и пневматического трубопроводов производится заливка тормозной жидкости в систему привода сцепления и ее прокачка. Затем производится проверка гидравлической системы и пневматики на предмет их герметичности.

Обычно пневмогидравлический усилитель привода сцепления служит на протяжении многих лет, не доставляя каких-либо проблем, а в случае поломки их чаще всего проще заменить в сборе. При правильной эксплуатации автомобиля и своевременном обслуживании ППУ будет работать долго и надежно даже в самых сложных условиях.

Содержание

Введение………………………………………………………………………5 1. Общая характеристика парогазовых установок (информационный обзор)……………………………………………………………………. 6

2. Выбор схемы ПГУ и ее описание………………………………………. 10

3. Цикл ПГУ в T,s-диаграмме……………………………………………. 11

4. Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки………….12

5. Расчет цикла паротурбинной установки………………………………. 13

6. Определение технико-экономических показателей ПТУ……………. 17

8. Определение электрической мощности ГТУ и ее технико-экономические показатели…………………………………………………..26

9. Технико-экономические характеристики ПГУ………………………..27

10. Сводная таблица и анализ результатов расчета по трем видам энергогенерирующих установок…………………………………………….30

Список использованной литературы………………………………………..31

Введение

Рост внутренних цен на топливо становится важным, и во многих случаях главным стимулом модернизации экономики, позволяя избавиться от затратных и неэффективных производств. Одновременно с этим рост КПД энергоустановок позволяет снизить себестоимость производимой электроэнергии, компенсируя в значительной степени рост стоимости топлива.

Стратегическим направлением развития мировой энергетики является внедрение парогазовых технологий (ПГУ) при выработке электроэнергии и тепла. Это направление дает возможность существенно повысить КПД конденсационных установок с 38%-40% до 55%-60%. ПГУ особенно актуальны для отечественной электроэнергетики, которая почти на 90% зависит от привозного топлива. Рост производства электроэнергии нужно рассматривать еще и с точки зрения наращивания экспортного потенциала в качестве важной валютной составляющей совокупного дохода. С этих позиций назрела необходимость внедрения современных ПГУ или надстройки паровой части в установленных ГТУ. Это позволяет значительно снизить удельные расходы топлива на выработку тепла и электроэнергии, сократить эксплуатационные расходы и численность персонала, существенно улучшить экологическую обстановку.

Общая характеристика парогазовых установок (информационный обзор)

Парогазовые установки производят электричество и тепловую энергию. Парогазовая установка состоит из двух отдельных блоков: паросилового и газотурбинного. Топливом ПГУ может служить как природный газ, так и продукты нефтехимической промышленности, например мазут. В парогазовых установках на одном валу с газовой турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из турбины все ещё имеют высокую температуру. Далее продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают водяной пар. Температуры продуктов сгорания достаточно для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для вращения паровой турбины (температура 500 градусов по Цельсию и давление 80 атмосфер). С паровой турбиной механически связан второй генератор.

Существуют различные схемы ПГУ: ПГУ с высоконапорным парогенератором (ПГ), ПГУ с котлом-утилизатором, ПГУ с обычным (низконапорным) парогенератором. Рассмотрим схему ПГУ с высоконапорным парогенератором:

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема ПГУ с высоконапорным ПГ

В такой ПГУ высоконапорный парогенератор (ВПГ) играет одновременно роль и энергетического котла ПТУ и камеры сгорания ГТУ. Для этого в нем поддерживается высокое давление, создаваемое компрессором ГТУ. Для повышения экономичности перед ВПГ устанавливается газовый подогреватель конденсата ГПК, уменьшающий температуру уходящих газов ГТУ.

Экономический эффект этой схемы ПГУ состоит в уменьшении объема выбрасываемых дымовых газов, так как для создания приемлемой температуры рабочего тела перед ГТ процесс горения топлива в этой схеме происходит не с большим избытком воздуха как в ГТУ, а с обычным коэффициентом расхода воздуха как в ПГ. Снижение температуры дымовых газов происходит за счет отдачи этими газами энергии воде, которая превращается в пар. Если в схему поставлен ГПК, в котором выхлопными газами ГТ нагревается питательная вода, поступающая в ВПГ, то только это мероприятие объединяет циклы ПТУ и ГТУ. Это неполная бинарность циклов.

Серьезную проблему для ПГУ с ВПГ представляет износ проточной части газовой турбины под действием продуктов коррозии внутренней части парогенератора.

Из-за высокой стоимости и низкой надежности работы ВПГ сделала эту установку практически неиспользуемой в энергетике.

Рассмотрим ниже схему ПГУ с котлом-утилизатором (рисунок 1.2):

Рисунок 1.2 — Принципиальная схема ПГУ с парогенератором утилизационного типа

( 1 — воздух из атмосферы; 2 — топливо; 3 — отработавшие в турбине газы; 4 — уходящие газы; 5 — свежий пар; 6 — питательная вода)

На рисунке 1.2 представлена схема простейшей установки со сбросом еще горячих газов (продуктов сгорания) 3, поступающих из газовой турбины (Т) в котел-утилизатор (КУ).

Как видно из рисунка 1.2, топливо 2 (газотурбинное, жидкое, газ) поступает в камеру сгорания, куда также с помощью компрессора (К) подается воздух. Компрессор размещен на одном валу с газовой турбиной и электрическим генератором; компрессор и генератор приводятся в действие газовой турбиной.

В котле-утилизаторе за счет тепла продуктов сгорания 3 вода 6 превращается в пар 5, поступающий в паровую турбину (ПТ), на одном валу с которой находится второй электрический генератор. Такого рода парогазовая установка позволяет использовать (утилизировать) тепло отработавших в газовой турбине продуктов сгорания 3. Охладившиеся в котле-утилизаторе продукты сгорания 4 выбрасываются наружу. Отработавший в паровой турбине пар поступает, как обычно, в конденсатор, в котором отдает тепло охлаждающей воде, превращается в конденсат и затем с помощью питательного насоса 6 снова поступает в котел-утилизатор.

Рассмотрим принцип действия ПГУ с обычным (низконапорным) парогенератором, схема которой изображена на рисунке 1.3:

Рисунок 1.3 – Принципиальная схема ПГУ с обычным парогенератором

В этой установке тепло уходящих газов ГТУ, содержащих достаточное количество кислорода, направляется в энергетический котел, замещая в нем воздух, подаваемый дутьевыми вентиляторами котла из атмосферы. При этом отпадает необходимость в воздухоподогревателе котла, так как уходящие газы ГТУ имеют высокую температуру. Главным преимуществом сбросной схемы является возможность использования в паротурбинном цикле недорогих энергетических твердых топлив.

В сбросной ПГУ топливо направляется не только в камеру сгорания ГТУ, но и в энергетический котел, причем ГТУ работает на легком топливе (газ или дизельное топливо), а энергетический котел — на любом топливе. В сбросной ПГУ реализуется два термодинамических цикла. Теплота, поступившая в камеру сгорания ГТУ вместе с топливом, преобразуется в электроэнергию так же, как и в утилизационной ПГУ, т.е. с КПД на уровне 50 %, а теплота, поступившая в энергетический котел — как в обычном паротурбинном цикле, т.е. с КПД на уровне 40 %. Однако достаточно высокое содержание кислорода в уходящих газах ГТУ, а также необходимость иметь за энергетическим котлом малый коэффициент избытка воздуха приводят к тому, что доля мощности паротурбинного цикла составляет примерно 2/3, а доля мощности ГТУ — 1/3 (в отличие от утилизационной ПГУ, где это соотношение обратное). Поэтому КПД сбросной ПГУ составляет примерно, т.е. существенно меньше, чем у утилизационной ПГУ. Ориентировочно можно считать, что в сравнении с обычным паротурбинным циклом экономия топлива при использовании сбросной ПГУ примерно вдвое меньше, чем экономия топлива в утилизационной ПГУ.

Кроме того, схема сбросной ПГУ оказывается очень сложной, так как необходимо обеспечить автономную работу паротурбинной части (при выходе из строя ГТУ), а поскольку воздухоподогреватель в котле отсутствует (ведь в энергетический котел при работе ПГУ поступают горячие газы из ГТУ), то необходима установка специальных калориферов, нагревающих воздух перед подачей его в энергетический котел.