Парогазовая установка. Принцип действия и технические характеристики пгу, работающей по утилизационной схеме Тепловые схемы котельных установок пгу

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.

КамАЗ-5490:

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.

ПГУ КамАЗ:

Предназначение и устройство

Грузовой автомобиль — достаточно массивная и крупногабаритная техника. Для ее управления требуется недюжинная физическая сила и выносливость. Устройство ПГУ КамАЗа-5320 позволяет облегчить регулировку транспортного средства. Это небольшое, но полезное устройство. Оно дает возможность не только упростить труд водителя, но и повышает производительность работ.

Рассматриваемый узел состоит из следующих элементов:

• Поршневого толкателя и регулировочной гайки.
• Пневматического и гидравлического поршня.
• Пружинного механизма, редуктора с крышкой и клапаном.
• Седла диафрагмы, контрольного винта.
• и поршневого следящего приспособления.

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.

Устройство ПГУ (пневмогидроусилитель сцепления)

Он состоит из:

• гидравлического цилиндра с поршнем, штоком и пружиной;
• пневматического цилиндра с поршнем, штоком (общий с поршнем гидроцилиндра) и возвратной пружиной;
• следящего механизма, состоящего из следящего поршня с манжетой, диафрагмы (зажата между двумя частями корпуса), в центре которой крепится седло выпускного клапана, возвратной пружины диафрагмы;
• выпускного и впускного клапанов (крепятся на одном штоке) с возвратной пружиной;
• седла впускного клапана;
• отверстия, закрытого уплотнителем от попадания грязи, соединяющего надпоршневую полость пневмоцилиндра с окружающей средой.

При включенном сцеплении общий шток прижат к поршням гидроцилиндра и пневмоцилиндра. Поршень следящего механизма занимает положение, соответствующее открытому выпускному клапану, соединяющему надпоршневое пространство пневмоцилиндра с окружающей средой и закрытому впускному клапану.

При выключении сцепления рабочая жидкость из главного цилиндра поступает в гидроцилиндр пневмогидроусилителя, и одновременно по каналу к поршню следящего механизма. Давление жидкости перемещает поршень в сторону седла выпускного клапана. Диафрагма, прогибаясь, перемещает седло к выпускному клапану, который садится в седло, изолируя надпоршневое пространство пневмоцилиндра от окружающей среды.

Далее усилие от выпускного клапана через шток передается на впускной клапан, который открывается, и сжатый воздух по каналу поступает в надпоршневое пространство пневмоцилиндра. Поршень пневмоцилиндра, перемешаясь, воздействует на шток поршня гидроцилиндра. Поршень передает усилие на толкатель, который воздействует на рычаг вилки выключения сцепления. Часть сжатого воздуха поступает в полость диафрагмы.

Таким образом, следящий поршень находится под действием двух противоположно направленных сил: действие рабочей жидкости с одной стороны и сжатого воздуха с другой. Поршни следящего механизма и пневмоцилиндра подобраны так, чтобы обеспечить необходимое снижение усилия на педаль сцепления.

При отпускании педали сцепления давление рабочей жидкости падает, и все детали под действием возвратных пружин возвращаются в исходное положение, надпоршневое пространство пневмоцилиндра через открытый выпускной клапан сообщается с окружающей средой.

При выходе из строя пневмосистемы перемещение поршня гидроцилиндра осуществляется только под давлением рабочей жидкости.

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.

Преимущества и недостатки парогазовых установок (ПГУ)

Парогазовые установки (ПГУ) — относительно новый тип электростанций, работающих на газе, жидком или твердом топливе. Парогазовые установки (ПГУ) предназначены для получения максимального количества электроэнергии.

Общий электрический КПД парогазовой установки составляет ~ 58-64%. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45%, в стандартных газотурбинных установках КПД составляет ~ 28-42%.

Преимущества ПГУ

• 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 парогазовых установок

• Низкая единичная мощность оборудования (160—972 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.
• Ограничения на типы используемого топлива. Как правило в качестве основного топлива используется природный газ, а резервного — мазут. Применения угля в качестве топлива абсолютно исключено. Отсюда вытекает необходимость строительства недешевых коммуникаций транспортировки топлива — трубопроводов.

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.

Некоторые особенности исследования ПГУ двух давлений

О.В. Боруш, П.А. Щинников

Некоторые особенности исследования ПГУ двух давлений

В мировой энергетике все более широко распространяются парогазовые установки на основе различных газовых турбин.

Достаточно широко внедряются ПГУ на базе ГТУ V64.3А (Siemens) в Германии (Ганновер-Линден, Альтбах-Дассау, Дюссельдорф), Доминиканской республике (Сан Педро), Исландии [1]. При этом для двухвальной ПГУ двух давлений в Альтбах-Дассау (Германия), рис.1, использована схема с дожиганием твердого топлива для контура высокого давления. Технические параметры ПГУ следующие: установленная мощность ~ 345 МВт; мощность ГТУ ~ 65 МВт; КПДнетто ~ 45%; параметры пара высокого давления: давление – 240 бар, температура – 540 °С, расход – 247 кг/с; параметры пара среднего давления: давление – 70 бар, температура – 542 °С, расход – 272 кг/с.

На базе ГТУ V94.3А (Siemens) в Великобритании (King’s Lynn) разработана ПГУ мощностью 350 МВт с КПД ~ 55,3%. Мощность ГТУ на уровне 265 МВт. Паровой цикл – трех давлений [2, 3].

На базе той же турбины в Португалии (Tapada do Outeiro) разработана ПГУ мощностью ~ 330 МВт с КПД ~ 54 %. Паровой цикл – трех давлений, рис.2 [4].

В Байере (Германия) в 2005 году предполагается пуск ПГУ двух давлений установленной мощностью 561 МВт (мощность нетто ~ 494 МВт) с КПДнетто ~ 53%. Параметры пара высокого давления: давление – 110 бар, температура – 547 °С, расход – 120 кг/с; параметры пара среднего давления: давление – 31,8 бар, температура – 547 °С, расход – 140 кг/с [5].

Специалистами корпорации Siemens-Westinghouse разработан проект одновальной конденсационной установки на базе газовой турбины W501G (Westinghouse) установленной мощностью ~ 390 МВт (мощность ГТУ~250 МВт, рис.3) с КПДнетто ~ 58,4 % (ISO). Паровой цикл – трех давлений, рис.4. Удельная стоимость ПГУ ~ 400 $/кВт [6]. На рис.5 показана схема размещения основного оборудования для данной ПГУ.

На базе газовой турбины W501F (Westinghouse) в США (Тампа, Флорида) разработана ПГУ мощностью 520 МВт с КПД ~ 56%. Паровой цикл – трех давлений с использованием котлов системы Бенсона, рис.6 [7, 8].

Фирмой Alstom разработана и пущена в 2003 году в эксплуатацию одновальная теплофикационная ПГУ в Бразилии (Termobahia). Принципиальная тепловая схема показана на рис.7. Технические характеристики ПГУ следующие: установленная электрическая мощность – 190 МВт; мощность ГТУ (GT24, ABB) – ~160 МВт; мощность паровой турбины с противодавлением (НД1-С, АВВ) – ~30 МВт; отпуск пара технологическому потребителю – 350 т/ч; котел-утилизатор вертикального типа (фирма CMI, Бельгия) с одним уровнем давления; параметры пара за котлом-утилизатором: 12,44 МПа, 568 °С. Общий объем инвестиций – ~230 млн. $ [9].

Крупнейшие кампании-поставщики энергетического оборудования ведут дальнейшее совершенствование газотурбинной техники и технологий, разрабатываются новые паровые турбины, которые должны работать в составе ПГУ. Так, например фирмой Дженерал Электрик (США) разрабатываются паровые турбины мощностью от 50 до 300 МВт на параметры пара 16,5 МПа и 565 °С. Новые ПГУ на базе ГТУ MS9001FB могут иметь КПД на уровне 56…58% [10], а в перспективе 2010 года должны обеспечить КПД на уровне 65…68%.

Вместе с тем, вопросы, связанные с определением рационального профиля ПГУ продолжают оставаться актуальными [11, 12, 13]. Рациональный профиль может определяться на оcнове оптимизации термодинамических параметров. Теоретический цикл бинарной ПГУ двух давлений (расходов) с теплофикационным отбором пара показан на рис.8.

Рис. 8.

Теоретический цикл ПГУ двух давлений в Т-S диаграмме: *, 1, 0, К, 0¢, К* — характерные точки цикла;
Т
вз,
Т
ух,
Т
пв,
Т
– температуры воздуха, уходящих газов, питательной воды, пара на теплофикационном отборе соответственно; D
Т
0, D
Т
н – венхний и нижний температурные напоры на котле-утилизаторе.

При оптимизации параметров бинарной ПГУ ТЭЦ выдерживаются положения первого и второго начала термодинамики.

Количество теплоты, переданное рабочим телом газотурбинной установки (ГТУ), равно количеству теплоты, полученному рабочим телом паротурбинной установки

, (1)

где , – теплота, воспринятая рабочим телом ПТУ и сбросных газов ГТУ соответственно.

Теплота сбросных газов ГТУ, передаваемая пару, кВт

, (2)

где – изобарная теплоемкость газов, кДж/кг×К; – расход газов, кг/с; , – температуры газов на входе и выходе из котла-утилизатора, К; – коэффициент, учитывающий потери теплоносителя.

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.

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.