Содержание статьи:
1. Введение
При выборе вакуумного насоса (или компрессора) и оценке его пригодности для использования в той или иной технологии оперируют двумя главными характеристиками:
- ДАВЛЕНИЕ
- ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Вакуумный насос или компрессор, который в поиске у потенциального пользователя, должен, прежде всего, обеспечить требуемый уровень давления. Затем ставится задача получить это давление за определенный промежуток времени.
Быстрота получения заданного значения давления определяется производительностью (pumping speed) вакуумного насоса. При этом газовые компрессоры нагнетают газы и формируют давления выше атмосферного.
Вакуумные насосы генерируют давления ниже атмосферного, т.е. создают разрежение.
В этой статье речь пойдет о низком давлении, т.е. о ВАКУУМЕ, как об основной технической характеристике всех вакуумных насосов.
Создание или генерирование устройством вакуума – это динамический процесс понижения атмосферного давления в объеме и во времени.
При поисках и выборе вакуумного насоса по уровню вакуума обычно говорят о двух характеристиках вакуумного насоса, связанных с давлением:
- предельное остаточное давление (или предельный вакуум, ultimate pressure)
- рабочее давление (или рабочий вакуум, working pressure)
Предельное остаточное давление – это самое хорошее (высокое) значение вакуума, которое позволяет достигнуть конструкция этого вакуумного насоса.
Важно понимать, что когда вакуумный насос достигает этого предельного значения вакуума, производительность откачки газов становится равной нулю, т.е.
откачка прекращается, и в дальнейшем при работе насоса это значение предельного давления будет поддерживаться как некое достигнутое равновесное состояние системы «насос-откачиваемый объём».
Как правило, значение предельного остаточного давления достигается лишь при работе вакуумного насоса в режиме «сам на себя», т.е. при заглушенном входном патрубке.
Это объясняется довольно просто: при подключении к насосу технологических объемов (емкости, трубопроводы, стыки, камеры и др.
) всегда существуют течи (негерметичности) или явления газовой десорбции, которые не позволяют достичь в откачиваемом объеме максимальное значение вакуума, который способен создать сам насос.
Рабочее давление – это заданное значение вакуума, которое требуется обеспечить и поддерживать вакуумным насосом в той или иной технологии или техпроцессе.
При выборе вакуумного насоса его предельное остаточное давление должно быть немного лучше чем рабочее. Это как бы обеспечивает некий «запас прочности», т.е. гарантию того, что требуемое в техпроцессе давление будет достигнуто с помощью именно этого вакуумного насоса.
2. Давление газов в объёме. Атмосферное давление. Понятие «ВАКУУМ»
Давление газов в замкнутом объёме – это суммарное усилие, оказываемое ударами (толчками) постоянно движущихся молекул газов в стенки объёма, в результате их постоянного броуновского движения и сталкивания друг с другом и с твёрдыми стенками сосуда.
Основная единица измерения давления в системе СИ – это «Па» (Паскаль):
1 Па = 1 Н / м2 = 0,01 мбар [ 1 ]
Другие общепринятые единицы измерения давления и их соотношения приведены в Таблице 1:
| Единица измерения давления | бар | мбар | мм.рт. ст. | мвод. ст. | Па | кПа | МПа | атм. | ат. | кгс/см2 | psi |
| Бар (bar) | 1 | 1000 | 750 | 10,2 | 100 000 | 100 | 0,1 | 0,9869 | 1,02 | 1,02 | 14,5 |
Атмосферное давление – это давление, которое оказывает масса воздушного столба, как смесь газов, простирающихся на высоту более 1000 км от уровня поверхности земли и океана.
При этом надо понимать, что чем выше от поверхности моря находится точка измерения этого атмосферного давления, тем атмосфера менее сконцентрирована, тем смесь газов реже (как бы их масса разбавляется в огромном увеличивающемся с высотой объёме) и, как следствие, давление этой смеси газов падает с подъёмом на высоту (см. Рис.
2). Почему? Просто так издавна утроена планета Земля, вокруг которой существует атмосфера, как газовая аура вокруг шара. Благодаря этой атмосферной ауре живут организмы и проистекают самые жизненные реакции веществ, постоянно потребляющие кислород, и растения, которые этот кислород постоянно вырабатывают и восстанавливают т.н.
кислородный атмосферный баланс. Самые яркие примеры – это ветер, горение (как процесс окисления) и дыхание живых организмов, животных, людей.
Кривая изменения атмосферного давления до высоты 12 км над уровнем моря показана на Рис. 3.
Земная атмосфера. Принято считать, что это смесь 14 основных «земных» газов (см. Рис. 1), из которых три составляют львиную долю, в целом более 99% (азот – более 78%, кислород – более 20%, паров воды может быть более 1%).
Земная атмосфера делится на зоны по параметрам давления и температуры: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (см. Рис. 4).
Вакуум – это всякое давление, величина которого ниже атмосферного. Нормальным атмосферным давлением в земных условиях принято считать абсолютное давление атмосферного столба на уровне поверхности мирового океана (моря). Это значение составляет 1013 мбар абс. «абс.
» — здесь имеется в виду абсолютное давление, которое равно нулю в том случае, когда в объеме нет ни одной молекулы газов. Т.к. на поверхности земли, в её недрах и в атмосфере всегда есть газообразные вещества и пары жидких веществ, то абсолютный вакуум недостижим в земных условиях.
Как бы быстро и хорошо не откачивались объемы современными вакуумными насосами, какими бы герметичными они бы ни были, в микроскопических шероховатостях стенок объемов всегда есть определенное количество молекул газов, которые невозможно удалить из этих микрорельефов.
Кроме того, при давлении на стенки сосудов извне всегда есть проскакивающие, как бы просачивающиеся сквозь сито, внутрь молекулы газов, даже сквозь твёрдые кристаллические решетки металлов. В закрытых объёмах всегда есть явления газовой десорбции, т.е.
выделения молекул газов со стенок объема вовнутрь, всегда есть микропоры и микротрещины, через которые газы проникают в зоны низкого давления. Всё это не позволяет получить абсолютный вакуум в земных условиях.
 |
Факты: Альпы – это горный массив, пересекающий границы шести стран. В самом их сердце возвышается знаменитая гора Монблан, находящаяся на границе Франции и Италии. Сами Альпы представляют собой горную гряду, которая тянется по Европе почти 1200 км, в самом широком месте между итальянской Вероной и немецким Гармиш-Партенкирхеном имеет ширину около 260 км, занимая общую площадь в 190 тыс. кв. км. Альпы полностью или частично находятся на территории 8 стран. По доле общей площади государства, приходящейся на Альпы, эти страны располагаются следующим образом: Лихтенштейн (100%), Монако (100%), Австрия (65%), Швейцария (60%), Словения (40%), Италия (17%), Франция (7%), Германия (3%). |
 |
Факты: Эверест, она же Джомолунгма – высочайшая вершина в мире, высота этой горы составляет 8848 метров. Эверест расположен в Гималайских горах, которые протягиваются по Тибетскому нагорью и Индо-Гангской равнине на территории нескольких стран: Непала, Индии, Бутана, Китая. Вершина Эвереста расположена на территории Китая, но сама гора находится на китайско-непальской границе. |
 |
Факты: В гражданской и военной авиации очень важно поддерживать атмосферное давление внутри самолета, т.к. при поднятии его на любую высоту от поверхности Земли, давление за бортом падает, а это влечет за собой отток воздуха из салона самолета во внешнюю среду. Чтобы этого не происходило требуется выполнение двух основных условий нормального полета с лётчиком или пассажирами внутри: — корпус самолета должен быть герметичен (max отсутствие утечек воздуха наружу); — в корпус необходимо подавать воздух компрессорами под избыточным давлением, чтобы компенсировать всегда существующие утечки и микро утеки воздуха наружу. Если в военных самолётах можно решить проблему утечек индивидуальными масками пилотов, то в гражданских самолётах, где много пассажиров, создают специальные автоматизированные системы поддержания атмосферного давления. |
Рис. 3. График снижения атмосферного давления с высотой над уровнем моря (от 0 до 12) км.
Рис. 4. Диаграмма распределения температуры воздуха в 4-х слоях атмосферного столба:
тропосфера (до 11 км), стратосфера (от 11 до 47 км), мезосфера (от 47 до 80 км), термосфера (свыше 80 км).
3. Градация вакуума по глубине (технические уровни вакуума)
Существует несколько методик по разбивке всей возможной шкалы низкого давления на различные интервалы (отрезки). Самые распространенные – это академическая градация и индустриальная градация.
Академический основан на оценке плотности (степени разрежения) газов по характеру движения их молекул в объёмах путем соизмерения длин пробега молекул между их столкновениями друг с другом и со стенками сосудов, т.е. соизмерения т.н. длин свободного пробега.
Чем больше средняя длина свободного пробега молекулы, тем лучше вакуум. Так, например, если молекула газа в объёме успевает пролететь от стенки к стенке не соударяясь с другими молекулами, то это показатель того, что в таком объёме достигнут сверхвысокий вакуум.
Так как мы специализируемся на поставках оборудования для промышленных применений, то рассмотрим в этой статье индустриальный подход к разбивке вакуума на 4 класса (интервала). Этот метод соответствует европейскому стандарту DIN 28400. Классы вакуума приведены в Таблице 2.
| Технические уровни вакуума (classes) | Диапазон давлений (pressure range) |
| ФОРВАКУУМ (rough vacuum) | (от 1000 до 1) мбар абс. |
| СРЕДНИЙ ВАКУУМ (fine vacuum) | (от 1 до 10-3) мбар абс. |
| ВЫСОКИЙ ВАКУУМ (high vacuum) | (от 10-3 до 10-7) мбар абс. |
| СВЕРХВЫСОКИЙ ВАКУУМ (ultrahigh vacuum) | (10-7 и ниже) мбар абс. |
4. Базовые законы ФИЗИКИ ГАЗА и уравнение состояния идеального газа
  |
Закон Бойля-Мариотта был установлен английским физиком Робертом Бойлем в 1662 г. и независимо от него французским ученым Эдмом Мариоттом в 1679 г. и звучит так: Для данной массы газа при неизменной температуре произведение его давления p на объем V есть величина постоянная: pV = const [ 2 ]
|
||
 |
Закон, связывающий объем газа V и его температуру T, был установлен французским ученым Жозефом Гей-Люссаком в 1802 г. Для данной массы газа при постоянном давлении отношение объёма газа к его температуре есть величина постоянная. VT = const [ 3 ]
|
||
Закон, связывающий давление газа p и его температуру T, установлен Жаком Шарлем в 1787 году. Для данной массы газа в закрытом герметичном объёме давление газа всегда прямо пропорционально его температуре. pT = const [ 4 ]
|
|||
Уравнение, позволяющее обобщить все три основных газовых закона термодинамики называется уравнением состояния идеального газа или уравнением Менделеева-Клапейрона. Оно дает взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа: давления p, объема V, температуры T,- и имеет вид: [ 5 ]
или при записи в другом виде: [ 6 ]
|
5. Конструктивные типы вакуумных насосов
- Если говорить об уровне вакуума и его использовании в промышленных и исследовательских целях, то:
- — в массовой мировой промышленности очень широко применяют форвакуум и средний вакуум;
- — в более редких высоких технологиях используют форвакуум, средний и высокий вакуум;
— в лабораториях и исследованиях можно встретить все классы вакуума, в т.ч. и сверхвысокий.
Для получения всех классов в промышленности применяют различные конструкции вакуумных насосов, основные типы которых приведены в Таблице 3.
|
Соответственно работа в диапазоне: — от 100 мбар абс. до атмосферного давления — от 10 мбар абс. до атмосферного давления — от 2 мбар абс. до атмосферного давления- от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления |
| Вихревая воздуходувка | от 600 мбар абс. до атмосферного давления |
| Двухроторнвя воздуходувка | от 400 мбар абс. до атмосферного давления |
| Сухой пластинчато-роторный вакуумный насос | от 150 мбар абс. до атмосферного давления |
| Водокольцевой вакуумный насос | от 33 мбар абс. до атмосферного давления |
| Сухой кулачковый вакуумный насос | от 20 мбар абс. до атмосферного давления |
| Пластинчато-роторный вакуумный насос с рецикркуляционной смазкой | от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления |
| Сухой спиральный вакуумный насос | от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления |
| Сухой винтовой вакуумный насос | от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления |
| 2-х ступенчатый пластинчато-роторный вакуумный насос с масляной ванной | от 0,0005 мбар абс. до атмосферного давления |
| Сухой вакуумный насос Рутса (бустерный) | от 0,001 до 25 мбар абс. |
|
от 10-11 до 5 мбар абс. |
В этом разделе основной акцент сделан на насосы для получения форвакуума, т.к. это самая востребованная ниша рынка вакуумного оборудования, и не только в России и странах СНГ, а и во всем мире.
Следует также знать, что высоковакуумные насосы не могут работать без вакуумных насосов фор- и среднего вакуума, т.к.
они стартуют в работу только с пониженных давлений (как правило, со среднего вакуума) и выхлоп у них должен происходить в зону вакуума, иначе высокий и сверхвысокий вакуум недостижим. Т.о.
форвакуумные насосы и насосы среднего вакуума востребованы во всех отраслях промышленности, высокотехнологичных сферах и в научных исследованиях.
Каким должно быть по нормативам давление масла
Автовладельцы знают, что без масла двигатель долго не проработает. Но далеко не все знают о том, что смазочная жидкость должна не только просто плескаться в моторе, но и циркулировать по системе под давлением, которое должно соответствовать определенному интервалу.
В старых моторах масло применялось преимущественно в качестве смазочного материала. А сейчас отвечает за куда больший функционал:
- защита от износа;
- отвод тепла от горячих деталей;
- нейтрализация продуктов горения;
- работа в качестве гидравлики в исполнительных механизмах, таких как гидрокомпенсаторы клапанных зазоров, натяжители цепей, муфты регулировки фаз газораспределения и так далее.
Соответственно, чем больше таких механизмов в моторе, тем жестче требования к давлению масла.
Недостаточное давление в системе приведет не только к масляному голоданию и ускоренному износу двигателя, но и к сбоям в работе перечисленных гидросистем, что напрямую сказывается на мощности и в итоге приводит к дорогостоящему ремонту.
Например, отказ гидронатяжителя цепи газораспределительного механизма может привести к перескоку цепи на звездах, что вызовет столкновение поршней с клапанами. Последствия такой «встречи» могут быть настолько серьезными, что ремонтировать в таком моторе будет просто – придется покупать новый.
Но если о том, что низкое давление масла вредно, знают многие, то о вреде повышенных показателей задумываются только когда сталкиваются с последствиями. А они уже достаточно опасны для здоровья мотора.
Как минимум, такая ситуация влияет на возникновение повреждений уплотнителей и способствует ускорения утечки смазочной жидкости.
Также часто случается ее выдавливание из-под кольца масляного фильтра, и это случается при залипании редукционного клапана маслонасоса.
На приборной панели автомобиля присутствует либо лампа сигнализации о низком давлении масла, либо указатель давления. В стандартных условиях эксплуатации этого достаточно, а при необходимости более серьезной диагностики мастера СТО будут использовать специальные манометры.
Но, говоря о недостаточных или избыточных значениях показателя, нужно не забывать, что для каждой модели двигателя нормативы будут разными. Чаще всего, минимальное давление масла должно составлять от 1 атмосферы на холостом ходу прогретого двигателя. Верхняя планка — 4,5–5 атмосфер при повышенных оборотах.
Муфта изменения фаз газораспределения современного двигателя
Что создает давление масла в системе
За создание давления масла в двигателе отвечает масляный насос, оснащенный редукционным клапаном.
Схема работы масляного насоса.
Конструктивно эти устройства могут различаться, но принцип действия у них един – блок из двух шестерен засасывает масло через маслозаборник из поддона и направляет в систему через масляный фильтр. На выходе из насоса обязательно установлен клапан, не допускающий повышения давления выше максимального заданного значения. Он называется редукционным.
Какие проблемы с системой смазки могут иметь место, в чем их причины и как с этим бороться, рассмотрим далее.
Загорелась лампочка низкого давления масла
Как уже говорилось выше, наиболее частой и опасной для мотора является ситуация с недостаточными показаниями. Именно поэтому большинство современных автомобилей оснащено лампой пониженного давления масла на панели приборов. И вот в один момент, который прекрасным никак не назовешь, она загорелась… Что делать?
- Лампа давления масла обязана гореть при включенном зажигании и остановленном моторе. Если она вовсе не загорается, надо заменить контрольную лампу в приборной панели.
- Если контрольная лампа не погасла при еще работающем моторе, его необходимо немедленно остановить и проверить уровень смазки щупом. Если он ниже минимального, то нужно просто добавить жидкость до нормы. Высока вероятность того, что проблема исчезнет. Длительная эксплуатация с недостаточным уровнем запрещается любым производителем, так как, в первую очередь, пострадает масляный насос, а затем и остальные детали.
Если параметр соответствует норме или после доливки и повторного запуска лампа не гаснет, то разбираться с проблемой будет сложнее и точно потребуется обращение в сервис.
Шестерня масляного насоса, поврежденная эксплуатацией с низким уровнем масла.
Как измерить давление масла в двигателе
Это сервисная операция. Трудно даже представить себе, что у простого автовладельца под руками окажется специальный манометр. Такой прибор поможет получить точные значения при любых оборотах. Это позволит диагносту распознать неисправность и избежать.
Рисунок. Схема подключения манометра.
Разберем конкретный пример. Возьмем 2 бензиновые версии Land Cruiser Prado 150. Давление смазки этих автомобилей измеряется при 3000 оборотов в минуту. А вот нормы для двигателей различаются.
Так для бензинового 2,7 соответствует диапазону 1,6-5 атмосфер, а для 4-литрового: уже 3-6 атмосфер. Как видим, даже у одного производителя цифры разнятся сильно.
Что же тогда будет происходить, если речь пойдет о Volkswagen, Skoda, BMW, Mercedes?
Вывод – универсальных норм не существует, и методы проверки для каждой модели двигателя, как уже говорилось выше, индивидуальны и берутся из сервисной документации.
Причины высокого и низкого давления масла в двигателе и способы устранения проблем
Повышенное давление
Поводом для подозрений на такую напасть будет появление утечек из-под прокладок на двигателе. При подключении манометра опасения подтверждаются.
Вопрос: в чем причина, и что делать? Основной причиной проблемы практически всегда является неисправность редукционного клапана, вызванная банальным загрязнением или износом. Для начала (особенно, если добираться до этого конструктивного элемента не просто) имеет смысл промыть систему смазки.
Так как налицо уже достаточно серьезные сбои в работе системы, при выборе промывочного состава лучше не «стесняться» и предпочитать усиленные версии. Например, Oilsystem Spulung High Performance Benzin.
Другой пример — Oilsystem Spulung High Performance Diesel.
Да и вообще, если поддерживать систему смазки в чистоте, регулярно используя промывки, вероятность столкнуться с проблемой повышенного давления стремится к нулю.
Сниженное давление масла
Первую мы уже назвали – недостаточный уровень, но могут быть и другие.
Вторая в точности совпадает с причиной первого пункта, только редукционный клапан умудрился «зависнуть» на грязи в приоткрытом положении, либо у него механически повреждена пружинка. Лечится заменой клапана или промывкой.
Деталь стоит копейки, а на здоровье мотора влияет очень сильно. Кстати, промывка зачастую помогает устранить еще одну причину масляного голодания – отложения на сетке маслоприемника. Пример отражен на изображении.
Недостаточная вязкость моторного масла при полностью прогретом двигателе
Чаще всего эту причину можно диагностировать по характерному поведению лампы давления масла – она мигает в ответ на малейшее снижение оборотов на холостом ходу полностью прогретого мотора.
В такой ситуации желательно проверить, не перепутали ли чего при последней замене масла, и подходит ли двигателю залитый в него сорт смазки. Если последний не подходящий – имеет смысл произвести замену.
Второе, что могло произойти – подходящее масло потеряло вязкость из-за перегрева или попадания топлива (обычно в этом случае можно ощутить характерный топливный запах из маслозаливной горловины).
Разбор решения проблем топливной аппаратуры оставим за рамками этой статьи и допустим, что мы ее решили. Как же быть с маслом? Менять? Лучший вариант – да поменять, но не всегда есть такая возможность (временная, финансовая, физическая).
Можно ли отсрочить данную процедуру? Можно! И поможет нам в этом такой повышающий давление масла продукт как Стабилизатор вязкости Visco-Stabil.
Также причиной недостаточного значения может быть повышенный износ деталей масляного насоса, коренных и шатунных вкладышей коленвала, подшипников распредвалов и турбины, но все перечисленные аспекты, к сожалению, требуют для устранения сложного ремонта.
Итог
Как видим, давление масла в автомобильном двигателе — параметр, сильно влияющий на долговечность и правильную работу «сердца» и требующий к себе очень внимательного отношения. Но далеко не все проблемы с ним являются критичными, а некоторые вообще можно решить без разборки основного агрегата: с помощью очистки масляной системы, замены масляной жидкости или стабилизатора вязкости.
Хитрости наддува и их отображение
Обратился в мою мастерскую клиент с проблемой, которую, как он рассказал, не может решить с момента покупки автомобиля, примерно полгода. Проблему он эту уже изучил, так как побывал, по его словам, на двух сервисах в Минске. Суть заключалась в повышенном давлении наддува.
То есть давление турбокомпрессора превышало норму, и машина сваливалась в аварийный режим работы. При этом загорались лапочки на панели инструментов: Check Engine, ESP, Service. И, соответственно, машина теряла тягу.
Также клиент рассказал, что на одном из этих сервисов, не найдя никаких неисправностей, забраковали турбину. Эту турбину сняли и завезли в ремонт. Но в фирме, занимающейся ремонтом турбокомпрессоров, неисправностей не нашли. И турбину пришлось ставить на место.
Я не уточнял, брали деньги за снятие-установку или нет, так как если не брали, то людей мне немного жаль. Снять-поставить ее -та еще работенка. На нее отводится 4,7 нормо-часа. А так как это Citroen С5, то уложиться в это время весьма сложно. В решении проблемы с наддувом я ничего особенно сложного не представлял.
Ни один раз сталкивался на современных дизелях с проблемами по наддуву. С одним только нюансом — НАДДУВА ОБЫЧНО НЕ ХВАТАЕТ. Полный энтузиазма быстро во всем разобраться, беру машину в работу. Приступаем.
Итак, Citroen С5, 2.2 HDI, код двигателя 4НХ.
Подключаю сканер (Lexia) и стираю ошибки. Пробная поездка. Разгоняюсь динамично, насколько позволяет слегка заснеженная дорога. Первая, вторая, третья — полет нормальный. Турбина свистит. Разгон хороший. Все пока в норме.
На четвертой передаче в районе 90 км/ч происходит все то, о чем рассказал клиент. С упавшей тягой и горящими лампочками на панели возвращаюсь в гараж. Еще раз смотрю все сканером. Да. В памяти ЭБУ двигателя висит ошибка: Р0245 «Высокое давление в турбокомпрессоре».
- При этом в записи по ошибке видно следующее:
- — режим работы двигателя — 3373 об/мин;
- — давление турбокомпрессора — 2165 mbar;
- — номинальное давление в турбокомпрессоре(расчетное) — 1835 mbar;
- — циклическое соотношение открытия электроклапана давления турбины — 4%.
Так что давление наддува превысило расчетное на 330 mbar. В блок ESP прописались две ошибки по проблемам с крутящим моментом, на которые я решил пока не обращать внимание. Стираю ошибки. И смотрю дату на холостом ходу. Газую до 3500 об/мин. Да, действительно, расчетное давление 1200-1300 mbar , а фактическое, согласно показанию датчика давления во впускных патрубках, 1700 — 1800 mbar.
Управление сканер отображает в процентах, дословно, «циклическое соотношение открытия электроклапана давления турбины». На холостом ходу 53-55%, на 3500 об/мин 5%.
Правда, сколько не газовал, на холостом ходу, ошибка так и не появилась. Подсоединил в вакуумную магистраль управления наддувом вакуумметр (рис. 1). На холостом ходу: -0,4 bar. Газую: -0,1 — -0,05 bar.
Вроде, нормально управление работает. Хотя вакуум -0,4 bar, на мой взгляд, был маловат. Но данных по этому измерению все равно нет. Так что не заостряем на этом внимание. Перегнал машину на подъемник.
Поднял авто и снял защиту моторного отсека. Турбокомпрессор находится в крайне недоступном даже для осмотра месте. Попросил друга завести машину и погазовать. Кое- как приловчился, чтобы видеть шток привода регулировки турбокомпрессора. При запуске двигателя шток вакуумного привода втянулся, при 3500 об/мин выдвинулся в исходное положение.
Опять, вроде, все правильно. По стремянке добрался до электромагнитного клапана и снял вакуумный шланг привода управления наддувом. Шток выдвинулся. Съехал с подъемника и прокатился с отсоединенным вакуумным шлангом. Та же картина. Я имею ввиду появление ошибок и пропадание тяги. Еще раз на сканер.
С отсоединенным вакуумом давление наддува на 3500 об/мин даже увеличилось до 1950-2050 mbar. Странновато. Но выводы, как говорится, налицо. Проблема с механизмом управления наддувом в турбине. Что же еще может быть. Хоть мне и не хотелось, но видно придется снимать турбину и, скорее всего, везти в ремонт. Это был уже вечер пятницы.
И снятие, соответственно, отложили на понедельник.
В понедельник, прежде чем приступить к демонтажу сего агрегата, позвонил в ОДО «Турбоком». Этот звонок решил ход всех дальнейших действий. Общался я с инженером. Хороший и внимательный человек. Во-первых, он просветил меня, что у данного турбокомпрессора управление производится не так, как в обычном случае.
То есть когда шток выдвинут (отсутствие вакуума), турбина раскручивается по максимуму, создавая максимальный наддув. А когда шток втянут, соответственно, наддув создается минимальный. Во-вторых, управление производится не перекрытием байпасного канала, а изменением положения лопаток в улитке. Про это «во-вторых» я, правда, знал.
Но это «во-первых» явилось для меня откровением, так как разрушало мои представления о логике французской инженерной мысли. Неужели нельзя было разработать ПРАВИЛЬНЫЙ привод. Я имею ввиду, логичный. Пропал вакуум, пропал наддув. Есть вакуум, есть наддув.
А так получается в случае пропадания вакуума (это зачастую просто треснувший шланг) я разгоняюсь до 4-й без вакуума, давление 2165 mbar рвет мне патрубки и интеркуллер. Еще газуя на холостом ходу, заметил, что патрубки раздуваются очень сильно. То есть, я считаю, какая-никакая угроза поломки из-за перенаддува есть.
Иначе бы не появлялись ошибки. Или ошибки должны появиться при первых же прогазовках. Напомню: на холостом ошибка не появлялась.
Также инженер мне посоветовал на всякий случай проверить правильность показания датчика давления.
Сразу же его и проверил, включив в его воздушную магистраль свой манометр (рис. 2). Здесь оказалось все в порядке. Показания манометра и датчика практически идентичны.
Проверил наддув на 3500 об/мин, подключив вакуумный шланг управления наддувом к внешнему вакуумному насосу (своим легким). Давление сразу упало практически до атмосферного.
Новые знания, конечно, внесли определенную ясность, но не до конца, потому что управление электромагнитным клапаном наддува теперь никак не вписывалось в происходящее. Проверил еще раз, тот ли это клапан. Всего одинаковых клапанов Bosch 0928400414 (рис. 3) на этом двигателе четыре.
Причем, три из них расположены в одном месте на одном кронштейне. Нет, клапан на 100% тот. Почему же такое обратное управление? Холостой ход 55% и -0,4 bar, 3500 об/мин 5% и 0.1 bar. Тестирование с подключенным к клапану осциллографом расставило все по своим местам.
Логика инженеров концерна PSA вне конкуренции. Попробуйте угадать, как они описывают 100%-ное и 0%-ное открытие клапана. Извиняюсь, «цикличное соотношение открытия клапана».
Нормальные люди с базовыми знаниями по электротехнике ответят однозначно — есть питание, управление полное (клапан открыт), 0% — нет питания, управление отсутствует (клапан закрыт).
У инженеров и программистов, написавших дилерскую программу диагностики Lexia, все как раз наоборот. 100% — клапан закрыт, выключен, нет питания. 0% -соответственно, полностью включен.
То есть, когда ЭБУ хочет сбросить давление наддува и, соответственно, исходя из новой информации, втянуть шток (подать вакуум) — «цикличное соотношение» 5%. Но почему же у меня при открытом клапане вакуум не поднимается, а падает почти до нуля.
Эту неувязку нашел за пару минут без всяких премудростей поочередным отключением от вакуумной магистрали других клапанов. Виновником оказался клапан управления геометрией впускного коллектора (рис. 4).
При раскручивании двигателя он включался, чтобы повернуть заслонки, и из-за неисправности стравливал весь вакуум из системы. Он был отключен от вакуумной магистрали — и проблема решилась.
На холостом ходу вакуум так и остался около 0.4bаг. При раскручивании двигателя сначала падал до -0,2 — -0,15 bar (полагаю, для скорейшей раскрутки турбины), затем поднимался до -0,6 bar (снижение давления наддува).
Давление наддува стало соответствовать расчетному (рис. 5).
При пробной поездке аварийный режим больше не включался. Исчезла проблема и с ESP.
Неисправный клапан Bosch 0928400309 в дальнейшем будет заменен. С клиентом этот вопрос согласован.
Хочется вернуться к логике отображения данных. Вскользь подумал, а может это и правильно, может диагносту и не надо знать, подано питание на клапан или нет. 55% — надув большой, 5% маленький.
Все бы неплохо, но с рециркуляцией тогда беда (специально проверил). 95% — машина не прогрета (рис. 6), и рециркуляции практически нет (проверял вакуумметром), вакуум не подается к исполнительному механизму.
65% — прогретый двигатель, холостой ход, рециркуляция работает.
Конечно, этот метод отображения данных я запомню.
Но когда чинишь технику, которая сконструирована по законам механики и электротехники, хотелось бы, чтобы дилерская программа корректно отображала эти законы. Тогда будет меньше путаницы.
Возможно, диагносту дилерского центра это все давно известно. Но большинству подобная информация достается по крупицам из интернета или практической наработкой.
Надеюсь, эта статья кому-то даст новые знания и поможет не наткнуться на «грабли» в виде снятия-установки турбокомпрессора, только для того, чтобы узнать, что он полностью работоспособен.
А. Яниславский, «Автомастер»
Давление. Перевод единиц измерения давления. Таблица соотношения единиц давления
Давление – важная физическая величина, часто использующаяся в автомобильной технике.
Тут и самые простые случаи, например, всем известные требования к давлению в шинах и более скрытые, давление топлива, масла в двигателе и трансмиссии, многочисленные узлы гидравлики.
При указании и измерении численных значений потребуется система единиц, которая различается в технических традициях разных стран и школ.
Что такое онлайн конвертер величин и как им пользоваться
- Для перевода одних величин давления в другие можно использовать специально написанные скрипты (программы) с удобным пользовательским интерфейсом (пример ниже).
- Калькулятор перевода давления в бар на давление в мегапаскалях, килограмм силы, фунт силы и атмосферах
- =
1 MPa равен 9.8692 физическая атмосфера, 10.197 кгс/см², 145.
04 фунт/дюйм², 10.19716 техническая атмосфера
Достаточно ввести в одно из полей формы нужное значение, как тут же во всех остальных появляются числа, рассчитанные по известным формулам перевода одних единиц в другие.
При наличии доступа в интернет переводить величины через такую онлайн-конвертацию очень удобно, не надо искать коэффициенты пересчёта, вспоминать формулы и пользоваться калькулятором.
Единицы
Для начала выясним, какие единицы измерения давления воды в водопроводе используются в настоящее время.
Атмосфера
Эта единица соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Здесь, однако, есть небольшая тонкость: речь идет об избыточном давлении относительно атмосферного. Его значение в водопроводе в 0,2 атмосферы, показанное манометром, соответствует абсолютному значению в 1,2 атмосферы.
Полезно: вместо слова “атмосфера” часто используется равноценное понятие – кгс/см2. Физический смысл единицы – усилие, с которым масса в 1 кг при земном ускорении свободного падения будет давить на площадь в 1 см2.
Бар
Устаревшая единица измерения, заимствованная из использовавшейся до СИ системы измерений СГС. О ней достаточно знать, что бар приблизительно (с точностью около 2%) равен атмосфере. Довольно часто манометр для измерения давления воды в водопроводе имеет две шкалы – в барах и мегапаскалях.
Мегапаскаль
Паскаль соответствует одному ньютону на квадратный метр поверхности. Поскольку масса в один килограмм давит на основание с силой в 9,8 ньютонов, 1 мегапаскаль примерно соответствует 9,8 кгс/см2. Иногда это значение округляют до 10.
Напор
Под понятием напора, измеряемого в метрах, понимается высота водяного столба, соответствующая определенному избыточному давлению. Как узнать напор при известных показаниях манометра в кгс/см2? Достаточно просто умножить их на 10: одна избыточная атмосфера способно поднять водяной столб на 10 метров.
Таблица перевода некоторых единиц измерения.
Таблица перевода единиц измерения давления
Помимо конвертеров, существуют и таблицы перевода, где по вертикали выбирается одна величина, а по горизонтали другая. На пересечении строки и столбца обнаруживается искомое значение.
Ниже самые популярные переводы:
бар = 100 кПа бар = 1 техн. атм (at) бар = 750 мм рт. столба бар = 0,1 МПа бар = 1,0197 кГс/см 2
Таблицы могут быть двух видов:
Демонтаж металлической трубы и трубопроводов
Мультисистемные служат для определения соотношения между разными единицами измерения в любом сочетании. В этом случае таблица заполняется коэффициентами пересчёта.
Например, если выбрать строку «фунт на квадратный дюйм» (psi) и столбец «килопаскаль» (кПА), то на пересечении можно увидеть, что одному psi соответствует 6,895 кПА. Для дальнейших вычислений придётся воспользоваться операциями умножения или деления на калькуляторе.
Таблицы для выражения конкретных значений в одних единицах через другие. Обычно там числа располагаются парами, в определённом диапазоне от минимального давления до максимального, на который рассчитана данная таблица.
Результат получается с некоторой погрешностью, поскольку при выборе нужного числа приходится применять округление до ближайшего табличного значения. Чем больше в таблице пар чисел, тем точность выше. Практически высокая точность и не требуется.
Табличный метод излишне громоздок, поэтому устарел, расчёт с помощью конвертеров величин куда точнее и быстрее, а форма занимает меньше места на экране. Но при отсутствии электронных средств остаются только таблицы, они могут иметь бумажное исполнение, а считать на логарифмической линейке или в уме сейчас мало кто умеет и желает.
Давление
относится к числу распространенных измеряемых физических величин. Контроль за протеканием большинства технологических процессов в тепловой и атомной энергетике, металлургии, химии связан сизмерением давления или разности давлений газовых и жидких сред.
Давление — широкое понятие, характеризующее нормально распределенную силу, действующую со стороны одного тела на единицу поверхности другого. Если действующая среда — жидкость или газ, то давление, характеризуя внутреннюю энергию среды, является одним из основных параметров состояния. Единица измерения давления
в системе СИ — Паскаль (Па), равный давлению, создаваемому силой в один ньютон, действующей на площадь в один квадратный метр (Н/м2). Широко применяются кратные единицы кПа и МПа. Допускается использование таких единиц, каккилограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2) и
квадратный метр
(кгс/м2), последняя численно равна
миллиметру водяного столба
(мм вод. ст.). В таблице 1 приведены перечисленные единицы давления и соотношения между ними, перевод и соотношение единиц измерения давления. В зарубежной литературе встречаются следующие единицы измерения давления: 1 inch = 25,4 мм вод. ст., 1 psi = 0,06895 бар.
Таблица 1. Единицы измерения давления. Перевод, преобразование единиц измерения давления.
| Единицы измерения | Па | Бар | кгс/см2 | кгс/м2 (мм вод. ст.) | мм рт. ст. |
| 1 Па | 1 | 10-5 | 1,0197*10-5 | 0,10197 | 7,5006*10-3 |
| 1 Бар | 105 | 1 | 1,0197 | 1,0197*104 | 750,06 |
| 1 кгс/см2 | 9,8066*104 | 0,98066 | 1 | 104 | 735,56 |
| 1 кгс/м2 (мм вод. ст.) | 9,8066 | 0,98066*10-4 | 10-4 | 1 | 7,3556*10-2 |
| 1 мм рт. ст. | 133,32 | 1,3332*10-3 | 1,3595*10-3 | 13,595 | 1 |
Загрузка...
