Процесс разработки турбокомпрессора

Процесс разработки турбокомпрессора

Разработка турбокомпрессора является сложным процессом. Каждый турбокомпрессор спроектирован и согласован специально с одним двигателем, что делает каждый турбокомпрессор долгосрочным проектом с участием множества различных отделов и возможностей.

Согласование

Согласование
Согласование

Каждый из наших турбокомпрессоров разработан для одного конкретного типа двигателя или модели. Это длительный и сложный процесс, в котором все параметры двигателя оцениваются несколько раз для обеспечения идеального соответствия. Не существует универсального турбокомпрессора. Замена одного турбонагнетателя на другой может привести к плохому переходному режиму, потере пиковой мощности, низкому крутящему моменту и нежелательному расходу топлива.

Подбор турбокомпрессора — это процесс выбора оптимальной комбинации компрессора и турбины для достижения требований к производительности двигателя. Поскольку эти требования различны для каждого типа двигателя или модели, сопоставление всегда приведет к решению, специфичному для конкретной области применения. Согласование турбокомпрессора представляет собой итерационный цикл, в котором после каждого шага оцениваются параметры работы двигателя. Такие параметры, как крутящий момент, мощность, BSFC, температуры и давления на входе и выходе. Подходящий компрессор будет выбран на основе максимального крутящего момента и целевой мощности при заданных оборотах двигателя. Кроме того, будет выбрана турбина, соответствующая приводу выбранного компрессора.

Проект процесса

проект процесса
проект процесса

Хорошо продуманный турбокомпрессор имеет первостепенное значение для процесса разработки. Конструкция турбокомпрессора учитывает как возможности производства, так и стоимость, а также соответствует требованиям клиентов, таким как производительность, долговечность и управляемость. Программы автоматизированного проектирования используются для нахождения идеального соответствия между этими факторами и создания прототипов чертежей. На протяжении всего процесса разработки дизайн будет постоянно оптимизироваться на основе испытаний и моделирования, а также с учетом эффективности окончательной сборки.

Процесс моделирования

Процесс моделирования
Процесс моделирования

Процесс моделирования выполняется с использованием системы автоматизированного проектирования (CAE) и включает в себя помощь компьютеров при выполнении инженерных задач и заданий. С нашим передовым программным обеспечением CAE и специальными методологиями в MTEE мы можем виртуально оценить производительность и долговечность наших конструкций турбокомпрессоров путем моделирования.

Результаты, полученные в результате моделирования, дают возможность идентифицировать и оптимизировать критические параметры конструкции перед дорогостоящими физическими испытаниями на газовых скамейках или в ходе испытаний транспортных средств. Наличие симуляции в инженерных разработках значительно сокращает время разработки турбокомпрессора. Кроме того, это сводит к минимуму количество физических испытательных контуров, которые обычно требуются при разработке турбокомпрессоров для применения на заказчиках.

Применяя вычислительную механику жидкости (CFD) в сочетании с 3D-моделью, можно провести анализ теплопередачи.

MTEE может оценить затраты на производительность компрессора в результате изгиба трубы в виртуальной среде. Во-вторых, понимание, полученное в результате моделирования, используется для определения оптимального соотношения между ограничениями упаковки, геометрией трубопровода и характеристиками компрессора. В результате окончательное проектное предложение будет соответствовать требованиям заказчика к упаковке с минимальным падением общей производительности.

Моделирование, помимо прочего, используется для оптимизации долговечности конструкций турбин. Используя вычислительную механику жидкости («CFD») для анализа теплопередачи в сочетании с вычислительной механикой твердого тела (часто обозначаемой как «FEM»), долговечность конструкции корпуса турбины можно довольно точно предсказать с помощью моделирования. Результатом является то, что конструкции корпуса турбины оптимизированы для долговечности без значительных потерь в увеличении затрат из-за ненужного применения высокопроцентных легирующих элементов, таких как никель.

Процесс разработки турбокомпрессора
Процесс разработки турбокомпрессора
Процесс разработки турбокомпрессора
Процесс разработки турбокомпрессора
Процесс разработки турбокомпрессора
Процесс разработки турбокомпрессора

Фигура 2; Оценка долговечности корпуса турбины путем моделирования: анализ теплопередачи по CFD (слева), анализ FEM, напряжение (в середине), анализ FEM, деформация (справа).

Успех или точность моделирования во многом зависит от комбинации применяемых граничных условий, качества геометрии и методологии.

Процесс испытаний

процесс испытаний
процесс испытаний

Испытание турбокомпрессора имеет основополагающее значение для успешного процесса разработки. Испытания проводятся на стендах двигателя и стендах с горячим газом, чтобы проверить турбонагнетатель в максимально реалистичной среде.

Испытательная установка состоит из стендов двигателя и стендов горячего газа. Конструкция испытательной ячейки нацелена на высокую гибкость в настройке испытаний с коротким временем оборота для обмена тестами. Высокая степень автоматизации используется для хорошей воспроизводимости и возможности круглосуточного тестирования на выносливость.

На этапе разработки турбокомпрессора будет проведено множество испытаний, направленных на производительность и выносливость.

В настоящее время мы расширяем наши испытательные камеры, чтобы удвоить нашу текущую емкость. Расширение необходимо, чтобы сопровождать растущий турбо-спрос и сократить время разработки.

Инспекционный процесс

инспекционный процесс
инспекционный процесс

Требования к качеству в автомобильном бизнесе являются одними из самых строгих в мире, так как безопасность имеет первостепенное значение в пассажирских транспортных средствах. Поэтому процессы обеспечения качества играют решающую роль в обеспечении того, чтобы все в нашей цепочке поставок соответствовали этим требовательным стандартам и чтобы все наши процессы формировались для выявления любых отклонений. Турбокомпрессоры всегда проверяются как до, так и после испытаний двигателя, чтобы определить, какое влияние это могло оказать на турбокомпрессор. Кроме того, различные типы машин используются для измерения образцов компонентов и позиционирования допусков.