A100-M (日本語 - 1,29MB

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製品情報
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A100-M / H ラジアル
Optimized fuel consumption and rapid, cost-effective conversion
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ABB 過給機 A100 シリーズ
高圧力比と高効率を実現する A100 形過給機は現代のディーゼ
ルエンジンとガスエンジンの燃料節約とエミッションの低減を
可能にしました。
エネルギー需要の増加、燃料コストの上昇や規制強化が、中
速・高速機関開発に与える影響は大変大きなものです。これ
らの要因に加え、さらなる高出力化のトレンドが現在も続い
ており、ターボチャージャーテクノロジーに対しても、イン
パクトを与えていることは言うまでもありません。エンジン
が高い Pme を得るために、高圧力比過給機が必要とされる一
方で、燃焼技術の最適化、エンジンでの新しい対策、排気ガ
スでの後処理システムへの注力といったあらゆる要因が現代
の過給機開発システムに影響を及ぼしています。つまり、燃
費の良いエンジンにとって高効率の過給システムは、不可欠
となっています。
コンプレッサの高圧力比化はこれまでエンジン出力の増大に
重要な役割でしたが、今日ではエミッション削減にも大きな
役割を果たしています。例えば殆どの最新ディーゼルエンジ
ンとガスエンジンに何らかの形で利用されているミラーサイ
クル、アトキンソンサイクルにはこの高圧力比化が不可欠で
す。このサイクルは、ディーゼルエンジンでは NOx 排出削減
に利用され、ガスエンジンではノッキング開始タイミングを
調整するために使用されています。また、高地で使用される
エンジンでは、更に高い圧力比が必要とされています。
ターボチャージャーの性能 −決定的な要因
この 10 年でエンジンメーカー各社は、中速エンジンの大幅な
高出力化を達成するとともに、燃費削減やエミッション低減
も実現させてきました。同時に過給機の熱力学的かつ機械的
性能に対するリクエストも実質的に増えました。（Fig. 1）
次世代のディーゼル／ガスエンジンは、A100 シリーズ過給機
のポテンシャルを最大限に活用していただけることと確信し
ています。アルミ製コンプレッサでの連続運転条件下でも、
高効率を維持しながら定格負荷での圧力比 5.8 まで対応可能
であり、ターボチャージャー機構に新しい出力密度のベンチ
マークを樹立し、単段過給の限界を、更に大きく拡大させる
ものです。
[%]
A100
200
sed
er u
150
レベル
A100-M と A100-H シリーズは、市場の声に対応した単段過給
用の最高コンプレッサ圧力比に対応する中および高速エンジ
ン用過給機です。
100
ow
er p
TPS..-E
TP
T
g
har
boc
output TPS
r
TPS..-D
TP
Tur
e
w
o
p
Engine
Engine bsfc
Eng
ine e
50
miss
ions
0
2004
2008
年
Fig. 1: 過給機の性能に対する要求の変化
2
2012
2016
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TPS から A100-M / H ターボチャージャーへ
TPS シリーズ過給機の導入から 10 年が経過し、5.5 万台を超
える TPS シリーズ過給機が 500 kW ∼ 3,300 kW 級の小型中
速ディーゼルエンジンや大型高速ディーゼル／ガスエンジン
に搭載されて順調に稼動しています。これらの過給機は従来
の出力レベルのエンジンにご好評をいただいておりますが、
エンジンエミッションの規制強化とともに、かつてないレベ
ルのエンジン出力と熱効率に対する市場のリクエストにより、
新しいエンジンコンセプトと新しい世代の過給機の登場が期
待されています。これにお応えして開発されたものが ABB の
次世代エンジン用高圧力過給機 A100-M / H シリーズ（小型中
速用 A100-M シリーズ、高速用 A100-H シリーズ）です。
設計コンセプト
A100 ラジアル過給機は、部品点数の最小化を図ったモジュー
ラー構造となっており、ディーゼルエンジンやガスエンジン
のさまざまなアプリケーションへの要求にも対応可能な設計
となっております。
中速エンジン用の A100-M ラジアル過給機はコーティング及
び高度化で効果の高い洗浄システムといった詳細設計機能の
設定により、低質油の使用が可能となっております。2 口以
上のガス入口ケーシングもご用意しております。
A100 のラジアル過給機のフレームサイズは、フィールドで
実証された TPS 過給機と外形寸法を同一にしており、かつ、
TPS 同様、潤滑油入口／出口配管が過給機に内蔵されていま
す。この設計コンセプトにより、現在 TPS 過給機が搭載され
ているエンジンベースを更に開発を進めていく場合におきま
しても、過給機の搭載上、大きな変更を行うことなく、A100
ラジアル過給機を搭載することが可能となっております。
A100-M シリーズの中で最新の A150-M と A155-M は、ABBの
中で最大のラジアル過給機であり、過給機 1 台あたり 5,000 kW
以上のエンジンに対して、キーとなる製品で最高レベルの効
率を実現します。
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高性能なデザイン
コンプレッサクーリングとコンテインメントは高出力、
高効率、エミッション削減と安全運行を確保します。
アルミがコンプレッサの標準材質です
ABB が開発したクーリングテクノロジーは、高コストなチタ
ン材ではなく、高圧力比においてもアルミ製コンプレッサで
の連続運転を可能にしました。また、この素材は運転に対す
る高い信頼性や長時間の部品交換インターバルを低下させる
こともいたしません。
コンプレッサエアーによる冷却方式は、広範なテストプログ
ラムにより、最も効率的な解決策であり、エンジン搭載上の
視点からも、最も簡単でエコノミーであることが明らかで
す。このコンセプトはすでに大型の ABB TPL-C 過給機にオプ
ションとして提供されており、フィールドにおいても実証さ
れております。
コンテインメントコンセプト
A100 のケーシングは厳しいメカニカルな要求に十分に応えた
設計がなされています。この設計にあたって ABB はエンジン
メーカーと緊密な協力の下、エンジンコンソール上の過給機
搭載の最適化と、TPS 過給機同等のコンパクト性を実現しま
した。コンテインメントコンセプトの安全性−大幅に上昇し
た出力密度の視点からの重要な確認検討事項−は、計算上や
回転体のバーストテストを含めたコンテインメントテストで
確認されています。
新たに開発された高出力のタービンも A100 の特徴です。
TPS-F 過給機で実証された回転体及びケーシングのセンタリ
ング思想が継承されており、更に優れた効率的な過給機の運
転を確実なものにするために開発されました。
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熱力学性能
A100-M / H 過給機の 3 種類の新設計コンプレッサは、それぞ
れ異なった翼型を持ち、広範囲の体積流量に対応できるとと
もに現在の TPS-F 過給機よりも、更に高圧比にもかかわらず、
あらゆる点をカバーしています。(Fig. 2)
A100 過給機の特徴は、一体型アルミ製コンプレッサです。高
圧ディフューザとコンプレッサ翼はアルミ製コンプレッサを
全負荷における圧力比 5.8 まで対応可能にした冷却技術に加
え、高圧力比用として、開発されました。すべてのアプリケ
ーションに最適なマッチングが実施できるよう、さまざまな
コンプレッサが過給機ごとに用意されています。A145 過給機
コンプッレッサマップは、ワイドレンジ、ゆとりあるオーバ
ースピードマージンと全ての作動レンジにおいて、最適な効
率分布を表しています。（Fig. 3）
c [-]
6.5
6.0
5.5
5.0
コンプレッサ圧力比
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4.5
4.0
3.5
*s,C
3.0
A155
A150
A145
A140
A135
c [-]
A130
2.5
2.0
1.5
5.8
コンプレッサ圧力比
5.6
1.0
5.4
体積流量
5.2
5.0
TPS-F
4.8
Fig. 3: A145 のコンプレッサマップ
4.6
4.4
4.2
4.0
1
2
3
4
5
6
7
8
V [m3/s]
体積流量
Fig. 2: A100 ラジアル過給機の全負荷における圧力比 vs 体積流量レンジ
(仕様によりさらに高い値を達成します)
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一流の商品と一流のサービスを
タービン、コンプレッサ、そして効率の良いサービスでお客様
の長期的な利益につながります。
新型タービン
新世代の斜流タービンは A100 で使用するために開発されまし
た。新しいタービンの特徴の一つは、大容量タイプであり新
しいコンプレッサの高圧力比ポテンシャルに適合できるよう、
大流量アプリケーション用として開発されています。タービ
ンはそれぞれの流量範囲で最適化され高効率となっています。
また、シーリングテクノロジーの開発により、ブローバイ量
の減少が可能となったため、損失もまた軽減されました。こ
れはより高い圧力比域における過給性能の実質的な改善につ
ながっています。（Fig. 4）
TPS 過給機と効率を比較した場合
広範囲な流用域をカバーするコンプレッサやタービン仕様の
ラインアップにより、A100 過給機は、舶用、産業用、発電
用、鉄道用、移動式機器など多様なエンジンアプリケーショ
ンに対して理想的なマッチングが可能です。A100 の極めて優
れた熱力学的ポテンシャルは定格負荷重視の過給機仕様にお
いて明らかであり、TPS 過給機との比較した場合、非常に高い
コンプレッサ圧力比を要求するアプリケーションにおいて性
能向上を明確に表しております。これは現代の中速・高速機
関の単段過給用過給機の開発において A100 が示している飛躍
的な発展の証です。（Fig. 5）
サービスとトータルコスト
A100 過給機はトータルコストを著しく軽減した機種の代表で
す。A100 過給機のメンテナンスインターバルは、実績のある
TPS過給機と同等となっています。熱力学的、機械的な要求
は非常に高いものになっていますが、新しい A100 は、高い信
頼性と少ないメンテナンスでも可能な運転という観点からも
全ての必要条件を満たしています。A100 では最長で2 万 4 千
時間のメンテナンスインターバルであり、メンテナンス、部
品の交換、オーバーホールが容易となっています。
TC [%]
A140
75
TPS 57-F
TPS 57-F
70
過給機効率
タービン効率
5%
A140
認証プログラム
新しく開発されたすべての ABB 過給機同様、A100 もまた将
来の多様なエンジンアプリケーションにおいて、信頼できる
オペーレーションを確実にするため、必須の認証試験を ABB
の燃焼テスト装置を使用して行っています。新しいコンプレ
ッサやタービンの熱力学的性能のチェックから始まり、新設
計部品や組立まで、広範囲な試験が実施されました。
65
60
定格負荷重視仕様
55
50
45
40
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
タービン膨張比
Fig. 4: タービン効率、A140 / TPS 57-F
6
4.0
T [-]
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
コンプレッサ圧力比
Fig. 5: 全負荷仕様の A140 過給機の効率
c [-]
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グローバルサービス
この新しい過給機に必要なサービスノウハウや部品調達のサ
ポートは全世界 100 か所以上、50 か国以上にはりめぐらされ
た ABB サービスステーションにより確実に対応いたします。
ABB の A100 過給機が搭載されている最新のディーゼルエン
ジンやガスエンジンをご利用のお客様には、世界共通である
ABB のオリジナル部品によるオリジナルサービスを受けてい
ただけます。
過去−現在−未来
A100 シリーズの導入時、熱力学的性能を検証するためのエン
ジンテストリグ上での試験が実施されました。A100 過給機
は、エンジン上で高圧力比及び高効率を達成できることを実
証しました。そして数百台の A100 過給機が継続して高性能な
レベルで稼動しています。最近では、全負荷運転で最大 5.8
の圧力比を誇る A150-M と A155-M を市場投入しました。過給
機でお客様に絶え間なく貢献を続けるため、新しい形式に伴
うレンジの拡大と継続的な改善をいたします。
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函館サービスポイント
函館サービスポイント
049-0111 北海道北斗市七重浜
〒 049-0111
8-3-25 東栄技工株式会社
内 3 号室
北海道北斗市七重浜8-3-19
ノーブルエイスミク
0138-48-1220　FAX
電話
0138-48-1221
電話 0138-48-1220
FAX 0138-48-1221
東日本サービスステーション
〒 130-0004 東京都墨田区本所 1-22-1
電話 03-5619-5021
FAX 03-5619-5022
関西支社
〒 651-0073 兵庫県神戸市中央区脇浜海岸通 2-3-2
4 ストローク部
電話 078-200-3091
FAX 078-200-3095
西日本営業部
電話 078-200-3092
FAX 078-200-3096
西日本サービスステーション
電話 078-200-3093
FAX 078-200-3096
尾道サービスステーション
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電話 084-930-4095
FAX 084-930-4096
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