Турбина для чего нужна: Турбина на Mazda CX-7, K0422-582 HDE Германия купить в Москве

  • 16.08.1982

Содержание

Зачем нужна автомобильная турбина | Блог

Зачем нужна автомобильная турбина

Двигатель внутреннего сгорания достигает максимального коэффициента полезного действия при условии оптимально скомпонованной горючей смеси. Массовая доля воздуха и топлива должна находиться в таком соотношении, чтобы оба компонента сгорели без остатка. Чтобы достичь максимально точной компоновки, электронный блок управления автомобиля анализирует количество поступающего в камеры сгорания воздуха. Согласно этих данных, он подает в рабочие цилиндры определенное количество топлива, которое, исходя из расчетов, должно сгореть полностью. Таким образом, чем больше в камеры сгорания подается воздуха, тем больше следует впрыснуть топлива.

В бензиновых двигателях это регулируется дроссельной заслонкой. В дизельных силовых агрегатах за выполнение этой задачи отвечает турбина автомобильная, в задачи которой входит подача воздуха в камеры сгорания под давлением. Без нее воздух засасывается самопроизвольно, за счет разрежения в цилиндрах двигателя. Работа турбокомпрессора позволяет принудительно закачать в камеры сгорания больше воздуха, создавая обогащенную топливную смесь, что повышает мощность мотора. Рассмотрим конструкцию и принцип работы данного агрегата.

Благодаря ее работе в цилиндры двигателя попадает больше воздуха

Устройство турбокомпрессора и принцип работы

Конструкция турбины проста и для работы не требует дополнительных энергоносителей, так как она обеспечивается за счет движения выхлопных газов. Рассмотрим устройство турбокомпрессора:

  • Улитка компрессора, через которую засасывается воздух для дальнейшего нагнетания в коллектор впуска.

  • Горячая улитка, через которую проходят выхлопные газы.

  • Корпус.

Корпус закрывает все элементы, имеет систему охлаждения и шарикоподшипниковый картридж на оси, соединяющей крыльчатки, расположенные в каждой улитке. С учетом того, что агрегат работает под термической нагрузкой, достигающей 900°C, корпус отливается из чугуна. Такая простая конструкция практически не требует обслуживания. Самым слабым участком считается шарикоподшипниковый картридж, так как он работает под осевыми и радиальными нагрузками.

Теперь, понимая как устроена турбина, принцип работы ее понять несложно. Горячая улитка расположена на пути следования выхлопных газов, проходя через нее, они раскручивают крыльчатку. Соответственно, она вращает ось, закрепленную посредством шарикоподшипникового картриджа, и крыльчатку компрессора.

Последняя закачивает воздух, создавая в системе давление. За счет этого и увеличивается количество подаваемого воздуха в камеры сгорания. Эффективность достигается за счет того, что при максимальном разгоне ось с крыльчатками вращается со скоростью до 200 тысяч об/мин.

Схема охлаждения турбокомпрессора

Поскольку горячая улитка находится под термическим воздействием, корпус агрегата нуждается в системе охлаждения. В зависимости от того, какой установлен турбокомпрессор, устройство системы охлаждения может быть реализовано двумя техническими решениями. Рассмотрим каждое из них индивидуально.

Охлаждение маслом

Агрегат подключается к масляной системе двигателя и за счет него охлаждается. Из преимуществ такого решения стоит отметить простоту конструкции, а также более низкую себестоимость самой турбины. Однако следует учитывать, что турбокомпрессор, принцип работы охлаждения которого основан на масляной системе двигателя, требует использования качественного смазочного материала высокой степени очистки. Кроме того, имея в конструкции такую турбину, моторное масло придется менять чаще. Если в системе циркулирует смазочный материал, частично потерявший свойства, под воздействием температуры он коксуется, препятствуя нормальной работе шарикоподшипникового картриджа. В результате он заклинивает и выходит из строя.

Комплексное охлаждение маслом и антифризом

Следующим шагом в развитии системы охлаждения турбины стал комплексный метод, когда совместно используются возможности масляных и охлаждающих каналов двигателя. Такая турбина в машине лучше охлаждается, а потому считается более долговечной, так как негативное термическое воздействие значительно меньше. Секрет в том, что в конструкции предусмотрено два контура. По одному циркулирует смазочный материал масляной системы двигателя, по-другому — антифриз участка охлаждения мотора. Следовательно, тепло отводится не только смазкой посредством корпуса двигателя, но и антифризом через радиатор в передней части автомобиля.

Несмотря на высокую производительность такого технического решения, оно имеет и недостатки. Во-первых, повышается себестоимость данного агрегата, а во-вторых, устройство турбины становится сложнее. Как следствие, она требует частого обслуживания, а проблемы с охлаждением возникают чаще. Тем не менее высокая производительность и отсутствие вероятности закипания масла наделяют такие устройства более высокими эксплуатационными характеристиками, что считается важнее, чем их стоимость и затраты на обслуживание.

Как выбрать турбокомпрессор

Данные устройства не взаимозаменяемы, а потому нельзя заменить турбину с комплексным охлаждением на аналог с масляным. Более того, каждый, кто разобрался, как работает турбина в машине, понимает, что такие устройства необходимо подбирать исключительно по VIN-коду автомобиля. Это позволит избежать ошибки, купив агрегат имеющий отличия от заводского. Выбирая турбину в нашем интернет-магазине, вы можете оставить заявку эксперту. Он поможет подобрать турбокомпрессор к вашему автомобилю.

 

Турбокомпрессор — неисправности и ремонт — журнал За рулем

Изучаем основные неисправности турбокомпрессоров и технологии их восстановления.

Многие автомобилисты с опаской относятся к ремонту турбокомпрессоров. И не без оснований. При этом производители разрешают ремонтировать некоторые турбины и даже выпускают оригинальные комплектующие, а иные и вовсе занимаются промышленным восстановлением агрегатов. Причиной же невысокого ресурса перебранных турбин зачастую является пресловутый человеческий фактор.

Презумпция невиновности

Турбокомпрессор (ТК) работает на перекрестке нескольких систем двигателя, и его здоровье зависит от исправности других узлов. Поэтому при появлении любых нареканий по поводу работы ТК важно провести вдумчивую диагностику узла в составе мотора. Диагностика необходима и в случае выхода турбины из строя — она послужит гарантией, что новая или отремонтированная турбина не преставится через пару тысяч километров.

Даже ветошь, забытая во впускной системе при обслуживании машины, может повредить крыльчатку вала, не говоря уже о потерянных болтиках или шайбах.

Даже ветошь, забытая во впускной системе при обслуживании машины, может повредить крыльчатку вала, не говоря уже о потерянных болтиках или шайбах.

Один из примеров характерного разрушения компрессорного колеса при перекруте турбины. Опытный мастер может определить этот пагубный режим и по особенному износу лопаток и вала.

Один из примеров характерного разрушения компрессорного колеса при перекруте турбины. Опытный мастер может определить этот пагубный режим и по особенному износу лопаток и вала.

Полное закоксовывание подводящей масляной трубки характерно для бензиновых турбин из-за более высоких температур по сравнению с дизельными.

Полное закоксовывание подводящей масляной трубки характерно для бензиновых турбин из-за более высоких температур по сравнению с дизельными.

Классика жанра — перегрев вала турбины из-за масляного голодания. Обработке или восстановлению ­он не подлежит.

Классика жанра — перегрев вала турбины из-за масляного голодания. Обработке или восстановлению ­он не подлежит.

Сначала с помощью компьютера проверяют систему управления двигателем в целом и отдельные датчики. Абсолютное большинство турбин оборудовано механизмом регулирования давления наддува; его сбой запросто может быть следствием банальной неисправности — например, неправильного сигнала от расходомера воздуха. Нередки случаи, когда из-за игнорирования такой диагностики в профильные компании по ремонту ТК привозят… исправные агрегаты.

Материалы по теме

Здоровье турбины зависит от герметичности систем впуска и выпуска двигателя и давления в них. Если, к примеру, забиты нейтрализатор и воздушный фильтр, манометры покажут повышенное разрежение на впуске и увеличенное противодавление на выпуске. Работа в таких условиях серьезно сокращает ресурс внутренних элементов ТК: подшипников, уплотнителей и самого вала. При больших перепадах давления турбина из-за конструктивных особенностей начинает сильнее гнать масло на впуск — патрубок и впускной трубопровод покрываются жирным налетом.

Негерметичность систем впуска и выпуска также вызывает опасные перепады давления. А банальная экономия на замене воздушного фильтра или несвоевременное устранение подсоса воздуха за его корпусом приводят к износу компрессорного колеса турбины. Его лопатки стачиваются попадающими внутрь частицами песка.

Распространенная причина выхода ТК из строя — попадание инородных предметов в крыльчатки. Порою это случается из-за разгильдяйства механика, который при обслуживании машины оставил во впуске ветошь или уронил внутрь шайбу. Или из-за непредвиденного разрушения деталей мотора, когда, например, отваливается электрод от свечи. Вал турбины вращается с огромной скоростью, и попадающие на крыльчатки инородные предметы значительно их деформируют, из-за чего турбину может даже заклинить. В итоге ротор ломается пополам от скручивания. В этом случае ремонтировать агрегат бессмысленно.

Более серьезные последствия проблем в системе смазки. Глубокие задиры на валу в местах посадки подшипников и даже в зоне газодинамического уплотнения.

Более серьезные последствия проблем в системе смазки. Глубокие задиры на валу в местах посадки подшипников и даже в зоне газодинамического уплотнения.

Пошатали вал турбины рукой и не почувствовали никакого люфта? Не радуйтесь. Возможно, закоксовались масляные зазоры в опорных подшипниках — и дни узла сочтены.

Пошатали вал турбины рукой и не почувствовали никакого люфта? Не радуйтесь. Возможно, закоксовались масляные зазоры в опорных подшипниках — и дни узла сочтены.

Упорный подшипник вала турбины страдает ­из-за критического перепада давления на сторонах впуска и выпуска. Это приводит к увеличению осевого люфта ротора со всеми вытекающими.

Упорный подшипник вала турбины страдает ­из-за критического перепада давления на сторонах впуска и выпуска. Это приводит к увеличению осевого люфта ротора со всеми вытекающими.

У турбин бензиновых двигателей на седлах байпасного клапана часто появляются трещины. Благо, опытные мастера освоили технологию их надежного заваривания.

У турбин бензиновых двигателей на седлах байпасного клапана часто появляются трещины. Благо, опытные мастера освоили технологию их надежного заваривания.

К характерным повреждениям крыльчаток и вала приводит так называемый перекрут турбины, то есть превышение допустимых оборотов. Речь не только о неграмотном чип-тюнинге — перекрут может быть спровоцирован и обидным стечением обстоятельств. Например, из-за ошибочных показаний датчика расхода воздуха с запаздыванием срабатывает механизм регулирования давления наддува. ТК работает в очень жестких условиях (взять хотя бы термическую нагрузку), и даже незначительное отклонение от допустимых режимов приводит к непоправимым последствиям.

Материалы по теме

Описанные причины отказов турбин встречаются не так часто, основная доля приходится на неисправности в системе смазки ТК. В зазорах между валом турбины и его подшипниками должен присутствовать масляный клин, иначе происходит перегрев и износ валов, подшипников и уплотнений — вследствие контактной работы элементов. Чаще всего смерть турбины наступает из-за банального масляного голодания и посторонних частиц в масле.

ТК очень чувствителен к чистоте и качеству масла — больше, чем мотор. Во многом потому, что этот узел работает в тяжелых температурных режимах. В частности, на бензиновых двигателях отработавшие газы разогреваются аж до 1000 °C. Поэтому увеличенные интервалы замены масла и экономия на фильтре первым делом сокращают ресурс ТК.

Масляное голодание турбины имеет массу причин, о которых мало кто задумывается. Одна из распространенных — закоксовывание подводящей трубки. Зачастую она забивается полностью — и ТК работает на сухую. Не менее важна исправность масляного насоса двигателя, а также системы вентиляции картера. Часто именно из-за нее турбина незаметно умирает. Масло в корпус подшипников ТК поступает под давлением около 4 бар, а сливается из него в поддон двигателя самотеком. И даже незначительное повышение давления картерных газов сильно ограничит расход смазки через турбину, снижая несущую способность ее пленки, и приведет к ее просачиванию через уплотнения. Нередко это происходит из-за неисправного клапана вентиляции.

Износ опорных подшипников как следствие работы на состарившемся масле и наличия посторонних частиц в системе смазки не только турбины, но и двигателя.

Износ опорных подшипников как следствие работы на состарившемся масле и наличия посторонних частиц в системе смазки не только турбины, но и двигателя.

При серьезных повреждениях корпуса восстанавливать турбину экономически нецелесообразно. Скорее всего, внутри всё гораздо плачевнее.

При серьезных повреждениях корпуса восстанавливать турбину экономически нецелесообразно. Скорее всего, внутри всё гораздо плачевнее.

Многие ремонтники не учитывают все эти моменты, когда ставят турбину после диагностики или ремонта на двигатель. Как минимум, нужно исключить ее работу на сухую в первые секунды после пуска мотора. Для этого в корпус подшипников загодя заливают масло.

Если не обращать внимания на перечисленные нюансы, турбина долго не протянет. А ремонтники, естественно, обвинят в недобросовестной работе тех, кто восстанавливал узел. Вот и боятся люди ремонтировать турбины.

Восстановлению подлежит

Производители турбин основательно подходят к их ремонту на своих производственных мощностях. Дальше всех в этом деле продвинулась фирма Honeywell (бренд Garrett). При восстановлении специалисты меняют картридж турбины (центральный корпус в сборе с валом, подшипниками и крыльчатками) и механизм регулирования давления наддува. Старые неповрежденные корпусы (холодную и горячую улитки) очищают и устанавливают обратно. На выходе имеем практически новый компрессор с полноценной заводской гарантией. Но даже Garrett восстанавливает турбины далеко не всех моделей своей линейки.

Для чего нужна турбина

$_GET = [
    'slug' => 'dla-cego-nuzna-turbina',
];

$_SERVER = [
    'REDIRECT_STATUS' => '200',
    'HTTP_HOST' => 'turbo-yg.ru',
    'HTTP_X_FORWARDED_FOR' => '85.140.0.18, 85.140.0.18',
    'HTTP_X_FORWARDED_PROTO' => 'http',
    'HTTP_X_REQUEST_SCHEME' => 'http',
    'HTTP_CONNECTION' => 'close',
    'HTTP_USER_AGENT' => 'Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64; rv:33.0) Gecko/20100101 Firefox/33.0',
    'HTTP_ACCEPT' => 'text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8',
    'HTTP_ACCEPT_LANGUAGE' => 'en-US,en;q=0.5',
    'HTTP_ACCEPT_ENCODING' => 'identity',
    'HTTP_ACCEPT_CHARSET' => 'windows-1251,utf-8;q=0.7,*;q=0.7',
    'CONTENT_TYPE' => 'application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8',
    'HTTP_CACHE_CONTROL' => 'no-cache',
    'PATH' => '/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/snap/bin',
    'SERVER_SIGNATURE' => '
Apache/2.4.41 (Ubuntu) PHP/5.6.40 Server at turbo-yg.ru Port 80
', 'SERVER_SOFTWARE' => 'Apache/2.4.41 (Ubuntu) PHP/5.6.40', 'SERVER_NAME' => 'turbo-yg.ru', 'SERVER_ADDR' => '10.1.107.93', 'SERVER_PORT' => '80', 'REMOTE_ADDR' => '85.140.0.18', 'DOCUMENT_ROOT' => '/home/turbo-yg/turbo-yg.ru/docs', 'REQUEST_SCHEME' => 'http', 'CONTEXT_PREFIX' => '', 'CONTEXT_DOCUMENT_ROOT' => '/home/turbo-yg/turbo-yg.ru/docs', 'SERVER_ADMIN' => '[email protected]', 'SCRIPT_FILENAME' => '/home/turbo-yg/turbo-yg.ru/docs/index.php', 'REMOTE_PORT' => '42094', 'REDIRECT_URL' => '/news/view/dla-cego-nuzna-turbina', 'GATEWAY_INTERFACE' => 'CGI/1.1', 'SERVER_PROTOCOL' => 'HTTP/1.0', 'REQUEST_METHOD' => 'GET', 'QUERY_STRING' => '', 'REQUEST_URI' => '/news/view/dla-cego-nuzna-turbina', 'SCRIPT_NAME' => '/index.php', 'PHP_SELF' => '/index.php', 'REQUEST_TIME_FLOAT' => 1649013570.575, 'REQUEST_TIME' => 1649013570, 'argv' => [], 'argc' => 0, ]; $_SESSION = [ '__flash' => [], ];

Для чего нужна паровая турбина — Статьи — Wintoo

Турбина паровая – это тепловой двигатель, где энергия пара реформируется в механическую работу.
Потенциальная энергия сжатого или нагретого пара в винтовом механизме реформируется в кинетическую, она тем самым переводиться в механическую работу, иными словами начинается вращение вала турбины.

Отталкиваясь от парокотельного механизма пар, направляется через специальный аппарат на лопасти криволинейного типа, которые установленных по окружности ротора, влияя на них, ротор вращается.

Турбина паровая — это один из компонентов паротурбинной установки


«ВТ Технологии» — профессиональный специалист по созданию паровой винтовой машины. Компания собрала самых умеющих, знающих квалифицированных работников, для того чтобы производить высококачественное оборудование. Имея за плечами немалый опыт работы в данной сфере, «ВТ Технологии» знает все секреты и правила создания безопасного и надежного оборудования.

Основные параметры опций по умолчанию

• Первоначальная мощность турбины – это самая высокая мощность оборудования, которая должна развиваться механизмом в процессе работы. Продаваемая паровая винтовая машины имеет высокий диапазон регулирования мощности от 15 до 100 процентов.
• Экономичная мощность турбины – это мощность, во время которой турбина находится в самом экономичном положении. Тут все зависит от двух элементов: свежего пара и его параметров, от установленных параметров первоначальной мощности турбины.
Паровая винтовая машина от компании «ВТ Технологии» это в первую очередь:
• Компактность, что весьма необходимо предприятиям, где нет большого количества площади.
• Легкость конструкции, что позволит максимально быстро выполнить монтажные работы.
• Высокая степень ремонтопригодности, что повышает сроки эксплуатации. Поэтому будьте уверенны, что деньги, вложенные в такое оборудование, не будут выброшены, как говорится на ветер.
• Неразборчивость к качеству подаваемого пара.
• Быстрый пуск машины и моментальная остановка работы. Маневренность во время запуска.
• Еще раз стоит подчеркнуть немалый диапазон мощности.
• Благодаря отсутствию соприкосновений роторов наблюдается высокий ресурс.
• Надежность при работе и безопасность при авариях.
← Другие статьи

Паровые турбины

Паровые турбины — принцип работы

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Конденсационные паровые турбины

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности.

Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.

В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

 

Схема работы конденсационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Теплофикационные паровые турбины

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.

Паровые турбины специального назначения

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

  • Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.
  • Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.
  • Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.
  • Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Паровые турбины — преимущества
  • работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое
  • высокая единичная мощность
  • свободный выбор теплоносителя
  • широкий диапазон мощностей
  • внушительный ресурс паровых турбин

Паровые турбины — недостатки
  • высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)
  • дороговизна паровых турбин
  • низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии
  • дорогостоящий ремонт паровых турбин
  • снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Шубы для турбин

Отвечая на вопрос “Для чего нужна термошуба?”, один автоблогер пошутил: “Турбина — женского рода, а значит как и любой женщине, ей нужна шуба”. А если серьёзно?

Термошуба, она же одеяло, она же термочехол для турбины используется, чтобы изолировать тепловое излучение от раскалённых выхлопных газов. Тем самым она решает сразу несколько задач:

1) Стабилизирует температуру горячей части турбокомпрессора. Выхлопные газы попадают на крыльчатку максимально горячими, что положительно сказывается на рабочем давлении, и раскрутка происходит быстрее. Особенно это заметно на больших турбинах.

2) Предотвращает излишний нагрев подкапотного пространства, элементов впускной системы и, следовательно, воздуха, поступающего в мотор. А чем ниже температура газа, тем больше его плотность. Таким образом ДВС получит больше кислорода и будет работать эффективней. К слову, именно для этой цели тюнеры ставят на свои машины холодный впуск.

3) Защищает от возгорания масляные и топливные магистрали. Она позволяет минимизировать риск пожара, когда температура выхлопных газов достигает критических значений. Шуба для турбины выполняет роль щита, и в некоторых случаях она жертвует собой, спасая более ценные компоненты двигателя, а главное — жизнь и здоровье пилота и пассажиров. Стоит помнить про это и при настройке турбины: перегреть и сжечь на тестах даже самое дорогое изделие очень просто.

Выбирая термошубу или термоодеяло (кому как нравится) обратите внимание на совместимость с вашей моделью турбины, а также на значения её рабочей и пиковой температуры. Пиковым называют такое значение, которое защитный девайс сможет выдержать в течение 15-20 секунд.

В AJS представлены термошубы нескольких типов:

Для холодной части турбины

Их можно отличить по серебристому цвету. Они рассчитаны на тепловую нагрузку до 400 градусов. Надевая такой термочехол на холодную улитку, мы помогаем уберечь нагнетаемый воздух от нагревания жаром выхлопных газов и горячим мотором.

Для штатной настройки

Они традиционно выполнены в чёрном цвете. Справляются с температурами до 700 градусов и хорошо работают с заводскими небольшими и средними турбинами. Этот тип лучше выбрать, если вы работает со штатными или близкими к штатным настройками — стоковые показатели или лёгкий буст-ап.

Для продвинутой настройки

Такие термошубы обладают увеличенным температурным потолком. Они изготовлены с применением базальтовых или карбоновых нитей, держат до 1000/1100 градусов соответственно.

Подойдут для больших турбин и серьёзных значений буста.

Для лучшей защиты и сохранения высокой температуры там, где это необходимо, используйте также термоленту на коллекторах и выхлопных трассах.

3.2. Основные элементы современных паровых турбин

3.2. Основные элементы современных паровых турбин

Конструкция паровой турбины

Конструктивно современная паровая турбина (рис. 3.4) состоит из одного или нескольких цилиндров, в которых происходит процесс преобразования энергии пара, и ряда устройств, обеспечивающих организацию ее рабочего процесса.

Цилиндр. Основным узлом паровой турбины, в котором внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию парового потока и далее – в механическую энергию ротора, является цилиндр. Он состоит из неподвижного корпуса (статоратурбины из двух частей, разделенных по горизонтальному разъему; направляющих (сопловых) лопаток, лабиринтовых уплотнений, впускного и выхлопного патрубков, опор подшипников и др.) и вращающегося в этом корпусе ротора (вал, диски, рабочие лопатки и др.). Основная задача сопловых лопаток – превратить потенциальную энергию пара, расширяющегося в сопловых решетках с уменьшением давления и одновременным снижением температуры, в кинетическую энергию организованного парового потока и направить его в рабочие лопатки ротора. Основное назначение рабочих лопаток и ротора турбины – преобразовать кинетическую энергию парового потока в механическую энергию вращающегося ротора, которая в свою очередь преобразуется в генераторе в электрическую энергию. Ротор мощной паровой турбины представлен на рисунке 3.5.

Число венцов сопловых лопаток в каждом цилиндре паровой турбины равно числу венцов рабочих лопаток соответствующего ротора. В современных мощных паровых турбинах различают цилиндры низкого, среднего, высокого и сверхвысокого давления (рис. 3.6.). Обычно цилиндром сверхвысокого давления именуется цилиндр, давление пара на входе в который превосходит 30,0 МПа, цилиндром высокого давления – участок турбины, давление пара на входе в который колеблется в пределах 23,5 – 9,0 МПа, цилиндром среднего давления – участок турбины, давление пара на входе в который около 3,0 МПа, цилиндром низкого давления – участок, давление пара на входе в который не превышает 0,2 МПа. В современных мощных турбоагрегатах число цилиндров низкого давления может достигать 4 с целью обеспечения приемлемой по условиям прочности длины рабочих лопаток последних ступеней турбины.

Органы парораспределения. Количество пара, поступающего в цилиндр турбины, ограничивается открытием клапанов, которые вместе с регулирующей ступенью называются органами парораспределения. В практике турбиностроения различают два типа парораспределения – дроссельное и сопловое. Дроссельное парораспределение предусматривает подвод пара после открытия клапана равномерно по всей окружности венца сопловых лопаток. Это означает, что функцию изменения расхода выполняет кольцевая щель между клапаном, который перемещается, и его седлом, которое установлено неподвижно. Процесс изменения расхода в этой конструкции связан с дросселированием. Чем меньше открыт клапан, тем больше потери давления пара от дросселирования и тем меньше его расход на цилиндр.

Рис. 3.4. Внешний вид паровой турбины К-300-240

Рис. 3.5. Ротор паровой турбины мощностью 220 МВт

Сопловое парораспределение предусматривает секционирование направляющих лопаток по окружности на несколько сегментов (групп сопел), к каждому из которых организован отдельный подвод пара, оснащенный своим клапаном, который либо закрыт, либо полностью открыт. При открытом клапане потери давления на нем минимальны, а расход пара пропорционален доле окружности, через которую этот пар поступает в турбину. Таким образом, при сопловом парораспределении процесс дросселирования отсутствует, а потери давления сводятся к минимуму.

В случае высокого и сверхвысокого начального давления в системе паровпуска применяются так называемые разгрузочные устройства, которые предназначены для уменьшения начального перепада давления на клапане и снижения усилия, которое необходимо приложить к клапану при его открытии.

В некоторых случаях дросселирование называют еще качественным регулированием расхода пара на турбину, а сопловое парораспределение – количественным.

Система регулирования. Эта система позволяет осуществлять синхронизацию турбогенератора с сетью, устанавливать заданную нагрузку при работе в общую сеть, обеспечивать перевод турбины на холостой ход при сбросе электрической нагрузки. Принципиальная схема системы непрямого регулирования с центробежным регулятором скорости представлена на рисунке 3.7.

С ростом частоты вращения ротора турбины и муфты регулятора центробежная сила грузов увеличивается, муфта регулятора скорости1поднимается, сжимая пружину регулятора и поворачивая рычаг АВ вокруг точки В. Соединенный с рычагом в точке С золотник2смещается из среднего положения вверх и сообщает верхнюю полость гидравлического сервомотора3с напорной линией4через окноa, а нижнюю – со сливной линией5через окноb. Под воздействием перепада давлений поршень сервомотора перемещается вниз, прикрывая регулирующий клапан6и уменьшая пропуск пара в турбину7, что и обусловит снижение частоты вращения ротора. Одновременно со смещением штока сервомотора рычаг АВ поворачивается относительно точки А, смещая золотник вниз и прекращая подачу жидкости в сервомотор. Золотник возвращается в среднее положение, чем стабилизируется переходный процесс при новой (уменьшенной) частоте вращения ротора. Если увеличивается нагрузка турбины и частота вращения ротора падает, то элементы регулятора смещаются в противоположном рассмотренному направлении и процесс регулирования протекает аналогично, но с увеличением пропуска пара в турбину. Это приводит к росту скорости вращения ротора и восстановлению частоты генерируемого тока.

Системы регулирования паровых турбин, применяемых, например, на АЭС, в качестве рабочей жидкости используют, как правило, турбинное масло. Отличительной особенностью систем регулирования турбин К-300240-2 и К-500-240-2 является применение в системе регулирования вместо турбинного масла конденсата водяного пара. На всех турбинах НПО «Турбоатом», помимо традиционных гидравлических систем регулирования, применяют электрогидравлические системы регулирования (ЭГСР) с более высоким быстродействием.

Валоповорот. В турбоагрегатах традиционно применяется «тихоходный» – несколько оборотов в минуту – валоповорот. Валоповоротное устройство предназначено для медленного вращения ротора при пуске и останове турбины для предотвращения теплового искривления ротора. Одна из конструкций валоповоротного устройства изображена на рис. 3.8. Она включает электродвигатель с червяком, входящим в зацепление с червячным колесом1, расположенным на промежуточном валике. На винтовой шпонке этого валика установлена ведущая цилиндрическая шестерня, которая при включении валоповоротного устройства входит в зацепление с ведомой цилиндрической шестерней, сидящей на валу турбины. После подачи пара в турбину частота вращения ротора растет и ведущая шестерня автоматически выходит из зацепления.

Рис. 3.6. Цилиндры высокого, среднего и низкого давления паровой турбины мощностью 300 МВт (нижняя половина)

Рис. 3.7. Принципиальная схема регулирования с однократным усилением: 1 – муфта регулятора; 2 – золотник; 3 – гидравлический сервомотор; 4 – напорная линия; 5 – сливная линия; 6 – регулирующий клапан; 7 – подача пара в турбину

Подшипники и опоры. Паротурбинные агрегаты расположены, как правило, в машинном зале электростанции горизонтально. Такое расположение обусловливает применение в турбине наряду с опорными также и упорных или опорно-упорных подшипников3(см. рис. 3.8). Для опорных подшипников наиболее распространенным в энергетике является парное их количество – на каждый ротор приходится два опорных подшипника. Для тяжелых роторов (роторов низкого давления быстроходных турбин с числом оборотов 3000 об/мин и всех без исключения роторов «тихоходных» турбин с числом оборотов 1500 об/мин) допустимо применение традиционных для энергетического турбиностроения втулочных подшипников. В таком подшипнике нижняя половина вкладыша выполняет роль несущей поверхности, а верхняя половина – роль демпфера любых возмущений, возникающих при эксплуатации. К таким возмущениям можно отнести остаточную динамическую неуравновешенность ротора, возмущения, возникающие при прохождении критических чисел оборотов, возмущения за счет переменных сил от воздействия парового потока. Сила веса тяжелых роторов, направленная вниз, в состоянии подавить, как правило, все эти возмущения, что обеспечивает спокойный ход турбины. А для относительно легких роторов (роторов высокого и среднего давления) все перечисленные возмущения могут оказаться значительными по сравнению с весом ротора, особенно в паровом потоке высокой плотности. Для подавления этих возмущений разработаны так называемые сегментные подшипники. В этих подшипниках каждый сегмент обладает повышенной по сравнению с втулочным подшипником демпфирующей способностью.

Естественно, конструкция сегментного опорного подшипника, где каждый сегмент снабжается маслом индивидуально, значительно сложнее, чем втулочного. Однако резко возросшая надежность окупает это усложнение.

Что касается упорного подшипника, то его конструкция всесторонне рассмотрена еще Стодолой и за истекшее столетие практически не претерпела каких-либо изменений. Опоры, в которых располагаются упорный и опорные подшипники, изготавливают скользящими с «фикспунктом» в районе упорного подшипника. Это обеспечивает минимизацию осевых зазоров в области максимального давления пара, т.е. в области самых коротких лопаток, что в свою очередь позволяет минимизировать в этой зоне потери от утечек.

Рис. 3.8. Продольный разрез турбины К-50-90: 1 – ротор турбины; 2 – корпус турбины; 3 – опорно-упорный подшипник; 4 – опорный подшипник; 5 – регулирующий клапан; 6 – сопловая коробка; 7 – кулачковый вал; 8 – сервомотор; 9 – главный масляный насос; 10 – регулятор скорости; 11 – следящий золотник; 12 – картер переднего подшипника; 13 – червячное колесо валоповоротного устройства; 14 – соединительная муфта; 15 – выхлопной патрубок турбины; 16 – насадные диски; 17 – рабочие лопатки; 18 – диафрагмы; 19 – обоймы диафрагм; 20 – обоймы переднего концевого уплотнения; 21 – перепускная труба (от стопорного к регулирующему клапану)

Типичная конструкция одноцилиндровой конденсационной турбины мощностью 50 МВт с начальными параметрами пара 8,8 МПа, 535°С представлена на рис. 3.8. В этой турбине применен комбинированный ротор. Первые 19 дисков, работающих в зоне высокой температуры, откованы как одно целое с валом турбины, последние три диска — насадные.

Неподвижную сопловую решетку, закрепленную в сопловых коробках или диафрагмах с соответствующей вращающейся рабочей решеткой, закрепленной на следующем по ходу пара диске, называютступенью турбины. Проточная часть рассматриваемой одноцилиндровой турбины состоит из 22 ступеней, из которых первая называетсярегулирующей. В каждой сопловой решетке поток пара ускоряется и приобретает направление безударного входа в каналы рабочих лопаток. Усилия, развиваемые потоком пара на рабочих лопатках, вращают диски и связанный с ними вал. По мере понижения давления пара при прохождении от первой к последней ступени удельный объем пара растет, что требует увеличения проходных сечений сопловых и рабочих решеток и, соответственно, высоты лопаток и среднего диаметра ступеней.

К переднему торцу ротора прикреплен приставной конец вала, на котором установлены бойки предохранительных выключателей (датчики автомата безопасности), воздействующие на стопорный и регулирующие клапаны и прекращающие доступ пара в турбину при превышении частоты вращения ротора на 10–12% по сравнению с расчетной.

Статор турбины состоит из корпуса, в который вварены сопловые коробки, соединенные с помощью сварки с клапанными коробками, установлены обоймы концевых уплотнений, обоймы диафрагм, сами диафрагмы и их уплотнения. Корпус этой турбины, кроме обычного горизонтального разъема, имеет два вертикальных разъема, разделяющих его на переднюю часть, среднюю часть и выходной патрубок. Передняя часть корпуса выполнена литой, средняя часть корпуса и выходной патрубок сделаны сварными.

В переднем картере расположен опорноупорный подшипник, в заднем картере – опорные подшипники роторов турбины и генератора. Передний картер установлен на фундаментной плите и при тепловом расширении корпуса турбины может свободно перемещаться по этой плите. Задний картер выполнен за одно целое с выхлопным патрубком турбины, который при тепловых расширениях остается неподвижным благодаря его фиксации пересечением поперечной и продольной шпонок, образующих так называемыйфикспункттурбины, или мертвую точку. В заднем картере турбины расположено валоповоротное устройство.

В турбине К-50-90 применена сопловая система парораспределения, т.е. количественное регулирование расхода пара. Устройство автоматического регулирования турбины состоит из четырех регулирующих клапанов, распределительного кулачкового вала, соединенного зубчатой рейкой с сервомотором. Сервомотор получает импульс от регулятора скорости и регулирует положение клапанов. Профили кулачков выполнены так, чтобы регулирующие клапаны открывались поочередно один за другим. Последовательное открытие или закрытие клапанов исключает дросселирование пара, проходящего через полностью открытые клапаны при пониженных нагрузках турбины.

Конденсатор и вакуумная система.

Подавляющее большинство турбин, используемых в мировой энергетике для производства электрической энергии, являются конденсационными. Это означает, что процесс расширения рабочего тела (водяного пара) продолжается до давлений, значительно меньших, чем атмосферное. В результате такого расширения дополнительно выработанная энергия может составлять несколько десятков процентов от суммарной выработки.

Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный для превращения отработавшего в турбине пара в жидкое состояние (конденсат). Конденсация пара происходит при соприкосновении его с поверхностью тела, имеющего более низкую температуру, чем температура насыщения пара при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теплоты, затраченной ранее на испарение жидкости, которая отводится при помощи охлаждающей среды. В зависимости от вида охлаждающей среды конденсаторы разделяются наводяныеивоздушные. Современные паротурбинные установки снабжены, как правило, водяными конденсаторами. Воздушные конденсаторы имеют по сравнению с водяными более сложную конструкцию и не получили в настоящее время широкого распространения.

Рис. 3.9. Схема двухходового поверхностного конденсатора: 1 – корпус конденсатора; 2,3 – крышки водяных камер; 4 – трубная доска; 5 – конденсаторные трубки; 6 – приемный паровой патрубок; 7 – конденсатосборник; 8 – патрубок отсоса паровоздушной смеси; 9 – воздухоохладитель; 10 – паронаправляющий щит; 11 – входной патрубок; 12 – выходной патрубок для охлаждающей воды; 13 – разделительная перегородка; 14 – паровое пространство конденсатора; 15,16,17 – входная, поворотная и выходная камеры охлаждающей воды; А – вход отработавшего пара; Б – отсос паровоздушной смесии; В, Г – вход и выход охлаждающей воды; Д – отвод конденсата

Конденсационная установка паровой турбины состоит из собственно конденсатора и дополнительных устройств, обеспечивающих его работу. Подача охлаждающей воды в конденсатор осуществляется циркуляционным насосом. Конденсатные насосы служат для откачки из нижней части конденсатора конденсата и подачи его в систему регенеративного подогрева питательной воды. Воздухоотсасывающие устройства предназначены для удаления воздуха, поступающего в турбину и конденсатор вместе с паром, а также через неплотности фланцевых соединений, концевые уплотнения и другие места.

Схема простейшего поверхностного конденсатора водяного типа приведена на рис. 3.9.

Он состоит из корпуса, торцевые стороны которого закрыты трубными досками с конденсаторными трубками, выходящими своими концами в водяные камеры. Камеры разделяются перегородкой, которая делит все конденсаторные трубки на две секции, образующие так называемые «ходы» воды (в данном случае – два хода). Вода поступает в водяную камеру через патрубок и проходит по трубкам, расположенным ниже перегородки. В поворотной камере вода переходит во вторую секцию трубок, расположенную по высоте выше перегородки. По трубкам этой секции вода идет в обратном направлении, совершая второй «ход», попадает в камеру и через выходной патрубок направляется на слив.

Пар, поступающий из турбины в паровое пространство, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода. За счет резкого уменьшения удельного объема пара в конденсаторе создается низкое давление (вакуум). Чем ниже температура и больше расход охлаждающей среды, тем более глубокий вакуум можно получить в конденсаторе. Образующийся конденсат стекает в нижнюю часть корпуса конденсатора, а затем в конденсатосборник.

Удаление воздуха (точнее, паровоздушной смеси) из конденсатора производится воздухоотсасывающим устройством через патрубок8. В целях уменьшения объема отсасываемой паровоздушной смеси ее охлаждают в специально выделенном с помощью перегородки отсеке конденсатора – воздухоохладителе.

Для отсоса воздуха из воздухоохладителя устанавливается трехступенчатый пароструйный эжектор – основной. Помимо основного эжектора, который постоянно находится в эксплуатации, в турбоустановке предусмотрены эжектор пусковой конденсатора (водоструйный) и эжектор пусковой циркуляционной системы. Эжектор пусковой конденсатора предназначен для быстрого углубления вакуума при пуске турбоустановки. Эжектор пусковой циркуляционной системы служит для отсоса паровоздушной смеси из циркуляционной системы конденсатора. Конденсатор турбоустановки снабжен также двумя конденсатосборниками, из которых образующийся конденсат непрерывно откачивается конденсатными насосами.

На переходном патрубке конденсатора размещены приемно-сбросные устройства, цель которых – обеспечить сброс пара из котла в конденсатор в обход турбины при внезапном полном сбросе нагрузки или в пусковых режимах. Расходы сбрасываемого пара могут достигать 60% полного расхода пара на турбину. Конструкция приемносбросного устройства предусматривает, помимо снижения давления, снижение температуры сбрасываемого в конденсатор пара с соответствующим ее регулированием. Она должна поддерживаться на 10–20°С выше температуры насыщения при данном давлении в конденсаторе.

Промежуточный перегрев и регенерация в турбоустановках. В теплоэнергетической установке с промежуточным перегревом пар после расширения в цилиндре высокого давления (ЦВД) турбины направляется в котел для вторичного перегрева, где температура его повышается практически до того же уровня, что и перед ЦВД. После промежуточного перегрева пар направляется в цилиндр низкого давления, где расширяется до давления в конденсаторерк.

Экономичность идеального теплового цикла с промежуточным перегревом зависит от параметров пара, отводимого на промежуточный перегрев. Оптимальную температуру параТ1опт, при которой он должен отводиться на промежуточный перегрев, можно ориентировочно оценить как 1,02–1,04 от температуры питательной воды. Давление пара перед промежуточным перегревом обычно выбирают равным 0,15—0,3 давления свежего пара. В результате промперегрева общая экономичность цикла возрастет. При этом благодаря уменьшению влажности пара в последних ступенях турбины низкого давления возрастут относительные внутренние к.п.д. этих ступеней, а следовательно, увеличится и к.п.д. всей турбины. Потеря давленияΔрппв тракте промежуточного перегрева (в паропроводе от турбины к котлу, перегревателе и паропроводе от котла к турбине) снижает эффект от применения промперегрева пара и поэтому допускается не более 10% потери абсолютного давления в промежуточном перегревателе.

Система регенерации в турбоустановках предполагает подогрев конденсата, образовавшегося в конденсаторе, паром, который отобран из проточной части турбины. Для этого основной поток конденсата пропускают через подогреватели, в трубную систему которых поступает конденсат, а в корпус подается пар из отборов турбины. Для подогрева основного конденсата применяют подогреватели низкого давления (ПНД), подогреватели высокого давления (ПВД) и между ними – деаэратор (Д). Деаэратор предназначен для удаления из основного конденсата остатков воздуха, растворенного в конденсате.

Идея регенерации в ПТУ возникла в связи с потребностью снижения потерь теплоты в конденсаторе. Известно, что потери теплоты с охлаждающей водой в конденсаторе турбины прямо пропорциональны количеству отработавшего пара, поступающего в конденсатор. Расход пара в конденсатор можно значительно уменьшить (на 30–40%) путем отбора его для подогрева питательной воды за ступенями турбины после того, как он произвел работу в предшествующих ступенях. Такой процесс называют регенеративным подогревом питательной воды. Регенеративный цикл по сравнению с обычным имеет более высокую среднюю температуру подвода теплоты при неизменной температуре отвода и обладает поэтому более высоким термическим к.п.д. Повышение экономичности в цикле с регенерацией пропорционально мощности, вырабатываемой на тепловом потреблении, т. е. на базе теплоты, переданной питательной воде в системе регенерации. Путем регенеративного подогрева температура питательной воды могла бы быть повышена до температуры, близкой к температуре насыщения, отвечающей давлению свежего пара. Однако при этом сильно возросли бы потери теплоты с уходящими газами котла. Поэтому международные нормы типоразмеров паровых турбин рекомендуют выбирать температуру питательной воды на входе в котел равной 0,65–0,75 температуры насыщения, отвечающей давлению в котле. В соответствии с этим при сверхкритических параметрах пара, в частности при начальном давлении егор0=23,5 МПа, температура питательной воды принимается равной 265–275°С.

Рис. 3.10. Тепловая схема турбинной установки с использованием утечек пара концевых уплотнений и уплотнений штоков клапанов турбины в системе регенерации: Т – турбина; Г – генератор; К – конденсатор; КН – конденсатный насос; ЭЖ – основной эжектор; ОЭ – охладитель основного эжектора; ЭУ – эжектор уплотнений; ОЭУ – охладитель пара эжектора отсоса уплотнений; СП – сальниковый подогреватель; П1–П4 – подогреватели; ОК – охладитель конденсата; Д – деаэратор; ПН – питательный насос

Регенерация положительно влияет на относительный внутренний к.п.д. первых ступеней благодаря повышенному расходу пара через ЦВД и соответствующему увеличению высоты лопаток. Объемный пропуск пара через последние ступени турбины при регенерации уменьшается, что снижает потери с выходной скоростью в последних ступенях турбины.

В современных паротурбинных установках средней и большой мощности в целях повышения их экономичности применяют широко развитую систему регенерации с использованием пара концевых лабиринтовых уплотнений, уплотнений штоков регулирующих клапанов турбины и др. (рис.3.10).

Свежий пар из котла поступает в турбину по главному паропроводу с параметрамир0,t0. После расширения в проточной части турбины до давленияркон направляется в конденсатор. Для поддержания глубокого вакуума из парового пространства конденсатора основным эжектором (ЭЖ) отсасывается паровоздушная смесь. Конденсат отработавшего пара стекает в конденсатосборник, затем конденсатными насосами (КН) подается через охладитель эжектора (ОЭ), охладитель пара эжектора отсоса уплотнений (ОЭУ), сальниковый подогреватель (СП) и регенеративные подогреватели низкого давления П1, П2 в деаэратор Д. Деаэратор предназначен для удаления растворенных в конденсате агрессивных газов (О2и СО2), вызывающих коррозию металлических поверхностей. Кислород и свободная углекислота попадают в конденсат из-за присосов воздуха через неплотности вакуумной системы турбинной установки и с добавочной водой. В деаэраторе агрессивные газы удаляются при нагревании конденсата и добавочной воды паром до температуры насыщения греющего пара. В современных паротурбинных установках устанавливают деаэраторы повышенного давления 0,6—0,7 МПа с температурой насыщения 158–165°С. Конденсат пара на участке от конденсатора до деаэратора называют конденсатом, а на участке от деаэратора до котла – питательной водой.

Питательная вода из деаэратора забирается питательным насосом (ПН) и под высоким давлением (на блоках со сверхкритическими и суперсверхкритическими параметрами пара до 35 МПа) подается через подогреватели высокого давления ПЗ, П4 в котел.

Пар концевых лабиринтовых уплотнений турбины отсасывается из крайних камер уплотнений, где поддерживается давление 95—97 кПа, специальным эжектором и направляется в охладитель эжектора отсоса, через который прокачивается основной конденсат. Часть пара повышенного давления из концевых лабиринтовых уплотнений направляется в первый и третий регенеративные отборы. С целью предотвращения присоса воздуха в вакуумную систему через концевые уплотнения турбины в каждой предпоследней камере концевых уплотнений поддерживается небольшое избыточное (110—120 кПа) давление с помощью специального регулятора, установленного на подводе уплотняющего пара к этой камере из деаэратора.

Питательная установка. Питательная установка турбоагрегата состоит из главного питательного насоса с турбинным приводом, пускорезервного питательного

насоса с электроприводом и бустерных насосов с электроприводом. Питательная установка предназначена для подачи питательной воды из деаэратора через подогреватели высокого давления в котел. Насос включается в работу при нагрузке блока 50–60% и рассчитан на работу в диапазоне 30–100%. Пускорезервный питательный насос ПЭН приводится во вращение асинхронным электродвигателем.

Сборка паровой турбины на испытательном стенде

Турбина — Энергетическое образование

Рисунок 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина выше представлена ​​в масштабе человека. [1]

Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или дымовые газы, и превращает ее во вращательное движение самого устройства. [2] Турбины обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и двигательных установках. Турбины — это машины (в частности, турбомашины), потому что турбины передают и изменяют энергию.Простая турбина состоит из ряда лопастей — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных материалов — и позволяет жидкости поступать в турбину, толкая лопасти. Эти лопасти вращаются, пока жидкость проходит через них, захватывая часть энергии в виде вращательного движения. Жидкость, протекающая через турбину, теряет кинетическую энергию и выходит из турбины с меньшей энергией, чем в начале. [2]

Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы.Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны из-за того факта, что почти вся электроэнергия производится путем преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с помощью генератора. [2]

Тепловые двигатели

основной артикул

Тепловые двигатели используют турбины (а также поршни), поскольку они могут эффективно извлекать энергию из жидкостей.Кроме того, турбины требуют довольно небольшого обслуживания.

Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одним из наиболее гибких типов турбин. Одним из конкретных применений этих газовых турбин являются реактивные двигатели. [2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива. Когда эта смесь воспламеняется, она подвергается быстрому расширению. Расширяющийся воздух нагнетается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большие высоты не влияют на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах. [3] . Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

Рис. 2. Схема газотурбинного двигателя. [4]

Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе. Дымовые газы в этом случае возникают в результате сжигания природного газа. [3]

Производство электроэнергии

Гидроэнергетика

основной артикул и | 3D модель
Рисунок 3.Схема гидроэлектростанции. [5]

На гидроэлектростанции вода удерживается за плотиной и сбрасывается через водовод. Вода, обладающая кинетической и потенциальной энергией, попадает на турбину, которая вращает вал, соединенный с генератором, вырабатывая таким образом электричество. Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

Конструкция гидротурбин одинакова для разных типов гидроэлектростанций (для получения дополнительной информации см. Русловые гидроэлектростанции и водохранилища).Ряд лопастей прикреплен к некоторому вращающемуся валу или пластине. Затем вода проходит через турбину по лопастям, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается на генератор, где вырабатывается электричество. Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в различных ситуациях. Каждый тип турбины создается для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется (примеры различных типов гидроэнергетических турбин включают турбины Фрэнсиса, турбины Каплана и турбины Пельтона).Есть много факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, гидроэлектрический расход и стоимость. [6]

На этих сооружениях обычно используются два типа турбин, выбор которых зависит от характеристик гидроэлектростанции. Это реактивные турбины и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах, нажмите здесь.

Рисунок 4. Схема ветряной турбины. [7]

Ветер

основной артикул и | 3D-модель

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными турбинами. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первыми из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета, чтобы ловить воздух, заставляя лопасти вращаться.Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию. Наконец, башня представляет собой большую подставку, на которой установлены лопасти и гондола. [8]

Для дальнейшего чтения

Каталожные номера

  1. ↑ Викисклад. (2 сентября 2015 г.). Турбина Philippsburg [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Turbine_Philippsburg-1.jpg
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 Словарь энергии, под редакцией Катлера Дж. Кливленда и Кристофера Г. Морриса, Elsevier, 2014. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral-proquest-com.ezproxy.lib. ucalgary.ca/lib/ucalgary-ebooks/detail.action?docID=1821967.
  3. 3.0 3.1 Energy.gov. (2 сентября 2015 г.). Как работают газовые турбины [Онлайн]. Доступно: http://energy.gov/fe/how-gas-turbine-power-plants-work
  4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
  5. ↑ Викисклад. (2 сентября 2015 г.). Водяная турбина [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_turbine.svg.
  6. ↑ BrightHub Engineering. (2 сентября 2015 г.). Что такое гидравлические турбины? [Онлайн]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/
  7. ↑ Викисклад. Схема ветрогенератора [Онлайн].Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_diagram.svg
  8. ↑ Энергетический центр Висконсина. (2 сентября 2015 г.). Части турбины [Онлайн]. Доступно: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html

Авторы и редакторы

Бетел Эфворк, Итан Бохлер, Джордан Ханания, Брейден Хеффернан, Джеймс Дженден, Джафер Хани, Кайлин Стенхаус, Луиза Варгас Суарес, Дайна Вибе, Джейсон Донев
Последнее обновление: 20 декабря 2021 г.
Получить цитирование

Что это турбина? – Turbines Info

Давайте отправимся в путешествие к сердцу энергии – турбине!

Оксфордский словарь описывает турбину как «машину для непрерывного производства энергии, в которой колесо или ротор, обычно оснащенный лопастями, приводится во вращение под действием быстро движущегося потока воды, пара, газа, воздуха или другая жидкость.

Другими словами, турбина — это вращающееся устройство, использующее кинетическую энергию движущихся жидкостей — воды, пара, дымового газа или воздуха — для толкания ряда лопастей, установленных на валу ротора. Сила движущейся жидкости вращает лопасти. Механическая (кинетическая) энергия, которая используется в этом процессе, может быть преобразована в электрическую энергию в сочетании с генератором.

Какие бывают типы турбин?

4 типа турбин :

1) Водяная турбина

Водяная турбина — это вращающаяся машина, которая преобразует кинетическую энергию и потенциальную энергию воды в механическую работу.

Реакционная турбина
Импульсная турбина

2) Паровая турбина

Паровая турбина — это устройство, извлекающее тепловую энергию из пара под давлением и использующее ее для выполнения механической работы на вращающемся выходном валу.

  1. В соответствии с принципом работы паровые турбины в основном делятся на две категории:
  • Импульсная турбина
  • Реакционная паровая турбина
  1. В зависимости от направления потока пара их можно разделить на две категории:
  • Axial Flow Steam Turbine
  • Radial Flow Steam Turbine
  1. Согласно вытянутому пару, он дополнительно разделен на две категории:
0
  • Блэксуар или неконденсированные
  • Condensing тип паровой турбины
    1. В зависимости от давления пара его можно разделить на следующие категории:
    • Паровая турбина высокого давления, или проходная, или экстракционная
    • Паровая турбина среднего или противодавления
    • Турбина низкого давления
    1. По количеству стадий его можно разделить на следующие категории
    • Одноступенчатая паровая турбина
    • Многоступенчатая паровая турбина
    1. По расположению лопаток и колес можно разделить на следующие категории:

    3) Газовая турбина

    , также называемая турбиной внутреннего сгорания , представляет собой двигатель внутреннего сгорания непрерывного действия.

    4) Ветряные турбины

    Ветряная турбина — это устройство, которое преобразует кинетическую энергию ветра в электрическую энергию.

    1. UPWind Turbine
    2. Townwind Turbine
    1. Darrieus Turbine
    2. Darrieus Turbine
    3. Giroomill Turbine
    4. CycoMill Turbine
    5. Cyclo-Turbine
    6. 3

    Какого роста и большой ветряной турбины?

    Высота ветряной турбины может варьироваться от 2 метров для бытового использования (в качестве портативных зарядных устройств) до 250 метров (для коммерческого производства электроэнергии)! Ветряная турбина обычно высокая и большая, потому что скорость ветра обычно увеличивается с высотой и на открытых площадках (в открытом море, на вершинах холмов) без ветровых барьеров в виде деревьев или зданий.Давайте посмотрим на их размер:

    • Типичная береговая ветряная турбина:

    Средняя высота современной наземной ветряной турбины составляет 280 футов или 80 метров.

    Средняя высота современной морской ветряной турбины составляет 314 футов или 88 метров.

    • Типичная промышленная ветряная турбина:

    Промышленные ветряные турбины намного крупнее наших типичных наземных ветряных турбин.Средняя высота современной промышленной ветряной турбины составляет 328 футов или 100 метров.

    • Есть несколько огромных исключений, указанных ниже:

    • Max Bögl Wind AG: Это самая высокая из когда-либо построенных наземных ветряных турбин, и эта ветряная турбина установила мировой рекорд!
    • Vestas 236-15MW: Диаметр ротора составляет 774 фута (236 метров), и это самая большая морская ветряная турбина.
    • GE’s Haliade мощностью 14 МВт — X: Диаметр ротора составляет 722 фута (220 метров), а высота — 813,6 футов (248 метров). Это самая мощная ветряная турбина в мире
    • Siemens Gamesa 14- 222 D: Это ветряная турбина мощностью 14 МВт с диаметром ротора 728,3 фута (222 метра) и вторая по величине оффшорная турбина. ветряк в мире.

    Сколько стоит ветряк?

    Стоимость ветряка прямо пропорциональна его размеру i.е. по мере увеличения размера ветряной турбины стоимость увеличивается. Стоимость ветряной турбины зависит от размера, модели, производителя, местоположения проекта, дизайна, сетки, типа фундамента, затрат на кабели, страховки, юридических услуг, арендной платы за землю и платы за консультации, чтобы назвать несколько аспектов.

    • Стоимость бытовых ветряных турбин:
    • Ветряные турбины мощностью менее 100 киловатт стоят от 3000 до 8000 долларов за киловатт мощности.
    • Стоимость установки ветряной турбины мощностью 10 киловатт (которой может снабжаться энергией большой дом) может составлять от 50 000 до 80 000 долларов США.
    • Стоимость коммерческих ветряных турбин:
    • Обычно стоимость коммерческой ветровой турбины среднего размера составляет 1,3 миллиона долларов США за мегаватт (МВт) мощности по производству электроэнергии.
    • Большинство коммерческих ветряных турбин имеют мощность 2–3 МВт (стоимость установки: 2,6–4 млн долларов). Но мощность многих морских турбин может достигать 15 МВт.

    Какое техническое обслуживание требуется ветровой турбине?

    • Обычно профилактическое обслуживание ветряной турбины проводится два раза в год i.е. каждые 6 месяцев. Для старых турбин (более 10 лет) это делается через каждые 3 – 4 месяца.
    • Техническое обслуживание включает проверку всей системы, замену жидкости и смазки, а также обслуживание механических частей.
    • В случае неисправности в работе может потребоваться замена детали.

    Каковы затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (ЭиТО) ветряной турбины?

    • Обслуживание ветряной турбины после установки является постоянным расходом.
    • Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание состоят из следующего:
    1. Страхование
    2. Аренда земли
    3. Обслуживание, ремонт и запасные части
    4. Административные задачи
    5. Электроэнергия (требуется электричество для работы) Некоторые 909093 3 Расходы 39 90911
      • Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание составляют 1–2 цента за произведенный киловатт-час.
      • В целом, эксплуатация и техническое обслуживание коммерческой ветровой турбины среднего размера обходится в 42 000–48 000 долларов в год.Но это число постепенно снижается с развитием технологий ветряных турбин.

      Эффективны ли ветряные турбины?

      • Министерство энергетики США (DOE) установило, что – «Энергия ветра будет по-прежнему оставаться одной из самых дешевых доступных технологий производства электроэнергии, при этом долгосрочная цена на ветровую электроэнергию доступна через соглашение о покупке электроэнергии. составляет около 90 306, что составляет половину ожидаемой стоимости эксплуатации электростанции, работающей на природном газе.»
      • После установки ветряной турбины она может работать самостоятельно при соответствующем обслуживании .
      • Ветряная турбина не требует топлива (конечно, только свободный ветер!). У них низкие эксплуатационные расходы. Коммунальным компаниям остается только покупать, устанавливать и обслуживать ветряные турбины.
      • Первоначальные инвестиции в ветряные турбины сравнительно велики, но средняя ветряная турбина способна окупить свои расходы в течение года после установки !
      • Государственные субсидии и стимулы для строительства ветряных турбин играют важную роль в снижении затрат на ветряные турбины
      • После первоначального периода окупаемости они могут принести огромную прибыль своему владельцу.

      Являются ли ветряные турбины эффективными и долговечными?

      • Качественный современный ветряной двигатель эффективно работает до 25 лет при надлежащем обслуживании.
      • Ветродвигатель может функционировать при скорости ветра 10-12 узлов; не всегда должен быть сильный ветер, достаточно легкого ветерка, чтобы он вращал лопасти.
      • На ведущем веб-сайте, посвященном ветровой энергетике, указано, что –

      «Ветряная турбина обычно имеет КПД 30-45%, а в периоды пикового ветра КПД возрастает до 50%.Если это кажется вам низким, помните, что если бы турбины были на 100% эффективнее, ветер полностью прекратился бы после прохождения через турбину».

      • Можно сделать вывод, что ветряные турбины являются самым дешевым, эффективным и долговечным возобновляемым источником энергии, доступным нам.

      Экологичны ли ветряные турбины?

       

      • Энергия ветра неисчерпаема. Это сокращает использование ископаемого топлива, которое выделяет парниковые газы, вызывающие глобальное потепление.
      • Ветряные турбины сокращают выбросы CO 2 и способствуют уменьшению загрязнения воздуха.
      • Ветряные турбины имеют очень низкий углеродный след: всего от 7 до 25 граммов CO 2 на киловатт-час электроэнергии по сравнению с природным газом, который составляет 450 граммов на кВт-ч и целых 1000 граммов на кВт-ч для угля!
      • Ветряные турбины – самый экологичный неисчерпаемый источник энергии, доступный человеку.

      Вызывают ли ветряные турбины рак?

         «Ветряные турбины не вызывают рак!»

      «Американскому онкологическому обществу не известно о каких-либо достоверных доказательствах связи шума от ветряных мельниц с раком» — Нью-Йорк Таймс, 3 апреля 2019 г.

      Ведущий веб-сайт о благополучии больных раком www.cancerhealth.com предлагает исследования:

      Шум ветряных турбин не вызывает рак. В научной литературе нет ни малейшего доказательства того, что шум от ветряных турбин связан с раком. И хотя шум ветряных турбин был предметом других споров о здоровье, даже в этом случае исследование является наиболее обнадеживающим. Данные о его влиянии на сон и настроение противоречивы: одни исследования обнаруживают влияние, другие — нет.Но недавние исследования не обнаружили никаких доказательств того, что шум ветряных турбин влияет на риск сердечных приступов или инсульта, врожденных дефектов, высокого кровяного давления или диабета. Единственный достоверный вывод: некоторых людей раздражает жить рядом с ветряной электростанцией. Но, конечно же, многие ветряные электростанции сейчас строятся очень далеко от мест проживания людей, например, в океане или в малонаселенных районах страны.

      С другой стороны, косвенные данные свидетельствуют о том, что ветряные электростанции могут  снизить  национальное бремя рака, особенно рака легких, если они заменят электростанции, работающие на угле.Загрязнение воздуха мелкими твердыми частицами, которые извергают угольные заводы, связано с более высоким риском ранней смерти от рака легких и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако использование угля в качестве источника электроэнергии сокращается, в то время как ветровая энергия быстро расширяется. Это может привести к тому, что в ближайшие годы гораздо большему количеству людей станет легче дышать, а раку легких станет меньше.

      Сколько ветряных турбин в США?

      5

      Рис. 1: Мощность от ветра, сгенерированной ежегодно генерирующей мощности с 2000 года (GWH)

      Рис. 2: Установлена ​​мощность ветра, генератор с 1999 года (MW)

      • по состоянию на январь 2021, США.База данных ветряных турбин (USWTDB) содержит более 67 000 турбин. Все эти турбины были построены с 1980 года примерно в 1500 ветроэнергетических проектах, охватывающих как минимум 44 штата (плюс Пуэрто-Рико и Гуам).
      • По состоянию на январь 2021 года общая установленная паспортная мощность ветровой энергии в США составляла 122 478 мегаватт (МВт)
      • С января по декабрь 2020 года 337,5 тераватт-часов было произведено за счет энергии ветра или 8,42% всей выработанной электроэнергии. В Соединенных Штатах.
      • В 2019 году ветровая энергия превзошла гидроэлектроэнергию как крупнейший возобновляемый источник энергии, вырабатываемый в США. год с 2005 года.
      • Занимает второе место в мире с установленной мощностью 96,4 ГВт.org/wiki/Wind_power_in_the_United_States

      Заставьте свой воздух вращаться с помощью ветряных турбин и внесите свой вклад в более экологичное и устойчивое производство энергии!

    Турбина — обзор | ScienceDirect Topics

    4.5.3.1 Управление прогревом и сливом турбины

    Подгруппа «Турбина» активирует контроллер прогрева для обеспечения плавного и безопасного прогрева клапанов ESV и турбины HPCV, как это разрешено TSE. Автоматическое управление сливом образует отдельный вспомогательный контур управления со всеми подключенными сливами и не следует какой-либо последовательности.Согласно принципам работы, дренажные клапаны могут открываться или закрываться в любое время в зависимости от рабочего состояния параметра установки без какой-либо зависимости от нагрузки, скорости или времени. В зависимости от относительной важности и значимости различных дренажных клапанов определяется критерий (в основном температура соответствующих точек) для открытия/закрытия каждого отдельного дренажного клапана и встраивается соответствующая логика для обеспечения безопасной работы. После прогрева ЭРК и ЦВ ТВД АТР выбрасывает пар в турбину для его раскатки.

    После достаточного прогрева с соблюдением других допустимых критериев ATRS переводит турбину со скорости гашения на первую скорость удержания (почти 20 % от номинальной скорости) с ускорением, контролируемым системой TSE/системой контроля напряжения турбины для предотвращения выхода компонентов из строя. перенапряжение. АТРС обеспечивает определенную выдержку прогрева внутри турбины на этой частоте вращения в течение заданного периода времени, если температура металла ТН менее 250°С, в противном случае период выдержки определяется временем нахождения температурных запасов ТЧЭ в пределах допустимые пределы.

    После завершения требуемой тепловой пропитки компонентов и требований процесса управление турбиной повышает скорость установки до номинального значения под руководством ТСЭ посредством управляемого ускорения, за исключением времени, когда ротор пересекает область критической скорости .

    После достижения скорости, близкой к синхронной (∼ 2950 об/мин) при достаточной располагаемой температуре, установка ТГ синхронизируется с сетью. Для турбины с насыщенным паром автоматическое управление сливом осуществляется путем измерения уровня в дренажных петлях.

    Турбины — обзор | ScienceDirect Topics

    9.2.1 Гидротурбина

    Гидротурбина представляет собой гидравлическую машину, используемую для преобразования гидропотенциала, имеющегося в воде, в механическую энергию, приводящую в действие электрический генератор на электростанции для выработки электроэнергии. Турбины в основном двух типов реактивные или импульсные (рис. 19). Тип турбин указывает, как вода из водовода приводит в движение рабочее колесо турбины, чтобы вращать и преобразовывать гидравлическую энергию в механическую. Рабочие колеса реактивной турбины заполнены водой и развивают крутящий момент за счет реакции давления воды на рабочее колесо.

    Рис. 19. Классификация гидротурбин.

    IEC 61116 (1992) Руководство по электромеханическому оборудованию для малых гидроэлектростанций .

    Реакционные турбины подразделяются на два типа: турбины Фрэнсиса (смешанного потока) и турбины с осевым потоком. Осевые турбины представляют собой турбины с фиксированными лопастями (пропеллер) или с лопастями переменного шага (каплан). Оба типа осевого потока (Propeller & Kaplan) и турбины Фрэнсиса могут быть установлены горизонтально или вертикально. Кроме того, пропеллерные турбины могут быть установлены наклонно.Турбины с осевым потоком применяются в системах с низким напором в конфигурации открытых трубчатых, колбовых, шахтных, матричных и турбин с очень низким напором. Большинство малых гидроэлектростанций мощностью до 6–8 МВт монтируются с горизонтальной установкой, а другие — с вертикальной.

    Турбина Фрэнсиса имеет рабочее колесо с неподвижными лопастями (лопастями), обычно с девятью или более, на которые вода поступает в турбину в радиальном направлении по отношению к валу и выходит в осевом направлении.Основными компонентами турбин Фрэнсиса являются рабочее колесо, кожух подачи воды для подачи воды к рабочему колесу, калитки для контроля количества воды и ее равномерного распределения на рабочее колесо и отводящая труба для отвода воды от турбины.

    Эти агрегаты работают с генераторными агрегатами серии Micro hydro (до 100 кВт) с электронным регулятором нагрузки или параллельными регуляторами нагрузки. Пуск и останов турбин без калитки обычно осуществляется с помощью запорной арматуры на входе в турбину.Синхронизация осуществляется ручным управлением нагрузкой для регулировки скорости.

    Вертикальная установка занимает меньшую площадь в плане, но требует более глубокой установки турбины по отношению к уровню нижнего бьефа. Стоимость турбины для вертикальных агрегатов выше по сравнению с горизонтальными агрегатами из-за необходимости использования упорного подшипника большего размера. Горизонтальные блоки более экономичны для небольших блоков мощностью до 8 МВт с более высокими скоростями, где доступны стандартные горизонтальные генераторы.

    Турбины с осевым потоком – это турбины, в которых поток через рабочее колесо совпадает с осью вращения.Трубчатые турбины (S-типа) используются ниже 30 м напора и мощностью 8 МВт. Ламповые блоки можно использовать для низкого напора, если диаметр рабочего колеса более 1 м. Конкретные механические конструкции, строительные конструкции и экономические факторы должны быть полностью учтены при выборе одной из этих трех компоновок осевой турбины. Винтовая турбина имеет рабочее колесо с четырьмя, пятью или шестью лопастями, в котором вода проходит через рабочее колесо в осевом направлении по отношению к валу. Шаг лопастей может быть фиксированным или подвижным.Основными составными частями осевой турбины являются корпус подачи воды, калитки, рабочее колесо и отсасывающая труба.

    Трубчатые или трубчатые турбины представляют собой горизонтально или наклонно установленные агрегаты с рабочими колесами. Генераторы расположены за пределами водного прохода. Трубчатые турбины могут быть оснащены рабочими колесами с фиксированным или переменным шагом, а также с узлами калитки или без них.

    Требуемые гражданские характеристики для горизонтальных блоков отличаются от вертикальных. Горизонтально установленные трубчатые турбины требуют большей площади пола, чем вертикально установленные агрегаты.Требуемая площадь может быть уменьшена за счет наклонного монтажа, однако возникают дополнительные затраты на турбину, поскольку требуется большой осевой упорный подшипник. Высота земляных работ и машинного зала для горизонтальной установки меньше, чем требуется для вертикальной установки.

    Ламповые турбины имеют пропеллерные рабочие колеса, непосредственно соединенные с генератором и установленные горизонтально. Генератор заключен в водонепроницаемую оболочку (колбу), расположенную в водяном канале турбины. Колбовая турбина доступна с лопастями с фиксированным или переменным шагом и с механизмом калитки или без него.Рабочие характеристики аналогичны турбинам вертикального и трубчатого типа, но на 1–2 % эффективнее. Благодаря компактной конструкции площадь пола и высота электростанции для установки турбин с лампой минимизированы. Однако время обслуживания из-за доступности может быть больше, чем для турбин вертикального или трубчатого типа. Эти турбины рекомендуется устанавливать со стабильной и прочной сетью.

    Низкая удельная скорость Вертикальная пропеллерная турбина, установленная над максимальным уровнем нижнего бьефа, с сифонным всасыванием, регулируемой рабочей лопаткой и фиксированным направляющим аппаратом.Как следует из названия, вертикальная турбина с сифонным всасыванием работает по сифонному принципу, т. е. клапан всасывающей лотковой камеры закрывается и герметизируется, а вакуум создается вакуумным насосом, который позволяет воде поступать в лотковую камеру и питать рабочее колесо. Отключение производится в обратном порядке, т. е. путем нарушения вакуума. Так как турбина работает по принципу сифона, нет необходимости иметь всасывающие и вытяжные заслонки, что снижает стоимость. Было установлено, что этот тип турбины наиболее экономичен при обрывах каналов (напор до 3–4 м).Турбина установлена ​​выше максимального уровня нижнего бьефа и, следовательно, имеет более низкую удельную скорость.

    Рабочие колеса импульсной турбины работают на воздухе и вращаются за счет удара струи воды о рабочие лопатки для создания крутящего момента, таким образом преобразуя энергию давления воды в кинетическую энергию. Турбины Пельтона являются импульсными турбинами и устанавливаются с высоким напором. Импульсные турбины могут быть установлены горизонтально или вертикально. Вертикальные агрегаты требуют меньше места в машинном отделении и часто используются для многосопловых агрегатов большой мощности.Турбины с горизонтальным валом подходят для небольших гидроэлектростанций, где имеется меньше воды. При тех же условиях номинального напора и расхода увеличение количества форсунок приводит к уменьшению размера рабочего колеса и повышению рабочей скорости. Управление турбиной Пелтона осуществляется с помощью игольчатых форсунок с гидравлическим приводом в каждой струе. Кроме того, предусмотрен струйный дефлектор для аварийного отключения. Дефлектор отводит струю воды от ковшей на стенку приямка. Эта функция обеспечивает защиту от перенапряжения для водовода без необходимости в клапане давления, поскольку нагрузка может быть быстро снята с генератора без изменения расхода.

    КПД различных гидравлических турбин можно увидеть на рис. 20.

    Рис. 20. Типичный КПД для различных типов гидравлических турбин (Vinogg and Elstad, 2003).

    Турбина | Encyclopedia.com

    История

    Типы турбин

    Ресурсы

    Турбина представляет собой любую из различных вращающихся машин, преобразующих кинетическую энергию потока жидкости (газа или жидкости) в механическую энергию путем пропускания потока через систему фиксированные и подвижные вентиляторы или лопасти.Турбины — это простые, но мощные машины, воплощающие третий закон движения Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Они классифицируются в зависимости от рабочей жидкости, которую они используют: пар, газ, вода и ветер. Сегодня различные типы турбин вырабатывают электроэнергию, приводят в движение корабли и подводные лодки, а также приводят в движение реактивные самолеты.

    Идея использования естественно движущейся воды или воздуха для выполнения работы является древней. Водяные колеса и ветряные мельницы являются лучшими примерами способности древнего человечества

    улавливать часть энергии природы и заставлять ее работать.Римляне перемалывали кукурузу с помощью водяного колеса еще в 70 г. до н.э., а в Персии около 700 г. н.э. использовались ветряные мельницы современного типа. Оба являются предками турбины. У обоих есть большие поверхности (лопасти, ведра или парус) по краям колеса, которые ударяются от движущегося ветра или воды, заставляющих колесо вращаться. Именно благодаря вращению этого большого центрального колеса, которое могло вращать другие колеса меньшего размера, получалась механическая энергия и могла выполняться работа, такая как перемалывание зерна или работа насоса.

    Самым древним из этих методов был недокус или гребное колесо. На этих старых водяных колесах только самая нижняя часть колеса была погружена в движущуюся массу воды, и все колесо вращалось, когда река текла мимо него, толкая его лопасти. Это был прототип того, что стало называться импульсной турбиной, которая приводится в движение силой жидкости, прямо ударяющейся о нее. За водяным колесом с недоливом в средние века последовало колесо с недоливом.Впервые он появился в Германии примерно в середине двенадцатого века и стал прототипом современной реактивной турбины. В отличие от импульсной турбины, источником энергии которой является кинетическая энергия (что-то ударяет что-то еще и отдает ему часть своей энергии), источник энергии для колеса с промахом (или реактивной турбины) известен как потенциальная энергия. Это потому, что вес воды, действующей под действием силы тяжести, используется для вращения колеса. Инженеры эпохи Возрождения изучали водяное колесо и поняли, что действие воды на колесо с лопастями было бы намного эффективнее, если бы все колесо каким-то образом было заключено в своеобразную камеру.Они очень хорошо знали, что только небольшое количество воды, толкающей или падающей на лопасти колеса или весло, на самом деле ударяется о них, и что большая часть энергии, содержащейся в набегающей воде, теряется или никогда не захватывается. Закрытие колеса и направление воды через эту камеру привело бы к созданию машины с большей эффективностью и мощностью. Однако им мешало отсутствие какого-либо теоретического понимания гидравлики, а также отсутствие точных станков, с помощью которых они могли тщательно строить вещи.Обе эти проблемы были до некоторой степени решены в восемнадцатом веке, и один из первых образцов реактивной турбины был построен в 1750 году немецким математиком и естествоиспытателем Иоганном Андресом фон Зегнером (1704-1777). В его системе движущаяся вода поступала в цилиндрическую коробку, содержащую вал рабочего колеса или ротора, и вытекала через тангенциальные отверстия, воздействуя своим весом на наклонные лопасти колеса.

    Действительно эффективная водяная турбина теперь была в пределах досягаемости, и во Франции Societe d’Encouragement pour l’Industrie Nationale предложил приз.Премию получил французский горный инженер Клод Бурден (1778-1873), опубликовавший свои результаты в 1828 году. волчок. Именно ученик Бурдина Бенуа Фурнейрон (1801-1867) усовершенствовал и развил работу своего наставника и считается изобретателем современной гидротурбины. Фурнейрон построил турбину мощностью шесть лошадиных сил, а позже продолжил строить более крупные машины, которые работали при более высоком давлении и выдавали большую мощность.Его главным вкладом было добавление распределителя, который направлял поток воды так, чтобы он с наибольшей эффективностью действовал на лопасти колеса. Это была турбина реактивного типа, поскольку вода, поступающая через лопасти распределителя (который был установлен внутри лопастей), воздействовала на лопасти колеса.

    Вслед за первой турбиной Fourneyron, которая оказалась гидравлической или водяной турбиной, были разработаны другие турбины, использующие энергию другого материала, такого как газ или пар.Хотя эти разные типы турбин имеют разные способы работы и, безусловно, разную историю, они все же воплощают в себе основные характеристики турбины. Все они вращаются или получают энергию от какой-либо формы движущейся жидкости, и все они преобразуют ее в механическую энергию.

    В то время как турбины могут быть классифицированы как импульсные или реактивные в зависимости от того, как они функционируют, существует четыре основных типа турбин, классифицированных в зависимости от жидкости, которая создает движущую силу: пар, газ, вода или ветер.Пар, вода и ветряные турбины используются для выработки электроэнергии, а газовые турбины чаще всего используются реактивными самолетами для движения. Паровая турбина в основном используется на электростанциях, которые сжигают ископаемое топливо или используют ядерную энергию для привода генераторов для потребления электроэнергии. Паровые турбины также приводят в действие подводные лодки и корабли. Водяная или гидравлическая турбина используется почти исключительно на гидроэлектростанциях для питания электрогенератора, который затем производит электроэнергию для домов, офисов и заводов.Ветряные турбины менее распространены, но в Шотландии теперь используются вертикальные машины, называемые турбинами Дарье, чьи гигантские дугообразные лопасти выглядят как огромные взбивалки для яиц для выработки электроэнергии с помощью ветра. Газовая турбина в основном используется реактивными самолетами.

    Паровые турбины преобразуют тепловую энергию, запасенную в паре, в механическую работу. Самая ранняя паровая турбина была также самой ранней известной паровой машиной. В первом веке нашей эры греческий математик и инженер Герой Александрийский построил то, что было по сути новшеством и не производило полезной работы, но, тем не менее, было первой паровой турбиной.Он состоял из небольшой полой сферы с двумя торчащими из нее насадками или изогнутыми трубками. Сфера была прикреплена к котлу, который производил пар. Когда пар выходил из полых трубок сферы, сама сфера вращалась вокруг своей оси и продолжала вращаться. В принципе, это была реактивная паровая турбина, потому что сила выходящего пара сама по себе создавала тягу, заставляющую его вращаться. Пар больше не рассматривался в контексте турбин любого типа, пока итальянец Джованни Бранка не опубликовал работу в 1629 году, в которой он предложил принцип импульсной паровой турбины.В своей книге он подробно описывает, что было бы просто преобразовать прямолинейное движение цилиндра во вращательное движение, необходимое для работы, направив струю пара на лопасти колеса, как воду против водяного колеса. Неизвестно, строил ли он когда-либо такой двигатель.

    Несмотря на прогресс, достигнутый в восемнадцатом веке в понимании и управлении паром, паровая турбина не могла быть построена до тех пор, пока точность и прочность обработки и материалов не достигли определенного уровня.В 1884 году английский инженер Чарльз Алджернон Парсонс (1854-1931) создал первый практичный паровой турбинный двигатель. Хотя он был разработан для производства электроэнергии, вскоре он был применен в морской силовой установке и в 1887 году приводил в движение корабль, названный Turbinia . Впечатляющая скорость и производительность этого великого корабля открыли новую эру паровых двигателей в море. Парсонс преодолел несколько серьезных инженерных трудностей, связанных с нагрузкой, вибрацией и балансировкой, и действительно заслуживает звания отца современной паровой турбины.Помимо использования в море, паровые турбины продолжали производить подавляющую часть электроэнергии, используемой в двадцатом веке. Сегодня основная часть нашей электроэнергии вырабатывается электростанциями, использующими паровые турбины. Пар производится при сжигании ископаемого топлива (угля или газа) или при использовании ядерной энергии. Большинство согласны с тем, что паровые турбины все еще развиваются и в течение некоторого времени будут играть значительную роль в производстве электроэнергии.

    Водяные или гидравлические турбины связаны с плотинами и производством гидроэлектроэнергии.Когда турбина приводится в действие быстро текущей или падающей водой, она называется импульсной турбиной. Огромная гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде, построенная в конце девятнадцатого века, представляет собой турбину такого типа. Водные условия обычно определяют, какой тип турбины необходим, а импульсным водяным турбинам для эффективной работы требуется постоянный поток воды. Два аспекта этого водного потока имеют решающее значение: его объем и напор. Напор воды — это расстояние, на которое должна упасть вода, прежде чем ударится о колесо турбины.При достаточном объеме и напоре, подобно Ниагаре, импульсная турбина может иметь колесо или ротор, установленный либо на вертикальном, либо на горизонтальном валу. Концы лопастей турбины действуют как чашеобразные ведра, и поскольку вода с очень большой скоростью направляется на них струями, лопасти поворачиваются. Как и следовало ожидать, большинство гидравлических турбин относятся к реактивному типу, поскольку они лучше всего подходят для ситуаций с низким напором. Здесь турбина находится под водой и вращается за счет веса и скорости потока.Его вал вертикальный и имеет либо спирально изогнутые лопасти, либо лопасти, напоминающие корабельный гребной винт. В отличие от импульсных турбин, которые вращаются за счет ускорения воды из питающих сопел, реактивные турбины работают за счет ускорения воды в роторе или рабочем колесе. Затем оба преобразуют энергию стремительной воды в механическую энергию.

    Ветряные турбины являются наименее распространенными или значимыми из всех типов турбин, и во многих технических текстах они даже не упоминаются.В отличие от водяных колес, которые напрямую привели к гидравлической турбине, ветряная мельница по большей части не превратилась в важный источник современной энергии. Однако, как и в случае с упомянутыми турбинами Дарье в Шотландии, ветряные турбины существуют и доказали свою полезность в районах с сильными непрерывными ветрами.

    КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

    Гидроэлектростанции —Электроэнергия, получаемая от генераторов, приводимых в действие гидравлическими или гидротурбинными двигателями.

    Импульсная турбина — Сила удара быстро движущейся жидкости о лопасти, которая заставляет ротор вращаться.

    Кинетическая энергия — Та часть энергии тела, которой оно обладает в результате своего движения.

    Механическая энергия — Энергия в форме механической энергии.

    Реакционная турбина — Ротор вращается главным образом под действием веса или давления жидкости на лопасти.

    Горы Техачапи недалеко от Барстоу, Калифорния, а также в некоторых районах Гавайев и Нью-Гэмпшира.

    Наиболее известным применением газовых турбин являются реактивные двигатели. Газовые турбины используют горячие газы, как следует из их названия, и они представляют собой новейший тип газотурбинного двигателя. Их газы образуются при сжигании какого-либо вида топлива, например керосина. Затем воздух всасывается в переднюю часть турбины и проходит через компрессор, где сжатый воздух смешивается с топливом в камере сгорания и сжигается. При этом образуются горячие газы, которые расширяются и поэтому устремляются через роторы турбин, заставляя их вращаться.Это вращение можно использовать для питания электрического генератора или насоса, но в случае реактивного самолета горячие расширяющиеся газы выбрасываются с очень высокой скоростью из заднего сопла двигателя, создавая тягу, которая затем толкает двигатель и самолет вперед. Газовые турбины нагреваются до более высоких температур, чем паровые турбины (чем горячее газовая турбина, тем эффективнее она работает), и, следовательно, их нельзя построить из обычных металлов.

    Турбинные двигатели являются примером идеи, которую нельзя было воплотить в жизнь, пока технологии не достигли определенного прогресса.Вероятно, самым важным техническим достижением было широкое внедрение стали и ее сплавов, которое произошло во второй половине девятнадцатого века. Популярность и использование определенных типов газотурбинных двигателей растет и падает по мере изменения потребностей, приоритетов и ситуаций. Хорошим примером является использование паровых турбин для движения судов. После того, как паровые турбины доминировали в морских перевозках в течение многих лет, они пришли в упадок после нефтяного эмбарго 1973 года, потому что топливо для производства пара стало непомерно дорогим.Их место заняли дизели, так как им требовалось меньше топлива. Однако дизели могут использовать только жидкое топливо, и, поскольку в следующем столетии нефти станет меньше, паровые турбины для кораблей снова могут стать выбором, поскольку они могут приводиться в действие котлами, работающими на угле.

    См. также Альтернативные источники энергии; Реактивный двигатель.

    КНИГИ

    Мериам Дж.Л. и Л.Г. Крайге. Инженерная механика, динамика. 5-е изд. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 2002.

    Леонард С.Бруно

    %PDF-1.6 % 1793 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 1793 78 0000000016 00000 н 0000005428 00000 н 0000005676 00000 н 0000005730 00000 н 0000006077 00000 н 0000006266 00000 н 0000006651 00000 н 0000006690 00000 н 0000006961 00000 н 0000007259 00000 н 0000007524 00000 н 0000007891 00000 н 0000008687 00000 н 0000009152 00000 н 0000009409 00000 н 0000009942 00000 н 0000010419 00000 н 0000010670 00000 н 0000011239 00000 н 0000038640 00000 н 0000069148 00000 н 0000115205 00000 н 0000128600 00000 н 0000131252 00000 н 0000131367 00000 н 0000253283 00000 н 0000253358 00000 н 0000253484 00000 н 0000253605 00000 н 0000253655 00000 н 0000253771 00000 н 0000253821 00000 н 0000253934 00000 н 0000253984 00000 н 0000254080 00000 н 0000254130 00000 н 0000254230 00000 н 0000254280 00000 н 0000254425 00000 н 0000254475 00000 н 0000254610 00000 н 0000254660 00000 н 0000254819 00000 н 0000254868 00000 н 0000254979 00000 н 0000255100 00000 н 0000255204 00000 н 0000255253 00000 н 0000255362 00000 н 0000255411 00000 н 0000255525 00000 н 0000255574 00000 н 0000255690 00000 н 0000255739 00000 н 0000255854 00000 н 0000255903 00000 н 0000256003 00000 н 0000256052 00000 н 0000256155 00000 н 0000256204 00000 н 0000256302 00000 н 0000256351 00000 н 0000256463 ​​00000 н 0000256511 00000 н 0000256561 00000 н 0000256680 00000 н 0000256730 00000 н 0000256851 00000 н 0000256900 00000 н 0000257026 00000 н 0000257075 00000 н 0000257124 00000 н 0000257173 00000 н 0000257259 00000 н 0000257346 00000 н 0000257395 00000 н 0000005218 00000 н 0000001897 00000 н трейлер ]/Предыдущая 916927/XRefStm 5218>> startxref 0 %%EOF 1870 0 объект >поток hW{TWIxcm Q’)Ԋ)[email protected][VVPm|е@{m6V; =sv9’ɽ^3

    Термодинамика силовых турбин

    Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены газотурбинные двигатели, которые также называют реактивные двигатели.Существует несколько различных типов реактивных двигателей. Но все реактивные двигатели имеют некоторые общие детали. Все реактивные двигатели имеют турбину для привода компрессор. Работа турбины извлекать энергию из нагретого потока, выходящего из горелка. турбина соединена с валом, который также подключен к компрессору. По мере прохождения потока через турбины, полное давление pt и температура Tt уменьшение. Мы измеряем снижение давления на коэффициент давления турбины (TPR), который является отношение давления воздуха на выходе из турбины к давлению воздуха попадание в турбину.Это число всегда меньше 1,0. Ссылаясь на нашу станцию нумерация, вход в турбину станция 4 и выход из турбины это станция 5 . TPR равен pt5 разделить на pt4

    TPR = pt5 / pt4

    В осевой турбине каскады малых аэродинамических профилей установлены на вал, вращающийся с большой скоростью. Поскольку внешнее тепло не добавляется к турбине и не отводится от нее во время этого процесса происходит изоэнтропический. ((gam -1) / gam)]

    которая связана с работой, проделанной турбины к соотношению давлений турбины, входящий общий температура, некоторые свойства газа, и КПД nt .Коэффициент полезного действия включен для учета фактической производительности турбины, а не идеальная изоэнтропическая производительность. В идеальном мире значение КПД будет 1,0. На самом деле он всегда меньше 1,0. Из-за механической неэффективности вы не можете получить 100% возможна работа от турбины.

    Лопасти турбины существуют в гораздо более враждебной среде, чем лопатки компрессора. Расположенные сразу за горелкой, лопасти испытать температуру потока более тысячи градусов по Фаренгейту.Поэтому лопатки турбины должны быть изготовлены из специальные материалы которые могут выдержать высокую температуру, или они должны активно охлаждаться. Теперь вы можете использовать EngineSim изучить эффекты различных материалов на работу двигателя.


    Виды деятельности:

    Экскурсии с гидом
    • EngineSim — Симулятор двигателя:
    • Силовая турбина:

    Навигация .

    alexxlab

    E-mail : alexxlab@gmail.com

    Submit A Comment

    Must be fill required * marked fields.

    :*
    :*