Турбина принцип работы: виды, устройство и принцип работы

Содержание

Принцип работы турбины

03.05.2016

Термин «турбо» практически у всех на слуху. Свистит турбина, ревёт прямоток. Хоть единожды в жизни любому автолюбителю приходила в голову идея заиметь «турбомонстрика». Любому хочется увеличить поголовье «коняшек» под капотом. Но чаще всего приходится отказываться от мечты по причине мнимой дороговизны и непрактичности. Соответствует ли это реальности? Давайте разберёмся, как работает турбина, принцип действия турбины, обратившись к теории.

Мощность движка напрямую зависит от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Назначение турбины увеличить подачу воздушно-топливной смеси. Мощность мотора повышается пропорционально увеличению количества сжигаемого за единицу времени топлива. Но для горения бензина необходим недюжинный запас воздуха в моторе. То есть, чем больше сжигаем бензина, тем большее количество воздуха нужно, которое необходимо «впихнуть» в мотор (именно, «впихнуть», так как сам мотор не справится с забором такого количества воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помощники). Вот тут и выходит на сцену устрашающая маленькая деталь турбина.

У турбины нагнетатель-крыльчатка размещён на едином валу с турбиной-крыльчаткой, встроенной в выпускной коллектор, и приводимой в движение вращения с помощью отработанных газов. Величина частоты вращения часто выше 200 тыс. об/мин.

И здесь проявляется один минус: при резком нажатии газа, надо ждать увеличение оборотов мотора, увеличение давления выхлопных газов, раскрутку турбины, и загонку воздуха. Это явление называется turbo-lag (турбо-яма), и сегодня его умеют укрощать, справляться с данным эффектом. Для этих целей применяются два клапана. Один для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. Другой клапан для отработанных газов.

Управление первым клапаном осуществляем, помимо прочего, давлением, возникающим во впускном коллекторе. Благодаря этому при сбросе газа немного снижается частота вращения турбинного ротора, а при очередном нажимании на педаль, подача воздуха задерживается на крохотные доли секунды время, пока закрывается клапан.

В современных технологиях используется такой метод регулировки воздухоподачи, как изменение угла наклона компрессорных лопаток. Эта методика разработана давно, но долгое время не получалось применять её на практике. Примером может послужить в данном случае новое устройство наддува дизелей «Экотек» фирмы Opel. Основной недостаток применения турбин короткий срок службы. Это происходит из-за высокой частоты вращения турбинного ротора, которая составляет 150-200 тыс. об/мин.

До сегодняшнего дня ограничение срока службы происходило благодаря долговечности подшипников. Практически, это были особые вкладыши, похожие на вкладыши коленчатого вала, смазываемые под давлением маслом. Степень износа таких подшипников была велика, но шарикоподшипники не могли выдержать высоких температур и высокой частоты вращения. Недавно был найден оптимальный выход. А именно, были разработаны подшипники с применением керамических шариков, заполненных постоянно имеющимся резервом смазки, что делало ненужным канал от нормативной масляной системы движка. В проектах турбинный ротор из металлокерамики, обладающий меньшей инерцией и более лёгким весом (на 20% легче).

Существуют термины «твин-турбо» и «би-турбо». Бывает, что используют параллельно или последовательно две установки турбокомпрессоров, вместо одной. Диапазоны работ роторов управляются разными способами при последовательном наддуве.

Понятие «интеркулер» означает, что при неизбежном нагревании воздуха, который сжимается, в нём уменьшается содержание кислорода и плотность.

Поэтому воздух перед подачей нуждается в охлаждении в радиаторе, дополнительно встроенном, который называется интеркулером.

Как обеспечить максимально эффективную работу турбонаддува в сложных конструктивных условиях?

При запуске двигателя вал начинает обильно смазываться маслом, подающимся на подшипники по каналам. Во время вращения двигателя создаётся давление, под которым турбина нормально действует. При остановке двигателя перестаёт функционировать и масляный насос, а вот вал мгновенно затормозить не может, и работает по инерции уже без смазки.

Чтобы дольше сохранить от износа вал, надо регулярно менять фильтры и масло, которое предназначено именно для турбонаддувных двигателей. И обязательно надо давать двигателю прогреться, не глушить его в один момент, а дать поработать на холостом ходу какое-то время. Это обеспечит запас времени для охлаждения деталей. Целесообразна также установка турбо-таймера, если он не предусмотрен конструктивно в автомобиле.

Первые сигналы того, что надо обращаться в ремонтную контору появление густого белого дыма из глушителя и падение мощности. Это означает износ подшипников и уплотнительного кольца возле турбинной крыльчатки. Резко возрастает расход масла. Случается, что дыма нет, но мощность всё равно низка, а у дизелей регулярный чёрный дым, свидетельствующий об износе наддува и скоплении нагара, что приводит к недостатку воздуха и торможению рабочих оборотов компрессора.

#PICTURE_2#

Очевидно, что эксплуатация турбонаддува не является сложной процедурой, необходимо лишь следующее:

  1. аккуратность,
  2. своевременная смена фильтров и масла,
  3. применение определённых сортов масла,
  4. осторожность в отношении перегрева турбонаддува по причине долгой езды на высоких оборотах, или дефектов в системе впрыска и зажигания.

Не менее важные моменты состояние воздушного фильтра, его чистота. Нарушение целостности фильтра приводит к прониканию частиц пыли, разрушительно влияющих на срок службы компрессорной крыльчатки и двигателя.

В целом, от того, как мы обращаемся с турбонаддувом, зависит то, какой срок он прослужит.

Следует помнить, что погубить турбонаддув можно в течение двух дней, если при появлении первых симптомов не обратиться сразу в ремонтную фирму. Поэтому не следует затягивать с ремонтом, и желательно выполнять все вышеперечисленные рекомендации для предотвращения возникновения неполадок.

зачем нужна, принцип работы и советы по эксплуатации. Турбояма.

 

Турбина двигателя является частью системы турбонадува, которая предназначена для дополнительной подачи воздуха в цилиндры двигателя.  Для работы двигателя необходимо определенное количество топливно-воздушной смеси. Чем больше смеси сгорает в двигателе, тем выше его мощность.

В обычном двигателе без системы турбонадува воздух в цилиндры всасывает поршень. Проблема состоит в том, что объем воздуха, который поступает в цилиндр, ограничен размерами самого цилиндра. И чтобы протолкнуть туда больше воздуха, нужно подавать его под высоким давлением.

Вывод: система турбонадува создана для того, чтобы подавать воздух в цилиндр двигателя под давлением.

Интересный факт: если на двигатель установить систему турбонадува, то его мощность увеличится на 30%.

 

Конструкция турбины и принцип работы

 

Основной деталью системы турбонадува является компрессор. Это устройство сжимает воздух и подает его под давлением в цилиндры двигателя. Визуально компрессор представляет собой что-то наподобие вентилятора, который вращается и засасывает на себя воздух. Если снять крышку компрессора, то можно увидеть его крыльчатку. Крыльчатка работает как винт. Она как бы вкручивается в воздух и притягивает его на себя.

Как же заставить крыльчатку компрессора вращаться? Существует два типа привода, которые раскручивают крыльчатку:

  • • Механический.  В таком случае компрессор вращается от двигателя через систему ремней.
  • • Энергия выхлопных газов. Такое устройство по-научному называется турбокомпрессор (турбина).

Принцип работы турбокомпрессора основан на том, что выхлопные газы, которые выходят из цилиндра двигателя вращают, другую крыльчатку, которая называется турбина. Это крыльчатка находится на одном валу вместе с компрессором. Поэтому когда выхлопные газы закручивают нашу турбину, то вращается соответственно и компрессор, который нагнетает свежий воздух в цилиндры двигателя.

 

Турбояма: почему возникает и решение.

 

В конструкции турбокомпрессора есть один существенный недостаток. На низких оборотах двигателя энергия выхлопных газов слишком маленькая и не позволяет разогнать компрессорное колесо до необходимой частоты вращения.

К сведению: частота вращения колес достигает 150 тыс. оборотов в минуту и выше!

Есть такое понятие как турбояма. Она возникает, когда двигатель работает на низких оборотах и турбокомпрессор еще не работает. На практике это происходит следующим образом: вы стартуете с перекрестка и какое-то время машина, так скажем, тупит, а затем, когда обороты достигают нужного момента, включается турбокомпрессор и машина начинает резко ускоряться.

Первым решением для исключения турбоямы является использование двух турбокомпрессоров. Это решение называется Битурбо. Один турбокомпрессор работает на низких оборотах, второй – на высоких оборотах. Таким образом, когда вы разгоняетесь, работает одна из двух турбин.

Вторым способом борьбы с турбоямой является использование турбины и механического нагнетателя на низких оборотах. В таком случаем компрессор работает от механического привода, т. е. от двигателя. А на повышенных оборотах работает классический турбокомпрессор. Такое решение называется система двойного турбонадува и широко используется в двигателях TSI концерна Фольксваген.

Третьим способом, чтобы исключить турбояму является использование турбокомпрессоров, в которых можно изменять геометрию направляющего аппарата.

Советы по эксплуатации турбины

В конструкции турбокомпрессора есть подшипники, на которых вращается сам вал. Т.к. частота вращения этого вала достигает 200 тыс. оборотов в минуту, то здесь не используются классические шариковые подшипники, а используются гидромеханические (скольжения). Такие подшипники требуют подачи масла под определенным давлением. Поэтому к подшипникам турбокомпрессора подводится масло под давлением. Использование масла в подшипниках турбокомпрессора накладывает определенные обязательства:

  • • Необходимо вовремя менять моторное масло и масляный фильтр.
  • • Прогревать двигатель перед поездкой, для того чтобы масло разогрелось и поступало на подшипники уже разогретым, т.е. с определенной вязкостью.
  • • В конце поездки необходимо дать остыть турбине, т.е не выключать двигатель 2-3 минуты. Особенно в зимнее время. После остановки автомобиля турбина еще некоторое время вращается, и если вы сразу выключите двигатель, то прекратиться подача масла в эти подшипники и будет происходить их повышенный износ.

 

Основной причинной неисправностей турбокомпрессоров является износ подшипников скольжения, а также уплотнений, которые препятствуют выбросу масла.

 

Быстрый подбор турбины у нас в каталоге.

 

 

✔ Twin Turbo — описание устройства и принцип работы

Знакомство с системой «Битурбо»

Со сборочных конвейеров известных заводов-производителей часто выходят автомобили, оснащенные сразу двумя турбинами. В данных конструкциях применены системы турбонаддува под названием Biturbo. Турбины различных габаритов здесь расположены последовательно (секвентально) по отношению друг к другу. При включении двигателя сначала вступает в работу маленькая, затем постепенно раскручивается большая.

Спаренная система турбонаддува — зачем она нужна 

При использовании технического устройства «Битурбо» можно получить следующие положительные результаты:

  1. Снижение вероятности возникновения эффекта турбоямы (турбозадержки).
  2. Помощь двигателю при переходе на повышенные режимы.
  3. Повышение мощности мотора, удержание максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов ДВС.
  4. Увеличение экономических параметров транспортного средства (снижение потребления горючего, смазочных материалов, охлаждающей жидкости).
  5. Улучшение экологических показателей (эффективное использование выхлопных газов).

Twin Turbo — описание устройства 

Схематически данная система устроена следующим образом: турбина меньших размеров плавно переходит в более крупную с усиленными техническими характеристиками.

Последовательность включения турбин системы Twin Turbo:

  • при работе машины на пониженных оборотах коленчатого вала задействована первая ступень;
  • как только вращение коленвала возрастает, в работу подключается следующая турбина.

Принцип работы битурбо (Biturbo)

Когда двигатель работает в режиме низких оборотов, выхлопные газы образуются в малых количествах. Турбина первой ступени, имеющая минимальную инерцию, функционирует постоянно, создавая тягу при небольших потоках выхлопа. Как только отработавшие газы начинают проникать в турбину крупных размеров, компрессор постепенно затягивает воздух, создавая необходимое давление во впускных/выпускных клапанах топливной системы.

Другими словами, чтобы создать необходимое давление наддува при малых оборотах, достаточно работы маленького компрессора в условиях ничтожного поступления выхлопа. По мере постепенного увеличения крутящего момента, оборотов двигателя, возрастают потоки отработавших газов, вовлекая в работу элементы большого турбокомпрессора.

Работая в условиях средних режимов мотора, турбокомпрессор первой ступени достигает предела своих возможностей, выдавая максимальную производительность. При этом заметно нарастает ускорение большой турбины, но ее потенциал пока полностью не раскрыт. На входе в первый компрессор постепенно нарастает избыточное давление, все больше сжимающее топливно-воздушную смесь.

Как только количество оборотов коленвала достигает максимальных значений, существенно увеличивается напор выхлопных газов, выхлоп через открытый перепускной клапан напрямую поступает на вторую турбину, загружая ее полностью. Работая при полной загрузке, турбина второй ступени предохраняет маленькую от повышенных механических нагрузок. Происходит согласованная работа двух частей.

При установке на транспортном средстве двойных турбокомпрессоров обеспечивается сверхвысокое давление наддува. В условиях работы компрессора одиночного типа создать подобную эффективность нереально. Теперь водитель имеет возможность плавно ускоряться без турбоямы и различных рывков машины.

Благодаря применению системы двухступенчатого турбонаддува оба турбокомпрессора эффективно функционируют в условиях всех режимов ДВС: от низких оборотов до максимальных соответственно.

Ремонт системы Bi Turbo от ТурбоРотор

Компания Turbo Ротор проводит капитальный ремонт систем турбонаддува Битурбо. О стоимости наших работ вы можете узнать на нашем сайте в разделе стоимость ремонта турбины или связаться с нами по телефону.

Принцип работы ТЭЦ

Чтобы газ лучше горел, в котлах установлены тягодутьевые механизмы. В котел подается воздух, который служит окислителем в процессе сгорания газа. Для снижения уровня шума механизмы снабжены шумоглушителями. Образовавшиеся при горении топлива дымовые газы отводятся в дымовую трубу и рассеиваются в атмосфере.

Раскаленный газ устремляется по газоходу и нагревает воду, проходящую по специальным трубкам котла. При нагревании вода превращается в перегретый пар, который поступает в паровую турбину. Пар поступает внутрь турбины и начинает вращать лопатки турбины, которые связаны с ротором генератора. Энергия пара превращается в механическую энергию. В генераторе механическая энергия переходит в электрическую, ротор продолжает вращаться, создавая в обмотках статора переменный электрический ток.

Через повышающий трансформатор и понижающую трансформаторную подстанцию электроэнергия по линиям электропередач поступает потребителям. Отработавший в турбине пар направляется в конденсатор, где превращается в воду и возвращается в котел. На ТЭЦ вода движется по кругу. Градирни предназначены для охлаждения воды. На ТЭЦ используются вентиляторные и башенные градирни. Вода в градирнях охлаждается атмосферным воздухом. В результате выделяется пар, который мы и видим над градирней в виде облаков. Вода в градирнях под напором поднимается вверх и водопадом падает вниз в аванкамеру, откуда поступает обратно на ТЭЦ. Для снижения капельного уноса градирни оснащены водоуловителями.

Водоснабжение осуществляется от Москвы-реки. В здании химводоочистки вода очищается от механических примесей и поступает на группы фильтров. На одних она подготавливается до уровня очищенной воды для подпитки теплосети, на других — до уровня обессоленной воды и идет на подпитку энергоблоков.

Цикл, используемый для горячего водоснабжения и теплофикации, также замкнутый. Часть пара из паровой турбины направляется в водонагреватели. Далее горячая вода направляется в тепловые пункты, где происходит теплообмен с водой, поступающей из домов.

Высококлассные специалисты «Мосэнерго» круглосуточно поддерживают процесс производства, обеспечивая огромный мегаполис электроэнергией и теплом.

Как работает парогазовый энергоблок


Турбокомпрессоры | Все о турбинах

 

    Основные элементы турбокомпрессора:
    1. Корпус турбины (горячая улитка) – в основном изготавливается из сфероидного чугуна для того чтобы выдерживать высокую температуру.
    2. Колесо турбины (крыльчатка) – покрывается никелевым сплавом и соединяется валом с колесом компрессора.
    3. Вал.
    4. Корпус подшипников.
    5. Корпус компрессора (холодная улитка) – к данной детали не предъявляются ни каких особых требований эксплуатации, поэтому ее производят в основном из алюминия для экономии средств.
    6. Колесо компрессора (воздушная крыльчатка) – в основном изготавливается из алюминия и лишь в редких случаях (когда нужно, чтобы компрессор проработал длительный срок под высокой нагрузкой) его делают из титана.
    7. Масляные каналы.

    Производительность турбокомпрессора интуитивно можно определить на глаз. Чем больше его размер, тем больше давление он может выдержать. Большая турбина вмещает больший объем и давление и как следствие обеспечивает больший прирост к мощности двигателя. При этом на малых оборотах все большие турбокомпрессоры страдают от турбозадержки. В то время как их малые менее производительные собратья быстрее набирают номинальную мощность.

    За регулировку давления наддува внутри корпуса турбины отвечает перепускной клапан (анг. wastegate). Он работает на пневмо приводе и управляется системой управления мотора.

    Основным функциональным элементов турбокомпрессора является средний (центральный) корпус (картридж). По сути это весь турбокомпрессор без улиток. Через него проходит ротор (турбинное и компрессорное колесо соединенные валом). Вал вращается при минимальном трении в масленой ванне под давлением с максимальной скоростью продетый во втулки (подшипники или реже в шарикоподшипники) картриджа.

    Система смазки двигателя отвечает за подачу смазки в турбокомпрессор. Она не только смазывает, но и охлаждает детали, которые нагреваются. Качество масла является одним из наиболее значимых факторов в эксплуатации турбины. От него зависит то насколько долго вам прослужит турбонагнетатель. Перед установкой нового или заменой старого турбокомпрессора обязательно стоит провести полную замену масла. Турбированные двигатели с икорным зажиганием имеют более лучшее охлаждение поскольку средний корпус изначально включен в систему охлаждения мотора.

    Центробежный компрессор является прекрасным примером создания дополнительного давления внутри впускной камеры. Его конструкция почти полностью аналогична механическому нагнетателю. Воздух поступает в центр колеса, а потом по нисходящей в периферию корпуса создавая крутящий момент. Диффузор в свою очередь преобразует кинетическую энергию воздуха для повышения давления при резком снижении скорости движения потока. Во впускной коллектор поступает сжатый воздух.

    Для экономии средств корпус и колесо компрессора изготавливают из алюминия.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    КАК ИДЕНТИФИЦИРОВАТЬ ВАШ ТУРБОКОМПРЕССОР


    Для идентификации Вашего турбокомпрессора нужно знать его оригинальный номер. 
    Чаще всего он находится на гравированной пластине или просто выбит на корпусе компрессорной части.

    ШАГ ПЕРВЫЙ: Очистите пластину или корпус. Номер увидеть очень трудно, поэтому площадь нужно промыть или почистить мягким материалом используя очиститель. Используя шуршоватый материал — можно повредить поверхность.

    ШАГ ВТОРОЙ: Определите оригинальный номер турбокомпрессора. Каждый «Брэнд» турбокомпрессора имеет свой номер. Здесь несколько примеров (выберите производителя Вашего турбокомпрессора):

    Garrett

    Номер детали Garrett обычно содержит 6 символов начинаясь с 4 или 7, затем следует тире и дополнительные цифры. Например 454083-1; 452204-2; 720244-5004s; 712290-0002.

     

    BorgKKK (или BorgWarner)

    Номер детали KKK содержит 11 символов, начинаясь с 5 или K. Например: 5303-970-0057; 5303-988-0023; 5435-988-0125; K14-7805; K16-7805; KP35-7805; KP39-7805; K03-05.
    Если OEM номер Вашего KKK турбокомпрессора начинается с K, конвертируйте номер в 11-значный код, используя этот пример:
    K14-7805 идентичен 5314-970-7805
    KP35-0054 идентичен 5435-970-0054
    KP39-0037 идентичен 5439-970-0037
    Если KP39-0022 значит 5439-970-0022

     

    Mitsubishi

    Mitsubishi или MHI номер детали состоит из первых 5 чисел и дополнительных 5 чисел следующими после знака минус. Например 49177-02510; 49173-06501; 49135-05620.

     

    Schwitzer

    Всё предельно просто, если у Вас SCHWITZER турбокомпрессор. Просто введите 6-значный номер в поисковик и выбирайте из списка нужную Вам деталь или турбокомпрессор.

     

    IHI

    Если у Вас IHI турбокомпрессор — Вам необходимо найти специальный номер, состоящий из двух заглавных букв и двух цифр. Например: VJ32; VA81; VJ27; VL25. В редких случаях из четырёх букв: VIBG; VIEZ

     

    Toyota

    Для идентификации TOYOTA турбокомпрессор — Вам необходимо найти 10-значный номер, разделённый знаком минус. Обычно он находится на корпусе турбокомпрессора (алюминиевая часть). Иногда он приклеен на актуаторе (см. рис.).

     

    ШАГ ТРЕТИЙ: Введите оригинальный номер Вашего турбокомпрессора в окно поиска нашего сайта — получите полный список деталей для Вашего турбокомпрессора. Или воспользуйтесь фильтром по товарам сайта, выбрав нужную Марку-производителя или Тип оборудования.

    ШАГ ЧЕТВЁРТЫЙ: Свяжитесь с нашим отделом продаж для дальнейшего обслуживания.

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    Установка и запуск турбины
    1. При замене неисправного турбокомпрессора на новый, или отремонтированный необходимо, прежде всего, выяснить причину неисправности и устранить ее до установки ТКР.
    2. Замените масло и масляный, воздушный фильтры, согласно с требованиями завода изготовителя автомобиля.
    3. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и воздушным фильтром. Убедитесь в ее герметичности.
    4. Промойте и продуйте воздушную магистраль между турбиной и двигателем. Проверьте соединения на герметичность.
    5. Проверьте впускной и выпускной коллекторы, на предмет отсутствия посторонних предметов.
    6. Перед установкой, с помощью шприца, залейте чистое масло в отверстие подачи масла в турбокомпрессор и проворачивайте ротор пальцем до появления масла с отверстия слива масла.
    7. Использование герметиков на подаче и сливе масла категорически запрещено. Используйте прокладки.
    8. После установки турбокомпрессора на двигатель проверьте герметичность соединений.
    9. Перед запуском двигателя необходимо прокрутить его стартером (не заводя) до тех пор, пока система смазки не заполнится маслом (не погаснет контрольная лампа).
    10. Запустить и прогреть двигатель.
    11. Перед началом эксплуатации следует повторно проверить все соединения на герметичность.
    12. Обкатать турбокомпрессор. Не давать максимальных нагрузок первые 500 км.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

     

    Компрессор или турбина: Что лучше выбрать для автомобиля? | Преимущества и недостатки этих агрегатов

    В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

    Принцип работы турбо-наддува мы рассматривали выше.

    Далее разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

    Принцип работы компрессора

    Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

    Механический компрессор — Нагнетатель

    Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

    Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

    Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

    Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    Недостатки компрессора и турбины

    Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

    • турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
    • на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
    • переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

    В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

    Основные функциональные недостатки, присущие всем турбокомпрессорам, появляются в связи с инерционностью действия устройства. Иначе говоря, в процессе работы возникает задержка между нажатием на акселератор (педаль газа), ростом давление выхлопных газов и увеличением мощности двигателя. Эта последовательность называется турбояма и появляется из-за силы трения. Ее провотиположность — турбозадержка является прямым следствием турбоямы и проявляется в резком скачке мощности двигателя на короткий срок.

    Для снижения негативных эффектов этих функциональных недостатков и повышения производительности  компании-изготовители турбокомпрессоров постоянно совершенствуют свои изделия. Применяют следующие технические решения:

    • Разработки и установка новых блоков подшипников, снижающих потери из-за силы трения.
    • Уменьшение массы турбины,  путем обточки деталей и замены деталей на другие изготовленые из более легких материалов (в том числе керамики).
    • Турбокомпрессор с изменяющейся геометрией (анг. VNT-турбина).
    • Разделительный турбокомпрессор (анг. twin-scroll).

    С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как, в отличие от турбины, компрессор — независимый агрегат.

    Компрессор работает напрямую от коленчатого вала и ему не нужно ждать пока подымится давление выхлопных газов. 

    Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А чтобы настроить компрессор — не нужно больших усилий или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

    Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности — развивать очень высокие обороты.

    У приводных нагнетателей (компрессоров), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

    Но есть недостатки и у компрессоров: моторы, оборудованные нагнетателями с механическим приводом, имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

    Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же — требуется для её установки немало дополнительного оборудования. Компрессору же — нужен только дополнительный привод.

    В любом случае решать Вам, что лучше: компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества и сделайте правильное решение!

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


     

    Виды турбонаддува

    Раздельный турбокомпрессор – это турбокомпрессор у которого имеются два входа для выхлопных газов и два сопла для каждой пары цилиндров. Данная конструкция обеспечивает максимальную производительность и препятствует попаданию отработаных газов обратно в цилиндыры. Первое сопло отвечает за максимально бысьрое реагирование, а второе повышеную производительность и увеличение КПД.

    Помимо, этого ТКР с двойной улиткой имеет разделенные выпускные каналы, предотвращающие перекрытие во время выпуска выхлопных газов. 

    Турбина с изменяющейся геометрией  (или турбина с переменным соплом) – наиболее широко применяется  в производстве дизельных двигателей. Основное ее техническое отличие от других видов турбин – это наличие внутри подвижных лопастей с приводом регулирующих поток газов в самой турбине. В зависимости  от  угла наклона  лопастей меняется скорость выхлопных газов тем самым согласовывая давление и обороты двигателя.

    В некоторых конструкциях турбонаддува применяются по два  (автомобили КамАЗ) и более турбокомпрессоров  (тройной наддув для дизелей «BMW») подключенные параллельно или последовательно для увеличения производительности (или для того, что бы один работал на больших оборотах, а второй на малых).
     

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


    Обслуживание авто с турбиной

    Турбокомпрессор является частью двигателя. Любые неисправности систем двигателя напрямую отражаются на работе турбины и приводят к преждевременному выходу ее из строя.

    Чтобы этого избежать необходимо:

    • периодически проверять и устранять неисправности топливной системы
    • своевременно менять масло, масляный и воздушный фильтры
    • использовать масла и фильтры, рекомендованные заводом-изготовителем
    • перед остановкой двигателя после интенсивной езды необходимо охлаждать турбину. Для этого необходимо дать двигателю поработать на оборотах холостого хода не менее 3 мин
    • не эксплуатировать двигатель до его прогрева
    • не эксплуатация автомобиль без воздушного фильтра или с не герметичными патрубками
    • не эксплуатировать автомобиль с низким уровнем масла в поддоне двигателя
    • не эксплуатировать автомобиль с неисправной системой выпуска (забитыми сажным фильтром, катализатором, глушителем).

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА


    Неисправности

    Когда в двигателе с принудительным наддувом выходит из строя турбокомпрессор, не стоит сразу обвинять в этом саму «турбину». Практикой установлено, что в большинстве случаев отказ турбокомпрессора вызывается «внешними» причинами.

    Дело в том, что турбокомпрессор – наиболее высоко-нагруженный агрегат двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 1000°С, со стороны компрессора температура в два раза ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 250 000 мин-1. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность турбокомпрессора и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя. Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору, по определению, суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы турбокомпрессора. Так что надежность турбокомпрессора зависит от многочисленных внешних факторов.

    Прежде чем ставить новый турбокомпрессор, вместо вышедшего из строя, нужно обязательно выявить и устранить причину его отказа. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности и новая турбина вскоре будет повреждена. Чтобы отсрочить замену турбокомпрессора или вовсе исключить ее, нужно иметь четкое представление о причинах, провоцирующих отказ турбокомпрессора, и принимать действенные меры по их устранению.

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

     

    История наддува и нагнетателей (компрессоров)

    Нагнетатель (компрессор) – механизм для сжатия и подачи воздуха под давлением.Готтлиб Даймлер

    Наддув – процесс повышения давления воздуха или некой смеси на впуск двигателя для увеличения количества горючей смеси в цилиндре и как следствие увеличение мощности получаемой от единицы объема двигателя.

    Механический нагнетатель – это компрессор, предназначенный для сжатия  воздуха или же смеси топлива и воздуха, которые направляются в цилиндры двигателя  внутреннего сгорания для повышения массового заряда горючей смеси. Из-за этого растёт калорийности смеси поступающей в цилиндры и увеличивается мощность двигателя. Он приводится в движение коленчатым валом или ремнем.

    Довольно давно инженеры и конструкторы установили главную цель в развитии автомобилестроения: увеличение удельной мощности при меньших габаритах двигателя.

    — Первое свидетельство о применении механического нагнетателя приписывают братьям Рутс  (анг. Roots), они создали Альфред Бюшинагнетатель с аналогичным названием «Roots».

    — Чуть позже  в 1885 году Готтлиб Даймлер запатентовал свой механический нагнетатель работающий по аналогу Рутс.

    — Спустя 7 лет  в 1902 году Луис Рено запатентовал свою собственную конструкцию центробежного нагнетателя.

    — А в 1911 году швейцарскому инженеру Альфреду Бюши в голову пришла гениальная мысль использовать энергию выхлопных газов для нагнетания давления. Он стал первым человеком догадавшимся что можно использовать отработанные газы.

    Быстрой рост развития нагнеталей сдерживался отсутствием подходящих материалов. Из-за большой температуры отработанных газов уменьшился срок службы выпускных клапанов, поршней систем охлаждения. При этом литровая мощность действительно увеличилась, но это не имело значение, поскольку двигатель чаще приходил в неисправность. Эйфория от изобретения постепенно сходила на нет.

    — Нагнетатели  в авиации. Истребитель «SPAD» S.XIII»Как и ожидалось следующий шаг в развитии нагнетателей был сделан вверх в авиационную отрасль. Самым первым авиа двигателем на который установили механический наддув принадлежат самолету «Мюррей-Вильята», который в 1910 г. установил рекордную высоту в 5200.  В 1918 году на один из французский истребитель «SPAD» S.XIIIC» инженером Огюстом Рато был установлен турбокомпрессор с аналогичным названием «Рато». Целесообразность этого действия была нулевой и не давала двигателю абсолютно никаких преимуществ. У мотора не было достаточно мощности для привода турбины. Через два года Рато смог реабилитироваться установив свой турбокомпрессор на двигатель «Либерти L-12» в биплане «Lepere», которому удалось побить рекорд высоты ( 10092 метра) и на долго остаться на пьедестале не побежденным. Совместная работа металлургов, ученных, авиаконструкторов и машиностроителей позволила создать новые поршни, клапаны и подшипники способные выдержать гораздо большую нагрузку чем их предшественники, что позволило наддуву закрепится и пустить корни в авиации.

    Нагнетатели в судоходстве. С небес наддувы сразу перекачивали на воду. В 1923 году в Германии начали выпускать пассажирские лайнеры Preussen и Danzig. Установка турбокомпрессора на 10-и цилиндровые двигатели этих гигантов увеличили их мощность в полтора раза.

    Нагнетатели в машиностроении. Появлением и активным распространением на наземной технике нагнетатели обязаны Второй Мировой Войне и автогонщикам. История вклада автоспорта в развитие наддувов начинается с двигателей «Daimler», «FIAT» и  «Sunbeam» в  1921 году. Второй, между прочим, выиграл Большой приз Европы в 1923 году. Через год болиды «Daimler» и «Alfa Romeo» выиграли Танга Флорио  и Большой приз Франции соответственно. Автомобильный спорт внес не только необходимые финансы в развитие наддувов, но поселил любовь в сердце всех мужчин, обеспечив тем самым его будущие развитие. Первые нагнетатели установленные на спортивных авто сумели показать себя с самой лучшей стороны, давая двигателю от 50-70% дополнительной мощности. В военной отрасли изначально наддувы планировали ставить на танки и грузовики, но из-за отсутствия должных знаний и материальных средств от установки надувов на танки пришлось отказаться на время. Первая массовая серия наддув была произведена и установлена на грузовики Saurer произведённые в Швейцарии в 1938 году.

    Предпосылки к созданию наддувов

    Для того чтобы ответить на то что же стало движущей силой для изобретения и создания наддува давайте обратив внимание на устройство двигателя. Поскольку подача необходимого объема топлива затруднений не вызывает, главной задачей для увеличения производительности становится обеспечение должной массы воздуха за единицу времени. Этот же показатель на прямую связан с частотой вращения коленчатого вала. Его пределом является допустимое значение средней скорости работы поршня. Данный показатель в основном имеет значение лишь для механических наддувов и рабочим объемом мотора. Из выше сказанного, что при заданных параметрах есть потолочное значение, выше которого можно подняться только, в том случае если установить наддув. Без особых проблем на сегодняшний день можно поднять мощность двигателя на 25% просто установив наддув, но если к нему добавить интеркулер мощность вырастит вдвое.

    Точность балансировки наддува очень важна. Высокое давление и температура воздуха подаваемого в цилиндры может привести к очень серьезным негативным последствия и быстрому износу. Под конец такта сжатия в момент когда поршень прессует и без того уже сжатую смесь ее давление и температура могут оказаться на столько высокими что произойдет преждевременная детонация. Дабы это не происходило принято переходить на использование более высокооктановых сортов топлива или проводить декомпрессию – снижающую степень сжатия.

    Стоить учитывать, что снижение степени сжатия также отрицательно влияет на экономичность и КПД.

    70-80-е годы стали для механических нагнетателей временем затухания, а их более продвинутые собратья — турбонагнетатели (турбокомпрессоры) отвоевывали рынок. Самой продвинутой системой принудительного нагнетания установленной на серийных автомобилях сейчас считается «Mercedes-Benz» класс C, E, при этом они почти полностью копируют образцы 20-30 годов (Рутс и Eaton), что свидетельствует о том что данная ветка развития нагнетателей отмирает. Ею пользуются в тех случаях, когда нужно добиться разной мощности не сильно меняя конструкции двигателя.

    Практика в нашей стране не показала особого внимания к данной технологии, из-за чего она почти не используется. Исключение составляют автогонки 60-70 годов и сельскохозяйственная отрасль.

    Гораздо более широкое применение во всем мире  получил наддув приводимый в действие силой отработанных газов — турбо наддув.


    Классификация наддува ДВС по видам
    • Агрегатный наддув 

    Подразумевает использование нагнетателя (агрегата). Делится на:

    1.    Механический наддув – отличительной особенностью этого компрессора является использование для привода энергии коленчатого вала.

    2.    Турбонаддув (он же турбокомпрессор) – это компрессор (обычно центробежный) привод которого осуществляется турбиной, лопасти которого вращаются благодаря кинетической энергии выхлопных газов.

    3.    Наддув «Comprex» — использует давления отработавших газов, непосредственно на поток воздуха поступаемого в мотор.

    4.    Электро наддув – его отличительной особенностью является то, что привод осуществляется электрическим мотором.

    5.    Комбинированный наддув – это смесь нескольких видов наддува, работающих в зависимости от нагрузки. Чаще всего это комбинация турбонаддува и механического. Первый работает на высоких оборотах, а второй на низких.
     

    • Безагрегатный наддув

     Делится на:

    1.    Резонансный наддув (он же акустический или инерционный) работает, используя колебательные явления внутри трубопровода.

    2.    Динамический наддув (он же пассивный или скоростной) рост давления осуществляется воздухозаборниками  специальной формы исключительно на высокой скорости. На низких скоростях этот вид наддува совершенно бесполезен. 
    Пометка: В этой статье понятие «динамический наддув» применяется исключительно для наддува с воздухозаборниками особой формы и не относится к «резонансному».

    3.    Рефрижерационный наддув использует энергию испаряющегося топлива в воздухе. Характеризуется наличием жидкости с низкой температурой кипения и большим высокой температурой пара. Не применяется в автомобилях. 

    Компрессоры прошли долгий и широкий путь в развитии авто, авиа и судостроения. За это время их конструкция менялась до неузнаваемости, появлялись новые виды, а старые и не прижившиеся забывались. 

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ

    КАТАЛОГ ТУРБИН

    КАТАЛОГ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

    ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ

    ОЗНАКОМИТЬСЯ С БРЕНДАМИ

    ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТЕХНОАКТИВ ИНВЕСТ

    НОВОСТИ В МИРЕ СПЕЦТЕХНИКИ

    СПРОСИТЬ У МЕНЕДЖЕРА

    Что такое турбина и турбонаддув — устройство и принцип работы.

    С того момента, как появилась такая профессия, как автомобильный конструктор, возникла проблема увеличения мощности моторов. По всем законам физики, мощность мотора напрямую зависит от количества горючего, что сжигается за один цикл. Чем больше горючего при этом расходуется, тем мощность выше. Но, возникает вопрос – как увеличить количество лошадиных сил под капотом своего автомобиля? Тут есть несколько нюансов.

    Для того чтобы происходил процесс горения необходим кислород. Благодаря этому становится ясно, что горит нечистое топливо, а его смесь с кислородом. При этом вся смесь должна быть в определенном балансе. Например, что касается бензиновых моторов, то топливо к воздуху смешивается в пропорции 1 к 15. При этом берется во внимание состав горючего и режим его работы.

    Видно, что кислорода требуется в 15 раз больше, чем самого топлива. Из этого следует, что увеличение подачи топлива ведет за собой и обязательное увеличение подачи кислорода. Зачастую двигатели самостоятельно засасывают воздух из-за разницы в давлении между атмосферой и цилиндром. Отсюда появляется и прямая зависимость между объемом цилиндра и воздуха, который попадает в него. Именно таким образом и поступала американская автомобильная промышленность, которая выпускает большие двигатели с огромнейшим расходом топлива. Но, есть ли возможность в одинаковый объем загнать, как можно больше воздуха?

    Такой способ есть и его впервые изобрел Готтлиб Вильгельм Даймлер. Один из основателей компании Daimler Chrysler. Немец достаточно сильно разбирался в двигателях и уже в 1885 году понял, каким образом можно загнать туда больше кислорода. Он придумал загонять воздух в мотор при помощи специального нагнетателя, который был в виде компрессора, что получал вращение от моторного вала и благодаря этому сжатый воздух успешно загонялся в цилиндры.

    Все изменилось, когда швейцарский инженер-изобретатель — Альфред Бюхи сделал сенсационное открытие. Он был главным при создании дизельного двигателя в Sulzer Brothers и он никак не мог свыкнуться с той мыслью, что двигатели были очень тяжелыми и габаритными, а мощности выдавали недостаточно. При этом он не хотел заимствовать энергию двигателя. Благодаря этому в 1905 году Альфред Бюхи получил патент на первое на планете устройство, которое было создано для нагнетания, что применяло энергию для двигателя, выдаваемую выхлопными газами. Другими словами, он создал — турбонаддув.

    Данная идея была очень проста и гениальна. Выхлопные газы задают вращение колесу с лопатками точно также, как ветер вращает лопасти мельницы. Отличие только в том, что данное колесо меньшего размера, а лопастей больше. Это колесо имеет название – ротор турбины, который находится на одном и том же валу, где располагается и колесо компрессора. Поэтому турбонагнетатель можно поделить на две части, первая из которой — это ротор, а вторая – компрессор. Ротор вращается благодаря выхлопным газам, а, в свою очередь, компрессор работает, как вентилятор и благодаря этому дополнительный воздух поступает в мотор. Полностью вся конструкция имеет название турбонагнетатель или турбокомпрессор.

    При этом, кислород, что попадает в мотор, необходимо дополнительно охладить, это необходимо делать для того, чтобы увеличить давление, при этом загнав в цилиндр больше воздуха. Из-за того, что сжать холодный воздух по сравнению с теплым — намного легче.

    Кислород, который проходит через турбину, сам по себе нагревается из-за сжатия, а также из-за некоторых нагретых частей турбонаддува. Подаваемый в мотор воздух, охлаждается с применением промежуточного охладителя. Воздух, проходя через радиатор, отдает свое тепло в атмосферу. При этом холодный воздух плотнее загоняется в цилиндр в большем количестве.

    Чем больше газа проникает в турбину, тем она чаще вращается, и соответственно больше воздуха проникает в сам цилиндр и увеличивается мощность. Стоит сказать, что эффективность именно такого метода, по сравнению с приводным турбонаддувом, в том что для того, чтобы обслужить себя, нагнетатель тратит от энергии двигателя, около 1.5%. Это обусловлено тем фактом, что энергия к турбинному ротору поступает не благодаря замедлению выхлопного газа, а за счет его охлаждения. При этом потраченная энергия повышает коэффициент полезного действия двигателя. Благодаря этому автомобиль с нагнетателем становится максимально экономичным, по сравнению с остальными похожими двигателями примерно одинаковой мощности.

    Вращение ротора в турбине может быть до 200 тысяч оборотов в минуту, следующий факт относится к раскаленным газам, которые доходят до 1000 градусов по Цельсию. Из всего этого следует тот факт, что нагнетатель, который может сдержать подобные нагрузки долгое время создать достаточно сложно и дорого.

    Из-за этого нагнетатель был популярен исключительно во времена Второй Мировой Войны и только в самолетах. В 50-х годах компания из Америки (Caterpillar) смогла встроить нагнетатель к тракторному двигателю, а специалисты из компании Cummins смогли создать первые турбодизельные двигатели для грузовых машин. На легковых машинах, которые получили серийное производство, такие двигатели стали появляться гораздо позже. Это произошло в 1962 году, практически сразу появилось две модели Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

    Стоит добавить, что проблематичность и высокая стоимость конструкции, не являются главными недостатками. Сама по себе эффективность работы турбонаддува, напрямую зависит от максимального числа оборотов двигателя. Из-за того, что на малых оборотах, выхлопных газов производится недостаточное количество, соответственно ротор не раскручивается на максимально возможную мощность и, как следствие, дополнительный кислород практически не задувается в цилиндры. Поэтому зачастую происходит так, что до 3 000 оборотов мотор не тянет, но уже после 4-5 тысяч оборотов, он резко «стреляет», эта проблема называется – турбоямой. При этом размер турбины напрямую зависит на ее разгон. Чем она больше, тем разгон дольше. Именно из-за этого, те двигатели, что имеют большую мощность и соответственно турбину высокого давления зачастую испытывают проблемы связанные с турбоямой. А те турбины, которые создают низкое давление, практически не имеют никаких проблем с провалом тяги, но при этом и мощность они могут поднять достаточно маленькую по отношению с первыми.

    Практически полностью избавиться от такой проблемы, как турбояма может помочь схема с последовательным надувом, когда на достаточно малых оборотах мотора, работает маленький малоинерционный турбокомпрессор. Маленький – увеличивает тягу на низких оборотах, в то время, как большой включается во время, когда обороты начинают расти, вместе с давлением на выпуске. Еще сто лет назад систему последовательного наддува применяли в суперкаре Porsche 959. На данный момент же, такие системы применяются во многих марках, начиная от Land Rover и BMW, а в бензиновых моторах фирмы Volkswagen эту роль играет приводной нагнетатель.

    На заводских двигателях зачастую применяют одиночный турбокомпрессор twin-scroll, в народе его называют «парой улиток». Каждая из таких улиток заполняется выхлопами, от разных цилиндров. Но, даже, несмотря на это, обе улитки подают выхлопные газы в одну турбину, в итоге максимально качественно раскручивая ее, как на больших, так и на малых оборотах.

    Но зачастую все-таки можно встретить исключительно пару одинаковых турбокомпрессоров, которые параллельно друг от друга обслуживают отдельные цилиндры. Это является стандартной схемой, для стандартных V-образных турбодвигателей, где каждый блок имеет свой турбонаддув. Даже, несмотря на то, что мотор V8 компании M GmbH, который впервые был установлен на Bmw X6 M и X5 M оборудован перекрестным выпускным коллектором, позволял турбокомпрессору паре улиток получать газы выхлопа из цилиндров, которые находились в разных блоках.

    Для того чтобы турбокомпрессор работал на максимуме своих возможностей, при всех диапазонах оборотов, можно поменять геометрию рабочей части. Исходя из оборотов, что производит улитка, там работают специальные лопатки и изменяется в некоторых дозволенных пределах форма сопла. Благодаря этому, мы имеем «супертурбину», которая отлично может работать во всех диапазонах оборотов. Такие схемы были продуманы и оговорены достаточно давно, но реализовать их на деле, появилась возможность лишь недавно. Стоит, при этом отметить, что изначально турбины, на которой поменяна геометрия, появилась исключительно на дизельном моторе, благодаря тому, что температура выхлопных газов, намного меньше. Что касается бензиновых двигателей, то первым был Porsche 911 Turbo.

    Саму конструкцию турбодвигателя привели в максимальную комплектацию, относительно недавно и их актуальность сильно возросла. При этом сами турбокомпрессоры оказались актуальными не только, как для форсирования двигателя, но и для увеличения экономичности и экологичности выхлопа.

    Турбина ( Турбокомпрессор ) — принцип работы, функции.

    Турбина ( Турбокомпрессор ) — принцип работы, функции.

    Все больше производителей автомобилей получают положительные результаты при производстве экономичного автотранспорта путем разделения цилиндров двигателя и оснащением дополнительным агрегатом, таким как Турбина или турбокомпрессор. Турбина – это автозапчасть, которая преобразует энергию выхлопных газов полученных в результате сгорания топлива в силовом агрегате в дополнительную мощность двигателя. Ниже мы вкратце, рассмотрим, за счет чего это происходит.

    Ни для кого не секрет, что в процессе работы любого бензинового, дизельного двигателя выделяется большое количество газов, которые выходят через специальную систему (Выхлопная система), которая отводит их из вашего авто. Мало кто знает, но именно через выхлопные газы теряется до 40 процентов полезной энергии производимой в результате сгорания топлива. То есть мы теряем коэффициент полезного действия, а в следствии и мощность. Можно только представить, насколько увеличится количество лошадиных сил, если мы смогли бы преобразовать эту энергию? Из 100 лошадиных сил, вы бы получили, как минимум 160. Выглядит привлекательно, но не все так просто.

    Одной из попыток, использовать эту энергию стала технология газовой турбины. Выхлопные газы, перед попаданием в выпускной коллектор, проходят через систему турбины и вращают лопасти механизма со скоростью более чем 100 тысяч оборотов в минуту, в зависимости от типа и мощности. Далее, полученная сила используется для искусственного нагнетания воздуха в двигатель, что позволяет впрыскивать более большой объём топлива за единицу времени, усиливая мощность и КПД в разы. Воздух является одним из важнейших компонентов топливной смеси поступающей непосредственно в двигатель в определенной пропорции 14,7-15 частей воздуха к одной бензина. То есть, чтоб использовать 1 литр топлива, необходимо, втянуть в систему до 15 литров воздуха. Простым языком, небольшой двигатель оснащенный турбиной выполняет работу двигателя имеющего более большой объем за счет того, что за один цикл он может переработать тоже количество воздушно- топливной смеси, получая тоже количество необходимой для движения энергии.

    У каждого автолюбителя незамедлительно возникнет вопрос, а почему бы просто не оснастить авто, двигателем с большим объемом? Дело в том, что турбина начинает работать по мере необходимости и усилении подачи выхлопных газов, а более мощный двигатель потребляет большое количество, как энергии, так и бензина даже при неинтенсивном движении. Поэтому положительные качества возможно ощутить даже неопытному автовладельцу.

    Но стоит упомянуть и о минусах, основным из которых является дорогая стоимость обслуживания. На рынке автозапчастей Украины, стоимость новой турбины колеблется от 5 до 10 процентов от стоимости новой машины, неисправность может очень сильно ударить по карману. При эксплуатации автомобиля с турбонагнетателем, советуем вовремя проходит ТО, менять моторное масло.

    Если так сложилось, что турбина вашего автомобиля вышла из строя, Компания Массив поможет решить вам эту проблему в кратчайшие сроки и с минимальными затратами.

    (PDF) Принципы работы газовой турбины

    Эффективность цикла Брайтона довольно низкая, прежде всего потому, что значительная часть

    подводимой энергии уходит в окружающую среду. Эта исчерпанная энергия обычно имеет относительно высокую температуру

    , и поэтому ее можно эффективно использовать для выработки энергии.

    Одним из возможных приложений является комбинированный цикл Брайтона Ренкина, в котором выхлопные газы с высокой температурой

    , выходящие из газовой турбины, используются для подачи энергии в котел

    цикла Ренкина, как показано на рис.3.12. Обратите внимание, что температура T

    9

    газов цикла Брайтона, выходящих из котла, меньше температуры T

    3

    пара цикла Ренкина

    , выходящего из котла; это возможно в теплообменнике противотока

    , котле.

    7.7 Одно- и многовальное исполнение

    Газовая турбина может быть одно- или многовальной конфигурации. В одновальном корпусе

    газовая турбина спроектирована с примерно равными степенями давления

    на всех ступенях расширения, которые механически связаны с газовым компрессором

    и генератором и работают на скорости генератора (обычно 3600 или 1800 об / мин для

    Электрические системы 60 Гц и 3000 или 1500 об / мин для электрических систем 50 Гц).В конфигурации с несколькими валами

    компрессор механически приводится в движение набором ступеней расширения

    , размер которых рассчитан на выполнение механической работы, необходимой для компрессора

    , так что этот вал не соединен с электрическим генератором. и может

    вращаться с разной скоростью. Воздух, производимый этим газогенератором, нагревается и

    направляется в турбогенератор: заключительная стадия расширения на отдельном валу, который вращает

    с оптимальной скоростью генератора.Газотурбинная установка с комбинированным циклом (ПГУ)

    Поставщики

    конфигурируют турбогенераторы в различных конфигурациях.

    Конфигурация с несколькими валами и с одним валом позволяет настраивать

    для оптимизации производительности установки, капитальных вложений, доступа для строительства и технического обслуживания, удобства эксплуатации и минимальных требований к пространству.

    Разработка больших газовых турбин F-класса в течение последнего десятилетия

    шла рука об руку с усилиями производителей по стандартизации конфигураций парогазовых электростанций

    (CCPP), стремясь наилучшим образом использовать новую технологию.Одновальная силовая передача

    (SSPT) была первоначально разработана для применений с газовыми турбинами

    мощностью более 250 мегаватт. Только позже концепция была расширена до меньших

    единиц в диапазоне 60 мегаватт. Новая компоновка ССПТ позволила построить отдельные блоки

    мощностью до 450 мегаватт. SSPT внесли наибольший вклад в энергоснабжение станций

    , стремясь к экономии затрат и сокращению времени проекта и, следовательно, к меньшему риску. В схемах SSPT

    газовая турбина и паровая турбина соединены с общим генератором

    на одном валу, тогда как в блоках мультивальной силовой передачи (MSPT) до

    используются три газовые турбины и назначенные им котлы и генераторы. обычная паровая турбина

    (см. рис.7.11). SSPT и MSPT созданы для рынков 50 и 60 Гц.

    Основными преимуществами новой концепции, отмеченной производителями, являются более высокая гибкость работы

    , меньшая занимаемая площадь, упрощенное управление, более короткое время запуска, более

    стандартизированных периферийных систем, а также более высокая эффективность и доступность. Эта разработка

    требует, чтобы помимо новых технических вопросов, связанных с газовой турбиной

    160 7 Принципы работы газовой турбины

    Что такое турбина? Принцип работы и типы турбин? — Цивилминт

    Что такое турбина?

    Турбина — это вращающаяся часть, которая преобразует кинетическую энергию в механическую или электрическую энергию.

    Принцип работы турбины:

    Когда какая-либо жидкость ударяется о лопатку турбины, лопатки смещаются, что создает энергию вращения. Когда вал турбины напрямую связан с генератором, механическая энергия преобразуется в электрическую.

    Типы турбин:

    1. Водяная турбина:

    Когда турбина вращается под действием воды, она известна как водяные турбины. Применяется на гидроэлектростанциях.

    Подразделяется на два типа:

    а.Турбины импульсного типа:

    Он работает по принципу второго закона Ньютона. На роторе вместо лопастей установлено несколько ковшей половинной формы эллиптической формы. Когда вода ударяет по ведрам на высокой скорости, ротор начинает вращаться, тогда кинетическая энергия воды преобразуется в механическую.

    Пример: турбина Пелтона.

    Pelton Turbine используется для низкой скорости нагнетания и там, где доступен высокий напор.

    г.Турбины реактивного типа:

    1. В этой турбине лопатки сконструированы таким образом, что сила, создаваемая сбоку, когда вода течет через нее, как аэродинамический профиль. Сила, создаваемая водой, отвечает за подъемную силу и заставляет лезвие вращаться.

    Пример: турбина Каплана.

    Турбины Каплана используются как для высокого давления, так и для низкого или среднего напора.

    Турбина Фрэнсиса широко используется, поскольку она очень эффективна.

    2.Газовые турбины:

    Используется в двигателях внутреннего сгорания, которые не вырабатывают электричество, но также помогают при взлете. Он содержит наборы вращающихся лопастей, которые могут всасывать огромное количество воздуха и сжимать его, что увеличивает температуру. Затем воздух используется для горения.

    Типы газовых турбин:

    1. Turbojet
    2. Ramjet
    3. Турбореактивный двухконтурный двигатель и т. Д.

    3. Паровые турбины:

    Применяется на тепловых и атомных электростанциях.Вода нагревается, образуя пар, и когда она проходит через турбину, она производит электричество. Он состоит из вращающихся лопастей, называемых ротором, и статических лопастей, называемых статором.

    Метод стратегического размещения ротора и статора для извлечения максимальной энергии называется компаундированием.

    4. Ветряные турбины:

    Это доступный, чистый и экологичный. Его ротор имеет 3 лопасти и сконструирован таким образом, что при прохождении воздуха между лопастями он начинает вращаться.Турбины вращаются с очень низкой частотой вращения. Коробка передач добавлена ​​для увеличения скорости.

    Типы ветряных турбин:

    1. Турбина Савониуса с вертикальной осью.
    2. Турбина Дарье с вертикальной осью.
    3. Турбина с горизонтальной вертикальной осью.

    Если что-то еще оставил, прокомментируйте, пожалуйста.

    Принцип работы газотурбинного двигателя

    Принцип работы газотурбинного двигателя, обеспечивающий движение самолета, основан на законе количества движения Ньютона.Этот закон гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие; следовательно, если двигатель ускоряет массу воздуха (действие), он прикладывает силу к летательному аппарату (реакция). Турбореактивный двигатель создает тягу, давая относительно более медленное ускорение большому количеству воздуха. Старый чисто турбореактивный двигатель достигает тяги за счет передачи большего ускорения меньшему количеству воздуха. Это была его основная проблема с расходом топлива и шумом.

    Масса воздуха увеличивается в двигателе за счет использования непрерывного цикла.Окружающий воздух поступает во впускной диффузор, где он подвергается изменениям температуры, давления и скорости из-за ударного воздействия. Затем компрессор механически увеличивает давление и температуру воздуха. Воздух под постоянным давлением поступает в секцию горелки, где его температура повышается за счет сгорания топлива. Энергия забирается из горячего газа за счет расширения через турбину, которая приводит в действие компрессор, и за счет расширения через выхлопное сопло, предназначенное для выпуска отработавшего газа с высокой скоростью для создания тяги.

    Высокоскоростные газы из двигателя можно рассматривать как непрерывные, они передают эту силу летательному аппарату, в котором он установлен, тем самым создавая тягу. Формула для тяги может быть получена из второго закона Ньютона, который гласит, что сила пропорциональна произведению массы и ускорения. Этот закон выражается формулой:

    В приведенной выше формуле масса аналогична весу, но на самом деле это другая величина. Масса относится к количеству материи, а вес относится к силе силы тяжести на это количество материи.На уровне моря при стандартных условиях 1 фунт массы имеет вес 1 фунт. Чтобы вычислить ускорение данной массы, гравитационная постоянная используется как единица сравнения. Сила тяжести составляет 32,2 фута на секунду в квадрате (фут / сек2). Это означает, что свободно падающий объект весом 1 фунт ускоряется со скоростью 32,2 фута в секунду каждую секунду, когда на него действует сила тяжести. Поскольку масса объекта составляет 1 фунт, что также является фактической силой, сообщаемой ему гравитацией, можно предположить, что сила в 1 фунт ускоряет объект 1-1 со скоростью 32.2 фута / сек2.

    Кроме того, сила в 10 фунтов ускоряет массу в 10 фунтов со скоростью 32,2 фута / сек2. Это предполагает отсутствие трения или другого сопротивления, которое необходимо преодолеть. Теперь очевидно, что отношение силы (в фунтах) к массе (в фунтах), поскольку ускорение в фут / сек2 равно 32,2. Используя M для представления массы в фунтах, формулу можно выразить следующим образом:

    В любой формуле, включающей работу, необходимо учитывать фактор времени. Удобно иметь все временные факторы в эквивалентных единицах (т.е., секунды, минуты или часы). При расчете реактивной тяги удобен термин «фунты воздуха в секунду», поскольку секунда — это та же единица времени, которая используется для силы тяжести.

    Бортовой механик рекомендует

    Как работает паровая турбина?

    Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается с помощью паротурбинных двигателей — по данным Министерства энергетики США, более 88 процентов энергии в США производится с помощью паротурбинных генераторов на центральных электростанциях, таких как солнечные тепловые электрические, угольные и атомные электростанции.Предлагая более высокий КПД и низкую стоимость, паровые турбины стали неотъемлемой частью многих американских производств электроэнергии.

    Первая паровая турбина

    Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом А. Парсонсом в 1884 году. Эта турбина использовалась для освещения выставки в Ньюкасле, Англия, и вырабатывала всего 7,5 кВт энергии. Теперь паротурбинные генераторы могут производить более 1000 МВт энергии на крупных электростанциях. Несмотря на то, что генерирующая мощность значительно увеличилась со времен Парсонса, конструкция осталась прежней.Но, как бы интуитивно ни был дизайн Парсонса, это не так просто, как пар, движущийся по лопастям. Он был основан на втором законе термодинамики и теореме Карно (), которая утверждает, что чем выше температура пара, тем выше эффективность электростанции. Давайте углубимся в то, как пар помогает приводить в действие большинство электростанций страны.

    Как так много энергии забирают из пара?

    Возвращаясь к школьной физике, вода кипит при 100 ° C. В этот момент молекулы расширяются, и мы получаем испаренную воду — пар.Используя энергию, содержащуюся в быстро расширяющихся молекулах, пар обеспечивает замечательную эффективность выработки энергии.

    Учитывая высокую температуру и давление пара, неудивительно, что были случаи, когда аварии происходили из-за ненадлежащего использования или установки предохранительных клапанов. Один из самых заметных инцидентов произошел на атомной электростанции Три-Майл-Айленд. Все произошло из-за повышения давления пара, когда насосы, подающие воду на парогенераторы, перестали работать.

    Как работает паровая турбина?

    Проще говоря, паровая турбина работает с использованием источника тепла (газового, угольного, атомного, солнечного) для нагрева воды до чрезвычайно высоких температур до тех пор, пока она не превратится в пар. Когда этот пар проходит мимо вращающихся лопастей турбины, пар расширяется и охлаждается. Таким образом, потенциальная энергия пара во вращающихся лопатках турбины превращается в кинетическую энергию. Поскольку паровые турбины генерируют вращательное движение, они особенно подходят для привода электрических генераторов для выработки электроэнергии.Турбины соединены с генератором с осью, которая, в свою очередь, вырабатывает энергию через магнитное поле, которое производит электрический ток.

    Как работают лопатки турбины?

    Лопатки турбины предназначены для управления скоростью, направлением и давлением пара при его прохождении через турбину. Для крупномасштабных турбин к ротору прикреплены десятки лопастей, как правило, в разных наборах. Каждый набор лопастей помогает извлекать энергию из пара, а также поддерживает давление на оптимальном уровне.

    Этот многоступенчатый подход означает, что лопатки турбины снижают давление пара очень небольшими приращениями на каждой ступени. Это, в свою очередь, снижает действующие на них силы и значительно улучшает общую мощность турбины.

    Важность гибких средств управления для вращающегося турбинного оборудования

    При таком большом количестве энергии, проходящей через паровые турбины, необходимы механизмы управления, которые могут регулировать их скорость, управлять потоком пара и изменять температуру внутри системы.Поскольку большинство паровых турбин находится на крупных электростанциях, которым требуются нагрузки по запросу, возможность регулировать поток пара и общую выработку энергии является необходимостью.

    Как системы управления Petrotech могут повысить эффективность паротурбинного генератора

    Изобретение паровой турбины изменило нашу способность производить энергию в больших масштабах. И даже с такой, казалось бы, простой задачей, как пар, проходящий через набор лопастей, легко увидеть, что эти механизмы довольно сложны.Таким образом, им нужна рефлексивная интеллектуальная система управления паровой турбиной, в которой можно будет отслеживать и контролировать их работу. Усовершенствованные системы управления паровыми турбинами Petrotech для приводов компрессоров и генераторов имеют интегрированный пакет управления, который обеспечивает управление скоростью и производительностью. Наша продукция включает интегрированные системы управления для газовых и паровых турбин, генераторов, компрессоров, насосов и связанного вспомогательного оборудования. Чтобы узнать больше о наших элементах управления паровой турбиной, ознакомьтесь с нашими техническими документами по усовершенствованным элементам управления паровой турбиной для генераторов и механических приводов.

    Импульсная турбина

    : принцип работы, компоненты и типы

    Как правило, гидротурбины делятся на две группы в зависимости от того, как происходит обмен энергией между жидкостью и турбиной: импульсные турбины и реактивные турбины. Гидротурбины устанавливаются для преобразования потенциальной энергии и кинетической энергии потока воды в механическую работу.

    Импульсные турбины работают по изменению векторов скорости. В общем, потенциальная энергия воды (или другой жидкости, например.g., пар) в зависимости от высоты водопада преобразуется в кинетическую энергию одним или несколькими соплами, а затем вода ударяется о лопасти турбины с высокой скоростью, заставляя турбину вращаться и, следовательно, вырабатывать электричество. Эти турбины больше подходят для извлечения энергии из условий высокого напора и низкого расхода.

    Принцип работы импульсной турбины

    В этих турбинах статическое давление внутри рабочего колеса постоянно, а рабочее колесо турбины находится под атмосферным давлением.Бегунок вращается в воздухе, и жидкость распыляется на лопасти через сопло для обмена энергией с турбиной. Струйное сопло или ряд сопел направляют высокоскоростной поток к лопастям, которые обычно имеют форму ведер или чашек. Следовательно, в форсунках происходит только изменение давления.

    Изогнутые лопасти используются для изменения скорости потока. Этот удар вызывает изменение импульса, и в соответствии с законом передачи энергии к лопаткам турбины прилагается сила.Согласно второму закону движения Ньютона сила, возникающая при движении жидкости, зависит от двух факторов: массы жидкости, поступающей в турбину, и изменений скорости жидкости между входом и выходом турбины. Поскольку изменение массы жидкости не происходит, при расчете силы, приложенной к рабочему колесу, учитываются только изменения скорости.

    Таким образом, в процессе выработки электроэнергии в импульсных турбинах реализуются следующие этапы.

    • Накопленная вода течет от источника вверх по потоку через напорный трубопровод и направляется к форсунке.
    • Потенциальная энергия воды внутри сопла преобразуется в кинетическую энергию и впрыскивается в лопасти или ведра; таким образом бегун вращается.
    • Имеется механизм управления потоком воды, нагнетаемой в желоб. Копье обычно играет важную роль в этом процессе.
    • Генератор, прикрепленный к валу, преобразует механическую энергию в электрическую.
    Принципиальная схема работы импульсной турбины (Ссылка: Alternative-Energy-tutorials.com )

    Импульсные турбины способны забирать всю кинетическую энергию из воды для обеспечения высокого КПД. Вода сбрасывается в атмосферу снизу корпуса турбины после достижения рабочего колеса; следовательно, внизу турбины нет всасывания. Здесь вы можете схематично увидеть, как импульсная турбина работает в процессе извлечения энергии из кинетической энергии воды, а также ее компонентов.

    Компоненты импульсной турбины

    Импульсные турбины состоят из следующих компонентов.

    Бегунок

    Бегунок состоит из круглого диска, к которому прикреплено несколько изогнутых лопастей, и цилиндрического вала в центре. Валы и бегуны обычно изготавливаются из нержавеющей стали. В случаях, когда напор меньше, бегунок изготавливается из чугуна.

    Ковши

    Ковши — это набор чашечек в форме ложки, которые устанавливаются вокруг бегунка для обмена энергией между жидкостью и турбиной. Струя жидкости попадает в эти лопатки после выхода из сопла, заставляя турбину вращаться и выходить из внешнего края лопатки.Изменение направления жидкости во время выхода по сравнению с углом удара варьируется в зависимости от конструкции турбины.

    Чтобы получить максимальный импульс, этот угол должен составлять 180 градусов. Однако этот угол ограничен углами около 170 градусов из-за таких соображений, что поток на выходе из одного ковша не сталкивается со следующим ковшом и не вызывает его торможение. Ковши изготавливаются из нержавеющей стали или чугуна.

    Сопло

    Сопло установлено для регулировки и подачи струи жидкости на ковши.Как упоминалось ранее, это единственная часть узла импульсной турбины, в которой изменяется давление, а напор преобразуется в кинетическую энергию. Объем струи воды, попадающей в ведра, регулируется с помощью компонента, называемого копьем, который представляет собой коническую иглу, которая входит и выходит из сопла с помощью маховика или автоматически. При движении этой иглы назад поток воды увеличивается, а при движении вперед — уменьшается.
    Сопло обычно изготавливается из карбида вольфрама, который очень твердый и может выдерживать эрозионные частицы.

    Кожух

    Кожух импульсной турбины представляет собой щит над турбиной, чтобы предотвратить разбрызгивание воды, а также направить ее к водосбросу, который существует для дополнительной воды для защиты структурной целостности плотины. Обычно для изготовления корпуса используется чугун.

    Напорные водоводы

    Напорные водоводы на гидроэлектростанциях — это трубы и каналы, по которым вода от плотин и водохранилищ поступает к турбинам. В основном они стальные.Вода течет по этим каналам под высоким давлением.

    На рисунке ниже показаны различные компоненты импульсных турбин и их расположение.

    Основные части импульсной турбины (Ссылка: Mechanicalbooster.com )

    Помимо основных компонентов, упомянутых выше, обычно используется механизм, предотвращающий вращение турбины. Когда водная струя прекращается, бегунок продолжает вращаться из-за эффектов инерции. В этих случаях, чтобы предотвратить это вращение, в заднюю часть ведер впрыскивается струя воды, которая называется разрушающей струей .

    Здесь вы можете схематично увидеть, как импульсная турбина работает в процессе извлечения энергии из кинетической энергии воды, а также ее компонентов.

    Типы импульсных турбин

    Гидравлические турбины, которые в основном используются на гидроэлектростанциях:

    Pelton

    Турбина Pelton состоит из трех основных частей: сопла, рабочего колеса и дефлектора.

    Эта турбина используется для больших высот капель воды. Напор воды преобразуется в высокоскоростной поток одной или несколькими форсунками (до 6).Расход воды и, следовательно, мощность турбины регулируются копьем, регулируя количество потока воды.

    Ряд ковшей установлен симметрично вокруг цилиндрического рабочего колеса турбины. Благодаря особой форме этих ведер струя воды попадает в центр ведра (разделителя) и выходит с обеих сторон. Этот выход такой, что выходящая из ведра вода не попадает в следующее и не приводит к торможению. Ось турбинного колеса может располагаться горизонтально или вертикально.При больших мощностях и большем количестве форсунок вал всегда вертикальный, а генератор устанавливается над турбиной.

    Дефлектор расположен между бегунком и соплом, и его задача — предотвратить разбрызгивание воды из сопла на ковши, когда с турбины внезапно снимается нагрузка и увеличивается ее скорость вращения. Затем постепенно с помощью копья поток воды прекращается. Также стоит упомянуть, что из-за возможности возникновения явления гидравлического удара скорость воды в сопле не может быть быстро уменьшена, а выпуск может быть отключен.

    На следующем рисунке показана схема турбины Пелтона и других компонентов, связанных с работой.

    Схематический вид турбины Пелтона (Ссылка: image.slidesharecdn.com )

    Вот некоторые другие гидравлические и физические характеристики:

    • Он используется для напоров от 20 до сотен метров и нагнетания от 5 до 5. до 1000 литров в секунду.
    • Установка турбины Пелтона обычно проще, чем реакционная турбина, такая как турбина Каплана, с аналогичной мощностью, поскольку требования к трубопроводам невелики из-за относительно низкой скорости потока.
    • Из-за работы турбины Пелтона при высоком давлении воды оборудование, необходимое для напорного трубопровода в этих турбинах, является сложным и дорогим.
    • Турбины Пелтона могут достигать КПД до 95%; Максимальный КПД 90% достигается на гидроэлектростанциях микромасштаба.

    Чтобы узнать больше об истории и гидродинамических принципах работы турбины Пелтона, посетите здесь.

    Turgo

    Турбина Turgo — другой тип импульсной турбины, которая работает аналогично Pelton; разница в том, что в этих турбинах струя воды попадает в ковши под наклоном (около 20 градусов).Из-за сложной формы ковшей их сложнее изготовить. Турбина Turgo имеет более высокую удельную скорость, чем турбина Pelton. Преимущество заключается в наличии большего жиклера и меньшего размера машины по сравнению с Pelton при равной мощности. Этот тип импульсной турбины используется на малых гидроэлектростанциях.

    Вы можете увидеть вид турбины Turgo и положение сопла относительно лопаток на рисунке ниже. Турбина

    Turgo (Ссылка: image.slidesharecdn.com )

    Некоторые другие физические характеристики перечислены здесь:

    • Они могут иметь более высокий расход, чем турбины Пелтона того же физического размера.
    • Они подходят для высоких скоростей вращения.

    Вы можете узнать больше о Turgo Turbine из этого видео.

    Подробнее о Linquip

    Тяговая труба: Основное руководство по типам, функциям и эффективности

    Cross-Flow

    Эта турбина представляет собой модифицированный тип импульсной турбины, используемой на малых гидроэлектростанциях.Как и другие типы импульсных турбин, ротор вращается в воздухе и не полностью погружен в воду, как реакционная турбина. Одним из значительных преимуществ и особенностей этой турбины является то, что она может работать в широком диапазоне расхода, напора и, следовательно, мощности. Кроме того, он может хорошо адаптироваться к изменениям расхода при сохранении эффективности. Специальная система управления может регулировать активную часть турбины в зависимости от расхода воды.

    Различные части этой турбины показаны на следующем рисунке.Бегунок имеет форму барабана. В случаях, когда голова низка, бегун длинный, и наоборот, чем выше голова, тем короче бегун. Вода поступает в турбину после прохождения через впускной адаптер и направляющие лопатки, которые играют направляющую роль, направляя поток на ротор под подходящим углом для достижения максимальной эффективности. Вода выходит из турбины через выпускной патрубок после двойного прохождения через бегунок; он сначала течет по верхним лопастям ротора, а затем возвращается через центр ротора и нижние лопасти, создавая крутящий момент в обоих процессах.Вот почему эти турбины получили название Cross-flow. Наконец, поток покидает ротор через отсасывающую трубу. Вода может попадать в желоб горизонтально или вертикально. Количество лопастей варьируется от 10 до 34.

    Поперечная турбина (Ссылка: Renewablesfirst.co.uk )

    Некоторые другие гидравлические и физические характеристики:

    • Эта турбина может использоваться для напора от 2 до 200 метров и расход от 20 до 2000 литров в секунду.
    • Диапазон мощности этих турбин для гидроустановок с типовой выходной мощностью составляет от 5 кВт до 100 кВт, а в больших системах может достигать 3 МВт.
    • Они просты в изготовлении и практически не требуют обслуживания.

    Дополнительную информацию о турбинах с перекрестным потоком можно найти здесь.

    — Объявление —

    Принцип работы турбогенератора

    От парогенератора до главных паропроводов — испарение

    Парогенератор — вертикальный

    Система преобразования энергии типичного PWR начинается в парогенераторах на их сторонах кожуха.Парогенераторы — это теплообменники , используемые для преобразования питательной воды в пар из тепла, производимого в активной зоне ядерного реактора. Питательная вода (вторичный контур) нагревается от ~ 230 ° C и 500 ° F (жидкость, предварительно нагретая регенераторами) до точки кипения этой жидкости (280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) . Тепло передается через стенки этих труб к вторичному теплоносителю более низкого давления, расположенному на вторичной стороне теплообменника, где теплоноситель испаряется в пар под давлением ( насыщенный пар 280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа ) .Насыщенный пар выходит из парогенератора через выпускное отверстие для пара и направляется в основные паропроводы и далее в паровую турбину .

    Эти главные паропроводы перекрестно связаны (например, через паросборную трубу) рядом с турбиной, чтобы гарантировать, что перепад давления между любым из парогенераторов не превышает определенного значения, таким образом поддерживая системный баланс и обеспечивая равномерный отвод тепла от охлаждающей жидкости реактора. Система (RCS). Пар проходит через запорные клапаны главного паропровода (MSIV), которые очень важны с точки зрения безопасности, к турбине высокого давления.Непосредственно на входе в паровую турбину находятся дроссельно-запорные клапаны и регулирующие клапаны . Управление турбиной достигается за счет изменения открытия этих клапанов турбины. В случае отключения турбины подача пара должна быть отключена очень быстро, обычно за доли секунды, поэтому запорные клапаны должны работать быстро и надежно.

    Испарение воды при высоком давлении — Энергетический баланс в парогенераторе

    Парогенератор — вертикальный

    Рассчитайте количество теплоносителя первого контура, которое требуется для испарения 1 кг питательной воды в типичном парогенераторе.Предположим, что потери энергии отсутствуют, это всего лишь идеализированный пример.

    Баланс первого контура

    Горячий теплоноситель первого контура ( вода, 330 ° C; 626 ° F; 16 МПа, ) закачивается в парогенератор через вход первого контура. Теплоноситель первого контура выходит из парогенератора (вода 295 ° C; 563 ° F; 16 МПа) через выпускное отверстие первого контура.

    ч I, вход = 1516 кДж / кг

    => Δh I = -206 кДж / кг

    ч I, выход = 1310 кДж / кг

    Баланс питательной воды Градиенты температуры в типичном парогенераторе PWR.

    Питательная вода ( вода 230 ° C; 446 ° F; 6,5 МПа ) закачивается в парогенератор через вход питательной воды. Питательная вода (вторичный контур) нагревается от ~ 230 ° C 446 ° F до точки кипения этой жидкости (280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) . Затем питательная вода испаряется, и сжатый пар (насыщенный пар 280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) покидает парогенератор через выпускное отверстие для пара и направляется в паровую турбину.

    h II, вход = 991 кДж / кг

    => Δh II = 1789 кДж / кг

    h II, выход = 2780 кДж / кг

    Баланс парогенератора

    Поскольку разница в удельных энтальпиях для теплоносителя первого контура меньше, чем для питательной воды, очевидно, что количество теплоносителя первого контура будет выше 1 кг.Для производства 1 кг насыщенного пара из питательной воды требуется около 1789/206 x 1 кг = 8,68 кг теплоносителя первого контура.

    Изобарическое добавление тепла

    Цикл Ренкина — Ts Диаграмма

    Изобарическое добавление тепла (в теплообменнике — котле) — На этой фазе (между состоянием 2 и состоянием 3) происходит теплопередача при постоянном давлении жидкому конденсату из внешний источник, поскольку камера открыта для входа и выхода. Питательная вода (вторичный контур) нагревается до точки кипения (2 → 3a) этой жидкости, а затем испаряется в котле (3a → 3).Добавленное полезное тепло определяется по формуле Q add = H 3 — H 2

    От турбинных клапанов до конденсатора — Расширение

    02 Цикл Ренкина — типовая диаграмма Большинство из

    атомных электростанций эксплуатирует многоступенчатых конденсационных паровых турбин . В этих турбинах ступень высокого давления принимает пар (этот пар является почти насыщенным паром — x = 0,995 — точка C на рисунке; ​​ 6 МПа ; 275.6 ° C) из парогенератора и выводят его в сепаратор-подогреватель влаги (MSR — точка D). Пар необходимо повторно нагреть, чтобы избежать повреждений, которые могут быть нанесены лопаткам паровой турбины паром низкого качества. Высокое содержание капель воды может привести к быстрому удару и эрозии лопастей, которые возникают при попадании на лопасти конденсата. Для предотвращения этого в паропроводе, ведущем к турбине, устанавливаются отводы конденсата. Обезвоженный пар перегревается отборным паром из ступени высокого давления турбины и паром непосредственно из главных паропроводов.Источник: ТВО — АЭС Олкилуото 3 www.tvo.fi/uploads/julkaisut/tiedostot/ydinvoimalayks_OL3_ENG.pdf

    Греющий пар конденсируется в трубах и отводится в систему питательной воды. Подогреватель нагревает пар (точка D), а затем пар направляется в ступень низкого давления паровой турбины, где расширяется (точка от E до F). Затем отработанный пар конденсируется в конденсаторе, и он находится под давлением значительно ниже атмосферного (абсолютное давление 0,008 МПа ) и находится в частично конденсированном состоянии (точка F), как правило, с качеством около 90%.Ступени высокого и низкого давления турбины обычно находятся на одном валу и приводят в действие общий генератор, но имеют разные корпуса. Главный генератор вырабатывает электроэнергию, которая подается в электрическую сеть.

    Расширение ступени высокого давления паровой турбины

    Ступень высокого давления паровой турбины работает в установившемся режиме с условиями на входе 6 МПа, t = 275,6 ° C, x = 1 (точка C). Пар выходит из этой ступени турбины под давлением 1.15 МПа, 186 ° C и x = 0,87 (точка D). Вычислите разность энтальпии (работа, выполняемая HP Turbine) между этими двумя состояниями.

    Энтальпия для состояния C может быть выбрана непосредственно из таблиц пара, тогда как энтальпия для состояния D должна быть рассчитана с использованием качества пара:

    h 1, влажный = 2785 кДж / кг

    h 2, влажный = h 2, s x + ( ) x + ( ) x + ( ) 2, л = 2782.0,87 + (1 — 0,87). 790 = 2420 + 103 = 2523 кДж / кг

    Δh = 262 кДж / кг = Вт л.с. паровая турбина) — Пар из котла адиабатически расширяется из состояния 3 в состояние 4 в паровой турбине для выполнения работы, а затем сбрасывается в конденсатор (частично конденсируется). Пар действительно воздействует на окружающую среду (лопасти турбины) и теряет количество энтальпии, равное работе, которая покидает систему.Работа, выполняемая турбиной, определяется по формуле W T = H 4 — H 3 . И снова энтропия не изменилась.

    От конденсатора к конденсатным насосам — Конденсация

    Главный конденсатор конденсирует отработанный пар из ступеней низкого давления главной турбины, а также из системы сброса пара. Отработанный пар конденсируется, проходя по трубкам с водой из системы охлаждения.

    Давление внутри конденсатора определяется температурой окружающего воздуха (т.е. температурой воды в системе охлаждения) и паровыми эжекторами или вакуумными насосами , которые вытягивают газы (неконденсируемые) из поверхностного конденсатора. и выбросить их в атмосферу.

    Наименьшее возможное давление в конденсаторе — это давление насыщения, соответствующее температуре окружающей среды (например, абсолютное давление 0,008 МПа, соответствует 41.5 ° С ). Обратите внимание, что всегда существует разница температур (около ΔT = 14 ° C ) температуры конденсатора и температуры окружающей среды, которая возникает из-за конечных размеров и эффективности конденсаторов. Поскольку ни один из конденсаторов не является теплообменником с 100% эффективностью, всегда существует разница температур между температурой насыщения (вторичная сторона) и температурой хладагента в системе охлаждения. Кроме того, имеется конструктивная неэффективность, которая снижает общий КПД турбины.В идеале пар, выпускаемый в конденсатор, должен иметь без переохлаждения . Но настоящие конденсаторы предназначены для переохлаждения жидкости на несколько градусов Цельсия, чтобы избежать кавитации на всасывании в конденсатных насосах. Но это переохлаждение увеличивает неэффективность цикла, потому что для повторного нагрева воды требуется больше энергии. Снижение давления выхлопных газов турбины увеличивает чистую работу за цикл, но также снижает паросодержание выходящего пара.

    Цель поддержания минимально возможного давления выхлопных газов турбины является основной причиной включения конденсатора в тепловую электростанцию.Конденсатор создает вакуум, который максимизирует энергию, извлекаемую из пара, что приводит к значительному увеличению чистой работы и теплового КПД. Но и этот параметр (давление в конденсаторе) имеет свои технические пределы:

    • Снижение давления выхлопных газов турбины снижает качество пара (или долю сухости). В какой-то момент расширение необходимо прекратить, чтобы избежать повреждений, которые могут быть нанесены лопаткам паровой турбины паром низкого качества.
    • Снижение давления на выхлопе турбины значительно увеличивает удельный объем отработанного пара, что требует огромных лопаток в последних рядах ступени низкого давления паровой турбины.

    В типичной паровой турбине отработанный пар конденсируется в конденсаторе и находится под давлением значительно ниже атмосферного (абсолютное давление 0,008 МПа, соответствует 41,5 ° C). Этот пар находится в частично конденсированном состоянии (точка F), обычно его качество составляет около 90%. Обратите внимание, что давление внутри конденсатора также зависит от окружающих атмосферных условий:

    • температура воздуха, давление и влажность в случае охлаждения в атмосферу
    • температура воды и скорость потока в случае охлаждения в реку или море.

    Повышение температуры окружающей среды вызывает пропорциональное увеличение давления отработанного пара ( ΔT = 14 ° C, обычно является постоянным), следовательно, термический КПД системы преобразования энергии снижается.Другими словами, электрическая выходная мощность силовой установки может изменяться с условиями окружающей среды , в то время как тепловая мощность остается постоянной.

    Конденсированный пар (теперь называемый конденсатом) собирается в теплой камере конденсатора. Горячий колодец конденсатора также обеспечивает емкость для хранения воды, которая необходима для эксплуатационных целей, таких как подпитка питательной воды. Конденсат (насыщенная или слегка переохлажденная жидкость) подается в конденсатный насос, а затем перекачивается конденсатными насосами в деаэратор через систему подогрева питательной воды.Конденсатные насосы повышают давление обычно примерно до p = 1-2 МПа. Обычно имеется четыре центробежных конденсатных насоса на одну треть производительности с общими всасывающими и нагнетательными коллекторами. Обычно работают три насоса, один в резерве.

    Изобарический отвод тепла

    Изобарический отвод тепла (в теплообменнике) — На этом этапе цикл завершается процессом с постоянным давлением, в котором тепло отводится от частично конденсированного пара. Происходит передача тепла от пара к охлаждающей воде, протекающей в охлаждающем контуре.Пар конденсируется, и температура охлаждающей воды повышается. Отводимое нетто тепло передается с помощью Q re = H 4 — H 1

    От насосов конденсата к насосам питательной воды — Регенерация тепла

    95

    Конденсат от конденсатный насос затем проходит через несколько ступеней подогревателей питательной воды низкого давления , в которых температура конденсата повышается за счет передачи тепла от пара, отбираемого из турбин низкого давления.Обычно в каскад включаются три или четыре ступени подогревателей питательной воды низкого давления. Конденсат выходит из нагревателей питательной воды низкого давления примерно при p = 1 МПа, t = 150 ° C и поступает в деаэратор . Основная конденсатная система также содержит систему механической очистки конденсата от примесей. Подогреватели питательной воды саморегулирующиеся. Это означает, что чем больше расход питательной воды, тем выше скорость поглощения тепла паром и тем больше расход отводимого пара.

    В паропроводах отборного пара между нагревателями питательной воды и турбиной установлены обратные клапаны. Эти обратные клапаны предотвращают обратный поток пара или воды в случае отключения турбины, что вызывает быстрое снижение давления внутри турбины. Любая вода, попадающая в турбину таким образом, может серьезно повредить лопасти турбины.

    Регенерация тепла

    Процесс регенерации тепла значительно увеличивает тепловой КПД паровой турбины за счет уменьшения количества топлива , которое необходимо добавить в котел.Этот процесс известен как регенерация тепла , и для этой цели можно использовать множество регенераторов тепла . Иногда инженеры используют термин экономайзер , который представляет собой теплообменники, предназначенные для снижения потребления энергии, особенно в случае предварительного нагрева жидкости . С другой стороны, процесс слива пара из турбины в определенной точке ее расширения и использования этого пара для нагрева питательной воды, подаваемой в котел, известен как отвод , , и следует отметить небольшой объем работы, Вт T , теряется турбиной.

    Как видно из статьи «Парогенератор», питательная вода (вторичный контур) на входе в парогенератор может иметь температуру около 90 · 109 ~ 230 ° C (446 ° F) 90 · 110 и затем нагревается до температуры кипения этой жидкость (280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) и испаряется. Но конденсат на выходе из конденсатора может иметь температуру около 90 · 109 40 ° C 90 · 110, поэтому регенерация тепла в типичном PWR значительна и очень важна:

    • Регенерация тепла увеличивает тепловой КПД, поскольку большая часть теплового потока в цикле происходит при более высокая температура.
    • Регенерация тепла вызывает уменьшение массового расхода, особенно через ступени низкого давления паровой турбины, следовательно, КПД изэнтропической турбины низкого давления увеличивается. Обратите внимание, что на последней стадии расширения пар имеет очень большой удельный объем, что требует больших лопаток последней ступени.
    • Рекуперация тепла приводит к повышению качества рабочего пара, так как стоки расположены на периферии корпуса турбины, где более высокая концентрация капель воды.Улучшенный дренаж турбины означает меньше проблем с эрозией лопаток.

    Деаэратор

    Принципиальная схема типичного деаэратора лоткового типа. Источник: wikipedia.org Лицензия: CC BY-SA 3.0

    В общем, деаэратор — это устройство, которое используется для удаления кислорода и других растворенных газов из питательной воды в парогенераторы. Деаэратор является частью системы подогрева питательной воды. Обычно он располагается между последним нагревателем низкого давления и подкачивающими насосами питательной воды.В частности, растворенный кислород в парогенераторе может вызвать серьезные коррозионные повреждения из-за прикрепления к стенкам металлических трубопроводов и другого металлического оборудования и образования оксидов (ржавчины). Кроме того, растворенный диоксид углерода соединяется с водой с образованием угольной кислоты, которая вызывает дальнейшую коррозию.

    В деаэраторе конденсат нагревается до состояния насыщения обычно паром, отбираемым из паровой турбины. Отводимый пар смешивается в деаэраторе с помощью системы распылительных форсунок и каскадных тарелок, между которыми просачивается пар.Любые растворенные газы в конденсате высвобождаются в этом процессе и удаляются из деаэратора путем отвода в атмосферу или в главный конденсатор. Непосредственно под деаэратором находится резервуар для хранения питательной воды , в котором хранится большое количество питательной воды в условиях, близких к насыщению. В случае аварийного останова турбины эта питательная вода может подаваться в парогенераторы для поддержания необходимого запаса воды во время переходного режима. Деаэратор и резервуар для хранения обычно расположены на большой высоте в машинном зале, чтобы обеспечить достаточный чистый положительный напор на всасывании (NPSH) на входе в насосы питательной воды. NPSH используется для измерения того, насколько близок флюид к условиям насыщения. Понижение давления на стороне всасывания может вызвать кавитацию . Такое расположение сводит к минимуму риск кавитации в насосе.

    От насосов питательной воды к парогенератору

    Система насосов питательной воды обычно состоит из трех параллельных линий ( 3 × 50% ) насосов питательной воды с общими всасывающими и нагнетательными коллекторами. Каждый насос питательной воды состоит из бустера и основного насоса питательной воды .Насосы питательной воды (обычно приводимые в действие паровыми турбинами) повышают давление конденсата (~ 1 МПа) до давления в парогенераторе (~ 6,5 МПа).

    Подкачивающие насосы обеспечивают необходимое давление всасывания основного насоса питательной воды. Эти насосы (оба насоса питательной воды) обычно представляют собой насосы высокого давления (обычно центробежного типа), которые всасывают воду из резервуара для хранения деаэраторной воды, который установлен непосредственно под деаэратором, и питают основные насосы питательной воды.Выходящая из насосов питательной воды вода проходит через нагреватели питательной воды высокого давления , , попадает в защитную оболочку, а затем в парогенераторы.

    Поток питательной воды к каждому парогенератору регулируется регулирующими клапанами питательной воды ( FRV ) в каждой линии питательной воды. Регулятор автоматически управляется уровнем парогенератора, расходом пара и расходом питательной воды.

    Нагреватели питательной воды высокого давления нагреваются отборным паром из турбины высокого давления HP Turbine.Сливы от нагревателей питательной воды высокого давления обычно направляются в деаэратор. Парогенератор — вертикальный

    Питательная вода ( вода 230 ° C; 446 ° F; 6,5 МПа ) закачивается в парогенератор через питательную воду впуск. В парогенераторе питательная вода (вторичный контур) нагревается от ~ 230 ° C 446 ° F до точки кипения этой жидкости (280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) . Затем питательная вода испаряется, и пар под давлением ( насыщенный пар 280 ° C; 536 ° F; 6,5 МПа) покидает парогенератор через выпускное отверстие для пара и направляется в паровую турбину, тем самым завершая цикл.

    Изэнтропическое сжатие

    Изэнтропическое сжатие (сжатие в центробежных насосах) — Жидкий конденсат адиабатически сжимается из состояния 1 в состояние 2 центробежными насосами (обычно конденсатными насосами, а затем насосами питательной воды). Жидкий конденсат перекачивается из конденсатора в котел более высокого давления. В этом процессе окружающая среда воздействует на жидкость, увеличивая ее энтальпию (h = u + pv) и сжимая ее (увеличивая давление). С другой стороны, энтропия остается неизменной.Работа, необходимая для компрессора, определяется по формуле W Насосы = H 2 — H 1 .

    Паровая турбина — принцип работы и типы паровой турбины

    ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

    Паровая турбина — это один из видов тепловых машин, в которых тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу. Конструкция паровой турбины очень проста.К турбине не прикреплены шток поршня, маховик или золотниковые клапаны, поэтому ее обслуживание довольно простое: она состоит из ротора и набора вращающихся лопастей, которые прикреплены к валу, а вал расположен в середине ротора. Электрический генератор, известный как паротурбинный генератор, подключен к валу ротора. Турбинный генератор собирает механическую энергию с вала и преобразует ее в электрическую. Паровой турбогенератор также повышает КПД турбины.

    ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и имела возвратно-поступательное движение.Современная паровая турбина была изготовлена ​​сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, конструкция многократно менялась. Мощность турбины составляет от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

    ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    Принцип работы паровой турбины зависит от динамического действия пара. Пар с высокой скоростью выходит из сопел и ударяется о вращающиеся лопасти, которые установлены на диске, установленном на валу.Этот высокоскоростной пар создает динамическое давление на лопасти, при котором лопасти и вал начинают вращаться в одном направлении. Как правило, в паровой турбине энергия давления пара отбирается, а затем преобразуется в кинетическую энергию, позволяя пару проходить через Форсунки. Преобразование кинетической энергии выполняет механическую работу с лопастями ротора, а ротор соединен с паротурбинным генератором, который действует как посредник. Турбогенератор собирает механическую энергию от ротора и преобразует ее в электрическую.Поскольку конструкция паровой турбины проста, ее вибрация намного меньше, чем у другого двигателя при той же скорости вращения. Хотя для повышения скорости вращения турбины используются различные типы систем управления.

    ВИДЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    По принципу работы различают типов паровых турбин .

    , г.

    1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

    а) Импульсная турбина

    б).Реакционная паровая турбина

    ⇨Когда пар попадает на движущиеся лопасти через сопла, называемые импульсной турбиной, и когда он ударяет по движущимся лопастям под давлением через направляющий механизм, называемый реакционной турбиной.

  1. Ознакомьтесь с принципом работы импульсной и реактивной паровой турбины.

  2. Паровые турбины можно разделить на следующие категории:

    2. По направлению потока пара его можно разделить на две категории: —

    а).Паровая турбина с осевым потоком: —

    б) Паровая турбина с радиальным потоком: —

    ⇨ Когда поток пара внутри корпуса параллелен оси вала ротора, это называется паровой турбиной с осевым потоком, а поток пара внутри корпуса радиален по отношению к оси вала ротора, что называется паровой турбиной с радиальным потоком.

    3. В соответствии с условиями выпуска пара, он делится на две категории: —

    a) Паровая турбина с противодавлением или без конденсации: —

    б) Паровая турбина конденсационного типа: —

    ⇨ После расширения пар выбрасывается в атмосферу, называемую паровой турбиной с противодавлением, или паровой турбиной неконденсирующего типа, в противном случае он выпускается в конденсатор, называемый конденсационной турбиной.

    4. По давлению пара его можно разделить на следующие категории: —

    а) Паровая турбина высокого давления или с отводом или с отводом: —

    б) Паровая турбина среднего или противодавления: —

    в) Турбина низкого давления: —

    ⇨ Пар высокого, среднего и низкого давления подается в турбину, называемую паровой турбиной высокого давления или паровой турбиной среднего давления, или паровой турбиной с противодавлением и паровой турбиной низкого давления. Эти турбины используются для различных производственных и нагревательных процессов.

    5. По количеству ступеней можно разделить на следующие категории: —

    а) Одноступенчатая паровая турбина: —

    б) Многоступенчатая паровая турбина: —

    ⇨ Пар выходит из форсунок при прохождении через одиночный набор движущихся лопастей, называемых одноступенчатой ​​паровой турбиной, и в многоступенчатый поток движущихся лопастей, называемых многоступенчатой ​​паровой турбиной.

    6. По расположению отвала и колес его можно разделить на следующие категории: —

    а) Паровая турбина компаундирования под давлением

    б) Паровая турбина скоростного компаундирования

    c) Комбинированная паровая турбина с импульсной реакцией

    d) Паровая турбина с компаундированием по давлению и скорости

    РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЕМ

    Паровая турбина Паровой двигатель
    1) Преобразование тепловой энергии в механическую работу, нет потерь на трение. 1) Высокие потери на трение для деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
    2) Баланс хороший. 2) Баланс не так хорош.
    3) Фундамент легкий. 3) Фундамент тяжелый.
    4) Он может работать на высокой скорости. 4) Он не может работать на такой большой скорости.
    5) Смазка проста, так как без смазки части в наличии. 5) Смазка не так проста по натираниям части.
    6) Производство электроэнергии равномерно. 6) Он не вырабатывает мощность равномерно.
    7) Расход пара меньше поршневой паровой двигатель. 7) Она потребляет больше пара, чем паровая турбина.
    8) Он более компактный и требует меньше внимание. 8) Паровой двигатель требует большего внимания.
    9) Подходит для больших электростанций.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.