typy turbín

CO JE TO TURBÍNA?

Minulý týden jsme se podívali na historii lopatek turbín v naší sekci „VŠE O BLADE“. Tento týden se zaměříme na to, co je turbína, jak funguje a co ji odlišuje.

Turbína je stroj pro nepřetržitou výrobu energie, ve kterém se kolo nebo rotor, který je obvykle opatřen lopatkami, otáčí rychle tekoucím proudem vody, páry, plynu, větru nebo jiné kapaliny. Příklady zahrnují Hooverovu přehradu nebo mohutné Niagarské vodopády, kde voda protéká turbínami, které se otáčejí pod tlakem padající vody a generují téměř 4,9 milionu kilowattů, které zásobují elektřinou 3,8 milionu domácností. Věděli jste, že k roku 2020 bylo v Německu 7 254 vodních elektráren? Nebo si představte slavné staré větrné mlýny v Holandsku, předchůdce dnešních větrných turbín, které jsou účinným a nákladově efektivním zdrojem obnovitelné energie pro výrobu elektřiny.

‍

RŮZNÉ TYPY TURBÍN

Ve strojírenství jsou turbostroje stroje, které přenášejí energii mezi rotorem a kapalinou nebo párou. Patří sem jak turbíny, tak kompresory, které se často používají v automobilovém průmyslu (turbodmychadla), v leteckém průmyslu (letecké turbíny), v energetice (plynové a parní turbíny) a v průmyslu (kompresory).

Turbíny lze rozdělit podle směru proudění. Tři hlavní oblasti jsou radiální, diagonální a axiální a průtokové médium určuje, o jaký typ turbíny jde. Čtyři hlavní typy jsou pára, plyn, voda a vítr. Všechny turbíny jsou důležité a hrají velkou roli v průmyslu, ale zaměříme se pouze na páru a plyn, což nás povede k pohledu na axiální a radiální směry proudění.

Jaký je rozdíl mezi axiálními a radiálními turbínami? V radiální turbíně je tok orientován rovnoměrně kolmo k ose otáčení a pohání turbínu stejným způsobem, jako voda pohání vodní mlýn. Výsledkem je nižší mechanické zatížení (a nižší tepelné zatížení v případě horkých pracovních kapalin), což znamená, že radiální turbína může být jednodušší, robustnější a účinnější (v podobném rozsahu výkonu) ve srovnání s axiálními turbínami. V axiální turbíně proudí pracovní médium rovnoběžně s axiálním kompresorem hřídele a přeměňuje tok média na mechanickou rotační energii.

Všechny turbíny jsou důležité, ale nejčastěji měříme složitý profil tryskové turbíny.

VÍCE O AXIÁLNÍCH TURBÍNÁCH A KOMPRESORECH

#allaboutblades je v podstatě o lopatkách turbín, a proto se chceme zaměřit na axiální turbomachinery. Axiální turbíny a kompresory se skládají z několika stupňů. Kroky jsou kombinací dvojice rotujících a stacionárních lopatek (vodicích lopatek). Lopatky jsou připojeny k rotoru a vodicí lopatky jsou připojeny k lité části. Hlavní funkcí lopatek je zajistit přenos energie mezi plynem a rotorem. Na druhé straně lopatky připravují plyn pro vstup do další sady rotujících lopatek a odvádějí tok plynu protékajícího z předchozí sady lopatek na další sadu lopatek. Výsledkem je proudění stlačeného vzduchu, energie bohaté páry nebo výfukových plynů přes turbínu/kompresor, aby se přenášelo co největší množství energie.

Axiální turbíny a kompresory jsou různé typy turbomaskiner se stejnými základními principy, pouze v obrácené formě. Turbíny jsou napájeny energeticky bohatým plynem, který protéká turbínou. Krok za krokem přenáší svou energii na lopatky. Protékající plyn expanduje a v důsledku toho se lopatky a vodicí lopatky zvětšují podél axiální dráhy toku plynu. Nakonec je veškerá energie přenesena na lopatky a tím do rotoru, aby nakonec poháněl další stroj. Při výrobě energie v elektrárnách je turbína připojena k generátoru pro výrobu elektřiny.

Kompresor pracuje opačným způsobem a je poháněn motorem. Vzduch je nasáván rotujícími lopatkami a protlačován kompresorem. Každá sada lopatek/ventilů je o něco menší, což dodává vzduchu více energie a komprese.

PLYNOVÉ TURBÍNY — KOMBINUJÍCÍ OBA SVĚTY

Letecké turbíny mají kompresor i turbínu a spalovací komora je umístěna mezi nimi. Vzduch je nasáván do turbíny, stlačován a smíchán s palivem, takže dochází ke spalování, což má za následek tah. Kromě toho je turbína v toku výfukových plynů aktivována proudem výfukových plynů. Oběžné kolo turbíny je připojeno k kompresoru, a proto funguje jako mechanický připojovací motor ke kompresoru, který pohání kompresor. Hlavní energie horkého výfukového plynu se však používá k vytvoření tahu zvýšením jeho rychlosti tryskou.

Tento základní princip se nachází také u turboproudových/proudových motorů, nejjednodušších typů leteckých plynových turbín.

Zemřít Turboventilátor-Plynová turbína je nejběžnějším typem turbínového motoru používaného v letadlech dnes. Základní princip je stejný, ale komponenty jsou složitější. Kromě toho je k dispozici ventilátor a obtokový systém pro další zvýšení účinnosti a stability turbíny.

Turbohřídelové motory se běžně používají v aplikacích, které vyžadují trvalý vysoký výkon, vysokou spolehlivost, malé rozměry a nízkou hmotnost. Najdou tuto aplikaci ve vrtulnících, pomocných motorech, člunech a lodích, tancích, vznášedlech a stacionárních systémech.

STRUKTURA LISTU

Lopata a křídlo mají různé funkce, ale mají podobné geometrické prvky. Čepel odkloní průtokovou dráhu, zatímco lopatka přenáší energii mezi plynem a rotorem. Lopatky musí pracovat při vysokých rychlostech a teplotách, zatímco vodicí lopatky vedou proud poháněný rotujícími lopatkami do dalšího stupně turbíny s optimální účinností. Jak čepele, tak vodicí čepele musí být odolné vůči oxidaci, korozi a opotřebení a mají dlouhou životnost.

To je jeden z nejdůležitějších aspektů, které společnosti mají, pokud jde o Zvažte vylepšení lopatpro zvýšení výkonu a prodloužení životnosti lopatek.

MĚŘENÍ ZVYŠUJE EFEKTIVITU

Struktura a funkce čepele se skládá ze tří aspektů:

1) Kořen se používá k připevnění čepele k rotoru nebo pouzdru. V závislosti na mechanickém zatížení, požadované přesnosti fixace a výrobních nákladech se kořeny mohou lišit. V budoucnu se touto otázkou budeme podrobně zabývat.

2) Čepel, která je funkčně tvarována tak, aby zajistila správnou interakci s průtokem plynu, je určena k přesměrování průtokové dráhy, zatímco lopatka přenáší energii mezi plynem a rotorem. Profil se spojí s kořenem a pláštěm prostřednictvím poloměru přechodu a zakřiveného povrchu plošiny. Profil se skládá z tisku a sací stránky s předním a zadním okrajem, které budou součástí našeho podrobného blogu.

3) Krycí pás je volitelný a závisí na použití turbíny. Čepele s pláštěm se používají k řízení a minimalizaci průtoku netěsností mezi hroty lopatek a lopatkami a k omezení amplitudy vibrací, aby bylo zajištěno vytvoření stabilního vnějšího kroužku.

WENZEL MĚŘÍ #MOREPARTSFASTER

Při výrobě lopat existuje široká škála tvarů, rozměrů a požadavků pro každou požadovanou aplikaci. Profily jsou navrženy tak, aby maximalizovaly požadovaný výkon. Bez ohledu na velikost, rozhraní nebo dodací lhůtu nemá CORE žádná omezení. Vysokorychlostní optický skenovací systém byl vyvinut pro drsné podmínky přímého výrobního prostředí. CORE M se vyznačuje teplotní stabilitou, odolností proti nečistotám a vibracím. Vysoce dynamické lineární pohony a robustní základní stroj 6-osý měřicí systém umožnit měření vysokou rychlostí.

Inovativní optický vysoce intenzivní světelný skener od společnosti WENZEL zajišťuje rychlou detekci bodů, a to i na těžko přístupných součástech a vysoce reflexních površích, bez časově náročného přemístění součásti nebo předúpravy povrchů.

CORE M má měřicí objem 500 mm x 500 mm x 2 500 mm a je proto ideální pro měření velkých součástí. V krytu stroje je systém dynamických vyvažovacích závaží, které působí proti silám generovaným vysokorychlostním pohybem skeneru, takže nedochází ke ztrátě přesnosti ani při pozoruhodně vysokých rychlostech měření. Rozsáhlý softwarový balíček WENZEL umožňuje jednoduché a rychlé vyhodnocení nožů pomocí softwaru pro analýzu čepelí WM | Blade Analyzer vyvinutého ve spolupráci s průmyslovými partnery.

Jak jste si již možná všimli, milujeme lopatky turbín s jejich stříbrnou šedou barvou a hladkým, elegantním designem. Tyto malé kousky mají významný dopad, umožňují nám cestovat po celém světě, budovat naši ekonomiku a chránit naše země a blízké - to vše jsou dobré důvody. Chtěl bych vás povzbudit, abyste si užili relaxační výlet po řece na starém parníku, obdivovali velikost velkých větrných turbín, navštívili Niagarské vodopády a přemýšleli o tom, jak daleko jsme za staletí zašli. Připomeňme, že prostřednictvím měření byla provedena vylepšení a že technologie se vyvinula.

‍