types de turbines

QU'EST-CE QU'UNE TURBINE ?

La semaine dernière, nous avons examiné l'histoire des aubes de turbine dans notre section « TOUT SAVOIR SUR LES PALES ». Cette semaine, nous allons nous concentrer sur ce qu'est une turbine, comment elle fonctionne et ce qui la rend différente.

Une turbine est une machine destinée à la production d'énergie en continu, dans laquelle une roue ou un rotor, généralement muni de pales, est mis en rotation par un courant rapide d'eau, de vapeur, de gaz, de vent ou d'un autre liquide. Les exemples incluent le barrage Hoover ou les puissantes chutes du Niagara, où l'eau s'écoule à travers des turbines qui tournent sous la pression de l'eau qui tombe et génèrent près de 4,9 millions de kilowatts, qui alimentent 3,8 millions de foyers en électricité. Saviez-vous qu'il y avait 7 254 centrales hydroélectriques en Allemagne en 2020 ? Ou pensez aux célèbres vieux moulins à vent de Hollande, les précurseurs des éoliennes d'aujourd'hui, qui constituent une source d'énergie renouvelable efficace et rentable pour produire de l'électricité.

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DIFFÉRENTS TYPES DE TURBINES

En génie mécanique, les turbomachines sont des machines qui transfèrent de l'énergie entre un rotor et un fluide ou de la vapeur. Cela inclut à la fois les turbines et les compresseurs, qui sont fréquemment utilisés dans l'industrie automobile (turbocompresseurs), dans l'aérospatiale (turbines pour avions), dans le secteur de l'énergie (turbines à gaz et à vapeur) et dans l'industrie (compresseurs).

Les turbines peuvent être subdivisées en fonction de la direction du flux. Les trois zones principales sont radiale, diagonale et axiale, et le fluide d'écoulement détermine de quel type de turbine il s'agit. Les quatre principaux types sont la vapeur, le gaz, l'eau et le vent. Toutes les turbines sont importantes et jouent un rôle important dans l'industrie, mais nous nous concentrerons uniquement sur la vapeur et le gaz, ce qui nous amènera à examiner les directions axiale et radiale des flux.

Quelle est la différence entre une turbine axiale et une turbine radiale ? Dans une turbine radiale, le flux est orienté uniformément perpendiculairement à l'axe de rotation et entraîne la turbine de la même manière que l'eau entraîne un moulin à eau. Il en résulte une charge mécanique plus faible (et une charge thermique plus faible dans le cas de fluides de travail chauds), ce qui signifie qu'une turbine radiale peut être plus simple, plus robuste et plus efficace (dans une plage de puissance similaire) par rapport aux turbines axiales. Dans une turbine axiale, le fluide de travail s'écoule parallèlement au compresseur axial de l'arbre et convertit le flux du fluide en énergie de rotation mécanique.

Toutes les turbines sont importantes, mais c'est le profil complexe de la turbine à réaction que nous mesurons le plus fréquemment.

EN SAVOIR PLUS SUR LES TURBINES AXIALES ET LES COMPRESSEURS

#allaboutblades concerne essentiellement les aubes de turbine, et c'est pourquoi nous voulons nous concentrer sur les turbomachines axiales. Les turbines axiales et les compresseurs comportent plusieurs étages. Les étapes sont la combinaison d'une paire de lames rotatives et fixes (lames de guidage). Les pales sont reliées au rotor et les lames de guidage sont reliées à la pièce moulée. La fonction principale des pales est d'assurer le transfert d'énergie entre le gaz et le rotor. Les pales, quant à elles, préparent le gaz en vue de son entrée dans l'ensemble de pales rotatives suivant et détournent le flux de gaz traversant l'ensemble de pales précédent vers le jeu de pales suivant. Il en résulte un flux d'air comprimé, de vapeur riche en énergie ou de gaz d'échappement à travers la turbine/le compresseur afin de transférer la plus grande quantité d'énergie possible.

Les turbines axiales et les compresseurs sont des types de turbomachines différents qui reposent sur les mêmes principes de base, mais dans la forme inverse. Les turbines sont alimentées par du gaz riche en énergie qui circule dans la turbine. Pas à pas, il transfère son énergie aux lames. Le gaz qui s'écoule se dilate et, par conséquent, la taille des pales et des aubes directrices augmente le long du trajet d'écoulement axial du gaz. Au final, toute l'énergie est transférée aux pales et donc au rotor pour finalement entraîner une autre machine. Lors de la production d'énergie dans les centrales électriques, la turbine est connectée à un générateur pour produire de l'électricité.

Un compresseur fonctionne en sens inverse et est entraîné par un moteur. L'air est aspiré par les pales rotatives et forcé à travers le compresseur. Chaque ensemble d'aubes/soupapes est légèrement plus petit, ce qui donne à l'air plus d'énergie et de compression.

TURBINES À GAZ : UNE COMBINAISON DES DEUX MONDES

Les turbines d'avion comportent à la fois un compresseur et une turbine, et la chambre de combustion est située entre elles. L'air est aspiré dans la turbine, comprimé et mélangé au carburant pour provoquer la combustion, ce qui entraîne une poussée. De plus, une turbine dans le flux de gaz d'échappement est activée par le flux de gaz d'échappement. La turbine est connectée au compresseur et agit donc comme un moteur de liaison mécanique au compresseur, qui entraîne le compresseur. Cependant, l'énergie principale des gaz d'échappement chauds est utilisée pour générer une poussée en augmentant sa vitesse à travers la buse.

Ce principe de base se retrouve également dans les turboréacteurs, les types les plus simples de turbines à gaz pour aéronefs.

Mourez Turboréacteur-La turbine à gaz est le type de turbomoteur le plus couramment utilisé dans les avions aujourd'hui. Le principe de base est le même, mais les composants sont plus complexes. De plus, il existe un ventilateur et un système de dérivation pour augmenter encore l'efficacité et la stabilité de la turbine.

Les turbomoteurs sont couramment utilisés dans des applications nécessitant des performances élevées et durables, une fiabilité élevée, une petite taille et un faible poids. Ils trouvent cette application dans les hélicoptères, les moteurs auxiliaires, les bateaux et les navires, les chars, les aéroglisseurs et les systèmes stationnaires.

LA STRUCTURE DE LA FEUILLE

La pelle et l'aile ont des fonctions différentes mais présentent des éléments géométriques similaires. La lame dévie le trajet d'écoulement tandis que la lame transfère de l'énergie entre le gaz et le rotor. Les pales doivent fonctionner à des vitesses et à des températures élevées, tandis que les aubes de guidage acheminent le courant entraîné par les aubes rotatives vers l'étage de turbine suivant avec une efficacité optimale. Les lames et les lames de guidage doivent être résistantes à l'oxydation, à la corrosion et à l'usure et avoir une longue durée de vie.

C'est l'un des aspects les plus importants des entreprises en matière de Pensez à améliorer vos pellespour augmenter les performances et prolonger la durée de vie des lames.

LA MESURE AUGMENTE L'EFFICACITÉ

La structure et la fonction de la lame comportent trois aspects :

1) La racine est utilisée pour fixer la lame au rotor ou au boîtier. En fonction de la charge mécanique, de la précision de fixation requise et des coûts de fabrication, les racines peuvent être différentes. Nous aborderons à nouveau cette question en détail à l'avenir.

2) La lame, dont la forme est fonctionnelle pour assurer une interaction correcte avec le flux de gaz, est destinée à rediriger le trajet d'écoulement pendant que la lame transfère de l'énergie entre le gaz et le rotor. Le profil se fond dans la racine et la gaine via un rayon de transition et une surface de plate-forme incurvée. Le profil se compose d'une page imprimée et d'une page d'aspiration avec un bord recto et un verso, qui feront partie de notre blog détaillé.

3) La bande de couverture est facultative et dépend de l'application de la turbine. Les lames gainées sont utilisées pour contrôler et minimiser les flux de fuite entre les extrémités des lames et les lames et pour limiter les amplitudes des vibrations afin de garantir la création d'un anneau extérieur stable.

WENZEL MESURE #MOREPARTSFASTER

Lors de la fabrication de pelles, il existe une grande variété de formes, de dimensions et d'exigences pour chaque application souhaitée. Les profils sont conçus pour optimiser les performances requises. Indépendamment de la taille, de l'interface ou du délai, CORE n'a aucune limite. Le système de numérisation optique à haute vitesse a été développé pour les conditions difficiles d'un environnement de production directe. Le CORE M se caractérise par sa stabilité à la température, sa résistance à la saleté et aux vibrations. Les entraînements linéaires hautement dynamiques et la machine de base robuste du Système de mesure à 6 axes permettre des mesures à grande vitesse.

Le scanner optique à lumière haute intensité innovant de WENZEL garantit une détection rapide des points, même sur les composants difficiles d'accès et les surfaces hautement réfléchissantes, sans repositionnement fastidieux du composant ni prétraitement des surfaces.

Le CORE M a un volume de mesure de 500 mm x 500 mm x 2 500 mm et est donc idéal pour mesurer des composants de grande taille. À l'intérieur du boîtier de la machine se trouve un système de poids d'équilibrage dynamique qui neutralise les forces générées par le mouvement à grande vitesse du scanner, de sorte qu'aucune perte de précision ne se produise, même à des vitesses de mesure remarquablement élevées. Le progiciel complet de WENZEL permet des évaluations simples et rapides des lames à l'aide du logiciel d'analyse de lames WM | Blade Analyzer développé en collaboration avec des partenaires industriels.

Comme vous l'avez peut-être déjà remarqué, nous adorons les pales de turbine de calibre avec leur design gris bronze à canon et leur design lisse et gracieux. Ces petits éléments ont un impact significatif, car ils nous permettent de voyager à travers le monde, de développer notre économie et de protéger nos pays et nos proches, et ce sont là de bonnes raisons. J'aimerais vous encourager à profiter d'une promenade relaxante sur un vieux bateau à vapeur, à admirer la taille des grandes éoliennes, à visiter les chutes du Niagara et à réfléchir au chemin que nous avons parcouru au fil des siècles. Rappelons que des améliorations ont été apportées grâce à des mesures et que la technologie a évolué.

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