tipi di turbine

COS'È UNA TURBINA?

La settimana scorsa, abbiamo esaminato la storia delle pale delle turbine nella nostra sezione «TUTTO SULLE LAME». Questa settimana ci concentreremo su cos'è una turbina, come funziona e cosa la rende diversa.

Una turbina è una macchina per la produzione continua di energia, in cui una ruota o un rotore, che di solito è dotato di pale, viene fatto ruotare da un flusso veloce di acqua, vapore, gas, vento o altro liquido. Gli esempi includono la diga di Hoover o le possenti cascate del Niagara, dove l'acqua scorre attraverso turbine che ruotano sotto la pressione dell'acqua in caduta e generano quasi 4,9 milioni di kilowatt, che forniscono elettricità a 3,8 milioni di famiglie. Sapevi che nel 2020 c'erano 7.254 centrali idroelettriche in Germania? Oppure pensate ai famosi vecchi mulini a vento in Olanda, i precursori delle turbine eoliche odierne, che sono una fonte di energia rinnovabile efficace ed economica per generare elettricità.

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DIVERSI TIPI DI TURBINE

Nell'ingegneria meccanica, le turbomacchine sono macchine che trasferiscono energia tra un rotore e un fluido o vapore. Ciò include sia le turbine che i compressori, spesso utilizzati nell'industria automobilistica (turbocompressori), nel settore aerospaziale (turbine aeronautiche), nel settore energetico (turbine a gas e a vapore) e nell'industria (compressori).

Le turbine possono essere suddivise in base alla direzione del flusso. Le tre aree principali sono radiale, diagonale e assiale e il fluido di flusso determina di che tipo di turbina si tratta. I quattro tipi principali sono vapore, gas, acqua e vento. Tutte le turbine sono importanti e svolgono un ruolo importante nell'industria, ma ci concentreremo solo su vapore e gas, il che ci porterà a esaminare le direzioni del flusso assiale e radiale.

Qual è la differenza tra turbine assiali e radiali? In una turbina radiale, il flusso è orientato uniformemente perpendicolarmente all'asse di rotazione e aziona la turbina nello stesso modo in cui l'acqua aziona un mulino ad acqua. Il risultato è un carico meccanico inferiore (e un carico termico inferiore nel caso di fluidi di lavorazione caldi), il che significa che una turbina radiale può essere più semplice, robusta ed efficiente (in un intervallo di potenza simile) rispetto alle turbine assiali. In una turbina assiale, il fluido di lavoro scorre parallelamente al compressore assiale dell'albero e converte il flusso del fluido in energia rotazionale meccanica.

Tutte le turbine sono importanti, ma è il profilo complesso della turbina a reazione che misuriamo più frequentemente.

MAGGIORI INFORMAZIONI SU TURBINE E COMPRESSORI ASSIALI

#allaboutblades riguarda essenzialmente le pale delle turbine, ed è per questo che vogliamo concentrarci sulle turbomacchine assiali. Le turbine e i compressori assiali sono costituiti da diversi stadi. I gradini sono la combinazione di una coppia di lame rotanti e fisse (lame guida). Le lame sono collegate al rotore e le lame guida sono collegate alla parte fusa. La funzione principale delle pale è garantire il trasferimento di energia tra il gas e il rotore. Le pale, d'altra parte, preparano il gas per l'ingresso nella serie successiva di pale rotanti e deviano il flusso del gas che scorre dal set di pale precedente al set di pale successivo. Ciò si traduce in un flusso di aria compressa, vapore ricco di energia o gas di scarico attraverso la turbina/compressore per trasferire la maggior quantità possibile di energia.

Le turbine e i compressori assiali sono diversi tipi di turbomacchine con gli stessi principi di base, solo in forma inversa. Le turbine sono alimentate con gas ricco di energia, che fluisce attraverso la turbina. Passo dopo passo, trasferisce la sua energia alle pale. Il gas che scorre si espande e, di conseguenza, le pale e le palette di guida aumentano di dimensioni lungo il percorso di flusso assiale del gas. Alla fine, tutta l'energia viene trasferita alle pale e quindi al rotore per azionare finalmente un'altra macchina. Quando si genera energia nelle centrali elettriche, la turbina è collegata a un generatore per generare elettricità.

Un compressore funziona in modo opposto ed è azionato da un motore. L'aria viene aspirata dalle pale rotanti e forzata attraverso il compressore. Ogni set di pale/valvole è leggermente più piccolo, il che conferisce all'aria più energia e compressione.

TURBINE A GAS: COMBINANO ENTRAMBI I MONDI

Le turbine degli aerei hanno sia un compressore che una turbina e la camera di combustione si trova tra di loro. L'aria viene aspirata nella turbina, compressa e miscelata con il carburante in modo che avvenga la combustione, con conseguente spinta. Inoltre, una turbina nel flusso dei gas di scarico viene attivata dal flusso di gas di scarico. La girante della turbina è collegata al compressore e funge quindi da motore di collegamento meccanico al compressore, che aziona il compressore. Tuttavia, l'energia principale del gas di scarico caldo viene utilizzata per generare spinta aumentandone la velocità attraverso l'ugello.

Questo principio di base si ritrova anche nei motori a turbogetto/jet, i tipi più semplici di turbine a gas per aeromobili.

Muoiono Turbofan-La turbina a gas è il tipo più comune di motore a turbina utilizzato oggi negli aerei. Il principio di base è lo stesso, ma i componenti sono più complessi. Inoltre, sono presenti una ventola e un sistema di bypass per aumentare ulteriormente l'efficienza e la stabilità della turbina.

I motori turboalbero sono comunemente usati in applicazioni che richiedono alte prestazioni sostenute, alta affidabilità, dimensioni ridotte e peso ridotto. Trovano questa applicazione in elicotteri, motori ausiliari, barche e navi, carri armati, hovercraft e sistemi fissi.

LA STRUTTURA DELLA FOGLIA

La pala e l'ala hanno funzioni diverse ma hanno elementi geometrici simili. La pala devia il percorso del flusso mentre la pala trasferisce energia tra gas e rotore. Le pale devono funzionare a velocità e temperature elevate, mentre le pale di guida conducono la corrente trasmessa dalle pale rotanti allo stadio successivo della turbina con un'efficienza ottimale. Sia le lame che le lame di guida devono essere resistenti all'ossidazione, alla corrosione e all'usura e avere una lunga durata.

Questo è uno degli aspetti più importanti che le aziende hanno quando si tratta di Valuta la possibilità di migliorare le tue paleper aumentare le prestazioni e prolungare la durata delle lame.

LA MISURAZIONE AUMENTA L'EFFICIENZA

La struttura e la funzione della lama sono costituite da tre aspetti:

1) La radice viene utilizzata per fissare la lama al rotore o all'alloggiamento. A seconda del carico meccanico, della precisione di fissaggio richiesta e dei costi di produzione, le radici possono essere diverse. Affronteremo nuovamente questo problema in dettaglio in futuro.

2) La lama, che ha una forma funzionale per garantire una corretta interazione con il flusso di gas, ha lo scopo di reindirizzare il percorso del flusso mentre la lama trasferisce energia tra gas e rotore. Il profilo si fonde con la radice e il rivestimento tramite un raggio di transizione e una superficie curva della piattaforma. Il profilo è composto da una pagina di stampa e una ventosa con un bordo anteriore e uno posteriore, che farà parte del nostro blog dettagliato.

3) La banda di copertura è opzionale e dipende dall'applicazione della turbina. Le lame rivestite vengono utilizzate per controllare e ridurre al minimo i flussi di dispersione tra le punte delle pale e le lame e per limitare le ampiezze delle vibrazioni per garantire la creazione di un anello esterno stabile.

WENZEL MISURA #MOREPARTSFASTER

Nella produzione di pale, esiste un'ampia varietà di forme, dimensioni e requisiti per ogni applicazione desiderata. I profili sono progettati per massimizzare le prestazioni richieste. Indipendentemente dalle dimensioni, dall'interfaccia o dai tempi di consegna, CORE non ha limiti. Il sistema di scansione ottica ad alta velocità è stato sviluppato per le difficili condizioni di un ambiente di produzione diretta. CORE M è caratterizzato da stabilità della temperatura, resistenza allo sporco e alle vibrazioni. Azionamenti lineari altamente dinamici e la robusta macchina di base del Sistema di misurazione a 6 assi consentono misurazioni ad alta velocità.

L'innovativo scanner ottico a luce ad alta intensità di WENZEL garantisce un rapido rilevamento dei punti, anche su componenti difficili da raggiungere e superfici altamente riflettenti, senza dispendioso riposizionamento del componente o pretrattamento delle superfici.

Il CORE M ha un volume di misurazione di 500 mm x 500 mm x 2.500 mm ed è quindi ideale per misurare componenti di grandi dimensioni. All'interno dell'alloggiamento della macchina è presente un sistema di bilanciamento dinamico dei pesi che contrasta le forze generate dal movimento ad alta velocità dello scanner, in modo che non si verifichi alcuna perdita di precisione anche a velocità di misurazione notevolmente elevate. L'ampio pacchetto software di WENZEL consente una valutazione semplice e rapida delle lame utilizzando il software di analisi delle lame WM | Blade Analyzer sviluppato in collaborazione con partner industriali.

Come forse avrai già notato, amiamo le pale delle turbine Gauge con il loro design grigio canna di fucile e liscio ed elegante. Questi piccoli pezzi hanno un impatto significativo, permettendoci di viaggiare in tutto il mondo, costruire la nostra economia e proteggere i nostri Paesi e i nostri cari, tutte buone ragioni. Vorrei incoraggiarvi a godervi una rilassante gita sul fiume su un vecchio battello a vapore, ammirare le dimensioni delle grandi turbine eoliche, visitare le cascate del Niagara e pensare a quanto lontano siamo arrivati nel corso dei secoli. Ricordiamo che sono stati apportati miglioramenti attraverso le misurazioni e che la tecnologia si è evoluta.

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