rodzaje turbin

CZYM JEST TURBINA?

W zeszłym tygodniu przyjrzeliśmy się historii łopatek turbin w naszej sekcji „WSZYSTKO O ŁOPATACH”. W tym tygodniu skupimy się na tym, czym jest turbina, jak działa i co ją wyróżnia.

Turbina to maszyna do ciągłej produkcji energii, w której koło lub wirnik, który jest zwykle wyposażony w łopatki, jest obracany przez szybko płynący strumień wody, pary, gazu, wiatru lub innej cieczy. Przykłady obejmują zaporę Hoovera lub potężny wodospad Niagara, gdzie woda przepływa przez turbiny, które obracają się pod ciśnieniem spadającej wody i generują prawie 4,9 miliona kilowatów, które zaopatrują energię elektryczną 3,8 miliona gospodarstw domowych. Czy wiesz, że w 2020 roku w Niemczech było 7254 elektrowni wodnych? Lub pomyśl o słynnych starych wiatrakach w Holandii, prekursorach dzisiejszych turbin wiatrowych, które są skutecznym i opłacalnym źródłem energii odnawialnej do wytwarzania energii elektrycznej.

‍

RÓŻNE TYPY TURBIN

W inżynierii mechanicznej turbomaszyny to maszyny, które przenoszą energię między wirnikiem a płynem lub parą. Obejmuje to zarówno turbiny, jak i sprężarki, które są często stosowane w przemyśle motoryzacyjnym (turbosprężarki), w przemyśle lotniczym (turbiny lotnicze), w sektorze energetycznym (turbiny gazowe i parowe) oraz w przemyśle (sprężarki).

Turbiny można podzielić zgodnie z kierunkiem przepływu. Trzy główne obszary to promieniowe, ukośne i osiowe, a medium przepływowe określa, jaki to typ turbiny. Cztery główne typy to para, gaz, woda i wiatr. Wszystkie turbiny są ważne i odgrywają dużą rolę w przemyśle, ale skupimy się tylko na parze i gazie, co doprowadzi nas do spojrzenia na osiowe i promieniowe kierunki przepływu.

Jaka jest różnica między turbinami osiowymi i promiennymi? W turbinie promieniowej przepływ jest zorientowany równomiernie prostopadle do osi obrotu i napędza turbinę w taki sam sposób, jak woda napędza młyn wodny. Rezultatem jest mniejsze obciążenie mechaniczne (i mniejsze obciążenie cieplne w przypadku gorących płynów roboczych), co oznacza, że turbina promieniowa może być prostsza, bardziej wytrzymała i wydajniejsza (w podobnym zakresie mocy) w porównaniu z turbinami osiowymi. W turbinie osiowej medium robocze płynie równolegle do osiowej sprężarki wału i przekształca przepływ ośrodka w mechaniczną energię obrotową.

Wszystkie turbiny są ważne, ale najczęściej mierzymy złożony profil turbiny odrzutowej.

WIĘCEJ O TURBINACH OSIOWYCH I SPRĘŻARKACH

#allaboutblades dotyczy głównie łopatek turbin i dlatego chcemy skupić się na osiowej turbomaszynie. Turbiny osiowe i sprężarki składają się z kilku etapów. Kroki to połączenie pary obracających się i stacjonarnych ostrzy (ostrza prowadzące). Łopatki są połączone z wirnikiem, a ostrza prowadzące są połączone z częścią odlewaną. Główną funkcją łopatek jest zapewnienie transferu energii między gazem a wirnikiem. Z drugiej strony ostrza przygotowują gaz do wejścia do następnego zestawu obrotowych łopatek i kierują przepływ gazu przepływającego z poprzedniego zestawu ostrzy do następnego zestawu ostrzy. Powoduje to przepływ sprężonego powietrza, pary bogatej w energię lub spalin przez turbinę/sprężarkę w celu przeniesienia jak największej ilości energii.

Turbiny osiowe i sprężarki to różne typy turbomaszyn o tych samych podstawowych zasadach, tylko w odwrotnej formie. Turbiny są zasilane gazem bogatym w energię, który przepływa przez turbinę. Krok po kroku przenosi swoją energię na ostrza. Przepływający gaz rozszerza się, w wyniku czego łopatki i łopatki prowadzące powiększają się wzdłuż osiowej ścieżki przepływu gazu. W końcu cała energia jest przenoszona na łopatki, a tym samym do wirnika, aby ostatecznie napędzać inną maszynę. Podczas wytwarzania energii w elektrowniach turbina jest podłączona do generatora w celu wytwarzania energii elektrycznej.

Sprężarka działa w odwrotny sposób i jest napędzana silnikiem. Powietrze jest zasysane przez obracające się łopatki i przepychane przez sprężarkę. Każdy zestaw łopatek/zaworów jest nieco mniejszy, co daje powietrzu więcej energii i kompresji.

TURBINY GAZOWE — ŁĄCZĄCE OBA ŚWIATY

Turbiny lotnicze mają zarówno sprężarkę, jak i turbinę, a komora spalania znajduje się między nimi. Powietrze jest zasysane do turbiny, sprężane i mieszane z paliwem, dzięki czemu następuje spalanie, co powoduje ciąg. Ponadto turbina w przepływie spalin jest aktywowana przez przepływ spalin. Wirnik turbiny jest podłączony do sprężarki i dlatego działa jako mechaniczny silnik łączący sprężarkę, która napędza sprężarkę. Jednak główna energia gorących spalin jest wykorzystywana do generowania ciągu poprzez zwiększenie jego prędkości przez dyszę.

Ta podstawowa zasada występuje również w silnikach turboodrzutowych/odrzutowych, najprostszych typach turbin gazowych samolotów.

Umierać Turbowentylator-Turbina gazowa jest obecnie najczęstszym typem silnika turbinowego stosowanego w samolotach. Podstawowa zasada jest taka sama, ale komponenty są bardziej złożone. Ponadto istnieje wentylator i system obejściowy w celu dalszego zwiększenia wydajności i stabilności turbiny.

Silniki turbosprężarki są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających trwałej wysokiej wydajności, wysokiej niezawodności, małych rozmiarów i niskiej wagi. Znajdują to zastosowanie w helikopterach, silnikach pomocniczych, łodziach i statkach, czołgach, podwieszkach i systemach stacjonarnych.

STRUKTURA LIŚCIA

Łopata i skrzydło mają różne funkcje, ale mają podobne elementy geometryczne. Ostrze przekierowuje ścieżkę przepływu, podczas gdy ostrze przenosi energię między gazem a wirnikiem. Łopaty muszą pracować przy dużych prędkościach i temperaturach, podczas gdy łopatki prowadzące prowadzą prąd napędzany przez obrotowe łopatki do następnego etapu turbiny z optymalną wydajnością. Zarówno ostrza, jak i ostrza prowadzące muszą być odporne na utlenianie, korozję i zużycie oraz mieć długą żywotność.

Jest to jeden z najważniejszych aspektów, jakie mają firmy, jeśli chodzi o Rozważ ulepszenie swoich łopatw celu zwiększenia wydajności i przedłużenia żywotności ostrzy.

POMIAR ZWIĘKSZA WYDAJNOŚĆ

Struktura i funkcja ostrza składa się z trzech aspektów:

1) Korzeń służy do mocowania ostrza do wirnika lub obudowy. W zależności od obciążenia mechanicznego, wymaganej precyzji mocowania i kosztów produkcji, korzenie mogą być różne. W przyszłości ponownie szczegółowo omówimy tę kwestię.

2) Ostrze, które jest funkcjonalnie ukształtowane, aby zapewnić prawidłową interakcję z przepływem gazu, ma na celu przekierowanie ścieżki przepływu, podczas gdy ostrze przenosi energię między gazem a wirnikiem. Profil łączy się z korzeniem i płaszczem poprzez promień przejścia i zakrzywioną powierzchnię platformy. Profil składa się z wydruku i strony ssącej z przednią i tylną krawędzią, która będzie częścią naszego szczegółowego bloga.

3) Opaska pokrywa jest opcjonalna i zależy od zastosowania turbiny. Ostrza z płaszczem służą do kontrolowania i minimalizowania przepływów wycieków między końcówkami ostrza a ostrzami oraz do ograniczenia amplitud drgań w celu zapewnienia stworzenia stabilnego pierścienia zewnętrznego.

ŚRODKI WENZEL #MOREPARTSFASTER

Podczas produkcji łopat istnieje szeroka gama kształtów, wymiarów i wymagań dla każdego pożądanego zastosowania. Profile są zaprojektowane tak, aby zmaksymalizować wymaganą wydajność. Niezależnie od rozmiaru, interfejsu lub czasu realizacji, CORE nie ma ograniczeń. Szybki system skanowania optycznego został opracowany z myślą o trudnych warunkach bezpośredniego środowiska produkcyjnego. CORE M charakteryzuje się stabilnością temperaturową, odpornością na zabrudzenia i wibracje. Wysoce dynamiczne napędy liniowe i solidna podstawowa maszyna 6-osiowy system pomiarowy umożliwia pomiary z dużą prędkością.

Innowacyjny optyczny skaner światła o wysokiej intensywności firmy WENZEL zapewnia szybkie wykrywanie punktów, nawet na trudno dostępnych komponentach i powierzchniach silnie odbijających światło, bez czasochłonnej zmiany położenia elementu lub wstępnej obróbki powierzchni.

CORE M ma objętość pomiarową 500 mm x 500 mm x 2500 mm i dlatego idealnie nadaje się do pomiaru dużych elementów. W obudowie maszyny znajduje się system dynamicznych obciążników równoważących, które przeciwdziałają siłom generowanym przez szybki ruch skanera, dzięki czemu nie dochodzi do utraty dokładności nawet przy niezwykle wysokich prędkościach pomiarowych. Rozbudowany pakiet oprogramowania WENZEL umożliwia prostą i szybką ocenę ostrzy za pomocą oprogramowania do analizy ostrzy WM | Blade Analyzer opracowanego we współpracy z partnerami przemysłowymi.

Jak być może już zauważyliście, uwielbiamy łopaty turbin o ich szarości gunmetal i gładkiej, pełnej wdzięku konstrukcji. Te małe kawałki mają znaczący wpływ, pozwalając nam podróżować po świecie, budować naszą gospodarkę i chronić nasze kraje i bliskich - to wszystko jest dobrym powodem. Chciałbym zachęcić Was do relaksującej wycieczki po rzece starym parowcem, podziwiania wielkości dużych turbin wiatrowych, odwiedzenia wodospadu Niagara i zastanowienia się, jak daleko zaszliśmy na przestrzeni wieków. Przypomnijmy, że wprowadzono ulepszenia dzięki pomiarom i że technologia ewoluowała.

‍