Как работает турбонаддув. Турбина как устроена
Как работает турбонаддув
Турбо – магическое слово для каждого автолюбителя. Но все ли знают, как устроена турбина? В чем разница между турбиной и компрессором? Читайте, будет интересно!
Начнем с азов. Откуда берется мощность в двигателях внутреннего сгорания? От горения топливовоздушной смеси с последующим расширением объема и повышением давления, которое и толкает поршень вниз при рабочем такте. Чем больше топливовоздушной смеси сгорит – тем большее давление будет действовать на поршень, соответственно увеличится крутящий момент и мощность. Но как за единицу времени (пока открыты впускные клапаны) загнать в цилиндры больше воздуха? Ответ прост – под давлением!
Турбина или компрессор как раз и обеспечивают подачу воздуха во впускной коллектор двигателя под определенным давлением. Далее следует добавить туда больше топлива (изменением длительности открытия форсунок) – и вот уже в цилиндре содержится больше топливовоздушной смеси. Благодаря принудительному наполнению цилиндров, мощность двигателя легко можно поднять на 100%! Пример – 265-300-сильные моторы Audi S3, Mitsubishi Lancer Evolution, Subaru Impreza WRX STI, когда их обычные атмосферные собратья объемом 2-2,5л выдают около 130-170 сил.
В чем же разница между турбонаддувом («турбиной») и механическим наддувом («компрессором»)? Турбина представляет собой два вентилятора, соединенные между собой валом. На один из них (турбинное колесо) дуют выхлопные газы и заставляют его вращаться. Это вращение по валу передается другому вентилятору (насосное колесо), который уже втягивает воздух и направляет его во впускной коллектор двигателя. Компрессор устроен несколько иначе: у него есть насосная часть (в разном виде – вентилятор как в турбине, шнеки, похожие на сверло, или др.), но вместо турбинного колеса установлен механический привод от двигателя (в виде ремня или шестеренок).
В зависимости от давления наддува и прибавки в мощности по отношению к атмосферному аналогу, все турбины разделяют на несколько классов: низкого давления (до 0,6 бар, до +30% мощности), среднего давления (до 1,2 бара, до +50-60% мощности), и высокого давления (до 2-2,5 бара, + 80-100% мощности). Есть турбины и с более высоким давлением, но они используются только в спорте или в «жестком» тюнинге. Хотя способны обеспечить прибавку +200-300%! Компрессор обычно работает с давлением до 0,6-0,8 бар и дает прибавку в мощности +30-50%.
Но, к сожалению, механический компрессор – это уже динозавр в современном моторостроении. Его главное преимущество – линейность в отзывах и подаче воздуха из-за жесткой связи с коленвалом мотора. Но это и его главная проблема – больше потери двигателя на вращение компрессора. Последней компрессоры массово использовала фирма Mercedes в своих V-образных восьмерках для AMG – в крупных моторах потери мощности на компрессор порой достигали нескольких десятков «лошадей»!
Турбина лишена этого недостатка, ведь ее вращают выхлопные газы, поэтому лошадиные силы берутся в буквальном смысле «из воздуха и бесплатно»! Однако здесь зарыт основной недостаток турбины – инерционность срабатывания, или просто «турбояма». Для большей мощности необходимо больше воздуха, а его можно получить, только раскрутив турбину посильнее, для чего требуется достаточный напор выхлопных газов. Время, необходимое для «раскрутки» турбины, напрямую зависит от размеров и веса ее турбинного и насосного колес. Вспомните маховик: больше вес – сложнее раскрутить, но больше стабильность, а легкость означает быструю реакцию, но с небольшой отдачей. Между этими крайностями и разрываются конструкторы турбомоторов: либо маленькая турбина с быстрым откликом, но небольшой эффективностью, либо крупная турбина с большой прибавкой, но и с большими запаздываниями при работе. Однако для высоких оборотов маленькая турбина – что спрей от огня против большого пожара: давление высокое, а вот количество подаваемого воздуха мало. В таком случае надо использовать «пожарный гидрант» – пусть давление воздуха невысоко, но его количество достаточно.
Желание решить вышеперечисленные проблемы и привело к появлению системы «Twin Turbo»: выпускной коллектор мотора имеет два выходных отверстия для двух турбины разных по величине, а между ними – клапан управления потоком выхлопных газов. При небольших оборотах клапан направляет выхлоп на маленькую турбину, которая быстро раскручивается, и качает воздух, чуть ли не с холостых оборотов. А когда требуется больше мощности – нажмите педаль посильнее, клапан направит поток выхлопных газов на большую турбину, которая и обеспечит стабильную работу до самой отсечки. Такую конструкцию в 90-х использовал Nissan в модели Skyline GT-R на моторе RB26DETT, в 2000-х она применялась в Opel Vectra V6 OPC (там две турбины в некоторых режимах могли даже работать вместе). По схожему пути пошел и VW с мотором 1.4 TSI Twincharge, вот только вместо маленькой турбины был использован механический компрессор. Сегодня схожую конструкцию, но с тремя турбинами, использует BMW.
Шильдик Bi-Turbo подразумевает тоже две турбины, но отличие состоит в том, что эти турбины одинаковы по размеру и выхлопной коллектор мотора разделен на две независимые части. Эта конструкция используется в основном на моторах с большим объемом – ведь надо что бы они и тянули с «низов» (требуется маленькая турбина), но и не скисали на верхах (требуется большая турбина). Если же мы разделили мотор, то каждой турбине теперь надо обслуживать только свою часть, с объемом в 2 раза меньшим от общего. Примеры – Audi V6 2.7 Bi-Turbo, BMW (335) 3.0 Bi-Turbo – в их случае каждой турбине отводилось уже не 6 цилиндров, а всего 3 с рабочим объемом в 1,3-1,5 литра. По аналогичному принципу построен также мотор Mercedes V12 Bi-Turbo (на одну турбину 6 цилиндров) и двигатель Bugatti W16 (16 цилиндров, 4 турбины).
Почему не использовать Twin Turbo? Ответ стандартен – цена и простота. Система Bi-Turbo проще (нет управляющего клапана между турбинами), и более надежна. К тому же симметричные коллектора и турбины легче разместить в развале V-образного блока цилиндров. Однако Bi-Turbo не обладает той шириной спектра применения, который может обеспечить система Twin Turbo.
RPM
Autoua.net
autooboz.info
Как устроена газовая турбина?
Газовая турбина – это двигатель, в котором в процессе непрерывной работы основной орган устройства (ротор) превращает внутреннюю энергию газа (в других случаях пара или воды) в работу механического плана. При этом струя рабочего вещества воздействует на закрепленные по окружности ротора лопатки, приводя их в движение. По направлению газового потока турбины делятся на осевые (газ перемещается параллельно оси турбины) или радиальные (перпендикулярное движение относительно той же оси). Существуют как одно- , так и многоступенчатые механизмы. 
Газовая турбина может действовать на лопатки двумя способами. Во-первых, это активный процесс, когда газ подается в рабочую зону на высоких скоростях. При этом газовый поток стремится перемещаться прямолинейно, а стоящая на его пути изогнутая лопаточная деталь отклоняет его, поворачиваясь сама. Во-вторых, это процесс реактивного типа, когда скорость подачи газа невелика, однако при этом используются высокие давления. Двигателей реактивного типа в чистом виде почти не встречается, т. к. в их турбинах присутствует центробежная сила, которая действует на лопатки вместе с силой реакции.
Где сегодня применяется газовая турбина? Принцип работы устройства позволяет использовать его для приводов генераторов электротока, компрессоров и др. Широкое распространение турбины такого вида получили на транспорте (судовые газотурбинные установки). По сравнению с паровыми аналогами они имеют сравнительно небольшой вес и габариты, для них не нужно обустройство котельной, конденсационной установки.
Газовая турбина достаточно быстро готова к работе после запуска, развивает полную мощность приблизительно за 10 минут, проста в обслуживании, требует небольшого количества воды для охлаждения. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, она не имеет инерционных воздействий от кривошипно-шатунного механизма. Газотурбинная установка в полтора раза короче, чем дизельные двигатели и более чем в два раза легче. У устройств есть возможность работать на топливе низкого качества. Вышеуказанные качества позволяют считать двигатели такого плана представляющими особый интерес для судов на воздушной подушке и на подводных крыльях.
Газовая турбина как основной компонент двигателя имеет и ряд существенных недостатков. В их числе отмечают высокую шумность, меньшую, чем у дизелей, экономичность, небольшой срок работы при высоких температурах (если используемая газовая среда имеет температуру около 1100 оС, то сроки использования турбины могут составлять в среднем до 750 часов).
КПД газовой турбины зависит от того, в какой системе она используется. Например, устройства, применяемые в энергетике с начальной температурой газов выше 1300 градусов Цельсия, со степенью сжатия воздуха в компрессоре не более 23 и не менее 17 имеют при автономных операциях коэффициент около 38,5%. Такие турбины не очень широко распространены и применяются в основном для перекрытия нагрузочных пиков в электросистемах. Сегодня около 15 газовых турбин с мощностью до 30 МВт работают на ряде теплоэлектростанций России. На многоступенчатых установках достигается гораздо более высокий показатель полезного действия (около 0,93) за счет высокой эффективности конструктивных элементов.
fb.ru
Как устроена турбина? - autokarambol
Ссылка на ролик: http://youtu.be/SG9nXYJXakg
Как работает механизм VGT (VNT) - изменяемая геометрия лопаток в горячей части турбокомпрессора:
Откуда берется мощность в двигателях внутреннего сгорания? От горения топливовоздушной смеси с последующим расширением объема и повышением давления, которое и толкает поршень вниз при рабочем такте. Чем больше топливовоздушной смеси сгорит – тем большее давление будет действовать на поршень, соответственно увеличится крутящий момент и мощность. Но как за единицу времени (пока открыты впускные клапаны) загнать в цилиндры больше воздуха? Ответ прост – под давлением!
Турбина или компрессор как раз и обеспечивают подачу воздуха во впускной коллектор двигателя под определенным давлением. Далее следует добавить туда больше топлива (изменением длительности открытия форсунок) – и вот уже в цилиндре содержится больше топливовоздушной смеси. Благодаря принудительному наполнению цилиндров, мощность двигателя легко можно поднять на 100%! Пример – 265-300-сильные моторы Audi S3, Mitsubishi Lancer Evolution, Subaru Impreza WRX STI, когда их обычные атмосферные собратья объемом 2-2,5л выдают около 130-170 сил.
В чем же разница между турбонаддувом («турбиной») и механическим наддувом («компрессором»)? Турбина представляет собой два вентилятора, соединенные между собой валом. На один из них (турбинное колесо) дуют выхлопные газы и заставляют его вращаться. Это вращение по валу передается другому вентилятору (насосное колесо), который уже втягивает воздух и направляет его во впускной коллектор двигателя. Компрессор устроен несколько иначе: у него есть насосная часть (в разном виде – вентилятор как в турбине, шнеки, похожие на сверло, или др.), но вместо турбинного колеса установлен механический привод от двигателя (в виде ремня или шестеренок).
В зависимости от давления наддува и прибавки в мощности по отношению к атмосферному аналогу, все турбины разделяют на несколько классов: низкого давления (до 0,6 бар, до +30% мощности), среднего давления (до 1,2 бара, до +50-60% мощности), и высокого давления (до 2-2,5 бара, + 80-100% мощности). Есть турбины и с более высоким давлением, но они используются только в спорте или в «жестком» тюнинге. Хотя способны обеспечить прибавку +200-300%! Компрессор обычно работает с давлением до 0,6-0,8 бар и дает прибавку в мощности +30-50%.
Но, к сожалению, механический компрессор – это уже динозавр в современном моторостроении. Его главное преимущество – линейность в отзывах и подаче воздуха из-за жесткой связи с коленвалом мотора. Но это и его главная проблема – больше потери двигателя на вращение компрессора. Последней компрессоры массово использовала фирма Mercedes в своих V-образных восьмерках для AMG – в крупных моторах потери мощности на компрессор порой достигали нескольких десятков «лошадей»!
Турбина лишена этого недостатка, ведь ее вращают выхлопные газы, поэтому лошадиные силы берутся в буквальном смысле «из воздуха и бесплатно»! Однако здесь зарыт основной недостаток турбины – инерционность срабатывания, или просто «турбояма». Для большей мощности необходимо больше воздуха, а его можно получить, только раскрутив турбину посильнее, для чего требуется достаточный напор выхлопных газов. Время, необходимое для «раскрутки» турбины, напрямую зависит от размеров и веса ее турбинного и насосного колес. Вспомните маховик: больше вес – сложнее раскрутить, но больше стабильность, а легкость означает быструю реакцию, но с небольшой отдачей. Между этими крайностями и разрываются конструкторы турбомоторов: либо маленькая турбина с быстрым откликом, но небольшой эффективностью, либо крупная турбина с большой прибавкой, но и с большими запаздываниями при работе. Однако для высоких оборотов маленькая турбина – что спрей от огня против большого пожара: давление высокое, а вот количество подаваемого воздуха мало. В таком случае надо использовать «пожарный гидрант» – пусть давление воздуха невысоко, но его количество достаточно.
Желание решить вышеперечисленные проблемы и привело к появлению системы «Twin Turbo»: выпускной коллектор мотора имеет два выходных отверстия для двух турбины разных по величине, а между ними – клапан управления потоком выхлопных газов. При небольших оборотах клапан направляет выхлоп на маленькую турбину, которая быстро раскручивается, и качает воздух, чуть ли не с холостых оборотов. А когда требуется больше мощности – нажмите педаль посильнее, клапан направит поток выхлопных газов на большую турбину, которая и обеспечит стабильную работу до самой отсечки. Такую конструкцию в 90-х использовал Nissan в модели Skyline GT-R на моторе RB26DETT, в 2000-х она применялась в Opel Vectra V6 OPC (там две турбины в некоторых режимах могли даже работать вместе). По схожему пути пошел и VW с мотором 1.4 TSI Twincharge, вот только вместо маленькой турбины был использован механический компрессор. Сегодня схожую конструкцию, но с тремя турбинами, использует BMW.
Шильдик Bi-Turbo подразумевает тоже две турбины, но отличие состоит в том, что эти турбины одинаковы по размеру и выхлопной коллектор мотора разделен на две независимые части. Эта конструкция используется в основном на моторах с большим объемом – ведь надо что бы они и тянули с «низов» (требуется маленькая турбина), но и не скисали на верхах (требуется большая турбина). Если же мы разделили мотор, то каждой турбине теперь надо обслуживать только свою часть, с объемом в 2 раза меньшим от общего. Примеры – Audi V6 2.7 Bi-Turbo, BMW (335) 3.0 Bi-Turbo – в их случае каждой турбине отводилось уже не 6 цилиндров, а всего 3 с рабочим объемом в 1,3-1,5 литра. По аналогичному принципу построен также мотор Mercedes V12 Bi-Turbo (на одну турбину 6 цилиндров) и двигатель Bugatti W16 (16 цилиндров, 4 турбины).
Почему не использовать Twin Turbo? Ответ стандартен – цена и простота. Система Bi-Turbo проще (нет управляющего клапана между турбинами), и более надежна. К тому же симметричные коллектора и турбины легче разместить в развале V-образного блока цилиндров. Однако Bi-Turbo не обладает той шириной спектра применения, который может обеспечить система Twin Turbo.
autokarambol.ru
Как устроена турбина | Техническая литература онлайн
Как устроена турбина
Так, что же представляет собой турбина, каковы основные черты ее устройства как машины?
На основании нашего краткого знакомства с проточной части мы можем выделить прежде всего ротор, т. е. вал с дисками, на окружности которых укреплены рабочие лопатки. Лопаток много На современной средней активной турбине их 2—3 тысячи штук а на реактивных 5—7 тысяч короткие со стороны входа пара в турбину (в среднем 20—40 мм) они достигают большой длины в конце расширения пара в последних ступенях.
Между дисками расположены диафрагмы с направляющими лопатками. Для экономичной работы пара в турбине расстояния между направляющими и рабочими лопатками (зазоры) весьма малы. В первых ступенях они составляют всего 1,5—2 мм, а иногда даже меньше. Только немногим больше расстояния между диафрагмами и дисками. Таким образом, ротор со всех сторон окружен неподвижными частями, среди которых, отделенный лишь маленькими расстояниями, он быстро вращается. Концы ротора выходят из цилиндра. В этих местах, а также в местах прохода ротора через диафрагмы расположены уплотнения. Зазоры между неподвижными частями уплотнений и вращающимся ротором всего 0,3—0,4 мм.
Скорость вращения роторов турбин очень велика. Возможно большая окружная скорость нужна для уменьшения числа ступеней и для экономичной работы турбины.
Также применяется переменный ток с частотой 50 периодов в секунду, т. е. направление тока меняется в секунду 50 раз. При применении двухполюсных генераторов для получения такой частоты необходимо вращать ротор генератора со скоростью 50 об/сек., т. е. 3000 об/мин. Для четырех полюсных генераторов число оборотов должно составлять 1500 в минуту. Для много полюсных генераторов гидроэлектростанций число оборотов может быть очень малым — 100— 120 в минуту и меньше. Но применить при выработке переменного тока частотой 50 периодов число оборотов больше 3000 в минуту нельзя.
Для турбин, вращающих генераторы переменного тока, 3000 об/мин. является стандартным.
Что такое скорость вращения 3000 оборотов в минуту, можно представить себе, например, следующим образом. Если колеса железнодорожного вагона вращались бы с такой скоростью, то он двигался бы со скоростью около 600 километров в час.
Имея ротор, вращающийся с такой огромной скоростью на ближайшем окружении неподвижных частей, турбина должна годами работать без перебоев и задержек, не изнашиваясь и не ломаясь, без устали совершать свою работу, вращая генератор, откуда выработанная электрическая энергия передается по проводам всюду, где она нужна.
Сидя вечером при ровном, спокойном свете настольной лампы, вы, может быть, и не подозревали, результатом какого сложного процесса, каких скоростей и напряжений в турбине, какого труда и знаний людей, их умения и забот является этот свет, зародившийся в недрах проточной части паровой турбины.
Проточная часть не только самая важная, но и самая ответственная часть турбины. Представьте себе, что много рядов рабочих лопаток проносятся со скоростью 200—400 метров в секунду мимо неподвижных направляющих лопаток, на расстоянии от них всего 1,5—3 мм. И нигде не должно- быть задеваний.
Если при таких скоростях движения какая-либо лопатка оторвется и вылетит, то ее немедленно изотрет в порошок соседними лопатками, как гигантской пилой обратит в опилки. Только на мгновение прозвенит по-оссобенному турбина — и все. Но это «все» будет только в том счастливом случае, если вылетевшая лопатка не выбьет еще одной или нескольких соседних. А если это произойдет, тогда уж разрушается весь ряд, а часто и последующие ступени. Из лопаток получается то, что часто называют «салат»: смятые, порванные, скрученные, оплавленные, они наполняют нижнюю часть цилиндра в виде бесформенной груды металла. После этого нужен дорогой и длительный ремонт, установка новых лопаток, иногда замена всего ротора.
Поэтому при изготовлении турбины принимаются все меры к тому, чтобы ее части были достаточно прочны и обеспечивали надежную работу, несмотря на малые зазоры в проточной части. Лопатки делают также весьма тщательно и подвергают их строгому контролю. Установка и закрепление лопаток на дисках внимательно проверяется. Ряд приборов и защитных устройств предназначен для контроля за условиями работы лопаток в эксплуатации.
Мы видим, что единственная движущаяся часть в турбине— это ротор. Да и тот заключен в цилиндр, и видеть можно только его концы на коротких участках, которые остаются незакрытыми. Вот почему при посещении машинного зала мы не видели никаких движущихся частей. Ничего похожего на паровую машину, никаких поршней, шатунов, рычагов, никакого внешне заметного движения.
Мы коснулись только элементов основ теории паровых турбин. Но уже по ним видно, что при кажущейся внешней простоте процессы, происходящие в турбине, в действительности весьма сложны, а условия работы ее деталей очень тяжелы. Эта сложность процессов, особая ответственность и условия работы, при которых приходится до предела использовать свойства прочности металлов, необходимость большой точности изготовления, множество отраслей техники, с которыми приходится соприкасаться, а вместе с тем огромная роль паровых турбин в современной энергетике — все это делает турбиностроение одной из наиболее привлекательных и квалифицированных отраслей машиностроения. Оно требует весьма разносторонних знаний от работающих в этой области, ставит перед ними интереснейшие задачи.
Теперь мы познакомимся более подробно с некоторыми деталями и устройствами паровых турбин.
imetal.in.ua
Как устроена турбина | ತಾಂತ್ರಿಕ ಪುಸ್ತಕಗಳು
Как устроена турбина
ಆದ್ದರಿಂದ, что же представляет собой турбина, каковы основные черты ее устройства как машины?
На основании нашего краткого знакомства с проточной части мы можем выделить прежде всего ротор, ಟಿ. ಅದು. вал с дисками, на окружности которых укреплены рабочие лопатки. Лопаток много На современной средней активной турбине их 2—3 тысячи штук а на реактивных 5—7 тысяч короткие со стороны входа пара в турбину (в среднем 20—40 мм) они достигают большой длины в конце расширения пара в последних ступенях.
Между дисками расположены диафрагмы с направляющими лопатками. Для экономичной работы пара в турбине расстояния между направляющими и рабочими лопатками (ಪರವಾನಗಿಗಳನ್ನು) весьма малы. В первых ступенях они составляют всего 1,5—2 мм, а иногда даже меньше. Только немногим больше расстояния между диафрагмами и дисками. ಹೀಗೆ, ротор со всех сторон окружен неподвижными частями, среди которых, отделенный лишь маленькими расстояниями, он быстро вращается. Концы ротора выходят из цилиндра. В этих местах, а также в местах прохода ротора через диафрагмы расположены уплотнения. Зазоры между неподвижными частями уплотнений и вращающимся ротором всего 0,3—0,4 мм.
Скорость вращения роторов турбин очень велика. Возможно большая окружная скорость нужна для уменьшения числа ступеней и для экономичной работы турбины.
Также применяется переменный ток с частотой 50 периодов в секунду, ಟಿ. ಅದು. направление тока меняется в секунду 50 ಸಮಯ. При применении двухполюсных генераторов для получения такой частоты необходимо вращать ротор генератора со скоростью 50 об/сек., ಟಿ. ಅದು. 3000 / ನಿಮಿಷ. Для четырех полюсных генераторов число оборотов должно составлять 1500 в минуту. Для много полюсных генераторов гидроэлектростанций число оборотов может быть очень малым — 100— 120 в минуту и меньше. Но применить при выработке переменного тока частотой 50 периодов число оборотов больше 3000 в минуту нельзя.
Для турбин, вращающих генераторы переменного тока, 3000 / ನಿಮಿಷ. является стандартным.
Что такое скорость вращения 3000 оборотов в минуту, можно представить себе, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, следующим образом. Если колеса железнодорожного вагона вращались бы с такой скоростью, то он двигался бы со скоростью около 600 километров в час.
Имея ротор, вращающийся с такой огромной скоростью на ближайшем окружении неподвижных частей, турбина должна годами работать без перебоев и задержек, не изнашиваясь и не ломаясь, без устали совершать свою работу, вращая генератор, откуда выработанная электрическая энергия передается по проводам всюду, где она нужна.
Сидя вечером при ровном, спокойном свете настольной лампы, вы, может быть, и не подозревали, результатом какого сложного процесса, каких скоростей и напряжений в турбине, какого труда и знаний людей, их умения и забот является этот свет, зародившийся в недрах проточной части паровой турбины.
Проточная часть не только самая важная, но и самая ответственная часть турбины. Представьте себе, что много рядов рабочих лопаток проносятся со скоростью 200—400 метров в секунду мимо неподвижных направляющих лопаток, на расстоянии от них всего 1,5—3 мм. И нигде не должно- быть задеваний.
Если при таких скоростях движения какая-либо лопатка оторвется и вылетит, то ее немедленно изотрет в порошок соседними лопатками, как гигантской пилой обратит в опилки. Только на мгновение прозвенит по-оссобенному турбина — и все. Но это «все» будет только в том счастливом случае, если вылетевшая лопатка не выбьет еще одной или нескольких соседних. А если это произойдет, тогда уж разрушается весь ряд, а часто и последующие ступени. Из лопаток получается то, что часто называют «салат»: смятые, порванные, скрученные, оплавленные, они наполняют нижнюю часть цилиндра в виде бесформенной груды металла. После этого нужен дорогой и длительный ремонт, установка новых лопаток, иногда замена всего ротора.
Поэтому при изготовлении турбины принимаются все меры к тому, чтобы ее части были достаточно прочны и обеспечивали надежную работу, несмотря на малые зазоры в проточной части. Лопатки делают также весьма тщательно и подвергают их строгому контролю. Установка и закрепление лопаток на дисках внимательно проверяется. Ряд приборов и защитных устройств предназначен для контроля за условиями работы лопаток в эксплуатации.
Мы видим, что единственная движущаяся часть в турбине— это ротор. Да и тот заключен в цилиндр, и видеть можно только его концы на коротких участках, которые остаются незакрытыми. Вот почему при посещении машинного зала мы не видели никаких движущихся частей. Ничего похожего на паровую машину, никаких поршней, шатунов, рычагов, никакого внешне заметного движения.
Мы коснулись только элементов основ теории паровых турбин. Но уже по ним видно, что при кажущейся внешней простоте процессы, происходящие в турбине, в действительности весьма сложны, а условия работы ее деталей очень тяжелы. Эта сложность процессов, особая ответственность и условия работы, при которых приходится до предела использовать свойства прочности металлов, необходимость большой точности изготовления, множество отраслей техники, с которыми приходится соприкасаться, а вместе с тем огромная роль паровых турбин в современной энергетике — все это делает турбиностроение одной из наиболее привлекательных и квалифицированных отраслей машиностроения. Оно требует весьма разносторонних знаний от работающих в этой области, ставит перед ними интереснейшие задачи.
Теперь мы познакомимся более подробно с некоторыми деталями и устройствами паровых турбин.
imetal.in.ua
Как устроена турбина | Technical Books Online
Как устроена турбина
ki, что же представляет собой турбина, каковы основные черты ее устройства как машины?
На основании нашего краткого знакомства с проточной части мы можем выделить прежде всего ротор, t. o jẹ. вал с дисками, на окружности которых укреплены рабочие лопатки. Лопаток много На современной средней активной турбине их 2—3 тысячи штук а на реактивных 5—7 тысяч короткие со стороны входа пара в турбину (в среднем 20—40 мм) они достигают большой длины в конце расширения пара в последних ступенях.
Между дисками расположены диафрагмы с направляющими лопатками. Для экономичной работы пара в турбине расстояния между направляющими и рабочими лопатками (зазоры) весьма малы. В первых ступенях они составляют всего 1,5—2 мм, а иногда даже меньше. Только немногим больше расстояния между диафрагмами и дисками. bayi, ротор со всех сторон окружен неподвижными частями, среди которых, отделенный лишь маленькими расстояниями, он быстро вращается. Концы ротора выходят из цилиндра. В этих местах, а также в местах прохода ротора через диафрагмы расположены уплотнения. Зазоры между неподвижными частями уплотнений и вращающимся ротором всего 0,3—0,4 мм.
Скорость вращения роторов турбин очень велика. Возможно большая окружная скорость нужна для уменьшения числа ступеней и для экономичной работы турбины.
Также применяется переменный ток с частотой 50 периодов в секунду, t. o jẹ. направление тока меняется в секунду 50 akoko. При применении двухполюсных генераторов для получения такой частоты необходимо вращать ротор генератора со скоростью 50 об/сек., t. o jẹ. 3000 об/мин. Для четырех полюсных генераторов число оборотов должно составлять 1500 в минуту. Для много полюсных генераторов гидроэлектростанций число оборотов может быть очень малым — 100— 120 в минуту и меньше. Но применить при выработке переменного тока частотой 50 периодов число оборотов больше 3000 в минуту нельзя.
Для турбин, вращающих генераторы переменного тока, 3000 об/мин. является стандартным.
Что такое скорость вращения 3000 оборотов в минуту, можно представить себе, fun apẹẹrẹ, следующим образом. Если колеса железнодорожного вагона вращались бы с такой скоростью, то он двигался бы со скоростью около 600 километров в час.
Имея ротор, вращающийся с такой огромной скоростью на ближайшем окружении неподвижных частей, турбина должна годами работать без перебоев и задержек, не изнашиваясь и не ломаясь, без устали совершать свою работу, вращая генератор, откуда выработанная электрическая энергия передается по проводам всюду, где она нужна.
Сидя вечером при ровном, спокойном свете настольной лампы, вы, может быть, и не подозревали, результатом какого сложного процесса, каких скоростей и напряжений в турбине, какого труда и знаний людей, их умения и забот является этот свет, зародившийся в недрах проточной части паровой турбины.
Проточная часть не только самая важная, но и самая ответственная часть турбины. Представьте себе, что много рядов рабочих лопаток проносятся со скоростью 200—400 метров в секунду мимо неподвижных направляющих лопаток, на расстоянии от них всего 1,5—3 мм. И нигде не должно- быть задеваний.
Если при таких скоростях движения какая-либо лопатка оторвется и вылетит, то ее немедленно изотрет в порошок соседними лопатками, как гигантской пилой обратит в опилки. Только на мгновение прозвенит по-оссобенному турбина — и все. Но это «все» будет только в том счастливом случае, если вылетевшая лопатка не выбьет еще одной или нескольких соседних. А если это произойдет, тогда уж разрушается весь ряд, а часто и последующие ступени. Из лопаток получается то, что часто называют «салат»: смятые, порванные, скрученные, оплавленные, они наполняют нижнюю часть цилиндра в виде бесформенной груды металла. После этого нужен дорогой и длительный ремонт, установка новых лопаток, иногда замена всего ротора.
Поэтому при изготовлении турбины принимаются все меры к тому, чтобы ее части были достаточно прочны и обеспечивали надежную работу, несмотря на малые зазоры в проточной части. Лопатки делают также весьма тщательно и подвергают их строгому контролю. Установка и закрепление лопаток на дисках внимательно проверяется. Ряд приборов и защитных устройств предназначен для контроля за условиями работы лопаток в эксплуатации.
Мы видим, что единственная движущаяся часть в турбине— это ротор. Да и тот заключен в цилиндр, и видеть можно только его концы на коротких участках, которые остаются незакрытыми. Вот почему при посещении машинного зала мы не видели никаких движущихся частей. Ничего похожего на паровую машину, никаких поршней, шатунов, рычагов, никакого внешне заметного движения.
Мы коснулись только элементов основ теории паровых турбин. Но уже по ним видно, что при кажущейся внешней простоте процессы, происходящие в турбине, в действительности весьма сложны, а условия работы ее деталей очень тяжелы. Эта сложность процессов, особая ответственность и условия работы, при которых приходится до предела использовать свойства прочности металлов, необходимость большой точности изготовления, множество отраслей техники, с которыми приходится соприкасаться, а вместе с тем огромная роль паровых турбин в современной энергетике — все это делает турбиностроение одной из наиболее привлекательных и квалифицированных отраслей машиностроения. Оно требует весьма разносторонних знаний от работающих в этой области, ставит перед ними интереснейшие задачи.
Теперь мы познакомимся более подробно с некоторыми деталями и устройствами паровых турбин.
imetal.in.ua
Как устроена турбина | Technical Books Online
Как устроена турбина
supaya, что же представляет собой турбина, каковы основные черты ее устройства как машины?
На основании нашего краткого знакомства с проточной части мы можем выделить прежде всего ротор, t. iku. вал с дисками, на окружности которых укреплены рабочие лопатки. Лопаток много На современной средней активной турбине их 2—3 тысячи штук а на реактивных 5—7 тысяч короткие со стороны входа пара в турбину (в среднем 20—40 мм) они достигают большой длины в конце расширения пара в последних ступенях.
Между дисками расположены диафрагмы с направляющими лопатками. Для экономичной работы пара в турбине расстояния между направляющими и рабочими лопатками (зазоры) весьма малы. В первых ступенях они составляют всего 1,5—2 мм, а иногда даже меньше. Только немногим больше расстояния между диафрагмами и дисками. mangkono, ротор со всех сторон окружен неподвижными частями, среди которых, отделенный лишь маленькими расстояниями, он быстро вращается. Концы ротора выходят из цилиндра. В этих местах, а также в местах прохода ротора через диафрагмы расположены уплотнения. Зазоры между неподвижными частями уплотнений и вращающимся ротором всего 0,3—0,4 мм.
Скорость вращения роторов турбин очень велика. Возможно большая окружная скорость нужна для уменьшения числа ступеней и для экономичной работы турбины.
Также применяется переменный ток с частотой 50 периодов в секунду, t. iku. направление тока меняется в секунду 50 wektu. При применении двухполюсных генераторов для получения такой частоты необходимо вращать ротор генератора со скоростью 50 об/сек., t. iku. 3000 / min. Для четырех полюсных генераторов число оборотов должно составлять 1500 в минуту. Для много полюсных генераторов гидроэлектростанций число оборотов может быть очень малым — 100— 120 в минуту и меньше. Но применить при выработке переменного тока частотой 50 периодов число оборотов больше 3000 в минуту нельзя.
Для турбин, вращающих генераторы переменного тока, 3000 / min. является стандартным.
Что такое скорость вращения 3000 оборотов в минуту, можно представить себе, contone, следующим образом. Если колеса железнодорожного вагона вращались бы с такой скоростью, то он двигался бы со скоростью около 600 километров в час.
Имея ротор, вращающийся с такой огромной скоростью на ближайшем окружении неподвижных частей, турбина должна годами работать без перебоев и задержек, не изнашиваясь и не ломаясь, без устали совершать свою работу, вращая генератор, откуда выработанная электрическая энергия передается по проводам всюду, где она нужна.
Сидя вечером при ровном, спокойном свете настольной лампы, вы, может быть, и не подозревали, результатом какого сложного процесса, каких скоростей и напряжений в турбине, какого труда и знаний людей, их умения и забот является этот свет, зародившийся в недрах проточной части паровой турбины.
Проточная часть не только самая важная, но и самая ответственная часть турбины. Представьте себе, что много рядов рабочих лопаток проносятся со скоростью 200—400 метров в секунду мимо неподвижных направляющих лопаток, на расстоянии от них всего 1,5—3 мм. И нигде не должно- быть задеваний.
Если при таких скоростях движения какая-либо лопатка оторвется и вылетит, то ее немедленно изотрет в порошок соседними лопатками, как гигантской пилой обратит в опилки. Только на мгновение прозвенит по-оссобенному турбина — и все. Но это «все» будет только в том счастливом случае, если вылетевшая лопатка не выбьет еще одной или нескольких соседних. А если это произойдет, тогда уж разрушается весь ряд, а часто и последующие ступени. Из лопаток получается то, что часто называют «салат»: смятые, порванные, скрученные, оплавленные,
imetal.in.ua
