Турбины

/ Просмотров: 606

Найдут ли широкое применение в энергетике газовые турбины?

Можно уверенно сказать, что газовые турбины найдут широкое применение в энергетике. Перед тем как рассмотреть этот вопрос подробно и доказательно, мы хотим напомнить очень кратко, что представляет собой газотурбинный двигатель.

На рис. 3 представлена схема газотурбинной установки. Жидкое или газообразное топливо подается с помощью топливного насоса (ТН) или газового компрессора (ГК) в камеру сгорания (КС). Туда же подается воздух, предварительно подогретый в регенеративном подогревателе (Р) за счет тепла отработавших продуктов сгорания.

Образовавшиеся при горении топлива газы (продукты сгорания) поступают из камеры сгорания (КС) в газовую турбину (ГТ).

турбины

Рис. 3. Принципиальная схема газотурбинной установки с p=const и с регенерацией тепла. Р - регенератор; ВК - воздушный компрессор; КС - камера сгорания; ГТ - газовая турбина; ПД - пусковой двигатель; ТН - топливный насос; ГК - газовый компрессор

Принцип работы газовой турбины (аналогичный принципу работы паровой турбины) заключается в следующем (рис. 4). Продукты сгорания, имеющие обычно температуру свыше 1000°С, поступают в сопла турбины - выполненные из металла каналы, установленные в статоре турбины, т. е. остающиеся неподвижными. В соплах тепловая энергия продуктов сгорания преобразуется в кинетическую энергию потока газа. При этом температура и давление продуктов сгорания уменьшаются, а скорость струи газа растет. Струя продуктов сгорания поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на ее диске, жестко связанном с валом. Таким образом, вал, диск и рабочие лопатки, вращающиеся как единое целое, представляют собой ротор турбины.

турбины

Рис. 4. Способ преобразования тепловой энергии в механическую в паровой турбине

Кинетическая энергия струи газа во время протекания по каналам, образуемым рабочими лопатками, уменьшается, но зато увеличивается кинетическая энергия ротора турбины, что и требуется. Если ротор турбины связан с электрическим генератором, то вырабатывается электрическая энергия, а если с воздушным компрессором, то осуществляется сжатие воздуха и подача его потребителю. Если газовая турбина предназначена для перекачки природного газа по газопроводу, то турбина приводит в движение уже не воздушный, а газовый компрессор.

Каков же механизм превращения кинетической энергии струи газа на рабочих лопатках в кинетическую энергию ротора турбины?

Было бы неправильно думать, что ротор турбины приобретает вращательное движение за счет удара струи газа о рабочие лопатки. Наоборот, конструкторы стараются избежать входного удара струи газа о рабочие лопатки, так как такой удар лишь снижал бы КПД турбины.

На самом деле все обстоит так. Каналы, образуемые рабочими лопатками, имеют криволинейный характер. Протекая по такому каналу, поток газа (продуктов сгорания) меняет свое направление и величину скорости. Благодаря центробежной силе он оказывает давление на вогнутые поверхности рабочих лопаток. Именно в силу этого рабочие лопатки, диск турбины, вал, т. е. ротор турбины, а следовательно, и жестко связанный с ним ротор электрического генератора приводятся во вращательное движение и происходит выработка электроэнергии.

Современные газовые турбины - совершенные, обычно многоступенчатые (имеющие несколько рядов сопловых устройств и рабочих лопаток) машины, рассчитанные на высокую начальную температуру продуктов сгорания.

Наиболее широкое распространение газовые турбины получили в авиации. В 40-х годах XX в. на смену поршневым двигателям внутреннего сгорания, оказавшимся не в состоянии преодолеть звуковой барьер (Т. е. достигнуть скорости самолета, превышающей скорость звука ). для чего требовалось резкое повышение мощности, пришли реактивные двигатели, в которых используются газовые турбины.

На рис. 5 и 6 представлены соответственно схемы турбовинтового и турбореактивного авиационных двигателей. Нет необходимости в объяснении того, как они действуют, это хорошо видно из представленных рисунков. Заметим только, что в турбовинтовых двигателях (см. рис. 5) тяга создается как воздушным винтом, так и за счет истечения продуктов сгорания через реактивное сопло, в то время как в турбореактивных авиационных двигателях тяга создается только в результате истечения из реактивного сопла продуктов сгорания с большой скоростью.

турбины

Рис. 5. Турбовинтовой авиационный двигатель: 1 - входное устройство; 2 - компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - турбина; 5 - реактивное сопло; 6 - воздушный винт

турбины

Рис. 6. Турбореактивный авиационный двигатель: 1 - входное устройство; 2 - компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - корпус двигателя; 5 - сопловой аппарат; 6 - турбина; 7 - реактивное сопло

Заметим также, что в оба типа этих авиационных двигателей в качестве обязательного элемента входит газовая турбина, задача которой заключается в обоих случаях в приводе воздушного компрессора, а в турбовинтовом двигателе - также в приводе воздушного винта.

Так как температура продуктов сгорания на входе в газовую турбину, как уже сказано, является очень высокой (она может намного превышать 1000°С), то сопла и рабочие лопатки приходится охлаждать.

Вернемся, однако, к поставленному вопросу о широком применении газовых турбин в энергетике. (Рис. 6. Турбореактивный авиационный двигатель: 1 - входное устройство; 2 - компрессор; 3 - камера сгорания; 4 - корпус двигателя; 5 - сопловой аппарат; 6 - турбина; 7 - реактивное сопло)По крайней мере в двух случаях газовая турбина может найти (и уже находит) широкое применение. Во-первых, в качестве пикового двигателя. Дело в том, что потребление электроэнергии в течение суток в большинстве случаев очень неравномерно. Около 1,5-2 ч потребность в электроэнергии значительно выше, чем в среднем за сутки. Это так называемые часы пик.

Экономически нецелесообразно создавать общую мощность системы, достаточную для покрытия пиковой нагрузки. Гораздо выгоднее иметь базовую мощность системы несколько меньше, а пиковую нагрузку покрывать за счет специальной пиковой мощности. Главным требованием к пиковой мощности является ее относительная дешевизна. Что касается расхода топлива, то это в данном случае вопрос второстепенный. Действительно, время работы пиковой мощности в сутки обычно составляет всего лишь 1,5-2 ч и поэтому ее КПД мало влияет на КПД электростанции в целом.

Названным требованиям удовлетворяют газовые турбины: стоимость установленного киловатта для них около 100 руб. а довольно большой удельный расход топлива, как сказано, не имеет существенного значения. Таким образом, за малую стоимость установленного киловатта приходится платить большим удельным расходом топлива. Но в данном случае это оправдано.

Во-вторых, газовые турбины находят широкое распространение в парогазовых установках тепловых электростанций. На рис. 7 представлена схема простейшей установки со сбросом еще горячих газов (продуктов сгорания) 3, поступающих из газовой турбины Т в котел-утилизатор КУ. Как видно из рис. 7, топливо 2 (газотурбинное, жидкое, газ) поступает в камеру сгорания КС, куда также с помощью компрессора К подается воздух. Компрессор размещен на одном валу с газовой турбиной Т и электрическим генератором; компрессор К и генератор приводятся в действие газовой турбиной Т.

турбины

Рис. 7. Принципиальная схема ПГУ с парогенератором утилизационного типа: 1 - воздух из атмосферы; 2 - топливо; 3 - отработавшие в турбине газы; 4 - уходящие газы; 5 - свежий пар; 6 - питательная вода

В котле-утилизаторе КУ за счет тепла продуктов сгорания 3 вода 6 превращается в пар 5, поступающий в паровую турбину ПТ, на одном валу с которой находится второй электрический генератор. Такого рода парогазовая установка позволяет использовать (утилизировать) тепло отработавших в газовой турбине продуктов сгорания 3. Охладившиеся в котле-утилизаторе продукты сгорания 4 выбрасываются наружу. Отработавший в паровой турбине ПТ пар поступает, как обычно, в конденсатор, в котором отдает тепло охлаждающей воде, превращается в конденсат и затем с помощью питательного насоса 6 снова поступает в котел-утилизатор.

Существуют различные схемы парогазовых установок. Мы не имеем возможности останавливаться на них, а читателей, желающих получить о них более полную информацию, отошлем к книге Г. Г. Ольховского (См. Ольховский Г. Г.Энергетические газотурбинные установки. - М. Энергоатомиздат, 1985 ).

Современные турбины

Роль турбины заключается в увеличении плотности воздуха, поступающего в двигатель, таким образом обеспечивается возможность сжигать больше топлива. Больше сгоревшего топлива обеспечивает больше энергии от сгорания и соответственно больший момент. В случае с атмосферным (не турбовым) двигателем, наибольшее давление - это атмосферное, т.е. 1 бар или 14.5 psi. Прелесть турбовых двигателей заключается в возможности значительного увеличения давления.

Собственно турбина состоит из двух основных элементов - это сама турбина и компрессор. Выпускной газ проходя через турбину раскручивает крыльчатку, это такой вентилятор, расположенный в корпусе самой турбины. Вращение крыльчатки передается к другой части турбины - компрессору. Компрессорный пропеллер обеспечивает нагнетание воздуха в двигатель, это осуществляется потому же принципу что и работа турбины, только в направлении к двигателю.

Как Вы наверное уже догадались, чем больше давление - тем больше воздуха поступает в двигатель. Но вы не можете бесконечно увеличивать давление в двигателе (во всяком случае без возникновения проблем). Если турбина "перерабатывает" возникает излишнее тепло (следствие усиленной работы), обратное давление, пульсация, корпус турбины может треснуть, подшипники могут значительно сократить срок своей службы, может потечь масло и даже можно повредить двигатель. Поэтому давление можно увеличивать не злоупотребляя, типичные значения это от 8 до 12-14 psi, но если вы собираетесь поднимать больше, Вам скорей всего потребуется другая турбина.

Замена турбины

Типичная модификация турбина заключается в установке более высокопоточного компрессора, и возможно, несколько большей крыльчатки самой турбины. Обратный эффект от этого заключается в уменьшении воздействии выпускных газов на турбину, что способствует снижению ее скорости и как следствие снижению давления в начале цикла раскручивания. Обычно оба корпуса, как компрессора так и турбины, можно заменить на большие и таким образом открыть возможность для пропуска большего количества газа.

Однако следует помнить, что для Вашей модели, "нужную" турбину тщательно подбирал производитель. Это означает правильное соответствие между диаметрами выхода и входа (турбины и компрессора), как правило, производитель устанавливает одинаковые размеры. Однако недавно, стали получать распространение так называемые "гибридные" турбины. Очень важно понимать, что такая "высокопоточная" турбина не обеспечит такую же мощность в конце диапазона оборотов как и стандартная турбина. Производители автомобилей, как правило, подбирают турбину таким образом, чтобы была хорошая тяга с низов, при этом естественно теряется некоторый момент в конце диапазона оборотов.

Кроме этого, улучшения так же делается в плане надежности турбин для работы с высоким давлением. Большинство турбин используют 180-ти градусный упорный подшипник, расположенный в корпусе. Такой подшипник прекрасно работает при "нормальном" давлении, но довольно быстро изнашивается если значительно увеличивать давление. Решением является применение 360-ти градусного подшипника, который на большинстве турбин значительно улучшает надежность и соответственно продляет срок службы турбины.

Модификация турбин может вызвать на некоторых двигателях эффект обратного давления, когда поток воздуха начинает двигаться в обратном направлении, что обычно приводит к повреждению крыльчатки.

Возможные замены

Если у Вас небольшой бюджет для замены турбины, то лучше всего воспользоваться б/у комплектующими из Японии. Выбор довольно широк, начиная от крохотной IHI RHB31 до большой Garrett T3.

Лучше всего, ориентироваться по объему двигателя и брать турбину от автомобиля с двигателем близким по объему к Вашему. В качестве примера можем привести несколько турбин и примерную мощность которую развивает двигатели.

Современные турбины

Современные турбины часто используют керамику. Керамика имеет меньшую плотность чем сталь, таким образом уменьшается инерция, и турбина быстрей раскручивается. Большинство современных турбин используют сплав на основе никеля. "Керамические" турбины устанавливались на многие старые Ниссаны. Это связано с тем, что Ниссан одни из первых обнаружили полезные свойства керамики для турбин, которые выражаются в улучшении отдачи вплоть до 45%, и время на раскрутку турбины уменьшается примерно на 20%, в сравнении с обычной турбиной.

Однако керамические турбины больше подвержены воздействию всяких нехороших частей поступающих из выпускного коллектора. Кроме этого, такие турбины больше чувствительны к ударным нагрузкам (их желательно не ронять!).

Шариковые подшипники

Смысл применения шариков - это уменьшение трения, и соответственно увеличении силы выпуска. И снова, пальма первенства принадлежит компании Ниссан, улучшение от использования шариковых подшипников составляет около 45% и время на раскрутку уменьшается примерно на 25%. Шарикоподшипниковые или роллерные турбины Garrett можно узнать по 6 болтам на их корпусе. Garrett является ведущим производителем шарикоподшипниковых турбин, это компания снабжает своими частями многие известные фирмы, например такую как HKS. Компания APEXi использует части от IHI, эти турбины часто встречаются на автомобилях Субару.

Турбины с раздвоенным пульсом

Такие турбины имеют раздельные пути ведущие к турбине, это поддерживает пульс от выпускных газов в более изолированном состоянии, соответственно разные цилиндры оказывают меньше дурного влияния друг на друга, поэтому отдача улучшается. Так называемые турбиные с раздвоенным пульсом (или с двойным входом) доступны от многих тининговых компаний, серийно же они встречаются на двигателе Toyota 3S-GTE, а также на некоторых Ниссанах.

Санкт-Петербург Москва Казань

(812) 715-55-24 (495) 540-46-25 (843) 210-09-04

ТУРБОСИСТЕМЫ Г. Санкт-Петербург и Москва: ПРОДАЖА И РЕМОНТ ТУРБИН (ТУРБОКОМПРЕССОРОВ)

Компания «Турбосистемы» приглашает к сотрудничеству розничных покупателей (владельцев автомобилей, оснащенных турбиной), сервисы автотехобслуживания, магазины по продаже запчастей, официальные станции из Санкт-Петербурга, Москвы и всех регионов России.

ПРОДАЖА ТУРБИН (ТУРБОКОМРЕССОРОВ)

В нашем ассортименте турбины и комплектующие к ним для различных типов двигателей легкового и грузового транспорта, спецтехники и автобусов от ведущих мировых производителей: «Garrett», «Holset », «KKK» «Hitachi», «Mitsubishi», «Schwitzer», «Toyota», «Borg Warner Turbo Systems», «IHI».

• турбины для легковых автомобилей Audi, Volkswagen, Opel, Renault, BMW, Peugeot, Citroen, Nissan, Ford, Mitsubishi, Saab, Mazda. Land Rover, Mercedes Benz и других;

• турбины для грузовиков и автобусов Daf, Iveco, International, Detroit, Freightliner, Iveco, Man, Mercedes, Renault, Scania, Volvo,Yutong, Golden Dragon и других.

С полным перечнем нашей продукции ознакомьтесь странице нашего каталога турбокомпрессоров.

ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ ТУРБИН

В процессе эксплуатации турбокомпрессоры испытывают серьёзные нагрузки, что может стать причиной их поломки. Диагностика двигателей с турбонаддувом – процедура достаточно сложная и требует участия компетентных специалистов.

Мастера компании «Турбосистемы» проведут диагностику вышедшего из строя турбокомпрессора, сделают осмотр влияющих на его работу систем двигателя и осуществят ремонт турбины любой сложности – профессионально, безошибочно и в короткие сроки.

ПОЧЕМУ НАМ МОЖНО ДОВЕРЯТЬ?

Наша компания была учреждена в декабре 2006 года как филиал литовской фирмы «Turboservisas» – пионера в области ремонта турбин на территории бывшего Советского Союза, которая начала ремонтировать турбины с 1994 года.

Мы являемся также официальными представителями всемирно известной фирмы «Holset » («Cummins Turbo Technologies»), которая изготавливает турбины (турбокомпрессоры) для таких известных автопроизводителей как Volvo, Man, Iveco и других.

Причастность к таким известным брендам обязывает нас к добросовестному ведению бизнеса – будь то ремонт турбин дизельных автомобилей или продажа турбокомпрессоров и комплектующих.

ГАРАНТИРУЕМ КАЧЕСТВО

Мы отвечаем за качество перед нашими покупателями, ведь ремонт турбин в нашей компании осуществляют специалисты, которые прошли обучение в Европе.

Кроме того, в Санкт-Петербурге и Москве только мы обладаем фирменным оборудованием, которое рекомендовано к использованию заводами изготовителями турбин.

Вся готовая продукция, предлагаемая нами к реализации, соответствует требованиям Госстандарта, что подтверждено наличием сертификатов.

Покупая у нас новую турбину или заказывая ремонт турбокомпрессора вышедшей из строя, вы получаете гарантию 1 год в независимости от пробега вашего автомобиля.

ДОСТАВКА И ЦЕНА

Мы доставляем турбокомпрессоры из Санкт-Петербурга, Москвы, Вильнюса в любую точку России удобными для заказчика транспортными компаниями: авиа-, авто - и железнодорожными.

Компания «Турбосистемы» предлагает самые низкие цены на автомобильные турбокомпрессоры. Оплату принимаем как по наличному, так и по безналичному расчёту.

Для постоянных клиентов действует особая система льгот: поэтапная оплата, отсрочка платежа, скидки.

Продажа турбин (турбокомпрессоров) производится оптом и в розницу

КАК СДЕЛАТЬ ЗАКАЗ?

Очень просто: воспользуйтесь разделом «Контакты». Если у вас появились вопросы – звоните или воспользуйтесь формой обратной связи, – мы с удовольствием на них ответим.

ТУРБОСИСТЕМЫ - НАДЁЖНЫЕ ТУРБИНЫ ДЛЯ ЛЮБОГО АВТО!

турбины

StreetRacing / Тюнинг - Турбины

Турбины: Эксплуатация турбины

Правильная эксплуатация вaжна для продления срока службы турбокомпрессора. Вы можете добиться максимального срока службы турбины, если будете следовать нескольким правилам :

Запуск турбины

При запуске двигателю необходимо поработать на холостых оборотах минимум 1 минуту.

Полное рабочее давление создается за секунды, но оно только позволяет разогнать движущиеся части турбины в условиях хорошей смазки. Увеличивать обороты на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся - значит заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки. Это может привести к преждевременной поломки турбокомпрессора.

Низкая температура и редкий запуск турбины

Если двигатель эксплуатировался достаточно редко, или если температура воздуха очень низкая, проверните двигатель перед запуском, а затем запустите на холостых оборотах. Это позволяет маслу циркулировать и заполнить систему прежде, чем появятся нагрузки.

Выключения

Дайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания. При нагруженном двигателе, турбокомпрессор работает на очень высоких оборотах и при высокой температуре. Быстрое выключение или "горячее выключение зажигания " создает быстрые переходные процессы и перепады температур в турбине и уменьшает жизнь турбокомпрессора.

Холостые обороты

Желательно не оставлять двигатель долго работающим на холостых оборотах (более 20-30 минут). При холостых оборотах, турбина генерирует низкое давление и возможны протекания паров масла через соединения турбины.

Это не приносит никакого реального вреда для турбины, только придает синий дым к выхлопу двигателя.

Идентификация турбины

Информационная бирка закреплена на компрессорной улитке вашего турбокомпрессора. Данные на ней используются при ремонте или поиске запчастей для вашей турбины.

A номер производителя

Официальный номер производителя. Используется в каталогах и литературе. Самый важный и базовый номер для установления турбины.

B серийный номер

Серийный номер уникален для каждой турбины. По нему также можно установить тип турбины, как и по номеру А. Но это более трудоемко.

C клиентский номер турбины

Это номер дающийся производителем турбины (номер производителя). Этот номер используется в литературе описывающей турбины разных производителей. В дополнение к нему может быть также номер производителя/сборочный номер A

D тип турбины

Тип соответствует модели или размеру крепления турбокомпрессора

Поиск неисправностей

Если в работе вашего двигателя возникли неполадки, не стоит сразу же делать вывод, что неисправен турбокомпрессор. Используйте схему поиска неисправности, чтобы установить источник проблемы перед снятием турбины с двигателя.

Втягивающее действие струи газа

Описание:

Научно-популярные учебные фильмы: http://www.youtube.com/user/kinofilmo...

Оставьте комментарий!

Комментарий будет опубликован после проверки

Имя и сайт используются только при регистрации

Выберите человечка с поднятой рукой!