8-900-374-94-44
Как устроена турбина
Устройство системы турбонаддува очень простое. Турбина устанавливается на выпускной коллектор двигателя. Выхопные газы из цилиндров вращают турбину. Турбина соединена валом с компрессором, который находится между воздушным фильтром и впускным коллектором. Компрессор сжимает воздух, который поступает в цилиндры.
Выхлопные газы из цилиндров проходят через крыльчатку турбины и вращают ее. Больше выхлопных газов – быстрее вращается крыльчатка турбины. На другом конце вала распологается крыльчатка компрессора, которая подает воздух к цилиндрам.
Для того, чтобы выдерживать скорости вращения в 150.000 оборотов в минуту, вал турбины должен поддерживаться особыми подшипниками. Большинство обычных подшипников на таких скоростях просто разваливаются, поэтому в турбинах используются особые гидроподшипники.
Одна из проблем турбонагнетателей заключается в том, что они не дают мгновенной реакции на газ. Турбине необходима секунда или две, чтобы раскрутиться до оптимальной скорости и создать нужное давление. Эта секундная задержка называется турбо-лагом, после которой автомобиль устремляется вперед.
Один из вариантов понизить турбо-лаг – уменьшить инерцию вращающихся деталей, уменьшив их вес. Это позволит турбине и компрессору раскручиваться быстрее и создавать давление раньше. Хотите меньше инерции, выбирайте турбину меньшего размера. Маленькие турбины создают давление быстрее и на более низких оборотах двигателя, но на высоких скоростях, когда необходимо очень много воздуха, маленькие турбины могут не справиться со сжатием воздуха. При больших скоростях двигателя, когда поток выхлопных газов возрастает, создается угроза для маленьких турбин, через которые проходит слишком большой поток и скорость возрастает до огромных показателей.
У многих систем турбонаддува есть клапан вестгейта (wastegate valve), который позволяет выводить излишние выхлопные газы, дабы турбина не раскручивалась слишком быстро. Пружинка в клапане вестгейта определяет давление в системе, если давление становится выше определенного показателя, это значит, что турбина вращается слишком быстро, тогда излишнее давление сбрасывается через вестгейт, а скорость вращения турбины замедляется.
Некоторые турбины имеют шариковые подшипники, а не гидроподшипники. Но эти шариковые подшипники тоже специфичные – они изготовленные по передовым технологиям с использованием превосходных материалов. Такие подшипники позволяют вращаться валам с меньшим трением, чем при использовании гидроподшипников. Также такие подшипники позволяют использовать более легкие валы меньшего размера.
Также в турбинах используются керамические крыльчатки, которые легче стальных.
В следующий раз я расскажу вам как работают турбины в паре.
Первая часть
Вторая часть
Или все наоборот 😉
Подпишись на наш Telegram-канал
Перед походом в сервис, который производит ремонт турбин, необходимо разобраться с устройством турбины, чтобы при дефектации понимать какие детали действительно необходимо заменить, а какие можно оставить.
Несмотря на широкий модельный ряд турбокомпрессоров, они имеют незначительные конструктивные отличия, и все они работают по одному принципу и выполняют одинаковые функции.
Под термином «турбина» часто подразумевают турбокомпрессор. Это не совсем соответствует истине, так как турбина является всего лишь одной из составных частей турбокомпрессора.
Турбокомпрессор состоит из среднего корпуса, вала с крыльчатками, одного либо двух опорных и одного упорного подшипников скольжения, системы уплотнений (все в сборе называется картридж), двух улиток («горячей и холодной»), в которых вращаются крыльчатки.
Опорные подшипники плавающего типа, т.е. имеют зазор со стороны корпуса и вала (тот самый радиальный люфт, который хорошо ощутим при нажатии на кончик вала турбины). Подшипники смазываются моторным маслом системы смазки двигателя. Масло подается по каналам в корпусе подшипников. Для герметизации масла на валу установлены уплотнительные кольца. В некоторых конструкциях бензиновых двигателей для улучшения охлаждения дополнительно к смазке применяется жидкостное охлаждение турбины. Где корпус подшипников турбонагнеталя включен в двухконтурную систему охлаждения двигателя.
На всё это устройство навешен пневмопривод, приводящий в действие байпасный (перепускной) клапан. Назначение байпасного клапана – регулировать обороты турбины и, соответственно, производительность компрессора. Сама турбина – это крыльчатка (колесо), неразъемно насаженная на вал и приводящая во вращение другую крыльчатку – компрессор. Колесо турбины изготовлено из жаростойкого сплава, компрессор – алюминиевый, вал – обычная среднелегированная сталь и в редких случаях сплавы/керамика.
Отремонтировать эти детали невозможно, их можно только заменить.
Корпус турбокомпрессора представляет собой сплошную отливку из чугуна, в которой на подшипниках вращается вал.
Улитка турбины – чугунная деталь сложной формы. Именно она формирует газовый поток, вращающий колесо турбины. Улитка компрессора представляет собой алюминиевую отливку с механически обработанным местом под компрессор. Вращающийся компрессор засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает его и по кольцевому каналу подаёт в двигатель.
В воздушном тракте высокого давления (после компрессора) может устанавливаться предохранительный клапан. Он защищает системы от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блоу-офф клапана (blow-off) или перепускаться на вход компрессора с помощью бай-пас клапана (by-pass).
В данной статье мы рассмотрели общее устройство турбокомпрессора, разобравшись с которым, Вы будете понимать о чем идет речь во время диагностики либо дефектации турбокомпрессора на сервисе.
Если у Вас возникают сложности, обращайтесь в ТурбоМикрон, мы поможем решить любые вопросы, связанные с турбинами.
ИНДЕКС
Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными турбинами. [2]
Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы, как правило, состоят из нескольких основных компонентов: как крылья самолета.
Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская. Ветер движется быстрее вдоль изогнутой кромки, создавая разницу в давлении с обеих сторон лопасти. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы выровнять разницу давлений, заставляя лопасти вращаться. [5]
У MidAmerican Energy Company есть отличное видео о строительстве ветряной турбины, для просмотра нажмите здесь.
Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.
(н.д.). Части турбины [Онлайн]. Доступно: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html Опорные конструкции для оффшорных ветряных турбин очень динамичны и должны выдерживать комбинированные ветровые и гидродинамические нагрузки, а также сложные динамические характеристики ветряной турбины. Крайне важно учитывать комплексное влияние ветровой и волновой нагрузки, а также системы управления ветровой турбиной, поскольку это ситуация, когда общая нагрузка, вероятно, будет значительно меньше, чем сумма составляющих нагрузок. Это связано с тем, что нагрузки не совпадают, а также потому, что аэродинамическое демпфирование, обеспечиваемое ротором, значительно гасит движения из-за волновой нагрузки.
Конструкции для поддержки ветряных турбин бывают различных форм и размеров; наиболее распространенные показаны в таблице 5.2 и на рисунках 5.6–5.9. На сегодняшний день для большинства установленных морских ветровых электростанций выбраны монобатареи.
Процесс проектирования опорных конструкций морских ветряных турбин показан на рис. 5.10.
Таблица 5.2: Варианты опорной конструкции
| Структура | Примеры | Использование | Примечания |
| Моноопора | Utgrunden (SE), Blyth (Великобритания), Horns Rev (DK), North Hoyle (Великобритания), Scroby Sands (Великобритания), Arklow (IE) Ирландия, Barrow (Великобритания), Kentish Flats (Великобритания), OWEZ (NL) , Прайсс Амалия (Нидерланды) | От мелководья до средней глубины | · Изготовлен из стальной трубы, обычно диаметром 4-6 м, · Устанавливается методом забивания и/или сверления, · Переходник, залитый раствором на вершине сваи |
| Куртка | Беатрис (Великобритания), Альфа Вентус (Германия) | Глубина воды от средней до большой | · Изготовлен из сваренных стальных труб, обычно диаметром 0,5-1,5 м, · Анкеруется забивными или буровыми сваями, обычно диаметром 0,8–2,5 м |
| Штатив | Альфа Вентус (Германия) | Глубина воды от средней до большой | · Изготовлен из сваренных вместе стальных труб, обычно диаметром 1,0–5,0 м, · Переходник встроен в центральную стойку, · Анкеруется забивными или буровыми сваями, обычно диаметром 0,8–2,5 м |
| Гравитационное основание | Vindeby (DK), Tuno Knob (DK), Middlegrunden (DK), Nysted (DK) Lilgrund (SE), Thornton Bank (BE) | От мелководья до средней глубины | · Из стали или бетона, · Зависит от веса конструкции, чтобы противостоять опрокидыванию, дополнительный вес может быть добавлен в виде балласта в основании, · Морское дно может потребовать тщательной подготовки, · Подвержен истиранию и подрыву из-за размера, |
| Плавучие сооружения | Карм øy (НО) | От глубоких до очень больших глубин | · Полагается на плавучесть конструкции, чтобы сопротивляться опрокидыванию, · Движение плавучей конструкции может добавить дополнительную динамическую нагрузку на конструкцию, · Не зависит от условий морского дна, |
Рисунок 5.
6: Моноблок
Источник: Garrad Hassan and Partners Ltd
Рисунок 5.7: Базовая структура Gravity (Только ориентировочная: фактические реализации могут значительно отличаться)
Источник: Garrad Hassan and Partners Ltd
Рисунок 5.8: Конструкция кожуха
Источник: Garrad Hassan and Partners Ltd
Рисунок 5.9: Структура штатива (третья ножка скрыта)
Источник: Garrad Hassan and Partners Ltd
Рисунок 5.10: Типовые исходные данные для проектирования основной опорной конструкции
На конструкцию конструкций сильно влияют гидрометеорологические условия и исследования на площадке.
Метеоокеанические условия определяются с помощью подробного гидродинамического анализа на основе долгосрочных данных ретроспективных моделей и калибруются по краткосрочным измерениям волн на месте.
Исследования на местах сами по себе являются важными задачами, требующими тщательного планирования для достижения оптимальных результатов в рамках программы и финансовых ограничений. Они включают в себя сочетание геофизических и геотехнических измерений. Геотехнические исследования определяют физические свойства грунтов, в которые должны быть помещены фундаменты, и достигаются с помощью конусного пенетрометра или скважинных испытаний. Геофизические испытания включают измерение глубины воды и сейсмических свойств нижележащих слоев почвы и могут использоваться для интерполяции физических результатов геотехнических испытаний. Тип и объем геотехнических испытаний зависят от типа грунта на участке и однородности условий на этом участке.
Проект второстепенных конструкций, таких как палубы, площадки для лодок и кабельные J-образные трубы, обычно разрабатывается на этапе детального проектирования.