Принцип работы турбины: Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Содержание

Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Мощность двигателя автомобиля напрямую зависит от того, какое количество топлива и какой объем воздуха поступают в двигатель. Чтобы повысить мощность двигателя, логично увеличить количество этих компонентов. 

Просто увеличить количество топлива недостаточно, если при этом не увеличить объем воздуха, необходимого для максимально полного сгорания топлива. Использование турбокомпрессора дает возможность доставить больший объем воздуха в цилиндры, предварительно сжав его.

Принцип работы турбины двигателя таков: в цилиндры под давлением отработанных газов подается сжатый воздух, который вращает крыльчатку. Компрессор, расположенный на одном валу с крыльчаткой, нагнетает давление в цилиндр.

Турбонаддув от выхлопных газов – наиболее эффективная система увеличения мощности двигателя. Использование турбонаддува не увеличивает объем цилиндров и не влияет на частоту вращения коленвала.

Таким образом, помимо увеличения мощности, турбонаддув позволяет рационально расходовать топливо и уменьшить токсичность отработанных газов благодаря тому, что топливо сгорает полностью. 

Устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува используется не только в дизельных, но и в бензиновых двигателях.

Система турбонадува состоит из следующих элементов:

  • Турбокомпрессора;
  • Интеркулера;
  • Перепускного клапана;
  • Регулировочного клапана;
  • Выпускного коллектора.

 

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов. 

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться.  С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что  здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

Более наглядно схема работы турбины показана в этом видео:

 

 

 

Принцип работы дизельной турбины несколько отличается от работы турбины на бензиновом двигателе.

В чем отличие? Давайте рассмотрим подробнее.

 

Отличие работы турбины бензинового двигателя

Основное отличие турбин бензинового двигателя от турбин дизельного в том, что последние раскручиваются с помощью выхлопных газов, температура которых достигает 850 градусов.  А турбина бензинового двигателя раскручивается с помощью газов, имеющих температуру от 1000 градусов. Имея одинаковый принцип работы, бензиновая турбина изготовлена из более жароустойчивых сплавов, нежели турбина дизельная.

Само строение бензиновой турбины также имеет некоторые отличия, в частности угол входа, крутка лопаток и т.д. По этой причине не стоит использовать дизельные турбины для наддува бензинового двигателя, впрочем, как и наоборот (подробнее в статье).

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Принцип работы турбокомпрессора автомобиля — ПроТурбо

Принцип работы турбокомпрессора

Турбокомпрессор – важнейшая составляющая часть двигателя современного автомобиля. Благодаря ему достигается существенный прирост мощности при незначительной массе самой детали.

Как известно, принцип работы турбокомпрессора заключается в сильном сжатии подаваемого в двигатель воздуха и, соответственно, создании высокой мощности взрыва в цилиндрах двигателя. Благодаря турбокомпрессору в двигатель поступает на 50% больше объема воздуха, таким образом, сжигается больший объем топлива, что увеличивает мощность двигателя на 30-40% при тех же затратах топлива. Мотор, который имеет турбину, вырабатывает намного больше полезной энергии, чем не оснащенный ею.

Механизм состоит из таких основных элементов:

  • корпус турбины, в которой выхлопные газы вращают ротор;
  • корпус компрессора, который всасывает воздух, а затем с помощью ротора нагнетает его в систему впуска;
  • картридж между турбиной и компрессором, содержащий вал с крыльчатками ротора;
  • интеркулер, который охлаждает воздух перед нагнетанием его в цилиндры двигателя.

Принцип действия автомобильной турбины

Турбокомпрессор на двигатель крепится к выпускному коллектору.   Система турбокомпрессора заключается в том, что турбина при помощи вала соединяется с компрессором, который установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором.

Принцип действия автомобильной турбины заключается в сжатии воздуха, который поступает в цилиндры двигателя. Так возникает давление турбокомпрессора. Выхлопные газы из цилиндров вращают лопатки ротора и выходят через боковое отверстие в корпусе турбины в глушитель. Благодаря устройству турбины автомобиля ее ротор, находясь в специальном теплоустойчивом корпусе, превращает энергию потока отработавших газов в энергию вращения и перенаправляет её на компрессорный ротор.

С другой стороны вала ротор компрессора всасывает чистый атмосферный воздух из впускного тракта и направляет его под сильным давлением дальше во впускной тракт к цилиндрам мотора. Когда ротор компрессора вращается, воздух втягивается внутрь и сжимается, так как лопасти ротора вращаются с высокой скоростью. Корпус компрессора разработан таким образом, чтобы превращать поток воздуха, обладающий высокой скоростью и низким давлением, в поток воздуха с высоким давлением и низкой скоростью с помощью процесса, называемого диффузией. В этом и заключается принцип действия автомобильной турбины.

Особенности функционирования

Оба эти ротора, турбинный и компрессорный, жестко закреплены на роторном валу, вращающемся на гидростатических подшипниках. Они поддерживают вал на тонком слое масла, которое постоянно подается для снижения трения и охлаждения вала. Для правильной работы подшипники скольжения должны быть покрыты пленкой масла. Зазоры подшипников очень малы, меньше толщины человеческого волоса.

В турбомоторах воздух, который поступает в цилиндры, приходится дополнительно охлаждать – тогда его сжатие можно будет сделать еще сильнее, закачав в цилиндры двигателя больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух легче, чем горячий. Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, от деталей турбонаддува. Поэтому перед попаданием в цилиндры двигателя сжатый воздух охлаждается в интеркулере. Интеркулер – это радиатор жидкостного или водяного охлаждения, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам двигателя. За счет охлаждения увеличивается плотность воздуха и, соответственно, закачать в цилиндры его можно больше.

Мощность турбины автомобиля такова, что ротор турбокомпрессора вращается со скоростью до 150 тыс. оборотов в минуту, что примерно в 30 раз быстрее, чем скорость вращения автомобильного двигателя. Так как она соединена с выхлопной системой, температура в турбине также очень высокая. Работа турбокомпрессора заключается в том, что воздух поступает в компрессор при температуре окружающей среды, но при сжатии температура растет и на выходе из компрессора достигает 200°С.

На «самообслуживание» системы наддува тратится немного энергии от двигателя – всего лишь около 1,5%. Это происходит потому, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов за счет их охлаждения. Кроме этого, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объема большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Все это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными аналогами такой же мощности.

В последнее время популярность турбокомпрессоров резко возросла. Они оказалось перспективнее не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Если вы хотите купить турбокомпрессор с доставкой – вы обратились по адресу. На нашем сайте можно сделать заказ, а также узнать характеристики турбокомпрессора и характеристики турбины для модели своего автомобиля.

Принцип работы турбины, как работает турбина на дизельном двигателе

Если вам интересно, каков принцип работы турбины на дизельном двигателе, значит вы попали по адресу. О том, что такое дизельный турбокомпрессор и как он работает, вы узнаете в данной статье.

Как работает турбина на дизеле? Как работает турбина в дизельном двигателе?

Итак, турбокомпрессор — это небольшой воздушный насос, которых осуществляет работу всех элементов турбины. Как известно, турбина вращается с помощью особого тока, получаемого от собранных в процессе езды автомобиля газов. Учитывая тот факт, что скорость лопаток турбины разгоняются почти до скорости света, маневренность во время езды на автомобиле с турбиной значительно выше, чем в автомобилях без неё. Во время “зажигания”, турбина соединяется с жесткой осью и подает его в коллектор двигателя. Чем больше воздуха — тем выше мощность двигателя. Такие воздушные подушки позволяют сделать каждую поезду максимально комфортной, эффектной и маневренной. Именно эти причины вынуждают автолюбителей со всего мира покупать турбины высокого класса за доступную цену. Качество работы турбины на дизеле определяется уровнем всасываемого воздуха, уровнем сжатие этого воздуха, соотношении входа и выхода отработанных газов, мощность компрессора и турбины.

Как проверить работает ли турбина на дизеле? Как проверить справность турбины?

Турбина — штука непростая, но стоит всего лишь из корпуса и ротора. Газы, о которых мы говорили выше, попадают в специальных патрубок, проходят по небольшому каналу, ускоряются и приводят в движения лопатки турбокомпрессора. Как видите, принцип работы дизельного двигателя с турбиной заключается в скорости вращения турбины, благодаря переработанному воздуху. Что логично, скорость вращения лопаток напрямую зависит от размеров “улитки” турбины. К примеру, устройство грузовика может в несколько раз превышать размеры устройства легкового автомобиля, так как для полноценной работы турбины в большом агрегате, её корпус должен быть разделен на два отельных канала, которые поочередно перерабатывают воздух. Чтобы максимально облегчить давление воздушного потока, специалисты советуют устанавливать на турбине специальное кольцо. Компрессор, в свою очередь, производится из ротора и корпуса. Лопатки ротора, как правило, изготавливают из надежного алюминия, а форму имеют особую — улиточную. Это необходимо для того, чтобы воздух направлялся строго в центр ротора. Обычный режим работы турбокомпрессора включает в себя большое давление, которое регулярно сжимается. Важно знать, что все динамические прибора работают по принципу разности давлений.

СТО “Центр Турбин” предлагает вашему вниманию услуги по установке, реставрации и ремонту автомобильных турбин. Все наши специалисты имеют колоссальные знания и стаж работы с автомобильными турбинами. Именно поэтому качество наших услуг находится на высоком уровне. Если вы не знаете, какая турбина подходит именно вам, обратите внимание на мобильный номер, указанный на нашем сайте. Наши консультанты с радостью помогут вам выбрать модель турбины, удовлетворяющую все ваши запросы.

Устройство турбокомпрессора (турбины) двигателя. Принцип работы — ЭнергоТехСтрой, Челябинск

Современная сельскохозяйственная техника оснащается турбокомпрессором. Он направляет воздух в цилиндры посредством газов, которые выходят из двигателя. Вследствие такого наддува воздух попадает в цилиндры под высоким давлением в больших объемах. Устройство турбокомпрессора позволяет повысить мощность техники, а расход топлива наоборот снизить.

Устройство турбокомпрессора

Турбина двигателя (турбокомпрессор двигателя) состоят из нескольких элементов:

  • Газовая турбина;
  • Компрессор;
  • Крыльчатка и улитка;
  • Подшипники, клапаны, гайки и другие крепежные элементы;
  • Насос;
  • Связующая ось.

Колеса турбокомпрессора двигателя крепко фиксируются на одном валу и помещаются в корпуса. У компрессора корпус изготовлен из алюминия, а у турбины – из сплава чугуна.

Принцип работы турбины двигателя

Устройство турбокомпрессора позволяет газам стремительно направляться через трубопровод в газовую турбину. Оттуда при помощи высокого давления по сопловому аппарату газы переходят на лопатки колеса, благодаря чему газовая турбина вращается с огромной скоростью. И только после всех этих действий газы выводятся в атмосферу сквозь глушитель.

Когда колесо турбокомпрессора двигателя (турбины двигателя) крутится, оно захватывает воздух, который поступает из атмосферы при помощи воздухоочистителя. Вследствие чего воздух направляется на лопасти компрессора, стремительно раскручивается и сжимается. После этого он под сильным давлением попадает в цилиндры. Из-за постоянного избыточного давления в трубопроводе важно смазывать его дизельным топливом.

Чем больше будет плотность воздуха, подаваемого в цилиндры, тем выше мощность турбины двигателя (турбокомпрессора двигателя), а удельный расход топлива намного меньше. Повысить плотность воздуха можно охлаждая воздух, который выходит из компрессора в цилиндры.

Получить более подробную информацию об устройстве турбокомпрессора вы можете у наших специалистов.

Принцип работы турбины. Принцип работы турбокомпрессора.

Турбокомпрессоры состоят из турбины и колеса центробежного нагнетателя (компрессора), установленных на общем валу. Для вращения турбины используется энергия отработавших газов, воздействующих на ее лопатки. Вращение турбины приводит в действие компрессор, который, в свою очередь, засасывает окружающий воздух, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Частота вращения ротора турбокомпрессора не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, но она в значительной степени определяется балансом энергии, получаемой турбиной и отдаваемой компрессору.

Различные области применения турбокомпрессоров требуют применения различных вариантов их конструкций. Однако практически все турбокомпрессоры имеют одни и те же элементы: ротор в сборе, который в сочетании с корпусом подшипника образует так называемый сердечник (картридж), а также кожух компрессора.

Турбокомпрессор, приводимый в действие отработавшими газами:
1 — кожух компрессора;
2 — колесо компрессора;
3 — кожух турбины;
4 — ротор;
5 — корпус подшипника;
6 — поступление отработавших газов;
7 — выход отработавших газов;
8 — вход атмосферного воздуха;
9 — выход сжатого воздуха;
10 — подача масла;
11 — выход масла

Уплотнительные кольца, устанавливаемые со стороны входа и выхода, служат для герметизации масляной камеры, расположенной вне корпуса подшипника. В особых случаях качество уплотнения может быть улучшено установкой воздухоуловителя или торцевого уплотнения с графитовыми прижимными элементами (со стороны компрессора). В основном применяются подшипники скольжения, которые установлены радиально и имеют двойные гладкие вкладыши плавающего типа или неподвижные гладкие вкладыши, в то время как для обеспечения осевой опоры используются вкладыши с клинообразной поверхностью. Подшипники турбокомпрессора смазываются моторным маслом системы смазки двигателя. Корпус подшипника не имеет дополнительных охлаждающих устройств. Поддержание температур ниже критических значений осуществляется применением теплового экрана и теплоизоляцией корпуса подшипника.

Жидкостное охлаждение корпусов подшипников применяется в том случае, если температура отработавших газов превышает 850°С.

Кожух компрессора обычно изготавливается методом литья из алюминия. В кожух может быть вмонтирован перепускной воздушный клапан. Такие клапаны используются исключительно в наддувных двигателях с искровым зажиганием для предотвращения повышения давления компрессором, когда происходит быстрый сброс нагрузки двигателя.

Для изготовления кожухов турбин используются сплавы сортов от GGG 40 до NiResist Д5 (в зависимости от температуры отработавших газов). Турбокомпрессоры, используемые на двигателях грузовых автомобилей, содержат кожух турбины, в котором два газовых потока объединяются непосредственно перед попаданием на лопатки турбины. Эта конструкция кожуха применяется при организации получения импульсного наддува, когда давление отработавших газов дополняется их кинетической энергией.

При работе турбокомпрессора с постоянным давлением на турбину поступает только энергия отработавших газов и поэтому может быть применена турбина, кожух которой имеет окно для впуска отработавших газов. Такая конструкция особенно распространена на судовых двигателях при использовании турбин с жидкостным охлаждением. Турбокомпрессоры мощных двигателей часто имеют перед турбиной кольцевое сопло. Такое сопло обеспечивает получение равномерного и неразрывного потока газа, поступающего на лопатки турбины с одновременной возможностью проведения тонкой регулировки расхода газа.

Турбокомпрессоры этого типа, устанавливаемые на легковых автомобилях, обычно имеют однопоточные кожухи турбин. Если двигатель такого автомобиля работает в широком диапазоне частот вращения, то необходимы механизмы управления турбокомпрессором, поддерживающие давление наддува на относительно постоянном уровне во всем рабочем диапазоне. Обычно направляют часть отработавших газов от двигателя в обход турбины компрессора посредством управляющего механизма, выполненного в виде перепускного клапана или заслонки.

Такой механизм имеет пневматический привод. При использовании средств микроэлектроники управление давлением наддува может выполняться в функции программируемых режимов работы двигателя. Перспективные управляющие механизмы будут электро-или электронноприводными.

Энергия отработавших газов может быть использована более эффективно при применении управляющих систем, например, турбины с изменяемой геометрией лопаток.

Такие конструкции получили наибольшее признание, т. к. они сочетают в себе широкий диапазон управляющих функций и высокий к.п.д.

Установку угла расположения лопаток осуществляет поворотное регулировочное кольцо. Лопатки могут поворачиваться на требуемый угол специальными кулачками или рычагами. Пневматические исполнительные устройства могут работать как от источника отрицательного (вакуум), так и положительного давления. Микроэлектронная система управления обеспечивает оптимальное давление наддува на всем рабочем диапазоне ДВС.

В двигателях легковых автомобилей небольшой мощности нашли применение турбины с золотниковым регулированием (VST). Турбина VST работает аналогично турбине с неизменной геометрией, с той разницей что первоначально открывается один из двух каналов золотника. При достижении максимально допустимого давления наддува золотник, непрерывно перемещаясь в осевом направлении, открывает второй канал. Каналы выполнены так, чтобы наибольшая часть потока отработавших газов направлялась к турбине. Оставшаяся часть отработавших газов, за счет дальнейшего перемещения регулирующего золотника, направляется в обход крыльчатки компрессора внутри турбонагнетателя.

О новейших технологиях турбонаддува, последовательном и параллельном наддуве и турбинах с изменяемой геометрией читайте в нашей статье «системы турбонаддува Ауди и Фольксваген» в разделе «технологии».

Конструкция, принцип действия и установка турбокомпрессора

Конструкция, принцип действия и установка турбокомпрессора

Каждый автолюбитель хоть раз, но слышал слова «турбокомпрессор», «турбина» или, по-другому, – «газотурбинный нагнетатель». При упоминании турбокомпрессора или турбонаддува автовладелец сразу же думает о мощности и быстроте, ведь именно с этими словами и связан турбокомпрессор.

Что именно происходит под капотом Вашего автомобиля и в двигателе, снабженном турбиной, мы и расскажем в данной статье.

Турбокомпрессор аналогичен воздушному насосу. То есть турбокомпрессор – это конструкция, состоящая из самого компрессора и газовой турбины.

Компрессор состоит из ротора и корпуса. Лопатки ротора компрессора имеют особенную форму, которая позволяет им засасывать воздух через центр ротора и отбрасывать его на стенки корпуса компрессора. Благодаря этому происходит сжатие воздуха, и через впускной коллектор он попадает в двигатель. Габариты компрессора зависят от скорости вращения турбины и от количества воздуха, необходимого двигателю.

Газовая турбина также состоит из ротора и корпуса. Горячие отработанные газы, выходящие из выпускного коллектора, проходят по внутреннему каналу газовой турбины и попадают в турбокомпрессор. Этот канал постепенно начинает сужаться, и газы, проходящие через него, ускоряются и попадают в корпус, который выполнен в форме улитки. Оттуда отработанные газы направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение.

Принцип работы турбокомпрессора

Принцип работы турбокомпрессора заключается в следующем: энергия, которая необходима для сжатия воздуха, поступает от турбины, что совершает обороты за счет энергии потока отработанных газов.

При максимальной энергии отработанных газов и турбина будет вращаться гораздо быстрее. В свою очередь, компрессор тоже будет вращаться быстрее и закачивать больше воздуха.

Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания напрямую зависит от того, какое количество воздуха попадет в цилиндры ДВС. Чем больше воздуха в цилиндрах, тем больше сгорает топлива, за счёт этого влияния турбокомпрессора на двигатель и повышается мощность мотора.

Несмотря на то, что принцип работы турбокомпрессора очень прост, сам агрегат представляет собой довольно тонкое устройство. Для турбокомпрессора требуется исключительно точная подгонка деталей внутри самого устройства и идеально слаженная работа турбокомпрессора и двигателя. При отсутствии слаженной работы между этими деталями последний не только будет работать неэффективно, но и может быть испорчен. Поэтому очень важно следовать технологии установки и обслуживания.

В нашем ассортименте представлен широкий выбор турбокомпрессоров от лидеров производства в этой области. В розничных магазинах и на территории оптовых центров Вы можете приобрести турбокомпрессоры БЗА,чешские турбокомпрессоры CZ Strakonice, турбокомпрессоры ЯМЗ, турбокомпрессоры HYUNDAI, а также скачать подробную инструкцию по установке турбокомпрессора.


ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТАНОВКЕ ТУРБОКОМПРЕССОРА

   

Внимание!

Запрещается применять любые герметики. Куски и обрывки герметика выводят турбину из строя.

Исключите попадание песка и пыли в маслоподающую и маслосливную магистраль. Песок из турбины не вымывается. Он измельчается, оставаясь в подшипниках скольжения.

Соблюдайте правила пожарной безопасности.

Помните:

Несоблюдение правил установки турбокомпрессора ведет к его поломке!

Воздушный фильтр:

  • проверьте герметичность коробки и крепления крышки воздушного фильтра;
  • почистите коробку фильтра и заборный патрубок;
  • промойте воздушные патрубки от фильтра к турбине, от турбины к всасывающему коллектору двигателя и коллектор двигателя от пыли и налипшего песка.

Турбокомпрессор:

  1. Приведите ротор турбины в движение пальцами и запомните, с каким усилием он вращается. При последующих работах периодически прокручивайте ротор, сравнивая усилие вращения.
  2. Перед соединением с турбиной промойте бензином маслоподающую магистраль.
  3. Перед монтажом маслоподающего патрубка залейте в турбину масло, пользуясь шприцом и прокручивая ротор рукой.
  4. Не затягивайте основательно маслоподающую трубку, чтобы получить визуальное подтверждение наличия подачи масла.
  5. Убедитесь в том, что есть свободный слив масла в поддон картера продувкой магистрали.
  6. Прикрутите все патрубки от фильтра к турбине, кроме воздуховодного, для того, чтобы можно было контролировать вращение ротора визуально.
  7. Запустите двигатель на 10-20 секунд. Контролируйте появление масла из незатянутого до конца стыка маслоподающего шланга.
  8. Проверьте усилие вращения ротора турбины (п.2).
  9. Если масло не появилось, повторите п.п.8,9 два-три раза до появления масла.
  10. Затяните маслоподающий шланг, заведите двигатель на одну минуту.
  11. Проверьте, как крутится ротор турбины рукой.
  12. Если нет изменений усилия вращения ротора, наденьте воздуховодный патрубок от фильтра к турбине, затяните и проверьте крепление хомутов, запустите двигатель, прогрейте двигатель на холостом ходу, проверьте работу турбины на различных режимах двигателя.
  13. При появлении посторонних звуков, исходящих от турбины (вой, свист и т.д.) на различных оборотах двигателя, а также при появлении масла в воздуховодных патрубках, немедленно заглушите двигатель и обратитесь к специалистам. Не принимайте никаких действий по разборке турбины.

Практические советы по обслуживанию турбокомпрессора

Если двигатель нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден турбокомпрессор или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной на стр. 5. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если ее не устранить, новый турбокомпрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя; иногда это происходит впервые же секунды после запуска двигателя.

Чтобы быть уверенным в качестве приобретаемого нового или отремонтированного турбокомпрессора, рекомендуется покупать его у официальных дилеров производителя, а ремонтировать только в фирмах, имеющих специальное оборудование и разрешение, подтвержденное сертификатом соответствия. При самостоятельной установке турбокомпрессора следует выполнять приведенные указания:

  • Сливные маслопроводы: снять и полностью прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.
  • Сапун двигателя: снять и полностью очистить. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла. Его также нужно очистить и проверить.
  • Герметик: не использовать жидкий герметик вокруг подающих и сливных маслопроводов. Большинство материалов этого типа могут растворяться в горячем масле, загрязняя его, что вызывает повреждение подшипников турбокомпрессора.
  • Масло и фильтр: заменить масло в двигателе, а также воздушный и масляный фильтры.
  • Предварительная смазка: перед окончательной установкой соединений системы смазки турбокомпрессор должен быть предварительно смазан через отверстие для подвода масла.
  • Запуск: после установки турбокомпрессора запустите двигатель и дайте ему поработать две минуты на холостом ходу. Затем постепенно увеличивайте число оборотов. Совершите пробную поездку. Проверьте установку, чтобы выявить возможные утечки воздуха, отработанных газов или масла.

НЕИСПРАВНОСТИ

АДвигатель глохнет при разгоне
БНедостаток мощности двигателя
ВЧерный выхлоп
ГЧрезмерный расход масла
ДГолубой выхлоп
ЕШум в турбокомпрессоре
ЖПовторяющийся звук в ТКР
3Утечка масла через уплотнение компрессора
ИУтечка масла через уплотнение турбины
АБВГДЕЖ3ИПричинаСпособ устранения
    Элемент воздушного фильтра забитЗамените фильтрующий элемент
   Помехи во впускном канале компрессораУдалите помехи или замените поврежденные детали
      Помехи в выпускном канале компрессораУдалите помехи или замените поврежденные детали
      Помехи во впускном коллекторе двигателяВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи во впускном «коллекторе двигателя
        Утечка воздуха в канале, соединяющем воздушный фильтр и впускной канал компрессораЛибо замените прокладки, либо подтяните соединение
    Утечка воздуха в канале, соединяющем выпускной канал компрессора и впускной коллектор двигателяЛибо замените прокладки, либо подтяните соединение
    Утечка воздуха в соединении впускного коллектора и двигателяВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя либо замените прокладки, либо подтяните соединение
  Помеха в выпускном коллектореВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помеху
      Помеха в выпускной системеЛибо удалите помеху, либо замените неисправные элементы
     Утечка газов в соединениях выпускного коллектора и двигателяВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя либо замените прокладки, либо подтяните соединение
     Утечка газов из входного канала турбины в соединении с выпускным коллекторомЛибо замените прокладку, либо подтяните соединение
        Утечка газов в системе после выпускного канала турбиныВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя исправьте утечку газов
     Помехи в сливной гидролинии ТКРЛибо удалите помехи, либо замените патрубок сливной гидролинии
     Помехи в системе вентиляции картера двигателяВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи из системы вентиляции
     Картридж ТКР либо закоксован, либо в нем произошло отложение осадкаЗамените масло, масляный фильтр и отремонтируйте или замените ТКР
       Топливная система либо вышла из строя, либо плохо отрегулированаВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя отрегулируйте топливную систему и замените поврежденные детали
       Некорректная работа распредвалаВ соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя замените изношенные детали
   Изношены либо поршневые кольца, либо цилиндры (прорыв газов)В соответствии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель
   Внутренние неполадки в двигателе (клапаны, поршни)В соответствии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель
 Грязь пригорела к колесу компрессора или к лопастям диффузораОчистите колесо, найдите и удалите источник грязного воздуха, замените масло и масляный фильтр
  Поврежден ТКРОпределите причину повреждения и замените ТКР
        Неисправность перепускного клапанаПроверьте правильность работы перепускного клапана и его привода
        Высокое давление наддува, отключение зажиганияПроверьте правильность работы перепускного клапана и его привода, замените неисправные детали

Поиск неисправностей в турбокомпрессорах

На нормально работающем двигателе, который своевременно и качественно обслуживается, турбокомпрессор может безотказно работать в течение долгих лет.

Проявление неисправностей может быть следствием:

  • плохой регулировки топливной аппаратуры;
  • недостаточного давления в масляной системе;
  • попадания в турбокомпрессор посторонних предметов;
  • загрязненного масла;
  • разбалансировки ротора;
  • длительной работы двигателя на минимальных оборотах;
  • неправильной остановки двигателя;
  • загрязнения воздушного и масляного фильтров.

Часто турбокомпрессоры снимают с двигателя без предварительной проверки необходимости этого. Ремонт турбокомпрессора можно производить, лишь убедившись в отсутствии неисправностей в двигателе. В большинстве случаев это позволяет избежать бесполезной замены турбокомпрессора.

Чаще всего встречаются следующие признаки неисправностей, связанных с турбокомпрессором:

  • двигатель не развивает полную мощность;
  • черный дым из выхлопной трубы;
  • синий дым из выхлопной трубы;
  • повышенный расход масла;
  • шумная работа турбокомпрессора.

1. Низкая мощность двигателя, черный дым из выхлопной трубы

Оба признака являются следствием недостаточного поступления воздуха в двигатель, причиной чего может быть засорение канала подвода воздуха либо его утечка из впускного или выпускного коллектора. Для этого необходимо проверить следующие элементы:

  • воздушный фильтр;
  • крепления воздуховодов;
  • выпускной коллектор, его уплотнения, систему выпуска;
  • турбокомпрессор (следы трения роторов турбины и турбокомпрессора).

Для начала нужно запустить двигатель, после чего прослушать шум, производимый турбокомпрессором.

Имея некоторый опыт, можно довольно быстро определить утечку воздуха между выходом турбокомпрессора и двигателем по свисту, который возникает при этом. После этого проверьте, не засорен ли воздушный фильтр.

Проверьте (в случае необходимости) количество поступающего воздуха, пользуясь техническими данными турбокомпрессора. Затем заглушите двигатель, снимите уплотнение между воздушным фильтром и турбокомпрессором и проверьте отсутствие или наличие выброса масла из турбокомпрессора.

Проверьте отсутствие повреждений гофры соединения воздушного фильтра и турбокомпрессора, продуйте или замените воздушный фильтр.

Кассета воздушного фильтра должна быть сухой. Промойте и продуйте воздухом охладитель воздуха, расположенный между турбокомпрессором и воздуховодом подачи воздуха на двигатель. Убедитесь в отсутствии прорывов выхлопных газов из-под креплений выхлопного коллектора, проверьте надежность крепления резьбовых соединений выхлопного коллектора.

Теперь повращайте вал турбокомпрессора, чтобы установить, свободно ли он вращается, нет ли повышенного износа или повреждения ротора турбины или турбокомпрессора. Обычно ось всегда имеет небольшой люфт, но если при вращении турбокомпрессора рукой ротор турбины и турбокомпрессора задевает или трется о корпус, налицо явный износ, требующий капитального ремонта турбокомпрессора.

Если после проверки всех элементов неисправности не обнаружены, значит падение мощности возникло не из-за турбокомпрессора. Необходимо искать неисправности в самом двигателе.

2. Синий дым из выхлопной трубы

Появление синего дыма является следствием сгорания масла, причиной которого может быть либо его утечка в турбокомпрессоре, либо неисправности в двигателе.

Нужно проверить следующие элементы:

  • воздушный фильтр;
  • трубу сливного маслопровода и сапун двигателя.

Прежде всего проверьте воздушный фильтр: любое препятствие на пути воздуха к турбокомпрессору может стать причиной утечки масла со стороны турбокомпрессора. В этом случае за ротором турбокомпрессора образуется разряжение, что вызывает засасывание масла из среднего корпуса.

Следующим этапом проверки будет снятие корпусов турбины и турбокомпрессора для проверки свободного вращения вала и отсутствия повреждений роторов.

Затем проверьте сливной маслопровод от турбокомпрессора к корпусу двигателя на отсутствие повреждений, сужений и пробок.

Засорение этого маслопровода или повышенное давление в картере двигателя (в большинстве случаев вызываемое засорением системы вентиляции картера) приводит к тому, что масло из турбокомпрессора не возвращается в масляный картер двигателя. Проверьте, не повышено ли давление газов в картере.

Используйте масло, рекомендуемое производителем для двигателей с турбонаддувом!

Не следует упускать из виду тот факт, что в масляный картер сливается не только масло, в нем присутствует также часть отработанных газов и сжатого воздуха, из турбины и турбокомпрессора. В этой смеси на одну часть масла приходится 4-5 частей газов.

В последнюю очередь снимите выпускной коллектор двигателя и проверьте наличие следов масла. Если следы масла не обнаружены — ищите неисправность в двигателе.

3. Повышенный расход масла (без синего дыма)

Проверьте воздушный фильтр, а затем крепления корпуса турбины турбокомпрессора и давление в нем. Оцените люфт в роторе турбокомпрессора, проверьте отсутствие следов износа от трения ротора турбокомпрессора и турбины о стенки соответствующих корпусов. Это обнаруживается по люфту вала ротора турбокомпрессора.

Если ничего необычного не выявлено, следует искать неисправность за пределами турбокомпрессора. Иногда постоянная утечка масла происходит через турбину турбокомпрессора, притом, что она находится в исправном состоянии. Практика показывает, что «виноват» в этом засоренный сливной маслопровод или повышенное давление в масляном картере двигателя. Как уже разъяснялось выше, по этому маслопроводу течет не только масло, но и большое количество газов. Поэтому идеальной формой для этого маслопровода была бы прямая труба, отходящая от турбокомпрессора и без изгибов идущая в масляный картер двигателя, вывод которой в картере располагался бы чуть выше нормального уровня масла в нем. Важным является также диаметр маслопровода. В случае турбокомпрессоров небольшого размера, таких как Garret 73, 704B или 3LD Holset-KKK-Shwitzer, диаметр маслопровода составляет 20 мм. Как говорилось выше, в идеале труба маслопровода должна напрямую, без изгибов и горизонтальных частей, соединять турбокомпрессор с картером двигателя. Однако большинство сливных маслопроводов очень редко бывают подобной формы. При значительном износе двигателя возникают трудности со сливом масла.

4. Шумная работа турбокомпрессора

Если турбокомпрессор шумит при работе, следует проверить следующие элементы:

  • крепление воздуховодов;
  • систему выпуска;
  • подшипники (отсутствие повреждений из-за нехватки масла или загрязненного масла).

Проверьте все трубопроводы, находящиеся под давлением: вход и выход турбокомпрессора, систему выпуска.

Полностью снимите сливной маслопровод и трубку сапуна. Тщательно проверьте, не засорились и не пережаты ли они.

Проверьте легкость вращения оси турбины и отсутствие трения роторов турбины и турбокомпрессора и их повреждения посторонними предметами. Если установлено, что роторы трутся или повреждены, снимите и замените турбокомпрессор.

Ни в коем случае не используйте герметик для крепления подающего и сливного маслопроводов турбокомпрессора. Большинство герметиков при контакте с горячим маслом растворяются в нем. Такое загрязненное масло может повредить подшипники и кольца турбокомпрессора.

Очень часто остатки герметика вызывают засорение масляных каналов внутри турбокомпрессора.

Не забудьте смазать турбокомпрессор перед его установкой. Промойте двигатель, замените масло, установите новые масляный и воздушный фильтры.

Следует обращать внимание на правильность запуска и остановки двигателя с турбокомпрессором. Если заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор продолжает вращаться без смазки, потому что давление моторного масла почти равно нулю. При этом повреждаются подшипники и кольца турбокомпрессора.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветряные турбины по всему миру производят чистую электроэнергию для различных энергетических нужд.

В Соединенных Штатах ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей для выработки электроэнергии, достаточной для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ветряная турбина?

Концепция использования энергии ветра для выработки механической энергии восходит к тысячелетиям. Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины — это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб.Реже встречаются варианты с двумя лопастями, с бетонными или стальными решетчатыми башнями. На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра, обнаруживаемых на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, с одной стороны лезвия образуется карман с воздухом низкого давления. Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, вызывая вращение ротора.Это называется лифтом. Сила подъемной силы намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением. Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора примерно с 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту — скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины — обычно включая шестерни, ротор и генератор — находятся внутри корпуса, называемого гондолой.Некоторые гондолы, расположенные на вершине турбинной башни, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Еще одним ключевым компонентом является контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру. Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Есть два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Турбины с горизонтальной осью работают либо против ветра (ветер ударяет лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Турбины против ветра также включают в себя привод рыскания и двигатель — компоненты, которые поворачивают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Хотя существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в той же степени, что и турбины с горизонтальным доступом. Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

  • Drag-based или Savonius, турбины обычно имеют роторы с твердыми лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
  • Лифтовые турбины, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые имеют форму взбивания яиц).Windspire — это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах — от использования прибрежных ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

  • Большие ветряные турбины, чаще всего используемые коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть, варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти турбины для коммунальных предприятий часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивающих мощность, достаточную для десятков тысяч домов.
  • Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются рядом с местами, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
  • Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующую мощность нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, Департамент инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, предназначенных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.
Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами, чтобы повысить надежность и эффективность ветряных турбин, а также снизить затраты.Исследования программы помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более чем 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за киловатт-час сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предлагают уникальную возможность использовать энергию в тех регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с небольшим количеством других местных источников энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию ветровой энергии в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

Принципы работы турбинного двигателя

Принцип, используемый газотурбинным двигателем, поскольку он обеспечивает силу для движения самолета, основан на законе количества движения Ньютона.Этот закон гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие; следовательно, если двигатель ускоряет массу воздуха (действие), он прикладывает силу к летательному аппарату (противодействие). Турбореактивный двигатель создает тягу, давая относительно более медленное ускорение большому количеству воздуха. Старый чисто турбореактивный двигатель достигает тяги за счет передачи большего ускорения меньшему количеству воздуха. Это была его основная проблема с расходом топлива и шумом.

Масса воздуха увеличивается в двигателе за счет использования непрерывного цикла.Окружающий воздух поступает во впускной диффузор, где он подвергается изменениям температуры, давления и скорости из-за ударного воздействия. Затем компрессор механически увеличивает давление и температуру воздуха. Воздух под постоянным давлением поступает в секцию горелки, где его температура повышается за счет сгорания топлива. Энергия забирается из горячего газа за счет расширения через турбину, которая приводит в действие компрессор, и за счет расширения через выхлопное сопло, предназначенное для выпуска отработавшего газа с высокой скоростью для создания тяги.

Высокоскоростные газы из двигателя можно рассматривать как непрерывные, они передают эту силу летательному аппарату, в котором он установлен, тем самым создавая тягу. Формула для тяги может быть получена из второго закона Ньютона, который гласит, что сила пропорциональна произведению массы и ускорения. Этот закон выражается в формуле:

В приведенной выше формуле масса аналогична весу, но на самом деле это другая величина. Масса относится к количеству материи, а вес относится к силе силы тяжести на это количество материи.На уровне моря при стандартных условиях 1 фунт массы имеет вес 1 фунт. Чтобы вычислить ускорение данной массы, гравитационная постоянная используется как единица сравнения. Сила тяжести составляет 32,2 фута на секунду в квадрате (фут / сек2). Это означает, что свободно падающий объект весом 1 фунт ускоряется со скоростью 32,2 фута в секунду каждую секунду, когда на него действует сила тяжести. Поскольку масса объекта составляет 1 фунт, что также является действительной силой, сообщаемой ему гравитацией, можно предположить, что сила в 1 фунт ускоряет объект 1-1 со скоростью 32.2 фута / сек2.

Кроме того, сила в 10 фунтов ускоряет массу в 10 фунтов со скоростью 32,2 фута / сек2. Это предполагает отсутствие трения или другого сопротивления, которое необходимо преодолеть. Теперь очевидно, что отношение силы (в фунтах) к массе (в фунтах), поскольку ускорение в фут / сек2 равно 32,2. Используя M для представления массы в фунтах, формулу можно выразить следующим образом:

В любой формуле, включающей работу, необходимо учитывать фактор времени. Удобно иметь все временные факторы в эквивалентных единицах (т.е., секунды, минуты или часы). При расчете реактивной тяги удобен термин «фунты воздуха в секунду», поскольку секунда — это та же единица времени, которая используется для силы тяжести.

Летный механик рекомендует

(PDF) Принципы работы газовой турбины

Эффективность цикла Брайтона довольно низкая, прежде всего потому, что значительная часть

подводимой энергии уходит в окружающую среду. Эта исчерпанная энергия обычно имеет относительно высокую температуру

, и поэтому ее можно эффективно использовать для выработки энергии.

Одним из возможных приложений является комбинированный цикл Брайтона Ренкина, в котором выхлопные газы с высокой температурой

, выходящие из газовой турбины, используются для подачи энергии в котел

цикла Ренкина, как показано на рис. 3.12. Следует отметить, что температура T

9

газов цикла Брайтона, выходящих из котла, меньше температуры T

3

пара цикла Ренкина

, выходящего из котла; это возможно в теплообменнике противотока

, котле.

7.7 Одно- и многовальное исполнение

Газовая турбина может быть одно- или многовальной конфигурации. В одновальном корпусе

газовая турбина спроектирована с примерно одинаковыми степенями давления

на всех ступенях расширения, которые механически связаны с газовым компрессором

и генератором и работают на скорости генератора (обычно 3600 или 1800 об / мин для

Электрические системы 60 Гц и 3000 или 1500 об / мин для электрических систем 50 Гц).В конфигурации с несколькими валами

компрессор механически приводится в движение набором ступеней расширения

, размер которых рассчитан на выполнение механической работы, необходимой для компрессора

, так что этот вал не соединен с электрическим генератором. и может

вращаться с разной скоростью. Воздух, производимый этим газогенератором, нагревается и направляется

в турбогенератор: заключительная стадия расширения на отдельном валу, который вращает

с оптимальной скоростью генератора.Газотурбинная установка с комбинированным циклом (ПГУ)

Поставщики

конфигурируют турбогенераторы в различных конфигурациях.

Конфигурации с несколькими валами и с одним валом позволяют настраивать

для оптимизации производительности установки, капитальных вложений, доступа для строительства и технического обслуживания, удобства эксплуатации и минимальных требований к пространству.

Разработка больших газовых турбин F-класса в течение последнего десятилетия

шла рука об руку с усилиями производителей по стандартизации конфигураций парогазовых электростанций

(CCPP), стремясь наилучшим образом использовать новую технологию.Одновальная силовая передача

(SSPT) была первоначально разработана для применений с газовыми турбинами

мощностью более 250 мегаватт. Только позже концепция была расширена до меньших

единиц в диапазоне 60 мегаватт. Новая компоновка ССПТ позволила построить отдельные блоки

мощностью до 450 мегаватт. SSPT внесли наибольший вклад в энергоснабжение станций

, стремясь к экономии затрат и сокращению времени проекта и, следовательно, к меньшему риску. В схемах SSPT

газовая турбина и паровая турбина соединены с общим генератором

на одном валу, тогда как в блоках мультивальной силовой передачи (MSPT) до

три газовые турбины и соответствующие им котлы и генераторы совместно используют обычная паровая турбина

(см. рис.7.11). SSPT и MSPT созданы для рынков 50 и 60 Гц.

Основными преимуществами новой концепции, отмеченной производителями, являются более высокая гибкость работы

, меньшая занимаемая площадь, упрощенное управление, более короткое время запуска, более

стандартизированных периферийных систем, а также более высокая эффективность и доступность. Эта разработка

требует, чтобы помимо новых технических вопросов, связанных с газовой турбиной

160 7 Принципы работы газовых турбин

Типы газовых турбин: обзор 4 типов и принципов работы

Как профессиональная сеть в области промышленного оборудования, мы приглашаем вас прочитать это руководство о типах газовых турбин Linquip, найти более полезную информацию о принципе работы газовых турбин, их применении и узнать о компрессорах и типах камер сгорания.

Принцип работы газовой турбины

Любая газовая турбина работает с циклами впуска, сжатия, расширения и выпуска. В основе принципа работы газовой турбины заключается в том, что в каждом типе газовой турбины компрессор сначала сжимает воздух, а затем этот воздух проходит через двигатель внутреннего сгорания. Топливо непрерывно сжигается для переработки высокотемпературного газа и газа высокого давления. Газовая турбина расширяет газ, вырабатываемый камерой сгорания, в турбину и, таким образом, генерирует энергию вращения, которая используется компрессором на предыдущей ступени.Имеется выходной вал для оставшейся энергии.

Подробнее о цикле газовой турбины Linquip

: все, что вам нужно знать о принципе работы газовой турбины

Применение газовых турбин

Что касается применения газовых турбин, то эти турбины являются одной из самых популярных технологий для производства электроэнергии сегодня. Их выработка электроэнергии также может быть использована на химических заводах и нефтеперерабатывающих заводах. В последние годы они внесли значительный вклад в более чистое производство электроэнергии.Производство новых и передовых технологий позволит лучше использовать газовые турбины во многих секторах энергетики, от производства электроэнергии до транспорта и авиации, тем самым повышая эффективность всех этих отраслей.

Помимо производства электроэнергии на энергетических и химических заводах, эти турбомашины также составляют основу современной авиации и силовых установок самолетов. В самолетах используются разные типы газовых турбин, от небольших пассажирских, таких как прекрасный Hawker 400, ранее известный как MU-300, до великолепного A380.Они также используются в грузовых самолетах от малых до больших, таких как Airbus Beluga. Военные самолеты также приводятся в движение реактивными двигателями.

Если копнуть еще глубже, вы найдете записи в истории, где реактивные двигатели предлагались также для локомотивных, морских и автомобильных двигателей.

Типы газовых турбин

Здесь мы представляем четыре основных типа газотурбинных двигателей. Обращаем внимание, что такое разнообразие конструкции газовых турбин присутствует только в авиационных газовых турбинах.Конфигурация газовых турбин, используемых на электростанциях, очень похожа на турбореактивные двигатели, которые будут рассмотрены ниже.

Первым типом газовой турбины были турбореактивные двигатели. Хотя они выглядят совершенно иначе, чем поршневые двигатели, они работают по тому же принципу: впуск, сжатие, мощность и выпуск. В этом типе двигателя воздух движется с высокой скоростью к впускному отверстию для топлива и воспламенителю камеры сгорания. Турбина вызывает ускоренные выхлопные газы за счет расширения воздуха.

Второй тип газовой турбины — турбовинтовой.Это турбореактивный двигатель, который через зубчатую передачу соединен с воздушным винтом. Рабочий процесс такого типа газовой турбины следующий:

  1. Турбореактивный двигатель вращает вал, связанный с коробкой передач
  2. Коробка передач замедляет процесс вращения, а самая медленная шестерня прикреплена к механизму трансмиссии.
  3. Воздушный винт вращается и создает тягу

Лучшие в мире турбореактивные и турбовинтовые двигатели работают в паре с турбовентиляторными двигателями.Турбореактивные двухконтурные двигатели могут быть подключены к передней части турбореактивного двигателя с помощью канального вентилятора. Затем вентилятор создает дополнительный толчок, помогает двигателю охладиться и снижает уровень шума двигателя.

Четвертый тип газовых турбин — это турбовальные двигатели, которые используются в основном на вертолетах. Самая большая разница в том, что турбовальные двигатели используют большую часть своей мощности для вращения турбин вместо того, чтобы выталкивать их из задней части автомобиля. Турбовальные двигатели представляют собой турбореактивный двигатель с большим валом, соединенным с задней частью.

Компоненты газотурбинного двигателя

Газотурбинный двигатель может создавать полезную тягу. Он может приводить в действие генератор, насос или пропеллер и создавать тягу через сопло в случае чисто реактивного двигателя. Хотя газотурбинный двигатель представляет собой простую систему, компоненты мощной машины должны быть тщательно сконструированы и изготовлены из дорогих материалов из-за их высоких рабочих температур и напряжений. Таким образом, установка газотурбинных двигателей обычно ограничивается крупными агрегатами, в которых они экономичны.

Кроме того, компоненты газовой турбины в основном: компрессор (всасывает и сжимает воздух), камера сгорания (топливо подается в воздух и воспламеняется), турбина (преобразует энергию высокоскоростного газа в роторную). мощность за счет расширения), редуктор и вал (обеспечивает приводные устройства вращательной силой) и выхлопное сопло (выходит из турбинной части с низким уровнем выбросов отработанного газа).

Основные компоненты газотурбинного двигателя будут рассмотрены ниже.Обратите внимание, что редуктор газовой турбины довольно распространен во многих современных газовых турбинах, используемых в мире. Этот компонент отвечает за эффективную подачу выработанной мощности турбины к движущимся частям в зависимости от ее скорости вращения и выходной мощности. Однако есть и более новые конструкции, в которых используется конфигурация с прямым приводом, то есть внутри газотурбинного двигателя отсутствует коробка передач, а мощность вращения турбины напрямую передается туда, где она необходима.

Компрессор газовой турбины

Независимо от того, какой тип газовой турбины вы рассматриваете, все газовые турбины имеют компрессор, который увеличивает давление воздуха на входе перед входом в двигатель внутреннего сгорания.Мощность компрессора имеет решающее значение для общего КПД двигателя.

Компрессоры газовых турбин обеспечивают компонент сжатия термодинамического цикла газотурбинного двигателя. Как правило, доступны три конкретных типа газотурбинных компрессоров: осевой компрессор, центробежный компрессор и компрессор со смешанным потоком.

Осевой компрессор

В газовых турбинах средней и высокой прочности используются осевые компрессоры, поскольку в поле поперечного сечения альтернативные центробежные агрегаты слишком тяжелы и слишком велики.Осевые лопатки в задней части компрессора теряют свою мощность при меньших размерах, и их трудно изготовить точно. Затем производители заменяют задние ступени на центробежный агрегат. Осевые компрессоры в турбинах мощностью более 5 МВт используются для выработки электроэнергии.

Центробежный компрессор

Центробежные компрессоры используются для реактивных газотурбинных двигателей (газотурбинного типа), накопителей энергии и других применений в тяжелой промышленности. Центробежный компрессор передает энергию от лопаток рабочего колеса газовой турбины.Некоторые факторы влияют на производительность компрессоров и турбин, включая динамику лопаток, гидродинамику и физические свойства газа.

Комбинированный компрессор

Компрессоры смешанного типа, также известные как диагональные компрессоры, относятся к группе компрессоров, сочетающих осевые и радиальные компоненты скорости потока, присутствующие в осевых и центробежных компрессорах. Эта комбинация приводит к ступени компрессора с диагональным воздушным потоком.

Эта конструкция унаследовала относительно больший средний радиус на выходе, чем на входе, от центробежной конструкции; однако воздушный поток на выходе имеет осевое направление, а не радиальное.Таким образом, эта логика проектирования использует основные преимущества центробежной и осевой конструкции. Как вы, возможно, уже поняли для центробежной конструкции, выходной диаметр должен быть относительно большим, что делает его конструктивной конфигурацией проблематичной для многих приложений. Однако конструкция со смешанным потоком не страдает от этой проблемы.

Камера сгорания

Камера сгорания или камера сгорания

является важным компонентом газотурбинных двигателей, в которых молекулы топлива проходят экзотермическую химическую реакцию сгорания, или просто называемую горением, с выделением огромного количества тепла.

В результате химической реакции образуется смесь разных газов, которые не только очень горячие из-за характера процесса, через который они прошли, но и имеют очень высокое давление, так как их исходные газы выходят из компрессора. Это заставляет их умолять выбегать из камеры и расширяться в турбине.

Типы камер сгорания

Камеры сгорания могут быть радиальными или кольцевыми, тарно-кольцевыми или силосными. Кольцевая система сгорания представляет собой единую непрерывную камеру в форме пончика, которая окружает турбину в плоскости, связанной с воздушным потоком.Камеры сгорания с трубчатым кольцом аналогичны кольцевым, но вместо одной камеры сгорания они имеют несколько камер сгорания в форме банок. Кольцевые камеры сгорания и камеры сгорания с кольцевым корпусом, как правило, в небольших приложениях, основаны на турбинной технике самолета. Одна или несколько камер сгорания силоса внешне соединены с корпусом газовой турбины. Одна или несколько камер сгорания силоса внешне соединены с корпусом газовой турбины. Обычно камеры сгорания силосов больше, чем кольцевые или кольцевые, и используются в более крупных операциях.

Турбина

Турбина — это место, где вырабатывается механическая энергия. Эта механическая энергия генерируется, когда горячие газы, выходящие из камеры, проходят через лопатки турбины, заставляя их двигаться вокруг своей оси вращения. Теперь другая конфигурация конструкции, эта мощность используется по-другому.

На электростанциях горячий газ расширяется в турбине, чтобы обеспечить мощность, необходимую для вращения лопаток компрессора, а также для выработки электроэнергии. Горячие газы не теряют все свое тепло даже после прохождения последней ступени турбины, поэтому их тепло можно использовать в дальнейшем, направляя их к котлам на тепловых электростанциях.

Та же логика присутствует и в турбореактивных двигателях. В турбореактивных двигателях газ расширяется ровно настолько, чтобы обеспечить мощность, необходимую для компрессора, а также некоторую электрическую мощность, необходимую для приборов. Самолет в этой конфигурации приводится в движение из-за расширения горячих газов в сопле, в результате чего из двигателя выходит струя газов, отсюда и название.

В турбовентиляторных двигателях и турбовальных двигателях горячие газы дополнительно расширяются в турбине для выработки большей механической мощности для обеспечения мощности, необходимой для вращения вентиляторов или лопастей вертолета, которые являются основными источниками движения для летательных аппаратов, использующих эти конфигурации двигателей.

Вал

Одинарный вал

В газовых турбинах может использоваться одновальная или двухвальная конфигурация. Одновальная конструкция состоит из вала, который соединяет вращающуюся часть воздушного компрессора, газотурбинного агрегата и силовой турбины. Эта конструкция лучше всего подходит для приложений с постоянной скоростью, таких как электрические генераторы с постоянной частотой.

Два вала

Двухвальная конфигурация включает воздушный компрессор, газопровод и силовую турбину на втором независимом валу.Эта конструкция обеспечивает гибкую скорость, необходимую для эффективного охвата более широкой карты системы с питанием. Таким образом, производитель газа может работать с необходимой скоростью для создания мощности, необходимой для приводимого в действие оборудования, включая центробежные компрессоры или насосы.

Степень упаковки

Конструкция большинства газовых турбин, используемых в промышленности, требует включения газовой турбины в простую раму со всеми необходимыми компонентами для основного рабочего блока.Сюда входят следующие системы:

  • Пусковая система
  • Топливная система
  • Система смазки
  • Панель местного управления
  • Коробка передач и приводное оборудование (в отдельных случаях)

Как правило, требуются дополнительные операционные системы — это все предварительно спроектированные комплектные системы, которые производитель турбин может поставить и настроить. Такие системы, как:

  • Фильтрация воздуха на входе
  • Маслоохладители
  • Системы дистанционного управления
  • Корпуса со звукоизоляцией
  • Глушитель выхлопа

Основное внимание Linquip в этом руководстве было уделено типам газовых турбин, а также дальнейшему изучению различных типов компрессоров и камер сгорания.Если вы хотите оставить свой конструктивный отзыв по теме после ее прочтения, пожалуйста, зарегистрируйтесь и поделитесь своим мнением.

Как работает паровая турбина?

Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается с помощью паротурбинных двигателей — по данным Министерства энергетики США, более 88 процентов энергии в США производится с помощью паротурбинных генераторов на центральных электростанциях, таких как солнечные тепловые электрические, угольные и атомные электростанции.Предлагая более высокий КПД и низкую стоимость, паровые турбины стали неотъемлемой частью многих американских производств электроэнергии.

Первая паровая турбина

Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом А. Парсонсом в 1884 году. Эта турбина использовалась для освещения выставки в Ньюкасле, Англия, и вырабатывала всего 7,5 кВт энергии. Теперь паротурбинные генераторы могут производить более 1000 МВт энергии на крупных электростанциях. Несмотря на то, что генерирующая мощность значительно увеличилась со времен Парсонса, конструкция осталась прежней.Но, как бы интуитивно ни был дизайн Парсонса, это не так просто, как пар, движущийся по лопастям. Он был основан на втором законе термодинамики и теореме Карно (), которая утверждает, что чем выше температура пара, тем выше эффективность электростанции. Давайте рассмотрим, как пар помогает приводить в действие большинство электростанций страны.

Как так много энергии забирают из пара?

Возвращаясь к школьной физике, вода кипит при 100 ° C. В этот момент молекулы расширяются, и мы получаем испаренную воду — пар.Используя энергию, содержащуюся в быстро расширяющихся молекулах, пар обеспечивает замечательную эффективность выработки энергии.

Учитывая высокую температуру и давление пара, неудивительно, что были случаи, когда аварии происходили из-за ненадлежащего использования или установки предохранительных клапанов. Один из самых заметных инцидентов произошел на атомной электростанции Три-Майл-Айленд. Все произошло из-за повышения давления пара, когда насосы, подающие воду на парогенераторы, перестали работать.

Как работает паровая турбина?

Проще говоря, паровая турбина работает с использованием источника тепла (газового, угольного, атомного, солнечного) для нагрева воды до чрезвычайно высоких температур до тех пор, пока она не превратится в пар. Когда этот пар проходит мимо вращающихся лопастей турбины, пар расширяется и охлаждается. Таким образом, потенциальная энергия пара во вращающихся лопатках турбины превращается в кинетическую энергию. Поскольку паровые турбины генерируют вращательное движение, они особенно подходят для привода электрических генераторов для выработки электроэнергии.Турбины соединены с генератором с осью, которая, в свою очередь, вырабатывает энергию через магнитное поле, которое производит электрический ток.

Как работают лопатки турбины?

Лопатки турбины предназначены для управления скоростью, направлением и давлением пара при его прохождении через турбину. Для крупномасштабных турбин к ротору прикреплены десятки лопаток, как правило, в разных наборах. Каждый набор лопастей помогает извлекать энергию из пара, сохраняя при этом давление на оптимальном уровне.

Этот многоступенчатый подход означает, что лопатки турбины снижают давление пара очень небольшими приращениями на каждой ступени. Это, в свою очередь, снижает действующие на них силы и значительно улучшает общую мощность турбины.

Важность гибких средств управления для вращающегося турбинного оборудования

При таком большом количестве энергии, проходящей через паровые турбины, необходимы механизмы управления, которые могут регулировать их скорость, управлять потоком пара и изменять температуру внутри системы.Поскольку большинство паровых турбин находятся на крупных электростанциях, которым требуются нагрузки по требованию, возможность регулировать поток пара и общую выработку энергии является необходимостью.

Как системы управления Petrotech могут повысить эффективность вашего паротурбинного генератора

Изобретение паровой турбины изменило нашу способность производить энергию в больших масштабах. И даже с такой, казалось бы, простой задачей, как пар, проходящий через набор лопастей, легко увидеть, что эти механизмы довольно сложны.Таким образом, им нужна рефлексивная интеллектуальная система управления паровой турбиной, в которой можно будет отслеживать и контролировать их работу. Усовершенствованные системы управления паровыми турбинами Petrotech для приводов компрессоров и генераторов имеют интегрированный пакет управления, который обеспечивает управление скоростью и производительностью. Наша продукция включает интегрированные системы управления для газовых и паровых турбин, генераторов, компрессоров, насосов и связанного вспомогательного оборудования. Чтобы узнать больше о наших элементах управления паровой турбиной, ознакомьтесь с нашими техническими документами по усовершенствованным элементам управления паровой турбиной для генераторов и механических приводов.

Газовые турбины для выработки электроэнергии

Использование газовых турбин для выработки электроэнергии началось в 1939 году. Сегодня газовые турбины являются одной из наиболее широко используемых технологий производства электроэнергии. Газовые турбины — это тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), в котором при сжигании топливовоздушной смеси образуются горячие газы, которые вращают турбину для выработки энергии. Название газовым турбинам дает не само топливо, а образование горячего газа при сгорании топлива. Газовые турбины могут использовать различные виды топлива, включая природный газ, жидкое топливо и синтетическое топливо.В газовых турбинах горение происходит непрерывно, в отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых сгорание происходит с перерывами.

Как работают газовые турбины?
Газовые турбины состоят из трех основных секций, установленных на одном валу: компрессора, камеры сгорания (или камеры сгорания) и турбины. Компрессор может быть осевым или центробежным. Компрессоры с осевым потоком более распространены в производстве электроэнергии, потому что они имеют более высокий расход и эффективность.Компрессоры с осевым потоком состоят из нескольких ступеней вращающихся и неподвижных лопаток (или статоров), через которые воздух втягивается параллельно оси вращения и постепенно сжимается по мере прохождения через каждую ступень. Ускорение воздуха вращающимися лопастями и диффузия статорами увеличивают давление и уменьшают объем воздуха. Хотя тепло не добавляется, сжатие воздуха также вызывает повышение температуры.

Сжатый воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунки.Топливо и сжатый воздух могут быть предварительно смешаны или сжатый воздух может быть введен непосредственно в камеру сгорания. Топливно-воздушная смесь воспламеняется в условиях постоянного давления, а горячие продукты сгорания (газы) направляются через турбину, где они быстро расширяются и сообщают вращение валу. Турбина также состоит из ступеней, каждая из которых имеет ряд неподвижных лопаток (или сопел) для направления расширяющихся газов, за которыми следует ряд движущихся лопаток. Вращение вала заставляет компрессор всасывать и сжимать больше воздуха для поддержания непрерывного горения.Оставшаяся мощность на валу используется для привода генератора, вырабатывающего электричество. Приблизительно от 55 до 65 процентов мощности, производимой турбиной, используется для привода компрессора. Для оптимизации передачи кинетической энергии от продуктов сгорания к вращению вала газовые турбины могут иметь несколько ступеней компрессора и турбины.

Газовая турбина Alstom GT24 / GT26 (Изображение предоставлено Alstom)

Поскольку компрессор должен достичь определенной скорости, прежде чем процесс сгорания станет непрерывным или самоподдерживающимся, начальный импульс будет передан ротору турбины от внешнего двигателя, статический преобразователь частоты, или сам генератор.Перед подачей топлива и возгоранием компрессор должен быть плавно ускорен и достигнет скорости воспламенения. Скорости турбины сильно различаются в зависимости от производителя и конструкции: от 2000 оборотов в минуту (об / мин) до 10000 об / мин. Первоначальное зажигание происходит от одной или нескольких свечей зажигания (в зависимости от конструкции камеры сгорания). Как только турбина достигает самоподдерживающейся скорости — выше 50% от полной скорости — выходной мощности достаточно для приведения в действие компрессора, сгорание идет непрерывно, а систему стартера можно отключить.

Характеристики газовой турбины
Термодинамический процесс, используемый в газовых турбинах, — это цикл Брайтона. Двумя важными рабочими параметрами являются степень сжатия и температура обжига. Соотношение количества топлива к мощности двигателя оптимизируется за счет увеличения разницы (или соотношения) между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на впуске. Эта степень сжатия зависит от конструкции.Газовые турбины для выработки электроэнергии могут быть как промышленного (тяжелого каркаса), так и авиационного исполнения. Промышленные газовые турбины предназначены для стационарного применения и имеют более низкие отношения давления — обычно до 18: 1. Авиационные газовые турбины — это более легкие компактные двигатели, адаптированные к конструкции авиационных реактивных двигателей, которые работают при более высоких степенях сжатия — до 30: 1. Они предлагают более высокую топливную эффективность и меньшие выбросы, но меньше по размеру и имеют более высокие начальные (капитальные) затраты. Авиационные газовые турбины более чувствительны к температуре на входе в компрессор.

Температура, при которой работает турбина (температура горения), также влияет на КПД, при этом более высокие температуры приводят к более высокому КПД. Однако температура на входе в турбину ограничена тепловыми условиями, которые допускаются металлическим сплавом лопаток турбины. Температура газа на входе в турбину может составлять от 1200 ° C до 1400 ° C, но некоторые производители повысили входную температуру до 1600 ° C, разработав покрытия для лопаток и системы охлаждения для защиты металлургических компонентов от теплового повреждения.

Из-за мощности, необходимой для привода компрессора, эффективность преобразования энергии для газотурбинной электростанции простого цикла обычно составляет около 30 процентов, при этом даже самые эффективные конструкции ограничиваются 40 процентами. Большое количество тепла остается в выхлопных газах, температура которых составляет около 600 ° C, на выходе из турбины. За счет рекуперации этого отходящего тепла для производства более полезной работы в конфигурации с комбинированным циклом КПД газотурбинной электростанции может достигать 55-60 процентов. Однако существуют эксплуатационные ограничения, связанные с работой газовых турбин в режиме комбинированного цикла, в том числе более длительное время запуска, требования к продувке для предотвращения пожаров или взрывов и скорость нарастания до полной нагрузки.

Газовая турбина

| Принцип работы, основные компоненты и типы:

В этой статье мы подробно рассмотрим принцип работы газовой турбины. Мы также подробно рассмотрим компоненты газовой турбины. Это знаменитый тип турбины. В настоящее время эти турбины представляют собой наиболее широко используемые технологии производства электроэнергии. Газотурбинный двигатель — это разновидность двигателей I.C. . Выражение «газ» представляет собой рабочую жидкость, втягиваемую в двигатель и используемую в качестве рабочей среды для процесса преобразования энергии.Эти турбины преобразуют энергию КЭ газа в механическую или электрическую энергию. По сути, вы можете думать о двигателе как о преобразователе энергии, который может преобразовывать энергию, запасенную в топливе, во вращающую силу. На этой мощности работают генераторы, вырабатывающие электричество. Это вид электроэнергии, которая передается предприятиям и домашним хозяйствам по кабелям.

Джон Барбер (Великобритания) подал патент на первый газотурбинный двигатель в 1791 году. Его изобретение включает в себя большинство элементов современной газовой турбины.Планировалось установить безлошадные автомобили.

Принцип работы газовой турбины

:

Для детального понимания принципа работы газотурбинного двигателя необходимо понимать его конфигурацию. Он разделен на пять частей:

1) Самая первая часть — это входная часть.

2) вторая секция — компрессорная.

3) третья секция — секция горения.

4) Четвертая секция — турбинная секция.

5) Пятая и последняя секция — это выходная секция.

Цикл Брайтона — это фундаментальный процесс газотурбинного двигателя. Воздух использует в качестве рабочего тела в этом цикле. В первую очередь в компрессор поступает воздух. Компрессор увеличивает давление этого воздуха и преобразует его в воздух высокого давления. Затем сжатый воздух поступает в камеру сгорания. В камере сгорания энергия этого воздуха увеличивается за счет впрыска топлива и воспламенения топлива.Он создает газы под высоким давлением и с высокой температурой. Некоторые из этих газов преобразуются в механическую энергию в секции турбины, которая обеспечивает турбину энергией для привода выходного вала и компрессора. Это позволяет компрессору втягивать больше воздуха для работы.

Из выхлопных газов выходит бесполезная энергия. Выхлопной газ можно использовать для внешних задач, например, для создания тяги непосредственно в турбореактивном двигателе или для вращения второй независимой турбины (называемой силовой турбиной), которая может быть подключена к электрическому генератору, гребному винту или вентилятору.

Жидкости с высокой энергией могут расширяться в сопле, создавая высокоскоростные струи. В сопле воздух расширяется при атмосферном давлении. Следовательно, создание высоких струй на выходе — это автономный процесс. После этого мы продолжим снабжать самолет высокоскоростными реактивными двигателями и топливом. Опускаем 4 ступень Брайтона.

Компоненты газотурбинного двигателя:

Есть много компонентов газовой турбины, но основные компоненты приведены ниже:

1) Компрессор:

Компрессор входит в состав основных узлов газовой турбины.Во-первых, он втягивает воздух в двигатель. А компрессор сжимает воздух и увеличивает его давление в соответствии с нашими требованиями. Наконец, компрессор направляет воздух в камеру сгорания со скоростью сотни миль в час.

2) Вал:

Вращение вала позволяет компрессору всасывать воздух и повышать давление воздуха, что поддерживает непрерывное сгорание. Избыточная мощность вала используется для толкания генератора для выработки электроэнергии.

3) Камера сгорания:

Он состоит из ряда форсунок, которые направляют постоянный поток топлива в систему сгорания и смешивают его с воздухом камеры сгорания. Смесь горит при температуре выше 2000 градусов по Фаренгейту . Камера сгорания также включает в себя основные компоненты газовой турбины. Он создает поток газа высокого и высокого давления, который входит в турбину и частично расширяется.

4) Турбинная секция:

Состоит из сложного набора неподвижных и вращающихся лопаток.Когда горячий дымовой газ расширяется через турбину, вращаются лопатки. Поворотные лопатки выполняют две функции. Во-первых, это заставляет компрессор втягивать больше сжатого воздуха в зону сгорания. А во-вторых, он вращает генератор для выработки электроэнергии.

5) Коробка передач:

Редуктор турбины передает крутящий момент на приводимое оборудование.

6) Выхлоп:

Эта деталь имеет низкий уровень выбросов из турбинной части.

Преимущества и недостатки газотурбинного двигателя
Преимущества
  • Легко транспортировать и быстро запускать.
  • Легко допустить.
  • Глобальная поддержка и услуги.
  • Низкие затраты и небольшой расход смазочных материалов.
  • Могут использоваться разные виды топлива.
  • Из-за избытка воздуха он горит полностью, и пламя на холодной поверхности не « гасит », что приводит к очень низким выбросам токсичных CO и HC.
  • Имеет высокую доступность.
  • Высокая надежность.
  • Операционная стоимость невысока.
  • Используйте другие чистые возобновляемые виды топлива.
  • Газовая турбина имеет высокую удельную мощность.
  • Уменьшить выбросы.
  • Уменьшение строительных затрат.
  • Комплексный модуль производительности.
  • Легко допустить.
Недостатки
  • Требуется высокая стоимость обслуживания .
  • Меньшее соотношение мощности и веса.
  • Использование экзотических материалов может увеличить стоимость основного двигателя.
  • КПД газовых турбин на холостом ходу ниже, чем у поршневого двигателя.
  • Более продолжительное время пуска, чем у поршневого двигателя.
  • Типичные жалобы сложно контролировать.

Применение газовой турбины
  • Эти турбины используются в силовых самолетах.
  • Используется в поездах.
  • Эти турбины используются на кораблях.
  • Газотурбинный двигатель используется в электрогенераторах.
  • Они используются в насосах.
  • Используется в различных применениях газовых компрессоров.
  • А также использовать в танках.

Заключение

Стоимость газовых турбин очень низкая по сравнению с другими типами турбин. Благодаря этому эти турбины наиболее широко используются во всем мире. Эти турбины обладают высокой удельной мощностью.Мы также делаем вывод, что принцип работы газовой турбины основан на цикле Брайтона. Так что эти турбины слишком полезны в наших отраслях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *