Kuidas turboülelaadur töötab – kuidas turbiin töötab

Mida turbomootor veel vajab

Turbomootori normaalseks tööks on lisaks turboülelaadurile vaja vahejahutit. See jahutab liiga kuuma õhu enne silindritesse sisenemist. Vahejahuti on väga sarnane sisepõlemismootori jahutusradiaatoriga, ainult torude ristlõige on siin palju suurem.

Blow-off (Blow-off) ja Bypass (Bypass) ventiilid. Need peegelduvad jäätmeluule. Kui heitgaase juhib läbilaskeava möödaviiguventiil, siis ülevoolu- ja väljapuhkeseade juhivad õhku. Nende ülesanne on gaasi järsu vabanemise ajal sisselaskekollektori ülerõhk "verejooks". Ainus erinevus nende vahel on see, et nad teevad seda erinevalt: Blow-off viskab liigse õhu välja ja Bypass suunab liigse õhu tagasi sisselaskekollektorisse.

Möödavooluklapp väljapuhumisventiil

Suurenenud õhuvool nõuab tõhusamat õhufiltrit. Sageli kasutatakse filtrit "nulltakistus".
Ja loomulikult on vaja pisiasju: torusid, klambreid, tihendeid, kinnitusvahendeid jne.

Turbiini omadused

A\R Turbiini korpused – kompressori ja turbiini korpuse geomeetriliste karakteristikute kirjeldamiseks kasutatakse lühendit "A/R" (inglise keelest "Area / Radius", st "ala / raadius"). See on sisselaskekanali (või kompressori korpuse korral väljalaskeava) ristlõikepindala ja turbiini võlli keskpunkti ja selle kanali sektsiooni keskpunkti (raadiuse) vahelise kauguse suhe.

Suhe A1 / R1 = A2 / R2 = A3 / R3 = A4 / R4 = A5 / R5 = A6 / R6

A/R parameeter mõjutab kompressori ja turbiini jõudlust erinevalt.

Kompressor A/R – kompressori jõudlus sõltub A/R parameetri muutusest suhteliselt nõrgalt. Kõrgemaid A/R juhtusid kasutatakse mõnikord madala võimendusega süsteemide jõudluse optimeerimiseks, samas kui madalamaid A/R juhtusid kasutatakse kõrge võimendusega süsteemide jaoks. Kuid kuna A/R mõju kompressori jõudlusele on väike, on enamiku kompressori korpuste A/R väärtus peaaegu sama.

Turbiini A/R – Turbiini jõudlus sõltub suuresti A/R muutusest, kuna see määrab turbiini tiiviku läbilaskevõime.
Väiksema A/R väärtuse korral suureneb turbiinirattale suunatud heitgaaside kiirus. See aitab tõsta turbiini efektiivsust mootori madalatel pööretel, mis võimaldab kiirendada turbiini reageerimist kiiruse suurenemisele. Kuid väikese A/R väärtuse korral siseneb õhk turbiini tiivikusse mööda laugemat rada, mis vähendab turbiiniratta maksimaalset läbilaskevõimet. Selle tulemusena suureneb heitgaaside vasturõhk ja see viib mootori "puhastuse" halvenemiseni maksimaalsel kiirusel ja mõjutab negatiivselt mootori tippvõimsust.
Vastupidi, kõrgema A/R väärtuse korral heitgaasi voolukiirus väheneb ja turbiini reaktsioon kiiruse suurenemisele aeglustub. Kõrge õhuvoolu korpuses siseneb vool turbiini rattale radiaalsemat teed pidi ja tiiviku efektiivne vool suureneb, mille tulemuseks on heitgaasi vasturõhk vähenenud ja mootori võimsus suurtel pööretel.

Induktor on tiiviku ratta selle osa läbimõõt, millesse õhk siseneb.

Exducer – tiiviku läbimõõt, kust õhk väljub.

Trim See termin viitab kompressori või turbiini ratta induktori ja väljasuruja pindalade suhtele.

Kärpimine arvutatakse järgmise valemi abil: Trim = ( indutseerija² / eksducer² ) * 100

Näiteks mudelil Garrett GT2860R on kompressori ratas 60,0 mm ja 47,0 mm induktoriga.
Nii et kärpimine = ((47*47) / (60*60)) *100 = 61,3

Turbiini ja kompressori tiiviku trimm määrab selle jõudluse. Mida suurem on Trim väärtus, seda rohkem õhku läbib tiiviku ajaühikus ja seda rohkem õhku siseneb mootori silindritesse.

Tavalise turboülelaaduri omadused on koondatud ühtseks graafikuks, mida nimetatakse turbokaardiks. Kuidas turbokaarte lugeda, vaadake eraldi artiklit.

Miks paigaldada turbiini

Selle mõistmiseks peate kõigepealt pöörama tähelepanu atmosfäärimootori tööpõhimõttele. See toimib nii: õhk siseneb sinna loomulikult, seguneb seejärel kütusega, läheb silindrisse ja süttib sädemest, mille tulemusena vabaneb energia, mis paneb auto liikuma.

Turbiini paigaldamine muudab mootori võimsamaks ja kulumiskindlamaks, suurendab pöördemomenti ja vähendab kahjulike heitgaaside taset.

Tänu turbiinile küllastub kütusesegu õhuga rohkem ja põleb intensiivsemalt. Mootori võimsus suureneb 10% või isegi rohkem. Lisaks kulutab kütust säästlikumalt.

See osa töötab nii: selle kehasse sisenevad heitgaasid, mis pöörlevad tiiviku. Kompressori tiivik asub ühel võllil. Mootorist välja lastud atmosfääriõhk siseneb seadme sisselaskeavasse ja väljalaskeavast saadakse "täispuhutav". Seetõttu nimetatakse seda protseduuri "turboülelaadimiseks". Seega on turboülelaaduriga varustatud 1,4-liitrise mootori kasutegur üsna võrreldav 1,8-liitrise kasuliku mahuga agregaatide võimsusega. Samas muidugi, et väiksem mootor kulutab oluliselt vähem kütust. See tehnoloogia on eriti populaarne Jaapani ja Saksa autode tootjate seas. Sellest hoolimata paigaldatakse postsovetlikes riikides sageli turbiine isegi vanadele autodele.

Toimimispõhimõte

Tööpõhimõte põhineb heitgaasidest saadava energia kasutamisel. Heitgaaside vool siseneb turbiini tiivikusse (kinnitatud võllile), keerates seeläbi seda ja sellega samal võllil asuvaid kompressori labasid, mis pumpab õhku mootori silindritesse.
Kuna ülelaadimise kasutamisel surutakse õhk silindritesse (rõhu all) ja mitte ainult kolvi tekitatava vaakumi tõttu (see vaakum suudab võtta vaid teatud koguse õhu-kütuse segu), siis rohkem õhk-kütust segu siseneb mootorisse. Selle tulemusena suureneb põlemisel põleva kütuse maht koos õhuga, tekkiv gaas on kõrge rõhu all ja vastavalt sellele avaldab kolvile survet suur jõud.[]

Turbomootoritel on reeglina väiksem spetsiifiline efektiivne kütusekulu (grammi kilovatt-tunni kohta, g / (kW h)) ja suurem liitrine võimsus (võimsus, mis võetakse mootori mahuühikust – kW / l), mis võimaldab suurendada väikese mootori võimsust ilma mootori pöörlemissagedust suurendamata.

Silindrites kokkusurutud õhu massi suurenemise tõttu tõuseb survetakti lõpus märgatavalt temperatuur ja tekib detonatsiooni võimalus. Seetõttu näeb turbomootorite konstruktsioon ette vähendatud surveastme, kasutatakse kõrge oktaanarvuga kütuseklasse ja järeljahutit (vahejahutit), mis on õhu jahutusradiaator. Õhutemperatuuri alanemine on vajalik ka selleks, et selle tihedus ei väheneks turbiinijärgsest kompressioonist tuleneva kuumenemise tõttu, vastasel juhul langeb oluliselt kogu süsteemi kasutegur [] Turboülelaadimine on eriti tõhus raskeveokite diiselmootorites. See suurendab võimsust ja pöördemomenti, suurendades veidi kütusekulu. [ allikas täpsustamata 314 päeva ]
Leiab turboülelaaduri kasutuse muutuva geomeetriaga turbiinilabadel, olenevalt mootori töörežiimist.

Kõige võimsamaid (mootori võimsuse suhtes) turboülelaadureid kasutatakse diiselmootoritel. Näiteks D49 diiselmootoril võimsusega 4000 hj. Paigaldatud 1100 hj turbolaadur [ allikat pole täpsustatud 314 päeva ]

Suurima (absoluutväärtuses) võimsusega on laevamootorite turboülelaadurid, mis ulatuvad mitmekümne tuhande kilovatini (MAN B&W mootorid) [ Allikas täpsustamata 314 päeva ]

Ülelaadurite tüübid

Ausalt öeldes peab ütlema, et esimestena ilmusid mehaanilised ülelaadurid (kompressor, ülelaadur), mida käitab mootori tekitatud mehaaniline energia.
Mehhaanilisi ülelaadureid on mitut tüüpi:
– tsentrifugaalsed, mis sarnanevad kõige enam turboülelaadurile, kuna õhku imeb sisse tsentrifugaaltiivik;
– Roots tüüpi ülelaadurid, milles õhku puhuvad kaks rootorit, nagu õlipumbas;
– kruvipuhurid (Lysholm), põhimõtteliselt sarnased Rootsiga, kuid kahe labaga rootori asemel kasutatakse kruvirootoreid;

Roots kompressor Lysholmi kompressor Tsentrifugaalkompressor

Mehaaniliste ülelaadurite eelised:
– hakkavad tööle kohe, niipea kui mootor tööle hakkab – turbo lag puudub;
– otseühendus mootori pöörete arvuga – kohene reaktsioon gaasipedaali vajutamisele;
– suurepärane haarduvus "põhjadel";

Mehaaniliste ülelaadurite puudused:
– väga oluliselt võtavad mootorilt võimsust (kuni 20%);

Samuti on olemas "elektriline võimendus" (elektrikompressor), kui kompressorit käitab elektrimootor. Kuid reeglina ei paigaldata selliseid ülelaadureid iseseisvalt, vaid ühendatakse turboülelaaduriga.

Elektriline puhur

Elektriliste ülelaadurite eelised:
– kiirusprogrammi saab seadistada sisepõlemismootori mis tahes töörežiimile – puuduvad “langused”;

Elektripuhurite puudused:
– vajaliku õhuvoolu tagamiseks on vajalik võimas elektrimootor, mis kulutab palju energiat;

Kuna nii mehaanilistel kui ka elektrilistel ülelaaduritel on üks, kuid märkimisväärne miinus – nende tööks kulub palju lisaenergiat, kasutatakse kõige laiemalt heitgaasidel töötavaid turbolaadureid (turboülelaadureid), millel sellist puudust pole.
Turboülelaadurit käitavad heitgaasid, mis nagunii “välja visatakse”.

Turboülelaadur sektsioonis:

Turboülelaadurite eelised:
– ei kao ICE võimsust;

Turboülelaadurite puudused:
– mootori võimsuse suurendamise viivitus gaasipedaali järsul vajutamisel – turbo lag;
– ülelaadimisrõhu järsk tõus pärast turbo viivituse ületamist – turbo pikap.
– turboülelaaduri õhk on väga kuum, selle edasiseks kasutamiseks on vaja täiendavat jahutust;
– Nõuab paremat õli ja sagedasemat vahetamist;

Turbomootori plussid ja miinused

Must – loomulikult: mootori võimsuse suurenemine, auto dünaamika paranemine ja kahjulike heitmete vähenemine segu täielikuma põlemise tõttu. Plusside hulka kuulub mootori stabiilsem töö kõrgel kõrgusel.

Kuid nende plusside (miinuste) eest peate palju maksma:

Suurenenud kütusekulu. Võrdsete mahtude juures tarbib turbomootor umbes 20% rohkem kütust, kuid toodab ka 70% rohkem hobujõude.

Turbo mootori ressurss. Mootori võimsuse suurenemine samade massimõõtme parameetritega põhjustab põhikomponentide suuremat kulumist. Selle tulemuseks on mootori ressursivõime vähenemine.

Nafta nälg. Kolvirühma vähenenud kulumiskindlus. Seda soodustab asjaolu, et karterigaaside rõhk suureneb. Pikaajaliselt sellistes tingimustes töötades võib tekkida "naftanälg". See võib omakorda põhjustada turbolaaduri kahjustusi. Turbiini enda ressurss on samuti väike 100-150 tuhat km.

Turbo lag ja turbo pikap. Turbo lag tekib siis, kui gaasipedaali järsult vajutada ja turbiinil pole veel olnud aega hoogu koguda. Turbo kogumine toimub kohe pärast turbo viivituse läbimist, kui heitgaaside rõhk tõuseb järsult, mis viib turbiini ülekuumenemiseni.
Selle probleemi lahendamiseks on mitu võimalust:

muutuva geomeetriaga turbiinide kasutamine;
kahe paralleelse turboülelaaduri kasutamine;
kahe järjestikuse turboülelaaduri kasutamine;
kombineeritud tõuge.

Kvaliteetne kütus ja õli. Tankida tuleb ainult kvaliteetset kütust, vastasel juhul võib turbiin väga kiiresti surra. Lisaks nõuab turbiini kasutamine spetsiaalsete mootoriõlide olemasolu, mida lisaks tuleb vahetada kaks korda sagedamini. Sama kõrged nõuded esitatakse ka õhufiltrile, mida tuleb samuti palju sagedamini vahetada.

Kallis remont ja hooldus. Turbiini konstruktsioon ja paigutus on üsna keerukas ja seal kasutatakse ainult kvaliteetseid materjale, mistõttu pole nende maksumus väike.

Lisaks nendele puudustele on mootori juhtimisel ka muid funktsioone:

Turbomootori käivitamine madalatel temperatuuridel. Soovitatav on turbomootor käivitada madalatel temperatuuridel eelväntamisega. Kõigepealt teeb starter 2-3 lühikest kerimist, mille järel käivitatakse turbomootor tühikäigul. Eelväntamine võimaldab mootoril õli tsirkuleerida ja hakata järk-järgult süsteemi õliga täitma, mis hoiab ära õlinälga.

Mootori väljalülitamine turbiiniga (termošokk) Turbiini peamine "vaenlane" on nn "soojusšokk". Suurel kiirusel sõites on turbiini pöörete arv üle 100 tuhande p/min. Sel juhul on turbiin ise muidugi väga kuum.

Turbiini jahutab õli, mis ringleb seadmes endas. Kui jahutusõli vool peatub järsult koos mootori väljalülitamisega, kuumeneb turbiin üle ja läheb rikki. Seetõttu peab turbomootor pärast suuri koormusi enne peatumist mõnda aega tühikäigul töötama.

Turbomootori töö tühikäigul. Turboülelaaduriga mootori pikk tühikäik võib põhjustada õlilekkeid liigendites.

Sellises olukorras on õli rõhk turbiinis palju kõrgem kui sissepuhkeõhu rõhk, mis soodustab õli liikumist läbi ühenduste, see on märgatav heitgaasi iseloomuliku sinise värviga. Õli settib turbiini elementidele tahma kujul, mis mõjutab selle ressurssi töötamise ajal.

Leiutamise ajalugu

Turboülelaaduri põhimõtte patenteeris Alfred Buchi 1911. aastal USA patendiametis.

Turboülelaadurite väljatöötamise ajalugu algas umbes samal ajal, kui ehitati esimesed sisepõlemismootorite näidised. Aastatel 1885-1896 viisid Gottlieb Daimler ja Rudolf Diesel läbi uuringuid genereeritava võimsuse suurendamise ja kütusekulu vähendamise valdkonnas põlemiskambrisse juhitava õhu kokkusurumise teel. Aastal 1905 viis Šveitsi insener Alfred Büchi esimesena edukalt läbi heitgaaside süstimise, suurendades samal ajal võimsust kuni 120%. See sündmus tähistas turbotehnoloogiate järkjärgulise arendamise ja juurutamise algust.

Esimeste turboülelaadurite ulatus piirdus ülisuurte mootoritega, eriti laevadega. Lennunduses kasutati turboülelaadureid mõningase eduga Renault mootoriga hävitajatel juba I maailmasõja ajal. 1930. aastate teiseks pooleks võimaldas tehnoloogia areng luua tõeliselt edukaid lennukite turbolaadureid, mida oluliselt võimendatud mootoritega kasutati peamiselt kõrguse tõstmiseks. Suurima edu saavutasid selles ameeriklased, kes paigaldasid 1938. aastal hävitajatele P-38 ja pommitajatele B-17 turboülelaadurid. 1941. aastal lõi Ameerika Ühendriigid turboülelaaduriga hävitaja P-47, mis andis sellele suurepärase lennuvõime suurtel kõrgustel.

Autosektoris võtsid veoautotootjad esimestena turboülelaadureid kasutusele. 1938. aastal ehitati Šveitsi masinatehases Sauer esimene veoauto turbomootor. Esimesed masstootmises turbiinidega varustatud sõiduautod olid Chevrolet Corvair Monza ja Oldsmobile Jetfire, mis tulid Ameerika turule aastatel 1962-1963. Vaatamata ilmsetele tehnilistele eelistele viis töökindluse madal tase nende mudelite kiire kadumiseni.

Turbomootorite kasutuselevõtt sportautodes, eriti vormel 1-s, 1970. aastatel tõi kaasa turboülelaadurite populaarsuse olulise kasvu. Eesliide "turbo" hakkas moodi tulema. Sel ajal pakkusid peaaegu kõik autotootjad vähemalt ühte bensiiniturbomootoriga mudelit. Mõne aasta pärast hakkas turbomootorite mood aga hääbuma, kuna selgus, et kuigi turboülelaadur võimaldab bensiinimootori võimsust suurendada, suurendab kütusekulu tunduvalt. Algul oli turboülelaaduri reaktsiooni viivitus piisavalt suur, mis oli ka tõsine argument bensiinimootorile turbiini paigaldamise vastu.

Turboülelaadurite arengus toimus pöördepunkt, kui 1977. aastal paigaldati turboülelaadur seeriaautole Saab 99 Turbo ja seejärel 1978. aastal Mercedes-Benz 300 SD, esimene diiselturbomootoriga sõiduauto. 1981. aastal järgnes Mercedes-Benz 300 SD-le VW Turbodiisel, säilitades samal ajal oluliselt madalama kütusekulu. Üldiselt on diiselmootoritel suurem surveaste ja adiabaatilise paisumise tõttu võimsustakti ajal on nende heitgaaside temperatuur madalam. See vähendab turbiini kuumakindluse nõudeid ja võimaldab odavamaid või keerukamaid konstruktsioone. Seetõttu on diiselmootorite turbiinid palju tavalisemad kui bensiinimootoritel ja enamik uusi tooteid (näiteks

Turbiini disain

Üheastmeline auruturbiini mudel

Auruturbiin avatud staatoriga. Staatori ülemisel osal on näha düüsiaparaadi labad.

Turbiini aste koosneb kahest põhiosast.
Tööratas – rootorile (turbiini liikuv osa) paigaldatud labad, mis loovad otseselt pöörlemise.
Ja düüsiaparaat – staatorile (turbiini statsionaarsele osale) paigaldatud labad, mis pöörlevad töövedelikku, et anda voolule vajalik lööginurk tiiviku labade suhtes.

Töövedeliku voolu liikumissuuna järgi eristatakse aksiaalseid auruturbiine, milles töövedeliku vool liigub piki turbiini telge, ja radiaalselt töövedeliku voolu suunda, milles töövedeliku vool liigub. on risti turbiini võlli teljega. Eraldi turbiinitüübina eristatakse ka tsentrifugaalturbiine (turbolaadureid).

Vastavalt ahelate arvule jagunevad turbiinid üheahelalisteks, kaheahelalisteks ja kolmeahelalisteks. Väga harva võib turbiinidel olla neli või viis ahelat. Mitmeahelaline turbiin võimaldab kasutada suuri soojusentalpia erinevusi, mahutades suure hulga erinevaid rõhuastmeid.

Võllite arvu järgi eristatakse ühe-, kahe-, harvemini kolmevõllilisi, mis on ühendatud ühise termilise protsessi või ühise käiguga (reduktor). Võllide paigutus võib olla nii koaksiaalne kui ka paralleelne võllide telgede sõltumatu paigutusega.

Kohtades, kus võll läbib korpuse seinu, paigaldatakse otsatihendid, et vältida töövedeliku lekkimist väljapoole ja õhu imemist korpusesse.

Võlli esiotsa on paigaldatud piirregulaator (ohutusregulaator), mis automaatselt peatab (aeglustab) turbiini, kui pöörete arv tõuseb 10-12% üle nimiväärtuse.

Turboülelaaduri tööpõhimõte

TURBOKOMPRESSOR – see on labadega masin, mis võimaldab kasutada heitgaaside energiat õhu või õhu-kütuse segu surumiseks sisepõlemismootorisse – ülelaadimine.

Turboülelaadur kasutab oma töös heitgaaside energiat. See energia pöörab turbiini ratast, mis on rootori võlli kaudu ühendatud kompressori rattaga. Kompressori ratas surub õhu kokku ja surub selle silindritesse.

Tegelikult on turbomootori kompressori osa ülalpool käsitletud tsentrifugaalülelaadur, seda juhib ainult gaaside energia. Gaasiturbiini pöörlemiskiirus on väga kõrge (kuni 200 000 pööret minutis)

Töötamise ajal on turbiin ja seda läbiv õhk väga kuum. Selle põhjuseks on nii õhu kokkusurumine kui ka heitgaaside kõrge temperatuur. (Bensiinimootori heitgaasiküte võib ulatuda 1000 ° C-ni)
Turbiini ennast on vaja jahutada – varustades õli ja jahutusvedelikku ning väljuva õhuga – selleks on paigaldatud vahejahuti.

Kas tavalisele mootorile on võimalik turbiini paigaldada

Saab!
Alles nüüd ei ole muudatus alati majanduslikult põhjendatud, otsustage ise –
lisaks õigesti valitud turbiinile peate ostma ja tegema palju toiminguid.

Oletame, et otsustate, et te ei muuda mootoris kolvirühma, ei tugevda mootoriplokki, kuid peate vahetama süüteküünlad – lõppude lõpuks on vanad mõeldud täiesti erineva töörežiimi jaoks. Samuti peate vahetama düüsid tõhusamate vastu. Pihustite vahetamine eeldab kütusepumba asendamist tõhusama vastu.

Mootori uued töörežiimid nõuavad selle juhtimisprogrammi täielikku moderniseerimist. Nii et "ajud" tuleb vilkuma.
Õhuvooluandur ei pea sellistes režiimides kaua vastu, see tuleb asendada absoluutrõhuanduriga (MAP), pealegi mõeldud ülerõhu jaoks.

Tuleb otsustada turbiini jahutussüsteem – kas see on ainult õli või kombineeritud õli + jahutusvedelik. Sellest lähtuvalt on vaja kinnistada ja venitada uued õlitorud (ja võib-olla ka jahutusvedeliku torud).
Õli pumpamiseks läbi mahult kasvanud õlisüsteemi on vaja tõhusamat õlipumpa.

Sisselaske- ja väljalaskekollektor tuleb vahetada selliste vastu, mis on mõeldud turboülelaaduriga töötamiseks.

Samuti peate sõitma kõrgema oktaanarvuga bensiiniga, parema õliga ja vahetama seda sagedamini.
Kas mäng on küünalt väärt?

Väikesed auruturbiinid

Elektrienergiatööstuses mõistetakse väikeelektrijaamade all seadmeid, mille võimsus on alla 10 MW. Praegu on Venemaal, nagu ka teistes turumajandusega riikides, väga terav küsimus ettevõtete ja asulate elektrivarustusest kaugemates piirkondades, kus puudub tsentraliseeritud toiteallikas. Vanad diislikütuse tootmisega skeemid muutuvad diislikütuse hinna tõustes ülikalliks. Uute väikeste ja keskmise suurusega ettevõtete elektrivõrku ühendamise küsimus on mõnikord samuti terav, kui nende jaoks puuduvad elektrivõimsuse reservid. Sel juhul määratakse alati kindlaks, mis on odavam: kas ehitada peamiste elektriliinide juurde uued võrgud ja nendega liituda kohalike energeetikute tariifidega ning seejärel saada energiat nende hindadega või ehitada oma autonoomne väikeelektrijaam ja olema täielikult energiast sõltumatud.

Kuid sellel autonoomse toiteallika teel on alati küsimus väikese auruelektrijaama maksumuse kohta. Kahjuks väheneb turbiiniga auruelektrijaama üldmõõtmete vähendamisel selle termodünaamiline kasutegur ja 1 kW koguvõimsuse hind tõuseb. Nii et Itaalia tootja "TURBODEN" ORC-tsüklil auruturbiinidega auruelektrijaamade hind on umbes 3 tuhat eurot 1 kW installeeritud võimsuse kohta. Ja sellise kalli elektripaigaldise efektiivsus on väga väike – ainult 18%.

Katseid teha standardseid väikesi auruturbiinidega auruelektrijaamu on alati piiranud selliste jaamade napp kasutegur. Näiteks F. Boyko raamatus “Tööstustranspordi auruvedurid” on märgitud, et 50ndate keskel tarbis 1 kW auruveduri turbogeneraator 1 kWh võimsuse kohta 100 kg auru (efektiivsus – 1%% ) ja raamatus P. Tšernjajev “Laevaelektrijaamad ja nende töö” (õpik ülikoolidele) – on märgitud, et 70. aastate keskel saavutasid peamised turbiinidega auruelektrijaamad kasutegur 35%, kuid väikelaeva aur. jõuallikad võimsusega 15 – 50 kW (abilaeva mehhanismide juhtimiseks) tarbisid kuni 30 kg auru tunnis 1 kW võimsuse kohta, mis on 5 korda halvem kui põhimasin. Väikeste turbiinide raskused suurte turbiinide jaoks tüüpiliste kõrgete efektiivsusväärtuste saavutamisel, seisneb düüsidest väljavoolava auru ja turbiinilabade ringkiiruste suhte muutmises, kuna väikeste turbiinide rootorite läbimõõt väheneb. Seetõttu kasutatakse autonoomses hajutatud elektritootmises väikeseid auruturbiine harva.

Kütteturbiinid

Turbiinid tüüpi – T. Seda tüüpi turbiinid paigaldatakse soojuselektrijaama, s.o. kus lisaks elektri tootmisele on vaja veel saada soojusenergiat – küte ja sooja veevarustus.

Koostootmisturbiinidel on reguleeritavad koostootmisauru väljavõtted. Reguleerimine toimub pöörleva diafragma abil. Sellise valiku aur siseneb võrgukütteseadmetesse – soojusvahetitesse, kus aur kannab oma soojuse võrguvette.

Koostootmisturbiinid võivad reeglina töötada ka näiteks suvel kondensatsioonirežiimil. Sel juhul auru võrgusoojenditesse ei tarnita ja kõik kulub elektri tootmiseks.

Koostootmisturbiine Venemaal toodetakse UTZ – Uurali turbiinitehases.

Vasturõhuturbiinid

Vasturõhuturbiinid on märgistatud – P. Sellised turbiinid ei sisalda kondensaatorit ja kogu väljatõmbeaur läheb vähese survega välistarbijale.

Seda tüüpi turbiine, nagu PT turbiine, praegu harvade eranditega ei kasutata. Pärast Nõukogude Liidu kokkuvarisemist "kogusid paljud neist turbiinidest tühikäigul tolmu", kuna väljalaskeauru välistarbijat polnud. Ilma aurutarbijata on ka nende toimimine ja seega ka elektri tootmine võimatu.

Auruturbiin R-27-8,8/1,35:

https://youtube.com/watch?v=wuh5JonCKTA

Kuid hiljem leidsid nad oma moderniseerimiseks originaalse lahenduse. Need turbiinid ühendati väikeste K-tüüpi (kondensatsiooni) turbiinidega, mis olid mõeldud töötama madalal aururõhul. See tähendab, et pärast seda, kui aur on P-turbiinis välja töötanud, ei lähe see kolmanda osapoole tarbijale, vaid siseneb täiendavalt paigaldatud K-tüüpi turbiini sisendisse, kus see lõpetab oma töö ja kondenseerub kondensaatoris.

Nimiväärtuste põhiparameetrite karakteristikud

• Turbiini nimivõimsus on maksimaalne võimsus, mida turbiin peab arendama pikka aega elektrigeneraatori klemmidel, põhiparameetrite normaalväärtustel või nende muutumisel tööstuse ja riigi määratud piirides. standarditele. Kontrollitud auru väljatõmbeturbiin suudab arendada võimsust üle oma nimivõimsuse, kui see on kooskõlas selle osade tugevustingimustega.
• Turbiini majanduslik võimsus on võimsus, mille juures turbiin töötab suurima efektiivsusega. Sõltuvalt elava auru parameetritest ja turbiini otstarbest võib nimivõimsus olla võrdne majanduslikuga või enamaga 10-25%.
• Regeneratiivse toitevee soojendamise nimitemperatuur on toitevee temperatuur veevoolu viimasest küttekehast allavoolu.
• Jahutusvee nimitemperatuur on jahutusvee temperatuur kondensaatori sisselaskeava juures.

Auruturbiin ZuGRES. NSVL, 1930. aastad

Gaasiturbiini seade ja gaasiturbiinitehase kompressor

Riis. Lihtsaim turbiin

Gaasiturbiin on soojusmasin, milles gaasi potentsiaalne energia muundatakse mehaaniliseks energiaks.

Kõige lihtsama gaasiturbiini pikisuunaline läbilõige on näidatud joonisel. Võllile on paigaldatud ketas 2, millesse on fikseeritud tööterad 4. Võlli koos ketta ja labadega kui koostu nimetatakse rootoriks. Turbiini rootor asub korpuse 5 sees ja toetub liugelaagritele 6. Gaas siseneb turbiini rootorisse läbi düüside labade 3 moodustatud düüside. Düüsid on ette nähtud gaasi potentsiaalse energia muundamiseks kineetiliseks energiaks. Düüsi sees gaasi rõhk väheneb ja selle kiirus suureneb. Düüside eraldavaid vaheseinu nimetatakse düüsilabadeks ja kõiki samal ringil asuvaid düüsilabasid nimetatakse düüside massiivideks.

Pärast düüsi resti siseneb gaas tööteradesse. Tööterade vahelisi vahesid nimetatakse töökanaliteks ja kõiki ketta tööterasid töövõreks. Düüside massiivi ja selle taga piki gaasivoolu asuvat töömassiivi nimetatakse kraadiks. Rootori labad on valmistatud nii, et nendevahelised kanalid on kindla kujuga. Muutes gaasi impulsi töökanalites, muundatakse osa selle energiast mehaaniliseks energiaks, mis põhjustab rootori pöörlemise. Rootor on ühendatud mehaanilise energia tarbijaga, mis elektrijaamades on elektrigeneraator ja gaasipumplates – gaasipuhur.

Gaas siseneb turbiini läbi sisselasketoru 9 ja heitgaas väljub sealt läbi väljalasketoru 8.
Turbiini korpus koosneb sisselaske- ja väljalasketorust ning osast, kus asuvad düüs ja rootori labad. Seega eraldab korpus rõhu all oleva gaasi keskkonnast. Rootori korpusest väljumise kohtades on aga lüngad ning gaasilekke vältimiseks paigaldatakse korpusesse tihendid 7. Turbiini korpus seest või väljast peab olema kaetud soojusisolatsiooniga.

Kompressori ülesandeks on gaasi (õhk) kokkusurumine ning selle energia ja temperatuuri tõstmine. Madala surveastme korral kasutavad gaasiturbiinid peamiselt aksiaalkompressoreid.

Lihtsaim üheastmeline kompressor koosneb samadest elementidest, mis lihtsaim turbiin. Sarnaselt turbiinile on ka kompressoril rootor, mis koosneb võllist 1, kettast 2 ja rootori labadest 4. Kompressori korpuse sisepinnal asuvad juhtlabad 3. Juhtlabade massiivi ja sellele järgnevat töövõret nimetatakse kompressori etapp.

Õhk imetakse kompressorisse läbi sisselasketoru 9. Juht- ja rootorilabade vahelised kanalid on kujundatud selliselt, et õhu kiirus neis väheneb ja rõhk tõuseb. Õhu kokkusurumistöö tegemiseks võetakse oluline osa kompressori rootori pöörlemiseks vajalikust võimsusest turbiinilt.

Väljalasketoru 8 (hajuti) kasutatakse õhu eemaldamiseks kompressorist. Õhurõhk hajuti taga on palju kõrgem kui sisselasketorus ja on kõrgeim rõhk gaasiturbiinis.

Kompressori korpus koosneb sisselasketorust, silindrilisest osast, milles paiknevad juhtlabad, ja difuusorist. Nagu turbiinilgi, paiknevad rootori kompressori korpusest väljumiskohtades tihendid 7. Üheastmelisteks nimetatakse turbiine ja kompressoreid, millel on üks aste. Suure võimsusega üheastmelisi turbiine ja kompressoreid tavaliselt projekteerida ei saa. Sel juhul tuleb rootorile üksteise järel asetada mitu astet. Selliseid turbiine ja kompressoreid nimetatakse mitmeastmeliseks.

Aurupaisutamise protsess auruturbiinis

h, s-diagramm auru paisumisest üheastmelises auruturbiinis

P1 h1 s1 – auru rõhk, entalpia ja entroopia turbiini sisselaskeava juures ;

P2 h2 s2 – heitgaasi auru rõhk, entalpia ja entroopia turbiini väljalaskeava juures ;

1 – auru paisumine turbiinis ;

2 – küllastunud aur ;

3 – vesi küllastunud olekus (keev);

4 on algtemperatuuri isoterm ;

5 on lõplik temperatuuri isoterm ;

6 on algrõhu isobar ;

7 on lõpprõhu isobar ;

8 – kriitiline punkt

(kriitilises punktis muundub kogu vee maht auruks (vee vedela ja gaasilise faasi vahe kaob).) ;

9 – konstantse auruniiskuse kõver .