Turbina (pranc. turbine < lot. turbo, kilm. turbinis - sūkurys) - tai vandens, garo arba dujų srovės sukamasis variklis, verčiantis kinetinę energiją mechaniniu darbu.
Turbinos yra plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose ir technologijose. Vėjo energijos gamyboje šiuo metu dominuoja horizontalios ašies vėjo turbinos (HAWT).
Turbinų Tipai
Turbinos gali būti skirstomos pagal kelis kriterijus:
- Pagal darbinę medžiagą: garo turbinos, dujų turbinos, hidraulinės turbinos.
- Pagal konstrukciją: vienos pakopos arba daugiapakopės, aktyviosios, reaktyviosios.
Aktyviosios ir Reaktyviosios Turbinos
Aktyvioji turbina susideda iš turbinračio (darbo rato) su mentimis ir vienos arba kelių tūtų, pro kurias į turbinratį tiekiama darbinė medžiaga suka rotorių. Darbinės medžiagos debitas reguliuojamas vožtuvais, įtaisytais tūtose.
Reaktyviojoje turbinoje yra kreipratis, kuriuo darbinė medžiaga nukreipiama į turbinračio mentes, jas slegia ir suka rotorių. Reaktyviosios turbinos galingumas reguliuojamas keičiant turbinračio arba kreipračio (arba vieno ir kito) mentelių kampus.
Kreipratis ir turbinratis sudaro turbinos pakopą. Vienos pakopos turbinoje ne visiškai išnaudojama darbinės medžiagos energija, todėl turbinos dažniausiai būna daugiapakopės, kuriose darbinės medžiagos šiluminė energija verčiama darbu ne vienoje, o daugelyje nuoseklių pakopų.
Darbinė medžiaga, slėgdama daugelį turbinračių mentelių, pamažu plečiasi ir jos kinetinė energija virsta mechanine, slėgis mažėja, todėl norint visiškai išnaudoti jos kinetinę energiją turbinos konstrukcija sudaroma iš aukšto ir žemo slėgio blokų. Kuo žemesnis slėgis, tuo turbinračio mentelės daromos ilgesnės.
Turbinos Paskirtis ir Naudojimas
Garo ir dujų turbinas suka elektrinis generatorius, kompresorius, vandens siurblius ir kita. Transportinės garo ir dujų turbinos naudojamos kaip laivo varikliai.
Dujų turbinos naudojamos kaip aviaciniai, lokomotyvų ir automobilių varikliai.
LIETUVOJE pirmoji garo turbina (960 kW) įrengta Vilniaus elektrinėje 1912.
Turbokompresoriai
Turbokompresorius - tai kompresorius arba oro siurblys, kuris veikia nuo turbinos. Turbina sukasi naudodama panaudotų dujų srovės energiją. Dyzelinio variklio turbokompresorius sukasi nuo 1000 iki 130 000 aps./min. Turbina tiesiogiai jungiama su kompresoriumi tvirta ašimi.
Kompresorius įtraukia per oro filtrą šviežio oro, suspaudžia jį ir suspaustą išleidžia į variklio įleidžiamąjį kolektorių. Teoriškai egzistuoja turbinos ir turbokompresoriaus kompresoriaus galingumų pusiausvyra. Kuo daugiau energijos turi panaudotos dujos, tuo greičiau suksis turbina.
Turbiną sudaro korpusas ir rotorius. Panaudotos dujos iš išleidžiamojo variklio kolektoriaus patenka į priimamąjį turbokompresoriaus atvamzdį. Turbinos sukimosi greitis priklauso nuo jos korpuse esančio kanalo dydžio ir formos. Tai primena laistymo žarną: kuo labiau pirštu Jūs uždengiat išeinamąją angą, tuo toliau trykšta vandens srovė.
Turbinų korpusai smarkiai skiriasi priklausomai nuo naudojimo srities. Esant tokio tipo korpusui tampa įmanomas impulsinis dujų srovės judėjimas ir galima sulaukti rezonansinių reiškinių. Turbinos korpuse, turinčiame dvigubą kanalą, kiekviena srovė paskirstoma visame turbinos rotoriaus paviršiuje. Sistemoje su nuolatiniu slėgiu naudojama tik slenkamojo judėjimo panaudotų dujų energija. Šiuo atveju tegali būti naudojami tik turbinų korpusai su vienu kanalu.
Didelių matmenų turbokompresoriuose dažnai įmontuojamas papildomas žiedas su nukreipiamosiomis mentėmis. Jis palengvina panaudotų dujų nuolatinės srovės sukūrimą turbinos rotoriuje ir leidžia reguliuoti srovę.
Turbinos korpusas liejamas iš temperatūrai atsparaus lydinio. Turbinos rotorius taip pat gaminamas iš aukštos kokybės medžiagų, atsparių aukštai temperatūrai. Prie ašies stipriai pritvirtinamas turbinos rotorius. Ašies medžiaga skiriasi nuo medžiagos, naudojamos turbinos rotoriui. Ši jungtis sumontuojama tokiu būdu. Ašis ir rotorius, besisukantys skirtingomis kryptimis labai dideliu greičiu, spaudžia vienas kitą. Dėl trinties išsiskirianti šiluma sulieja juos vieną su kitu, suformuodama neišardomą vienetą.
Ašis sujungimo vietoje tuščiavidurė. Ši tuštuma apsunkina šilumos perdavimą iš turbinos rotoriaus į jos ašį. Iš turbinos pusės ašyje yra įdubis, kuriame - sandarinimo žiedas. Prie plonesnio ašies galo montuojamas kompresoriaus rotorius; ten yra sriegis, ant kurio užsukama apsauginė veržlė rotoriui pritvirtinti.
Kompresorių sudaro korpusas ir rotorius. Kompresoriaus dydį nulemia varikliui reikalingo oro kiekis ir turbinos sukimosi greitis. Kompresoriaus rotorius stipriai pritvirtintas prie turbinos ašies, taigi sukasi tokiu pat greičiu kaip ir turbinos rotorius. Taip įsiurbiamas oras nukreipiamas į rotoriaus periferiją ir menčių nubloškiamas link kompresoriaus korpuso sienelės. Dėl to oras suslegiamas ir per įleidžiamąjį kolektorių patenka į variklį.
Turbokompresorius sutepamas nuo variklio sutepimo sistemos. Ašies korpusas yra centrinė turbokompresoriaus dalis, esanti tarp turbinos ir kompresoriaus. Ašis sukasi slydimo guoliuose. Motorinė alyva kanalais nuteka tarp korpuso ir guolių, taip pat tarp guolių ir ašies. Paskutiniu metu atsirado konstrukcijų, kuriose guolis nejuda, o ašis sukasi alyvos vonelėje.
Kompresorius sandarinamas iš abiejų pusių įmontuojant alyvą sulaikančias tarpines. Iš abiejų pusių įmontuojami ir sandarinimo žiedai. Nors šie žiedai ir padeda išvengti alyvos nuotėkio, jie iš tiesų nėra sandarinimo tarpinės. Juos reikia laikyti elementu, apsunkinančiu oro nuotėkį tarp turbinos, kompresoriaus ir ašies korpuso.
Įprastu turbokompresoriaus darbo režimu turbinoje ir kompresoriuje slėgis didesnis nei ašies korpuse. Visi alyvos sandarikliai dinaminio tipo, t. y. Iš turbinos pusės sandarinimo žiedai išdėstyti grioveliuose (tiek ašies korpuse, tiek ir ant pačios ašies). Tokiu pat principu žiedai sumontuoti ir iš kompresoriaus pusės. Sandarinimo žiedai atlieka svarbiausią vaidmenį užtikrinant hermetiškumą. Sandarinimo žiedas sukasi tokiu pat greičiu kaip ir ašis. Slėgis kompresoriuje ir turbinoje išstumia alyvą į korpusą. Dėl išcentrinės jėgos už kompresoriaus rotoriaus susidaro vakuumas. Žinoma, dirbant kompresoriui galimas alyvos nuotėkis iš ašies korpuso į kompresorių. Šiame kompresoriuje svarbiausią vaidmenį sandarinant vaidina sandarinimo žiedas.
Kai variklis dirba mažomis apsukomis arba be apkrovos, už rotoriaus susidaro mažesnio slėgio zona. Alyva, tekanti nuo sandarinimo žiedų, nuteka vidine plokštelės puse žemyn, t. y. link angos alyvai nutekėti. Jei kompresoriuje susidarytų vakuumas, dujos įsiurbiamos lengviau nei gerokai sunkesnė alyva. Iš turbinos pusės alyvos nukreipimo problema ne tokia svarbi, turint omenyje, kad normaliomis sąlygomis slėgis turbinoje visada didesnis negu ašies korpuse. Bet kokioje ašies korpuso konstrukcijoje numatyta šilumos mainų sumažinimo būtinybė tarp turbinos su sandarinimo žiedais ir kompresoriaus. Šiuo tikslu iš turbinos pusės įmontuojama termoizoliacinė plokštelė, o ašies korpuse yra daugybė elementų šilumos mainams.
Konkrečių Turbinų Pavyzdžiai ir Techniniai Duomenys
Šiuo metu siūloma įvairių turbinų ir su jomis susijusios įrangos:
- 29 vnt. įrenginių profesionaliai išmontuoti ir konservuoti Turboden, todėl saugus tolimesnis eksploatavimas yra užtikrintas. Tai apima: smėliasrautės, smėliavimo, šratavimo, šratavimo įrangos, stalo šratavimo įrenginius.
- 1 vnt. įrenginys su nauja izoliacija, valdymo spinta, peržiūra ir slėgio bandymu, degikliu bei įranga, montavimu.
- Garo turbina C-32154 pagaminta DRESSER-RAND Wellsville, NY 14895 JAV, ji buvo skirta anglies dioksido kompresoriui varyti karbamido gamybos procese. Turbina pristatyta 2007 m. rugsėjį. Būklė: naujas, Gamybos metai: 2007, Funkcionalumas: visiškai funkcionalus, mašinos/transporto priemonės numeris: D5894.
- Garinė turbina su nominalia galia 560 kW ir maksimalia galia. Turbina tinka eksploatuoti esant išmetamųjų garų temperatūrai. Nurodyti galios duomenys yra gamintojo specifikacijos.
- Visiškai atnaujintas (naudotas) įrenginys, galia: 30 kW (40,79 AG), spalva: mėlyna, bendras svoris: 674 kg, Gamybos metai: 2018. Tai panardinamas sraigtinės turbinos siurblys, skirtas nuotekų siurbimui. Siurblys sumontuotas ant katedros tipo rėmo su koja, spaudimo alkūne ir 20 m ilgio maitinimo laidu. Siurbliai buvo peržiūrėti (aptarnauti).
- Naujas įrenginys, pagamintas ir pilnai ištestuotas OEM lygiu, bet niekada neįdiegtas ar nepanaudotas.
- Išcentrinė turbina Oliver Fritz GmbH & Co. Būklė: naujas, Gamybos metai: 2025.
- 2 vnt. aukštos kokybės sraigtiniai ratai Ø380, 11 kW.
- Gamybos metai: 2001, būklė: geras (naudotas), 2 vienetai ašine kryptimi atskirtų korpusų siurblių su varikliu ir pagrindu. Power: 75 kW.
Bandymų metu buvo pastatytos 6 skirtingų konfigūracijų vertikalios ašies jėgainės. Atrasta, kad tarpas tarp keturių turbinų diametrų (apie 5 m) pašalina bet kokius aerodinaminius trukdžius tarp turbinų. Horizontalios ašies vėjo jėgainėms reikia 20 turbinų diametro tarpų, kad pašalintų bet kokius aerodinaminius trukdžius, tai būtų apie 1,5 km tarp kiekvienos turbinos.
Kaip veikia vėjo turbinos? – Rebecca J. Barthelmie ir Sara C. Pryor
Kviečiame teikti individualius pasiūlymus. Tarptautinio pristatymo kainos pagal užklausą! Jūs iš karto ir nemokamai gausite naujus pasiūlymus el. paštu. Galite bet kada paprastai nutraukti paieškos užduotį.