Arbre de turbine
Les arbres de turbine sont des composants essentiels des turbines à gaz et à vapeur, chargés de transmettre l'énergie mécanique produite lors du processus de combustion ou de vapeur. Cependant, divers facteurs tels que l’usure mécanique, les dommages hydrauliques, les influences environnementales et les contraintes thermiques peuvent compromettre l’intégrité de ces arbres. Cela peut entraîner une diminution de l’efficacité de la production d’électricité, des arrêts inattendus et des réparations coûteuses.
Avantages de l'arbre de turbine
L'arbre de turbine présente les caractéristiques et avantages suivants :
Haute résistance et durabilité
L'arbre de la turbine est fabriqué à partir de matériaux de haute-qualité et présente une excellente résistance et durabilité, ce qui le rend adapté au travail dans divers environnements de charge.
Bruit et vibrations réduits
L'arbre de la turbine peut équilibrer le poids et la force pendant la rotation, réduisant ainsi le bruit et les vibrations et améliorant la stabilité et la sécurité de l'ensemble du système.
Traitement de précision
L'arbre de turbine nécessite un traitement et un assemblage de précision lors de la fabrication pour garantir le respect de normes de qualité strictes et maintenir une efficacité et une fiabilité élevées sur la chaîne de production.
Entretien et remplacement pratiques
Étant donné que la durée de vie de l'arbre de turbine dépend de l'environnement d'application et de l'utilisation, il est conçu pour être facile à entretenir et à remplacer, ce qui rend la maintenance et la réparation plus pratiques et efficaces.
Types d'arbres de turbine
Il existe deux variantes principales :
Arbres pleins
●Usiné à partir d'une seule pièce de matériau-sans joints ni soudures.
●Fournir une intégrité maximale pour transmettre les charges de couple les plus élevées.
●Utilisé dans les petits ensembles de turbines.
● Avoir des limitations sur le diamètre et la longueur maximum en fonction de la disponibilité des matières premières.
Arbres creux
●Construit en soudant plusieurs sections ensemble.
●Autoriser les diamètres plus grands et les arbres plus longs que les conceptions solides.
●L'alésage fournit un chemin pour les fluides de refroidissement ou les lubrifiants.
● Exiger des considérations supplémentaires concernant la qualité et l'intégrité des soudures.
Aperçu des problèmes courants affectant les arbres de turbine
Voici quelques-uns des principaux problèmes pouvant impacter les arbres de turbine :
Usure mécanique
L'usure mécanique se produit en raison d'un fonctionnement continu, où le frottement entre les pièces mobiles use progressivement les surfaces des matériaux. Cela peut conduire à :
Efficacité réduite :Lorsque les surfaces deviennent inégales, cela augmente la résistance et diminue le rendement global de la turbine.
Temps d'arrêt accru :Des réparations ou des remplacements fréquents peuvent être nécessaires, entraînant des interruptions des opérations.
Corrosion
La corrosion se produit lorsque les arbres de turbine sont exposés à l’humidité et à divers produits chimiques, ce qui affaiblit leur intégrité structurelle. La corrosion peut se manifester par :
Piqûre :Petites cavités profondes qui concentrent les contraintes et peuvent potentiellement provoquer des fissures.
Dégradation des surfaces :La corrosion générale en surface réduit le diamètre de l’arbre, ce qui a un impact sur sa capacité à supporter des charges.
Fatigue thermique
Des changements répétés de température peuvent provoquer une fatigue thermique dans les arbres de turbine. Cela se produit lorsque les matériaux se dilatent et se contractent en raison des variations de température. La contrainte thermique qui en résulte peut entraîner :
Formation de fissures :Au fil du temps, des micro-fissures se développent en raison de l'expansion de différents matériaux à des rythmes différents.
Déformation du matériau :Une exposition prolongée à des températures élevées peut déformer l'arbre de façon permanente, affectant son alignement et son équilibre.
Types de turbines
Turboréacteurs
Les turboréacteurs sont complètement différents des moteurs à réciprocité mais le principe utilisé pour faire fonctionner ces moteurs est le même. Dans ce type de turbine, l'air se déplace à grande vitesse vers l'entrée du carburant et l'allumeur de la chambre. Cette turbine induit des gazs d’échappement en augmentant l’air.
Moteurs à turbopropulseurs
Dans un turbopropulseur, la turbine est reliée à une hélice via un système d'engrenages. Dans cette turbine, le turboréacteur fait tourner un arbre qui est relié à une boîte de vitesses de transmission. Une boîte de transmission réduit le processus de rotation et l'engrenage qui se déplace lentement est connecté au dispositif de transmission. L'hélice aérienne tourne et génère une poussée.
Moteurs à double flux
Les meilleurs turbopropulseurs et turboréacteurs sont connectés à des turboréacteurs à double flux où un turboréacteur à double flux est fixé à l'avant d'un turboréacteur via un ventilateur à conduit. Ici, ce ventilateur crée une poussée supplémentaire sur le moteur pour le refroidir et réduire son bruit.
Turbomoteurs
Le turbomoteur est utilisé pour fournir de l'énergie à un arbre afin qu'il entraîne autre chose qu'une hélice. La principale différence entre un turbomoteur et un turboréacteur réside dans le fait que les turbomoteurs sont largement utilisés sur les gros avions comme groupes motopropulseurs secondaires. Sur un turbomoteur, la majeure partie de l’énergie générée par les gaz en expansion est principalement utilisée pour faire fonctionner une turbine au lieu de créer une poussée.
Protection d'arbre de turbine légère et rigide
L'ensemble est modulaire, ce qui signifie qu'un groupe de deux ou trois personnes seulement peut assembler la structure de garde. L'utilisation de fixations capturées et d'écrous à rivets signifie qu'aucun outil spécial n'est requis pour l'installation. Étant donné que le couvercle de l'arbre est soutenu par le cadre en aluminium, seules quelques pinces en C- ont été nécessaires pour maintenir la base de la protection en place. Cela élimine le besoin de toute modification risquée du boîtier de roulement de la turbine. Lors de la fabrication de la protection d'arbre personnalisée, la courbe et les nervures formées dans le Kydex signifiaient que, malgré la construction légère, la structure de la protection d'arbre était suffisamment rigide pour empêcher tout contact avec l'arbre si quelqu'un tombait ou s'appuyait contre la protection.
Une fois les dernières protections en place, les employés peuvent désormais accéder au fond du puits de la turbine pour recueillir des informations essentielles sur l'état de la turbine et effectuer un entretien régulier sans arrêter l'ensemble du système de turbine. Cela permet d'économiser du temps, des ressources et des coûts pour le barrage et d'éviter toute blessure potentielle sur le lieu de travail.
Différences entre une turbine et un générateur
Le but des turbines et des générateurs est de produire de l’énergie électrique pour alimenter des installations, des appareils résidentiels, commerciaux et autres, et bien plus encore. Cependant, les turbines et les générateurs fonctionnent quelque peu différemment. Une turbine convertit diverses formes d'énergie en mouvement de rotation, tandis qu'un générateur convertit ce mouvement de rotation en électricité.
Différences de fabrication entre les turbines et les générateurs
Les turbines fonctionnent de la même manière que les ventilateurs, avec des pales qui tournent autour d'un arbre central. Les turbines à gaz et à vapeur sont constituées de plusieurs couches de petites pales qui tournent lorsque l'eau, le gaz ou l'air les traverse, ce qui alimente l'arbre de la turbine.
Les générateurs ont également un arbre central, mais cet arbre est équipé d'aimants enroulés avec du fil. Des bobines de fil fixes, qui constituent le stator du générateur, entourent l'arbre et les aimants. Lorsque l'arbre tourne, les champs magnétiques produits par le rotor passent sur les bobines de fil du stator, générant ainsi un courant électrique.
Dans certaines configurations de générateur, les bobines de fil sont montées sur l'arbre tandis que les aimants restent stationnaires. Quelle que soit la configuration, du courant électrique est généré lorsque les champs magnétiques traversent les bobines de fil. L'entretien du turbogénérateur, y compris la maintenance, est effectué pour réparer, remplacer ou réviser ces composants.
Différences d'application entre les turbines et les générateurs
Les turbines alimentent les générateurs, mais produisent également de l'énergie de rotation pour d'autres applications, principalement dans l'industrie des transports. Les turbines à vapeur utilisent la pression des chaudières pour produire de l'électricité dans diverses industries, tandis que les turbines à combustion brûlent du gaz naturel pour alimenter les navires en mer. Dans les avions, les turbines fonctionnent comme des moteurs à réaction fonctionnant au kérosène, augmentant la vitesse des gaz chauds pour produire la poussée du jet ou générer de la puissance de rotation pour faire tourner les hélices de l'avion.
Les turbogénérateurs sont spécialement conçus pour produire de l’électricité et sont utilisés de diverses manières. Ils génèrent de l’énergie pour les centrales électriques du réseau électrique et sont également utilisés dans les avions pour fournir de l’énergie électrique aux systèmes de contrôle et aux éclairages. De plus, ils sont utilisés sur les plates-formes pétrolières offshore et sur les navires en mer. Les générateurs de secours servent à des applications résidentielles et commerciales en cas de panne du réseau électrique principal. Les véhicules utilisent des versions plus petites de générateurs, appelés alternateurs, pour produire de l'électricité qui charge la batterie de la voiture.
Quel matériau est utilisé pour fabriquer un arbre de turbine ?
Des matériaux ferreux,-ferreux et des métaux non-sont utilisés comme matériaux d'arbre en fonction de l'application. Certains matériaux ferreux courants utilisés pour les arbres sont décrits ci-dessous.
-Acier au carbone ordinaire laminé à chaud
Ce matériau est le moins cher. Puisqu'il est laminé à chaud-, la calamine est toujours présente sur la surface et un usinage est nécessaire pour rendre la surface lisse.
Composition de carbone/alliage ordinaire étiré à froid
Étant-étiré à froid, ce matériau présente une finition lisse et brillante. La quantité d’usinage nécessaire est donc minime. Il offre également une meilleure limite d'élasticité et est largement utilisé pour les arbres de transmission à usage général.
Aciers alliés
L'acier allié, comme son nom l'indique, est un mélange de divers éléments ajoutés à l'acier parent pour améliorer certaines propriétés physiques. Pour bénéficier pleinement des matériaux d’alliage, un traitement thermique des composants est nécessaire après fabrication. Le nickel, le chrome et le vanadium sont des matériaux d'alliage courants. Cependant, l’acier allié est plus cher.
Ces matériaux sont utilisés pour des conditions de service relativement sévères. Lorsqu’une résistance élevée est requise, les aciers alliés sont préférés. Ils sont moins susceptibles de se fissurer, de se déformer ou de se déformer pendant le traitement thermique et présentent moins de contraintes résiduelles que l'acier au carbone (CS).
Dans certains cas, l'arbre doit être-résistant à l'usure. Dans de tels cas, une attention particulière doit être accordée au durcissement superficiel de l’arbre. Les types courants de méthodes de durcissement de surface comprennent :
●Durcissement de la surface
●Cémentation et cémentation
●Cyanuration et nitruration
A QUOI EST UTILISE UN ARBRE DE TURBINE ?
L'arbre de turbine relie la turbine au générateur et tourne à la même vitesse que la turbine. Il s’agit essentiellement d’un élément utilisé dans une machine conçue pour produire de l’énergie continue. Le système dans lequel il est utilisé extrait essentiellement l’énergie d’un flux de fluide, puis la convertit en une forme ou un support utilisable. Vous trouverez souvent de grandes turbines dans le secteur de la production d’électricité, où elles jouent un rôle important dans le bon fonctionnement de ce type d’unités.
Notre usine
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Certifications
FAQ
Q : Quelle est l’application du turbomoteur ?
Q : A quoi sert l’arbre de turbine ?
Q : Quels sont les avantages d’un arbre turbo ?
Q : À quoi sert un arbre turbo ?
Q : Pourquoi les arbres de turbo se cassent-ils ?
Q : À quelle vitesse tourne un arbre turbo ?
Q : Comment un arbre turbo se plie-t-il ?
Q : Quels sont les avantages d’un moteur turbo ?
Q : Comment un arbre turbo se casse-t-il ?
Q : Quel est le principe de fonctionnement d’une turbine ?
Q : De quoi sont faits les arbres de turbine ?
Q : De quel matériau est l’arbre turbo ?
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