Микротурбина: назначение и области применения

Микротурбина – компактная энергетическая машина, обеспечивающая генерацию энергии из газообразного или жидкого топлива с минимальными вредными выбросами в атмосферу.

Такие установки используются для снабжения энергией промышленных предприятий, жилых помещений и комплексов, торговых центров, муниципальных районов, временных строительных площадок.

Они могут выступать в качестве резервного или независимого источника энергии в отдаленных районах, где нет возможности подключения к общей сети.

Микротурбины характеризуются небольшими габаритами, в отличие от полноразмерных газотурбинных электростанций.

Машина представляет собой корпус с компрессором, камерой сгорания, турбиной и электрический генератор.


На вале с одной стороны расположен компрессор, в котором сжимается воздух и направляется в камеру сгорания. Там, смешиваясь с топливом, воздух воспламеняется. Расширенная горячая среда поступает в блок с турбиной, которая, вращаясь, приводит в действие генератор энергии.


Микротурбинные установки отличаются высокой надежностью и автономностью работы, не требуют частого обслуживания.

Эти преимущества достигаются за счет замены системы масляной смазки на использование газодинамических подшипников.


Лепестки газодинамических подшипников микротурбин


Малое количество трущихся деталей в конструкции и использование газовых опор вращающегося вала не только уменьшают необходимость обслуживания, но и расширяют диапазон режимов эксплуатации микротурбин – позволяют существенно увеличивать скорость вращения вала и температуры работы.

Применение нового типа смазки – газового – позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, так как замена масла, имеющего высокий расход, зачастую составляет значительную статью расходов при обслуживании подобного оборудования.


Лепестковые газодинамические подшипники микротурбин

Газодинамическая смазка – вид газовой смазки, который характеризуется образованием между поверхностями трения устойчивого газового клина в результате относительного движения поверхностей.

В отличие от газостатической, для обеспечения газодинамической смазки нет необходимости внешнего нагнетания воздуха под давлением.

Особенности и преимущества газодинамических подшипников перед масляными:

  • Стабильность физико-химических свойств при повышении температуры, воздействии радиации
  • Снижение влияния погрешностей деталей при производстве на работоспособность узла
  • Отсутствие шумов и вибраций при работе
  • Отсутствие негативного воздействия на окружающую среду
  • Рост несущей способности подшипника при увеличении температуры (несущая способность масляного разделительного слоя при повышении температуры падает)
  • Высокие стабилизирующие свойства

В микротурбинных установках используются лепестковые газодинамические подшипники. Они представляют собой набор тонких упругих пластин, которые под действием аэродинамических сил отрываются от вала.

Сформированная газовая «подушка» эффективно разделяет поверхности вала и корпуса на протяжении работы микротурбины.


Одним из обязательных элементов конструкции лепестковых газодинамических подшипников является антифрикционное покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на поверхности лепестков, обращенные к валу.


Он выбранного покрытия значительно зависит ресурс подшипника, так как до «всплытия» вала, то есть в моменты пуска-останова, в аварийных режимах работы лепестки трутся о вал, истираясь.

Для такого типа подшипников разрабатываются специализированные покрытия с учетом работы оборудования.

Так, покрытие для лепестковых газодинамических подшипников MODENGY 1071 имеет способность адаптироваться, что позволяет ему сохранять стабильный коэффициент трения в широком диапазоне контактных давлений.


Лепестки газодинамических подшипников с антифрикционным покрытием MODENGY


Российское покрытие успешно заменяет импортные в компактных турбоэнергетических установках, такие как Korolon® Coatings.

Лепестковые газодинамические подшипники широко используются в авиации, обеспечивая повышение мощности и снижение габаритов авиационных турбин, также находят применение в других видах энергетических установок, например в турбодетандерах.

Благодаря комплексу преимуществ они успешно заменили масляную систему смазки, позволив повысить эксплуатационные характеристики оборудования.