Einführung
Dies ist ein 3D-Modell einer turbinengetriebenen Kreiselpumpe.
3D-Modell Anmerkungen
Dampfturbine
Dampfturbinen werden als Antriebsmaschinen eingesetzt, wenn die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Rotationsbewegung erforderlich ist. Anwendungen umfassen große Kraftwerksgeneratoren, Schiffsantriebe, Kompressoren und Pumpen. Dieses 3D-Modell zeigt eine Kreiselpumpe, die von einer Dampfturbine angetrieben wird.
Rotor
Rotoren bestehen aus einer Reihe von Schaufeln, die an der Turbinenwelle montiert sind. Der Rotor dreht sich, wie der Name schon sagt. Die Art der verwendeten Schaufeln hängt davon ab, ob die Turbine eine Impuls- oder Reaktionsturbine ist. Auch bei Reaktionsturbinen wird ein kleiner Impuls ausgeübt, weshalb sie auch als Impulsreaktionsschaufeln bezeichnet werden.
Rotorschaufeln
Rotorschaufeln werden üblicherweise durch das Tannenbaumverfahren an den Rotorscheiben befestigt (es gibt andere Methoden, aber der Tannenbaum ist am gebräuchlichsten). Die Schaufeln werden aus legierten Stählen mit Chrom, Nickel und Titan geschmiedet und anschließend bearbeitet. Sie müssen besonders stark sein, da sie die Energie vom Dampf auf den Rotor übertragen und der Kriechneigung aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Turbine, hohen Temperaturen und möglichen Erosionsschäden durch Wasser widerstehen müssen.
Diaphragma
Die Diaphragmen sind scheibenförmige Teile, die an den Turbinengehäusen befestigt sind und die stationären Schaufeln zwischen den Stufen halten. Diese bestehen aus Kohlenstoffstahl oder in einigen Fällen aus Gusseisen, die bearbeitet und an Ort und Stelle geschweißt werden. In älteren Designs sitzen die Diaphragmen in bearbeiteten Vertiefungen, um den Dampfaustritt über die Stufe zu reduzieren und sie genau an Ort und Stelle zu halten (Bewegung würde einen Schaufelkontakt mit dem Gehäuse oder anderen Turbinenteilen ermöglichen).
Welle
Die Turbinenwelle ist ein gerades, massives Stück, das entlang der Mittelachse der Turbine installiert ist. Turbinenrotorschaufeln sind am Rotor befestigt, und die gesamte Baugruppe dreht sich. Das Gewicht der Welle (Radiallast) wird an beiden Enden von Gleitlagern getragen, während ein Axiallager zur Handhabung von Axiallasten verwendet wird.
Gehäuse
Das Turbinengehäuse beherbergt die Welle, Lager, Rotor und Diaphragma. Hochdruck- und Mitteldruckturbinengehäuse bestehen aus gegossenem Chrom-Molybdän-Stahl, um den Auswirkungen der hohen Temperaturen und Drücke standzuhalten, bei denen sie betrieben werden. Das Gehäuse bildet eine große Druckgrenze um die internen Komponenten einer Turbine. Aufgrund der hohen Drücke innerhalb der HP- und IP-Turbinengehäuse sind die Gehäusewände erheblich dick. Niederdruckturbinengehäuse werden normalerweise aus Kohlenstoffstahl hergestellt, da es kostengünstiger ist als andere geeignete Legierungen. Gehäuse werden in zwei Teilen installiert (oberes und unteres Gehäuse); dies ermöglicht die Entfernung der internen Komponenten einer Turbine.
Hochdruckdampfeinlass
Hochdruckdampf tritt durch diese Verbindung ein.
Hochdruckdampfauslass
Hochdruckdampf wird durch diese Verbindung abgegeben.
Mitteldruckdampfeinlass
Mitteldruckdampf tritt durch diese Verbindung ein.
Mitteldruckdampfauslass
Mitteldruckdampf wird durch diese Verbindung abgegeben.
Kreiselpumpe
Dieses 3D-Modell stellt eine doppelsaugende, einstufige, zwischen den Lagern befindliche Kreiselpumpe dar. ‘Doppelsaugend’ bezieht sich auf die Flüssigkeit, die auf beiden Seiten des Laufrads eintritt. ‘Einstufig’ bezieht sich auf die Anzahl der Laufräder (ein Laufrad = einstufig, zwei Laufräder = zweistufig). Kreiselpumpen werden weiter als ‘überhängend’ oder ‘zwischen Lagern’ klassifiziert. Eine überhängende Pumpe hat eine Laufradwelle, die nur auf einer Seite von Lagern gestützt wird. Eine zwischen Lagern befindliche Pumpe hat eine Laufradwelle, die auf beiden Seiten von Lagern gestützt wird.
Auslass/Austritt
Flüssigkeit wird durch diese Verbindung aus der Pumpe abgegeben.
Einlass/Eintritt
Flüssigkeit wird durch diese Verbindung in die Pumpe gezogen.
Verschleißring
Ein Laufradverschleißring wird installiert, um den Abstand zwischen Gehäuse und Laufrad zu verringern. Die Verringerung des Abstands reduziert die Menge an Leckage von der Druck- zur Saugseite des Laufrads; dies verbessert letztendlich die Effizienz der Pumpe. Verschleißringe können am Laufrad, Gehäuse oder beiden installiert werden.
Laufrad
Flüssigkeit fließt in das Auge des Laufrads und dann radial nach außen. Während sich die Flüssigkeit durch die Laufradschaufeln nach außen bewegt, wird ihre kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt. Es gibt drei Arten von Kreiselpumpenlaufrädern, diese sind die geschlossenen, teilweise geschlossenen und offenen Typen; der verwendete Typ hängt davon ab, welche Flüssigkeit gepumpt wird. Der auf diesem 3D-Modell gezeigte Laufradtyp ist ein geschlossener (vollständig verkleideter) Laufradtyp.
Spiralgehäuse
Kreiselpumpengehäuse sind vom Diffusor- oder Spiraltyp. Einstufige Pumpen (ein Laufrad) verwenden fast immer Spiralgehäuse, während mehrstufige Pumpen (>1 Laufrad) normalerweise Diffusorgehäuse verwenden. Unabhängig davon, ob ein Diffusor- oder Spiralgehäuse verwendet wird, besteht ihr Zweck darin, kinetische Energie (Durchfluss) in Druckenergie (Förderhöhe) umzuwandeln.
Stopfbuchspackung
Die Stopfbuchspackung dichtet den Raum zwischen Welle und Gehäuse ab. Die Stopfbuchspackung wird normalerweise einfach als ‘Packung’ bezeichnet. Eine Alternative zur Stopfbuchspackung ist die Gleitringdichtung.
Stopfbuchse
Der Bereich, in dem die Packung und der Laternenring installiert sind, wird als ‘Stopfbuchse’ bezeichnet. Die Packung wird buchstäblich in diesen Raum ‘gestopft’. Auf diesem Modell wurde der Anmerkungsmarker über der Stopfbuchse platziert.
Laternenring
Laternenringe werden verwendet, um Kühlflüssigkeit zur Packung zu verteilen. Kühlflüssigkeit kühlt und schmiert die Packung, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass sie überhitzt (überhitzte Packung dichtet nicht korrekt ab). Typische Kühlflüssigkeiten sind Öl, Emulsionen und Wasser.
Lager
Lager tragen die axialen und radialen Lasten, die von der Pumpe im stationären und im Betrieb erzeugt werden. Die Art des verwendeten Lagers hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Last, Last Richtung und Rotationsgeschwindigkeit. Kugellager werden als geeignetes Lager für viele Anwendungen angesehen, obwohl sie für schwerere Lasten weniger bevorzugt werden. Kugellager und Rollenlager sind Arten von Wälzlagern.
Laufradeinlass
Flüssigkeit wird durch diesen Einlass in das Laufrad gezogen.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.fireengineering.com/leadership/steam-turbine-driven-centrifugal-pumps/#gref
https://www.rothpump.com/regenerative-turbine-pump-little-pump-big-head.html
https://www.globalspec.com/learnmore/flow_transfer_control/pumps/turbine_pumps