توربين بخاري
التربينة البخارية هي المحرك الرئيسي المفضل في محطات توليد الكهرباء بالبخار. وقد تكون قدرة التربينة البخارية من 5 ميجاوات إلى 2000 ميجاوات.
مزايا التربينة البخارية مقارنة بمحرك الديزل كالتالي.
حجم التربينة البخارية أصغر بكثير من حجم محرك الديزل المكافئ. فحجم تربينة بخارية بقدرة 30 ميجاوات يساوي حجم محرك ديزل بقدرة 5 ميجاوات.
من حيث الإنشاء، فإن التربينة البخارية أبسط بكثير من محرك الديزل. فالعمود الدوار، الشفرات، صمام التحكم بالبخار هم الثلاثة مكونات الأساسية للتربينة البخارية.
تتأثر التربينة البخارية بأقل اهتزاز مقارنة بمحرك الديزل إذا تم تركيب ومحاذاة الأجزاء الدوارة بشكل صحيح.
يمكن أن يكون سرعة التربينة البخارية أعلى بكثير من سرعة محرك الديزل. السرعة القياسية للتربينة البخارية المستخدمة في محطة توليد الكهرباء هي 3600 دورة في الدقيقة في الولايات المتحدة و3000 دورة في الدقيقة في المملكة المتحدة، بينما أعلى سرعة قياسية لمحرك الديزل المستخدم لنفس الغرض هي 200 دورة في الدقيقة.
تحكم التربينة البخارية أسهل بكثير من تحكم محرك الديزل. يتم استخدام صمام تحكم لهذا الغرض. يتم تركيب الصمام على خط دخول البخار. يقوم هذا الصمام بتنظيم تدفق البخار إلى التربينة. هناك صمام إيقاف واحد مثبت قبل صمام التحكم. وظيفة صمام الإيقاف هي منع تدفق البخار بالكامل إلى التربينة في حالة حدوث أي طارئ. يعتبر صمام الإيقاف صمامًا للطوارئ.
يدخل البخار إلى التربينة بضغط ودرجة حرارة عالية. بعد القيام بالعمل المطلوب من دوران العمود الدوار، يخرج البخار بضغط ودرجة حرارة أقل بكثير. قد يدخل البخار إلى التربينة بضغط ودرجة حرارة 1800 باسكال و1000 درجة فهرنهايت على التوالي، وضغط ودرجة حرارة البخار الخارج قد يكون 1 باسكال و100 درجة فهرنهايت على التوالي.
مبدأ عمل التربينة البخارية
في المحرك البخاري ذو الحركة المتبادلة، يعمل البخار تحت الضغط على المكبس مما يسبب حركة ميكانيكية للمكبس. بشكل مثالي، لا يتم استخدام أي فعل ديناميكي للبخار في النظام ذو الحركة المتبادلة. ولكن في حالة التربينة البخارية، يتم استخدام الفعل الديناميكي للبخار الذي تم توسيعه بشكل مفاجئ بشكل رئيسي لأداء العمل الميكانيكي.
في التربينة البخارية، يتم توسيع البخار في الفوهات وبالتالي يكتسب طاقة حركية ويفقد ضغطه. يكتسب البخار طاقة حركية أثناء توسعه من الطاقة الحرارية الداخلية له. تقوم شفرات التربينة بحجب زخم البخار مما يجبره على تغيير اتجاه تدفقه. وبعبارة أخرى، فإن زخم البخار يسبب قوة على شفرات التربينة. يمكن القول إن زخم البخار المتمدد هو القوة الدافعة للتربينة البخارية.
قد يحدث توسع البخار وتغيير اتجاه الزخم مرة واحدة في مرحلة واحدة أو عدة مرات في مراحل مختلفة اعتمادًا على نوع التربينة.
عندما يكون هناك فقط مرحلة واحدة لتوسيع البخار في التربينة ويظل ضغط البخار ثابتًا خلال العملية بعد توسيعه عبر الفوهات، تسمى التربينة تربينة دفعية مرحلة واحدة. في التربينة الدفعية، يتوسع البخار عالي الضغط والحرارة القادم من رأس الفوهة ويتشكل جتة بخار تضرب الشفرات المتحركة مباشرة، مما يسبب دوران عمود التربينة.
هناك نوع آخر من التوربينات حيث يتم توسيع البخار خلال العملية. هنا، يحدث توسع البخار عندما يمر عبر شفرات التربينة. أثناء التوسع، يتم تحويل الطاقة الحرارية للبخار إلى طاقة حركية وبالتالي يدور عمود التربينة بفعل الدفع.
يُشار إلى هذا النوع من التوربينات باسم التربينة التفاعلية. في هذا النوع من التوربينات، يوجد مجموعتان من الشفرات. مجموعة من الشفرات الثابتة المرتبطة بالأجزاء الثابتة من التربينة ومجموعة أخرى من الشفرات المتحركة المرتبطة بعمود التربينة. يحدث توسع البخار في المساحة التي تشكلها الشفرات الثابتة والمتحركة.
عادةً ما تحتوي التربينة العملية على مكونين مهمين وهما الفوهات والشفرات. الفوهة هي جهاز مثبت عند مدخل البخار للتربينة. يتم توسيع البخار عالي الحرارة والضغط مع طاقة حركية ضئيلة، ويفقد الضغط وبالتالي يكتسب طاقة حركية كافية لأداء العمل الميكانيكي بمساعدة الفوهات.
تعتبر شفرات التوربينات أيضًا موجهات. هذا لأن البخار الديناميكي يتغير اتجاهه عندما يصطدم بالشفرات. يتم استخراج الطاقة الميكانيكية للبخار المتمدد عند شفرات التربينة.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.
