Parní turbína

Párový turbín je oblíbeným hlavním poháněcím mechanismem v parních elektrárnách. Párový turbín může mít výkon od 5 MW do 2000 MW.

Výhody párového turbínu oproti dieslu jsou následující.

1. Rozměry párového turbínu jsou mnohem menší než u ekvivalentního dieselového motoru. Rozměry 30-MW párového turbínu jsou stejné jako u 5-MW dieselového motoru.

2. Konstrukčně je párový turbín mnohem jednodušší než dieselový motor. Rotující hřídel, lopatky a ventil pro řízení páry jsou tři zásadní komponenty párového turbínu.

3. Párový turbín trpí menšími vibracemi než dieselový motor, pokud jsou rotační části systému správně instalovány a zarovnány.

4. Rychlost párového turbínu může být mnohem vyšší než rychlost dieselového motoru. Standardní rychlost párového turbínu použitého v elektrárně je 3600 ot/min v USA a 3000 ot/min ve Velké Británii, zatímco nejvyšší standardní rychlost dieselového motoru použitého pro stejný účel je 200 ot/min.

5. Řízení párového turbínu je mnohem jednodušší než řízení dieselového motoru. Pro tento účel se používá řídicí ventil. Ventil je montován na vstupní trubce páry. Tento řídicí ventil řídí průtok páry do turbínu. Před řídicím ventilem je instalován zastavovací ventil. Funkcí zastavovacího ventila je blokování celého průtoku páry do turbínu v případě jakékoli neobvyklé situace. Zastavovací ventil je nouzový ventil.

Pára vstupuje do turbínu pod vysokým tlakem a teplotou. Po provedení požadované práce rotací hřídele pára uniká s mnohem nižším tlakem a teplotou. Pára může vstoupit do turbínu s tlakem a teplotou 1800 Pa a 1000°F a tlak a teplota unikající páry mohou být 1 Pa a 100°F.

Princip fungování párového turbínu

V párovém stroji s pístem tlaková pára působí na píst, což způsobuje mechanické pohyby pístu. Ideálně se v reciprokém systému nepoužívá žádná dynamická akce páry. V případě párového turbínu se však hlavně využívá dynamická akce náhle rozšířené páry k provedení mechanické práce.

V párovém turbínu se pára v trychtýřích rozšiřuje, získává kinetickou energii a ztrácí svůj tlak. Pára získává kinetickou energii během svého rozšíření z vnitřní entalpie. Lopatky turbínu brání momentu páry a tím ji nutí změnit směr toku. Jinými slovy, moment páry způsobuje sílu na lopatky turbínu. Můžeme říci, že moment rozšiřující se páry je pohonnou silou párového turbínu.

Rozšíření páry a změna směru momentu mohou proběhnout jednou v jedné fázi nebo několikrát v různých fázích, v závislosti na typu turbínu.

Pokud je v turbíně jen jedna možnost rozšíření páry a tlak páry zůstává po celém procesu stejný po jejím rozšíření v trychtýřích, nazývá se taková turbína jednofázová impulsní turbína. V impulsní turbíně vysokotlaká, vysokoteplotní pára vycházející z hlavy trychtýře se rozšiřuje a tvoří párový proud, který přímo dopadá na pohyblivé lopatky, což způsobuje rotaci hřídele turbíny.

Existuje další typ turbíny, kde pára je rozšiřována po celý proces. Zde se rozšíření páry odehrává, když prochází lopatkami turbíny. Během rozšíření se entalpie páry přeměňuje na kinetickou energii, což způsobuje, že hřídel turbíny rotuje s pohonem podobným šroubu.

Tento typ turbíny se nazývá reakční turbína. U těchto typů turbín existují dvě sady lopatek. Jedna sada je pevně připojená k stacionárním částem turbíny a druhá sada je pohyblivá a připojená k hřídeli turbíny. Rozšíření páry se odehrává v prostoru mezi pevnými a pohyblivými lopatkami.

Typicky má praktická turbína dva důležité komponenty: trychtýře a lopatky. Trychtýř je zařízení umístěné na vstupu páry do turbíny. Vysokoteplotní, vysokotlaká pára s negligovatelnou kinetickou energií se rozšiřuje, ztrácí tlak a získává dostatečnou kinetickou energii k provedení mechanické práce s pomocí trychtýřů.

Lopatky turbíny jsou také označovány jako deflektory. To proto, že dynamická pára se odrazí, když dopadne na lopatky. Mechanická energie rozšiřující se páry se extrahuje na lopatkách turbíny.

Prohlášení: Respektujte originál, dobré články stojí za sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, obraťte se prosím na nás pro odstranění.