Turbine à vapeur
La turbine à vapeur est un moteur principal favori dans les centrales électriques à vapeur. La capacité d'une turbine à vapeur peut varier de 5 mégawatts à 2000 mégawatts.
Les avantages d'une turbine à vapeur par rapport à un moteur diesel sont les suivants.
La taille d'une turbine à vapeur est beaucoup plus petite que celle d'un moteur diesel équivalent. La taille d'une turbine à vapeur de 30 mégawatts est la même qu'un moteur diesel de 5 mégawatts.
D'un point de vue de construction, la turbine à vapeur est beaucoup plus simple qu'un moteur diesel. L'arbre rotor, les pales et la vanne de contrôle de la vapeur sont les trois composants essentiels d'une turbine à vapeur.
Une turbine à vapeur subit moins de vibrations qu'un moteur diesel si les parties rotatives du système sont correctement installées et alignées.
La vitesse d'une turbine à vapeur peut être beaucoup plus élevée que celle d'un moteur diesel. La vitesse standard d'une turbine à vapeur utilisée dans une centrale électrique est de 3600 tr/min aux États-Unis et de 3000 tr/min au Royaume-Uni, tandis que la vitesse standard maximale d'un moteur diesel utilisé pour le même usage est de 200 tr/min.
Le contrôle d'une turbine à vapeur est beaucoup plus simple que celui d'un moteur diesel. Une vanne de contrôle est utilisée à cet effet. La vanne est installée sur la ligne d'entrée de la vapeur. Cette vanne de contrôle régule le flux de vapeur vers la turbine. Il y a également une vanne d'arrêt installée avant la vanne de contrôle. La fonction de la vanne d'arrêt est de bloquer entièrement le flux de vapeur vers la turbine en cas d'anomalie. La vanne d'arrêt est une vanne d'urgence.
La vapeur entre dans la turbine sous haute pression et température. Après avoir effectué le travail souhaité de faire tourner le rotor, la vapeur s'échappe à une pression et une température beaucoup plus basses. La vapeur peut entrer dans la turbine à une pression et une température de 1800 Pa et 1000oF respectivement, et la pression et la température de la vapeur d'échappement peuvent être de 1 Pa et 100oF respectivement.
Principe de fonctionnement de la turbine à vapeur
Dans une machine à vapeur alternatif, la vapeur sous pression agit sur le piston, provoquant un mouvement mécanique du piston. Idéalement, aucune action dynamique de la vapeur n'est utilisée dans un système alternatif. Mais dans le cas d'une turbine à vapeur, l'action dynamique de la vapeur soudainement expulsée est principalement utilisée pour effectuer un travail mécanique.
Dans une turbine à vapeur, la vapeur se dilate dans les buses et gagne ainsi de l'énergie cinétique tout en perdant sa pression. La vapeur acquiert de l'énergie cinétique lors de son expansion à partir de son enthalpie interne. Les pales de la turbine obstruent le momentum de la vapeur, forçant ainsi le flux à changer de direction. Autrement dit, le momentum de la vapeur exerce une force sur les pales de la turbine. On peut dire que le momentum de la vapeur en expansion est la force motrice d'une turbine à vapeur.
L'expansion de la vapeur et le changement de direction du momentum peuvent se produire une seule fois dans un stade unique ou plusieurs fois dans divers stades, selon le type de turbine.
Lorsqu'il n'y a qu'une seule possibilité d'expansion de la vapeur dans une turbine et que la pression de la vapeur reste uniforme tout au long du processus après son expansion à travers les buses, la turbine est appelée turbine d'impulsion à un seul stade. Dans la turbine d'impulsion, la vapeur à haute pression et haute température sortant de la tête de la buse s'expulse et forme un jet de vapeur qui frappe directement les pales mobiles, provoquant la rotation du rotor de la turbine.
Il existe un autre type de turbine dans lequel la vapeur est en expansion tout au long du processus. Ici, l'expansion de la vapeur se produit lorsqu'elle passe à travers les pales de la turbine. Pendant l'expansion, l'enthalpie de la vapeur se convertit en énergie cinétique, faisant tourner le rotor de la turbine avec une action propulsive.
Ce type de turbine est appelé turbine réactionnelle. Dans ce type de turbines, il y a deux ensembles de pales. Un ensemble est constitué de pales fixes attachées aux parties stationnaires de la turbine et l'autre ensemble est constitué de pales mobiles attachées au rotor de la turbine. L'expansion de la vapeur se produit dans l'espace formé par les pales fixes et mobiles.
Normalement, une turbine pratique a deux composants importants : les buses et les pales. La buse est un dispositif installé à l'entrée de la vapeur de la turbine. La vapeur à haute température et haute pression, avec une énergie cinétique négligeable, s'expande, perd en pression et acquiert ainsi une énergie cinétique suffisante pour effectuer un travail mécanique grâce aux buses.
Les pales de la turbine sont également appelées déflecteurs. Cela est dû au fait que la vapeur dynamique est déviée lorsqu'elle frappe les pales. L'énergie mécanique de la vapeur en expansion est extraite aux pales de la turbine.
Déclaration : Respectez l'original, de bons articles méritent d'être partagés, en cas de violation des droits d'auteur, veuillez contacter pour supprimer.
