Turbina parowa

Turbina parowa jest ulubionym napędem w elektrowniach parowych. Turbina parowa może mieć moc od 5 do 2000 megawatów.

Zalety turbiny parowej nad silnikiem wysokoprężnym są następujące.

1. Rozmiar turbiny parowej jest znacznie mniejszy niż odpowiednik silnika wysokoprężnego. Rozmiar turbiny parowej o mocy 30 megawatów jest taki sam jak rozmiar silnika wysokoprężnego o mocy 5 megawatów.

2. Konstrukcyjnie turbina parowa jest znacznie prostsza niż silnik wysokoprężny. Ważne elementy turbiny parowej to wał, łopatki i zawór sterujący parą.

3. Turbina parowa podlega mniejszym drgnięciom niż silnik wysokoprężny, jeśli obracające się części systemu są poprawnie zainstalowane i wyregulowane.

4. Prędkość obrotowa turbiny parowej może być znacznie wyższa niż prędkość obrotowa silnika wysokoprężnego. Standardowa prędkość obrotowa turbiny parowej używanej w elektrowni wynosi 3600 obr./min w USA i 3000 obr./min w Wielkiej Brytanii, podczas gdy najwyższa standardowa prędkość obrotowa silnika wysokoprężnego używanego do tego samego celu wynosi 200 obr./min.

5. Sterowanie turbiną parową jest znacznie prostsze niż sterowanie silnikiem wysokoprężnym. Do tego celu wykorzystywany jest zawór sterujący. Zawór ten jest zamontowany na linii doprowadzającej parę. Ten zawór steruje przepływem pary do turbiny. Przed zaworem sterującym jest zamontowany zawór zaporowy. Funkcja zaworu zaporowego polega na blokowaniu całego przepływu pary do turbiny w przypadku jakichkolwiek nieprawidłowości. Zawór zaporowy jest zaworem awaryjnym.

Para wchodzi do turbiny pod wysokim ciśnieniem i temperaturą. Po wykonaniu pożądanej pracy obracania wału para uchodzi pod znacznie niższym ciśnieniem i temperaturą. Para może wejść do turbiny pod ciśnieniem i temperaturą 1800 Pa i 1000oF, a ciśnienie i temperatura odprowadzanej pary mogą wynosić 1 Pa i 100oF.

Zasada działania turbiny parowej

W parowym silniku tłokowym sprężona para działa na tłok, powodując mechaniczne poruszanie się tłoka. Ideałowo, w systemie tłokowym nie wykorzystuje się dynamicznego działania pary. Jednak w przypadku turbiny parowej, głównie wykorzystuje się dynamiczne działanie nagle rozszerzonej pary do wykonania pracy mechanicznej.

W turbinie parowej para w dyszach się rozszerza, zdobywając kinetyczną energię i tracąc ciśnienie. Para zdobywa kinetyczną energię podczas swojego rozszerzania z jej wewnętrznej entalpii. Łopatki turbiny zatrzymują pęd pary, zmuszając strumień do zmiany kierunku przepływu. Innymi słowy, pęd pary powoduje siłę na łopatkach turbiny. Możemy powiedzieć, że pęd rozszerzającej się pary jest napędem turbiny parowej.

Rozszerzanie pary i zmiana kierunku pędu może nastąpić raz w jednej fazie lub wielokrotnie w różnych fazach, w zależności od typu turbiny.

Gdy istnieje tylko jedna możliwość rozszerzenia pary w turbinie, a ciśnienie pary pozostaje stałe przez cały proces po jej rozszerzeniu przez dysze, turbina nazywana jest jednofazową turbiną impulsową. W turbinie impulsowej wysokociśnieniowa, gorąca para wychodząca z główki dyszy się rozszerza, tworząc strumień pary, który bezpośrednio uderza w poruszające się łopatki, powodując obrót wału turbiny.

Istnieje inny typ turbiny, w której para jest rozszerzana przez cały proces. Tutaj, rozszerzanie pary następuje, gdy przechodzi przez łopatki turbiny. Podczas rozszerzania, entalpia pary przekształca się w kinetyczną energię, co powoduje obrót wału turbiny z działaniem propulsywnym.

Ten typ turbiny nazywany jest turbiną reakcyjną. W tym typie turbin istnieją dwie grupy łopatek. Jedna grupa to nieruchome łopatki przytwierdzone do stacjonarnych części turbiny, a druga grupa to poruszające się łopatki przytwierdzone do wału turbiny. Rozszerzanie pary następuje w przestrzeni utworzonej przez nieruchome i poruszające się łopatki.

Normalnie praktyczna turbina ma dwa ważne komponenty: dysze i łopatki. Dysza to urządzenie zamontowane na wejściu pary do turbiny. Gorąca, wysokociśnieniowa para o zaniedbywalnej kinetycznej energii się rozszerza, traci ciśnienie i zdobywa wystarczającą kinetyczną energię, aby wykonać pracę mechaniczną za pomocą dysz.

Łopatki turbiny są również nazywane odchylnikami. Jest to dlatego, że dynamiczna para zostaje odchylona, gdy uderza w łopatki. Mechaniczna energia rozszerzającej się pary jest ekstrahowana na łopatkach turbiny.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto dzielić, w przypadku naruszenia praw autorskich proszę o kontakt w celu usunięcia.