กังหันไอน้ำ

เทอร์ไบน์ไอน้ำเป็นเครื่องจักรที่นิยมใช้ในโรงไฟฟ้าผลิตพลังงานจากไอน้ำ เทอร์ไบน์ไอน้ำอาจมีกำลังการผลิตตั้งแต่ 5 เมกะวัตต์ ถึง 2000 เมกะวัตต์

ข้อดีของเทอร์ไบน์ไอน้ำเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซล มีดังนี้

1. ขนาดของเทอร์ไบน์ไอน้ำเล็กกว่าเครื่องยนต์ดีเซลที่มีกำลังเท่ากันอย่างมาก ขนาดของเทอร์ไบน์ไอน้ำ 30 เมกะวัตต์เท่ากับเครื่องยนต์ดีเซล 5 เมกะวัตต์

2. โครงสร้างของเทอร์ไบน์ไอน้ำง่ายกว่าเครื่องยนต์ดีเซล แกนโรเตอร์ ใบพัด และวาล์วควบคุมไอน้ำ เป็นส่วนประกอบหลักสามส่วนของเทอร์ไบน์ไอน้ำ

3. เทอร์ไบน์ไอน้ำมีการสั่นสะเทือนน้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซลอย่างมาก หากส่วนหมุนของระบบได้รับการติดตั้งและจัดแนวอย่างถูกต้อง

4. ความเร็วของเทอร์ไบน์ไอน้ำสามารถสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซลได้ ความเร็วมาตรฐานของเทอร์ไบน์ไอน้ำที่ใช้ในสถานีผลิตไฟฟ้าคือ 3600 รอบต่อนาทีในสหรัฐอเมริกา และ 3000 รอบต่อนาทีในสหราชอาณาจักร ในขณะที่ความเร็วสูงสุดมาตรฐานของเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์เดียวกันคือ 200 รอบต่อนาที

5. การควบคุมเทอร์ไบน์ไอน้ำง่ายกว่าเครื่องยนต์ดีเซล โดยใช้วาล์วควบคุม วาล์วนี้ติดตั้งที่สายนำเข้าไอน้ำ วาล์วควบคุมนี้ควบคุมการไหลของไอน้ำไปยังเทอร์ไบน์ มีวาล์วปิดหนึ่งตัวติดตั้งก่อนวาล์วควบคุม ฟังก์ชันของวาล์วปิดคือการปิดกั้นการไหลของไอน้ำทั้งหมดไปยังเทอร์ไบน์ในกรณีที่เกิดความผิดปกติ วาล์วปิดเป็นวาล์วฉุกเฉิน

ไอน้ำเข้าสู่เทอร์ไบน์ด้วยแรงดันและความร้อนสูง หลังจากทำงานหมุนโรเตอร์แล้ว ไอน้ำจะระบายออกด้วยแรงดันและความร้อนที่ต่ำลง ไอน้ำอาจเข้าสู่เทอร์ไบน์ที่แรงดันและความร้อน 1800 ปาสกาล และ 1000 องศาฟาเรนไฮต์ ตามลำดับ และแรงดันและความร้อนของไอน้ำที่ระบายออกอาจเป็น 1 ปาสกาล และ 100 องศาฟาเรนไฮต์ ตามลำดับ

หลักการทำงานของเทอร์ไบน์ไอน้ำ

ในเครื่องยนต์ไอน้ำแบบส่งกลับ ไอน้ำที่มีแรงดันสูงกระทำต่อเพลาทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงกลของเพลา ในทางทฤษฎีไม่มีการใช้งานพลังงานพลศาสตร์ของไอน้ำในระบบส่งกลับ แต่ในกรณีของเทอร์ไบน์ไอน้ำ การทำงานพลศาสตร์ของไอน้ำที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็นหลักในการทำงานเชิงกล

ในเทอร์ไบน์ไอน้ำ ไอน้ำในท่อพ่นขยายตัวและได้รับพลังงานจลน์โดยสูญเสียแรงดัน พลังงานจลน์ของไอน้ำได้รับจากการขยายตัวจากเอนทาลปีภายใน ใบพัดของเทอร์ไบน์ขวางโมเมนตัมของไอน้ำและบังคับให้ไอน้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเมนตัมของไอน้ำทำให้เกิดแรงบนใบพัดของเทอร์ไบน์ เราสามารถกล่าวได้ว่าโมเมนตัมของไอน้ำที่ขยายตัวเป็นแรงขับเคลื่อนของเทอร์ไบน์ไอน้ำ

การขยายตัวของไอน้ำและการเปลี่ยนทิศทางของโมเมนตัมอาจเกิดขึ้นครั้งเดียวในระยะเดียวหรือหลายครั้งในระยะต่างๆ ขึ้นอยู่กับประเภทของเทอร์ไบน์

เมื่อมีการขยายตัวของไอน้ำในเทอร์ไบน์เพียงครั้งเดียวและแรงดันของไอน้ำคงที่ตลอดกระบวนการหลังจากที่ขยายตัวผ่านท่อพ่น เทอร์ไบน์นี้เรียกว่าเทอร์ไบน์ชนิดแรงกระแทกเดี่ยว ในเทอร์ไบน์ชนิดแรงกระแทกไอน้ำที่มีแรงดันและความร้อนสูงออกจากหัวท่อพ่นขยายตัวและสร้างเป็นเจ็ตไอน้ำที่กระทบตรงกับใบพัดที่เคลื่อนที่ ทำให้โรเตอร์ของเทอร์ไบน์หมุน

มีอีกประเภทหนึ่งของเทอร์ไบน์ที่ไอน้ำขยายตัวตลอดกระบวนการ ที่นี่ การขยายตัวของไอน้ำเกิดขึ้นเมื่อมันผ่านใบพัดของเทอร์ไบน์ ระหว่างการขยายตัว เอนทาลปีของไอน้ำแปลงเป็นพลังงานจลน์และทำให้โรเตอร์ของเทอร์ไบน์หมุนด้วยการกระทำของใบพัด

เทอร์ไบน์ประเภทนี้เรียกว่าเทอร์ไบน์ชนิดปฏิกิริยา ในเทอร์ไบน์ประเภทนี้มีสองชุดของใบพัด ชุดหนึ่งเป็นใบพัดที่ติดอยู่กับส่วนที่ไม่เคลื่อนที่ของเทอร์ไบน์ และอีกชุดหนึ่งเป็นใบพัดที่ติดอยู่กับโรเตอร์ของเทอร์ไบน์ การขยายตัวของไอน้ำเกิดขึ้นในช่องว่างที่สร้างขึ้นโดยใบพัดที่ติดอยู่กับส่วนที่ไม่เคลื่อนที่และใบพัดที่ติดอยู่กับโรเตอร์

โดยทั่วไปเทอร์ไบน์ที่ใช้งานจริงมีส่วนประกอบสำคัญสองส่วนคือท่อพ่นและใบพัด ท่อพ่นเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งที่ทางเข้าไอน้ำของเทอร์ไบน์ ไอน้ำที่มีแรงดันและความร้อนสูงและมีพลังงานจลน์น้อยได้รับการขยายตัว สูญเสียแรงดัน และได้รับพลังงานจลน์เพียงพอในการทำงานเชิงกลด้วยความช่วยเหลือของท่อพ่น

ใบพัดของเทอร์ไบน์ยังเรียกว่าตัวเปลี่ยนทิศทาง เนื่องจากไอน้ำพลศาสตร์ที่กระทบใบพัดจะเปลี่ยนทิศทาง พลังงานเชิงกลของไอน้ำที่ขยายตัวถูกสกัดออกมาที่ใบพัดของเทอร์ไบน์

คำแถลง: ขอให้เคารพเนื้อหาเดิม บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ