Парова турбіна

Парова турбіна є улюбленою основною двигуною в парових електростанціях. Можливість парової турбіни може бути від 5 мегаватт до 2000 мегаватт.

Переваги парової турбіни над дизельним двигуном наступні.

1. Розмір парової турбіни набагато менший, ніж розмір еквівалентного дизельного двигуна. Розмір парової турбіни потужністю 30 мегаватт такий самий, як і дизельний двигун потужністю 5 мегаватт.

2. З точки зору конструкції парова турбіна набагато простіша, ніж дизельний двигун. Вал-ротор, лопатки, керуючий клапан пари - це три основних компонента парової турбіни.

3. Парова турбіна страждає від меншого вібрацій, ніж дизельний двигун, якщо обертові частини системи правильно встановлені та вирівняні.

4. Швидкість парової турбіни може бути набагато вище, ніж швидкість дизельного двигуна. Стандартна швидкість парової турбіни, використовуваної на електростанції, становить 3600 об/хв в США та 3000 об/хв у Великобританії, тоді як найвища стандартна швидкість дизельного двигуна, використовуваного для цього ж призначення, становить 200 об/хв.

5. Керування паровою турбіною набагато простіше, ніж керування дизельним двигуном. Для цього використовується керуючий клапан. Клапан встановлюється на вхідному патрубку пари. Цей керуючий клапан регулює потік пари до турбіни. Перед керуючим клапаном встановлено один запорний клапан. Функція запорного клапана полягає в повному перекритті потоку пари до турбіни у разі будь-якої аварії. Запорний клапан є аварійним клапаном.

Пара входить до турбіни під високим тиском і температурою. Після виконання бажаної роботи за обертання ротора пара викидається з набагато нижчим тиском і температурою. Пара може входити в турбіну під тиском і температурою 1800 Па та 1000oF відповідно, а тиск і температура викиданої пари можуть бути 1 Па та 100oF відповідно.

Принцип роботи парової турбіни

У паровому двигуні зі взаємним рухом, стисла пара діє на поршень, спричинюючи механічний рух поршня. Ідеально, ніякого динамічного дії пари не використовується в системі зі взаємним рухом. Але в разі парової турбіни, головним чином використовується динамічна дія раптово розширеної пари для виконання механічної роботи.

У паровій турбіні пара в соплах розширюється, отримуючи кінетичну енергію і втрачаючи тиск. Пара отримує кінетичну енергію під час свого розширення від своєї внутрішньої ентальпії. Лопатки турбіни заважають моменту пари, примушуючи потік змінити напрямок. Іншими словами, момент пари викликає силу на лопатках турбіни. Можна сказати, що момент розширеної пари є привідною силою парової турбіни.

Розширення пари та зміна напрямку моменту можуть відбуватися один раз в одному етапі або кілька разів в різних етапах, залежно від типу турбіни.

Коли є лише одна можливість розширення пари в турбіні, і тиск пари залишається постійним протягом процесу після її розширення через сопла, турбіну називають одноступінчастою імпульсною турбіною. У імпульсній турбіні високотискова, високотемпературна пара, що виходить з головки сопла, розширюється і формує паровий струм, який безпосередньо ударяє по рухомим лопаткам, спричинюючи обертання ротора турбіни.

Існує ще один тип турбіни, в якій пара розширюється протягом всього процесу. Тут, розширення пари відбувається, коли вона проходить через лопатки турбіни. Під час розширення, ентальпія пари перетворюється на кінетичну енергію, і тим самим ротор турбіни обертається з пропелерним дією.

Цей тип турбіни називається реактивною турбіною. У таких турбінах є два набори лопаток. Один набір складається з фіксованих лопаток, прикріплених до нерухомих частин турбіни, а другий - з рухомих лопаток, прикріплених до ротора турбіни. Розширення пари відбувається в просторі, утвореному фіксованими та рухомими лопатками.

Зазвичай практична турбіна має два важливих компоненти: сопла та лопатки. Сопло - це пристрій, встановлений на вхідному патрубку пари турбіни. Високотемпературна, високотискова пара з незначною кінетичною енергією розширюється, втрачає тиск і отримує достатню кінетичну енергію для виконання механічної роботи за допомогою сопел.

Лопатки турбін також називаються дефлекторами. Це тому, що динамічна пара відхиляється, коли ударяє по лопатках. Механічна енергія розширеної пари вилучається на лопатках турбіни.

Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зв'яжіться для видалення.