Где применяется паровая турбина: Паровые турбины

Применение паровых турбин на заводах

 

 

 

 

Применение: Паровая турбина PRT-2-5,8

ГГУ цикл. Мощность: 5.8 МВт. Теплофикация. Сетевой пдогреватель.

Установка параллельно к РОУ

• Паровые турбины PRT-2-3,5 для механического привода и привода генератора;
• Применение установки: PRT-2-3,5. Противодавленческая турбина для привода генератора.
• Параметры: 4 бар, 320°C, мощность 3 Мвт
• Установка турбины параллельно к РОУ
• Пар за турбиной для технологии

Утилизация тепла после печи

 

Мощность 3 Мвт

Биомасса, ТБО, Уголь, др. отходы и др.

• Параметры: 22 бар.
• Температура на входе: 264°C
• Тип: PRT-2/Мощность: 2.8 Мвт
• Отбор: 6 бар
• Турбина работает на насыщенном паре

Применение на мусоросжигательных заводах

Применение на мусоросжигательных заводах с получением электроэнергии.

• Прием мусора всегда оплачивается.
• Выработка электроэнергии 12 Мвт + продажа
• Выработка Теплофикации 6 Мвт + продажа тепла
• Общая мощность: 12 Мвт
• Турбина работает на насыщенным паре

 

Применение паровых турбин PRT

Химическое производство

• Параметры: 25 бар абс.
• Температура на входе: 250°C
• Мощность: 6.6 Мвт
• Тип: PRT-4
• Отбор: 6 бар
• Турбина работает на насыщенном паре
• Турбина работает на собственные нужды

Применение паровых турбин

Установка параллельно к РОУ

• PRT-2 противодавленческая турбина
• Параметры: 12 бар/250°C
• Расход пара: 58 т/ч
• Мощность 3.5 Мвт
• Установка турбины параллельно к РОУ
• Выработка электроэнергии и тепла для собственных нужд

Применение турбоприводов

Механический привод насоса

Тип PRT для механического привода

• Параметры
  • на входе 40 бар/400°C
  • на выходе 6,5 бар
• Мощность 2,7 Мвт

Механический привод насоса

Тип PRT для механического привода

• Параметры
  • на входе 119 бар/500°C
  • на выходе 17,7 бар
• Мощность 0,7 Мвт

Механический привод насоса

Тип PRT для механического привода

• Параметры
  • на входе 40 бар/370°C
  • на выходе 0,1 бар
• Мощность 1,2 Мвт

Привод для воздуходувки

• Привод воздуходувки
• Производство чугуна
• PRT/Мощность 1,9 Мвт
• На одной раме с воздуходувкой
• Финансирование через Лизинг

Применение паровых турбин PRT-6

Привод для воздуходувки

• PRT-Муфта для автоматического присоединение и отключение турбины;
• Отключение турбины зависимости от сезона и выработке пара;
• Выработка электроэнергии мощность: 12,8 Мвт;
• Отбора пара при 6 бар для потребителей;
• Теплофикация и сетевого подогревателя.

Применение паровых турбин PRT на алюминиевых заводах

Утилизация тепла

• Алюминиевое производство
• Тип PRT-4, конденсационная турбина с теплофикационным отбором
• Мощность: 8 Мвт

Радиальная турбомашина в энергетике прошлого и будущего — Энергетика и промышленность России — № 5 (33) май 2003 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 5 (33) май 2003 года

Чем более развита страна, чем больший научно-интеллектуальный потенциал она имеет, тем больше загрязняет природу. Так, в США каждый год в атмосферу попадает более 250 млн. тонн загрязняющих веществ. Эта страна одна дает свыше 50 % общей загрязненности нашей планеты.

Ко всему этому интенсивное развитие промышленности привело к повышению среднегодовой температуры на Земле. Последствия глобального потепления можно наблюдать уже сейчас: с каждым годом становится больше разрушительных ураганов и наводнений, приносящих огромные убытки и человеческие жертвы.

Загрязнение и потепление — два следствия одного процесса: увеличения потребления человеком энергии.

Основным критерием повышения жизненного уровня сейчас является увеличение потребления энергии на душу населения. Больше всего потребляют энергии в США — примерно 12-14 кВт на человека в год, в Европе и в России — почти вдвое меньше, в развивающихся странах — меньше в десятки раз, но тенденция к увеличению потребления энергии есть везде. В настоящее время процент увеличения составляет около 0,2 кВт на человека в год.

Так ли эффективны тепловые электростанции?

Наиболее распространенный способ получения электроэнергии — тепловыми электростанциями — считается наиболее экономичным. В котлах сжигается топливо для выработки пара, затем в паровых турбинах преобразуют тепловую энергию пара в механическую, которую паровая турбина, вращая электрогенератор, преобразует в электрическую. При этом кпд котлов — 30-35 %, кпд паровых турбин — 40-45 %, кпд современных генераторов — 98 %.

Общий кпд, таким образом, — 12-15 %.

Это значит, что на каждый 1 кВт используемой электроэнергии в окружающую среду выбрасывается 7-8 кВт тепловой энергии.

Велик ли КПД автомобиля?

Другое основное загрязняющее окружающую среду явление — использование автомобилей. Как происходит использование тепловой энергии сжигаемого топлива в автомобиле?

КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от 15 до 25 %, это значит, что 15-25 % сгоревшего топлива используется на передвижение автомобиля с грузом. Для перевозки полезного груза используется еще меньше: в легковых автомобилях полезный груз — пассажиры — составляет максимум 30% веса груженого автомобиля, а у грузовых автомобилей полезная часть обычно бывает не более 50% веса груженого автомобиля. Полезное использование топлива в автомобилях равно 4,5-7,5 % (легковые) и 7,5-12,5 % (грузовые), а зачастую — и того меньше. Это значит, что при полезном использовании автомобилями 1 кВт тепловой энергии топлива в окружающую среду выбрасывается от 10 до 20, а то и более кВт тепловой энергии.

В настоящее время на Земле не менее 500 миллионов автомобилей средней мощностью около 100 кВт. Если считать, что используются они в среднем не менее 4 часов в сутки, то в окружающую среду автомобили выбрасывают не менее 8,4х109 кВт.

Общий выброс тепловой энергии в окружающую среду будет 18х109 кВт.

Много это или мало?

Почему нас ждут катастрофы?

На Землю падает 16,7 х 1013 кВт тепловой энергии Солнца, из них около 0,1 % запасается растительностью Земли, т.е. остается на Земле, а это будет 16,7х1010 кВт.

Из этого видно, что каждые 10 лет при помощи человечества высвобождается тепловая энергия, равная ежегодно запасаемой растительностью Земли.

Человечество высвобождает энергию, соизмеримую с энергией Солнца, поступающей на Землю. И если за миллиарды лет существования наша планета приспособилась держать в равновесии баланс тепловой энергии, поступающей от Солнца, то энергия, выброшенная за последние десятилетия в окружающую среду, уже нарушает существовавший ранее тепловой баланс. В дальнейшем это грозит глобальными катастрофами на Земле.

Они ждут человечество уже через несколько десятков лет, если мы не научимся получать электроэнергию экологически чистым путём из альтернативных источников энергии: солнечных лучей, геотермальные источников, биогаза и др.

О паровой турбине Юнгстрема

Наиболее удобно преобразовывать энергию этих источников паровой турбиной, т.к. пар можно получить при любых температурах, даже ниже -100 градусов Цельсия.

Паровые турбины являются одним из типов двигателей, преобразующих тепловую энергию пара в механическую работу. Применяются они обычно в современных паросиловых установках для приведения в действие электрических генераторов.

Промышленное применение паровые турбины получили в конце XIX — начале XX века. Тогда их начали применять везде, где было возможно — даже на самолётах. Однако появившиеся в это же время двигатели внутреннего сгорания (ДВС) быстро вытеснили паровые турбины малой мощности, т.

к. для работы последних нужны были довольно громоздкие паровые котлы.

В 1912 г. в Швеции братьями Юнгстрем была разработана турбина, которая являлась оригинальным типом реактивной паровой турбины. Она состояла из двух дисков, вращающихся в противоположные стороны. На диски были посажены горизонтальные лопатки, образующие концентрические кольца, входящие одно в другое. Свежий пар подводился в среднюю часть агрегата, откуда распространялся в радиальном направлении к периферии.

Проходя через суживающиеся каналы, образованные первым рядом лопаток, пар увеличивал скорость протекания, создавая реактивное действие на лопатки левого диска, а приобретённая паром скорость использовалась за счёт изменения направления движения струи в следующем ряде лопаток, прикреплённых к правому диску. Проходя между этими лопатками, пар продолжал расширяться, и, следовательно, — оказывать реактивное действие на лопатки правого диска.

Приобретённая при этом скорость использовалась на следующем ряде лопаток левого диска и т.

д. Таким образом, в паровой турбине Юнгстрема каждый ряд лопаток являлся одновременно и направляющим, и рабочим, — поэтому степень реактивности была равна единице. Вследствие вращения дисков в разные стороны относительная окружная скорость равнялась сумме окружных скоростей отдельных дисков, и при заданном отношении «u/c1» эта турбина могла использовать в два раза большие скорости «с1», что вело к небольшому числу ступеней, — и, соответственно, к незначительным ее размерам.

На мировом рынке турбина Юнгстрема появилась в 1913 г., в продукции завода «Сталь» в Финспонге (Швеция). Высокий кпд турбины, оригинальность и смелость конструкции сразу привлекли внимание широких технических кругов. Вскоре лицензию на право постройки этих турбин приобрели заводы Sautter-Harle во Франции и The Electrical Engineering Co в Англии. Несколько позже к ним присоединился завод MAN (Maschinen-fabrik Augsburg-Nurnberg) в Германии.

Факты безупречной эксплуатации турбин Юнгстрема, данные их испытаний и компактность всей установки говорят в пользу этих машин. О том же говорит приобретение лицензий на них почти всеми ведущими турбостроительными фирмами.

Изготавливались такие турбины и в нашей стране. Последние турбины такого рода были изготовлены во время Второй мировой войны.

Однако быстрое развитие сетей высоковольтных линий по всей стране, диспетчеризация снабжения электроэнергией всей страны, переброска излишней электроэнергии с Востока на Запад и обратно заставили остановить эксплуатацию всех малых и средних паровых турбин, а развивать только мощные, мегаваттные.

Так к концу 70-х годов XX века энергетики уже забыли, что такое турбина Юнгстрема.

Новое — это хорошо забытое старое

В начале 1980-х годов я пришёл к выводу, что дальнейшую энергетику нужно осуществлять паровыми турбинами, и, когда увидел схему и описание турбины Юнгстрема, понял — это именно то, что нужно. Мне пришлось самостоятельно изучить паровые турбины, а после этого разработать и рассчитать «турбину Юнгстрема». Большую помощь в этом мне оказал ведущий инженер-теплотехник ЗАО «ЛМЗ-Инжиниринг» к. т.н. Сергей Михайлович Ланговой.

Позднее мною были получены патенты на «Турбину без выходного вала» (патент №2156864) и «Радиальную турбомашину» (патент №2189450).

Предложенные турбомашины, как и турбина Юнгстрема, имеют колёса встречного вращения, но не имеют выходных валов. Генераторы располагаются внутри самой турбины, при этом магниты ротора генератора крепятся к самому колесу. Магниты одного генератора крепятся к одному колесу, магниты второго — к другому. Катушки статора генераторов крепятся к корпусу турбины. Каждое колесо с ротором своего генератора вращается в подшипниках на статоре, которым является неподвижная труба. По этой трубе и осуществляется подвод пара к колёсам турбины.

Подобная конструкция, сохраняя все преимущества турбины Юнгстрема, позволяет существенно уменьшить потери пара и соответственно — увеличить внутренний кпд турбины. Существенно уменьшаются также габариты и вес турбомашины.

Разработанные турбомашины могут быть изготовлены на мощности от 100 кВт и выше, при кпд получения электроэнергии от 25 % (на самых малых мощностях) до 30-35 % (при мощности 500 кВт и выше). Но, принимая во внимание возможность использования при этом существующих паровых котлов малой мощности, кпд которых в настоящее время доходит до 90 % и выше, а также использование тепла конденсации пара для отопления жилья, общий кпд использования энергии топлива может достичь 90 %.

При этом вредные выбросы будут по сравнению с существующими энергоустановками существенно уменьшены, а потери тепла составят всего несколько ватт на каждый киловатт полезно используемой энергии.

3.2. Основные элементы современных паровых турбин

3.2. Основные элементы современных паровых турбин

Конструкция паровой турбины

Конструктивно современная паровая турбина (рис. 3.4) состоит из одного или нескольких цилиндров, в которых происходит процесс преобразования энергии пара, и ряда устройств, обеспечивающих организацию ее рабочего процесса.

Цилиндр. Основным узлом паровой турбины, в котором внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию парового потока и далее – в механическую энергию ротора, является цилиндр. Он состоит из неподвижного корпуса (статоратурбины из двух частей, разделенных по горизонтальному разъему; направляющих (сопловых) лопаток, лабиринтовых уплотнений, впускного и выхлопного патрубков, опор подшипников и др.) и вращающегося в этом корпусе ротора (вал, диски, рабочие лопатки и др.). Основная задача сопловых лопаток – превратить потенциальную энергию пара, расширяющегося в сопловых решетках с уменьшением давления и одновременным снижением температуры, в кинетическую энергию организованного парового потока и направить его в рабочие лопатки ротора. Основное назначение рабочих лопаток и ротора турбины – преобразовать кинетическую энергию парового потока в механическую энергию вращающегося ротора, которая в свою очередь преобразуется в генераторе в электрическую энергию. Ротор мощной паровой турбины представлен на рисунке 3.5.

Число венцов сопловых лопаток в каждом цилиндре паровой турбины равно числу венцов рабочих лопаток соответствующего ротора. В современных мощных паровых турбинах различают цилиндры низкого, среднего, высокого и сверхвысокого давления (рис. 3.6.). Обычно цилиндром сверхвысокого давления именуется цилиндр, давление пара на входе в который превосходит 30,0 МПа, цилиндром высокого давления – участок турбины, давление пара на входе в который колеблется в пределах 23,5 – 9,0 МПа, цилиндром среднего давления – участок турбины, давление пара на входе в который около 3,0 МПа, цилиндром низкого давления – участок, давление пара на входе в который не превышает 0,2 МПа. В современных мощных турбоагрегатах число цилиндров низкого давления может достигать 4 с целью обеспечения приемлемой по условиям прочности длины рабочих лопаток последних ступеней турбины.

Органы парораспределения. Количество пара, поступающего в цилиндр турбины, ограничивается открытием клапанов, которые вместе с регулирующей ступенью называются органами парораспределения. В практике турбиностроения различают два типа парораспределения – дроссельное и сопловое. Дроссельное парораспределение предусматривает подвод пара после открытия клапана равномерно по всей окружности венца сопловых лопаток. Это означает, что функцию изменения расхода выполняет кольцевая щель между клапаном, который перемещается, и его седлом, которое установлено неподвижно. Процесс изменения расхода в этой конструкции связан с дросселированием. Чем меньше открыт клапан, тем больше потери давления пара от дросселирования и тем меньше его расход на цилиндр.

Рис. 3.4. Внешний вид паровой турбины К-300-240

Рис. 3.5. Ротор паровой турбины мощностью 220 МВт

Сопловое парораспределение предусматривает секционирование направляющих лопаток по окружности на несколько сегментов (групп сопел), к каждому из которых организован отдельный подвод пара, оснащенный своим клапаном, который либо закрыт, либо полностью открыт. При открытом клапане потери давления на нем минимальны, а расход пара пропорционален доле окружности, через которую этот пар поступает в турбину. Таким образом, при сопловом парораспределении процесс дросселирования отсутствует, а потери давления сводятся к минимуму.

В случае высокого и сверхвысокого начального давления в системе паровпуска применяются так называемые разгрузочные устройства, которые предназначены для уменьшения начального перепада давления на клапане и снижения усилия, которое необходимо приложить к клапану при его открытии.

В некоторых случаях дросселирование называют еще качественным регулированием расхода пара на турбину, а сопловое парораспределение – количественным.

Система регулирования. Эта система позволяет осуществлять синхронизацию турбогенератора с сетью, устанавливать заданную нагрузку при работе в общую сеть, обеспечивать перевод турбины на холостой ход при сбросе электрической нагрузки. Принципиальная схема системы непрямого регулирования с центробежным регулятором скорости представлена на рисунке 3.7.

С ростом частоты вращения ротора турбины и муфты регулятора центробежная сила грузов увеличивается, муфта регулятора скорости1поднимается, сжимая пружину регулятора и поворачивая рычаг АВ вокруг точки В. Соединенный с рычагом в точке С золотник2смещается из среднего положения вверх и сообщает верхнюю полость гидравлического сервомотора3с напорной линией4через окноa, а нижнюю – со сливной линией5через окноb. Под воздействием перепада давлений поршень сервомотора перемещается вниз, прикрывая регулирующий клапан6и уменьшая пропуск пара в турбину7, что и обусловит снижение частоты вращения ротора. Одновременно со смещением штока сервомотора рычаг АВ поворачивается относительно точки А, смещая золотник вниз и прекращая подачу жидкости в сервомотор. Золотник возвращается в среднее положение, чем стабилизируется переходный процесс при новой (уменьшенной) частоте вращения ротора. Если увеличивается нагрузка турбины и частота вращения ротора падает, то элементы регулятора смещаются в противоположном рассмотренному направлении и процесс регулирования протекает аналогично, но с увеличением пропуска пара в турбину. Это приводит к росту скорости вращения ротора и восстановлению частоты генерируемого тока.

Системы регулирования паровых турбин, применяемых, например, на АЭС, в качестве рабочей жидкости используют, как правило, турбинное масло. Отличительной особенностью систем регулирования турбин К-300240-2 и К-500-240-2 является применение в системе регулирования вместо турбинного масла конденсата водяного пара. На всех турбинах НПО «Турбоатом», помимо традиционных гидравлических систем регулирования, применяют электрогидравлические системы регулирования (ЭГСР) с более высоким быстродействием.

Валоповорот. В турбоагрегатах традиционно применяется «тихоходный» – несколько оборотов в минуту – валоповорот. Валоповоротное устройство предназначено для медленного вращения ротора при пуске и останове турбины для предотвращения теплового искривления ротора. Одна из конструкций валоповоротного устройства изображена на рис. 3.8. Она включает электродвигатель с червяком, входящим в зацепление с червячным колесом1, расположенным на промежуточном валике. На винтовой шпонке этого валика установлена ведущая цилиндрическая шестерня, которая при включении валоповоротного устройства входит в зацепление с ведомой цилиндрической шестерней, сидящей на валу турбины. После подачи пара в турбину частота вращения ротора растет и ведущая шестерня автоматически выходит из зацепления.

Рис. 3.6. Цилиндры высокого, среднего и низкого давления паровой турбины мощностью 300 МВт (нижняя половина)

Рис. 3.7. Принципиальная схема регулирования с однократным усилением: 1 – муфта регулятора; 2 – золотник; 3 – гидравлический сервомотор; 4 – напорная линия; 5 – сливная линия; 6 – регулирующий клапан; 7 – подача пара в турбину

Подшипники и опоры. Паротурбинные агрегаты расположены, как правило, в машинном зале электростанции горизонтально. Такое расположение обусловливает применение в турбине наряду с опорными также и упорных или опорно-упорных подшипников3(см. рис. 3.8). Для опорных подшипников наиболее распространенным в энергетике является парное их количество – на каждый ротор приходится два опорных подшипника. Для тяжелых роторов (роторов низкого давления быстроходных турбин с числом оборотов 3000 об/мин и всех без исключения роторов «тихоходных» турбин с числом оборотов 1500 об/мин) допустимо применение традиционных для энергетического турбиностроения втулочных подшипников. В таком подшипнике нижняя половина вкладыша выполняет роль несущей поверхности, а верхняя половина – роль демпфера любых возмущений, возникающих при эксплуатации. К таким возмущениям можно отнести остаточную динамическую неуравновешенность ротора, возмущения, возникающие при прохождении критических чисел оборотов, возмущения за счет переменных сил от воздействия парового потока. Сила веса тяжелых роторов, направленная вниз, в состоянии подавить, как правило, все эти возмущения, что обеспечивает спокойный ход турбины. А для относительно легких роторов (роторов высокого и среднего давления) все перечисленные возмущения могут оказаться значительными по сравнению с весом ротора, особенно в паровом потоке высокой плотности. Для подавления этих возмущений разработаны так называемые сегментные подшипники. В этих подшипниках каждый сегмент обладает повышенной по сравнению с втулочным подшипником демпфирующей способностью.

Естественно, конструкция сегментного опорного подшипника, где каждый сегмент снабжается маслом индивидуально, значительно сложнее, чем втулочного. Однако резко возросшая надежность окупает это усложнение.

Что касается упорного подшипника, то его конструкция всесторонне рассмотрена еще Стодолой и за истекшее столетие практически не претерпела каких-либо изменений. Опоры, в которых располагаются упорный и опорные подшипники, изготавливают скользящими с «фикспунктом» в районе упорного подшипника. Это обеспечивает минимизацию осевых зазоров в области максимального давления пара, т.е. в области самых коротких лопаток, что в свою очередь позволяет минимизировать в этой зоне потери от утечек.

Рис. 3.8. Продольный разрез турбины К-50-90: 1 – ротор турбины; 2 – корпус турбины; 3 – опорно-упорный подшипник; 4 – опорный подшипник; 5 – регулирующий клапан; 6 – сопловая коробка; 7 – кулачковый вал; 8 – сервомотор; 9 – главный масляный насос; 10 – регулятор скорости; 11 – следящий золотник; 12 – картер переднего подшипника; 13 – червячное колесо валоповоротного устройства; 14 – соединительная муфта; 15 – выхлопной патрубок турбины; 16 – насадные диски; 17 – рабочие лопатки; 18 – диафрагмы; 19 – обоймы диафрагм; 20 – обоймы переднего концевого уплотнения; 21 – перепускная труба (от стопорного к регулирующему клапану)

Типичная конструкция одноцилиндровой конденсационной турбины мощностью 50 МВт с начальными параметрами пара 8,8 МПа, 535°С представлена на рис. 3.8. В этой турбине применен комбинированный ротор. Первые 19 дисков, работающих в зоне высокой температуры, откованы как одно целое с валом турбины, последние три диска — насадные.

Неподвижную сопловую решетку, закрепленную в сопловых коробках или диафрагмах с соответствующей вращающейся рабочей решеткой, закрепленной на следующем по ходу пара диске, называютступенью турбины. Проточная часть рассматриваемой одноцилиндровой турбины состоит из 22 ступеней, из которых первая называетсярегулирующей. В каждой сопловой решетке поток пара ускоряется и приобретает направление безударного входа в каналы рабочих лопаток. Усилия, развиваемые потоком пара на рабочих лопатках, вращают диски и связанный с ними вал. По мере понижения давления пара при прохождении от первой к последней ступени удельный объем пара растет, что требует увеличения проходных сечений сопловых и рабочих решеток и, соответственно, высоты лопаток и среднего диаметра ступеней.

К переднему торцу ротора прикреплен приставной конец вала, на котором установлены бойки предохранительных выключателей (датчики автомата безопасности), воздействующие на стопорный и регулирующие клапаны и прекращающие доступ пара в турбину при превышении частоты вращения ротора на 10–12% по сравнению с расчетной.

Статор турбины состоит из корпуса, в который вварены сопловые коробки, соединенные с помощью сварки с клапанными коробками, установлены обоймы концевых уплотнений, обоймы диафрагм, сами диафрагмы и их уплотнения. Корпус этой турбины, кроме обычного горизонтального разъема, имеет два вертикальных разъема, разделяющих его на переднюю часть, среднюю часть и выходной патрубок. Передняя часть корпуса выполнена литой, средняя часть корпуса и выходной патрубок сделаны сварными.

В переднем картере расположен опорноупорный подшипник, в заднем картере – опорные подшипники роторов турбины и генератора. Передний картер установлен на фундаментной плите и при тепловом расширении корпуса турбины может свободно перемещаться по этой плите. Задний картер выполнен за одно целое с выхлопным патрубком турбины, который при тепловых расширениях остается неподвижным благодаря его фиксации пересечением поперечной и продольной шпонок, образующих так называемыйфикспункттурбины, или мертвую точку. В заднем картере турбины расположено валоповоротное устройство.

В турбине К-50-90 применена сопловая система парораспределения, т.е. количественное регулирование расхода пара. Устройство автоматического регулирования турбины состоит из четырех регулирующих клапанов, распределительного кулачкового вала, соединенного зубчатой рейкой с сервомотором. Сервомотор получает импульс от регулятора скорости и регулирует положение клапанов. Профили кулачков выполнены так, чтобы регулирующие клапаны открывались поочередно один за другим. Последовательное открытие или закрытие клапанов исключает дросселирование пара, проходящего через полностью открытые клапаны при пониженных нагрузках турбины.

Конденсатор и вакуумная система.

Подавляющее большинство турбин, используемых в мировой энергетике для производства электрической энергии, являются конденсационными. Это означает, что процесс расширения рабочего тела (водяного пара) продолжается до давлений, значительно меньших, чем атмосферное. В результате такого расширения дополнительно выработанная энергия может составлять несколько десятков процентов от суммарной выработки.

Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный для превращения отработавшего в турбине пара в жидкое состояние (конденсат). Конденсация пара происходит при соприкосновении его с поверхностью тела, имеющего более низкую температуру, чем температура насыщения пара при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теплоты, затраченной ранее на испарение жидкости, которая отводится при помощи охлаждающей среды. В зависимости от вида охлаждающей среды конденсаторы разделяются наводяныеивоздушные. Современные паротурбинные установки снабжены, как правило, водяными конденсаторами. Воздушные конденсаторы имеют по сравнению с водяными более сложную конструкцию и не получили в настоящее время широкого распространения.

Рис. 3.9. Схема двухходового поверхностного конденсатора: 1 – корпус конденсатора; 2,3 – крышки водяных камер; 4 – трубная доска; 5 – конденсаторные трубки; 6 – приемный паровой патрубок; 7 – конденсатосборник; 8 – патрубок отсоса паровоздушной смеси; 9 – воздухоохладитель; 10 – паронаправляющий щит; 11 – входной патрубок; 12 – выходной патрубок для охлаждающей воды; 13 – разделительная перегородка; 14 – паровое пространство конденсатора; 15,16,17 – входная, поворотная и выходная камеры охлаждающей воды; А – вход отработавшего пара; Б – отсос паровоздушной смесии; В, Г – вход и выход охлаждающей воды; Д – отвод конденсата

Конденсационная установка паровой турбины состоит из собственно конденсатора и дополнительных устройств, обеспечивающих его работу. Подача охлаждающей воды в конденсатор осуществляется циркуляционным насосом. Конденсатные насосы служат для откачки из нижней части конденсатора конденсата и подачи его в систему регенеративного подогрева питательной воды. Воздухоотсасывающие устройства предназначены для удаления воздуха, поступающего в турбину и конденсатор вместе с паром, а также через неплотности фланцевых соединений, концевые уплотнения и другие места.

Схема простейшего поверхностного конденсатора водяного типа приведена на рис. 3.9.

Он состоит из корпуса, торцевые стороны которого закрыты трубными досками с конденсаторными трубками, выходящими своими концами в водяные камеры. Камеры разделяются перегородкой, которая делит все конденсаторные трубки на две секции, образующие так называемые «ходы» воды (в данном случае – два хода). Вода поступает в водяную камеру через патрубок и проходит по трубкам, расположенным ниже перегородки. В поворотной камере вода переходит во вторую секцию трубок, расположенную по высоте выше перегородки. По трубкам этой секции вода идет в обратном направлении, совершая второй «ход», попадает в камеру и через выходной патрубок направляется на слив.

Пар, поступающий из турбины в паровое пространство, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода. За счет резкого уменьшения удельного объема пара в конденсаторе создается низкое давление (вакуум). Чем ниже температура и больше расход охлаждающей среды, тем более глубокий вакуум можно получить в конденсаторе. Образующийся конденсат стекает в нижнюю часть корпуса конденсатора, а затем в конденсатосборник.

Удаление воздуха (точнее, паровоздушной смеси) из конденсатора производится воздухоотсасывающим устройством через патрубок8. В целях уменьшения объема отсасываемой паровоздушной смеси ее охлаждают в специально выделенном с помощью перегородки отсеке конденсатора – воздухоохладителе.

Для отсоса воздуха из воздухоохладителя устанавливается трехступенчатый пароструйный эжектор – основной. Помимо основного эжектора, который постоянно находится в эксплуатации, в турбоустановке предусмотрены эжектор пусковой конденсатора (водоструйный) и эжектор пусковой циркуляционной системы. Эжектор пусковой конденсатора предназначен для быстрого углубления вакуума при пуске турбоустановки. Эжектор пусковой циркуляционной системы служит для отсоса паровоздушной смеси из циркуляционной системы конденсатора. Конденсатор турбоустановки снабжен также двумя конденсатосборниками, из которых образующийся конденсат непрерывно откачивается конденсатными насосами.

На переходном патрубке конденсатора размещены приемно-сбросные устройства, цель которых – обеспечить сброс пара из котла в конденсатор в обход турбины при внезапном полном сбросе нагрузки или в пусковых режимах. Расходы сбрасываемого пара могут достигать 60% полного расхода пара на турбину. Конструкция приемносбросного устройства предусматривает, помимо снижения давления, снижение температуры сбрасываемого в конденсатор пара с соответствующим ее регулированием. Она должна поддерживаться на 10–20°С выше температуры насыщения при данном давлении в конденсаторе.

Промежуточный перегрев и регенерация в турбоустановках. В теплоэнергетической установке с промежуточным перегревом пар после расширения в цилиндре высокого давления (ЦВД) турбины направляется в котел для вторичного перегрева, где температура его повышается практически до того же уровня, что и перед ЦВД. После промежуточного перегрева пар направляется в цилиндр низкого давления, где расширяется до давления в конденсаторерк.

Экономичность идеального теплового цикла с промежуточным перегревом зависит от параметров пара, отводимого на промежуточный перегрев. Оптимальную температуру параТ1опт, при которой он должен отводиться на промежуточный перегрев, можно ориентировочно оценить как 1,02–1,04 от температуры питательной воды. Давление пара перед промежуточным перегревом обычно выбирают равным 0,15—0,3 давления свежего пара. В результате промперегрева общая экономичность цикла возрастет. При этом благодаря уменьшению влажности пара в последних ступенях турбины низкого давления возрастут относительные внутренние к.п.д. этих ступеней, а следовательно, увеличится и к.п.д. всей турбины. Потеря давленияΔрппв тракте промежуточного перегрева (в паропроводе от турбины к котлу, перегревателе и паропроводе от котла к турбине) снижает эффект от применения промперегрева пара и поэтому допускается не более 10% потери абсолютного давления в промежуточном перегревателе.

Система регенерации в турбоустановках предполагает подогрев конденсата, образовавшегося в конденсаторе, паром, который отобран из проточной части турбины. Для этого основной поток конденсата пропускают через подогреватели, в трубную систему которых поступает конденсат, а в корпус подается пар из отборов турбины. Для подогрева основного конденсата применяют подогреватели низкого давления (ПНД), подогреватели высокого давления (ПВД) и между ними – деаэратор (Д). Деаэратор предназначен для удаления из основного конденсата остатков воздуха, растворенного в конденсате.

Идея регенерации в ПТУ возникла в связи с потребностью снижения потерь теплоты в конденсаторе. Известно, что потери теплоты с охлаждающей водой в конденсаторе турбины прямо пропорциональны количеству отработавшего пара, поступающего в конденсатор. Расход пара в конденсатор можно значительно уменьшить (на 30–40%) путем отбора его для подогрева питательной воды за ступенями турбины после того, как он произвел работу в предшествующих ступенях. Такой процесс называют регенеративным подогревом питательной воды. Регенеративный цикл по сравнению с обычным имеет более высокую среднюю температуру подвода теплоты при неизменной температуре отвода и обладает поэтому более высоким термическим к.п.д. Повышение экономичности в цикле с регенерацией пропорционально мощности, вырабатываемой на тепловом потреблении, т. е. на базе теплоты, переданной питательной воде в системе регенерации. Путем регенеративного подогрева температура питательной воды могла бы быть повышена до температуры, близкой к температуре насыщения, отвечающей давлению свежего пара. Однако при этом сильно возросли бы потери теплоты с уходящими газами котла. Поэтому международные нормы типоразмеров паровых турбин рекомендуют выбирать температуру питательной воды на входе в котел равной 0,65–0,75 температуры насыщения, отвечающей давлению в котле. В соответствии с этим при сверхкритических параметрах пара, в частности при начальном давлении егор0=23,5 МПа, температура питательной воды принимается равной 265–275°С.

Рис. 3.10. Тепловая схема турбинной установки с использованием утечек пара концевых уплотнений и уплотнений штоков клапанов турбины в системе регенерации: Т – турбина; Г – генератор; К – конденсатор; КН – конденсатный насос; ЭЖ – основной эжектор; ОЭ – охладитель основного эжектора; ЭУ – эжектор уплотнений; ОЭУ – охладитель пара эжектора отсоса уплотнений; СП – сальниковый подогреватель; П1–П4 – подогреватели; ОК – охладитель конденсата; Д – деаэратор; ПН – питательный насос

Регенерация положительно влияет на относительный внутренний к.п. д. первых ступеней благодаря повышенному расходу пара через ЦВД и соответствующему увеличению высоты лопаток. Объемный пропуск пара через последние ступени турбины при регенерации уменьшается, что снижает потери с выходной скоростью в последних ступенях турбины.

В современных паротурбинных установках средней и большой мощности в целях повышения их экономичности применяют широко развитую систему регенерации с использованием пара концевых лабиринтовых уплотнений, уплотнений штоков регулирующих клапанов турбины и др. (рис.3.10).

Свежий пар из котла поступает в турбину по главному паропроводу с параметрамир0,t0. После расширения в проточной части турбины до давленияркон направляется в конденсатор. Для поддержания глубокого вакуума из парового пространства конденсатора основным эжектором (ЭЖ) отсасывается паровоздушная смесь. Конденсат отработавшего пара стекает в конденсатосборник, затем конденсатными насосами (КН) подается через охладитель эжектора (ОЭ), охладитель пара эжектора отсоса уплотнений (ОЭУ), сальниковый подогреватель (СП) и регенеративные подогреватели низкого давления П1, П2 в деаэратор Д. Деаэратор предназначен для удаления растворенных в конденсате агрессивных газов (О2и СО2), вызывающих коррозию металлических поверхностей. Кислород и свободная углекислота попадают в конденсат из-за присосов воздуха через неплотности вакуумной системы турбинной установки и с добавочной водой. В деаэраторе агрессивные газы удаляются при нагревании конденсата и добавочной воды паром до температуры насыщения греющего пара. В современных паротурбинных установках устанавливают деаэраторы повышенного давления 0,6—0,7 МПа с температурой насыщения 158–165°С. Конденсат пара на участке от конденсатора до деаэратора называют конденсатом, а на участке от деаэратора до котла – питательной водой.

Питательная вода из деаэратора забирается питательным насосом (ПН) и под высоким давлением (на блоках со сверхкритическими и суперсверхкритическими параметрами пара до 35 МПа) подается через подогреватели высокого давления ПЗ, П4 в котел.

Пар концевых лабиринтовых уплотнений турбины отсасывается из крайних камер уплотнений, где поддерживается давление 95—97 кПа, специальным эжектором и направляется в охладитель эжектора отсоса, через который прокачивается основной конденсат. Часть пара повышенного давления из концевых лабиринтовых уплотнений направляется в первый и третий регенеративные отборы. С целью предотвращения присоса воздуха в вакуумную систему через концевые уплотнения турбины в каждой предпоследней камере концевых уплотнений поддерживается небольшое избыточное (110—120 кПа) давление с помощью специального регулятора, установленного на подводе уплотняющего пара к этой камере из деаэратора.

Питательная установка. Питательная установка турбоагрегата состоит из главного питательного насоса с турбинным приводом, пускорезервного питательного

насоса с электроприводом и бустерных насосов с электроприводом. Питательная установка предназначена для подачи питательной воды из деаэратора через подогреватели высокого давления в котел. Насос включается в работу при нагрузке блока 50–60% и рассчитан на работу в диапазоне 30–100%. Пускорезервный питательный насос ПЭН приводится во вращение асинхронным электродвигателем.

Сборка паровой турбины на испытательном стенде

Паровая машина — применение | Технологии

Паровая машина применяется как приводной двигатель в различных насосных станциях,  на паровых судах, локомотивах, паровых автомобилях, тягачах, других транспортных средствах. Паровая машина способствовала обширному распространению коммерческого использования машин на различных предприятиях и считается энергетической базой промышленной революции XVIII века. Позднее агрегат была вытеснен различными двигателями внутреннего сгорания, турбинами и электромоторами, у которых КПД выше. Подобные турбины формально являются разновидностью паровых машин, они до сих пор достаточно широко применяются как приводы генераторов электроэнергии. Около 86% все производимой в мире электроэнергии вырабатывается с помощью  турбин. Нужно знать, что для привода машины необходим паровой котел. Пар, который расширяется, давит на лопатки турбины или на поршень, их движение передается другим механическим частям. Одно из достоинств двигателей внешнего сгорания состоит в том, что, так как котел отделяется от винтовой машины, здесь можно использовать практически любой вид топлива. Стационарные паровые машины бывают двух типов по режиму использования: с переменным режимом и силовые установки. К первым можно отнести машины металлопрокатных станов, паровые лебедки и аналогичные устройства, которые часто останавливаются и меняют направление вращения. Силовые машины останавливаются редко и не меняют направление вращения. С их помощью включаются энергетические двигатели на электростанциях, промышленные двигатели, которые используют на заводах, фабриках, кабельных железных дорогах до распространения электрической тяги. Двигатели малой мощности применяются в специальных устройствах и на судовых моделях. Лебедка – это стационарный двигатель, но установленный на опорной раме, чтобы можно было перемещать. Она может быть закреплена за якорь тросом. Паровая винтовая машина – это новый тип двигателя. ПВМ была разработана в России, на ее конструкцию, узлы и системы получено около 25 патентов за рубежом и в России. ПВМ практически по всем показателям существенно превосходит классическую лопаточную паровую турбину в диапазоне мощностью 200-1500 кВт. ПВМ считается наиболее перспективной базой для создания мини-тэц. В мини-тэц должны применяться только местные топливные ресурсы, такие как уголь, отходы лесопереработки, торф. Наш завод производит теплообменники, а на сайте вы найдете отзывы на охладитель воздуха нашего производства.

История изобретения паровой турбины | Великие открытия человечества

Паровая турбина — это тепловой двигатель, тепловая энергия пара в котором преобразуется в механическую работу. Вместе с гидротурбинами огромное значение для развития мировой энергетики имело изобретение и широкое применение паровых турбин, которые являются основным двигателем тепловых (ТЭС) и атомных электростанций (АЭС). Принцип действия паровых турбин схож с гидравлическими, разница лишь в том, что в первом случае турбину приводила в действие струя разогретого пара, во втором — струя воды. Паровая турбина оказалась проще, экономичнее и удобнее, чем паровая машина Уатта. Изобретатели давно пытались создать машину (паровую турбину), где струя пара напрямую бы вращала рабочее колесо. При этом, скорость вращения колеса должна быть очень высокой за счет большой скорости струи пара.

Паровая турбина Лаваля

В 1883 году Лавалю удалось создать первую паровую машину, которая представляла легкое колесо с лопатками. Через поставленные под углом сопла на лопатки направляли пар, который давил на них и раскручивал колесо. В 1889 году Лаваль усовершенствовал конструкцию, применив сопло, которое расширялось на выходе. Благодаря этому увеличилась скорость пара и, соответственно, скорость вращения ротора. Полученная струя направлялась на один ряд лопаток, которые были насажены на диск. Давление пара и число сопел определяли мощность турбины, работающей по активному принципу. Если отработанный пар не попадал в воздух, а направлялся в конденсатор, где при пониженном давлении сжижался, то мощность турбины оказывалась наивысшей. Турбина Лаваля получила всеобщее признание, она давала большие выгоды при соединении с машинами, имеющими высокую скорость (сепараторы, пилы, центробежные насосы). Использовали ее и в качестве привода для электрогенератора, правда, только через редуктор (из-за ее высокой скорости).

Паровая турбина Парсонса

В 1884 году английский изобретатель Парсонс запатентовал многоступенчатую реактивную турбину, специально созданную им для приведения в действие электрогенератора. При меньшей скорости вращения энергия пара здесь использовалась максимально благодаря тому, что пар, проходя через 15 ступеней, расширялся постепенно. Каждая ступень имела пару венцов лопаток. Неподвижным был один венец с направляющими лопатками, которые крепились на корпусе турбины. Второй — подвижный с рабочими лопатками на диске, который был насажен на вращающийся вал. Лопатки венцов (неподвижных и подвижных) сориентированы в противоположных направлениях. Это была первая паровая турбина, которая начала с успехом применяться в промышленности.

В 1889 году уже 300 турбин применяли для получения электроэнергии, в 1899 году появилась первая электростанция с турбинами Парсонса. В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с приводом от паровой турбины. Вскоре паровые турбины начали устанавливать на быстроходных судах. Французский ученый Рато вывел комплексную теорию турбомашин на основе имевшегося опыта. Со временем турбина Парсонса уступила место компактным активно-реактивным турбинам. Хотя и сегодня паровые турбины в основном сохранили черты турбины Парсонса.

Конденсационные паровые турбины Parsons в Екатеринбурге

Конденсационные турбины – агрегаты для трансформации энергии нагретого пара в механическую. Рабочий цикл таких установок завершается конденсацией пара и отводом жидкости в предназначенную для этого емкость. Входящий пар полностью отдает свою энергию, его давление на выходе установки достигает отрицательных значений.

Виды конденсационных паровых турбин

ООО «УГК-Энергетика» предлагает стационарные конденсационные турбины PARSONS. Они изготовлены на одном валу с другими установками. Чем больше мощность таких турбин, тем ниже себестоимость электрической или механической энергии.

По назначению выделяют:

• энергетические конденсационные турбины. Эти установки предназначены для привода генераторов электроэнергии. Как правило, они имеют большую мощность и постоянную частоту вращения;
• промышленные турбины. Агрегаты этого типа предназначены для работы в условиях обеспечения энергией промышленного оборудования;
• вспомогательные турбины. Имеют малую мощность и служат для обеспечения механической или электрической энергией технологического процесса и отдельной установки.

Преимущества конденсационных турбин PARSONS

1. Получение максимальной механической энергии. Такие машины имеют самый высокий КПД .
2. Высокая мощность конденсационных турбин.
3. Возможность различной компоновки турбоагрегатов такого типа. Конденсатор можно расположить под турбиной. Такая схема применяется для агрегатов большой мощности. В маломощных агрегатах конденсатор и сама турбина расположены на одном уровне. Такая схема обеспечивает удобство монтажа, проведение сервисного обслуживания и ремонта.
4. Возможность работы с разным оборудованием (электростанции, компрессорные установки, насосы и т. д.).

Для турбин малой мощности может применяться одноуровневая схема расположения турбины и конденсатора, что в значительной мере облегчает обслуживание и ремонт подобных агрегатов, а также ускоряет монтаж при вводе новых мощностей.

Модель	Мощность (кВт)	Расход пара (т/ч)	Скорость вращения (об/мин)	Параметры свежего пара		Давление выхлопа (МПа)
				Давление (МПа)	Температура (ºС)
К-1-1,275	1000	7,4	5600	1,275	280	0,099
К-1,5-1,275	1500	10,6	5600	1,275	280	0,0085
К-1,5-1,275	1500		5600	1,275	340	0,0086
К-1,5-2,35	1500		5600	2,354	340	0,0103
К-1,5-2,35	1500	8,4	5600	2,354	390	0,0103
К-1,5-3,43	1500		5600	3,43	435	0,0103
К-2-0,78	2000		5600	0,78	320	0,007
К-2-0,78	2000		5600	0,78	350	0,007
К-2-1,275	2000		5600	1,275	315	0,0085
К-2-3,43	2000		5600	3,43	350	0,0085
К-2-3,43	2000		5600	3,43	435	0,008
К-2,1-1,7	2100	16,35	6063	1,7	280	0,0147
К-3-0,98	3000		5600	0,98	240	0,008
К-3-0,98	3000	20	5600	0,98	305	0,0105
К-3-1,25	3000		5600	1,25	280	0,0104
К-3-1,275	3000	20,4	5600	1,275	340	0,008
К-3-2,35	3000	16,1	5600	2,35	390	0,0103
К-3-3,43	3000	14,85	5600	3,43	435	0,0103
К-3,3-1,25	3300		5600	1,25	290	0,008
К-3,3-3,43	3300		5600	3,43	435	0,0103
К-3,5-3,83	3500		5600	3,83	435	0,0103
К-4,5-3,43	4500	20	3000	3,43	435	0,0814
К-6-3,43	6000	28,5	3000	3,43	435	0,081
К-7,5-3,43	7500	35,3	3000	3,43	435	0,008
К-7,5-3,43	7500		3000	3,43	390	0,00816
К-9-1,25	9000		3000	1,25	315	0,0065
К-9-1,25	9000		3000	1,25	330	0,0065
К-9-3,43	9000		3000	3,43	435	0,0067
К-9-3,43	9000		3000	3,43	435	0,0065
К-12-3,43	12000	56	3000	3,43	435	0,00686
К-12-4,9	12000		3000	4,9	470	0,0064
К-15-3,43	15000	70	3000	3,43	435	0,00834
К-15-3,43	15000	70	3000	3,43	435	0,015
К-15-4,9	15000		3000	4,9	470	0,0066
К-25-3,43	25000		3000	3,43	435	0,0585
К-30-3,43	30000		3000	3,43	435	0,006

Оставь заявку на  паровую конденсационную турбину и получить дополнительную консультацию вы можете, связавшись с нашим сотрудником по контактному телефону.

Екатеринбург	Россия, СНГ	E-mail
+7 (343) 272-31-80	8 (800) 201-71-60	[email protected]
+7 (343) 272-31-82		[email protected]

Информация о газовых турбинах | Kawasaki Heavy Industries

Принцип работы газовой турбины

Как и дизельный или бензиновый двигатель, газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания с рабочим циклом впуск-сжатие-сгорание (расширение)-выпуск. Но, существенно отличается основное движение. Рабочий орган газовой турбины вращается, а в поршневом двигателе движется возвратно-поступательно.

Принцип работы газовой турбины показан на рисунке ниже. Сначала, воздух сжимается компрессором, затем сжатый воздух подается в камеру сгорания. Здесь, топливо, непрерывно сгорая, производит газы с высокой температурой и давлением. Из камеры сгорания газ, расширяясь в турбине, давит на лопатки и вращает ротор турбины (вал с крыльчатками в виде дисков, несущих рабочие лопатки), который в свою очередь опять вращает вал компрессора. Оставшаяся энергия снимается через рабочий вал.

Особенности газовых турбин

Типы газовых турбин по конструкции и назначению

Самый основной тип газовой турбины — создающий тягу реактивной струей, он же самый простой по конструкции.
Этот двигатель подходит для самолетов, летающих на высокой скорости, и используется в сверхзвуковых самолетах и реактивных истребителях.

У этого типа есть отдельная турбина за турбореактивным двигателем, которая вращает большой вентилятор впереди. Этот вентилятор увеличивает поток воздуха и тягу.
Этот тип малошумен и экономичен на дозвуковых скоростях, поэтому газовые турбины именно этого типа используются для двигателей пассажирских самолётов.

Эта газовая турбина выдает мощность как крутящий момент, причем у турбины и компрессора общий вал. Часть полезной мощности турбины идет на вращение вала компрессора, а остальная энергия передается на рабочий вал.
Этот тип используют, когда нужна постоянная скорость вращения, например — как привод генератора.

В этом типе вторая турбина размещается после турбины с газогенератором, и вращательное усилие передается на нее реактивной струей. Эту заднюю турбину называют силовой. Поскольку валы силовой турбины и компрессора не связаны механически, скорость вращения рабочего вала свободно регулируется. Подходит как механический привод с широким диапазоном скоростей вращения.
Этот тип широко используется в винтовых самолетах и вертолетах, а также в таких установках, как приводы насоса/компрессора, главные судовые двигатели, приводы генератора и т.п.

Что такое газовая турбина серии GREEN?

Принцип, которому Kawasaki следует в газотурбинном бизнесе, начиная с разработки в 1972 году нашей первой ГТУ, позволил нам предлагать клиентам все более совершенное оборудование, т. е., более энергоэффективное и экологичное. Идеи, заложенные в наших продуктах, получили высокую оценку мирового рынка и позволили нам накопить референции на более, чем 10 000 турбин (на конец марта 2014 года) в составе резервных генераторов и когенерационных систем.
Газовые турбины Kawasaki всегда имели большой успех, и мы, показывая еще большую нашу приверженность этому принципу, дали им новое название «Газовые турбины GREEN».

Проект K: Создание газовой турбины с самым высоким КПД в мире

Внутри К: Подразделение газовых турбин, Акаси / завод Seishin

Контакты

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Контакты

Как работает паровая турбина?

Большая часть электроэнергии на всей территории США производится с помощью паротурбинных двигателей — по данным Министерства энергетики США, более 88 процентов энергии в США вырабатывается с помощью паротурбинных генераторов на центральных электростанциях, таких как солнечные тепловые электрические, угольные и атомные электростанции. Предлагая более высокий КПД и низкую стоимость, паровые турбины стали неотъемлемой частью многих американских производств электроэнергии.

Первая паровая турбина

Первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом А. Парсонсом в 1884 году. Эта турбина использовалась для освещения выставки в Ньюкасле, Англия, и вырабатывала всего 7,5 кВт энергии. Теперь паротурбинные генераторы могут производить более 1000 МВт энергии на крупных электростанциях. Несмотря на то, что генерирующие мощности значительно увеличились со времен Парсонса, конструкция осталась прежней. Но, сколь бы интуитивно ни был дизайн Парсонса, он не так прост, как пар, движущийся по лопастям.Он был основан на втором законе термодинамики и теореме Карно (), которая утверждает, что чем выше температура пара, тем выше эффективность электростанции. Давайте рассмотрим, как пар помогает приводить в действие большинство национальных электростанций.

Как так много энергии забирают из пара?

Возвращаясь к школьной физике, вода кипит при 100 ° C. В этот момент молекулы расширяются, и мы получаем испаренную воду — пар. Используя энергию, содержащуюся в быстро расширяющихся молекулах, пар обеспечивает замечательную эффективность выработки энергии.

Учитывая высокую температуру и давление пара, неудивительно, что были случаи, когда аварии происходили из-за ненадлежащего использования или установки предохранительных клапанов. Один из самых заметных инцидентов произошел на АЭС Три-Майл-Айленд. Все произошло из-за повышения давления пара, когда перестали работать насосы, подающие воду на парогенераторы.

Как работает паровая турбина?

Проще говоря, паровая турбина работает с использованием источника тепла (газового, угольного, атомного, солнечного) для нагрева воды до чрезвычайно высоких температур до тех пор, пока она не превратится в пар.Когда этот пар проходит мимо вращающихся лопастей турбины, пар расширяется и охлаждается. Таким образом, потенциальная энергия пара во вращающихся лопатках турбины превращается в кинетическую энергию. Поскольку паровые турбины генерируют вращательное движение, они особенно подходят для приведения в действие электрогенераторов для выработки электроэнергии. Турбины соединены с генератором с осью, которая, в свою очередь, вырабатывает энергию через магнитное поле, которое производит электрический ток.

Как работают лопатки турбины?

Лопасти турбины предназначены для управления скоростью, направлением и давлением пара, проходящего через турбину.Для больших турбин к ротору прикреплены десятки лопастей, как правило, в разных наборах. Каждый набор лопастей помогает извлекать энергию из пара, а также поддерживает давление на оптимальном уровне.

Этот многоступенчатый подход означает, что лопатки турбины снижают давление пара очень маленькими шагами на каждой ступени. Это, в свою очередь, снижает силы, действующие на них, и значительно улучшает общую мощность турбины.

Важность гибких средств управления для вращающегося турбинного оборудования

При таком большом количестве энергии, проходящей через паровые турбины, необходимы механизмы управления, которые могут регулировать их скорость, контролировать поток пара и изменять температуру внутри системы. Поскольку большинство паровых турбин находится на крупных электростанциях, которым требуются нагрузки по запросу, возможность регулировать поток пара и общую выработку энергии является необходимостью.

Как системы управления Petrotech могут повысить эффективность паротурбинного генератора

Изобретение паровой турбины изменило нашу способность производить энергию в больших масштабах. И даже с такой, казалось бы, простой задачей, как пар, проходящий через набор лопастей, легко увидеть, что эти механизмы довольно сложны.Таким образом, им нужна рефлексивная интеллектуальная система управления паровой турбиной, в которой можно будет отслеживать и контролировать их работу. Усовершенствованные системы управления паровыми турбинами Petrotech для приводов компрессоров и генераторов имеют интегрированный пакет управления, который обеспечивает управление скоростью и производительностью. Наша продукция включает интегрированные системы управления для газовых и паровых турбин, генераторов, компрессоров, насосов и связанного вспомогательного оборудования. Чтобы узнать больше о наших элементах управления паровой турбиной, ознакомьтесь с нашими техническими документами по усовершенствованным элементам управления паровой турбиной для генераторов и механических приводов.

Паровые турбины

Большая паровая турбина в General Electric

Паровые турбины встречаются повсюду на планете и используются для вращения генераторы и производят электричество или создают двигательные установки для кораблей, самолетов, ракеты.

Они преобразуют тепловую энергию в виде испаренной воды в движение, используя давление на вращающиеся лезвия.Это похоже на то, как турбины гидроэлектростанции за исключением того, что пар движется намного быстрее, а лезвия и устройство очень другой.

Паровые турбины используются со многими источниками энергии:
Ядерная промышленность
Уголь
Ископаемое топливо / природный газ
Геотермальная энергия

Инженеры улучшили каждый миллиметр паровой турбины и это один из самых сложных предметов для проектирования и изготовления. Там это лишь несколько мест в мире, где производятся большие паровые турбины.

Крупные производители паровых турбин:
General Electric. Schenectady, NY
Siemens, Германия
Weir Allen Steam Turbines, Brazil
Elliot Group, Sodegaura Japan, Jeanette PA

Строящийся ротор большой паровой турбины в Скенектади, Нью-Йорк (фото: General Electric)

История:

Идея паровой турбины возникла примерно в 100 году нашей эры.Современный пар турбины, разработанные на основе поршневого парового двигателя, типичного для 19 век. Первые новаторы, такие как Джордж Вестингауз знал, что возвратно-поступательное движение поршневых паровых машин потрачено впустую много энергии и что если бы пар можно было направить в узкое пространство и давление, используемое для вращения вала, это приведет к максимальная энергоэффективность.

Хронология:

1712 — Паровая машина с поршнем, разработанная Томасом Ньюкоменом
1781 — Джеймс Ватт разрабатывает первую паровую машину, которая производит непрерывный вращательное движение
1831 — ДеВитт Клинтон запускает первое регулярное железнодорожное сообщение в Северной Америке. Олбани — Скенектади, штат Нью-Йорк, работает на поршневом паровом двигателе. После этого использование паровой машины растет. и официально начинается область машиностроения.

1884 — Сэр Чарльз Парсонс строит первую настоящую паровую турбину. Знания, необходимые для его создания, пришли с
г. 1885 г. — Джордж Вестингауз покупает патенты на паровые турбины и приступает к их усовершенствованию.
1896 г. существующих турбин и составлял 1/10 размера при той же мощности

1903 — Кертис и Уильям Ле Рой Эммет разработал вертикальную турбину мощностью 5000 кВт для General Electric, эта турбина создавала огромное количество энергии в компактном пространстве. 25 футов в высоту.В то время все крупные электростанции США хотели этого.
1900-е годы — Паровые турбины становились все меньше и меньше, а мощность увеличивалась. Некоторые турбины вырабатывают до 500 000 кВт.

Ниже: видео из Технического центра Эдисона о ранней истории паровых турбин с историком Джорджем Уайзом:

Как это работает:

Паровые турбины пропускают пар высокого давления через многоступенчатые роторы, что означает многие комплекты лезвий извлекают всю возможную энергию из давления.

Подробнее см. TurbineGenerator.org>

CO-Generation:

Турбины Cogen имеют два отдельных поколения в одном потоке энергии, это извлекает максимум энергии из горячего потока пара. Oни может иметь КПД более 80% по сравнению с обычной паровой турбиной растения, у которых около 40%.

Связанные темы:
Газовые турбины
Hydro (водяные турбины)

Связанные темы:

Источники:
Wabash Power Equipment Company
General Electric
Siemens
Turbocam International
Википедия
Группа Эллиотт
ASME
Музей Скенектади

Узнайте, как пар из котла используется для выработки энергии турбины

В первой статье этой серии о том, как котлы используются для выработки электроэнергии, мы рассмотрели их систему сгорания и то, как они извлекают накопленную энергию из источника топлива.В этой статье мы более подробно рассмотрим их основную функцию: превращение воды в пар. Именно термодинамическая энергия, присутствующая в этом паре, в конечном итоге используется для питания турбин, вырабатывающих энергию.

Что такое паровые турбины?

Паровые турбины — это крупномасштабные механические устройства, которые предназначены для преобразования тепловой энергии пара в кинетическую энергию, которая затем может использоваться для выполнения механической работы. Механическая работа сосредоточена на вращающемся выходном валу, и это вращательное движение затем, в свою очередь, используется для вращения электрического генератора.Хотя есть и другие способы создания электричества, это, безусловно, самый распространенный метод. По оценкам, около 90% электроэнергии США вырабатывается с помощью паровых турбин. Между тем паровые турбины производят около 80% электроэнергии во всем мире.

Термодинамика паровых турбин

Паровые турбины работают по принципу термодинамики. Перегретый или сухой насыщенный пар поступает в турбину после того, как был нагрет котлом при высокой температуре и давлении.Затем он проходит через сопло турбины и на выходе из сопла с высокой скоростью направляется к лопаткам турбины, тем самым поворачивая их.

Паровые турбины и генераторы

Для выработки электроэнергии паровая турбина будет присоединена к электрогенератору. Генератор должен вращаться с постоянной синхронной скоростью, которая изменяется в зависимости от частоты электрической станции. Наиболее распространенные скорости составляют 3000 об / мин для систем с частотой 50 Гц и 3600 об / мин для систем с частотой 60 Гц.

Краткая история паровых турбин

Современная паровая турбина была изобретена сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году и вырабатывала только 7,5 кВт электроэнергии во время первой итерации. Несмотря на скромное начало, это изобретение вскоре произвело революцию в мире, предоставив рентабельный и доступный способ производства электроэнергии. Помимо влияния на мощность, паровая турбина произвела революцию в морском транспорте. Частично эффективность паровой турбины объяснялась тем, что ее можно было легко увеличить в размере и производительности.В течение жизни Парсонса созданная им паровая турбина была уже увеличена примерно в 10 000 раз и могла вырабатывать до 50 000 кВт мощности.

Типы паровых турбин

Паровые турбины используются для различных целей. Помимо выработки электроэнергии, паровые турбины также используются для обработки пара на нефтеперерабатывающих заводах, заводах и других промышленных предприятиях, а также на паровых судах и локомотивах. Из-за такого разнообразия применений паровые турбины различаются и могут быть разделены на несколько категорий.Вот некоторые из наиболее распространенных способов:

Лопасти и ступени — Турбины состоят из лопаток и сопел, и лопасти часто расположены так, чтобы проходить через серию ступеней. Эта серия стадий называется компаундированием и помогает повысить эффективность паровой турбины, особенно на более низких скоростях. Если турбина состоит из неподвижных сопел, чередующихся с лопатками, она называется импульсной турбиной. Если турбина состоит из движущихся сопел, чередующихся с неподвижными соплами, то она называется реакционной турбиной.

Турбина с компаундом под давлением — В турбине с компаундом под давлением неподвижные сопла, за которыми следует ряд подвижных сопел, разделяют падение давления на входе пара и образовавшийся выхлоп на несколько небольших капель. Этот тип турбины также известен как турбина Рато, так как Рато был изобретателем.

Турбина с компаундом скорости и давления — В турбине с компаундом скорости и давления имеется несколько импульсных ступеней с комбинированной скоростью, которые состоят из неподвижных сопел, за которыми следуют движущиеся лопасти, чередующиеся с неподвижными лопатками.Такое расположение делит падение скорости на более мелкие капли. Этап с усиленной скоростью часто называют колесом Кертиса в честь его изобретателя.

Условия подачи и выпуска пара — Турбины, классифицированные по условиям подачи и выпуска пара, включают конденсацию, неконденсат, повторный нагрев, отбор и впуск.

Конденсационные турбины — Конденсационные турбины — тип, наиболее часто встречающийся в электрических установках. Их отработанный пар находится в частично конденсированном состоянии на выходе из котла.

Турбины без конденсации — Турбины без конденсации обычно используются в технологических парах. Их выходное давление регулируется клапаном в соответствии с потребностями конкретного парового процесса. Этот тип турбины можно найти на целлюлозно-бумажных заводах, установках централизованного теплоснабжения, опреснительных установках и нефтеперерабатывающих заводах.

Турбины повторного нагрева — Турбины повторного нагрева также часто встречаются на электростанциях. В турбинах повторного нагрева используется поток пара, который выходит из турбины и поступает в котел, где может быть добавлен дополнительный перегрев.

Турбины с вытяжкой — В турбинах с отбором пара на разных стадиях выпускается из турбины для использования в промышленных процессах или для отправки обратно в нагреватель питательной воды котла для повышения общей эффективности системы.

Индукционные турбины — Индукционные турбины добавляют пар низкого давления на промежуточной ступени. Это дает дополнительную мощность.

Измерение КПД турбины

КПД турбины часто измеряется на основе так называемого изэнтропического КПД. Изэнтропический процесс, также известный как процесс постоянной энтропии, — это когда энтропия пара, входящего в турбину, полностью равна энтропии пара, покидающего турбину. Это будет считаться идеальной паровой турбиной, потому что не будет потери энтропии. Однако реальной идеальной турбины не могло быть, вместо этого отношение того, насколько она близка к этой идеальной мощности, называется ее изоэнтропическим КПД. Этот КПД может варьироваться от 20% до 90% в зависимости от турбины и ее применения.

Источник топлива сжигается, чтобы высвободить запас энергии. Затем эта энергия используется для нагрева воды до пара. Затем термодинамическая энергия пара используется для питания турбины. Турбина подключена к генератору, и генератор вырабатывает электричество. Хотя котел сам по себе не генерирует электроэнергию, котлы, тем не менее, являются фундаментальной и незаменимой частью процесса производства электроэнергии.

:

Производство электроэнергии с использованием паровых турбин

В основном пар получают из ископаемых источников топлива, три из которых показаны на диаграмме выше, но можно использовать любой удобный источник тепла.

• Химическое превращение

В установках, работающих на ископаемом топливе, пар получают путем сжигания топлива, в основном угля, но также нефти и газа в камере сгорания. В последнее время эти виды топлива были дополнены ограниченным количеством возобновляемого биотоплива и сельскохозяйственных отходов.

Химический процесс горения топлива выделяет тепло за счет химического преобразования (окисления) топлива. Это никогда не может быть идеальным.Будут потери из-за примесей в топливе, неполного сгорания, потерь тепла и давления в камере сгорания и котле. Обычно эти потери составляют около 10% доступной энергии в топливе.

• Атомная энергия

Пар для приведения в действие турбины также может быть увеличен за счет улавливания тепла, выделяемого в результате управляемого ядерного деления. Более подробно это обсуждается в разделе, посвященном атомной энергетике.

• Солнечная энергия

Точно так же солнечная тепловая энергия может использоваться для повышения пара, хотя это встречается реже.

• Геотермальная энергия

Выбросы пара из природных водоносных горизонтов также используются для питания паротурбинных электростанций.

Паровая турбина (тягач)

Первые практические паровые турбины были изготовлены Густавом де Лавалем в 1882 году и Чарльзом Парсонсом в 1884 году.

Схема паровой импульсной турбины де Лаваля 1882 Пар входит с одной стороны ротора турбины через сопла, направляя его на поверхность лопаток турбины, и выходит с противоположной стороны ротора.Воздействие пара на изогнутые лопатки турбины вызывает вращение ротора турбины. Скорость вращения 30 000 об / мин. Первоначальная турбина де Лаваля имела одноступенчатый ротор, который использовался в качестве испытательного стенда для испытания различных количеств и конструкций сопел. Подробнее о Густаве де Лавале
Паровая реакционная турбина и электрогенератор на основе смеси Парсонса 1884 (на переднем плане показана верхняя половина корпуса турбины) Турбина Парсонса была предшественницей современных паровых турбин.Он имел несколько ступеней и приводил в действие генератор собственной конструкции, установленный на том же валу и вырабатывающий 7,5 кВт электроэнергии. Скорость вращения 18000 об / мин Подробнее о Charles Parsons	Авторские права на изображение — Музей науки / Библиотека изображений науки и общества
Ротор паровой реактивной турбины Парсонса 1884 Крошечные лопасти на секциях высокого давления ротора и статора составляют всего четверть дюйма (6 мм) квадрата.Они были криволинейными в поперечном сечении с заостренной передней кромкой и утолщенной задней частью. Оригинальные образцы этих турбин хранятся в Музее науки в Лондоне и Немецком музее в Мюнхене.	Авторские права на изображение — Музей науки / Библиотека изображений науки и общества

• Принцип работы паровой турбины

Пар высокого давления подается через набор неподвижных сопел в статоре турбины к ротору турбины (рабочему колесу) и проходит вдоль оси машины через несколько рядов поочередно закрепленных и движущихся лопаток.От впускного отверстия для пара турбины к выпускной точке лопатки и полость турбины постепенно увеличиваются, чтобы обеспечить расширение пара.

Лопатки статора на каждой ступени действуют как сопла, в которых пар расширяется и выходит с повышенной скоростью, но с более низким давлением. Когда высокоскоростной пар воздействует на движущиеся лопасти, он передает часть своей кинетической энергии движущимся лопастям.

Существует два основных типа паровых турбин: импульсные и реактивные, конструкция лопастей которых регулирует скорость, направление и давление пара, проходящего через турбину.

• Форсунки

Ключом к достижению высокого КПД как импульсных, так и реактивных турбин является конструкция сопел. Обычно они имеют сходящуюся-расходящуюся форму (песочные часы), которая увеличивает скорость входящего пара при одновременном снижении его давления.Увеличение скорости пара с помощью расширяющегося выходного отверстия сопла может показаться нелогичным, поскольку вода течет быстрее через суженную часть ручья или трубы, а сжатие конца шланга приводит к тому, что вода брызгает струей в течение длительного времени. быстрая струя. Это происходит потому, что вода — несжимаемая жидкость. С другой стороны, пар — это газ, и его объем не фиксирован, а зависит от его температуры и давления. Таким образом, газовая динамика сильно отличается от гидродинамики, однако принцип сохранения энергии по-прежнему сохраняется для обеих жидкостей, и закон Бернулли указывает, что кинетическая энергия газа увеличивается с уменьшением энергии давления.

Эта конструкция расширяющегося сопла была открыта де Лавалем и в равной степени применима к соплам ракетных двигателей, рабочим телом которых является горячий выхлопной газ. См. Раздел «Ракетные сопла», чтобы узнать больше об используемых принципах.

• Импульсные турбины

Паровые форсунки в импульсной турбине направляются неподвижными соплами на лопасти ротора турбины в форме лопатки, где сила, действующая со стороны форсунок, заставляет ротор вращаться, в то же время скорость пара уменьшается, поскольку он передает свою кинетическую энергию. энергия к лезвиям.Лопасти, в свою очередь, изменяют направление потока пара, и это изменение количества движения соответствует увеличению количества движения ротора. (Декарт — Сохранение импульса). Полный перепад давления в ступени турбины происходит в неподвижных соплах статора, и при прохождении пара через лопасти ротора падение давления отсутствует, поскольку поперечное сечение камеры между лопатками постоянно. Поэтому импульсные турбины также известны как турбины постоянного давления.

Паровые импульсные турбины обычно работают на чрезвычайно высоких оборотах 30 000 об.вечера. или более, и поэтому на них действуют огромные центробежные силы. Для большинства практических приложений скорость должна быть понижена. Помимо этого, конструкция относительно проста, и корпус турбины не обязательно должен быть устойчивым к давлению.

В составной турбине следующая серия неподвижных лопастей меняет направление пара на противоположное, прежде чем он перейдет ко второму ряду лопастей ротора.

• Реакционные турбины

Как неподвижные, так и роторные лопасти реактивной турбины имеют форму, больше похожую на крылья, расположенные так, что поперечное сечение лопаток уменьшается от впускной стороны к выпускной стороне лопастей. Это означает, что поперечное сечение паровых каналов между обоими наборами неподвижных лопаток и лопаток ротора увеличивается по всей ступени турбины. Таким образом, оба набора лопастей по существу образуют сопла, так что по мере прохождения пара через статор и ротор его давление уменьшается, вызывая увеличение его скорости. Ротор в основном представляет собой набор вращающихся сопел.

Когда пар выходит в виде струи между каждым набором лопастей ротора, он создает реактивную силу на лопастях, которая, в свою очередь, создает вращающий момент на роторе турбины, как в паровом двигателе Героя.(Третий закон Ньютона — на каждое действие есть равное и противоположное противодействие)

Реакционные турбины обычно намного эффективнее импульсных турбин и работают на более низких скоростях, что означает, что они не обязательно нуждаются в понижающей передаче. Однако они более сложные, и пар под высоким давлением делает их более уязвимыми к утечкам между ступенями.

• Составная паровая турбина с

В составной турбине используется ряд ступеней турбины, в которых пар, выходящий из каждой ступени, подается в следующую ступень.Посредством соответствующей формы лопаток ротора и статора для образования сопел давление или скорость пара можно постепенно снижать в серии стадий, а не за одну стадию. Это позволяет использовать очень высокие давления и скорости пара, обеспечивая очень высокую выходную мощность турбины

Компаундирование под давлением

Компаундирование под давлением использует ряд ступеней реактивной турбины для решения проблемы очень высокой скорости лопастей в одноступенчатых импульсных турбинах.Давление пара падает на каждой ступени, поскольку он отдает свою энергию давления, в то время как скорость пара остается довольно постоянной, меняя направление при прохождении через каждую ступень. Поскольку давление пара падает с каждой ступенью турбины, объем пара увеличивается соответственно с каждой ступенью, так что в турбинах большой мощности лопатки и корпус турбины должны, в свою очередь, быть соответственно больше для каждой последующей ступени более низкого давления, чтобы приспособиться к этому более высокому давлению. объемный расход.

Импульсные турбины также составлены аналогичным образом, однако в большинстве турбин используется комбинация импульсных и реактивных ступеней.

Скоростное соединение
Компаундирование скорости использует ряд ступеней импульсной турбины. Входные сопла направляют высокоскоростной пар на первый набор движущихся лопастей, и, когда пар течет по лопасти, он передает часть своего импульса лопаткам, теряя некоторую скорость, передавая свою кинетическую энергию движущимся лопастям. При прохождении пара через неподвижные лопасти скорость пара не меняется.Таким образом, скорость пара уменьшается, когда он проходит через комплекты движущихся лопаток турбины, в то время как давление пара остается относительно постоянным в турбине.

Конденсатор

Отработанный пар из турбины низкого давления конденсируется в воду в конденсаторе, который отбирает скрытую теплоту парообразования из пара.Это приводит к тому, что объем пара становится равным нулю, что резко снижает давление до условий, близких к вакууму, тем самым увеличивая перепад давления на турбине, позволяя извлечь максимальное количество энергии из пара. Затем конденсат перекачивается обратно в котел в качестве питательной воды для повторного использования.

Само собой разумеется, что конденсаторные системы нуждаются в постоянной и достаточной подаче охлаждающей воды, которая подается в отдельном контуре от градирни, которая охлаждает охлаждающую воду конденсатора за счет прямого контакта с воздухом и испарения части охлаждающей воды. в открытой башне.

Водяной пар, выходящий из электростанций, испаряет охлаждающую воду, а не рабочую жидкость.

Турбины с противодавлением , часто используемые для выработки электроэнергии в перерабатывающих отраслях, не используют конденсаторы. Также называемые атмосферными турбинами или без конденсации, они не тратят впустую энергию пара, выходящего из выхлопа турбины, однако вместо этого она направляется для использования в приложениях, требующих большого количества тепла, таких как нефтеперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажные заводы. , опреснительные установки и установки централизованного теплоснабжения.Эти отрасли могут также использовать имеющийся пар для привода механических приводов насосов, вентиляторов и погрузочно-разгрузочных работ. Разумеется, котел и турбина должны быть рассчитаны на большую электрическую нагрузку, чтобы компенсировать мощность, отводимую для других целей.

Практические машины

Паровые турбины бывают разных конфигураций. Большие машины обычно построены с несколькими ступенями, чтобы максимизировать передачу энергии от пара.

Для уменьшения осевых сил на подшипники ротора турбины пар может подаваться в турбину в средней точке вала, так что он течет в противоположных направлениях к каждому концу вала, таким образом уравновешивая осевую нагрузку.

Выходящий пар проходит через градирню, через которую пропускается охлаждающая вода для конденсации пара обратно в воду.

Источник: Правительство Австралии

.

Выходная мощность турбины 1000 МВт или более типична для электростанций.

Паровая турбина как тепловой двигатель

Системы паровых турбин — это, по сути, тепловые двигатели для преобразования тепловой энергии в механическую энергию путем поочередного испарения и конденсации рабочего тела в процессе в замкнутой системе, известном как цикл Ренкина.Это обратимый термодинамический цикл, в котором тепло прикладывается к рабочей жидкости в испарителе, сначала для ее испарения, а затем для повышения ее температуры и давления. Затем высокотемпературный пар подается через тепловой двигатель, в данном случае турбину, где он передает свою энергию лопастям ротора, заставляя ротор вращаться из-за расширения пара при падении его давления и температуры. Пар, покидающий турбину, затем конденсируется и перекачивается обратно в жидкой форме в качестве сырья в испаритель.
В этом случае рабочая жидкость — вода, а пар — пар, но принцип применим к другим рабочим жидкостям, таким как аммиак, который может использоваться в низкотемпературных приложениях, таких как геотермальные системы. Таким образом, рабочая жидкость в цикле Ренкина следует замкнутому контуру и постоянно используется повторно.
Эффективность теплового двигателя определяется только разницей температур рабочего тела между входом и выходом двигателя (закон Карно).

Карно показал, что максимальный доступный КПД = 1 — T _c / T _h , где T _h — температура в градусах Кельвина рабочего тела в его самом горячем состоянии (после воздействия тепла) и T _c — его температура в самом холодном состоянии (после того, как тепло было снято).

Для максимального повышения эффективности температура пара, подаваемого в турбину, может достигать 900 ° C, в то время как конденсатор используется на выходе из турбины для снижения температуры и давления пара до как можно более низкого значения. превратив его обратно в воду.Конденсатор является важным компонентом, необходимым для максимального повышения эффективности паровой машины за счет увеличения разницы температур рабочей жидкости в машине.

Используя закон Карно, для типичной паротурбинной системы с температурой пара на входе 543 ° C (816K) и температурой конденсированной воды 23 ° C (296K) максимальный теоретический КПД можно рассчитать следующим образом:

КПД Карно = (816 — 296) / 816 = 64%

Но это не учитывает потери тепла, трения и давления в системе.Более реалистичное значение КПД паровой турбины было бы около 50%

Таким образом, тепловая машина несет ответственность за большую часть потерь при преобразовании энергии в системе.

Примечание: Это включает только преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию на валу турбины. Он не включает потерю эффективности в камере сгорания и котле при преобразовании химической энергии топлива в тепловую энергию пара, а также не включает потери эффективности, возникающие в генераторе, если турбина используется для выработки электроэнергии.Принимая во внимание эти потери, общая эффективность преобразования химической энергии топлива угольных и мазутных электростанций в электрическую энергию обычно составляет около 33%.

См. Также Гидравлические турбины, газовые турбины и тепловые двигатели

Электромеханическая передача энергии (генератор)
Паровая турбина приводит в действие генератор для преобразования механической энергии в электрическую.Обычно это синхронная машина с вращающимся полем. Эти машины описаны более подробно в разделе «Генераторы».
Эффективность преобразования энергии этих генераторов высокой мощности может достигать 98% или 99% для очень большой машины.

Примечание: Это означает, что генератор мощностью 1000 МВт должен рассеивать 20 МВт отработанного тепла, и для таких генераторов требуются специальные методы охлаждения.

Промышленные паровые турбины | Кавасаки Хэви Индастриз

Промышленная паровая турбина Kawasaki удовлетворяет потребности многих заказчиков в основном в области производства электроэнергии.
С 1956 года Kawasaki использовала свой многолетний и обширный опыт в области производства турбин для увеличения своего производственного рекорда до 340 единиц общей мощностью 4800 МВт.

Характеристики

• Технология и производство, изначально разработанные собственными силами
• Высокая надежность и достаточный опыт
• Высокая эффективность и производительность
• Отличное техническое обслуживание

Состав участников

1) Конденсационная паровая турбина

• Выхлопной пар охлаждается и возвращается в воду конденсатором.
• Может быть спроектирована система отвода пара (с использованием пара промежуточной ступени Паровая турбина).
• Для муфты генератора, тип редуктора с муфтой применяется к моделям малой мощности, а тип с прямой муфтой применяется к моделям средней и большой мощности.

2) Паровая турбина с противодавлением

• Отработанный пар может использоваться в качестве технологического пара для заводского потребления тепла.
• Может быть спроектирована система отвода пара (с использованием пара промежуточной ступени Паровая турбина).
• Для муфты генератора, тип редуктора с муфтой применяется к моделям малой мощности, а тип с прямой муфтой применяется к моделям средней и большой мощности.

Применимая спецификация

• Условия пара на входе (давление / температура пара): 0,2 МПа изб. / Насыщ. ~ 14 МПа изб. / 570 ℃
• Выходная мощность: ~ 150 МВт / блок

Промышленная паровая турбина Kawasaki может применяться во многих условиях пара и удовлетворять потребности клиентов и / или запросы на электроэнергию и тепло.
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Пример приложения

Для коммунального производства электроэнергии Для потребности бумажной фабрики в электроэнергии и тепле Для нужд металлургического комбината в электроэнергии и тепле

Ссылка

Контакт

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе,
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.
Тел. + 81-3-3435-2267

КОНТАКТЫ

Water Handbook — Отложение, эрозия и коррозия паровых турбин

Развитие современных высокоэффективных паровых турбин привело к увеличению количества отложений, эрозии и коррозии.Этим условиям способствуют строгие допуски в турбинах, использование высокопрочных сталей и загрязненный пар.

ТУРБИННОЕ ОТЛОЖЕНИЕ

Хотя несколько факторов влияют на образование отложений на деталях турбины, общий эффект остается неизменным, независимо от причины. В паропроводе образуются прилипшие отложения, искажающие первоначальную форму сопел и лопаток турбины. Эти отложения, часто шероховатые или неровные на поверхности, увеличивают сопротивление потоку пара.Деформация проходов пара изменяет скорость пара и перепады давления, снижая мощность и эффективность турбины. В тяжелых условиях отложения могут вызвать чрезмерную тягу ротора. Неравномерное осаждение может нарушить балансировку ротора турбины и вызвать проблемы с вибрацией.

По мере накопления отложений на лопатках турбины давление ступеней увеличивается. На Рисунке 18-1 показано влияние постепенного накопления отложений на давление в ступени. Отложения были вызваны использованием загрязненной воды для обработки пара.В загрязненном состоянии турбина мощностью 30 МВт потеряла более 5% своей генерирующей мощности.

Отложения в турбине могут накапливаться за очень короткое время при плохой чистоте пара. Турбина, показанная на рисунке 18-2, была отключена из-за осаждения всего через 3 месяца после ввода в эксплуатацию. Унос котловой воды из-за неадекватного оборудования для разделения пара и воды в котле вызвал проблему отложений на турбине.

Природа отложений кремнезема на лопатках турбин сильно различается.В Таблице 18-1 представлен ряд соединений кремнезема, которые были идентифицированы в различных исследованиях отложений на лопатках турбины. Из них наиболее распространен аморфный кремнезем (SiO ₂ ).

Таблица 18-1. Силикатные отложения в паровых турбинах.

SiO 2	кремнезем
Na 2 SiO 3	силикат натрия
Na 2 SiO 3 5H 2 O	пентагидрат метасиликата натрия
Na 2 SiO 3 9H 2 O	нонагидрат метасиликата натрия
NaAlSiO 4	алюмосиликат натрия
Na 4 AlSi 3 O 12 (OH)	натрия алюмосиликат гидроксид
Na 4 Al 6 SO 4 (SiO 4 ) 8	силикат сульфата алюминия натрия
NaFeSi 2 O 6	силикат натрия и железа
Na 3 [Cl (AlSiO4) 6 ]	натрия хлоргексаалюминий силикат
КАЛСИ 3 О 8	алюмосиликат калия
кНа 3 (AlSi4) 6	тринатрий-алюмосиликат калия
Mg 6 [(OH) 8 Si 4 O 10 ]	силикат октагидрида магния
Mg 3 Si 4 O10 (OH) 2	гидрат силиката магния
Ca 2 Si 2 O 4	силикат кальция
Ca 2 Al2Si 3 O10 (OH)	кальция алюмосиликат гидроксид
3Al 2 O 3 4Na 2 O 6SiO 2 SO 3	нозелит
(Fe, Mg) 7 Si 3 O 22 (OH) 2	силикат гидроксида магния железа
Na 8 Al 6 Si 6 O 24 MoO 4	натрий-алюминий-оксид молибдена силикат

Причины отложений в турбине

Захват. Всегда происходит механическое увлечение мельчайших капель котловой воды паром. Когда этот унос котловой воды чрезмерен, переносимые паром твердые частицы образуют отложения на лопатках турбины. Скопления имеют состав, аналогичный составу растворенных твердых частиц в котловой воде. Заполнение и вспенивание являются частыми причинами высокого уровня уноса котловой воды. Из-за часто встречающихся высоких уровней уноса, эти условия также часто приводят к отказу труб перегревателя.

Попытка загрязнения воды. Отложения в турбине также вызваны использованием нечистой воды для работы с паром и утечками в закрытых теплообменниках, используемых для работы. Если котел производит чистый пар, а отложения в турбине все еще возникают, необходимо исследовать работающую систему как возможный источник загрязнения. Поступающая вода должна быть такой же чистоты, как и пар. Любая химическая обработка поступающей воды должна быть летучей.

Испарение солей котловой воды. Еще одним источником отложения турбин является испарение солей, присутствующих в котловой воде.За исключением кремнезема, испарение солей котловой воды обычно незначительно при давлениях ниже 2400 фунтов на квадратный дюйм. Кремнезем может испаряться в пар при рабочем давлении до 400 фунтов на квадратный дюйм. Это вызвало проблемы с отложениями во многих турбинах. Растворимость кремнезема в паре увеличивается с повышением температуры; следовательно, диоксид кремния становится более растворимым при перегреве пара. Поскольку пар охлаждается за счет расширения через турбину, растворимость кремнезема снижается и образуются отложения, обычно там, где температура пара ниже температуры котловой воды.Чтобы свести к минимуму эту проблему, количество диоксида кремния в паре необходимо контролировать. Отложения кремнезема не являются проблемой для большинства турбин, где содержание кремнезема в паре ниже 0,02 ppm. Поэтому стало общепринятым ограничивать содержание диоксида кремния в паре менее 0,02 частей на миллион. Иногда из-за более жестких условий эксплуатации некоторых турбин поставщики указывают, что содержание кремнезема в паре должно поддерживаться на уровне менее 0,01 ppm.

Условия, при которых происходит унос парообразного кремнезема, были тщательно исследованы и задокументированы.Исследователи обнаружили, что для любого заданного набора условий котла, использующего деминерализованную или выпаренную качественную подпиточную воду, диоксид кремния распределяется между котловой водой и паром в определенном соотношении. Это соотношение, называемое коэффициентом распределения, зависит от двух факторов: давления в котле и pH котловой воды. Величина отношения увеличивается почти логарифмически с увеличением давления и уменьшается с увеличением pH. Влияние pH котловой воды на коэффициент распределения кремнезема усиливается при более высоких значениях pH.Увеличение pH с 11,3 до 12,1 снижает соотношение на 50%, в то время как увеличение pH с 7,8 до 9,0 не оказывает заметного эффекта. Для любого давления в котле и pH коэффициент распределения кремнезема можно определить по рисунку 18-3. Количество диоксида кремния, испаряемого паром, может быть определено путем измерения диоксида кремния в котловой воде. Надлежащий уровень кремнезема в котловой воде, необходимый для поддержания содержания кремнезема в паре ниже 0,02 ppm, показан на Рисунке 18-4.

В растворимом состоянии кремнезем, присутствующий в питательной воде котла, не влияет на количество кремнезема, присутствующего в паре.При добавлении в котловую воду в отдельных экспериментах эквивалентные количества кремниевой кислоты и силиката натрия производили такое же количество кремнезема в паре. Поскольку количество кремнезема в паре сильно зависит от pH, вполне вероятно, что кремниевые кислоты участвуют в механизме испарения.

Кремнезем имеет более высокую растворимость в перегретом паре, чем в насыщенном паре при любом заданном давлении. Если механический перенос способствует содержанию диоксида кремния в насыщенном паре, диоксид кремния будет растворяться во время перегрева, при условии, что общее количество присутствующего диоксида кремния не превышает растворимость диоксида кремния в перегретом паре. Поэтому отложения кремнезема редко обнаруживаются в секциях пароперегревателя котла.

После того, как пар достигает турбины, он расширяется, теряя давление и температуру. В результате растворимость кремнезема снижается. Исследования показали, что при максимальном содержании диоксида кремния в паре 0,02 частей на миллион в турбине достигается давление менее 200 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем диоксид кремния начинает конденсироваться из пара. Следовательно, диоксид кремния предпочтительно откладывается в секциях среднего и низкого давления турбины, где удельный объем пара изменяется примерно от 1 до 10 футов ³ / фунт.Данные о растворимости, показанные на рис. 18-5, помогают объяснить распределение отложений кремнезема в турбине.

Локализованное насыщение кремнеземом. Турбинные отложения также образуются там, где происходит локальное насыщение кремнеземом, и кремнезем конденсируется из пара в этих областях турбины. Затем может происходить частичное испарение осажденного диоксида кремния, при этом только часть диоксида кремния растворяется в непрерывном потоке пара. В результате остаются депозиты.

Скорость турбины. Еще одним фактором, влияющим на расположение турбинных отложений, является скорость в турбине. Пар проходит от входа к выходу турбины всего за доли секунды. Следовательно, отложение смещается вниз по потоку от точки насыщения из-за высоких скоростей пара.

Предотвращение образования отложений кремнезема

Наиболее важным фактором в минимизации отложений кремнезема в турбинах является поддержание низких концентраций кремнезема в котловой воде. Внешнее оборудование для очистки необходимо эксплуатировать осторожно, чтобы ограничить количество кремнезема, попадающего с подпиточной водой, и контролировать конденсат, чтобы минимизировать загрязнение.После того, как диоксид кремния попадает в котловую воду, обычным корректирующим действием является увеличение продувки котла (для снижения содержания диоксида кремния в котловой воде до приемлемого уровня), а затем исправление условий, вызвавших загрязнение диоксидом кремния.

Удаление вкладов

Когда турбина загрязняется водорастворимыми солями в результате уноса котловой воды или попытки загрязнения воды, мощность турбины часто можно восстановить промывкой водой. Поскольку это может вызвать серьезное повреждение турбины, необходимо тщательно контролировать промывку водой и выполнять рекомендации поставщика турбины.

Когда турбина загрязняется соединениями, не растворимыми в воде (включая диоксид кремния), промывка водой редко восстанавливает производительность. Для удаления этих отложений требуется очистка после прекращения эксплуатации струйной очисткой оксидом алюминия или другим мягким зернистым материалом.

ЭРОЗИЯ

Эрозия лопаток турбины приводит к образованию шероховатых, неровных поверхностей, которые изменяют пути потока пара. Это снижает КПД турбины, а также может ограничивать производительность. Эрозия на стороне высокого давления турбины обычно вызывается твердыми частицами (обычно оксидом железа), присутствующими в паре. Присутствуют частицы оксида железа, если они не были удалены паровыми ударами во время запуска системы. Они также могут возникать в результате расслоения окислов пароперегревателя или главного коллектора пара или могут попадать в пар из-за загрязненной рабочей воды.

Эрозия лопаток среднего и низкого давления обычно вызывается присутствием воды в паре. Работа при температуре пара на входе ниже расчетной или при низкой нагрузке может вызвать конденсацию на этих этапах, что приведет к проблемам эрозии.

Углекислый газ или другие кислые вещества, присутствующие в конденсате, могут ускорить повреждение.Некоторую защиту от эрозии-коррозии могут обеспечить амины с низким коэффициентом распределения, которые нейтрализуют кислотность и повышают pH конденсата.

КОРРОЗИЯ

В паровых турбинах возникают проблемы точечной коррозии, коррозионной усталости и коррозионного растрескивания под напряжением. Основными корродентами являются гидроксид, хлорид, сульфат и сульфиды натрия. Обычно уровень загрязняющих веществ в паре недостаточно высок, чтобы вызвать коррозию компонентов системы. Когда пар расширяется через турбину, растворимость загрязняющих веществ в паре снижается.Они конденсируются на поверхностях при концентрациях раствора, намного превышающих исходную концентрацию загрязняющих веществ в паре. Эти концентрированные растворы способствуют коррозии системы.

Точечная коррозия обычно связана с отложениями хлоридов и возникает на роторах, дисках и ковшах. Точечная коррозия часто возникает, когда в неработающих турбинах образуется влажная, насыщенная кислородом атмосфера. Повреждение является наиболее серьезным, когда также присутствуют отложения хлоридов. Для защиты неработающих турбин от коррозии следует поддерживать атмосферу без кислорода или конденсата.

Коррозионная усталость и коррозионное растрескивание лопаток и дисков под напряжением обычно связаны с сульфидами (см. Рис. 18-6), хлоридами и щелочью. Проблемы наиболее распространены в секциях низкого давления турбин больших электростанций, которые характеризуются высокими напряжениями, трещинами и рабочими температурами, способствующими конденсации концентрированных растворов паровых загрязнителей. Проблемы также возникают в секциях высокого давления и небольших промышленных турбинах, как правило, при значительном уровне загрязнения паром.Эти проблемы могут быть уменьшены с помощью конструкций, которые предотвращают образование трещин, более низкие напряжения и / или используют материалы с более низкой прочностью. Также важно избегать ненужных нагрузок и поддерживать высокую чистоту пара во время работы.

Чтобы узнать больше о том, как максимизировать производительность и защитить активы, посетите страницу SUEZ, посвященную химическим веществам для обработки котловой воды.

Рисунок 18-1. Загрязненный пар, поступающий от воды, загрязнил эту турбину мощностью 30 МВт, увеличив давление в ступени и снизив мощность более чем на 5% в течение 15 месяцев.

Икс

Рисунок 18-2.

Икс

Рисунок 18-3. Влияние кремнезема и pH котловой воды на летучесть кремнезема.

Икс

Рисунок 18-4. Максимально допустимое содержание кремнезема в котловой воде для содержания в паре диоксида кремния менее 0,02 ppm.

Икс

Рисунок 18-5. Растворимость диоксида кремния в паре в условиях паровой турбины.

Икс

Рисунок 18-6. Сульфид способствовал коррозионному растрескиванию диска турбины под напряжением.

Икс

Паровая турбина | Инжиниринг | Fandom

Ротор современной паровой турбины , используемой на электростанции

Паровая турбина — это механическое устройство, которое извлекает тепловую энергию из сжатого пара и преобразует ее в полезную механическую работу.

Он полностью заменил поршневой паровой двигатель с возвратно-поступательным движением (изобретенный Томасом Ньюкоменом и значительно усовершенствованный Джеймсом Ваттом) в первую очередь из-за его более высокого теплового КПД и более высокой удельной мощности.Кроме того, поскольку турбина генерирует вращательное движение, она особенно подходит для использования в качестве привода электрического генератора — ей не требуется рычажный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение. Паровая турбина — это разновидность теплового двигателя, в котором в значительной степени улучшена термодинамическая эффективность за счет использования нескольких ступеней расширения пара (в отличие от одной ступени в двигателе Ватта), что приводит к более близкому подходу к идеальный обратимый процесс.

Паровые турбины производятся различных типоразмеров от малых до 1 л.с. (0.75 кВт), используемых в качестве механических приводов для насосов, компрессоров и другого оборудования с приводом от вала, до турбин мощностью 2 000 000 л.с. (1 500 000 кВт), используемых для выработки электроэнергии.

На основе условий подачи пара и выхлопа [править | править источник]

К этим типам относятся без конденсации, конденсации, повторного нагрева, экстракции и индукции.

Без конденсации [править | редактировать источник]

Неконденсирующие турбины или турбины с противодавлением наиболее широко используются для технологических пар. Давление выхлопных газов регулируется регулирующим клапаном в соответствии с потребностями давления технологического пара. Их обычно можно найти на нефтеперерабатывающих, целлюлозно-бумажных и опреснительных предприятиях, где требуется большое количество технологического пара низкого давления.

Конденсация [править | редактировать источник]

Конденсаторные турбины чаще всего используются на электростанциях. Эти турбины выпускают пар в частично насыщенном состоянии, обычно с качеством выше 90%, при давлении значительно ниже атмосферного в конденсатор. Пар извлекается на соответствующих ступенях турбины и направляется в нагреватели питательной воды котла для повышения общей эффективности цикла.В этом случае количество экстракции регулируется автоматически в соответствии с потребностями питательной воды в котле.

Разогреть [править | редактировать источник]

Турбины с промежуточным нагревом также используются почти исключительно на электростанциях мощностью более 200 МВт. В турбине с промежуточным нагревом поток пара выходит из секции высокого давления турбины и возвращается обратно в котел, где добавляется дополнительный перегрев. Затем пар возвращается в секцию промежуточного давления турбины и продолжает свое расширение.

[править | редактировать источник]

Турбины вытяжного типа широко распространены в обрабатывающей промышленности. В турбине вытяжного типа пар отбирается в значительных количествах из соответствующих ступеней турбины и используется для производственных нужд. Потоки экстракции можно контролировать с помощью клапана или оставить неконтролируемыми.

Индукция [править | редактировать источник]

Индукционные турбины вводят пар низкого давления на промежуточной ступени для выработки дополнительной мощности.

Компоновка корпуса или вала [править | править источник]

Эти конструкции включают турбины с одинарным корпусом, сдвоенные и комбинированные турбины.Блоки с одним корпусом — это самый простой тип, в котором один корпус и вал соединяются с генератором. Тандемный состав используется там, где два или более кожухов напрямую соединены вместе для привода одного генератора. Турбина с поперечным соединением включает два или более вала, расположенных не на одной линии, приводящие в движение два или более генераторов, которые часто работают с разными скоростями. Турбина с поперечным соединением обычно используется во многих крупных приложениях.

Идеальная паровая турбина считается изоэнтропическим процессом или процессом с постоянной энтропией, в котором энтропия пара, входящего в турбину, равна энтропии пара, выходящего из турбины.Однако ни одна паровая турбина не является по-настоящему «изоэнтропической», с типичным изэнтропическим КПД в диапазоне от 20% до 90% в зависимости от области применения турбины.

Корпус турбины обычно разделен по горизонтали и называется верхней и нижней половинами. Обе половины снабжены ковшами или реверсивными лопастями , установленными соответствующим образом. Нижний кожух имеет корпуса подшипников на концах для опоры ротора и позволяет ротору вращаться.

Ротор имеет один комплект лопастей, установленных соответствующим образом. Лопасти ротора и корпуса зацепляются с определенным минимальным зазором.

КПД турбины [править | править источник]

Принципиальная схема, показывающая разницу между импульсной и реактивной турбиной

Чтобы максимизировать КПД турбины, пар расширяется, генерируя работу, в несколько этапов. Эти ступени характеризуются тем, как из них извлекается энергия, и известны как импульсных или реактивных турбин.Большинство современных паровых турбин представляют собой сочетание импульсной и реактивной конструкции. Обычно секции более высокого давления являются импульсными, а ступени более низкого давления — реакционными.

Импульсные турбины [редактировать | править источник]

Импульсная турбина имеет фиксированные сопла, которые направляют поток пара в высокоскоростные струи. Эти форсунки содержат значительную кинетическую энергию, которую лопасти ротора, имеющие форму лопаток, преобразуют во вращение вала при изменении направления струи пара. Падение давления происходит только на неподвижных лопастях, что приводит к увеличению скорости пара на ступени.

реактивных турбин [править | править источник]

В реакционной турбине лопасти ротора сами расположены так, чтобы образовывать сужающиеся сопла. Этот тип турбины использует силу реакции, возникающую при ускорении пара через сопла, образованные ротором. Пар направляется на ротор неподвижными лопатками статора. Он выходит из статора в виде струи, заполняющей всю окружность ротора. Затем пар меняет направление и увеличивает свою скорость относительно скорости лопастей.Падение давления происходит как на статоре, так и на роторе, при этом пар ускоряется через статор и замедляется через ротор, при этом чистое изменение скорости пара на ступени отсутствует.

Регулирование скорости [править | править источник]

Для управления скоростью турбины необходим регулятор. Кроме того, турбины необходимо запускать медленно, чтобы детали постепенно нагревались, чтобы предотвратить повреждение. Сегодня все турбины электростанций имеют гидравлические регуляторы с отключением от превышения скорости. Неконтролируемое ускорение ротора турбины может привести к отключению из-за превышения скорости, что приводит к закрытию форсунок, регулирующих поток пара к турбине.Если это не удается, турбина может продолжать ускоряться до тех пор, пока не разобьется на части, часто очень эффектно.

Однако турбины, используемые для выработки электроэнергии, напрямую соединены с их генераторами. Поскольку генераторы должны вращаться с постоянной синхронной скоростью в соответствии с частотой системы электроснабжения, наиболее распространенные скорости составляют 3000 об / мин для систем с частотой 50 Гц и 3600 об / мин для систем с частотой 60 Гц. Некоторые большие ядерные установки вращаются с половинной скоростью и имеют 4-полюсный генератор, а не более распространенный 2-полюсный.

Турбины дороги в производстве, требуют точного изготовления и специальных качественных материалов. Паровая турбина эффективна только при работе с номинальными характеристиками. Эта стоимость покупки компенсируется гораздо меньшими потребностями в топливе и обслуживании, а также небольшими размерами турбины по сравнению с поршневым двигателем, имеющим эквивалентную мощность.

При прогреве паровой турбины для использования основные запорные клапаны пара на котле имеют перепускные клапаны, позволяющие перегретому пару обходить клапаны и продолжать нагревать трубопроводы в системе вместе с паровой турбиной.Также включается поворотный механизм, когда в турбину нет пара, чтобы медленно вращать турбину, чтобы обеспечить равномерный нагрев и предотвратить неравномерное расширение. При первом вращении турбины паром поворотный механизм отключается, и обычно используются задние лопасти, поскольку они более прочные и не столь критичны.

Проблемы с турбинами сейчас редки, а требования к техническому обслуживанию относительно невелики. Любой дисбаланс ротора может привести к вибрации, которая в крайних случаях может привести к отпусканию лопасти и пробиванию сквозь корпус. Если вода попадет в пар (влажный пар) и попадет на лезвия, может произойти быстрая эрозия лезвий, что может привести к дисбалансу и поломке. Кроме того, вода, поступающая лопасти, вероятно, приведет к разрушению упорного подшипника для вала турбины.

Однако турбины, используемые для выработки электроэнергии, напрямую соединены с их генераторами. Поскольку генераторы должны вращаться с постоянной синхронной скоростью в соответствии с частотой системы электроснабжения, наиболее распространенные скорости составляют 3000 об / мин для систем с частотой 50 Гц и 3600 об / мин для систем с частотой 60 Гц.Некоторые большие ядерные установки вращаются с половинной скоростью и имеют 4-полюсный генератор, а не более распространенный 2-полюсный.

Электростанции используют большие паровые турбины, приводящие в движение электрогенераторы, для производства большей части мировой электроэнергии. Эти централизованные станции бывают разных типов: электростанции, работающие на ископаемом топливе, и атомные электростанции.

No related posts.