Паровая турбина достоинства и недостатки: ПАРОВАЯ ТУРБИНА • Большая российская энциклопедия

ПАРОВАЯ ТУРБИНА • Большая российская энциклопедия

ПАРОВА́Я ТУРБИ́НА, тур­би­на, в ко­то­рой в ка­че­ст­ве ра­бо­че­го те­ла ис­поль­зу­ет­ся во­дя­ной пар; слу­жит для пре­об­ра­зо­ва­ния те­п­ло­вой энер­гии па­ра в ме­ха­нич. ра­бо­ту. В от­ли­чие от па­ро­вой ма­ши­ны, в П. т. ис­поль­зу­ют не по­тен­ци­аль­ную, а ки­не­тич. энер­гию па­ра. Осн. на­зна­че­ние П. т. – при­вод (пер­вич­ный дви­га­тель) для ге­не­ра­то­ров элек­трич. то­ка на те­п­ло­вых и атом­ных элек­тро­стан­ци­ях. П. т. и элек­тро­ге­не­ра­тор со­став­ля­ют тур­бо­агре­гат.

Конструкция паровых турбин

Схематический продольный разрез активной паровой турбины с тремя ступенями давления: 1 – кольцевая камера свежего пара; 2 – сопла первой ступени; 3 – лопатки первой ступени; 4 – сопла второй ступени; …

П. т. со­сто­ит из двух осн. час­тей – ро­то­ра с ло­пат­ка­ми (под­виж­ная часть тур­би­ны) и ста­то­ра с со­пла­ми (не­под­виж­ная часть). По­ток па­ра, об­ра­зую­щий­ся в па­ро­вом кот­ле, под вы­со­ким дав­ле­ни­ем по­сту­па­ет че­рез на­прав­ляю­щие (ста­тор с со­пла­ми) на кри­во­ли­ней­ные ло­пат­ки тур­би­ны, за­кре­п­лён­ные по ок­руж­но­сти ро­то­ра, и, воз­дей­ст­вуя на них, при­во­дит ро­тор, за­кре­п­лён­ный на од­ном ва­лу с элек­тро­гене­ра­то­ром, во вра­ще­ние (про­ис­хо­дит пре­об­ра­зо­ва­ние те­п­ло­вой энер­гии па­ра в ме­ха­нич. ра­бо­ту). Ка­ж­дый ряд на­прав­ляю­щих и ло­па­ток на­зы­ва­ет­ся сту­пе­нью тур­би­ны (как пра­ви­ло, П. т. име­ет неск. сту­пе­ней). Кор­пус П. т. с не­сколь­ки­ми сту­пе­ня­ми дав­ле­ния раз­де­ля­ют диа­фраг­ма­ми на отд. ка­ме­ры, в ка­ж­дой из ко­то­рых по­ме­щён один из дис­ков с ло­пат­ка­ми (рис.). Пар мо­жет про­ни­кать из од­ной ка­ме­ры в дру­гую толь­ко че­рез со­пла, рас­по­ло­жен­ные по ок­руж­но­сти диа­фрагм. Дав­ле­ние па­ра сни­жа­ет­ся по­сле ка­ж­дой сту­пе­ни, а ско­ро­сти ис­те­че­ния па­ра ос­та­ют­ся при­мер­но оди­на­ко­вы­ми, что дос­ти­га­ет­ся вы­бо­ром со­от­вет­ст­вую­щих раз­ме­ров со­пел.

Ро­то­ры П. т., пред­на­зна­чен­ные для при­во­да элек­трич. ге­не­ра­то­ров, ра­бо­таю­щих на элек­трич. сеть, име­ют фик­си­ро­ван­ную час­то­ту вра­ще­ния – 3000 об/мин в Рос­сии и 3600 об/мин в США и др. стра­нах. Ро­то­ры П. т., пред­на­зна­чен­ных для др. по­тре­би­те­лей мощ­но­сти, мо­гут иметь др. час­то­ту вра­ще­ния, со­от­вет­ст­вую­щую ха­рак­те­ри­сти­кам обо­ру­до­ва­ния по­тре­би­те­ля (напр. , транс­порт­ные тур­би­ны). Дав­ле­ние и темп-ра па­ра пе­ред тур­би­ной оп­ре­де­ля­ют­ся её на­зна­че­ни­ем.

Мощ­ные П. т. име­ют слож­ную кон­струк­цию и боль­шие раз­ме­ры (см. рис. к ст. Кон­ден­са­ци­он­ная тур­би­на). Дли­на все­го аг­ре­га­та мо­жет дос­ти­гать 30 м. П. т. рас­по­ла­га­ет­ся на фун­да­мен­те, пред­став­ляю­щем со­бой мно­го­опор­ную жел.-бе­тон. кон­ст­рук­цию, опи­раю­щую­ся на об­щую фун­да­мент­ную пли­ту. Кон­ст­рук­ция П. т. раз­де­ля­ет­ся на неск. ци­лин­д­ров (час­тей) – вы­со­ко­го дав­ле­ния (ЦВД), сред­не­го дав­ле­ния (ЦСД) и низ­ко­го дав­ле­ния (ЦНД). Обыч­но мощ­ная П. т. име­ет один ЦВД, один или два ЦСД и неск. ЦНД. Пар по­сту­па­ет в тур­би­ну, про­хо­дит че­рез ЦВД по­сле­до­ва­тель­но все сту­пе­ни, да­лее че­рез ЦСД (од­ним или дву­мя па­рал­лель­ны­ми по­то­ка­ми), за­тем, раз­ветв­ля­ясь ещё на неск. па­рал­лель­ных по­то­ков, про­хо­дит ЦНД и сбра­сы­ва­ет­ся в кон­ден­са­тор. Раз­ветв­ле­ние по­то­ков пе­ред кон­ден­са­то­ром не­об­хо­ди­мо для уве­ли­че­ния еди­нич­ной мощ­но­сти тур­би­ны, т.  к. од­но­по­точ­ная тур­би­на мо­жет вы­ра­ба­ты­вать ог­ра­ни­чен­ную мощ­ность, ко­то­рая за­ви­сит от дли­ны ра­бо­чих ло­па­ток по­след­ней сту­пе­ни. Для обес­пе­че­ния на­дёж­ной экс­плуа­та­ции П. т. ос­на­ща­ет­ся сис­те­мой безо­пас­но­сти, пре­дот­вра­щаю­щей воз­ник­но­ве­ние и раз­ви­тие ава­рий­ных си­туа­ций. Осн. пре­иму­ще­ст­ва П. т.: вы­со­кая еди­нич­ная мощ­ность, ши­ро­кий диа­па­зон мощ­но­стей, вы­со­кий ре­сурс ра­бо­ты. Не­дос­тат­ки П. т.: вы­со­кая инер­ци­он­ность (дол­гое вре­мя пус­ка и ос­та­но­ва), до­ро­го­виз­на строи­тель­ст­ва и ре­мон­та. В П. т., ис­поль­зуе­мых на ТЭС, дав­ле­ние па­ра мо­жет дос­ти­гать 24 МПа и бо­лее, темп-ра – 545–600 °C; мощ­но­сти П. т., ра­бо­таю­щих на ТЭС, – до 1200 МВт, АЭС – до 1900 МВт. Кпд со­вре­мен­ных П. т. дос­ти­га­ет 40–42%.

Классификация паровых турбин

По прин­ци­пу дей­ст­вия вы­де­ля­ют ак­тив­ные тур­би­ны и ре­ак­тив­ные тур­би­ны. По ко­ли­че­ст­ву сту­пе­ней П. т. под­раз­де­ля­ют на од­но­сту­пен­ча­тые и мно­го­сту­пен­ча­тые тур­би­ны. В од­но­сту­пен­ча­той П. т. не уда­ёт­ся дос­та­точ­но пол­но ис­поль­зо­вать энер­гию па­ра, по­это­му совр. П. т. стро­ят мно­го­сту­пен­ча­ты­ми. По на­прав­ле­нию по­то­ка ра­бо­че­го те­ла вы­де­ля­ют осе­вые (ак­си­аль­ные) П. т. (на­прав­ле­ние по­то­ка сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем оси ро­то­ра, наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный тип П. т., ис­поль­зуе­мых для при­во­да элек­тро­ге­не­ра­то­ров) и ра­ди­аль­ные П. т. (по­ток осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ра­ди­аль­ном на­прав­ле­нии ли­бо от оси ро­то­ра к пе­ри­фе­рии дис­ков, ли­бо на­обо­рот – от пе­ри­фе­рии к оси). В за­ви­си­мо­сти от дав­ле­ния па­ра П. т. бы­ва­ют: низ­ко­го (не вы­ше 0,9 МПа), сред­не­го (не вы­ше 4 МПа), вы­со­ко­го (9–14 МПа) и сверх­кри­тич. дав­ле­ния (24 МПа и бо­лее).

В за­ви­си­мо­сти от ха­рак­те­ра те­п­ло­во­го про­цес­са П. т. под­раз­де­ля­ют на 3 груп­пы: кон­ден­са­ци­он­ные тур­би­ны, те­п­ло­фи­ка­ци­он­ные и спец. на­зна­че­ния.

Те­п­ло­фи­ка­ци­он­ные П. т. слу­жат для од­но­врем. по­лу­че­ния элек­трич. и те­п­ло­вой энер­гии. Осн. ко­неч­ный про­дукт та­ких П. т. – те­п­ло­та. ТЭС, на ко­то­рых ус­та­нов­ле­ны те­п­ло­фи­ка­ци­он­ные П. т., на­зы­ва­ют­ся те­п­ло­элек­тро­цен­тра­ля­ми. К те­п­ло­фи­ка­ци­он­ным П. т. от­но­сят­ся тур­би­ны с про­ти­во­дав­ле­ни­ем, с ре­гу­ли­руе­мым от­бо­ром па­ра, а так­же с от­бо­ром и про­ти­во­дав­ле­ни­ем. У тур­бин с про­ти­во­дав­ле­ни­ем от­сут­ст­ву­ет кон­ден­са­тор. От­ра­бо­тав­ший пар, имею­щий дав­ле­ние вы­ше ат­мо­сфер­но­го, по­сту­па­ет в спец. сбор­ный кол­лек­тор, от­ку­да на­прав­ля­ет­ся к те­п­ло­вым по­тре­би­те­лям для тех­но­ло­гич. це­лей (вар­ка, суш­ка, ото­пле­ние и др.). В тур­би­нах с ре­гу­ли­руе­мым от­бо­ром часть па­ра от­во­дит­ся из пер­вой или вто­рой про­ме­жу­точ­ных сту­пе­ней, а ос­таль­ной пар идёт в кон­ден­са­тор. Дав­ле­ние от­би­рае­мо­го па­ра на всех ре­жи­мах ра­бо­ты тур­бо­аг­ре­га­та ав­то­ма­ти­че­ски под­дер­жи­ва­ет­ся по­сто­ян­ным или же ре­гу­ли­ру­ет­ся в за­дан­ных пре­де­лах, с тем что­бы по­тре­би­тель по­лу­чал пар оп­ре­де­лён­но­го ка­че­ст­ва. Су­ще­ст­ву­ет два ви­да те­п­ло­вых по­тре­би­те­лей: про­мыш­лен­ные, где тре­бу­ет­ся пар с дав­ле­ни­ем до 1,3–1,5 МПа (про­из­водств. от­бор), и ото­пи­тель­ные, с дав­ле­ни­ем 0,05–0,25 МПа (те­п­ло­фи­ка­ци­он­ный от­бор). Ес­ли тре­бу­ет­ся пар как про­из­вод­ст­вен­но­го, так и ото­пит. на­зна­че­ния, то в од­ной тур­би­не мо­гут быть осу­ще­ст­в­ле­ны два ре­гу­ли­руе­мых от­бо­ра; ме­сто от­бо­ра (сту­пень тур­би­ны) вы­би­ра­ют в за­ви­си­мо­сти от нуж­ных па­ра­мет­ров па­ра. У тур­бин с от­бо­ром и про­ти­во­дав­ле­ни­ем часть па­ра от­во­дит­ся из пер­вой или вто­рой про­ме­жу­точ­ных сту­пе­ней, а весь от­ра­бо­тав­ший пар на­прав­ля­ет­ся из вы­пу­ск­но­го пат­руб­ка в ото­пит. сис­те­му или к се­те­вым по­до­гре­ва­те­лям.

П. т. спе­ци­аль­но­го на­зна­че­ния обыч­но ра­бо­та­ют на от­брос­ном те­п­ле ме­тал­лур­гич., ма­ши­но­стро­ит. и хи­мич. пред­при­ятий. К ним от­но­сят­ся П. т. «мя­то­го па­ра», с про­ме­жу­точ­ным под­во­дом па­ра (тур­би­ны двух дав­ле­ний) и пред­вклю­чён­ные. П. т. «мя­то­го па­ра» ис­поль­зу­ют от­ра­бо­тав­ший пар низ­ко­го дав­ле­ния по­сле тех­но­ло­гич. про­цес­сов (пар порш­не­вых ма­шин, па­ро­вых мо­ло­тов и прес­сов), ко­то­рый по к.-л. при­чи­нам не мо­жет быть ис­поль­зо­ван для ото­пит. или тех­но­ло­гич. нужд. Дав­ле­ние та­ко­го па­ра обыч­но несколько вы­ше ат­мо­сфер­но­го, и он на­прав­ля­ет­ся в спец. кон­ден­сац. тур­би­ну (тур­би­ну «мя­то­го па­ра»). П. т. двух дав­ле­ний ра­бо­та­ют как на све­жем, так и на от­ра­бо­тав­шем па­ре па­ро­вых ме­ха­низ­мов, под­во­ди­мом в од­ну из про­ме­жу­точ­ных сту­пе­ней. Пред­вклю­чён­ные П. т. пред­став­ля­ют со­бой тур­би­ны с вы­со­ким на­чаль­ным дав­ле­ни­ем и вы­со­ким про­ти­во­дав­ле­ни­ем; весь от­ра­бо­тав­ший пар этих П. т. на­прав­ля­ют да­лее в обыч­ные кон­ден­са­ци­он­ные тур­би­ны.

Историческая справка

Пер­вое уст­рой­ст­во, при­во­ди­мое в дви­же­ние па­ром (эо­ли­пил), бы­ло опи­са­но Ге­ро­ном Алек­сан­д­рий­ским. В Рос­сии П. Д. Кузь­мин­ский в нач. 1890-х гг. по­стро­ил и оп­ро­бо­вал су­до­вую П. т. собств. кон­ст­рук­ции.

П. т. по­лу­чи­ла прак­тич. при­ме­не­ние лишь в кон. 19 в., ко­гда та­кие от­рас­ли, как тер­мо­ди­на­ми­ка, ма­ши­но­строе­ние и ме­тал­лур­гия, дос­тиг­ли не­об­хо­ди­мо­го уро­в­ня. К. Г. П. де Ла­валь (1878) и Ч. А. Пар­сонс (1884) соз­да­ли пер­вые про­мыш­лен­но при­год­ные па­ро­вые тур­би­ны. В П. т. Пар­со­нса ис­поль­зо­ван прин­цип по­сту­пен­ча­то­го рас­ши­ре­ния па­ра, ко­то­рый ле­жит в ос­но­ве кон­ст­рук­ции совр. па­ро­вых тур­бин.

В Ев­ро­пе П. т. по­лу­чи­ли все­об­щее при­зна­ние в ка­че­ст­ве при­во­да элек­тро­ге­не­ра­то­ров толь­ко с 1899, ко­гда на элек­тро­стан­ции г. Эль­бер­фельд (Гер­ма­ния) впер­вые бы­ли при­ме­не­ны две П. т. Пар­сон­са мощ­но­стью по 1000 кВт ка­ж­дая.

В до­ре­во­люц. Рос­сии строи­лись как ста­цио­нар­ные, так и су­до­вые П. т. Осо­бен­но боль­шие ус­пе­хи бы­ли дос­тиг­ну­ты рос. кон­ст­рук­то­ра­ми и тех­но­ло­га­ми в 1910–14 в про­ек­ти­ро­ва­нии и из­го­тов­ле­нии П.  т. для круп­ных во­ен. ко­раб­лей. Впер­вые отеч. ста­цио­нар­ные П. т. по­строи­ли на ме­тал­лич. за­во­де в С.-Пе­тер­бур­ге (позд­нее Ле­нингр. ме­тал­лич. за­вод, ЛМЗ), на ко­то­ром в 1907 из­го­тови­ли П. т. для при­во­да элек­тро­ге­не­ра­то­ра мощ­но­стью 200 кВт. В 1937 на ЛМЗ вы­пу­ще­на пер­вая кон­ден­са­ци­он­ная двух­ци­лин­д­ро­вая од­но­валь­ная тур­би­на мощ­но­стью 100 МВт; в 1977 по­строе­на и сда­на в экс­плуа­та­цию са­мая круп­ная отеч. кон­ден­са­ци­он­ная тур­би­на мощ­но­стью 1200 МВт. На­чи­ная с 1964 в СССР ос­во­ен вы­пуск П. т. для АЭС.

Паровая и газовая турбины: преимущества и недостатки агрегатов

Промышленные колеса

Кондитерское оборудование: виды, условия эксплуатации, материалы для обслуживания

Термостойкие колеса погрузочной техники

Современные турбины

Назначение энергетических турбин

Энергетическая турбина является приводным механизмом станций по выработке тепла и электроэнергии. Она представляет собой вращающийся вал с лепестками, на которые подается рабочее тело. Вследствие попадания на лопатки вещества под давлением начинает функционировать генератор, соединенный с валом и вырабатывающий энергию.

Турбины делятся на два вида в зависимости от рабочего тела: паровые и газовые.

Отличий в конструкции этих устройств немного. Входящее вещество обеих турбин проходит через камеру сгорания, после чего продукты горения под давлением подаются на лопатки и приводят вал в движение.

Паровая турбина: преимущества и недостатки

В паровой турбине движение вала обеспечивается горячим паром. На входе в систему используется вода.

Преимущества:

• Длительный срок службы – около 20 лет
• Широкий выбор топлива
• Высокий КПД
• Широкий диапазон мощностей
• Отсутствие необходимости подготовки топлива

Рис. 1. Паровая турбина

Среди недостатков выделяют долгий запуск агрегата, который  может длиться сутками, сложный процесс обслуживания и большое количество вредных выбросов при работе.


Газовая турбина: преимущества и недостатки

Особенностью газовой турбины является отсутствие изменения агрегатного состояния рабочего тела. Благодаря этому достигается гораздо большая рабочая температура и повышение КПД.

Преимущества газовой турбины:

• Уменьшенные габариты при одинаковой мощности с паровыми
• Быстрый запуск
• Высокая маневренность
• Широкий спектр используемого топлива
• Потребность в охлаждающей жидкости снижена в 5 раз
• Низкие расходы на техобслуживание, небольшой расход смазочных материалов
• Малое количество сопряженных деталей, снижение потерь на трение
• Постоянство электрической частоты
• Снижение уровня шума и вибрации при работе, а также вредных выбросов


Рис. 2. Газовая турбина
Функционирование газовой турбины связано с рядом недостатков. Среди них усиленный износ в моменты пуска-останова агрегата, высокая стоимость и сложность производства, большое количество потребляемой энергии, низкий КПД при слабой загрузке, необходимость подготовки и очистки топлива.


Обслуживание паровой и газовой турбины

Высокие температуры и нагрузки оказывают значительное влияние на срок службы механизмов турбин. Для обеспечения нормального функционирования детали производятся из жаростойких материалов с повышенной удельной прочностью.

Однако этого бывает мало и детали нуждаются в дополнительной защите, особенно в моменты запуска и остановки агрегатов.

Для этого на этапе производства элементов турбоустановок на наиболее подверженные износу части наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия.




Рис. 3. Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия на хвостовики

Хвостовики лопаток турбин обрабатываются составом MODENGY 1001, подшипники скольжения — MODENGY 1001 и MODENGY 1002, прессовые посадки — MODENGY 1005, ходовые винты — MODENGY 1001, конденсатоотводчики — MODENGY 1001, крепежные изделия — MODENGY 1014.

Парогазовая турбина

В структуре мировой энергетики усиливается удельный вес газовых турбин и парогазовых установок. Последние представляют собой агрегаты с двумя двигателями: паросиловым и газотурбинным.

На входе имеется газ, который расширяется и подается на лопатки газовой турбины. Генератор, прикрепленный к ее валу, начинает вырабатывать электрический ток.

Неиспользованный для этого процесса горячий воздух попадает в котел-утилизатор паросиловой установки, нагревая воду до образования пара.

Горячий пар подается на вторую турбину – паровую. Она приводит в действие второй электрогенератор.

Преимущества парогазовых установок:

• Повышение КПД до 60 процентов
• Низкая стоимость единицы получаемой энергии
• Короткие сроки монтажа (до года)
• Повышение экологичности и компактности по сравнению с паровыми турбинами
• Возможность перестройки с паросиловой установки


Рис. 4. Парогазовая установка
Применение парогазовой установки не решает всех проблем газовых и паровых турбин. Среди недостатков этого устройства можно выделить сезонные ограничения мощности, небольшой выбор топлива и необходимость его предварительной очистки.


Преимущества и недостатки паровых турбин

Преимущества

• Поскольку паровая турбина представляет собой роторный тепловой двигатель, она особенно подходит для привода электрического генератора.
• Тепловой КПД паровой турбины обычно выше, чем у поршневого двигателя.
• Очень высокая удельная мощность по сравнению с поршневыми двигателями.
• Меньше движущихся частей, чем в поршневых двигателях.
• Паровые турбины подходят для крупных тепловых электростанций. Они изготавливаются различных размеров, вплоть до турбин мощностью до 1,5 ГВт (2 000 000 л.с.), используемых для выработки электроэнергии.
• Обычно пар содержит большое количество энтальпии (особенно в виде теплоты парообразования). Это подразумевает более низкие массовые расходы по сравнению с газовыми турбинами.
• Обычно турбина движется только в одном направлении с гораздо меньшей вибрацией, чем поршневой двигатель.
• Паровые турбины более надежны, особенно в тех случаях, когда требуется устойчивая высокая выходная мощность.

Недостатки

Хотя примерно 90% всей выработки электроэнергии в мире использует паровые турбины, они тоже имеют некоторые недостатки.

• Относительно высокая стоимость за ночь.
• Паровые турбины менее эффективны, чем поршневые двигатели при частичной нагрузке.
• У них более длительный запуск, чем у газовых турбин и, конечно, у поршневых двигателей.
• Менее чувствительны к изменениям потребности в мощности по сравнению с газовыми турбинами и поршневыми двигателями.
Паровая турбина. Источник wikipedia.org Лицензия: CC BY-SA 3.0

 

Ссылки:

Физика реакторов и теплогидравлика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-й выпуск, 1994, ISBN: 978-0412985317
5. Тодреас Нил Э., Казими Муджид С. Ядерные системы, том I: Основы термогидравлики, второе издание. CRC-пресс; 2 выпуск, 2012 г., ISBN: 978-0415802871
6. Зохури Б., Макдэниел П. Термодинамика в системах атомных электростанций. Спрингер; 2015 г., ISBN: 978-3-319-13419-2
7. Моран Михал Дж., Шапиро Ховард Н. Основы инженерной термодинамики, пятое издание, John Wiley & Sons, 2006 г., ISBN: 978-0-470-03037-0
8. Кляйнстройер К. Современная гидродинамика. Спрингер, 2010 г., ISBN 9.78-1-4020-8670-0.
9. Министерство энергетики США, ТЕРМОДИНАМИКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ПОТОК ЖИДКОСТИ. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1, 2 и 3. Июнь 1992 г.
10. NRC США. NUREG-0800, Стандартный план рассмотрения отчетов об анализе безопасности атомных электростанций: LWR Edition

Паровая турбина

Работа, типы, преимущества и недостатки

Паровые турбины доступны за последние 100 лет, и они производится и используется на различных предприятиях, таких как комбинированный цикл, ископаемое топливо, атомные электростанции. Первая паровая турбина была разработана в 1884 году сэром Чарльзом А. Парсонсом. Эта турбина просто вырабатывала 7,5 кВт энергии и использовалась в Ньюкасле, Англия, для освещения выставки. В настоящее время паровые турбины могут генерировать более 1000 МВт энергии, которая используется на крупных электростанциях. Конструкция турбины осталась прежней, но ее генерирующая мощность значительно увеличилась. Он работал по принципу второго закона термодинамики, а также по теореме Карно. В этой статье обсуждается обзор паровой турбины и ее работы.

Определение: Механическое устройство, используемое для отвода тепловой энергии от пара под давлением для преобразования его в механическую работу. Поскольку турбина производит вращательное движение, она в основном используется для привода электрических генераторов. Эти турбины вырабатывают большую часть электроэнергии в США. Эти механические устройства работают за счет пара, постоянно вращая лопасти. Таким образом, эти лопасти преобразуют большую часть потенциальной энергии пара в кинетическую энергию, а затем турбина используется для привода генератора для выработки электроэнергии.

Паровая турбина

Паровая турбина состоит из некоторых основных частей, таких как роторы и лопасти. Здесь набор лопастей называется рогом, который имеет входы и выходы для пара. Они также включают регуляторы, которые известны как независимые механизмы, используемые для обеспечения действия безопасности турбины.

Принцип работы паровой турбины

Работа паровой турбины может осуществляться с использованием источника тепла, такого как уголь, газ, солнечная энергия и атомная энергия, для нагрева воды до очень высоких температур, пока она не превратится в пар. Поскольку паровые турбины генерируют вращательное движение и связаны с генератором с помощью оси, они вырабатывают энергию через магнитное поле для выработки электрического тока.

Работа паровой турбины

Паровые турбины работают, используя пар высокого давления для активации электрических генераторов на чрезвычайно высоких скоростях. Поэтому они вращаются очень быстро по сравнению с ветряными или водяными турбинами. На электростанции скорость вращения паровой турбины составляет от 1800 до 600 об/мин (повторений в минуту). То есть в два раза быстрее, чем вращаются лопасти обычного ветряка. Они используют редуктор, чтобы заставить генератор работать для выработки электроэнергии. Эта турбина также значительно прочнее паровой машины.

Эти турбины эффективны и широко используются в нескольких приложениях с использованием источника тепловой энергии. Но эти турбины обычно приводятся в действие за счет ископаемого топлива, такого как уголь, а также они используют ядерную энергию в качестве ресурса.

Типы паровых турбин

Существует два основных типа используемых паровых турбин, а именно импульсного типа и реактивного типа, которые обсуждаются ниже.

Турбина импульсного типа

Вращающиеся лопасти этого типа аналогичны глубоким ковшам, поскольку пар высокого напряжения выбрасывается из постоянных сопел внутри корпуса. Как только пар попадает на лопасти/ковши), вал турбины начинает вращаться. Две ступени давления, такие как высокая и промежуточная турбина, обычно представляют собой турбины импульсного типа.

Турбина реактивного типа

В турбине этого типа пар постоянно расширяется как в неподвижных, так и в подвижных лопастях, когда пар проходит через них. Падение давления происходит постоянно как на неподвижных, так и на подвижных лопастях. Несмотря на то, что существуют некоторые другие типы турбин, такие как турбины с промежуточным подогревом, перекрестные соединения, однокорпусные, тандемные, выхлопные, конденсационные, радиальные и осевые турбины.

Разница между паровой турбиной и паровым двигателем

Разница между этими двумя турбинами заключается в следующем.

Паровая турбина	Паровой двигатель
Конструкция этой турбины очень проста.	Конструкция этого двигателя сложная.
Потери на трение меньше	Высокие потери на трение
Простота обслуживания	Обслуживание не простое
Балансирующие свойства хорошие	Плохие балансировочные свойства
Используются для высокоскоростных устройств	Используются для устройств с меньшей скоростью
Выработка электроэнергии стабильна	Генерация электроэнергии не соответствует
Эффективность высокая	Эффективность меньше
Используется в максимальных промышленных условиях	Используется в минимальных промышленных приложениях

Преимущества

Преимущества паровых турбин включают следующее.

• Эти турбины работают на высокой скорости, а рабочая скорость также находится в широком диапазоне.
• В этой турбине нет проблем с балансировкой, так как нет возвратно-поступательных частей.
• Подвижных частей очень мало
• Эти турбины генерируют непрерывную выходную мощность.
• Эффективность высокая
• Они очень эффективно используют высокий вакуум
• Нет потерь из-за начальной конденсации пара
• Используются для более высокой производительности.

Недостатки

Недостатки паровых турбин включают следующее.

• Это дорого
• Менее эффективен по сравнению с реагирующими двигателями.
• Менее отзывчивый по сравнению с другими турбинами и двигателями
• Им нужны жаропрочные материалы
• Необходим редуктор
• Подшипники ротора работают в жестких температурных условиях
• Внимание специалистов обязательно при сливе, выключении или прогреве

Области применения

Применение паровых турбин варьируется от средних до крупных отраслей, как показано ниже.

• Фармацевтическая и химическая промышленность
• Системы смазочного масла
• Контроль и измерение расхода
• Конденсаторы и теплообменники
• Поковки, обработка и изготовление крупных компонентов,
• Изготовление стальных труб, катушек
• Деаэраторы
• Заводы по переработке отходов
• Газовая и нефтяная промышленность
• Сахарные заводы

Узнайте больше о газовых турбинах замкнутого цикла.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое КПД паровой турбины?

КПД турбины представляет собой долю фактической работы o/p, а чистая энергия i/p, подводимая к турбине в форме топлива, известна как КПД турбины.

2). Какая турбина эффективнее?

Наиболее эффективными типами турбин являются импульсные, поскольку они используются везде, где поток пара меньше, а давление на входе высокое.

3). Как повысить КПД паровой турбины?

В турбине используются три метода повышения эффективности, такие как повторный нагрев, регенеративный нагрев подачи и бинарный паровой цикл турбины

4).

No related posts.