Паровая турбина принцип работы: Паровые турбины

Содержание

Устройство паровой турбины — Уралэнергомаш

Паровая турбина – это тип двигателя, использующего для вращения вала пар или разогретый воздух и который не нуждается во внедрении в конструкцию таких деталей как коленчатый вал, шатун, поршни

С общим устройством выше описанной конструкции многие знакомы еще со школьной скамьи. В научной литературе устройство паровой турбины описывается следующим образом.

Общее строение двигателя

Основная часть двигателя – вал, на который устанавливаются диски и рабочие лопатки, а рядом располагаются такие элементы как трубы-сопла. Последние осуществляют постоянное поступление горячего пара из котла. На момент поступления пара в сопло создается механическое давление на рабочие лопатки, и, следовательно, на всю конструкцию диска. Это давление создает вращающий момент, что заставляет двигаться диски и расположенные на нем лопасти.

Сегодня в паровых турбинах более распространено использование большого количества дисков, нанизываемых на один вращающийся вал. В таком случае работа двигателя осуществляется несколько иначе. Горячий пар, двигающийся через лопатки дисков теряет часть энергии, отдавая ее элементам конструкции. Такое устройство повышает эффективность использования энергии, но и, в свою очередь, требует оборудования котла дополнительного повторного подогрева пара. Наибольшую популярность паровые турбины имеют на тепловых и атомных ЭС, где их работа определяет получение переменного электрического тока. Здесь частота обращения вала может быть близкой 3000 оборотов в минуту. Такое значение позволяет выгодно получать электрическую энергию, вырабатываемую генераторами.

Необходимо отметить, что в настоящий момент паровые турбины также применяются на морсикх и речных судах. Эксплуатация же турбин на летательных аппаратах и в наземном транспорте недоступна из-за высокого потребления воды для нормальной работы генераторов.

Внутреннее и внешнее устройство сопла, его функции

Сопло – одна из наиболее важных частей паровой турбины, именно через него происходит постоянная подача пара.

На момент, когда у конструкторов еще не было достаточно полной информации о процессе расширения пара, сконструировать устройство с высоким коэффициентом полезного действия было невозможно. В первую очередь, это определялось строением сопл, которые на протяжении всей своей длины имели равный диаметр. При этом, проходящий через них пар двигался попадал в область меньшего давления. В таких условиях давление потока закономерно снижалось, преобразуясь в скорость движения. Для нормального насыщения сухого пара, уровень его давления на конце сопла должен быть более 0,58 от его начального уровня. Данное значение получило название критического давления. На его основе вычисляют и максимальную скорость потока, критической скоростью, которое для перегретого пара устанавливается в значении 0. 546 от исходного давления пара.

Но данных условий для рациональной работы двигателя также было недостаточно. Здесь при преодолении трубы сопла пар приходил во вращение из-за расширения потока. Решением данной задачи стало преобразование формы сопла двигателя. Теперь сопло имело более узкий диаметр, который увеличивался при приближении к дискам турбины. Дополнительной особенностью такой формы было то, что на выходе потока удавалось приблизить его давление к значениям давления во внешней среде у конца сопла. Это разрешило проблему вращения пара, что негативно сказывалось на скорости потока, и позволило достичь сверхкритических значений уровня давления.

Строение паровой турбины и принцип действия

Необходимо отметить, что в паровой турбины реализуются два принца действия, определяемых ее конструкцией.

Первый принцип – принцип активных турбин. Подразумеваются те конструкции, где увеличение объема горячего потока происходит в неподвижных труба и до места его перехода на движущийся диск.

Второй принцип – реактивный. К подобным двигателям относят все те, увеличение объема горячего потока в которых осуществляется и до моментов поступлений на вращающийся диск, и в промежуток времени между ними. Также устройства с подобной конструкцией обозначают как работающие на реакции. При условии потери тепла в трубах около половины от всех потерь паровую турбину тоже называют реактивной.

Когда исследуется конструкция двигателя и его основных частей, необходимо отметить и другие процессы. Так поток жидкости, направленной на вращающийся диск, будет производить на него давление. Уровень давления здесь будет находится в прямой зависимости от условий: объема поступающей жидкости, скорость струи при вступлении и выходе к рабочим лопаткам, профилю лопаток и угла падения жидкости на поверхность лопастей. Совершенно не обязательно, чтобы вода била о лопасти, скорее наоборот, такого эффекта чаще избегают и стремятся к плавному касанию струей лопатки.

Функционирование паровой турбины

Что представляет собой конструкция турбины, функционирующей на подобном принципе. Основное внимание привлекает закон, что тело имеет большую кинетическую энергию, если движется с высокой скоростью. Но необходимо понимать – энергия теряется при появлении потерь в скорости. Тогда есть следующие возможные варианты развития событий при соударении горячего потока с лопастью рабочей лопатки, находящейся перпендикулярно его направлению.

Возможен первый вариант: струя сталкивается со статичной поверхностью. Тогда энергия движения частично преобразуется в тепловую, а остаток энергии будет затрачена на движение частиц потока в противоположную от лопасти сторону, назад. Очевидно, что выполненная при этом полезная работа будет минимальна.

Другой вариант: лопасти турбины будут находиться в движении. Тогда определенная часть внутренней энергии затратится на передвижение диска с лопатками, а остаток также исчезнет без совершения какой-либо полезной работы.

В конструкции паровой турбины и процессе ее функционирования – активном –реализуется последний вариант. Конечно, следует учитывать цель – минимизировать нерациональные затраты энергии. Кроме того, необходимо обезопасить лопатки от повреждения при их столкновении с потоком пара. Добиться безопасного протекания процесса можно с помощью установки лопатки с наиболее выгодной для этого формой лопастей.

Посредством проведения обследований и соответствующих вычислений было выявлено, что наиболее приспособленной к столкновению с потоком будет такая форма лопатки, которая сумеет произвести плавный оборот, после чего направление движения струи будет смещено в противоположную сторону. То есть для лопастей следует подобрать форму полукруга. Тогда, при ударе о поверхность лопатки. Пар будет передавать максимум своей внутренней энергии на дис турбины осуществляя таким образом его вращение. Выявляемые в таком случае потери тепла будут приближаться к незначительным.

Принцип работы активной паровой турбины

Строение и общий принцир функционирования двигателя в работе следующий.

Горячий поток с установленными давлением и скоростью направляется в сопло, гда его объем увеличивается до второго значения давления. Соответственно с данным значением увеличивается и скорость движения потока. Приобретая с продвижением по соплу все большую скорость поток достигает рабочих лопаток. Оказывая давление на лопатки, пар осущаествляет дввижение диска и также соединенного с ним вала турбины.

После прохождения через лопатки, поток за счет соударения с препятствиями снижает значени скорости – значительная часть внутренней кинетической энергии преобразуется в мехаическую. Здесь также снижается уровень давления. Однако на входе и выходе с лопаток эти значения пара равны, что обуславливается равными сечениями каналов по всей длине между лопастями рабочих лопаток. Также сохранение исходного состояния пара обуславливается тем, что внутри самих деталей также не происходит дополнительного увеличения исходного объема пара. Для удаления отработанного пара в конструкции турбины существуют специальный патрубок.

Техническое устройство паровой турбины

Конструкция турбины содержит три цилиндра, представляющие собой статоры в неподвижной оболочке, и мощный вращающийся ротор. Несколько разделенных роторов скрепляются муфтами. Цепочка, составленная из роторов цилиндров, генератора электрического тока и возбудителя объединяется в валопровод. Размеры данной структуры конструкции при наибольших размерах ее частей составляет около 80 метров в длину.

При функционировании турбина и ее работа представляют собой следующее. Валопроводом осуществляется вращение в опорных подшибниках скольжения вкладышей. Обороты выполняются на плотном смазочном слое, металлических поверхностей вкладышей в ходе работы вал непосредственно не касается. Сегодня, как правило, роторы устройства устанавливаются на двух опорных подшибниках.

Иногда посреди роторов, относящимися к ЦВД и ЦСД, работает только один опорный подшибник. Поток, увеличивающий свой объем в турбине, принуждает роторы осуществлять вращение. Вырабатываемая роторами энергия соединяется в полумуфте и здесь получает свое наибольшее значение.

Также все элементы испытывают воздействие осевого напряжения. Усилия складываются а их наибольший показатель – осевое напряжение в совокупности – отдается на роторные сегменты.

Техническое строение ротора турбины

Отдельные роторы располагаются в цилиндры. Значения давления в них в современных двигателях нередко доходит до 500 Мпа, поэтому корпуса изготавливаются с двумя стенками, что позволяет снизить различия давления. Также это дает возможность сделать процесс стягивания фланцевых соединений значительно проще и быстрее. С данной мерой предосторожности возможно резкое изменение значения вырабатываемой двигателями мощности.

Необходимым является присутствие горизонтального отверстия, позволяющего осуществить быстрый монтаж деталей внутри корпуса конструкции, а также создает доступ к уже встроенному ротору при выполнении проверки и починки устройства. При монтировании самой турбины все разъемы и отверстия корпуса располагаются соответствующе. В целях упрощения процедуры монтажа паровой турбины согласуется, что все горизонтальные плоскости соединяются в единую.

При дальнейшей установке валоповоротного устройства он располагается в подготовленный горизонтальный разъем, гарантирующий центовку частей. Это требуется в первую очередь для предотвращения возникновения столкновений между статором и ротором в процессе работы двигателя. Данная проблема может создать серьезную аварию паровой турбины. Так как поток пара внутри паровой турбины обладает высокими температурами, а обращение ротора выполняется по смазочному слою, то температура масла не должна превышать 100 ᵒ Цельсия. Такие рамки оптимальны как в соответствии с нормами противопожарной безопасности, так и в целях сохранения смазочных свойств жидкости. В целях достижения данных значений, вкладыши подшибников располагаются вне стенок цилиндра в подготовленных опорах.

Эксплуатация турбин на атомных станциях

Конструкция турбины на атомной электростанции исследуется на примере устройств насыщенного пара, присутствующие только на объектах, эксплуатирующих в качестве источника энергии водяной пар. Первичные показатели конструкций на АЭС обладают невысокими показателями. Поэтому для получения необходимого эффекта через них пропускается большее количество жидкости. В связи с этим повышается влажность, осаждающаяся на элементах конструкций турбин. Решением здесь становятся влагоулавливатели внутри и вне корпусов двигателей.

Повышение уровня влажности также понижает конечный КПД паровой турбины и вызывает появление эрозионного разрушения сопл. Во избежание возможных повреждений детали конструкции хромируются, закаливаются, подвергаются электроискровой обработке. Так в условиях АЗС основной задачей конструкторов является защита конструкций от разрушений высокой влажностью.

Самым рациональным методом удаления лишней жидкости из турбин является метод отбора пара, выполняемый на регенеративные нагреватели. При этом если данные отборы размещаются на турбине поступенчато, тогда они осуществляют полноценное удаление лишней влаги и потребность в установке влагоулавливателей внутри турбин пропадает. Возможные значения влажности напрямую зависят от диаметра лопастей рабочих лопаток и на частоте обращения дисков.

Строение паровых и газовых турбин

Основное преимущество паровой турбины, как и паровых турбин AEG? – отсутствие необходимости соединения с турбинным валом генератора электрического тока. Оно устойчиво к перегрузкам и может управляться с помощью устройства регуляции частоты обращения вала. КПД у них также сравнительно высок, что с принятием во внимание всех других качеств выводит их на первое место по эффективности эксплуатации.

Схожими характеристиками обладают и газовые турбины, который по конструкции почти не отличаются о паровых. Они также являются устройствами лопаточного типа, и движение ротора здесь также осуществляется посредством превращения кинетической энергии потока.

Основное различие – в виде используемого рабочего вещества. Как в паровой таковым является вола, или пар, так в газовой используется газ, выделяемый горючими материалами или представляющий собой состав пара и воздуха. Дополнительной различие в оборудовании, необходимом для выделения данных рабочих веществ. Поэтому в целом конструкции почти одинаковы, но их дополнительное оборудование к ним различно.

Паровая турбина со встроенным конденсатом

Конденсаторы и паровые турбины были исследованы в монографии С.М.Лосева, изданной в 1964 году. Книга вмещала теоретическое описание устройства и функционирования турбин и их конденсаторных установок.

Турбинная установка, расположенная в нагревателе, вмещает несколько сред – водяную, газовую и конденсаторную, которые вместе составляют завершенный цикл. При таком условии в среде в процессе превращений тратится минимальное количество пара и воды. Для их восполнения в установку наливают природную воду, предварительно пропущенную через водоочиститель. Здесь вода выдерживает воздействие химикатов, очищающих ее от лишних примесей.

Принцип действия конденсаторной установки:

Поток газа, прошедший через лопатки турбины и имеющий сравнительно более низкое давление и количество тепла, выводится в конденсатор.
При этом на пути прохождении пара расположены трубки, с помощью которых насосами вытягивается остывающая жидкость. Зачастую она используется из природных водоемов.
При касании холодных стенок трубок пар преобразуется в конденсат, что связано с его более высокой температурой.
Образовавшийся конденсат собирается в конденсаторную установку, где попадает в трубки насоса и заливается в деаэратор.
Оттуда жидкость опять передается в нагреватель, преобразуется в газ и запускается в новый цикл.

Помимо этих главных элементов и простого алгоритма функционирования, существует перечень других устройств – турбонаддув и подогреватель.

Паровая турбина – Принцип работы паровых турбин – «АГТ»

ПАРОВАЯ ТУРБИНА – это паровой двигатель, в котором лопатки ротора вращаются под действием струи пара и вырабатывают электрическую энергию. Компания «АГТ» предлагает паровые турбины с разными тепловыми циклами и составом, для применения во всех сферах промышленности: металлургическая, нефтеперерабатывающая, химическая промышленность, коммунальное хозяйство, на электростанциях, работающих на биомассе, на утилизационных станциях.

Содержание

Принцип работы паровых турбин
Преимущества паровых турбин
Состав паровых турбин
Тепловые циклы паровых турбин
Применение паровых турбин

Принцип работы паровых турбин

Паровые турбины имеют следующий принцип работы: в паровом котле образуется пар и далее проходит через лопатки турбины под высоким давлением. В результате происходит вращение установки, которая производит механическую энергию. Эта энергия поступает в генератор и используется для выработки электричества. Мощность системы будет зависеть от того, какой перепад давления пара образуется на входе и выходе оборудования. Компания «АГТ» подберет паровую турбину исходя из принципа работы вашего предприятия и поставленных задач.

Чтобы паровая турбина была эффективной и работала с минимальными потерями, пар должен подаваться с высокой температурой и давлением. Поэтому к котельному оборудованию предъявляются повышенные требования. Преимущества данной технологии производства электроэнергии заключаются в том, что есть возможность использовать любой спектр топлива, в том числе и твердое. Однако стоит учесть, что твердое топливо и нефтяные фракции способны снизить экологические показатели системы.

Код	мощность	скорость	давление на входе	температура на входе	давление на выхлопе	расход пара
Код	кВт	об/мин	МПа	С	МПа	Т/Н
М20	132-750	3000	0.5-2.35	225-330	0.15-0.3	3.54-13.86
М21	250-1000	3000	2.0-2.45	260-390	0.2-0.98	4.76-33
М30	300-700	3000	0.7-1.1	270-330	0.15-0.3	5.88-15.26
М32	1000-2500	3000	2.35-4.0	390-450	0.78-0.98	23.36-43.7
М40	250-1250	3000	0.8-1.0	250-330	0.15-0.55	4.6-21.5
М60	1000-2000	3000	2.35-4.0	390-445	0.297-0.785	17.41-31-32
М70	1000-2500	3000	0.6-1.27	260-300	0.2-0.5	23.2-48.8
М51А	750-1500	1500-6500	2.35-3.43	390-435	0.294-0.98	9.6-30
Т4	3000-6000	3000-6000	3.43	435	0.294-1.57	27.27-118.7

Конденсационная паровая турбина
Код	Мощность	Скорость	Давление на входе	Температура на входе	Давление на выхлопе	расход пара
Код	кВт	об/мин	МПа	С	МПа	Т/Н
М80	1500	5600-3000	1	300	0.0103	8.8
Q02	1500	6500-1500	2.35-0.2	390	0.0103	8.4
Q03	3000	5600-3000	2.35-0.2	390	0.0103	16.1

Запрос цены

Преимущества паровых турбин:

Одно из преимуществ паровых турбин, что можно использовать разные виды топлива, для получения пара. Ведь главная задача – это обеспечение его бесперебойной подачи, согласно ТУ. Компания «АГТ» поможет подобрать паровую турбину по вашему техническому заданию. Паровые турбины заслуженно заняли свое место в российской промышленности, их хорошая эффективность определяется следующими преимуществами:

широкий выбор теплоносителя;
использование различных видов топлива: твердого, газообразного, жидкого;
большой диапазон мощностей;
высокая мощность;
долгий ресурс установки.

Состав паровых турбин

На самом деле основной состав паровых турбин примерно одинаковый на всех моделях. Паровая турбина состоит из корпуса, лопатки ротора и сопла. Пар проводится по трубопроводам к оборудованию из внешнего источника. Проходя через сопла, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию струи пара. Через специально спрофилированные лопатки из сопел вырывается пар и начинает вращать ротор. Вытекая с большой скоростью под углом к плоскости лопаток, пар приводит их в движение.

В некоторых конструкциях паровая турбина имеет сопловой аппарат, состоящий из ряда неподвижных лопаток. Они расположены радиально и искривлены в направлении поступающего потока.

Специалисты проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара..Специалисты «АГТ» проектируют паровые турбины таким образом, чтобы они находились на одном валу с потребляющим энергию устройством. От прочности материалов, из которых изготовлены лопатки и диск, зависит скорость вращения рабочего колеса. Многоступенчатые турбины позволяют более эффективно преобразовывать энергию пара.

Тепловые циклы паровых турби

Экологически чистый цикл Ранкина. Пар поступает в установку от внешнего источника. В этой ситуации между ступенями нет дополнительного прогрева и отмечаются потери тепла;
Цикл с промежуточным подогревом. Пройдя первые ступени, пар направляется в теплообменник для дополнительного подогрева. Далее он возвращается в оборудование, где и происходит окончательное расширение. При повышении температуры рабочего тела значительно повышается экономичность;
Цикл с промежуточным отбором, утилизацией тепла отработанного пара. При выходе из турбины пар имеет значительное количество тепловой энергии, которая рассеивается в конденсаторе. Некоторую часть энергии можно отобрать на промежуточных ступенях, а часть — при конденсации. Эту энергию можно использовать для технологических процессов.

Необходимо обратить внимание и на конструкцию. Так как именно тут происходит расширение рабочего тела, необходим большой диаметр для пропуска увеличенного объемного расхода. Увеличение диаметра паровой турбины определено максимальными допустимыми напряжениями, которые обусловлены центробежными нагрузками.

Применение паровых турбин

Паровые турбины с небольшой мощностью успешно применяются во всех сферах промышленности. Успешно используются на предприятиях с когенерационным циклом в составе электростанций, для получения не только электрической, но и тепловой энергии, а так же на утилизационных станциях, использующих тепловую энергию технологических процессов. В настоящее время набирает популярность применение паровых турбин на возобновляемых источниках энергии. Компания «АГТ» спроектирует турбину, согласна вашего применения.

Паровые турбины вращаясь с большой скоростью, обеспечивает высокий КПД. На тепловых электростанциях располагают электрогенераторы со скоростью вращения от 1500 до 6500 об/мин. На валу паровой турбины могут быть установлены вентиляторы, насосы, центрифуги, нагнетатели. В качестве понижающего редуктора может быть установлено низкоскоростное оборудование.

Нужна более подробная информация — паровые турбины?

Москва + 7 (499) 704-24-48
Санкт-Петербург + 7 (812) 389-23-48
Ростов на Дону + 7 (863) 303-48-46
Казань + 7 (843) 202-37-55
Красноярск + 7 (3919) 89-80-89
Челябинск + 7 (351) 240-80-89
Краснодар + 7 (8612) 05-69-05
Калининград + 7 (4012) 65-80-99
Самара + 7 (846) 300-23-73
Новосибирск + 7 (383) 207-88-90
Екатеринбург + 7 (343) 226-02-11

Принцип работы ТЭЦ

Чтобы газ лучше горел, в котлах установлены тягодутьевые механизмы. В котел подается воздух, который служит окислителем в процессе сгорания газа. Для снижения уровня шума механизмы снабжены шумоглушителями. Образовавшиеся при горении топлива дымовые газы отводятся в дымовую трубу и рассеиваются в атмосфере.

Раскаленный газ устремляется по газоходу и нагревает воду, проходящую по специальным трубкам котла. При нагревании вода превращается в перегретый пар, который поступает в паровую турбину. Пар поступает внутрь турбины и начинает вращать лопатки турбины, которые связаны с ротором генератора. Энергия пара превращается в механическую энергию. В генераторе механическая энергия переходит в электрическую, ротор продолжает вращаться, создавая в обмотках статора переменный электрический ток.

Через повышающий трансформатор и понижающую трансформаторную подстанцию электроэнергия по линиям электропередач поступает потребителям. Отработавший в турбине пар направляется в конденсатор, где превращается в воду и возвращается в котел. На ТЭЦ вода движется по кругу. Градирни предназначены для охлаждения воды. На ТЭЦ используются вентиляторные и башенные градирни. Вода в градирнях охлаждается атмосферным воздухом. В результате выделяется пар, который мы и видим над градирней в виде облаков. Вода в градирнях под напором поднимается вверх и водопадом падает вниз в аванкамеру, откуда поступает обратно на ТЭЦ. Для снижения капельного уноса градирни оснащены водоуловителями.

Водоснабжение осуществляется от Москвы-реки. В здании химводоочистки вода очищается от механических примесей и поступает на группы фильтров. На одних она подготавливается до уровня очищенной воды для подпитки теплосети, на других — до уровня обессоленной воды и идет на подпитку энергоблоков.

Цикл, используемый для горячего водоснабжения и теплофикации, также замкнутый. Часть пара из паровой турбины направляется в водонагреватели. Далее горячая вода направляется в тепловые пункты, где происходит теплообмен с водой, поступающей из домов.

Высококлассные специалисты «Мосэнерго» круглосуточно поддерживают процесс производства, обеспечивая огромный мегаполис электроэнергией и теплом.

Как работает парогазовый энергоблок

Устройство и принцип действия паровой турбины

Паровая турбина представляет собой тепловой двигатель ротативного типа с непрерывным рабочим процессом и двукратным преобразованием тепловой энергии пара в механическую работу вращения вала. При истечении пара через специальные насадки (сопла) его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, которая передается па рабочие лопатки и преобразуется в механическую работу вращения вала турбины.

Совокупность неподвижных насадок и рабочих лопаток, в которых происходит двойное преобразование энергии пара, называется ступенью турбины. Ступени турбины и сами турбины могут быть активными или реактивными. Ступени, в которых расширение пара происходит в соплах или в каналах между неподвижными направляющими лопатками, называются активными. Давление пара перед и за лопатками в этом случае одинаково, поэтому ступени называют ступенями равного давления. Ступени, в которых расширение пара совершается в направляющих каналах и между рабочими лопатками, называются реактивными. Давление в реактивной ступени перед рабочими лопатками больше, чем за ними, и поэтому их называют ступенями избыточного давления.

Схема простейшей одноступенчатой активной турбины показана на рис. 1, а. Свежий пар поступает в неподвижную насадку (сопло) 1 ив результате расширения преобразует свою потенциальную энергию в кинетическую, приобретая большую скорость. Далее пар поступает в каналы рабочих лопаток 2 и в результате поворота струи возникает динамическое давление па лопатки, под действием которого вращается диск 3 и вал 4 турбины.

На рис. 1, б изображена схема действия центробежной силы частиц пара на рабочую лопатку активной ступени. Струя пара поступает на рабочую лопатку полукруглой формы со скоростью С₁. В канале между лопатками пар совершает криволинейное движение и, изменяя направления движения, уходит со скоростью С₂.

Движение струи пара по криволинейному каналу лопаток сопровождается действием центробежных сил частиц пара на эту поверхность. Центробежные силы выделенных частиц пара а, б и в обозначены на рисунке векторами Р. Согласно законам механики их можно разложить на составляющие: Р_а, направленные по оси турбины, и Р_и, направленные по направлению движения лопаток. При этом составляющие Р_а вследствие симметричной формы профиля лопаток взаимно уничтожаются, а составляющие Р_исуммируются и совершают работу перемещения лопатки.

В реактивных турбинах расширение пара происходит как перед поступлением пара на рабочие лопатки, так и на самих рабочих лопатках, что достигается устройством сужающегося сечения каналов между рабочими лопатками. Изменение давления и скорости пара показаны на рис. 2, а.

Из графика видно, что в неподвижном аппарате 1 происходит расширение пара с изменением давления от р₀ до р₁, в каналах рабочих лопаток 2 — дополнительное расширение пара до давления р₂. Это вызывает появление реактивной силы. Таким образом, на реактивную лопатку действуют две силы: центробежная и реактивная.

На рис. 2, б показаны силы, действующие на рабочую лопатку реактивной турбины. Движущая лопатку сила Р равна сумме сил Р_акт и Р_реакт, примерно равных по значению. Разность давлений р₁ и р₂ у входа и выхода из каналов рабочих лопаток создает добавочную силу Р_акс, которая действует на лопатку вдоль оси ротора и в сумме с равнодействующей силой Р дает результирующее усилие Р_рез. Направление результирующей силы не совпадает с направлением движения лопатки, и поэтому у реактивных турбин всегда имеется значительное осевое давление на ротор, которое необходимо уравновешивать различными разгрузочными устройствами.

Паровые турбины и системы энергоэффективного использования пара

При использовании энергии пара на технологическом оборудовании, перед тем, как попасть к потребителю, пар проходит ряд трансформаций, каждая из которых, приводит к потере энергии, а значит, и денег.

Использование энергии пара на 100% с компанией «Первый инженер»

Наши решения позволяют вырабатывать дополнительную электрическую и механическую энергию для нужд Вашего предприятия.

Как работает генератор для преобразования тепловой энергии в электрическую?

В основе системы энергоэффективного использования пара — паровая турбина малой мощности.

В состав системы могут входить:

редукционные, редукционно-охладительные установки;
электрогенерирующее оборудование (блочные турбинные установки) различной мощности;
турбоприводы для различного динамического оборудования;
теплообменное и насосное оборудование.

Электрогенерирующее оборудование — скачать презентацию

Конфигурация системы определяется индивидуально для каждого проекта таким образом, чтобы обеспечить максимальное использование энергии пара, исходя из Ваших задач и параметров.

Технологическое решение ЭРП — использование энергии пара

Используемый в системах энергоэффективного редуцирования пара генератор для преобразования тепловой энергии в электрическую имеет диапазон мощностей от 100 кВт до 20 МВт.

Параметрические характеристики теплоносителя – пара:

давление от 13 МПа до 0,7 МПа;
температура от 560 °C до 170 °C .

Система энергоэффективного редуцирования пара от «Первого инженера» — это всегда индивидуальный проект с учетом технических требований и задач Вашего предприятия.

Спектр наших решений

разработка технико-экономических моделей для различных вариантов системы;
применение мини турбин в качестве паровых турбогенераторов и приводов динамического оборудования;
гибкое сочетание и комбинирование устройств для преобразования и накапливания тепловой и электрической энергии;
выполнение всех этапов реализации системы от разработки и обоснования концепции внедрения паровой турбины малой мощности до пуска в эксплуатацию;
обеспечение эксплуатации системы с минимальным вовлечением обслуживающего персонала и с максимальным уровнем автоматизации.

Паровая турбина малой мощности

Схема подключения мини турбины

Ваш результат

максимальное использование энергии пара;
дополнительный источник электроэнергии для нужд Вашего предприятия, если будет использоваться паровой турбогенератор;
конденсационная паровая турбина малой мощности обеспечит равномерную загрузку котельной;
срок окупаемости от 2 лет.

Преимущества систем энергоэффективного редуцирования пара от «Первого инженера»:

разработка по индивидуальному проекту. Все элементы системы, включая паровые мини турбины, разрабатываются и производятся под конкретные параметры Заказчика.

Ваша выгода — идеальное соответствие Вашим задачам и техническим требования = максимальная эффективность системы и использование энергии пара на 100%.

реализация в формате ЕРС. Разрабатываем решение и внедряем его «под ключ».

Ваша выгода: экономия времени, гарантия результата, сервисная поддержка и сопровождение со стороны наших специалистов.

Паровой турбогенератор

Программа внедрения систем энергоэффективного редуцирования пара с применением мини турбин от компании «Первый инженер» включает:

обследование объекта;
разработка баланса энергопотребления предприятия и основных технических решений;
технико-экономическое обоснование предлагаемых решений;
комплексное проектирование;
поставка, монтаж и пуско-наладка оборудования;
обучение эксплуатационного персонала.

Наши гарантии

все технические решения «Первый инженер» разрабатывает, строго следуя рекомендациям СП 89.13330.2016 к проектированию электроэнергетических надстроек для котельных мощностью более 100 МВт;
генератор для преобразования тепловой энергии в электрическую в составе парового энергоблока на производственной площадке проходит тестовую проверку эксплуатации в рабочем режиме;
сервисное обслуживание;
на весь период эксплуатации оборудования мы предлагаем оперативную техническую поддержку по вопросам обслуживания.

Ерёмин Б.М. «Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании»

Ерёмин Борис Михайлович,
технический директор АНО «ДИЭКС»

Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании

В работе подробно описывается принцип работы турбины с противодавлением, предлагаются формулы по определению необходимых параметров и указываются требования промышленной безопасности при ее использовании.

В профессиональном мире под турбинами понимают ротативный тепловой двигатель, который способен беспрерывно преобразовывать тепловую энергию рабочего вещества в механическую. Такая турбина состоит из двух составляющих:

Ротор — вращающаяся часть.
Статор — неподвижная часть.

Чтобы работа турбины была возможна необходимо, чтобы соблюдалось одно главное условие — наличие разности в давлениях между рабочими лопатками и сопловым аппаратом.

В современных энергетических системах турбины с противодавлением работают не отдельно от конденсационных, а параллельно с ними. В этом случае турбина противодавления вырабатывает то количество энергии, которое определяется расходом пара. Нет необходимости устанавливать на одном объекте конденсационные турбины, достаточно, чтобы оба вида агрегатов были включены в единую сеть. К сожалению, мощность турбины с противодавлением определена нагрузкой потребителя, что существенно ограничивает область их использования.

Устанавливать такое оборудование стоит там, где оно сможет работать с постоянной нагрузкой, к примеру, в северных районах, когда тепловое потребление практически не прекращается. Если рассматривать с конструкционной стороны разницу между конденсационной турбиной и с противодавлением, то в последней нет ступеней, работающих в области низкого давления.

Графически изобразить схему установки турбины с противодавлением можно следующим образом:

1 — турбина с противодавлением;

2 — конденсационная турбина;

3 — редукционно-охладительная установка.

В нашем случае пар выходит из парогенератора с Р₀ давлением, затем идет в турбину, здесь наблюдается его расширение до давления Р_п. далее пар отправляется в сетевые подогреватели, а отсюда к потребителю тепла. Если говорить о промышленных целей, то пар используется с давлением от 0,4 до 0,7 МПа, а в некоторых случаях и до 1,8 МПа.

Мощность используемой турбины можно рассчитать по формуле:

Р_э=GH₀Ƞ_оэ

где G — расход свежего пара;

H_{0 —} располагаемый теплоперепад;

Ƞ_оэ — относительный электрический КПД, равный отношению электрической мощности к мощности идеальной турбины.

Именно потому, что Ƞ_оэ при неизменных процессах зависит от пропуска пара сквозь турбину, мощность будет определяться исключительно из расхода пара, проходящего через нее.

Использование этого типа оборудования совместно с конденсационным связано с тем, что работая изолированно турбины с противодавлением не могут обеспечить одновременно потребителя электроэнергией и теплом. при совместной работе ответственность за электроэнергию в большей степени берет на себя компенсационное оборудование.

Как правило, давление пара в данном случае приходится поддерживать все время постоянным. Уравнение расходов, которое будет связывать противодавление и тепловую нагрузку, в данном случае будет иметь вид:

V dP

____ ____ = G₁-G₂

_{RT dt}

где V — емкость паропровода, ведущего от турбины к тепловому потребителю;

G₁— секундный расход пара, проходящего через систему регулирующих клапанов турбины;

G₂— секундный расход пара, отводимый к потребителю;

P и T — давление и температура отработавшего в турбине пара.

Наше уравнение демонстрирует что давление отработавшего пара будет неизменным лишь тогда, когда количество парапрошедшего через турбин G_1,у, равно количеству пара поступающему к потребителю G₂. Если G₁>G₂, то dP/dt>0, то есть давление растет и наоборот, если G₁<G₂, то dP/dt<0, и давление понижается.

Собственно становится понятно, что всякое нарушение равенства приводит лишь к одному результату — изменению давления. Можно сделать так, чтобы турбина противодавления во время работы автоматически поддерживала расход пара. Для этого необходимо оснастить ее не только регулятором скорости, но и давления.

Система регулирования будет полностью зависеть от регулятора и лишь тогда, когда произойдет отключение агрегата и генератор полностью разгрузиться вступит в работу регулятор скорости.

Промышленная безопасность требует подбирать конструкцию турбин в соответствии с объемом пропуска пара, с которым должно справляться оборудование. Принимают во внимание и график нагрузки.

Если учитывать конструкционные особенности этого типа оборудования, то можно откинуть все сложности с проектированием лопаток для больших объемом пропуска пара. Даже агрегаты, которые используют для массового расхода высота лопаток умеренная. Стоит помнить, что чем больше будет отношение давлений Р₂/Р₀>0, где Р₀—давление свежего пара, Р₂— давление в выходном патрубке, тем сильнее сказывается потеря пара в регулирующем клапане при недогрузке оборудования.

Поскольку в ТПД отношение Р₂/Р₀ велико, дроссельное парораспределение применять не рекомендуется. Чем выше Р₂/Р₀, тем большее число клапанов необходимо устанавливать.

Важно отметить, что использование соплового распределения еще не оправдывает характер экономичности при полной нагрузке турбины. Коэффициент полезного действия ТПД при недозагрузке лучше сохраняется при большем теплоперепаде для регулирующей степени. Если имеется идеальное парораспределение, то и перепад ступни будет постоянным независимо от нагрузки, а следовательно отношение скоростей тоже не меняется U/С_ф, U — окружная скорость рабочей решетки U= Wd/2.

Где W — угловая скорость рабочих лопаток;

d — диаметр ступени;

С_ф— фиктивная скорость.

Использование установок с одной степенью стало востребовано с агрегатами, у которых небольшие теплоперепады, работающих в условиях большой переменной нагрузки. Если необходима в условиях создания котельных турбина с большой мощностью, устанавливать такое оборудование нельзя, одной ступни может быть недостаточно. Если мы будем говорить конкретно о производственных мощностях, то там чаще всего используется одна регулируемая ступни и последующие нерегулируемые. Получается, что многоступенчатая конструкция одна из наиболее безопасных и востребованных в промышленных масштабах.

В рамках таблицы можно рассмотреть параметры комбинированной установки для мини-ТЭЦ, которая состоит из нескольких котлов ДКВр и ДЕ, бутанового контура и противодавленческой турбины.

Наименование параметра	Значение
	Неотопительное время	Отопительное время
Коллектор пара ДКВр и ДЕ
— давление, бар — температура, ^оС — расход, кг/с // т/ч	13,0 230 14,4/ 52,0	13,0 191,6 19,4/ 70,0
Турбина с противодавлением
Расход пара, кг/с // т/ч	12,5 / 45,0	12,5 / 45,0
Давление пара за установкой, бар	1,6	1,2
Мощность, кВт	3130	3507
Испаритель бутана
Температура конденсации греющего водяного пара, ^оС	113,0	-
Параметры сухого насыщенного пара бутана за испарителем: — давление, бар — температура , ⁰С — энтальпия, кДж/кг — расход, кг/с // т/ч	15,1 100 719 85,6/ 308,2		- - - -
Бутановая турбина
Расход пара в турбину, кг/с // т/ч	68,5/ 246,6	-
— давление, бар — температура , ⁰С	2,8 30,0	- -
— температура вход/выход — расход, кг/с // т/ч	12/23 500/ 1800	- -
Электрическая мощность бутановой турбины, кВт	3130,0	-
Теплофикационная установка
Температура прямой/обратной сетевой воды, ^оС	-	115/65
Тепловая мощность ПСВ, МВт//Гкал/ч	-	25,0 / 21,4
Расход сетевой воды через ПСВ, т/ч	-	662,0
Комбинированная установка
Электрическая мощность, кВт	6260	3507
Тепловая мощность, МВт//Гкал/ч	0,67 / 0,58	26,7 / 22,85
Коэффициент использования теплоты топлива в топке	0,23	0,88

Вопрос обеспечения необходимого уровня промышленной безопасности на промышленных объектах с турбинами противодавления стоит остро. Первое, что требуется от руководства — разработка местных инструкций по эксплуатации оборудования, с подробным изложением правил остановки, пуска, ввода в ремонт. Персонал проходит аттестацию по предотвращению и устранению возможных аварий в момент использования агрегата.

В рамках требований промышленной безопасности есть несколько дефектов, которые в обязательном порядке устраняются перед запуском турбины. Среди них можно назвать:

Неисправность или полное отсутствие основных приборов, отвечающих за контроль теплового процесса. Сюда входят: термометры, манометры, тахометры и другое оборудование.
Если неисправна система смазки, то есть перед запуском обязательно проводится полный осмотр маслоблока.
Неисправности в системе защиты по контурам, отвечающим за прекращение подачи пара в турбину. Важно проверять перед запуском всю цепочку, начиная от датчиков и заканчивая запорной арматурой.
Если неисправна система регулирования.
В случае, если валоповоротное устройство не работает. При подаче пара на ротор, который не двигается, может произойти его изгиб.

По правилам промышленной безопасности особое внимание уделяется технологии запуска турбины. Она будет зависеть от ее температурного состояния, если меньше 150 градусов, то принято считать, что агрегат запускается из холодного состояния. Требуется не меньше трех суток после остановки.

Пуск из горячего состояния производится, когда температура 400 и выше градусов. Если температура находится между 150 и 400 градусов, такое состояние называют неостывшее. Основной принцип безопасности, который важно использовать при запуске — не навреди.

Использование, ремонт, запуск и иные действия относительно турбин с противодавлением должны производиться в соответствии с имеющимся законодательством и нормативами. Обязательно принимают во внимание следующие документы:

ФЗ № 116.
ГОСТ 3618-82.
ГОСТ 23269-78.

В процессе пуска обязательно должны соблюдаться три этапа:

Подготовительный.
Период разворота с повышением числа оборотов до 3000 в минуту.
Синхронизация с последующим нагружением.

На подготовительном этапе проверяется состояние всего имеющегося оборудования, исправность приборов, отсутствие видимых дефектов, нарушений герметичности. Особое внимание уделяется работе сигнализирующих устройств.

Паропровод подогревается в течение 1,5 часа, в это время подготавливают раствор в конденсатор и проверяют маслонасос. После обращают внимание на системы защиты и регулировки, в том числе задвижки. Важно, чтобы перед стопорным клапаном не было давления пара. После набора вакуума вводится в эксплуатацию автомат безопасности, происходит открытие дренажей.

Во время эксплуатации турбины руководитель должен строго следить за тем, чтобы обслуживание и ремонт агрегата мог проводить только квалифицированный персонал с соответствующими навыками и знаниями. Чтобы работа такого агрегата была максимально безопасной важно соблюдать ряд требований:

Постоянный контроль параметров пара.
Недопущение перегрева подшипников.
Регулирование системы смазки.
Проводить мероприятия по предотвращению образования заноса солей, которые содержатся в паре.
Тщательный контроль и уход за системами защиты и регулирования.
Тщательный и регулярный осмотр узлов, крепежных элементов, стыков, соединений.
Согласно ПТЭ в установленные инструкцией сроки необходимо проводить испытания обратных и регулирующих клапанов.
После ремонта, монтажа оборудования оно обязательно проходит испытания.
При перевооружении или после окончания нормативного срока использования турбины обязательно проводится экспертиза промышленной безопасности.

Конечно, это далеко не все мероприятия позволяющие обеспечить должный уровень безопасности на объектах, где используют турбины противодавления.

Не только эксплуатация, но и остановка такого оборудования требует соблюдения требований безопасности. Во время остановки важно попытаться сохранить температуру металла как можно выше, а перед ней разгрузить оборудование с отключением отборов.

После снижения нагрузки на 15% прекращают последующую подачу пара. В этот момент оборудование начинает вращаться электрической цепью, то есть генератор начинает работать как двигатель. Чтобы хвостовая часть не перегрелась важно проверять закрытие стопорных и регулирующих клапанов. После этого отключают генератор.

Если вдруг на ваттметре имеется нагрузка, значит, в турбину все еще поступает пар, а это говорит о наличие неплотности или зависании клапанов. В этом случае отключать генератор строго воспрещается, потому что и того пара может быть достаточно для разгона турбины. Срочно нужно закрыть паровую задвижку, потом обстучать клапаны и убедиться в том, что подача пара была полностью прекращена.

Уже после того, как турбина начинает работать на холостом ходу важно, соблюдая инструкцию, провести необходимые исследования. Особенно специалисты уделяют внимание выбегу ротора, при котором частота вращения должна быть нулевой. Это важный показатель, по которому часто прослеживают качество работы турбины. В обязательном порядке снимается кривая этого показателя с зависимостью вращения от времени. Если выявлены отклонения их обязательно устраняют.

Список литературы:

1. ФЗ № 116 «О промышленной безопасности».

2. ГОСТ 3618-82 «Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов типы и основные параметры».

3. ГОСТ 23269-78 «Турбины стационарные паровые. Термины и определения».

Паровая турбина, строение и принцип работы

1. Паровая турбина, строение и принцип работы.

ЗАКАНСПЕКТИРУЙТЕ ПОЖАЛУЙСТА!
(В конце вопросы?)

3. Что такое паровая турбина?

вид
тепловой двигатель, в
котором энергия пара
преобразуется в
механическую работу. В
лопаточном
аппарате паровой турб
ины потенциальная
энергия сжатого и
нагретого водяного
пара преобразуется в
кинетическую…

4. Сборка и принцип работы

Собрать паровую турбину не так то
просто. Над этим работает большое
количество рабочих рук. И финального
этапа сборки, турбина проходит очень
длинный конвейер и после чего только
она готова к использованию!

5. Принцип работы

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом
котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает
обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором.
Генератор производит электричество.
Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на
входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки
достигает 1000 МВт.
В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются
на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального
назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и
реактивные.

6. Конденсационные паровые турбины.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения
максимально возможной части теплоты пара в механическую
работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара
в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда
возникло наименование). Конденсационные турбины бывают
стационарными и транспортными.
Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с
генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют
турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых
установлены конденсационные турбины, называются
конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной
конечный продукт таких электростанций — электроэнергия
Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на
собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения
теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок
энергетиков. Доказано, что чем больше мощность
турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт
установленной мощности. Поэтому на конденсационных
электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной
мощности.
Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана
с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных
генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных
соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического
тока вырабатываемой энергии является одним из главных
показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные
технологии позволяют поддерживать частоту вращения с
точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической
частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов
энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.
В зависимости от назначения паровые турбины электростанций
могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку;
пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков
нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими
потребность электростанции в электроэнергии. От базовых
требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной
(около 80 %), от пиковых — возможность быстрого пуска и
включения в работу, от турбин собственных нужд — особая
надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций
рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

11. Схема работы конденсационной турбины

Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по
паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3).
При расширении, кинетическая энергия пара превращается в
механическую энергию вращения ротора турбины, который
расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5).
Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в
котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с
циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или
водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в
котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть
полученной энергии используется для генерации электрического
тока.

12. Вопросы?

1. Что такое паровая турбина?
2. Сколько было картинок в презентации?
3. Принцип работы паровой турбины?
Паровая турбина

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

Паровая турбина — это один из видов тепловых машин, в которых тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу. Конструкция паровой турбины очень проста. К турбине не прикреплены шток поршня, маховик или золотниковые клапаны. довольно прост: он состоит из ротора и набора вращающихся лопастей, которые прикреплены к валу, причем вал расположен в середине ротора.К валу ротора подключен электрический генератор, известный как паротурбинный генератор. Турбинный генератор собирает механическую энергию с вала и преобразует ее в электрическую. Паровой турбогенератор также повышает КПД турбины.

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и была поршневой. Современная паровая турбина была изготовлена сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году.Дизайн многократно менялся. Мощность турбины составляет от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Принцип работы паровой турбины зависит от динамического действия пара. Пар с высокой скоростью выходит из сопел и ударяется о вращающиеся лопасти, которые установлены на диске, установленном на валу.Этот высокоскоростной пар создает динамическое давление на лопасти, при котором лопасти и вал начинают вращаться в одном направлении. Как правило, в паровой турбине энергия давления пара отбирается, а затем преобразуется в кинетическую энергию, позволяя пару проходить через Преобразование кинетической энергии выполняет механическую работу с лопастями ротора, а ротор соединен с паротурбинным генератором, который действует как посредник. Турбогенератор собирает механическую энергию от ротора и преобразует ее в электрическую.Поскольку конструкция паровой турбины проста, ее вибрация намного меньше, чем у другого двигателя при той же скорости вращения. Хотя для повышения скорости вращения турбины используются различные типы систем управления.

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

По принципу работы различают типов паровых турбин .

, г.

1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

а) Импульсная турбина

б).Реакционная паровая турбина

⇨Когда пар попадает на движущиеся лопасти через сопла, называемые импульсной турбиной, и когда он ударяет по движущимся лопастям под давлением через направляющий механизм, называемый реакционной турбиной.

Прочтите принцип работы импульсной и реактивной паровой турбины.

Паровые турбины можно разделить на следующие категории:

2. По направлению потока пара его можно разделить на две категории: —

а).Паровая турбина с осевым потоком: —

б) Паровая турбина с радиальным потоком: —

⇨ Когда поток пара внутри корпуса параллелен оси вала ротора, это называется паровой турбиной с осевым потоком, а поток пара внутри корпуса направлен радиально к оси вала ротора, что называется паровой турбиной с радиальным потоком.

3. В соответствии с условиями выпуска пара, он делится на две категории: —

a) Паровая турбина с противодавлением или без конденсации: —

б) Паровая турбина конденсационного типа: —

⇨ После расширения пар выбрасывается в атмосферу, называемую паровой турбиной с противодавлением, или паровой турбиной неконденсирующего типа, в противном случае он выпускается в конденсатор, называемый конденсационной турбиной.

4. По давлению пара его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина высокого давления или с отводом или с отводом: —

б) Паровая турбина среднего или противодавления: —

в) Турбина низкого давления: —

⇨ Пар высокого, среднего и низкого давления подается в турбину, называемую паровой турбиной высокого давления или паровой турбиной среднего давления, или паровой турбиной с противодавлением и паровой турбиной низкого давления. Эти турбины используются для различных производственных и нагревательных процессов.

5. По количеству ступеней можно разделить на следующие категории: —

а) Одноступенчатая паровая турбина: —

б) Многоступенчатая паровая турбина: —

⇨ Пар выходит из форсунок при прохождении через одиночный набор движущихся лопастей, называемых одноступенчатой паровой турбиной, и в многоступенчатый поток движущихся лопастей, называемых многоступенчатой паровой турбиной.

6. По расположению отвала и колес его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина компаундирования под давлением

б) Паровая турбина скоростного компаундирования

c) Комбинированная паровая турбина с импульсной реакцией

d) Паровая турбина с компаундированием по давлению и скорости

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Паровая турбина	Паровой двигатель
1) Преобразование тепловой энергии в механическую работу, нет потерь на трение.	1) Высокие потери на трение для деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
2) Баланс хороший.	2) Баланс не очень хороший.
3) Фундамент легкий.	3) Фундамент тяжелый.
4) Он может работать на высокой скорости.	4) Он не может работать на такой большой скорости.
5) Смазка простая, так как есть ненабирание части в наличии.	5) Смазка не так уж и проста по натираниям части.
6) Выработка электроэнергии равномерно.	6) Он не вырабатывает мощность равномерно.
7) Расход пара меньше поршневой паровой двигатель.	7) Она потребляет больше пара, чем паровая турбина.
8) Он более компактный и требует меньше внимание.	8) Паровой двигатель требует большего внимания.
9) Подходит для больших электростанций.	9) Не подходит для больших электростанций.
10) Паровая турбина более эффективна чем паровой двигатель.	10) Паровоз не так уж и эффективен.

☛ Дополнительные вопросы Нажмите здесь Паровая турбина

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

Паровая турбина — это один из видов тепловых машин, в которых тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу.Конструкция паровой турбины очень проста: к турбине не прикреплены шток поршня, маховик или золотниковые клапаны, поэтому обслуживание достаточно простое. Она состоит из ротора и набора вращающихся лопастей, которые прикреплены к валу и валу. расположен в середине ротора. Электрический генератор, известный как паротурбинный генератор, подключен к валу ротора. Турбогенератор собирает механическую энергию с вала и преобразует ее в электрическую энергию. Парогенератор также повышает КПД турбины.

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и была поршневой. Современная паровая турбина была изготовлена сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, конструкция многократно менялась. Мощность турбины составляет от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Принцип работы паровой турбины зависит от динамического действия пара. Пар с высокой скоростью выходит из сопел и ударяется о вращающиеся лопатки, установленные на диске, установленном на валу. Этот высокоскоростной пар создает динамическое давление на лопасти, в которых и лопасти, и вал начинают вращаться в одном направлении. Как правило, в паровой турбине энергия давления пара отбирается, а затем преобразуется в кинетическую энергию, позволяя пару проходить через сопла.Преобразование кинетической энергии выполняет механическую работу с лопастями ротора, и ротор соединен с паротурбинным генератором, который действует как посредник. Турбогенератор собирает механическую энергию от ротора и преобразует ее в электрическую энергию. Поскольку конструкция паровой турбины проста , его вибрация намного меньше, чем у другого двигателя при той же скорости вращения. Несмотря на то, что для повышения скорости вращения турбины используются различные типы систем управления.

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

По принципу работы различают типов паровых турбин .

, г.

1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

а) Импульсная турбина

б). Реакционная паровая турбина

Прочтите принцип работы импульсной и реактивной паровой турбины.

Паровые турбины можно разделить на следующие категории:

2.По направлению потока пара его можно разделить на две категории: —

а). Паровая турбина с осевым потоком: —

б) Паровая турбина с радиальным потоком: —

3. В соответствии с условиями выпуска пара, он делится на две категории: —

a) Паровая турбина с противодавлением или без конденсации: —

б) Паровая турбина конденсационного типа: —

4. По давлению пара его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина высокого давления или с отводом или с отводом: —

б) Паровая турбина среднего или противодавления: —

в) Турбина низкого давления: —

5. По количеству ступеней можно разделить на следующие категории: —

а) Одноступенчатая паровая турбина: —

б) Многоступенчатая паровая турбина: —

6. По расположению отвала и колес его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина компаундирования под давлением

б) Паровая турбина скоростного компаундирования

c) Комбинированная паровая турбина с импульсной реакцией

d) Паровая турбина с компаундированием по давлению и скорости

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Паровая турбина	Паровой двигатель
1) Преобразование тепловой энергии в механическую работу, нет потерь на трение.	1) Высокие потери на трение для деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
2) Баланс хороший.	2) Баланс не очень хороший.
3) Фундамент легкий.	3) Фундамент тяжелый.
4) Он может работать на высокой скорости.	4) Он не может работать на такой большой скорости.
5) Смазка простая, так как есть ненабирание части в наличии.	5) Смазка не так уж и проста по натираниям части.
6) Выработка электроэнергии равномерно.	6) Он не вырабатывает мощность равномерно.
7) Расход пара меньше поршневой паровой двигатель.	7) Она потребляет больше пара, чем паровая турбина.
8) Он более компактный и требует меньше внимание.	8) Паровой двигатель требует большего внимания.
9) Подходит для больших электростанций.	9) Не подходит для больших электростанций.
10) Паровая турбина более эффективна чем паровой двигатель.	10) Паровоз не так уж и эффективен.

☛ Дополнительные вопросы Нажмите здесь Паровая турбина

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и была поршневой. Современная паровая турбина была изготовлена сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, конструкция многократно менялась. Мощность турбины составляет от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

По принципу работы различают типов паровых турбин .

, г.

1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

а) Импульсная турбина

б). Реакционная паровая турбина

Прочтите принцип работы импульсной и реактивной паровой турбины.

Паровые турбины можно разделить на следующие категории:

2.По направлению потока пара его можно разделить на две категории: —

а). Паровая турбина с осевым потоком: —

б) Паровая турбина с радиальным потоком: —

3. В соответствии с условиями выпуска пара, он делится на две категории: —

a) Паровая турбина с противодавлением или без конденсации: —

б) Паровая турбина конденсационного типа: —

4. По давлению пара его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина высокого давления или с отводом или с отводом: —

б) Паровая турбина среднего или противодавления: —

в) Турбина низкого давления: —

5. По количеству ступеней можно разделить на следующие категории: —

а) Одноступенчатая паровая турбина: —

б) Многоступенчатая паровая турбина: —

6. По расположению отвала и колес его можно разделить на следующие категории: —

а) Паровая турбина компаундирования под давлением

б) Паровая турбина скоростного компаундирования

c) Комбинированная паровая турбина с импульсной реакцией

d) Паровая турбина с компаундированием по давлению и скорости

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Паровая турбина	Паровой двигатель
1) Преобразование тепловой энергии в механическую работу, нет потерь на трение.	1) Высокие потери на трение для деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
2) Баланс хороший.	2) Баланс не очень хороший.
3) Фундамент легкий.	3) Фундамент тяжелый.
4) Он может работать на высокой скорости.	4) Он не может работать на такой большой скорости.
5) Смазка простая, так как есть ненабирание части в наличии.	5) Смазка не так уж и проста по натираниям части.
6) Выработка электроэнергии равномерно.	6) Он не вырабатывает мощность равномерно.
7) Расход пара меньше поршневой паровой двигатель.	7) Она потребляет больше пара, чем паровая турбина.
8) Он более компактный и требует меньше внимание.	8) Паровой двигатель требует большего внимания.
9) Подходит для больших электростанций.	9) Не подходит для больших электростанций.
10) Паровая турбина более эффективна чем паровой двигатель.	10) Паровоз не так уж и эффективен.

☛ Дополнительные вопросы Нажмите здесь

Как работает паровая турбина? (Схема)

Добро пожаловать в блог Linquip. Сегодня мы рассмотрим принцип работы паровых турбин. Большая часть электроэнергии, используемой на всей территории Соединенных Штатов, производится с помощью паротурбинных двигателей.По данным Министерства энергетики США, более 88 процентов энергии, производимой в США, вырабатывается паровыми турбогенераторами на различных электростанциях. Чтобы ответить на вопрос «Как работает паровая турбина?» мы очень быстро перейдем к делу. Далее вы познакомитесь с паровой турбиной и принципами ее работы.

Что такое паровая турбина?

Как следует из названия, паровая турбина приводится в действие энергией горячего газообразного пара и работает как нечто среднее между ветровой турбиной и водяной турбиной.Он похож на ветряную турбину, потому что у него есть вращающиеся лопасти, которые вращаются, когда пар проходит мимо них; и это похоже на водяную турбину, потому что лопасти плотно прилегают к герметичному внешнему контейнеру, поэтому пар сдерживается и проходит мимо них со скоростью. Паровые турбины используют пар высокого давления для вращения генераторов электроэнергии на невероятно высоких скоростях, поэтому они вращаются намного быстрее, чем ветровые или водяные турбины.

Паровая турбина на самом деле представляет собой разновидность теплового двигателя, термодинамический КПД которого во многом улучшается за счет использования нескольких стадий расширения пара, что приводит к более близкому подходу к идеальному процессу обратимого расширения.

Подробнее о деталях паровой турбины Linquip

: всестороннее и понятное введение во все компоненты

Принцип работы паровых турбин

На данный момент мы знаем, что паровая турбина действительно работает с давлением пара. Чтобы точно знать, через какой процесс проходит паровая турбина, лучше сначала взглянуть на структуру пара как на наиболее важную часть паровой турбины.

Как пар дает энергию в паровых машинах?

Если вы когда-нибудь видели старомодный паровоз, вы должны иметь некоторое представление о том, насколько мощным может быть пар.Паровоз построен на основе парового двигателя, сложной машины, основанной на простой идее: вы можете сжигать топливо, такое как уголь, чтобы высвободить энергию, хранящуюся внутри него. В паровом двигателе уголь горит в печи и выделяет тепло, которое кипятит воду, как чайник, и генерирует пар высокого давления. Пар поступает по трубе в цилиндр с плотно прилегающим поршнем, который движется наружу по мере поступления пара.

Когда пар расширяется и заполняет цилиндр, он охлаждается, теряет давление и передает свою энергию поршню.Поршень толкает колеса локомотива, прежде чем вернуться обратно в цилиндр, так что весь процесс может быть повторен. Пар не является источником энергии: это жидкость, переносящая энергию, которая помогает преобразовывать энергию, заключенную внутри угля, в механическую энергию, которая приводит в движение поезд.

Как работает паровая турбина?

В предыдущем разделе мы привели вам пример паровоза, показав роль пара в паровой машине. Но есть различия между характеристиками паровозов и сегодняшних паровых турбин, определяющие принцип работы паровой турбины.

Проще говоря, паровая турбина работает за счет использования источника тепла, такого как газ, уголь, атомная энергия или солнечная энергия, 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 привода электрических генераторов 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?

Возможно, вторым по значимости после пара являются лопатки турбины. По этой причине лучше ознакомиться с их работой, которые выполняют большую часть работы паровых турбин.

Лопатки турбины предназначены для управления скоростью, направлением и давлением пара при его прохождении через турбину.Для крупномасштабных турбин к ротору прикреплены десятки лопастей, как правило, в разных наборах. Каждый набор лопастей помогает извлекать энергию из пара, сохраняя при этом давление на оптимальном уровне.

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

Заключение

Данная статья была попыткой предоставить всю важную информацию по вопросу «Как работает паровая турбина?».Паровые турбины — самые важные машины в области преобразования энергии. Их совокупная механическая и электрическая установленная мощность намного превосходит мощность любого другого типа агрегата. Их конструкция и эксплуатационные процедуры очень продвинуты, и их можно рассматривать как зрелые технологические компоненты. сначала мы привели базовое определение паровой турбины, а затем сразу перешли к разделу, обсуждающему принцип работы паровых турбин.

Если у вас есть опыт или вы сталкивались с паровыми турбинами и знаете о них больше, мы будем очень рады услышать ваше мнение в комментариях на нашем сайте Linquip.Более того, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, вы можете зарегистрироваться на нашем сайте и ждать, пока наши специалисты ответят на ваши вопросы. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

Паровая турбина

| Принцип работы, типы и применение

Турбины используются во всем мире для производства электроэнергии. Использование турбин увеличивается день ото дня. Есть несколько типов турбин, которые используются в соответствии с требованиями приложения. Паровая турбина — это наиболее распространенный тип турбин, который также используется во всем мире для производства дешевой электроэнергии.По рабочему телу турбины бывают четырех основных типов:

Водяная турбина
Газовая турбина
Ветряк
Паровая турбина

В предыдущих статьях мы обсуждали газовую турбину, водяную турбину и ветряную турбину. Поэтому в этой статье я буду объяснять различные аспекты паровой турбины только с помощью диаграмм.

Что такое паровая турбина?

Паровая турбина — это механическое устройство, которое преобразует тепловую мощность пара в механическую работу в форме энергии вращения .Эта турбина известна как паровая турбина, потому что в ней в качестве рабочего тела используется пар. В 1884 первая паровая турбина была обнаружена сэром Чарльзом А . Парсонс .

В этой турбине механическая работа создается с помощью вала турбины. Этот вал соединен с парогенератором, который преобразует механическую мощность вала в электрическую.

Пар имеет преимущество перед водой: количество пара увеличивается очень быстро.Скорость паровой турбины прямо пропорциональна выходной мощности. Следовательно, паровые турбины должны работать на максимальной скорости, если вы хотите достичь максимальной производительности. Колесные турбины не могут вращаться с высокой скоростью, как паровая турбина.

Максимальный КПД достигается за счет использования кинетической энергии пара. Эти турбины имеют много преимуществ по сравнению с другими типами турбин, например: они производят недорогую электроэнергию, а энергия пара не загрязняет окружающую среду.

По этим причинам эти турбины вытеснили поршневые двигатели в качестве первичных двигателей на крупных электростанциях. Паровые турбины работают по основному принципу термодинамики. То есть, когда пар расширяется, его температура падает.

Принцип работы паровой турбины

Принцип работы паровой турбины очень прост. Паровая турбина работает по основному принципу термодинамики.

Рис. Паровая турбина работает

Источник изображения: https: // schoolworkhelper.нетто /

При работе паровой турбины, прежде всего, вода из внешнего источника (например, реки, моря или канала) передается в котельную секцию с помощью насоса. Затем вода в котелке нагревается до очень высокой температуры, чтобы вода могла преобразовать ее в перенасыщенный пар.

В котле выработка пара зависит от теплоты сгорания и расхода, а также от используемой площади поверхности теплопередачи. Поскольку котел вырабатывает пар, пар направляется в зону турбины.Фактически в этих турбинах энергия давления пара преобразуется в K.E после прохождения пара через сопло.

Когда пар ударяется о лопасти ротора, он создает динамическое давление на вал и лопасти ротора. По этой причине и вал, и лезвие начинают вращаться в одинаковом направлении. Благодаря этому процессу тепловая энергия пара преобразуется в энергию вращения лопасти ротора, и ротор начинает вращаться. Вал соединен с ротором турбины.Вал получает энергию вращения от ротора и начинает вращаться.

Генератор, называемый парогенератором, соединяется с валом через катушку. Вал вращает катушку генератора в магнитном поле. Когда катушка вращается в магнитном поле, электричество генерируется и течет внутри проводов.

Благодаря простой конструкции этих турбин уровень вибрации намного ниже, чем у других двигателей с той же скоростью.

Типы паровых турбин

Существует несколько типов паровых турбин в зависимости от их различных операций и их промышленного значения.Ниже приведены наиболее основные типы паровых турбин:

1) На основании точки входа пара

Турбина центрального впуска
Турбина с торцевым впуском

2) На основании заявки

Судовая турбина
Промышленная турбина
Коммунальная турбина

3) В зависимости от давления турбины

Турбина низкого давления
Турбина среднего давления
Турбина высокого давления

4) На основании состояния выхлопа турбины

Турбина для удаления конденсата
Турбина вытяжная
Турбина противодавления
Прямой конденсационный

5) На основе расхода пара

Радиальная турбина
Осевая турбина

6) В зависимости от конструкции лезвия

Реакционные турбины
Импульсные турбины

1) На основе состояния выхлопа турбины

В этой категории паровые турбины делятся на три типа.

i) Конденсационные паровые турбины

В паровых турбинах этих типов пар вводится в турбину с помощью регулирующего клапана. Поскольку название конденсационной турбины означает, что пар внутри турбины не может расширяться, потому что эта турбина предназначена для конденсации. Кроме того, на заключительном этапе лезвие намокнет. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе, и конденсатор превращает этот пар в воду. Эта конденсированная вода снова используется в котле для производства пара.Эти турбины наиболее распространены на гидроэлектростанциях.

ii) Паровая турбина с противодавлением

В этой турбине пар в турбине не расширяется полностью. После частичного использования тепловой энергии пара внутри турбины весь пар выделяется при определенной температуре и давлении. Параметры пара на выходе определяются в соответствии с технологическими требованиями.

iii) Конденсаторно-вытяжная турбина

Конденсаторно-вытяжная турбина имеет два впускных клапана.Первая ступень турбины известна как «ступень высокого давления (ВД)», а вторая ступень известна как «ступень низкого давления (НД)». По завершении фазы высокого давления выделяется немного пара. Оставшийся пар поступает в ступень низкого давления, где он далее конденсируется при низком давлении.

2) Типы в соответствии с процессом потери тепла

В данной категории паровые турбины бывают следующих типов:

i) Конденсаторная турбина с генератором

В турбине этого типа пар подается в камеру конденсатора под давлением ниже атмосферного.В этой турбине пар выходит из промежуточной ступени и используется для нагрева питательной воды. Скрытая теплота отработанного пара в процессе конденсации полностью снижается.

ii) Конденсированные турбины с различными промежуточными ступенями отбора

В паровой турбине этого типа пар выводится из промежуточной фазы и используется для промышленного отопления.

iii) Турбины с противодавлением

В турбине с противодавлением отработанный пар используется для отопления или в промышленности.Также можно использовать турбину с пониженным вакуумом, где выхлопной поток можно использовать для обогрева и обработки. Эти турбины также известны как нерасширяющиеся турбины.

Механическая энергия турбины используется для работы механических или электрических устройств, таких как компрессоры, вентиляторы, насосы и т. Д. Эти паровые турбины имеют простые конфигурации. Они нуждаются в очень слабой охлаждающей воде или вообще без нее. Эти турбины имеют невысокую стоимость по сравнению с паровыми турбинами с отбором. Паровая турбина с противодавлением не отводит тепло во время конденсации; следовательно, он имеет высокий КПД.

Рис. Турбина с противодавлением

iv) Турбина для заправки

В верхней турбине отработанный пар используется в конденсационных турбинах низкого и среднего давления. Верхняя турбина турбины работает при более высоких начальных температурах и давлении пара и используется в основном для увеличения мощности электростанций.

Рис. Цикл верхней турбины

3) Типы в соответствии с условиями пара на входе в турбину

В данной категории паровая турбина имеет следующие типы:

i) Турбины сверхкритического давления

В этих турбинах используется пар с давлением более 225 атм.

ii) Турбина сверхвысокого давления

Используется температура 550 ° C или более и давление пара 170 атм или более.

iii) Турбина высокого давления

Использует пар с давлением более 40 атм.

iv) Турбина среднего давления

Эти турбины потребляют давление пара до 40 атм.

v) Турбины низкого давления

В паровых турбинах этих типов используется пар с давлением 1 л.От 2 атм до 2 атм.

4) Типы паровых турбин промышленного назначения

По промышленному применению паровая турбина бывает следующих типов.

i) Стационарные турбины с постоянной частотой вращения

Эти турбины в основном используются для привода генераторов переменного тока.

ii) Стационарная турбина с регулируемой скоростью

Эти турбины используются для приведения в действие насосов, циркуляторов воздуха, турбовентиляторных двигателей и т. Д.

iii) Турбина с регулируемой частотой вращения

Эти турбины обычно используются на железнодорожных локомотивах, кораблях и пароходах.

5) Типы в соответствии с конструкцией лезвия

По конструкции лопаток паровые турбины делятся на два основных типа.

Реакционная турбина
Импульсная турбина

i) Реакционная турбина

Основная статья: Реакционная турбина

В реакционной турбине пар проходит через лопатки.Затем он расширяется как на движущиеся, так и на неподвижные лопатки турбины. Подвижные и неподвижные лопатки имеют постоянный перепад давления. Турбины Реакции немного отличаются от импульсных турбин, которые состоят из неподвижных сопел и движущихся лопаток. По сравнению с импульсными турбинами, реакционные турбины имеют меньший перепад давления на ступень. Реакционная турбина обычно более эффективна.

Примером реакционной турбины является турбина Парсона. Реакционной турбине требуется вдвое больше рядов лопаток, чем импульсной турбине для преобразования той же тепловой энергии.Таким образом, реакционные турбины становятся тяжелее и длиннее.

ii) Импульсная турбина

Основная статья: Импульсная турбина

Включает известные типы паровых турбин. В случае импульсной турбины пар выходит из неподвижных сопел с очень высокой скоростью и ударяется о неподвижные лопатки вокруг ротора. Лезвие отклоняет отклонение потока пара без изменения давления. Вал турбины вращается за счет изменения импульса.

В этих турбинах пар, который впрыскивается с очень высокой скоростью из неподвижного сопла, ударяется о лопасти, прикрепленные к ротору. Лопасть изменяет траекторию потока пара без изменения давления пара. Сила, создаваемая изменением крутящего момента, заставляет вал турбины вращаться. Примеры: Rateau, Curtis и De-Laval, Turbine.

Детали паровой турбины

Паровая турбина состоит из следующих основных частей:

1) Корпус: —

Корпус выдерживает малый вес и высокие рабочие нагрузки.В корпусе есть ротор, лопасти, регулятор и многие другие внутренние компоненты. Он разработан таким образом, чтобы минимизировать тепловую нагрузку. Он обеспечивает безопасность всех внутренних частей паровой турбины.

2) Ротор: —

Ротор имеет несколько лопаток, которые вращаются вместе с движением ротора. Имеет вал. Одна сторона вала используется для подключения ведомого насоса, а другой конец вала используется для регулятора скорости и системы быстрого отключения.Это ключевая часть паровой турбины, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию.

3) Лезвия: —

Эти лопасти используются для извлечения энергии высокоскоростного пара и передачи ее ротору. Конструкция этих лопаток играет важную роль в эффективности турбины.

4) Управляющий: —

Система регулятора — это система регулирования в зависимости от скорости, которая устанавливается в паровой турбине. Он также известен как контроллер .Он используется для управления скоростью турбины. Регулирующий клапан устанавливается для управления скоростью турбины путем изменения потока пара через турбину. Он имеет систему серводвигателя, противовес с пружинным возвратом и паровой клапан.

Этот компонент турбины регистрирует скорость вала турбины посредством прямого узла или магнитного импульса от шестерни. Изменение условий на выходе и входе паровой турбины и изменения мощности, требуемой от насоса, вызывают изменения в скорости турбины.Это изменение скорости вызывает перестановку грузов регулятора, а затем регулирующих клапанов.

КПД паровой турбины

Многие аспекты влияют на эффективность паровой турбины, включая размер и тип турбины, а также температуру и давление входящего пара и выхлопных газов. Это также зависит от расхода пара.

Эти турбины лучше всего подходят для крупных тепловых электростанций. Есть разные размеры турбин до 1.5 ГВт для выработки электроэнергии.

Как рассчитать КПД паровой турбины

Паровая турбина бывает двух типов:

Импульсная реактивная турбина
Реакционная паровая турбина

Эти оба типа паровых турбин работают на разных принципах, как обсуждалось выше. Следовательно, они имеют разный КПД, но приведенная ниже формула позволяет рассчитать КПД этих турбин:

В приведенном выше уравнении входная кинетическая энергия изменяется в соответствии с абсолютной скоростью пара на входе в турбину.Хотя выполняемая работа зависит от многих факторов, таких как относительная скорость пара, уменьшение количества тепла пара в турбине, угол лопасти и угол направляющей лопатки на входе в турбину. В некоторых случаях из-за этих факторов очень сложно рассчитать проделанную работу, а иногда невозможно точно рассчитать некоторые конкретные характеристики, такие как давление пара, температура и скорость.

Ниже приведены два различных метода расчета КПД по пару:

Эффективность лезвия (b)
Эффективность ступени (ɳs)

Скорость пара используется для расчета КПД лопасти (ɳb).Напротив, изменение энтальпии пара используется для расчета КПД ступени (ɳs). Энтальпия описывает теплоемкость пара. В обоих случаях угол наклона направляющей лопатки на впускной стороне обозначается как α1 , и он выполняет жизненно важную функцию для повышения эффективности турбины. Косинус этого угла выполняет центральную функцию при определении КПД импульсных и реактивных паровых турбин.

На приведенной ниже диаграмме показан КПД лопастей импульсной и реактивной турбин.

Рисунок: КПД лопастей реактивной и импульсной паровых турбин

Приведенная выше диаграмма ясно показывает, что импульсная турбина менее эффективна, чем реактивная паровая турбина.

Наивысшего КПД импульсной турбины можно достичь, установив угол входной лопатки на ноль. Это потому, что этот угол минимизирует трение за счет уменьшения площади поверхности лезвия. Вы также можете подключить несколько турбин последовательно, чтобы максимизировать энергию пара до того, как пар вернется в конденсатор.Методика расчета КПД ступени лучше всего работает в этом типе турбины.

Формула КПД паровой турбины

КПД паровой турбины можно рассчитать по следующим формулам:

Изэнтропический КПД: — Это соотношение между фактической работой и изэнтропической работой турбины.

Электрический КПД ТЭЦ : — Это соотношение между чистой выработанной электроэнергии и общим количеством топлива в котле.Следующее уравнение используется для его расчета:

Электрический КПД ТЭЦ = Чистая выработка электроэнергии / Общее количество топлива в котле

Общий КПД ТЭЦ: — Используется для измерения электроэнергии и пара, производимых общим топливом внутри котла. Общий КПД ТЭЦ можно рассчитать по следующей формуле.

Общий КПД ТЭЦ = (Чистый пар для обработки + Чистая выработка электроэнергии) / Общее количество топлива в котле

Как повысить КПД паровой турбины

Существуют различные методы повышения эффективности паровой турбины, некоторые из них приведены ниже:

Ленты для разлива также могут использоваться для уменьшения потерь от дросселирования.
Потери на трение можно уменьшить, используя высокоэффективные лопасти / сопла.
Перегородка для вытяжного воздуха может использоваться для снижения давления в выхлопном корпусе.
Конкретные свойства, используемые в конкретном применении, обычно основаны на компромиссе между капитальными вложениями и стоимостью производства пара в течение срока службы турбины. Итак, это метод оптимизации.
В водяном подогревателе при определенных условиях расширенный пар отводится турбиной.После извлечения этот пар используется для нагрева воды непосредственно перед его передачей в турбину. В системе подогрева воды энергия извлеченного пара возвращается в систему, и потери от источника холода намного меньше, чем в простом цикле Ренкина. Кроме того, этот процесс экстракции проходит в несколько этапов. Теоретически КПД электростанции прямо пропорционален количеству ступеней отбора пара. Чем больше ступеней отбора пара, тем выше будет КПД электростанции.

Схема P-V паровой турбины

Паровая турбина работает на основе цикла Ренкина. Цикл Ренкина — это идеальный термодинамический цикл теплового двигателя, который преобразует тепловую энергию в механическую работу, претерпевая фазовый переход.

Парогенератор работает следующим образом: —

Изэнтропическое сжатие: — На приведенной выше диаграмме линия 1-2 представляет изэнтропическое сжатие. В этом цикле жидкость перекачивается с низкого давления на высокое.Во время этого процесса насосу требуется очень низкая мощность для перекачивания жидкости.
Изобарическое теплоснабжение: — Строка 2-3 представляет изобарический процесс теплоснабжения. Вода под высоким давлением поступает в котел, где она нагревается с помощью внешнего источника тепла при постоянном давлении, чтобы преобразовать ее в сухой насыщенный пар.
Изэнтропическое расширение: — Строка 3-4 представляет процесс изэнтропического расширения. Во время этого процесса сухой насыщенный пар расширяется турбиной для производства электроэнергии.В этом процессе конденсация происходит из-за снижения давления и температуры паров пара.
Отвод изобарического тепла: — Линия 4-1 представляет процесс отвода изобарического тепла. Во время этого процесса влажные водяные пары попадают в конденсатор, где они конденсируются в насыщенную жидкость при постоянном давлении.

Преимущества и недостатки паровой турбины

Паровая турбина имеет следующие достоинства и недостатки:

Преимущества паровых турбин

Это тип вращающегося теплового двигателя, который особенно подходит для приведения в действие генераторов.
Поршневые двигатели имеют низкий тепловой КПД по сравнению с парогенератором.
Соотношение мощности и веса очень высокое, по сравнению с поршневым двигателем с возвратно-поступательным движением.
Эти турбины имеют малооборотные компоненты по сравнению с поршневым двигателем.
Эти турбины лучше всего подходят для крупных тепловых электростанций. Существуют турбины различной мощности до 1,5 ГВт для выработки электроэнергии.
Обычно пар содержит большое количество энтальпии (особенно в виде теплоты испарения).Это означает, что пар имеет меньший массовый расход по сравнению с газовыми турбинами.
Паровые турбины более надежны, особенно в приложениях, требующих постоянной высокой производительности.
Электроэнергия, производимая паровой турбиной, имеет относительно низкую стоимость.

Недостатки паровых турбин

Имеет высокую начальную стоимость.
При работе с частичной нагрузкой КПД этой турбины ниже, чем у поршневого двигателя.
Он имеет более длительное время запуска по сравнению с газовой турбиной и дольше, чем поршневой двигатель.
По сравнению с поршневым двигателем и газовой турбиной, он меньше реагирует на изменение потребности в энергии.

Применение паровых турбин

Эти турбины используются в электроэнергетике.
Используется в возобновляемых источниках энергии
Они также используются для производства электроэнергии с помощью пара.
Эти виды использования на заводах по переработке отходов.
Использование паровых турбин в нефтегазовых компаниях.
Эти генераторы также используются в обрабатывающей промышленности.
Эти турбины используются в ракетах, самолетах и кораблях для создания тяги.

Преимущества паровых турбин перед паровыми двигателями

Более высокий тепловой КПД.
Отсутствие возвратно-поступательных компонентов для идеального баланса и отсутствие необходимости в тяжелом фундаменте.
Паровая турбина обеспечивает диапазон высоких скоростей.
Смазка очень проста, поскольку отсутствуют фрикционные компоненты.
Маховик не требуется, поскольку скорость выработки электроэнергии одинакова.
В случае паровой турбины потребление пара невелико.
Во время работы паровые турбины требуют меньше внимания и более компактны.
Лучше всего подходит для крупных электростанций.
Отсутствие таких деталей, как шатуны, поперечины, поршневые штоки и поршни, значительно упрощает конструкцию и эксплуатацию, а также снижает затраты на техническое обслуживание.
Возможна значительная перегрузка, но общая эффективность немного снижается.

Подробно рассмотрим принцип работы паровой турбины и некоторые другие аспекты.Итак, я надеюсь, что вам понятны все концепции, связанные с этой темой. Если вам нужна дополнительная помощь по этой теме, дайте мне знать в поле для комментариев. Я постараюсь дать вам хороший ответ.

Узнать больше: —

Турбина и ее типы
Газовая турбина

Раздел часто задаваемых вопросов

какое изменение энергии происходит между парогенератором и турбиной?

Между турбиной и парогенератором тепловая энергия преобразуется в механическую энергию (энергию вращения).Благодаря этой энергии вращения ротор турбины начинает вращаться, что дополнительно поворачивает катушку генератора, и генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

Паровая турбина работает на цикле

Паровая турбина работает на основе цикла Ренкина.

Кто изобрел паровую турбину?

В 1884 первая паровая турбина была обнаружена сэром Чарльзом . Парсонс .

Паровая турбина

Рабочие и типы

Работа и типы паровой турбины

Паровая турбина — это машина, которая преобразует тепловую энергию, генерируемую сжатым паром, в кинетическую энергию, которая затем преобразуется в механическую энергию для вращения вращающегося вала.Этот вал соединен с генератором, через который вырабатывается энергия. Очень большая часть мировых потребностей в электроэнергии удовлетворяется с помощью этих паровых турбин, которые используются на атомных, электрических и угольных электростанциях. Только в США около 88% электроэнергии производится с использованием паровых турбин, встроенных в электростанции центральных станций. Самая первая современная паровая турбина была разработана сэром Чарльзом А. Парсонсом в 1884 году. С тех пор было произведено множество значительных улучшений с точки зрения производственной мощности и эффективности.

Паровые турбины широко используются на электростанциях с комбинированным циклом. На этих установках газовые турбины вырабатывают избыточное тепло и энергию, которые затем можно использовать для производства пара и, таким образом, запуска паровой турбины. Комбинация этих двух турбин помогает эффективно производить электроэнергию на этих установках.

Типы паровых турбин

На сегодняшний день на рынке представлены в основном два типа паровых турбин в зависимости от расхода пара: 1. Реакционная турбина 2.Турбина импульсная . Большинство используемых реакторов имеют комбинацию обеих конструкций на различных ступенях турбины. Области более низкого давления составляют реакционную конструкцию, а области более высокого давления будут иметь импульсную конструкцию. В импульсной турбине пар, выходящий из неподвижного сопла, ударяется о лопатки, закрепленные на периферии ротора, с очень высокой скоростью. Пар полностью расширяется внутри сопла, и в результате давление не меняется при движении через лопасти.В случае реакционной турбины давление пара постепенно уменьшается, в то время как он расширяется через чередующиеся наборы неподвижных и подвижных лопаток. В реакционной турбине нет сопел, поскольку неподвижная лопасть сама действует как сопло.

Рабочие из паровых турбин

Как следует из названия, пар необходим для работы паровой турбины. Этот пар производится путем кипячения воды с использованием источника тепла, который может быть ядерным, газовым или угольным. Затем этот пар поступает к лопастям вала.Лопатки турбины имеют форму крыла. Эта форма способствует вращению турбины, поскольку она обеспечивает подъемную силу. Турбина имеет комплект чередующихся неподвижных сопел и лопаток. Сопло неподвижно, и его площадь уменьшается от одной стороны к другой, тем самым увеличивая скорость проходящего через него пара. Это также помогает увеличить скорость лопастей. Турбина подключена к генератору, у которого есть магнит, намотанный медными катушками. Вращение магнита создает сильное магнитное поле, и это магнитное поле вызывает поток электронов и, таким образом, генерируется электричество.

Ссылка / Изображение: — petrotechinc, wikipedia, youtube, fisair

Видео о работе и типах паровой турбины

Паровая турбина

| Electrical4U

Паровая турбина — излюбленный двигатель паровых электростанций. Паровая турбина может иметь мощность от 5 мегаватт до 2000 мегаватт.

Паровая турбина имеет следующие преимущества перед дизельным двигателем.

Размер паровой турбины намного меньше, чем у эквивалентного дизельного двигателя. По размеру паровая турбина мощностью 30 мегаватт такая же, как дизельный двигатель мощностью 5 мегаватт.
По конструкции паровая турбина намного проще дизельного двигателя. Вал ротора, лопасти, парорегулирующий клапан — три основных компонента паровой турбины.
Паровая турбина испытывает меньшую вибрацию, чем дизельный двигатель, если вращающиеся части системы правильно установлены и выровнены.
Скорость паровой турбины может быть намного выше, чем у дизельного двигателя. Стандартная частота вращения паровой турбины, используемой на электростанции, составляет 3600 об / мин в США и 3000 об / мин в Великобритании, тогда как самая высокая стандартная частота вращения дизельного двигателя, используемого для той же цели, составляет 200 об / мин.
Управление паровой турбиной намного проще, чем у дизельного двигателя. Для этого используется регулирующий клапан. Клапан устанавливается на входе пара. Этот регулирующий клапан регулирует поток пара к турбине.Перед регулирующим клапаном установлен один запорный клапан. Функция запорного клапана заключается в блокировании всего потока пара к турбине в случае каких-либо отклонений от нормы. Запорный клапан — это аварийный клапан.

Пар входит в турбину под высоким давлением и температурой. После выполнения желаемой работы по вращению ротора пар выходит при гораздо более низком давлении и температуре. Пар может входить в турбину с давлением и температурой 1800 Па и 1000 ^o F соответственно, а давление и температура отходящего пара могут составлять 1 Па и 100 ^o F соответственно.

Принцип работы паровой турбины

В поршневом паровом двигателе сжатый пар действует на поршень, вызывая механическое движение поршня. В идеале в системе с возвратно-поступательным движением не используется динамическое воздействие пара. Но в случае паровой турбины динамическое воздействие внезапно расширенного пара в основном используется для выполнения механической работы.

В паровой турбине пар в соплах расширяется, поэтому он приобретает кинетическую энергию и теряет давление.Во время расширения пар получает кинетическую энергию от своей внутренней энтальпии. Лопатки турбины препятствуют движению пара и тем самым заставляют поток менять направление потока. Другими словами, импульс пара вызывает силу на лопатках турбины. Можно сказать, что импульс расширяющегося пара является движущей силой паровой турбины .

Расширение пара и изменение направления движения может происходить один раз на одной ступени или несколько раз на разных ступенях в зависимости от типа турбины.

Когда имеется только одно условие расширения пара в турбине и давление пара остается постоянным на протяжении всего процесса после его расширения через сопла, турбина называется одноступенчатой импульсной турбиной. В импульсной турбине пар высокого давления и высокой температуры, выходящий из сопловой головки, расширяется и образует струю пара, которая непосредственно ударяется о движущиеся лопатки, вызывая вращение ротора турбины.

Есть еще один тип турбины, в которой пар расширяется на протяжении всего процесса.Здесь расширение пара происходит, когда он проходит через лопатки турбины. Во время расширения энтальпия пара преобразуется в кинетическую энергию, и, таким образом, ротор турбины вращается с винтом.

Турбина этого типа называется реактивной. В турбинах этого типа используется два набора лопастей. Один комплект состоит из неподвижных лопаток, прикрепленных к неподвижным частям турбины, а другой комплект — из подвижных лопаток, прикрепленных к ротору турбины. Расширение пара происходит в пространстве, образованном неподвижными и подвижными лопастями.

Обычно практическая турбина имеет два важных компонента: сопла и лопатки. Сопло представляет собой устройство, установленное на входе пара в турбину. Высокотемпературный пар под высоким давлением с незначительной кинетической энергией расширяется, теряет давление и, следовательно, получает достаточную кинетическую энергию для выполнения механической работы с помощью сопел.

Устройство паровой турбины — Уралэнергомаш

Общее строение двигателя

Внутреннее и внешнее устройство сопла, его функции

Строение паровой турбины и принцип действия

Функционирование паровой турбины

Принцип работы активной паровой турбины

Техническое устройство паровой турбины

Техническое строение ротора турбины

Эксплуатация турбин на атомных станциях

Строение паровых и газовых турбин

Паровая турбина со встроенным конденсатом

Паровая турбина – Принцип работы паровых турбин – «АГТ»

Принцип работы паровых турбин

Преимущества паровых турбин:

Состав паровых турбин

Тепловые циклы паровых турби

Применение паровых турбин

Нужна более подробная информация — паровые турбины?

Принцип работы ТЭЦ

Как работает парогазовый энергоблок

Устройство и принцип действия паровой турбины

Паровые турбины и системы энергоэффективного использования пара

Ерёмин Б.М. «Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании»

Паровая турбина, строение и принцип работы

1. Паровая турбина, строение и принцип работы.

3. Что такое паровая турбина?

4. Сборка и принцип работы

5. Принцип работы

6. Конденсационные паровые турбины.

11. Схема работы конденсационной турбины

12. Вопросы?

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

— Принцип работы и типы паровой турбины

ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

ТИПЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Как работает паровая турбина? (Схема)

| Принцип работы, типы и применение

какое изменение энергии происходит между парогенератором и турбиной?

Паровая турбина работает на цикле

Кто изобрел паровую турбину?

Рабочие и типы

Работа и типы паровой турбины

Видео о работе и типах паровой турбины

| Electrical4U

Принцип работы паровой турбины

Добавить комментарий Отменить ответ