Принцип работы и дизайн паровой турбины

Идеальный паровая турбина считается изоентропным процессом или постоянным энтропионным процессом, при котором энтропия пар, попавшего в турбину % В зависимости от применения турбины. Внутренняя часть турбины состоит из нескольких наборов лезвий или лопастей. Набор стационарных лезвий прикреплен к корпусу, и к валу прикрепляется набор вращающихся лезви и устройства различаются по размеру и конфигурации, чтобы эффективно использовать расширение пара на каждом этапе.Фактическая тепловая эффективность паровой турбины варьируется в зависимости от размера турбины, условий нагрузки, потерь зазора и потерь трения. Они пика на уровне около 50% в турбинах 1200 МВт (1200 000 лошадиных сил); Меньшие из них менее эффективны. Чтобы максимизировать эффективность турбины, пар расширяется на несколько этапов, выполняя работу. Эти этапы характеризуются тем, как извлекается энергия, известная как импульсные или реакционные турбины. Большинство паровых турбин используют смесь реактивных и импульсных конструкций: каждая стадия ведет себя как один или другой, но вся турбина использует оба. Обычно часть низкого давления является реактивным типом, а часть высокого давления - тип пульса.

Импульсные турбины

Импульсные турбины имеют фиксированные форсунки, которые направляют поток пара в высокоскоростные струи. Эти струи содержат много кинетической энергии, которая преобразуется в вращение вала с помощью лезвий ротора в форме ствола, когда паринка меняет направление. Падение давления происходит Только на фиксированных лезвиях, и существует чистое увеличение скорости пара на этапах. Когда пара протекает через сопло, его давление падает от давления на входе до выходов (атмосферное давление или более часто конденсаторный вакуум). Пар, покидающий движущиеся лезвия, имеет значительную долю от максимальной скорости пара, когда он покидает форсунку. Потери энергии из -за этой более высокой скорости выхода часто называют скоростью переноса или потери выхода.Закон момента импульса гласит, что сумма внешних моментов, действующих на жидкость, временно занимающую контрольный объем, равна изменению чистого времени в потоке углового импульса через контрольный объем.

Реакционные турбины

В реакционных турбинах сами лопасти ротора расположены в виде сходящихся форсунок. Этот тип турбины использует силу реакции, созданную, когда пар ускоряется через сопло, образованную роторами. Пар направляется на ротор через стационарные лопатки статора. оставляет статор в форме струи, которая заполняет всю окружность ротора. Затем пара меняет направление и увеличивает его скорость относительно скорости лезвий. Падение давления происходит как по статору, так и на роторе, пар ускоряется Через статор и замедляется через ротор, нет чистого изменения скорости пара на стадии, но как давление, так и температура снижаются, отражая работу, выполняемую на стадии приводом ротора.

Эксплуатация и обслуживание

Из -за высоких давлений, используемых в паровой цепи и используемых материалах, паровые турбины и их оболочки имеют высокую тепловую инерцию. Когда используется предварительная турбина, основной клапан отключенного парова Паром, чтобы медленно обходить клапан и продолжать нагревать линию и турбину в системе. Кроме того, когда нет пара, поворотные передачи включаются, чтобы медленно вращать турбину, чтобы обеспечить равномерное нагрев, чтобы предотвратить неравномерное расширение. Турбина сначала поворачивается, повернув передачу, давая время ротора, чтобы принять прямую плоскость (без изгиба), Затем поворотная передача отключается, и пара попадает в турбину, сначала в лезвия задних колес, затем медленно в лопасти передних колес при 10–15 об / мин (0,17–0,25 Гц), чтобы медленно нагреть процедуры разминки турбины для больших паровых турбин может превышать десять часов.

Во время нормальной работы дисбаланс ротора вызывает вибрации, которые из -за высоких скоростей вращения приводят к тому, что лопасти отрываются от ротора и проходят через корпус. Чтобы уменьшить этот риск, много усилий тратится на баланс турбин. Турбины работают с высококачественным паром: перегретый (сухой) паровой или насыщенный пара с высокой сухостью. Это предотвращает быстрое воздействие лезвия и эрозию (перенос влаги), которое происходит, когда конденсат распыляется на лезвие. В добавлении жидкой воды входит в лезвии в лезвия. может повредить подшипники тяги турбинного вала. Чтобы предотвратить это, наряду с элементами управления и перегородков в котле для обеспечения высококачественного пара, конденсата, в паровом трубопроводе установлены турбины.Современные паровые турбины имеют простые требования к техническому обслуживанию и низкую стоимость (обычно около 0,005 долл. США за кВтч); Их срок службы, как правило, превышает 50 лет.

Скорость регулирования

Контроль турбин с губернатором имеет важное значение, потому что турбины должны медленно работать, чтобы предотвратить ущерб, а некоторые приложения, такие как генерация чередующегося тока, требуют точного контроля скорости. и дроссельные клапаны, которые контролируют поток пара к турбине, чтобы закрыть. Если эти клапаны терпят неудачу, турбо может продолжать преодолевать, пока не распадается, обычно катастрофически. Турбины дороги в производстве и требуют точного производства и материалов специального качества.Во время нормальной работы, синхронной к сетке, электростанция использует 5% управление скоростью 5%. Это означает 100% полную скорость нагрузки и 105% без скорости нагрузки. Это необходимо для стабильной работы сети, без поисков электростанций и выпадений. . Обычно изменение скорости является небольшим. Доставка мощности регулируется медленно увеличивая кривую опускания за счет увеличения давления пружины на центробежного губернатора. ТИПАЛЬНО, это фундаментальная система для всех электростанций, поскольку старые и новые электростанции должны быть совместимыми реагировать на мгновенные изменения в частоте, не полагаясь на внешнюю связь.