Паровая турбина

Типы паровых турбин

Паровая турбина приводит в движение механизмы, используя пар, образующийся при кипении воды, нагретой с помощью сжигания топлива. Фабрики используют двигатели для выработки электроэнергии путем вращения турбины. Механические устройства бывают двух типов, которые преобразуют тепловую энергию в механическую работу.

• Импульсная паровая турбина:

  Турбины работают за счет использования давления пара для изменения направления лопаток. Машина не имеет внешних соединений, а внутренняя работа состоит всего из двух частей. За обширным высоковольтным участком следуют более узкие средневольтные и низковольтные участки. Сначала горячий пар проходит через высоковольтную область. Давление заставляет лопатки вращаться. Затем пар с более низким давлением переходит в следующий раздел. Нижние лопатки перемещают пар дальше, применяя тот же принцип. Лопатки импульсных турбин имеют дисковую форму с круглым ободом. Конструкторы размещают окружные уплотнительные канавки в дисках. Распространены профили крыльев, встречающиеся в коммерческих реактивных двигателях. Наружная оболочка турбины имеет прорезь, которая позволяет увидеть круглые уплотнительные канавки. Обычно на валу бывает два или более диска. Валы могут иметь разные диаметры в зависимости от их особенностей. Диаметр колеблется от 7,6 до 177,8 сантиметров. Импульсные турбины хорошо работают с паром высокого давления. Они также менее склонны к перегреву. Покупатели могут получить одно-, двух- или многоступенчатые импульсные турбины.

• Реактивная паровая турбина:

  В отличие от импульсных турбин, реактивные паровые турбины вырабатывают энергию за счет реакции между паром и лопастями. Реакция вызывает изменения давления. Эти изменения приводят к движению. Это движение в конечном итоге приводит к выработке энергии. Основной принцип работы реактивных турбин - это сочетание давления пара и изменения объема. Пар движется через турбину. Затем давление падает, а объем увеличивается. Это изменение придает машине кинетическую энергию, которая двигает ее вперед. Реактивные турбины меньше, чем импульсные. Они обычно короткие и имеют меньший диаметр. Их длина, как правило, меньше 610 см, а диаметр - менее 76,2 см. Конструкторы изготавливают их в осевых моделях с отдельными дисками или спиральным механизмом. Дисковая версия имеет сквозную ось вала. Модели с дисками обычно имеют от одного до восьми дисков на валу. Дисковая версия с двойным потоком имеет лопатки в высоковольтной и промежуточной областях. Она будет иметь диски в обоих местах. Спиральная интеграция имеет один внешний спиральный корпус. Внутри турбины много лопастей. Турбина дешевле, чем импульсная версия. Предприятия могут использовать ее для пара среднего и низкого давления.

Технические характеристики и техническое обслуживание

Технические характеристики, касающиеся турбин, как правило, относятся к исправной работе машин. Обычно это включает в себя уделение особого внимания материалам, из которых изготовлены детали, контактирующие с рабочей жидкостью, будь то пар или любая другая форма жидкости. Ниже приведены типичные технические характеристики, которые применяются к большинству паровых турбин:

• Материал: Поскольку перегретый пар обычно находится при высоких температурах и давлении, лопатки и корпус турбины обычно изготавливаются из специальных легированных сталей. Такие материалы могут выдерживать испытание высокой температурой и давлением, обеспечивая долговечность и эффективную работу.
• Размер и мощность: Размер паровой турбины обычно определяется мощностью, давлением и температурой пара при входе в турбину. Размеры турбин также различаются в зависимости от применения. Например, на электростанциях давление должно быть высоким, а мощность также должна быть высокой. Между тем, турбины малого размера будут иметь более высокую скорость вращения и будут использоваться на нефтеперерабатывающих заводах и фабриках для механических приводов.
• Ступень: Паровая турбина работает по ступеням. Под ступенями понимается разделение между расширением и преобразованием энергии давления в энергию вращения. Паровые турбины могут иметь до 3 ступеней: импульсные ступени, где падение давления происходит без влияния изменения температуры, и реактивные ступени, где происходит падение как давления, так и температуры.
• Осевые/радиальные потоки: Общее направление движения жидкости и выхлопа в паровой турбине также влияет на ее окончательную форму и конструкцию. Осевая паровая турбина имеет обтекаемую форму, похожую на цилиндр, которая позволяет жидкости легко двигаться в том же направлении, что и ось машины. Между тем, в радиальных турбинах жидкость движется перпендикулярно оси машины, чем-то напоминающую колесо с лопастями.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание турбинных двигателей имеет решающее значение, учитывая огромное давление и нагрузки, которые материал должен постоянно выдерживать. Типичное техническое обслуживание турбин будет включать в себя следующее:

• Осмотр: Регулярные плановые осмотры в зависимости от использования и применения имеют решающее значение для выявления признаков повреждения, усталости или напряжения на критических деталях турбинной машины. Особое внимание следует уделять лопаткам, уплотнениям, подшипникам и прокладкам.
• Смазка: Подшипники обычно подвергаются воздействию огромного веса и давления со стороны вала. Смазка компонентов подшипников имеет решающее значение для обеспечения низкого трения и предотвращения возможной заедания, которая может возникнуть из-за трения между двумя движущимися деталями.
• Очистка: Чтобы лопасти и турбина продолжали работать на оптимальном уровне, необходимо удалять накопление сажи, золы или любых других видов мусора. Очистка может проводиться с использованием специализированных химикатов или с помощью воды под высоким давлением.
• Техническое обслуживание теплообменника: Часть турбины, которая передает тепло к части, производящей энергию, должна регулярно обслуживаться.

Сценарии

• Выработка электроэнергии:

  Паротурбинные двигатели широко используются для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях. Электроэнергия вырабатывается путем преобразования кинетической энергии высокотемпературного пара высокого давления в механическую энергию за счет вращения турбины. Эта механическая энергия затем приводит в действие электрогенератор для выработки электрической энергии. Паротурбинные двигатели также используются на атомных электростанциях, но способ получения пара отличается.

• Транспортная отрасль:

  Транспортная отрасль использует различные формы паровых турбин. Большинство железнодорожных транспортных средств, таких как поезда, используют их. Некоторые крупные корабли или военные корабли используют паровые турбины в качестве своих силовых устройств. Кроме того, некоторые самолеты используют принцип паровых турбин в своей конструкции, например, редуктор; редуктор паровой турбины широко используется в гражданской авиации.

• Промышленное производство:

  Механическая энергия, выдаваемая генератором парового двигателя, может использоваться в качестве источника питания для привода оборудования и машин на различных промышленных предприятиях. К ним относятся промышленные паровые двигатели, такие как паровые катки и паровые дробильные двигатели. Эти машины широко используются в горнодобывающей промышленности, металлургии, химической промышленности, строительной промышленности и других областях.

• Морские приложения:

  На некоторых крупных судах, таких как грузовые суда и нефтяные танкеры, паровые турбины по-прежнему используются в качестве основных движительных систем. Кроме того, морская выработка электроэнергии также во многом зависит от технологии паровых турбин. Паровые турбины играют важную роль в системе судовой силовой установки и бортовой выработке электроэнергии.

• Исследования и образование:

  Паровые турбины используются для научных исследований и образовательных целей. Например, университеты и исследовательские институты могут создавать испытательные стенды паровых турбин или опытные установки для проведения исследований и изучения областей, связанных с технологией паровых турбин. Такие исследования могут быть сосредоточены на повышении эффективности турбин, оптимизации конструкции или разработке новых циклов паровых турбин. Кроме того, паровые турбины также функционируют в качестве учебного оборудования.

Как выбрать

При выборе паровых турбин необходимо учитывать ряд факторов, чтобы убедиться, что выбранный двигатель отвечает потребностям и требованиям приложения.

• Промышленные применения:

  Понимание конкретного промышленного применения имеет решающее значение. Такие факторы, как тип доступного топлива, давление и температура пара (которые зависят от производственного процесса), необходимая мощность и КПД двигателя, имеют решающее значение для рассмотрения. Различные отрасли могут иметь уникальные требования, поэтому выбор двигателя, разработанного для конкретного приложения, имеет решающее значение.

• Конструкция и технологии:

  Ознакомьтесь с различными конструкциями и технологиями паровых двигателей. Некоторые конструкции, например, простой поршневой паровой двигатель, могут быть более подходящими для конкретных применений. В то же время другие, например, турбинный паровой двигатель, превосходят по эффективности и работают в условиях высокого давления. Рассмотрите преимущества каждой конструкции, такие как их эффективность, мощность и пригодность для имеющихся условий пара.

• Стоимость и экономичность:

  Финансовые соображения важны, поскольку промышленные паровые двигатели могут различаться по стоимости. Хотя эффективность является ключевым фактором, следует учитывать первоначальную стоимость, расходы на техническое обслуживание и долгосрочные экономические преимущества выбора двигателя с более высокой эффективностью. Оцените потребности в техническом обслуживании и ремонте двигателя, а также доступность запасных частей и поставщиков услуг.

• Влияние на окружающую среду:

  Важно осознавать важность экологических факторов в промышленной деятельности. Выбор парового двигателя, который минимизирует выбросы и воздействие на окружающую среду, может помочь. Многие отрасли отдают приоритет устойчивому развитию и стремятся сократить свой углеродный след.

Вопросы и ответы о паровых турбинах

Q1: Используются ли паровые турбины сегодня?

A1: Да, паровые турбины по-прежнему широко используются, особенно на тепловых электростанциях, в судостроении и в промышленности.

Q2: Какое будущее у паровых двигателей?

A2: Хотя традиционные паровые двигатели могут не найти новых применений, некоторые отрасли по-прежнему тесно связаны с ними, например, производство турбин. Поэтому спрос на паровые двигатели может сохраняться из-за турбин.

Q3: Сколько времени работает паровая турбина?

A3: Паровая турбина обычно имеет срок службы более 30 лет.

Q4: Какие трудности возникают при обслуживании паровых двигателей?

A4: Регулярный ремонт и капитальный ремонт, поставка запасных частей, приборы и управление, запланированный мониторинг и строгое соблюдение стандартов безопасности - это некоторые проблемы, возникающие при обслуживании паровых двигателей.