Паровая турбина обеспечивает светом и теплом наши дома. Паровая турбина — это тепловая машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию вращения вала. По паропроводу нагретый свежий пар из котла направляется в паровую турбину, в которой большая часть выделяемой тепловой энергии преобразуется в механическую работу.
Работа паровой турбины
В турбинной системе, размещенной в котле, три среды — вода, пар и конденсат — образуют замкнутый контур. В процессе конверсии теряется лишь небольшое количество пара и воды. Он постоянно пополняется за счет добавления сырой воды, которая сначала проходит через водоочистную установку. Там вода очищается с использованием необходимых химикатов для удаления из воды нежелательных загрязнений.
- Выхлопной газ с относительно пониженным давлением и температурой идет от турбины к конденсатору.
- Там он встречает систему различных труб, по которым циркуляционный насос постоянно перекачивает охлаждающую воду. В основном его собирают из рек, озер или прудов.
- При контакте с холодной поверхностью трубы конденсатора образующийся водяной пар конденсируется и превращается в воду (конденсат).
- Конденсат, постоянно удаляемый из конденсатора специальным насосом, через подогреватель попадает в деаэратор.
- Оттуда насос передает его в паровой котел.
В установке также есть турбонагнетатель и предпусковой подогреватель. Его задача — обеспечить конденсат дополнительным теплом. Современные паротурбинные системы обычно имеют несколько нагревателей. Кроме того, для предварительного нагрева питательной жидкости необходимо в основном тепло пара, которое отбирается с промежуточных ступеней самой турбины в пределах 15-30% от общего расхода пара. Это дает хороший рост эффективности установки.
Современная паровая электростанция в действии
Тепло от пара, отбираемого в турбине, по трубам поступает в конденсатор. Количество выделяемого тепла велико, поэтому охлаждающую воду нужно лишь слегка нагреть. По этой причине расход в мощных паротурбинных установках очень высок. Иногда достигает даже 20 000 м3 / ч. Особенно, если мощность установки 100 000 кВт. В этих случаях охлаждающая вода направляется в циркуляционные насосы из реки и, выполнив свою функцию, сбрасывается обратно в реку только ниже по течению от точки отбора.
Воздействие сильной струи пара на лопасти приводит в движение вал в паровых турбинах.
В паровых турбинах конструкция такова, что потенциальная энергия пара после прохождения процесса расширения в соплах преобразуется в кинетическую энергию, которая может двигаться с высокой скоростью. Мощная струя пара направляется на изогнутые лопасти, которые закреплены по периферии диска, который скользит по валу. Удар сильной струи пара на лопасти заставляет вал вращаться.
Чтобы преобразовать энергию пара в кинетическую энергию, необходимо убедиться, что он может беспрепятственно выходить из парогенератора, где он расположен, через сопло в космос. При этом давление пара должно быть выше давления в самом пространстве. Помните, что пар выходит с очень высокой скоростью.
Скорость выхода пара из сопла зависит от таких факторов, как:
- Температура и давление перед расширением;
- Какое давление находится в пространстве, в которое он перетекает;
- На скорость также влияет форма сопла, через которое выходит пар.
Вал турбины должен быть соединен с валом самого водила. Каким он будет, зависит от поля, в котором используется рабочая машина. Это может быть электроэнергетика, металлургия, приводы турбогенераторов, нагнетатели, компрессоры, насосы, водный и железнодорожный транспорт.
Устройство паровой турбины
Паровая турбина является основным типом двигателя на современных тепловых и атомных электростанциях, которые производят 85-90% электроэнергии, потребляемой в мире.
Тип и конструкция паровой турбины
Паровые турбины отличаются высокой частотой вращения. Это в основном равно 3000 об / мин. Турбины доступны в широком диапазоне мощностей, даже в агрегатах с высоким КПД, превышающим 1000 мегаватт. В современной промышленности существуют турбогенераторы различной мощности, даже более тысячи мегаватт в одном блоке с высоким КПД.
Это устройство было изобретено очень давно. В его создании участвовали многие ученые. В России создателем конструкции паровых турбин считается Поликарп Залесов, который ввел эти сооружения на Алтае в начале XIX века.
Паровые турбины делятся на:
- Конденсация;
- Обогрев;
- Специального назначения;
- Активный;
- Реактивный;
- Активно-Реактивный.
Самая популярная из них, конденсационная турбина, работает с отработанным паром, направляемым в конденсатор глубокого вакуума. Часть пара обычно отбирается из промежуточных ступеней турбин для регенерации. Основное назначение конденсаторных агрегатов — выработка электроэнергии.
Строение паровой турбины
Паровые турбины представляют собой стационарные конструкции, которые используются в основном на электростанциях или теплоэлектроцентралях, а также транспортные турбины, необходимые для работы судовых котлов.
Независимо от принципа действия, основной принцип останется прежним: струя пара из сопла будет направлена на лопасти лопасти на валу, и лопасть будет приводиться в движение.
Паровые турбины можно выделить по следующим характеристикам:
- RPM;
- Количество турбинных рычагов;
- Направление паровой струи;
- Количество роликов;
- Расположение компрессорно-конденсаторного агрегата;
- Функциональность.
Паровые турбины обеспечивают длительную механическую выработку электроэнергии с температурой охлаждающей воды до 330 градусов Цельсия. Они также должны иметь возможность постоянно и надежно работать при номинальной нагрузке от 30% до 100%. Это необходимо для регулирования распределения электрической нагрузки. Наиболее распространенные конденсационные турбины должны обеспечивать непрерывную работу при температуре выхлопных газов до 700 ° C.
Паровая электростанция: особенности работы установки
Система управления турбиной в случае внезапного падения мощности и отключения ТГ от сети должна ограничивать внезапное превышение частоты вращения ротора и предотвращать срабатывание датчика безопасности. Работа турбины должна обеспечивать возможность немедленного восстановления электрического напряжения до нуля. Турбины также должны быть способны восстанавливать нагрузку до начальной нагрузки или некоторого другого значения в пределах диапазона регулирования со скоростью не менее 10% от номинальной мощности в секунду.
Паровые турбины в основном используются на электростанциях или теплоэлектроцентралях.
Обязательные режимы работы:
- С выключенным подогревателем высокого давления;
- С дополнительной нагрузкой в течение 40 минут после разряда;
- После разрядки электрического заряда поработать на холостом ходу 15 минут;
- Для испытаний без нагрузки через 20 часов после пуска турбины;
- Срок службы действующих турбин между ремонтами должен быть не менее 4 лет;
- Гарантия на новые устройства составляет 5 лет;
- Время безотказной работы паровой турбины должно составлять не менее 6000 часов;
- коэффициент готовности агрегата не менее 0,98.
Срок службы паровой турбины более 30 лет. Исключение составляют детали и компоненты, подверженные износу.
Паровая турбина (видео)
Паровая турбина своими руками — это машина, которая лежит в основе практически каждой электростанции, работающая по принципу преобразования энергии пара в механическую. Однако такую машинку можно изготовить и в домашних условиях. Конечно, это устройство мини, и, скорее всего, ваша домашняя турбина будет газовой или воздушной, но такая модель не менее полезна в быту, чем паровая турбина для когенерации. Правильно составленная схема, чертеж и эскиз помогут получить от самодельной турбины положительный результат.
