Parna turbina: uređaj, načelo rada, osnovni elementi

Dizajn ove jedinice je opisan u udžbenicima 8. razreda u fizici. Struktura parne turbine opisana je u knjigama kako slijedi. Ova vrsta turbine je vrsta motora u kojoj parna ili zagrijan zrak može rotirati vratilo motora bez interakcije s klipom, klipnjačom ili radilicom.

Kratak opis uređaja

Ukratko, raspored parne turbine može se opisati kako slijedi. Glavni element, odnosno osovina, pričvršćen je na disk, na koji su pričvršćene lopatice. Pored ovih elemenata nalaze se i dijelovi kao što su cijevi za mlaznice. Kroz njih se pare dobivaju iz kotla. Kada pare prolaze kroz mlaznicu, to utječe na određeni pritisak na lopatice, kao i na disk cijele instalacije. To je taj efekt koji pogoni turbinskom disku zajedno s oštricama.

Trenutno, u takvim jedinicama, najčešće se koristi nekoliko diskova, koji su montirani na jednu osovinu. S ovim rasporedom parne turbine, dolazi do sljedećeg. Energija pare koja prolazi kroz svaku ploču svakog diska dati će neke od svojih energija na te elemente. Glavna primjena parnih turbina nalazi se u atomskim, kao iu termoelektranama, gdje su spojeni na osovinu električne struje. Brzina rotacije osovine parne turbine doseže 3000 okretaja u minuti. Ta je vrijednost dostatna za prihvatljivi rad generatora električne struje.

Ako govorimo o primjeni ovih jedinica, valja spomenuti da su uspješno upravljani brodovima i brodovima. Međutim, s obzirom na aparat za parne turbine, posebno iz razloga što je potrebna velika količina vode na turbinu, njegov rad na zemlji i zračnih vozila ne mogu putovati.

Uređaj mlaznice turbine. Što to utječe?

Jedan od najvažnijih elemenata za rad uređaja bio je mlaznica kroz koju prolazi parna.

U najranijem parne turbine uređaj, kada još nisu u potpunosti istraženi takve stvari kao što je ekspanzija pare konstrukt učinkovito funkcioniranje jedinica visoke učinkovitosti bilo teško. Razlog je bio da je mlaznica, koja je korištena na početku, imala isti promjer duž cijele dužine. To povlači za sobom da je para prolazi kroz cijevi i ulaska u prostor s nižim tlakom od unutarnjeg tlaka i gubitka njegova brzina povećana, ali samo do određene vrijednosti. Govoreći o suhozasićena, njegov tlak na izlazu iz cijevi ne može biti manja od 0.58 na početnom tlaku. Taj se parametar naziva kritični tlak. Na temelju ove vrijednosti, moguće je dobiti i ograničenje brzine vožnje pare, koji se također naziva kritična brzina, a njegova vrijednost za pregrijane pare jednak 0,546 početne tlaka.

Takvi parametri nisu bili dovoljni za normalno funkcioniranje turbine. Osim toga, kada je napustio mlaznicu ovog oblika, parna je počela klupirati zbog ekspanzije u atmosferi. Svi ovi nedostaci uklonjeni su kad se izmijenio uređaj parne turbine, njenih mlaznica. Na početku izbora cijev je bila uska, postupno se proširivala do kraja. Glavna značajka razlikovanja, koja je postala odlučujući čimbenik, jest taj što je s ovim oblikom postalo moguće dovesti pritisak na kraju mlaznice na pritisak okoline nakon cijevi. To je riješilo problem s parnim klubovima, što je znatno smanjilo brzinu, a uspjelo je postići i superkritične vrijednosti za ovaj parametar, kao i pritisak.

Uređaj parne turbine i načelo rada

Ovdje je važno reći da parna turbina koristi dva različita načina rada, koja ovise o uređaju.

Prvo načelo naziva se aktivnim turbinama. U ovom slučaju označavamo uređaje u kojima se ekspanzija pare izvodi samo u stacionarnim mlaznicama, kao i prije nego što ulazi u radne noževe.

Uređaj parne turbine i načelo rada drugog tipa nazivaju se reaktivni. Ove jedinice uključuju one čija se ekspanzija pare ne samo prije nego što ulazi u radne noževe, već i tijekom prolaska između njih. Ipak, takvi uređaji nazivaju se djelovanjem na reakciju. Ako je pad topline u mlaznicama oko polovice ukupnog gubitka topline, tada se turbina naziva i reaktivna.

Ako uzmemo u obzir strukturu parne turbine i njegove glavne elemente, moramo obratiti pažnju na sljedeće. Unutar turbina pojavljuje takav postupak: tekući mlaz, koji je usmjeren na oštricu će vršiti pritisak na njega, što će ovisiti o takvim parametrima kao što je protok na ulazu i na izlazu na veličinu obliku površine lopatica, smjer mlaza kuta u odnosu na određenu površinu. Važno je napomenuti da je takav rad ne treba činiti tako da protok vode udaranje lopatu. Nasuprot tome, u uređajima pare jedinica uzetih kako bi se izbjeglo, i često to učiniti kako bi se stream glatko tekla oštricu.

Aktivno djelovanje

Koja je struktura parne turbine koja djeluje na takvom principu. To se temelji na zakonu da bilo koje tijelo koje ima malu brzinu može imati visoku kinetičku energiju ako se kreće velikom brzinom. Međutim, ovdje moramo odmah uzeti u obzir da ova energija nestaje vrlo brzo ako brzina tijela počinje padati. U ovom slučaju, postoje dvije varijante razvoja događaja ako mlaz pare udari ravnu površinu koja će biti okomita na njegovo gibanje.

Prva opcija je da se utjecaj javlja na nepomičnoj površini. U tom slučaju, sve kinetička energija posjeduje tijelo koje djelomično pretvara u toplinsku energiju, a ostatak se troši kako bi se osiguralo da tekućina kap čestica u suprotnom smjeru i natrag. Naravno, nema korisnog rada dok se to neće dogoditi.

Druga je mogućnost da se površina može pomicati. U tom će slučaju neka energija otići premjestiti platformu sa svog mjesta, a ostatak će i dalje biti izgubljen.

U uređaju parne turbine i princip djelovanja, koji se naziva aktivnim, koristi se druga mogućnost. Naravno, treba shvatiti da kada se jedinica pokreće, potrebno je osigurati da je potrošnja energije za beskorisni rad minimalna. Drugi važan uvjet je da je potrebno usmjeriti mlaz pare tako da ne ošteti noževe tijekom udara. Moguće je postići taj uvjet samo s određenim oblikom površine.

Testiranjem i izračune, utvrđeno je da je najbolji površina za rad s parnim mlaznicama je ono što će osigurati glatku rotaciju, nakon čega je kretanje radne tvari će biti preusmjeren u suprotnom smjeru od originala. Drugim riječima, potrebno je da lopatice oblikuju polukrug. U tom slučaju, kada su suočeni s preprekom, maksimalna količina kinetičke energije prenosi se mehanički uređaj, uzrokujući Internet to okretati. Gubitak se smanjuje na minimum.

Kako djeluje aktivna turbina

Uređaj i načelo rada aktivne parne turbine je kako slijedi.

Svježa para s određenim vrijednostima tlaka i brzine prenosi se na mlaznicu, gdje se također proteže do određene tlačne vrijednosti. Naravno, zajedno s ovim parametrom, također će se povećati brzina mlaza. Uz povećanu brzinu, protok pare dopire do mehaničkih dijelova - noževa. Utjecanjem na te elemente, mlaznica radne tvari uzrokuje rotaciju diska, kao i osovinu na kojoj je pričvršćen.

Nadalje, kada ostavlja oštrice, protok pare ima različitu brzinu, što će nužno biti niže nego prije tih elemenata. To je zbog činjenice da je dio kinetičke energije pretvoren u mehaničku. Ovdje je također važno napomenuti da se tijekom prolaza kroz lopatice mijenja vrijednost tlaka. Međutim, važno je da ovaj parametar ima istu vrijednost pri unosu i izlazu tih elemenata. To je zbog činjenice da kanali između lopatica imaju isti poprečni presjek duž čitave duljine, a ne postoji dodatna ekspanzija pare unutar ovih dijelova. Da bi se oslobodila parna, koja je već bila razrađena, postoji posebna ogranka cijevi.

Mehanički uređaj turbine

Izgled i rad parne turbine u smislu mehanike izgleda ovako.

Jedinica se sastoji od tri cilindra, od kojih je svaki stator koji ima fiksno tijelo, kao i rotirajući rotor. Odvojeni rotirajući dijelovi spojeni su spojnicama. Lanac, koji je sastavljen od pojedinačnih rotora cilindara, kao i od generatora i pobudnika, naziva se linija osovine. Duljina ovog uređaja s maksimalnom vrijednošću sastavnih dijelova (trenutno - ne više od 5 generatora) iznosi 80 metara.

Nadalje, uređaj i rad parne turbine izgledaju ovako. Osovina radi u rotacijskom gibanju u takvim elementima kao ležaj ležajeva košuljica. Rotacija se događa na tanku uljnu foliju, dok metalni dio tih košuljica ne dodiruje osovinu tijekom rotacije. Do danas, svi rotori strukture postavljeni su na dva ležaja.

U nekim slučajevima postoji samo jedan zajednički ležaj između rotora koji pripadaju CVP-u i DCS-u. Sva para, koja se širi u turbini, uzrokuje rotaciju svakog rotora. Sva snaga koja proizvodi svaki rotor dodana je u ukupnu vrijednost na poluupalama i doseže maksimalnu vrijednost tamo.

Osim toga, svaki element je pod utjecajem aksijalne sile. Ti napori su sažeti, a njihova maksimalna vrijednost, odnosno ukupna aksijalna opterećenja, prenosi se s grebena na zaustavne segmente. Ti su dijelovi ugrađeni u kućište potisnog ležaja.

Raspored turbinskog rotora

Svaki rotor se nalazi u cilindarskom tijelu. Indikatori tlaka do sada, mogu doseći 300 MPa, tako da je tijelo ovih uređaja napravljeno od dvostrukog zida. To pomaže smanjiti razliku tlaka za svaki od njih, što omogućuje smanjenje debljine svake od njih. Osim toga, to pomaže da se pojednostavi proces zatezanja priključaka prirubnice, a također omogućuje turbinu da brzo promijeni svoju snagu ako je potrebno.

Obavezno je imati vodoravni konektor koji je dizajniran za jednostavan postupak montaže unutar kućišta i mora također osigurati brz pristup već instaliranom rotoru, tijekom provjere ili popravka. Kada je izravna instalacija turbina, tada su sve ravnine konektora donjih kućišta montirane na poseban način. Radi pojednostavljivanja ove operacije, općenito se pretpostavlja da su sve horizontalne ravnine spojene na jednu zajedničku ravninu.

Kada dođe vrijeme za postavljanje uređaja za okretanje osovine parne turbine, postavlja se u postojeći horizontalni konektor koji osigurava njegovo centriranje. Ovo je neophodno kako bi se izbjeglo naginjanje rotora na stator tijekom rotacije. Takav kvar može dovesti do ozbiljne nesreće u objektu. S obzirom na činjenicu da je pare u turbini se odlikuje vrlo visokoj temperaturi, a rotacija rotora pojavljuje na masnu filmova, temperatura ulja ne bi trebao biti veći od 100 stupnjeva Celzija. Ova je vrijednost prikladna i za zahtjeve za sigurnost od požara i odgovara prisutnosti određenih svojstava podmazivanja materijala. Kako bi se postigli takvi pokazatelji, ležajne školjke se izvode izvan tijela cilindra. Postavljeni su u posebne točke - potpore.

Parne instalacije u nuklearnim elektranama

Uređaj parne turbine na NPP može se uzeti u obzir za primjer zasićene parne instalacije, koji su dostupni samo u onim postrojenjima gdje se koristi rashladna tekućina za vodu. Treba napomenuti da su početne karakteristike parnih turbina na nuklearnim elektranama karakterizirane niskim pokazateljima. Time se probijaju više aktivnih tvari kako bi se postigao željeni rezultat. Osim toga, zbog toga postoji velika vlažnost koja brzo gradi stupnjeve turbine. To je dovelo do činjenice da je u takvim postrojenjima potrebno koristiti unutarnju turbinu i vanjske uređaje za skupljanje vlage.

Zbog visoke vlažnosti korištene pare, koeficijent učinkovitosti se smanjuje, a erozivno trošenje dijelova protoka razvija se vrlo brzo. Kako bismo izbjegli taj problem, moramo koristiti različite metode za jačanje površine. Takve metode uključuju krom, kaljenje, iskra erozije, i tako dalje. D. Ako druge stranice ne mogu koristiti jednostavan uređaj parnih turbina, NPP ne treba samo misliti na zaštitu od korozije, ali i povlačenje vlage.

Najučinkovitiji način za uklanjanje viška vlage iz turbine bio je odabir pare. Odabir tvari provodi se na regenerativnim grijačima. Ovdje je važno napomenuti da ako se takvi odabiri utvrde nakon svakog stupnja ekspanzije, tada nestaje potreba za razvojem dodatnih separatora vlage unutar turbine. Također se može dodati da dopuštena granica vlage pare temelji se na promjeru noža, kao i brzini rotacije.

Što je raspored parnih i plinskih turbina

Najbolja kvaliteta, koja je postala važna prednost parne turbine, jest da ne zahtijeva nikakve veze s električnim generatorom. I ovaj je uređaj savršeno nosio s preopterećenjem, a lako se može prilagoditi brzinom vrtnje. Učinkovitost tih jedinica je također prilično visoka, što je u kombinaciji s drugim prednostima i doveo ih u prvi plan, ako je bilo potrebno priključiti se na električne generatore. Isto je uređenje AEG parne turbine.

Plinske turbine postale su slične predmete. Ako uzmemo u obzir ove uređaje u smislu dizajna, oni su praktički isti. Poput parne turbine, plinska turbina je stroj s oštricom. Osim toga, u objema je jedinicama rotacija rotora postignuta zbog činjenice da se kinetička energija protoka radne tvari transformira.

Bitna razlika između tih instalacija upravo je u vrsti radne tvari. Naravno, u parnu turbinu kao supstanca para i plin instalacija - plin koji se najčešće dobiva iz bilo koje proizvode izgaranja, ili smjese pare i zraka. Druga je razlika u tome što je za formiranje ovih radnih tvari potrebno imati drugačiju dodatnu opremu. Tako se ispostavlja da su same turbine vrlo slične, ali instalacije nastale na objektima oko njih su sasvim drugačiji.

Parna turbina s kondenzatom

Kondenzatorski uređaji i parne turbine Losev SM opisane su u svojoj knjizi objavljenoj 1964. godine. Publikacija je sadržavala teoriju, dizajn i rad parnih instalacija, kao i kondenzacijske jedinice.

Jedinica turbine, koja se nalazi u kotlu, ima tri medija - voda, para i kondenzat. Ove tri tvari formiraju zatvoreni ciklus među sobom. Ovdje je važno napomenuti da je u takvom okruženju tijekom transformacije izgubljena prilično mala količina para i tekućine. Da bi se nadoknadili mali gubici, u uređaj se dodaje sirova voda, koju prethodi uređaj za pročišćavanje vode. U ovoj jedinici, tekućina je izložena raznim kemikalijama čija je glavna svrha ukloniti nepotrebne nečistoće iz vode.

Načelo rada u takvim postrojenjima je kako slijedi:

• Parenje, koje je već radilo i ima smanjeni tlak i temperaturu, dolazi od turbine do kondenzatora.
• Kada prolazi ovaj dio staze, postoji veliki broj cijevi kroz koje se rashladna voda kontinuirano pumpa pomoću pumpe. Najčešće se ta tekućina uzima iz rijeka, jezera ili jezerca.
• U trenutku kontakta s hladnom površinom cijevi iscrpljena para počinje formirati kondenzat, jer je temperatura još uvijek viša nego u cijevima.
• Sva akumulirana kondenzata stalno ulazi u kondenzator, odakle se pumpom kontinuirano ispumpava. Nakon toga, tekućina se prenosi na odzračivač.
• Od ovog elementa, voda ponovno ulazi u parni kotao, gdje se pretvara u paru, a proces ponovno započinje.

Pored osnovnih elemenata i jednostavnog načina rada, postoji i nekoliko dodatnih jedinica, poput turbopunjača i grijača.