Ogólne wiadomości o turbinach parowych

Ogólne wiadomości o turbinach parowych

Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników

Zasada pracy turbiny parowej

Turbina parowa jest silnikiem cieplnym wirnikowym. W turbinie parowej podobnie jak w tłokowym silniku parowym, odbywa się przetwarzanie energii "cieplnej" pary wodnej, dopływającej z kotła na pracę mechaniczną. 

Czynnikami roboczymi w turbinach parowych mogą być: para wodna, pary mediów organicznych (freony), pary metali alkalicznych itd.

Najbardziej rozpowszechniona jest turbina parowa z obiegiem kondensacyjnym, upustowo-kondensacyjnym i przeciwprężnym (mniejsze jednostki pracujące w układach skojarzonych do produkcji energii elektrycznej i ciepła).

Zasada działania i wynikające z niej właściwości obu tych maszyn są zupełnie inne. Odmiennie niż w parowym silniku tłokowym, w turbinie parowej zachodzi podwójna przemiana energii:

  • przez rozprężenie pary (głównie w nieruchomych kanałach międzyłopatkowych) następuje zamiana energii "cieplnej" pary na energię kinetyczna strumienia pary,
  • w kanałach międzyłopatkowych wirnika zachodzi z kolei przetwarzanie tej energii kinetycznej na pracę mechaniczną.

Układ łopatkowy turbiny jest złożony z nieruchomych wieńców łopatkowych (tzw. wieńce kierownicze, związane z kadłubem) oraz wieńców wirujących związanych z wirnikiem.

Zamiana energii cieplnej pary na energię kinetyczną następuje w przyrządach ekspansyjnych turbiny. Energia ta przekazana zostaje wirnikom. W wirnikach dopiero następuje zamiana energii kinetycznej na energię mechaniczną. Wirniki są osadzone na wale, z którego bezpośrednio przekazuje się pracę napędzanym maszynom.

Wirnik jest to koło, na którego wieńcach osadzone są łopatki pracujące. Przed każdym wirnikiem umieszczone są przyrządy ekspansyjne, tj. dysze lub zespoły dysz. 

Przyrządom ekspansyjnym nadaje się taki kształt, że następuje w nich przy niewielkich stratach zamiana energii potencjalnej na energię kinetyczną. Przy przepływie przez dysze ciśnienie pary spada, wskutek czego zwiększa się jej prędkość. W dyszach można osiągnąć bardzo duże prędkości pary, dochodzące do 1200 m/s.

Para wypływająca z przyrządów ekspansyjnych, strumieniami ślizga się przy łopatkach wirnika, zwanych łopatkami pracującymi, odchyla się wzdłuż nich i wywiera skutkiem tego siłę obwodową oraz moment obrotowy i w ten sposób przekazuje im swoją energię kinetyczną, powodując ich obrót, który zostaje przekazany na wał.

Zasadniczym zadaniem turbin parowych jest napędzanie generatorów do produkcja energii elektrycznej w energetyce. Większość wytwarzanej na elektrycznej pochodzi z turbozespołów parowych (turbozespół - zespół złożony z turbiny i napędzanej przez nią generatora oraz urządzeń pomocniczych). 

Minimalna moc jednostkowa turbin parowych wynosi od 1 MW do kilku MW (megawatów). Moce jednostkowe największych jednostek przekraczają  już 1500 MW. Największe moce silników tłokowych (najczęściej dla przemysł okrętowego) wynoszą kilka MW. Z tego względu moce osiągane przez turbiny parowe są nieosiągalne dla innych typów silników cieplnych. Jednak turbiny parowe mają również zastosowanie w przemyśle. W wielu procesach technologicznych jest potrzebna zarówno energia elektryczna, jak i ciepło oraz para "technologiczna". 

W układach energetycznych tych procesów są stosowane odpowiednie typy turbin parowych, dostarczających ciepło i parę do celów technologii oraz - dodatkowo - energię elektryczną jako "produkt uboczny". Poprawia to gospodarkę cieplno-energetyczną zakładu. 

Analogiczna jest zasada wykorzystania turbin parowych w ciepłownictwie. W elektrowniach, a i ogólnie w przemyśle, turbiny parowe są także stosowane do napędu pomp, sprężarek i wentylatorów. Turbiny parowe stanowią też napęd dużych statków i okrętów, np. tankowców czy lotniskowców, w szczególności o napędzie atomowym.

Pełny artyluł dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników.

Free Joomla! templates by Engine Templates