Парна турбина је главни енергетски уређај који претвара топлотну енергију паре у механички рад. Његове компоненте су дизајниране око четири главна принципа: 'претварање енергије паре – механички пренос енергије – оперативна контрола – сигурност.' Сваки део ради заједно како би се постигао ефикасан и стабилан излаз енергије. Специфичне компоненте и њихове функције су следеће:
1. Одељак за конверзију језгре енергије: Систем протока паре
Ово је срж трансформације турбине из "топлотне енергије → кинетичке енергије → механичке енергије" и директно одређује ефикасност јединице. Углавном укључује три кључне компоненте: млазнице, лопатице ротора и дијафрагме:
- Млазнице (лопатице статора): "Први претварач енергије" за пару која улази у турбину. Како пара високог-притиска пролази кроз млазницу, канал се сужава, што доводи до пада притиска паре и наглог повећања брзине (претварајући топлотну енергију паре у кинетичку енергију), формирајући -брзи ток паре који се припрема за наредни рад који обављају лопатице ротора.
-Лопатице ротора: "Извршне компоненте" конверзије енергије. Када -брзи ток паре удари у лопатице ротора, генерише бочни потисак, покрећући лопатице ротора и повезано вратило да се ротирају (претварајући кинетичку енергију тока паре у механичку енергију ротора). Они су директни извор излазне снаге турбине. Облик лопатица ротора (нпр. уврнути тип) мора прецизно да одговара смеру струјања паре да би се смањио губитак енергије.
- Дијафрагме: "Подршка и структура за позиционирање" за млазнице. Дијафрагме су причвршћене за зид цилиндра са централним отвором кроз који може да прође ротор. Њихова главна функција је да поделе турбину на више степени притиска (свака фаза се састоји од скупа млазница и сета лопатица ротора), омогућавајући пари да се шири и ради прогресивно кроз више комплета „млазница-лопатица ротора“, постижући степенасто коришћење енергије и побољшавајући укупну ефикасност.
2. Део механичког преноса енергије: ротациони систем
Одговоран је за пренос ротационе механичке енергије коју стварају покретне лопатице до генератора (или других оптерећења), док истовремено обезбеђује стабилност током{0}}брзине ротације. Основна компонента је ротор, са пратећим компонентама укључујући главно вратило, спојнице и импелере (или бубњеве):
- Ротор: „ротирајуће језгро“ парне турбине. Према врсти јединице, класификује се на "импулсни ротор" и "реакциони ротор":
- Импулсни ротор: Састоји се од главног вратила, радног кола и покретних лопатица. Покретне лопатице су причвршћене на радно коло, а радно коло је постављено на главно вратило. Погодан је за јединице високог{3}}притиска, малог-капацитета;
- Реакциони ротор: Нема радно коло, а покретне лопатице су директно причвршћене на главно вратило (или бубањ). Ротор има већу укупну крутост и погодан је за јединице средњег- до ниског-притиска, великог-капацитета (као што су парне турбине термалне снаге од 300 МВ и више).
- Главно вратило и спојнице: Главно вратило је „костур“ ротора, који подржава радно коло/покретне лопатице; спојнице повезују ротор турбине са ротором генератора (или другим оптерећењем) и преносе обртни момент. Мора се обезбедити висока коаксијалност како би се избегле вибрације током рада.
3. Фиксне компоненте за подршку и заптивање: систем статора
Пружа фиксну подршку за ротирајући систем, садржи пару и спречава цурење паре (што утиче на ефикасност) и улазак ваздуха (што ремети вакуум). Углавном укључује цилиндар, парне заптивке и лежајеве:
- Цилиндар: „Оклоп“ турбине. Направљен од ливеног челика или легираног челика, подељен на цилиндар високог-притиска, цилиндар средњег-притиска и цилиндар ниског-притиска (за више-агрегате). Унутра се налазе компоненте као што су дијафрагме, млазнице и ротори, формирајући затворени пролаз за пару. Цилиндар мора имати довољну чврстоћу да издржи висок притисак и температуру паре и мора бити затворен прирубницама и завртњима како би се спречило цурење паре.
- Парне заптивке: „Кључне компоненте против-пропуштања.“ Подељено на три типа:
- Заптивка вратила: Инсталира се на месту где ротор пролази кроз цилиндар, спречавајући да пара под високим-притиском унутар цилиндра цури дуж краја вратила (смањује губитак енергије) или да уђе ваздух са стране кондензатора (оштећује вакуум).
- Парна заптивка дијафрагме: Постављена у процеп између централног отвора мембране и ротора, спречавајући проток паре између суседних степени притиска (избегавајући међустепени губитак енергије).
- Парна заптивка врха сечива: Постављена у процеп између врха покретних лопатица и унутрашњег зида цилиндра, смањујући цурење паре преко врхова лопатица и побољшавајући ефикасност позорнице.
- Лежајеви: Компоненте за „подршку и{1}}смањење трења ротора.“ Подијељен на радијалне лежајеве и потисне лежајеве:
- Радијални лежајеви: Подржавају тежину ротора, обезбеђујући стабилну радијалну ротацију ротора и спречавајући трење са компонентама статора.
- Потисни лежајеви: Подносе аксијални потисак на ротор изазван паром (због разлике притиска), спречавајући аксијално померање ротора и одржавајући стабилне зазоре између покретних и непокретних лопатица.
4. Одсек за контролу рада: Системи регулације и заштите
Подесите излаз турбине према захтевима спољашњег оптерећења (као што су промене у потрошњи електричне енергије у електричној мрежи) док штитите јединицу у ненормалним условима. Основне компоненте укључују систем регулације и систем заштите:
- Регулациони систем: „Центар за контролу оптерећења“. Састоји се од регулатора, хидрауличког актуатора, контролног вентила и механизма преноса:
1. Гувернер (као што је центрифугални или електро-хидраулични тип) прати брзину ротора у реалном-времену. Када промене оптерећења доводе до одступања брзине од номиналне вредности (нпр. смањење потрошње електричне енергије у мрежи → брзина се повећава), она даје сигнал;
2. Сигнал се преноси на хидраулични актуатор, који покреће контролни вентил (инсталиран на улазу паре турбине);
3. Контролни вентил подешава проток паре (нпр. ако брзина расте, вентил се лагано затвара да смањи пару), враћајући стабилност брзине ротора док подешава излаз јединице тако да одговара оптерећењу.
- Систем заштите: „Сигурносна линија“. Када јединица доживи услове који угрожавају безбедност (као што су превелика брзина, низак притисак уља за подмазивање, прекомерно аксијално померање или губитак вакуума), заштитне радње се аутоматски покрећу, као што је затварање главног вентила за пару да би се прекинула пара, или отварање вентила за хитне случајеве да би се испустило уље, присиљавајући турбину да се искључи и спречава оштећење опреме.
5. Повећање помоћне ефикасности: системи кондензације и подмазивања
Иако не учествују директно у конверзији енергије, ови системи одређују радну ефикасност и животни век опреме јединице, служећи као „систем гаранције“ за стабилан рад турбине:
- Систем кондензације (углавном се користи за кондензационе турбине): „кључ за побољшање ефикасности“. Састоји се од кондензатора, вакуум пумпе и кондензат пумпе:
- Кондензатор: Кондензује издувну пару турбине (пару ниског-притиска) у воду, стварајући високи вакуум (издувни притисак пада на 0,005-0,01 МПа), значајно снижавајући температуру издувних гасова и притисак паре, повећавајући пад енталпије паре у парном уређају и побољшавајући разлику у турбини (разлика у турбини) (разлика у турбини);
- Вакумска пумпа: Одржава вакуум кондензатора уклањањем ваздуха који цури током кондензације;
- Пумпа за кондензат: пумпа кондензовану воду (кондензат) назад у котао ради поновног загревања у пару, омогућавајући рециклажу радног флуида (водене{1}}пара) и смањујући потрошњу водених ресурса.
- Систем подмазивања: „гаранција животног века опреме“. Састоји се од резервоара за уље, пумпе за уље за подмазивање, хладњака уља и филтера за уље:
- Пумпа за уље за подмазивање: подиже притисак на уље за подмазивање из резервоара и испоручује га ротирајућим компонентама као што су радијални и потисни лежајеви, формирајући уљни филм за смањење трења и хабања;
- Хладњак уља: Хлади уље за подмазивање водом (спречавајући оштећење уљног филма узроковано превисоком температуром уља);
- Филтер за уље: Филтрира нечистоће из уља како би се обезбедила чистоћа уља за подмазивање.
Резиме: Координисана логика сваке компоненте
Пара високог{0}}притиска прво улази у систем протока паре, где се убрзава помоћу млазница да би покренула ротацију покретних лопатица; покретне лопатице покрећу ротациони систем (ротор), преносећи механичку енергију на генератор преко спојнице; систем статора (цилиндар, парна заптивка) осигурава да пара не цури и да се ротор стабилно ротира; контролни систем прилагођава улаз паре према оптерећењу, док систем заштите реагује на абнормалне услове; систем кондензације побољшава ефикасност, а систем за подмазивање штити опрему-сваки део блиско сарађује, на крају постижући ефикасну конверзију „парне топлотне енергије → електричне енергије (или механичке енергије).“
