Противодавленческая турбина принцип работы: Ерёмин Б.М. «Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании»

Содержание

Ерёмин Б.М. «Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании»


Ерёмин Борис Михайлович,

технический директор АНО «ДИЭКС»


Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании


В работе подробно описывается принцип работы турбины с противодавлением, предлагаются формулы по определению необходимых параметров и указываются требования промышленной безопасности при ее использовании.



В профессиональном мире под турбинами понимают ротативный тепловой двигатель, который способен беспрерывно преобразовывать тепловую энергию рабочего вещества в механическую. Такая турбина состоит из двух составляющих:


  • Ротор — вращающаяся часть.                                           


  • Статор — неподвижная часть.                                        


Чтобы работа турбины была возможна необходимо, чтобы соблюдалось одно главное условие — наличие разности в давлениях между рабочими лопатками и сопловым аппаратом.


В современных энергетических системах турбины с противодавлением работают не отдельно от конденсационных, а параллельно с ними. В этом случае турбина противодавления вырабатывает то количество энергии, которое определяется расходом пара. Нет необходимости устанавливать на одном объекте конденсационные турбины, достаточно, чтобы оба вида агрегатов были включены в единую сеть. К сожалению, мощность турбины с противодавлением определена нагрузкой потребителя, что существенно ограничивает область их использования.


Устанавливать такое оборудование стоит там, где оно сможет работать с постоянной нагрузкой, к примеру, в северных районах, когда тепловое потребление практически не прекращается. Если рассматривать с конструкционной стороны разницу между конденсационной турбиной и с противодавлением, то в последней нет ступеней, работающих в области низкого давления.


Графически изобразить схему установки турбины с противодавлением можно следующим образом:



1 — турбина с противодавлением;                                                 


2 — конденсационная турбина;                                                      


3 — редукционно-охладительная установка.                                  


В нашем случае пар выходит из парогенератора с Р0 давлением, затем идет в турбину, здесь наблюдается его расширение до давления Рп. далее пар отправляется в сетевые подогреватели, а отсюда к потребителю тепла. Если говорить о промышленных целей, то пар используется с давлением от 0,4 до 0,7 МПа, а в некоторых случаях и до 1,8 МПа.


Мощность используемой турбины можно рассчитать по формуле:


Рэ=GH0Ƞоэ


где G — расход свежего пара;


H0 — располагаемый теплоперепад;


Ƞоэ
— относительный электрический КПД, равный отношению электрической мощности к мощности идеальной турбины.


Именно потому, что Ƞоэ при неизменных процессах зависит от пропуска пара сквозь турбину, мощность будет определяться исключительно из расхода пара, проходящего через нее.


Использование этого типа оборудования совместно с конденсационным связано с тем, что работая изолированно турбины с противодавлением не могут обеспечить одновременно потребителя электроэнергией и теплом. при совместной работе ответственность за электроэнергию в большей степени берет на себя компенсационное оборудование.


Как правило, давление пара в данном случае приходится поддерживать все время постоянным. Уравнение расходов, которое будет связывать противодавление и тепловую нагрузку, в данном случае будет иметь вид:


  V        dP


____  ____ = G1-G2


 RT       dt


где V — емкость паропровода, ведущего от турбины к тепловому потребителю;


G— секундный расход пара, проходящего через систему регулирующих клапанов турбины;


G— секундный расход пара, отводимый к потребителю;


P и T — давление и температура отработавшего в турбине пара.


Наше уравнение демонстрирует что давление отработавшего пара будет неизменным лишь тогда, когда количество пара прошедшего через турбин G1,у, равно количеству пара поступающему к потребителю G2. Если G1>G2, то dP/dt>0, то есть давление растет и наоборот, если G1<G2, то dP/dt<0, и давление понижается.


Собственно становится понятно, что всякое нарушение равенства приводит лишь к одному результату — изменению давления. Можно сделать так, чтобы турбина противодавления во время работы автоматически поддерживала расход пара. Для этого необходимо оснастить ее не только регулятором скорости, но и давления.


Система регулирования будет полностью зависеть от регулятора и лишь тогда, когда произойдет отключение агрегата и генератор полностью разгрузиться вступит в работу регулятор скорости.


Промышленная безопасность требует подбирать конструкцию турбин в соответствии с объемом пропуска пара, с которым должно справляться оборудование. Принимают во внимание и график нагрузки.


Если учитывать конструкционные особенности этого типа оборудования, то можно откинуть все сложности с проектированием лопаток для больших объемом пропуска пара. Даже агрегаты, которые используют для массового расхода высота лопаток умеренная. Стоит помнить, что чем больше будет отношение давлений Р20>0, где Р0 —давление свежего пара, Р— давление в выходном патрубке, тем сильнее сказывается потеря пара в регулирующем клапане при недогрузке оборудования.


Поскольку в ТПД отношение Р20 велико, дроссельное парораспределение применять не рекомендуется. Чем выше Р20, тем большее число клапанов необходимо устанавливать.


Важно отметить, что использование соплового распределения еще не оправдывает характер экономичности при полной нагрузке турбины. Коэффициент полезного действия ТПД при недозагрузке лучше сохраняется при большем теплоперепаде для регулирующей степени. Если имеется идеальное парораспределение, то и перепад ступни будет постоянным независимо от нагрузки, а следовательно отношение скоростей тоже не меняется U/Сф, U — окружная скорость рабочей решетки U= Wd/2.


Где W — угловая скорость рабочих лопаток;


d — диаметр ступени;


Сф — фиктивная скорость.


Использование установок с одной степенью стало востребовано с агрегатами, у которых небольшие теплоперепады, работающих в условиях большой переменной нагрузки. Если необходима в условиях создания котельных турбина с большой мощностью, устанавливать такое оборудование нельзя, одной ступни может быть недостаточно. Если мы будем говорить конкретно о производственных мощностях, то там чаще всего используется одна регулируемая ступни и последующие нерегулируемые. Получается, что многоступенчатая конструкция одна из наиболее безопасных и востребованных в промышленных масштабах.


В рамках таблицы можно рассмотреть параметры комбинированной установки для мини-ТЭЦ, которая состоит из нескольких котлов ДКВр и ДЕ, бутанового контура и противодавленческой турбины.



























Наименование параметра


Значение


Неотопительное время


Отопительное время


Коллектор пара ДКВр и ДЕ


— давление, бар


— температура, оС


— расход, кг/с // т/ч


13,0


230


14,4/ 52,0


13,0


191,6


19,4/ 70,0


Турбина с противодавлением


Расход пара, кг/с // т/ч


12,5 / 45,0


12,5 / 45,0


Давление пара за установкой, бар


1,6


1,2


Мощность, кВт


3130


3507


Испаритель бутана


Температура конденсации греющего водяного пара, оС


113,0


-


Параметры сухого насыщенного пара бутана за испарителем:


— давление, бар


— температура , 0С


— энтальпия, кДж/кг


— расход, кг/с // т/ч


15,1


100


719


85,6/ 308,2


-


-


-


-


Бутановая турбина


Расход пара в турбину, кг/с // т/ч


68,5/ 246,6


-


— давление, бар


— температура , 0С


2,8


30,0


-


-


— температура вход/выход


— расход, кг/с // т/ч


12/23


500/ 1800


-


-


Электрическая мощность бутановой турбины, кВт


3130,0


-


Теплофикационная установка


Температура прямой/обратной сетевой воды, оС


-


115/65


Тепловая мощность ПСВ, МВт//Гкал/ч


-


25,0 / 21,4


Расход сетевой воды через ПСВ, т/ч


-


662,0


Комбинированная установка


Электрическая мощность, кВт


6260


3507


Тепловая мощность, МВт//Гкал/ч


0,67 / 0,58


26,7 / 22,85


Коэффициент использования теплоты топлива в топке


0,23


0,88


Вопрос обеспечения необходимого уровня промышленной безопасности на промышленных объектах с турбинами противодавления стоит остро. Первое, что требуется от руководства — разработка местных инструкций по эксплуатации оборудования, с подробным изложением правил остановки, пуска, ввода в ремонт. Персонал проходит аттестацию по предотвращению и устранению возможных аварий в момент использования агрегата.


В рамках требований промышленной безопасности есть несколько дефектов, которые в обязательном порядке устраняются перед запуском турбины. Среди них можно назвать:


  • Неисправность или полное отсутствие основных приборов, отвечающих за контроль теплового процесса. Сюда входят: термометры, манометры, тахометры и другое оборудование.


  • Если неисправна система смазки, то есть перед запуском обязательно проводится полный осмотр маслоблока.


  • Неисправности в системе защиты по контурам, отвечающим за прекращение подачи пара в турбину. Важно проверять перед запуском всю цепочку, начиная от датчиков и заканчивая запорной арматурой.


  • Если неисправна система регулирования.


  • В случае, если валоповоротное устройство не работает. При подаче пара на ротор, который не двигается, может произойти его изгиб.


По правилам промышленной безопасности особое внимание уделяется технологии запуска турбины. Она будет зависеть от ее температурного состояния, если меньше 150 градусов, то принято считать, что агрегат запускается из холодного состояния. Требуется не меньше трех суток после остановки.


Пуск из горячего состояния производится, когда температура 400 и выше градусов. Если температура находится между 150 и 400 градусов, такое состояние называют неостывшее. Основной принцип безопасности, который важно использовать при запуске — не навреди.


Использование, ремонт, запуск и иные действия относительно турбин с противодавлением должны производиться в соответствии с имеющимся законодательством и нормативами. Обязательно принимают во внимание следующие документы:


  • ФЗ № 116.                                                                          


  • ГОСТ 3618-82.                                                                 


  • ГОСТ 23269-78.                                                            


В процессе пуска обязательно должны соблюдаться три этапа:


  • Подготовительный.                                                              


  • Период разворота с повышением числа оборотов до 3000 в минуту.      


  • Синхронизация с последующим нагружением.  


На подготовительном этапе проверяется состояние всего имеющегося оборудования, исправность приборов, отсутствие видимых дефектов, нарушений герметичности. Особое внимание уделяется работе сигнализирующих устройств.


Паропровод подогревается в течение 1,5 часа, в это время подготавливают раствор в конденсатор и проверяют маслонасос. После обращают внимание на системы защиты и регулировки, в том числе задвижки. Важно, чтобы перед стопорным клапаном не было давления пара. После набора вакуума вводится в эксплуатацию автомат безопасности, происходит открытие дренажей.


Во время эксплуатации турбины руководитель должен строго следить за тем, чтобы обслуживание и ремонт агрегата мог проводить только квалифицированный персонал с соответствующими навыками и знаниями. Чтобы работа такого агрегата была максимально безопасной важно соблюдать ряд требований:


  • Постоянный контроль параметров пара.                                         


  • Недопущение перегрева подшипников.                                             


  • Регулирование системы смазки.                                                


  • Проводить мероприятия по предотвращению образования заноса солей, которые содержатся в паре.


  • Тщательный контроль и уход за системами защиты и регулирования.


  • Тщательный и регулярный осмотр узлов, крепежных элементов, стыков, соединений.


  • Согласно ПТЭ в установленные инструкцией сроки необходимо проводить испытания обратных и регулирующих клапанов.


  •  После ремонта, монтажа оборудования оно обязательно проходит испытания.


  • При перевооружении или после окончания нормативного срока использования турбины обязательно проводится экспертиза промышленной безопасности.


Конечно, это далеко не все мероприятия позволяющие обеспечить должный уровень безопасности на объектах, где используют турбины противодавления.


Не только эксплуатация, но и остановка такого оборудования требует соблюдения требований безопасности. Во время остановки важно попытаться сохранить температуру металла как можно выше, а перед ней разгрузить оборудование с отключением отборов.


После снижения нагрузки на 15% прекращают последующую подачу пара. В этот момент оборудование начинает вращаться электрической цепью, то есть генератор начинает работать как двигатель. Чтобы хвостовая часть не перегрелась важно проверять закрытие стопорных и регулирующих клапанов. После этого отключают генератор.


Если вдруг на ваттметре имеется нагрузка, значит, в турбину все еще поступает пар, а это говорит о наличие неплотности или зависании клапанов. В этом случае отключать генератор строго воспрещается, потому что и того пара может быть достаточно для разгона турбины. Срочно нужно закрыть паровую задвижку, потом обстучать клапаны и убедиться в том, что подача пара была полностью прекращена.


Уже после того, как турбина начинает работать на холостом ходу важно, соблюдая инструкцию, провести необходимые исследования. Особенно специалисты уделяют внимание выбегу ротора, при котором частота вращения должна быть нулевой. Это важный показатель, по которому часто прослеживают качество работы турбины. В обязательном порядке снимается кривая этого показателя с зависимостью вращения от времени. Если выявлены отклонения их обязательно устраняют.


Список литературы:


1.      ФЗ № 116 «О промышленной безопасности».


2.      ГОСТ 3618-82 «Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов типы и основные параметры».


3.      ГОСТ 23269-78 «Турбины стационарные паровые. Термины и определения». 

как горячий пар превращается в электричество / Блог компании Toshiba / Хабр

Учёные до сих пор бьются над поиском самых эффективных способов по выработке тока — прогресс устремился от гальванических элементов к первым динамо-машинам, паровым, атомным, а теперь солнечным, ветряным и водородным электростанциям. В наше время самым массовым и удобным способом получения электричества остаётся генератор, приводимый в действие паровой турбиной.

Паровые турбины были изобретены задолго до того, как человек понял природу электричества. В этом посте мы упрощённо расскажем об устройстве и работе паровой турбины, а заодно вспомним, как древнегреческий учёный опередил своё время на пятнадцать веков, как произошёл переворот в деле турбиностроения и почему Toshiba считает, что тридцатиметровую турбину надо изготавливать с точностью до 0,005 мм.

Как устроена паровая турбина

Принцип работы паровой турбины относительно прост, а её внутреннее устройство принципиально не менялось уже больше века. Чтобы понять принцип работы турбины, рассмотрим, как работает теплоэлектростанция — место, где ископаемое топливо (газ, уголь, мазут) превращается в электричество.

Сама по себе паровая турбина не работает, для функционирования ей нужен пар. Поэтому электростанция начинается с котла, в котором горит топливо, отдавая жар трубам с дистиллированной водой, пронизывающим котел. В этих тонких трубах вода превращается в пар.

Понятная схема работы ТЭЦ, вырабатывающей и электричество, и тепло для отопления домов. Источник: Мосэнерго


Турбина представляет собой вал (ротор) с радиально расположенными лопатками, словно у большого вентилятора. За каждым таким диском установлен статор — похожий диск с лопатками другой формы, который закреплён не на валу, а на корпусе самой турбины и потому остающийся неподвижным (отсюда и название — статор).

Пару из одного вращающегося диска с лопатками и статора называют ступенью. В одной паровой турбине десятки ступеней — пропустив пар всего через одну ступень тяжёлый вал турбины с массой от 3 до 150 тонн не раскрутить, поэтому ступени последовательно группируются, чтобы извлечь максимум потенциальной энергии пара.

На вход в турбину подаётся пар с очень высокой температурой и под большим давлением. По давлению пара различают турбины низкого (до 1,2 МПа), среднего (до 5 МПа), высокого (до 15 МПа), сверхвысокого (15—22,5 МПа) и сверхкритического (свыше 22,5 МПа) давления. Для сравнения, давление внутри бутылки шампанского составляет порядка 0,63 МПа, в автомобильной шине легковушки — 0,2 МПа.

Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а значит, температура пара. На вход турбины подается пар, перегретый до 550-560 °C! Зачем так много? По мере прохождения сквозь турбину пар расширяется, чтобы сохранять скорость потока, и теряет температуру, поэтому нужно иметь запас. Почему бы не перегреть пар выше? До недавних пор это считалось чрезвычайно сложным и бессмысленным —нагрузка на турбину и котел становилась критической.

Паровые турбины для электростанций традиционно имеют несколько цилиндров с лопатками, в которые подается пар высокого, среднего и низкого давления. Сперва пар проходит через цилиндр высокого давления, раскручивает турбину, а заодно меняет свои параметры на выходе (снижается давление и температура), после чего уходит в цилиндр среднего давления, а оттуда — низкого. Дело в том, что ступени для пара с разными параметрами имеют разные размеры и форму лопаток, чтобы эффективней извлекать энергию пара.

Но есть проблема — при падении температуры до точки насыщения пар начинает насыщаться, а это уменьшает КПД турбины. Для предотвращения этого на электростанциях после цилиндра высокого и перед попаданием в цилиндр низкого давления пар вновь подогревают в котле. Этот процесс называется промежуточным перегревом (промперегрев).

Цилиндров среднего и низкого давления в одной турбине может быть несколько. Пар на них может подаваться как с края цилиндра, проходя все лопатки последовательно, так и по центру, расходясь к краям, что выравнивает нагрузку на вал.

Вращающийся вал турбины соединён с электрогенератором. Чтобы электричество в сети имело необходимую частоту, валы генератора и турбины должны вращаться со строго определённой скоростью — в России ток в сети имеет частоту 50 Гц, а турбины работают на 1500 или 3000 об/мин.

Упрощённо говоря, чем выше потребление электроэнергии, производимой электростанцией, тем сильнее генератор сопротивляется вращению, поэтому на турбину приходится подавать бо́льший поток пара. Регуляторы частоты вращения турбин мгновенно реагируют на изменения нагрузки и управляют потоком пара, чтобы турбина сохраняла постоянные обороты. Если в сети произойдет падение нагрузки, а регулятор не уменьшит объём подаваемого пара, турбина стремительно нарастит обороты и разрушится — в случае такой аварии лопатки легко пробивают корпус турбины, крышу ТЭС и разлетаются на расстояние в несколько километров.

Как появились паровые турбины

Примерно в XVIII веке до нашей эры человечество уже укротило энергию стихии, превратив её в механическую энергию для совершения полезной работы — то были вавилонские ветряные мельницы. К II веку до н. э. в Римской империи появились водяные мельницы, чьи колёса приводились в движение нескончаемым потоком воды рек и ручьёв. И уже в I веке н. э. человек укротил потенциальную энергию водяного пара, с его помощью приведя в движение рукотворную систему.

Эолипил Герона Александрийского — первая и единственная на следующие 15 веков реактивная паровая турбина. Источник: American Mechanical Dictionary / Wikimedia


Греческий математик и механик Герон Александрийский описал причудливый механизм эолипил, представляющий собой закреплённый на оси шар с исходящими из него под углом трубками. Подававшийся в шар из кипящего котла водяной пар с силой выходил из трубок, заставляя шар вращаться. Придуманная Героном машина в те времена казалась бесполезной игрушкой, но на самом деле античный учёный сконструировал первую паровую реактивную турбину, оценить потенциал которой удалось только через пятнадцать веков. Современная реплика эолипила развивает скорость до 1500 оборотов в минуту.

В XVI веке забытое изобретение Герона частично повторил сирийский астроном Такиюддин аш-Шами, только вместо шара в движение приводилось колесо, на которое пар дул прямо из котла. В 1629 году схожую идею предложил итальянский архитектор Джованни Бранка: струя пара вращала лопастное колесо, которое можно было приспособить для механизации лесопилки.

Активная паровая турбина Бранка совершала хоть какую-то полезную работу — «автоматизировала» две ступки.


Несмотря на описание несколькими изобретателями машин, преобразующих энергию пара в работу, до полезной реализации было еще далеко — технологии того времени не позволяли создать паровую турбину с практически применимой мощностью.

Турбинная революция

Шведский изобретатель Густаф Лаваль много лет вынашивал идею создания некоего двигателя, который смог бы вращать ось с огромной скоростью — это требовалось для функционирования сепаратора молока Лаваля. Пока сепаратор работал от «ручного привода»: система с зубчатой передачей превращала 40 оборотов в минуту на рукоятке в 7000 оборотов в сепараторе. В 1883 году Лавалю удалось адаптировать эолипил Герона, снабдив-таки молочный сепаратор двигателем. Идея была хорошая, но вибрации, жуткая дороговизна и неэкономичность паровой турбины заставили изобретателя вернуться к расчетам.

Турбинное колесо Лаваля появилось в 1889 году, но его конструкция дошла до наших дней почти в неизменном виде.

Спустя годы мучительных испытаний Лаваль смог создать активную паровую турбину с одним диском. На диск с лопатками из четырех труб с соплами под давлением подавался пар. Расширяясь и ускоряясь в соплах, пар ударял в лопатки диска и тем самым приводил диск в движение. Впоследствии изобретатель выпустил первые коммерчески доступные турбины с мощностью 3,6 кВт, соединял турбины с динамо-машинами для выработки электричества, а также запатентовал множество новшеств в конструкции турбин, включая такую их неотъемлемую в наше время часть, как конденсатор пара. Несмотря на тяжёлый старт, позже дела у Густафа Лаваля пошли хорошо: оставив свою прошлую компанию по производству сепараторов, он основал акционерное общество и приступил к наращиванию мощности агрегатов.

Параллельно с Лавалем свои исследования в области паровых турбин вёл англичанин cэр Чарлз Парсонс, который смог переосмыслить и удачно дополнить идеи Лаваля. Если первый использовал в своей турбине один диск с лопатками, то Парсонс запатентовал многоступенчатую турбину с несколькими последовательно расположенными дисками, а чуть позже добавил в конструкцию статоры для выравнивания потока.

Турбина Парсонса имела три последовательных цилиндра для пара высокого, среднего и низкого давления с разной геометрией лопаток. Если Лаваль опирался на активные турбины, то Парсонс создал реактивные группы.

В 1889 году Парсонс продал несколько сотен своих турбин для электрификации городов, а еще пять лет спустя было построено опытное судно «Турбиния», развивавшее недостижимую для паровых машин прежде скорость 63 км/ч. К началу XX века паровые турбины стали одним из главных двигателей стремительной электрификации планеты.

Сейчас «Турбиния» выставляется в музее в Ньюкасле. Обратите внимание на количество винтов. Источник: TWAMWIR / Wikimedia

Турбины Toshiba — путь длиной в век

Стремительное развитие электрифицированных железных дорог и текстильной промышленности в Японии заставило государство ответить на возросшее электропотребление строительством новых электростанций. Вместе с тем начались работы по проектированию и производству японских паровых турбин, первые из которых были поставлены на нужды страны уже в 1920-х годах. К делу подключилась и Toshiba (в те годы: Tokyo Denki и Shibaura Seisaku-sho).

Первая турбина Toshiba была выпущена в 1927 году, она имела скромную мощность в 23 кВт. Уже через два года все производимые в Японии паровые турбины выходили из фабрик Toshiba, были запущены агрегаты с общей мощностью 7500 кВт. Кстати, и для первой японской геотермальной станции, открытой в 1966 году, паровые турбины также поставляла Toshiba. К 1997 году все турбины Toshiba имели суммарную мощность 100000 МВт, а к 2017 поставки настолько возросли, что эквивалентная мощность составила 200000 МВт.

Такой спрос обусловлен точностью изготовления. Ротор с массой до 150 тонн вращается со скоростью 3600 оборотов в минуту, любой дисбаланс приведёт к вибрациям и аварии. Ротор балансируется с точностью до 1 грамма, а геометрические отклонения не должны превышать 0,01 мм от целевых значений. Оборудование с ЧПУ помогает снизить отклонения при производстве турбины до 0,005 мм — именно такая разница с целевыми параметрами среди сотрудников Toshiba считается хорошим тоном, хотя допустимая безопасная погрешность на порядок больше. Также каждая турбина обязательно проходит стресс-тест при повышенных оборотах — для агрегатов на 3600 оборотов тест предусматривает разгон до 4320 оборотов.

Удачное фото для понимания размеров ступеней низкого давления паровой турбины. Перед вами коллектив лучших мастеров завода Toshiba Keihin Product Operations. Источник: Toshiba

Эффективность паровых турбин

Паровые турбины хороши тем, что при увеличении их размеров значительно растёт вырабатываемая мощность и КПД. Экономически гораздо выгодней установить один или несколько агрегатов на крупную ТЭС, от которой по магистральным сетям распределять электричество на большие расстояния, чем строить местные ТЭС с малыми турбинами, мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Дело в том, что при уменьшении габаритов и мощности в разы растёт стоимость турбины в пересчёте на киловатт, а КПД падает вдвое-втрое.

Электрический КПД конденсационных турбин с промперегревом колеблется на уровне 35-40%. КПД современных ТЭС может достигать 45%.

Если сравнить эти показатели с результатами из таблицы, окажется, что паровая турбина — это один из лучших способов для покрытия больших потребностей в электричестве. Дизели — это «домашняя» история, ветряки — затратная и маломощная, ГЭС — очень затратная и привязанная к местности, а водородные топливные элементы, про которые мы уже писали — новый и, скорее, мобильный способ выработки электроэнергии.

Интересные факты

Самая мощная паровая турбина: такой титул могут по праву носить сразу два изделия — немецкая Siemens SST5-9000 и турбина производства ARABELLE, принадлежащей американской General Electric. Обе конденсационных турбины выдают до 1900 МВт мощности. Реализовать такой потенциал можно только на АЭС.

Рекордная турбина Siemens SST5-9000 с мощностью 1900 МВт. Рекорд, но спрос на такие мощности очень мал, поэтому Toshiba специализируется на агрегатах с вдвое меньшей мощностью. Источник: Siemens

Самая маленькая паровая турбина была создана в России всего пару лет назад инженерами Уральского федерального университета — ПТМ-30 всего полметра в диаметре, она имеет мощность 30 кВт. Малютку можно использовать для локальной выработки электроэнергии при помощи утилизации избыточного пара, остающегося от других процессов, чтобы извлекать из него экономическую выгоду, а не спускать в атмосферу.

Российская ПТМ-30 — самая маленькая в мире паровая турбина для выработки электричества. Источник: УрФУ

Самым неудачным применением паровой турбины стоит считать паротурбовозы — паровозы, в которых пар из котла поступает в турбину, а затем локомотив движется на электродвигателях или за счет механической передачи. Теоретически паровая турбина обеспечивала в разы больший КПД, чем обычный паровоз. На деле оказалось, что свои преимущества, как то высокая скорость и надежность, паротурбовоз проявляет только на скоростях выше 60 км/ч. При меньшей скорости движения турбина потребляет чересчур много пара и топлива. США и европейские страны экспериментировали с паровыми турбинами на локомотивах, но ужасная надежность и сомнительная эффективность сократили жизнь паротурбовозов как класса до 10-20 лет.

Угольный паротурбовоз C&O 500 ломался почти каждую поездку, из-за чего уже спустя год после выпуска был отправлен на металлолом. Источник: Wikimedia

Противодавленческие турбины — ООО Промпривод

Увеличить

Противодавленческие турбины

Увеличить

Противодавленческие турбины

Увеличить

Противодавленческие турбины

Увеличить

Противодавленческие турбины

Увеличить

Противодавленческие турбины

Увеличить

Противодавленческие турбины

Противодавленческие турбины с повторным подводом рабочего тела

Паровая турбина выполнена на основе ступени давления с повторным подводом рабочего тела (рисунок 1).

Рисунок 1 

Такое конструктивное исполнение  позволяет реализовать на одном рабочем колесе принцип многоступенчатой турбины (от 3 до 7 ступеней).   После   любой  из ступеней  паровой  турбины могут быть организованы промежуточные отборы пара одного или нескольких давлений для нужд промышленных потребителей.

Сплошной контроль в ходе изготовления установок обеспечивает их высокое качество изготовления и высокие технические характеристики.

В силу применения в турбине  подшипников качения вместо подшипников скольжения система смазки значительно упростилась. Вместо громоздкой традиционной системы смазки с баками, насосами и пр. оборудованием в предлагаемой установке применена консистентная смазка подшипников качения. Это позволило снизить пожарную опасность системы смазки до нуля. Периодическое обслуживание заключается в пополнении объема смазки в обоймах подшипников.  Для смазки подшипников паровой турбины и генератора применяется высококачественная консистентная смазка, сохраняющая свои гарантированные свойства до температуры 150°С, что значительно превышает максимально-допустимую рабочую температуру металла подшипников (70 — 80°С).

Система удаления паровоздушной смеси от концевых уплотнений обеспечивает удаление и утилизацию протечек пара через концевые уплотнения вращающихся деталей. Удаление пара от концевых уплотнений производится  паровым эжектором отсоса уплотнений.

Трубопроводы пара, конденсата оборудованы фланцами для разъемного присоединения трубопроводов  первичного пара и  отработанного пара. Для отвода удаляемого пара от концевых уплотнений также предусмотрены фланцевые соединения.

Система дренажей с арматурой включает дренажную трубку с установленным запорным вентилем и фланцем для присоединения внешнего трубопровода. Эта конструкция обеспечивает отвод дренажа при прогреве паровой турбины и рабочего пара  при ее охлаждении из нижней части корпуса турбины.

Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и обеспечения безопасности эксплуатации предусмотрен теплоизолирующий кожух турбины. Конструктивно он разъемный, состоящий из отдельных элементов.

Технические характеристики







Наименование показателя

Типы установок — Р

Рабочий диапазон

Мощность, кВт

100 – 350

Частота вращения валопровода ТГУ, об/мин

3000 +30

Параметры пара перед турбиной:   

— давление абс. , МПа

— температура, 0С

— давление за турбиной абс., МПа

 

1,3 – 2,4

190 – 250

0,2 – 1,1

Расход пара, не более, т/ч

6 – 25

Аксиальные противодавленческие турбины

Аксиальные паровые турбины с противодавлением оснащены одним или двумя турбинными модулями с высокооборотистыми валами, на выступающем конце которых всегда установлено одно рабочее колесо турбины радиального или аксиального турбинного уровня. Тихоходный вал редуктора (с оборотами — обычно 3 000 об/мин или 1 500 об/мин) связан с ротором электрического генератора или иного приводимого агрегата.

Турбины серии I имеют один турбинный модуль, встроенный с высокооборотистым торцевым редуктором, который имеет один высокооборотистый вал с оборотами до 28 000 об/мин. Турбины серии II имеют два турбинных модуля, встроенных с высокооборотистым торцевым редуктором, который имеет два параллельных высокооборотистых вала с оборотами до 28 000 об/мин.

Основным преимуществом таких турбоагрегатов является более высокая эффективность по сравнению со стандартными одноколесными турбинами благодаря использованию высоких оборотов и широкому регистру турбинных уровней различных типов, которые как правило сконструированы на заказ, в целях достижения максимальной эффективности турбины.

В зависимости от диапазона регулируемых параметров пара аксиальные паровые турбины с противодавлением могут быть укомплектованы поворотными распределительными лопатками статора. Эта поворотная регулировка значительно повышает общую эффективность парового турбоагрегата в режимах работы турбины с отклонением от оптимальных.

Аксиальные паровые турбины с противодавлением типа позволяют использование регулируемого или нерегулируемого отбора пара из передающего трубопровода, соединяющего на стороне пара высоконапорный и низконапорный модуль. Давление в отборе может в широком диапазоне протока регулироваться при помощи поворотных распределительных лопаток низконапорного модуля.

Аксиальные турбины типа являются оптимальными для следующих параметров 

Входящий пар

  • давление: макс. 6,5 МПа абс.
  • температура: макс. 535 °C
  • проточное количество: макс. 60 т/час

Выходящий пар

  • давление: с 0,12 МПа абс. до 2,5 МПа абс.

Мощность на валу

  • с 500 кВт до 3 MBт

Паровые турбины 3МВт, 6МВт с противодавлением, теплофикационные, конденсационные

Главная → Каталог → Производство паровых турбин → Паровые турбины 1000 – 6 000 кВт

Паровые турбины ТУРБОПАР. Изготовлено в России

Наша компания производит паровые турбины мощностью 1000 — 6000кВт следующих типов:

  • конденсационные(может осуществляться 1 – 2 регулируемых отбора на технологические, либо теплофикационные нужды предприятия) от 1000квт до 6000квт служат для выработки максимально возможного количества электроэнергии. После такой турбины пар поступает в конденсатор (отсюда и возникло название), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу направляется обратно в котельный агрегат.
  • противодавленческие (так же может осуществляться отбор) от 1000квт до 6000квт служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Весь отработавший пар используется для технологических или теплофикационных целей. Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней.

В паровой турбине 2000 с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

На фото: паровая турбина 3000 кВт установленная на предприятии

ОАО «Максам-Чирчик» для питательного насоса Sigma 2,3МВт

Основные технические характеристики паровых турбин TURBOPAR:













Мощность, кВт 1000 – 6000
Частота вращения ротора:
-турбины, об/мин
-генератора, об/мин
3000
3000
Давление пара перед стопорным клапаном турбины, МПа 1,3 – 4,9
Температура пара перед стопорным клапаном турбины, °С 192 – 470
Давление пара в отборе, МПа
(поставляется с отбором или без отбора на выбор Заказчика)
0,2 – 0,981
Давление пара за турбиной, МПа 0,006 – 1,96
Расход пара, т/ч 11 – 125
Тип генератора Асинхронный/Синхронный
Напряжение генератора, В 6300/10500 (-5%+10%)
Тип охлаждения генератора Воздушное, по разомкнутому контуру
Срок службы, не менее лет 25
Гарантийный срок эксплуатации, мес 18

Скачать опросный лист для подбора паровой турбины >>


Отправить ЗАПРОС на ПАРОВУЮ ТУРБИНУ прямо сейчас!
(заполните данные формы и мы сделаем подбор подходящего оборудования)

 

Пришлите заполненный опросный лист на e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов.

У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Или подберите паровую турбину по телефону: +7 (495) 518-94-16



Примеры внедрений паровых турбин TURBOPAR

Противодавленческая паровая турбина 4 Мвт Р-3 (TURBOPAR) 4000 кВт на предприятии ОАО «Максам-Чирчик» для питательного насоса Sigma 2,3МВт


 


Паровая турбина 3.5 (3500) МВт


 


Паровая противодавленческая турбина TURBOPAR номинальной мощностью 0,7 МВт  и паровая турбина 2000 кВт

 

Паровые турбины от 1000 до 6000 кВт , особенно 3, 3.5 и 4 МВт, могут использоваться на крупных и средних промышленных предприятиях, во всех энергосистемах, имеющих источники пара — это предприятия различных отраслей, таких как:


  • металлургические производства
  • сахарные заводы
  • заводы пищевой промышленности
  • деревообрабатывающие заводы
  • химические и фармацевтические заводы, использующие систему выпаривания,
  • мини-ТЭЦ, котельные и т. д.
 

ООО «Ютрон производство» позволяет более эффективно использовать энергоресурсы, экономить или вырабатывать самостоятельно электрическую энергию, повышает надежность работы предприятия и его энергообеспечение.

При применении от паровой турбины 2000 до 6000 кВт наиболее выгодной является энергосберегающая технология комбинированного производства электроэнергии и тепла с использованием паровых турбин типа ПТ (с промышленным и теплофикационным отбором), т.к. в этом случае достигается наибольший экономический эффект.

При использовании паровых турбин вы получаете:
1. Электрическую энергию
2. Пар на технологические нужды
3. А также пар, на нужды отопления и горячего водоснабжения.

Высокая надежность и простота в эксплуатации в сочетании с современным уровнем развития информационных технологий позволяют создать на базе паровых турбин автоматизированные энергетические установки. В работе таких комплексов практически не принимает участие человек, тем самым повышается надежность работы, т. к. исключается фактор возможности совершения ошибки и сводятся к минимуму эксплуатационные затраты. Особенно это касается паровая турбина 6 Мвт.


Скачать опросный лист для подбора паровой турбины >>

С чего начать подбор паровой турбины >>

Разработка ТЭО паровой турбины >>

Проектирование паровой турбины >>

Монтаж, наладка паровых турбин >>


Энергосберегающая турбина ЮТРОН выиграла конкурс «ЛУЧШИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ — 2009 » учрежденный Государственным комитетом Республики Карелия по энергетике и регулированию тарифов. Подробнее… >>>>

Продукция ГК турбопар рекомендована Комитетом по энергетике и Инженерному обеспечению при Правительстве Санкт-Петербурга, для применения при проектировании и строительстве энергетических объектов. Подробнее … >>

Турбина противодавления и паровой парогенератор

В прошлых статьях мы рассматривали котельную установку низкого давления и ее элементы, а также теплосиловые котельные установки. В данной статье более подробно рассмотрены турбины с противодавлением и паровой турбогенератор.

Турбины с противодавлением

На схеме в статье «Теплосиловые котельные установки» показана важная часть теплосиловой установки – турбина с противодавлением и генератор.

В водотрубном котле производится перегретый пар высокого давления. Перегретый пар используется для привода турбогенератора. Не до конца отработанный в турбине противодавления для цели производства электроэнергии и не сконденсировавшийся пар, используется дальше для целей технологии. Пар из отбора турбины обычно находится в слегка перегретом состоянии.

Паровой турбогенератор

Принцип работы парового турбогенератора – это довольно обширная тема, которая была раскрыта в книге Ari-Armaturen очень кратко.

Полученный в паровом котле перегретый пар подается в турбину с противодействием: в стальном паропроводе, работающем на принципе трубы Вентури (направляющий аппарат), происходит расширение пара, при этом энергия давления преобразуется в кинетическую энергию или энергию скорости потока. Кинетическая энергия пара передается на лопатки турбины и дальше генератору.

Изображение. Принцип работы паровой турбины

Турбина обычно имеет несколько расположенных друг за другом рабочих колес, поскольку энергия, которой обладает пар, не может быть полностью отработана на одном рабочем колесе. Чтобы направить пар на следующее рабочее колесо между колесами устанавливают стационарные направляющие лопатки. По мере прохождения пара через турбину давление его снижается, а удельный объем соответственно увеличивается. Поэтому к концу турбины высота ее лопаток увеличивается.

Источник: «Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010»




Получить консультацию и приобрести оборудование для паро-конденсатных систем можно по телефону (495) 268-0-242.

Самодельная турбина на ваз 2106

Header>Паровая турбина. Первые упоминания о паровых двигателях относятся к началу первого века до нашей эры. Относительно простой принцип действия сделал этот паровой двигатель основным для человечества на сотни лет. Попробуем изготовить простейшую модель паровой турбины своими руками.

Нам понадобится:

  • Консервная банка. Я взял маленькую от томатной пасты.
  • Жестяные крышки от банок большего диаметра.
  • Жестяная полоска. Ее можно вырезать из боковины банки.
  • Заклепки диаметром 3мм и длинной 7 и 14мм.
  • Винт с гайкой М5.
  • Алюминиевая проволока.
  • Свечка. В место свечи лучше использовать таблетку сухого горючего или спиртовку.

Варианты подставки могут быть любыми. Самое простое — выгнуть из алюминиевой проволоки.

Турбина готова к запуску. Заливать воду будет гораздо проще, воспользовавшись полиэтиленовым флаконом из под капель от насморка. Не стоит наливать воды больше половины объема нашего котла. В качестве уплотнительной шайбы идеально использовать шайбу, вырезанную из свинцовой оболочки кабеля. Можно использовать кожаную. Если нет ни того ни другого, достаточно взять стандартную и облудить.

Теперь осталось развести огонь и дождаться закипания воды. Пар будет под давлением вырываться из форсунки и крутить турбину.

Вид работающей турбины завораживает. Теперь появилось желание изготовить цивильный настольный вариант. Что-нибудь в стиле стим-панк.

Процесс изготовления и работа паровой турбины на видео.

Источник: https://www.zabatsay.ru/temy/engine/53-simplesteamturbine

Опасность детонации

Авто с турбиной зачастую подвержено детонации, возникающей в моторе из-за увеличения количества топливно-воздушной смеси. Для предупреждения возникновения опасности можно применить несколько способов:

  • использовать топливо с высоким октановым числом;
  • производить обогащение воздушно-топливной смеси для снижения КПД двигателя. Этот метод требует постоянного контроля над расходом топлива, так как его излишек будет догорать за пределами цилиндров, нагревая турбокомпрессор, выпускной коллектор и выпускной тракт;
  • уменьшить угол опережения зажигания;
  • снизить степень сжатия, для чего производится установка специальных поршней.

Заправляйте автомобиль высокооктановым топливом

Чтобы двигатель и турбина на авто работали правильно, необходимо ими «правильно» управлять, для чего наиболее оптимальным вариантом является использование программного обеспечения. Программа должна быть настроена под конкретный двигатель, так как любая другая настройка может его повредить.

Можно ли сделать электро вариант своими руками

Паровая турбина
Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.

Вам нужно решить рад пунктов:

1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.

2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.

3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.

4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.

Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!

Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.

Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.

Для более эффективной работы Вашего транспортного средства, автомобильные производители часто прибегают к системам турбонаддува. Но так ли положительно новый тип турбокомпрессора скажется на работе двигателя? Чтобы топливный расход автомобиля стал гораздо меньше, производители зачастую используют одно ключевое решение – сокращение объёма силового агрегата. Но кроме всего прочего, чтобы производительность таких двигателей оставалась на достойном уровне, обычно устанавливают турбокомпрессоры, которые управляются выхлопом и обладают задержкой, что более известна под термином «турбо лаг».

Автомобили с подвергались этой проблеме много лет подряд, что сопровождалось постоянными жалобами и недовольством со стороны владельцев. Была найдена, как казалось, панацея – одновременная установка двух турбин, что минимизировало эффект турбо ямы. Но это, увы, не стало ключевым решением.

История электрической турбины

Электрическая турбина после длительного времени разработок уже готова к массовому применению. Об этом первой заявила компания Controlled Power Technologies (CPT)

из Британии. Электрический турбонагнетатель, по их словам, уже готов к массовому производству. Руководство СРТ уже подписало соглашение с фирмой Switched Reluctance Drives Limited, что займётся разработкой OEM-модуля, основанного на этой технологической базе.

Switched Reluctance Drives займётся серийным производством электрических компрессоров. Британские разработчики, тем временем уже преуспели в создании реальных электрических компрессоров для двигателей внутреннего сгорания. Турбонагнетатель CPT будет устанавливаться на любые двигатели: атмосферные, турбированные дизельные или бензиновые.

Компания Controlled Power Technologies разрабатывала электрическую турбину на протяжении почти восьми лет, работа над ней началась ещё в начале 21-го века. Создатели электрической турбины заявляют, что она может работать от бортовой электросети напряжением в 12 вольт, а её использование избавит двигатель от эффекта турбоямы, а также задействует нагнетатель даже в режиме низких оборотов. Особенность данной технологии заключается в использовании регенеративной энергии. Обратное давление, что ранее сбрасывалось через обводной клапан блоу офф при сбросе акселератора, теперь направляется на вращение лопастями турбины маховика, что позволяет вырабатывать энергию и заряжать аккумулятор.

Прототип машины с электрической турбиной разработала немецкая компания AVL List.

Электрический нагнетатель был адаптирован к двухлитровому бензиновому двигателю с непосредственным топливным впрыском. Такой силовой агрегат, который был установлен на Vokswagen Passat, загрязняет атмосферу очень деликатно, если так можно выразиться, всего 159 граммов на каждый километр пути, а это на целых 20 процентов меньше чем у аналогичного традиционного 2.0 TFSI с такой же мощностью, и меньше, чем у 170-сильного турбодизеля с таким же объёмом.

Микротурбина Турбосфера для выработки электроэнергии

Микротурбина ТурбоСфера – энергосберегающая установка для утилизации энергии избыточного давления природного газа и тепловой энергии с последующим превращением в электрическую энергию.

Она позволяет использовать низкопотенциальные энергоресурсы, такие как энергию избыточного давления и тепловые отходы для выработки электроэнергии, при этом работая без потребления топлива, а лишь используя часть уже затраченной энергии для своего функционирования.

Технология ожидает финансирования!

Описание

Преимущества

Конструкция и принцип работы

Многогранность применения

Применение

Описание:

Микротурбина ТурбоСфера – энергосберегающая установка для утилизации энергии избыточного давления природного газа и тепловой энергии с последующим превращением в электрическую энергию.

Она позволяет использовать низкопотенциальные энергоресурсы, такие как энергию избыточного давления и тепловые отходы для выработки электроэнергии, при этом работая без потребления топлива, а лишь используя часть уже затраченной энергии для своего функционирования.

Электрическая мощность агрегата составляет от нескольких кВт до 500 кВт и выше, зависит от условий эксплуатации. Входное давление 0,3–5,5 МПа, расход от 500 куб. м/час.

Преимущества ТурбоСферы перед другими турбинами:

– высокая эффективность,

компактность,

– универсальность,

многоступенчатость,

– тихоходность,

герметичность.

В микротурбине ТурбоСфере использован абсолютно новый подход к конструированию подобных агрегатов. Установка сочетает в себе одновременно турбину, теплообменник и электрогенератор.

В микротурбине ТурбоСфере всего одно рабочее колесо. Но на нем осуществляется многоступенчатое расширение потока газа. Это возможно за счет подвода рабочего тела от одной ступени к другой через каналы теплообменника.

В них осуществляется подогрев газа между ступенями. Рабочее тело движется многократно по круговой спирали внутри труб теплообменника, которые образуют сферическую поверхность.

Снаружи каналы омываются греющим теплоносителем.

Высокая эффективность ТурбоСферы, работающей на любом виде пара или газа, обусловлена проходящими в ней процессами.

В этой турбине в полной мере реализуется многоступенчатое расширение потока газа с промежуточным его подогревом.

Как известно из термодинамики, такой процесс приближается к изотермическому, при котором возможно получение максимальной работы а, следовательно, и максимальной эффективности.

Рабочее тело в процессе расширения охлаждается на некоторую температуру, соответственно в теплообменнике между ступенями необходимо его нагреть на такую же температуру.

Многоступенчатый подвод теплоты позволяет нагревать поток газа не сразу, сообщив ему большое количество теплоты, а постепенно.

Поэтому достаточно низкотемпературного теплоносителя – это может быть даже холодная водопроводная вода с температурой от 10 градусов.

Микротурбина ТурбоСфера не имеет редуктора, что значительно уменьшает ее массогабаритные показатели.

Электрогенератор располагается внутри корпуса турбины. Частота вращения рабочего колеса до 3000 об/мин и выше.

Микротурбина ТурбоСфера характеризуется многогранностью ее применения:

Во-первых, она изначально разрабатывалась как турбодетандерная установка ТДУ, или, как ее еще принято называть: турбодетандер, ДГА (турбодетандерный агрегат), ГУБТ (газовая утилизационная бескомпрессорная турбина), утилизационная турбина и т.д.

В этой связи, микротурбина ТурбоСфера способна исполнять роль турбоагрегата, устанавливаемого на газорегулирующем пункте ГРП, газорегулирующей станции ГРС, предназначенных для снижения давления природного газа. Традиционно давление потока газа снижается с помощью дросселирования, т.е. создания сопротивления в регуляторах давления газа.

Такое положение оправдано при наличии дешевых энергетических ресурсов. Сегодня ситуация изменилась.

Во-вторых, в развитых странах на место простых регуляторов давления приходят подобные турбины, хотя правильнее было бы сказать не «вместо», а «вместе».

Это обусловлено тем, что изготавливаемые машины не совершенны и не способны регулировать давление так же четко, как и регуляторы давления газа. ТурбоСфера лишена этого существенного недостатка.

С ее разработкой производство газовых микротурбин выходит на новый уровень.

В-третьих, подобная ситуация наблюдается при дросселировании водяного пара в котельных. Турбина, работающая вместо редукционно-охладительной установки, способна обеспечивать, по крайней мере, собственные нужды котельной.

Такие турбины получили название противодавленческая турбина или турбина типа Р.

Микротурбина ТурбоСфера и здесь, за счет возможности регулирования давлений и высокой эффективности преобразования энергии, выглядит очень конкурентоспособной.

В-четвертых, возможность использования низкопотенциального теплоносителя способна открыть новые горизонты в применении микротурбины ТурбоСферы. А именно – утилизация низкопотенциального сбросного тепла, которое имеется на абсолютно любом предприятии.

Здесь подразумевается использование замкнутого цикла низкокипящего вещества (хладон, бутан и т.п.), которое будет подогреваться за счет сбросного тепла.

Такое применение микротурбины ТурбоСферы позволяет успешно использовать вторичные энергетические ресурсы предприятий.

Применение:

преобразование энергии избыточного давления природного газа в электроэнергию вместо теряемой энергии при дросселировании на ГРС и ГРП,

преобразование энергии избыточного давления водяного пара в электроэнергию вместо теряемой энергии при дросселировании пара в котельных,

выработка электроэнергии в низкокипящих паротурбинных установках при утилизации сбросного низкотемпературного тепла,

выработка электроэнергии в газотурбинных установках на органическом топливе,

выработка электрической и тепловой энергии в турбинных установках, работающих по бинарному газопаровому циклу (парогазовая установка, ПГУ),

применение в аппаратах наддува дизельных двигателей,

выработка холода и сжижение газов,

применение в качестве приводов вентиляторов, дымососов и т. д.

Примечание: описание технологий на примере микротурбины Турбосферы.

карта сайта

газовые микротурбины цена завод микротурбин в тутаеве вакансии запчасти для микротурбин капстоун микротурбины купить микротурбину купить микротурбины спб микротурбина для частного дома, микротурбина своими руками, своими руками для дома газовая паровая производство российские купить цена обслуживание микротурбина delta, виэсх, микротурбина генератор, микротурбины в гибридах, в гибридном автомобиле, capstone технические характеристики, capstone цена, российского производства, санкт петербург микротурбины цена, паровые микротурбины малой мощности цена производство микротурбин расчет микротурбины пример российские микротурбины

Пару слов о китайских электро турбинах

Самодельная антенна для автомагнитолы своими руками

Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно — что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.

Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.

Сравнительная таблица характеристик

Кликните, чтобы раскрыть всю таблицу или посмотреть таблицу картинкой

ОАО «Калужский турбинный ОАО «Электро-техническая корпорация» ЗАО «Малая независимая энергетика» Россия Jenbacher
Наименование ПТГ-500-25-13/3 ТГ 0,5А/0,4 Р 13/3,7 ПТГ Р-0,6-15/3 ПРОМ-500/1500-Э-14/3 ПВМ-250 ГДГ 50 Jenbacher JMS 212 GS-N. LC
Тип установки паротурбогенратор паротурбогенратор паротурбогенратор паровая роторная объемная машина паровинтовая машина газопоршневой двигатель газопоршневой двигатель
Мощность, кВт 500 500 600 500 250 500 500
Редуктор нет есть есть нет нет нет нет
Пусковое устройство нет нет нет нет нет есть есть
Система маслоснабжения нет есть есть есть есть есть есть
Номинальное давление пара до турбины, МПа 1,3 1,3 1,5 1,4 1,4-0,9
Номинальная температура пара до турбины, ºС 192 250 350 194 194
Давление пара после турбины, МПа 0,3 0,37 0,3 0,3 0,45-0,1
Температура пара после турбины, ºС 132 230 132
Расход пара, т/ч 9 13,2 9 9,1 39697
Масса (с генератором), т 4,64 9,39 10 5,7 2,5 13,5 8,6
Длина, мм 1765 4235 5110 2810 2850 4100 4600
Ширина, мм 1360 2130 2100 1100 1000 1500 2202
Высота, мм 1465 2270 3110 1205 2000 1850 2300

Плюсы и минусы турбирования ДВС своими руками

Как работает турбина на бензиновом двигателе

Главное достоинство, ради которого автомобилисты решаются на подобный тюнинг, — это прирост мощности силового агрегата. Никакими другими средствами вы не добьётесь такого увеличения, как при установке турбонагнетателя. Причём реализовать бюджетный вариант наддува компрессором можно своими руками, потратив деньги только на оборудование.

Примечание. Когда мотор развивает большее усилие, появляются дополнительные возможности для тюнинга авто. Например, установка колёсных дисков увеличенного диаметра не ухудшит ездовые качества машины.

Второй плюс турбирования состоит в снижении расхода топлива. Теоретически вы получаете повышенную мощность при неизменном потреблении горючего, хотя на практике дело обстоит иначе. Как говорят любители тюнинга, очень трудно ездить в прежнем спокойном режиме и не «наваливать», когда двигатель способен на большее. По факту расход бензина возрастает из-за активного стиля езды.

Турбина на автомобиле Лада Приора

Теперь о недостатках:

  • все детали мотора, начиная с цилиндро-поршневой группы, изнашиваются быстрее по причине повышенной нагрузки;
  • то же касается элементов трансмиссии, не рассчитанных на повышенный крутящий момент;
  • машину придётся заправлять только качественным бензином с октановым числом не менее 95, а в отдельных случаях — 98;
  • мероприятие обойдётся вам в кругленькую сумму.

Установка турбонагнетателя имеет смысл, если вам нужно повышение мощности и скорости автомобиля. Для повседневной езды на работу или перевозки грузов такие кардинальные изменения не нужны, достаточно содержать машину в хорошем техническом состоянии

Не забывайте, что любая неосторожность в обращении с турбированным двигателем может привести к его поломке и капитальному ремонту

Совет. Если вы владелец автомобиля ВАЗ и хотите установить нагнетатель за относительно небольшие деньги, то лучше начать с компрессора. Его инсталляция не потребует серьёзных доработок мотора и топливной системы, а с монтажом вы справитесь сами. Чтобы поставить турбину, придётся привлечь специалистов для переделки двигателя и перепрошивки контроллера.

Для прошивки контроллера требуются знания и специальное оборудование

Последний аргумент в пользу турбирования — это предусмотренный законодательством РФ налог на каждый дополнительный кВт мощности силовой установки автомобиля. Инсталляция наддувных агрегатов позволяет нарастить мощь мотора при неизменном ежегодном платеже в пользу государства.

Причины ухудшения тяги

Для начала требуется определить причину ухудшения тяги. Поэтому в первую очередь проверяется общее состояние дымохода и всех сопутствующих элементов системы.

Делается это очень легко. Сначала полностью отключается вся отопительная система, после чего в дымоходе посредством длинного щупа замеряется количество сажи. Данное значение не должно превышать 2 мм.

Причины недостаточной тяги в дымоходе условно разделяют на 2 группы: внешние факторы и особенности конструкции.

Среди конструктивных особенностей:

  • применение тройников, колен по ходу дымоотводящего канала, обход преград, создающих аэродинамическое сопротивление;
  • неверный монтаж и регулировка заслонки;
  • неверная высота и диаметр дымохода, не соответствующий требованиям производителей отопительных или водонагревательных котлов.

Под внешними факторами подразумевают:

  • размещение выхода тяги ниже конька кровли, что при определенных условиях может привести к тяговому «опрокидыванию»;
  • наличие поблизости от дымохода крупногабаритных объектов, образующих область повышенного давления или же наоборот разряжения;
  • преобладание в регионе ветров большой силы или наоборот штиля,

Все это может оказывать значительное влияние на силу тяги и создавать дополнительное сопротивление, тем самым снижая ее уровень. Во избежание этого, необходимо обязательно предпринять определенные шаги для усиления или стабилизации тяги, чтобы печь или котел работал более эффективно.

Установка турбины

Можно ли поставить турбину на автомобиль, зависит от конкретной модели авто. В некоторых случаях проще приобрести новую машину, чем подбирать запчасти. Если же вы решили это сделать, то найдите хорошего мастера, потому что самостоятельно справиться с установкой довольно сложно.

Процесс переоборудования начинается с того, что все детали в автомобиле, связанный со впуском и выпуском воздуха, снимают. Новый турбоколлектор соединяют с турбиной, которую разворачивают так, чтобы работа с присоединением патрубков была максимально упрощена.

Подшипники турбины, которая вращается с большой скоростью, постоянно нуждаются в смазке. Трубку подачи масла подключают к месту в двигателе, где масло идет под давлением.

Для подключения можно также использовать тройник датчика давления масла. Другой конец трубки подсоединяют к верхней части картриджа турбины. Сливаться масло будет уже под низким давлением в поддон через специальный сосок. Система охлаждения будет подключаться с другой стороны от водяной помпы.

Поскольку в двигатель будет поступать больше воздуха, ему потребуется больше топлива. Чтобы увеличить его подачу, устанавливают более производительные форсунки. Не помешает также установка нового топливного насоса, соответствующего форсункам. Но делать ли это, решают в каждом конкретном случае.

Избыточное давление воздуха в двигателе будет контролировать электроника. К ней подключают датчики температуры охлаждающей жидкости и воздуха. Контроллер должен быть откалиброван так, чтобы топливо впрыскивалось ровно в необходимый момент времени, связанный с состоянием двигателя.

Прошивкой мотора должен заниматься специалист с большим опытом за плечами. В противном случае, сбив заводские настройки, можно привести двигатель в нерабочее состояние, и затем тратить деньги на его ремонт.

Если на автомобиль будет установлен компрессор, то настройка пройдет значительно проще. Не потребуется такое количество дополнительных деталей. Он сможет работать на низких и на высоких оборотах.

В целом процесс переоборудования довольно трудоемкий и требует навыков. Соответственно и цена вопроса будет высокой. Нужно ли вам это, решайте сами. Зато при успешном монтаже турбины динамические характеристики автомобиля значительно улучшаются.

Современная паровая электростанция в действии

Тепло, отработанного в турбине пара поступает в конденсатор через трубки. Кол-во высвобождаемого тепла велико, и, поэтому, охлаждающая вода должна быть нагрета несущественно. В виду этого, расход у мощных паротурбинных установок весьма велик. Порой он может достигать до 20000 м3/час. Тем более если мощность станции 100000 кВт. В данных случаях охлаждающая подается вода циркулярным насосам из речки и после выполнения собственной функции сливается опять в реку, только ниже места забора.

Действие крепкой струйки пара на лопасти приводит вал во вращение в паровых турбинах

В паровых турбинах строение такое, что возможная энергия пара, пройдя процесс расширении в соплах, превращается в кинетическую энергию, способную перемещаться с высокой скоростью. Мощная струйка пара подается на изогнутые лопатки, которые закреплены по окружности диска, насаженного на вал. Действие крепкой струйки пара на лопасти и приводит вал во вращение.

Чтобы изменить энергию пара в кинетическую, необходимо обеспечить ему свободный выход из парогенератора, в котором он находится, по соплу, в пространство. Плюс ко всему, давление пара нужно больше, чем давление того самого пространства. Необходимо знать, что пар будет выходить с очень большой скоростью.

Скорость выхода пара из сопла зависит от подобных факторов:

  • От температуры и давления до увеличения;
  • Какое давление есть в пространстве, в которое он вытекает;
  • Форма сопла, по которому вытекает пар, также оказывает влияние на скорость.

Вал турбины должен соединяться с валом самой рабочей машины. Какой она будет, зависит от области, в которой применяется рабочая машина. Это может быть энергетика, металлургия, приводы турбогенераторов, воздуходувные машины, нагнетатели воздуха, насосы, водный и ЖД транспорт.

Свойства турбины

Основной задачей турбины является повышение мощности мотора машины. В настоящее время имеется множество способов повышения мощности двигателя: чип тюнинг, установка фильтров нулевого сопротивления, расточка цилиндров, полировка впускных каналов, использование закиси азота. Наиболее доступным и легким способом повышения мощности мотора является турбина для авто.

Работа турбонаддува заключается в выводе отработанных газов на лопасти турбинного колеса через выпускной коллектор. Турбинное колесо устанавливается на одной оси с компрессионным колесом, которое нагнетает высокое давление воздуха и подает его на впускной коллектор мотора. Эти действия в значительной мере увеличивают мощность двигателя и снижают потребление топлива.

Что такое турбокомпрессор и из чего он состоит

Механический турбокомпрессор для легкового автомобиля

Если коротко, турбокомпрессор — это устройство для нагнетания сжатого воздуха в цилиндры двигателя.

Схема стандартного механического компрессора для легковых автомобилей

А теперь разберёмся с этим устройством подробнее.

Схема движения воздуха и выхлопных газов в механическом компрессоре

Мотор работает, потому что в нём постоянно горит топливно-воздушная смесь, подаваемая в цилиндры. Оптимальное соотношение топлива и воздуха в этой смеси зависит от типа двигателя. Размеры цилиндров тоже важны: именно они ограничивают объём подаваемой смеси. Турбокомпрессор устраняет это ограничение. Во время такта впуска он подаёт в цилиндры больше воздуха, дополнительно обогащая смесь. Сгорая, она выделяет гораздо больше энергии, увеличивая мощность двигателя на 20–40%. Турбокомпрессоры бывают двух типов:

Механический турбокомпрессор использует энергию выхлопных газов: они подаются на крыльчатку турбины, заставляя её вращаться. На том же валу располагаются лопасти компрессора, которые и создают необходимый поток воздуха, нагнетаемого в цилиндры.

Электрические турбокомпрессоры появились относительно недавно. Они не используют в работе выхлопные газы. Давление эти устройства нагнетают с помощью отдельных компактных электрических компрессоров.

Турбонаддув на ВАЗ своими руками

Сегодня турбонаддув на ВАЗ – это экзотика. Но преимущества в плане мощности турбо моторов над «атмосферными» способствуют появлению машин, которые оснащены турбинами. Фактически турбонаддув на ваз своими руками — это получение максимального количества лошадей. При одном и том-же объеме турбированный двигатель может иметь мощность в 2 раза большую при том-же расходе топлива. Сегодня в моду вошли турбодвигатели с небольшим литражом.Специфика подобных моторов такова, что если большинство усовершенствований ничего не дают на атмосферниках, то на турбинных моторах полученные результаты потрясают. У многих есть мнение, что с прямотоком двигателю легче «дышать» и крутится. Но это недоказанные мнения. Если атмосферный двигатель придает больше звука, чем прямоток, то на турбо элементарным впуском и выпуском легко добиться высоких результатов.Рассмотрим турбонаддув на ваз своими руками в плане модернизации, вариант установки турбины с низким давлением и двигателем с распределенным впрыском. Коленвал, шатуны и блок щилиндров можно применять стандартные. Клапаны и распредвал — тоже. Возможна разница в головке цилиндров и поршнях т.к. установка турбины потребует снижения уровня сжатия. А добиться такого результата можно или специальными поршнями, или увеличением камеры сгорания. Поршни можно оставить и родные, а ограничиться только головкой.Впрыску необходим увеличенный ресивер и нестандартная программа управления. Стоит отметить что турбонаддув на ваз своими руками также потребует изменений смазки.Отличается и выпуск – между приемной трубой и выпускным коллектором теперь расположена турбина. Резонатор и глушитель желательно использовать стандартные, но для получения большой мощности можно установить и прямоточный выпуск.Установка турбины низкого давления – на ваше усмотрение и по вашим возможностям. В случае с автомобилем ВАЗ турбонаддув на ваз своими руками монтируют на привод правого колеса между приемной трубой и выпускным коллектором. К компрессору подается два воздушных патрубка. Первый соединен с ресивером, а второй с воздушным фильтром.Таким образом, наиболее дефицитная и дорогая деталь это турбина. Для сравнения можно привести турбину с характеристиками заводской машины и турбированной. Последний автомобиль оснащается стандартным выпуском, поэтому он не настроен на получение большой мощности. Автомобиль с турбированным двигателем позволяет получать максимум мощности.

Важные моменты работы с турбированным двигателем

  • чтобы турбированный двигатель служил долго, его перед каждой поездкой следует тщательно прогревать на низких оборотах как минимум в течение 2 минут;
  • масло, заливаемое в турбокомпрессор, должно быть качественным. Да, оно стоит дорого, однако экономия в этом случае ни к чему хорошему не приведёт;
  • необходимо регулярно контролировать состояние как воздушных, так и масляных фильтров автомобиля, так как даже незначительное загрязнение этих элементов может нанести двигателю непоправимый ущерб;
  • следует помнить, что турбированный двигатель нуждается в обкатке. Его нельзя подвергать серьёзным нагрузкам до тех пор, пока он не пройдёт как минимум 2 тыс. километров. Всё это время давление в компрессоре не должно превышать отметку в 0.6 бар;
  • мотор с компрессором не стоит глушить сразу. Лучше дать ему возможность поработать на холостых оборотах как минимум одну минуту. Это остудит турбину;

Несмотря на ряд минусов, после установки турбокомпрессора водителя ждут перемены к лучшему. У мотора не только увеличится мощность, но и серьёзно снизится «прожорливость», так как в турбированной машине около 30% несгоревшего бензина не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно. Так что при соблюдении вышеперечисленных мер предосторожности водитель не только сможет ездить быстрее, но ещё и неплохо сэкономит.

Минусы электрического варианта

Многие мои читатели думают — что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.

Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.

Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.

А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.

Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.

Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.

Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.

А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.

Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.

Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.

Особенности выбора

Производительность котлоагрегата, функционирующего на твёрдом топливе, в значительной мере обусловливается профессионально выбранным нагнетателем.

Для того чтобы правильно выбрать вентилятор нужно обратить внимание на такие параметры:

  1. Сопоставимость с отопительным котлом.
  2. Производительность дутьевого устройства и рабочее напряжение.
  3. Тип и принцип функционирования.
  4. Металл корпуса и рабочей крыльчатки.

В случае неправильного выбора оборудования, когда вентилятор для твердотопливного котла не сможет подавать в топку необходимый объем воздуха, начнется процесс неполного сгорания топлива, КПД котла упадет, а температурный режим достигнут не будет.

В случае, когда нагнетатель будет установлен большой мощности, он выдаст большое количество воздуха в топку. Процесс горения будет интенсивным, котел быстро наберет необходимую температуру и контроллер блока управления подаст сигнал на отключение вентилятора, таким образом, дутьевое устройство попадет в процесс тактования, когда будет часто включаться и выключаться, что приведет к преждевременному износу оборудования и выходу его из строя.

Рекомендованные варианты установки вентиляторов WPA для котлов ЗОТ или Карбон, для отопительных агрегатов, работающих на антраците:

  • WPA 120, объем поступающего воздуха — 285 м3, мощность — 32, кВт.
  • WPA 140, объем поступающего воздуха — 395 м3, мощность — 44, кВт.
  • WPA 142, объем поступающего воздуха — 505 м3, мощность — 56, кВт.
  • WPA 160, объем поступающего воздуха — 600 м3, мощность — 67, кВт.

Выводы

Как видно, карбюраторный двигатель с турбиной имеет право на существование и может даже оказаться более выгодным по сравнению с обычным атмосферным, хотя такое переоборудование доставит хлопот и потребует серьезных переделок и денежных затрат. По понятным причинам на практике турбированные карбюраторные ДВС встречается очень редко, тем более на гражданских авто.

Также перед установкой компрессора стоит предварительно определиться с тем, в каких режимах планируется эксплуатация автомобиля: скоростная езда по трассе или обычные повседневные поездки по городу.

Еще важно подобрать и правильно настроить турбину в соответствии с рабочим объемом самого силового агрегата. Как правило, процесс настройки является не менее трудоемким, чем монтаж. . Что касается ресурса двигателя, в большинстве случаев установка наддува на атмосферный агрегат так или иначе уменьшает срок службы мотора и КПП, особенно если двигатель и трансмиссия не были для этого специально подготовлены и доработаны

Что касается ресурса двигателя, в большинстве случаев установка наддува на атмосферный агрегат так или иначе уменьшает срок службы мотора и КПП, особенно если двигатель и трансмиссия не были для этого специально подготовлены и доработаны.

Описание и схема работы усилителя тяги (видео)

В следующем видео эксперты расскажут об усилителе, а также о схеме его работы. При этом они укажут преимущества такого способа выведения продуктов горения.

Идея практического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности. О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.

Сборник докладов Восьмой конференции РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ-2016

%PDF-1.6 %
3953 0 obj > endobj 3514 0 obj > endobj 3950 0 obj >stream
2017-01-17T00:37:59+04:002016-06-05T01:24:12+04:002017-01-17T00:37:59+04:00PScript5.dll Version 5.2.2application/pdf

  • Сборник докладов Восьмой конференции РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ-2016
  • РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ — 2016, ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС
  • uuid:20e7a004-da91-432b-be3c-166d74a03049uuid:b65f3a9f-0c03-4c58-bee0-ce061cf1f203Acrobat Distiller 8.1.0 (Windows)


    endstream endobj 4283 0 obj >/Encoding>>>>> endobj 3906 0 obj > endobj 3521 0 obj > endobj 3522 0 obj > endobj 3523 0 obj > endobj 3524 0 obj > endobj 3525 0 obj > endobj 3526 0 obj > endobj 3527 0 obj > endobj 3528 0 obj > endobj 3529 0 obj [3724 0 R] endobj 3530 0 obj [3725 0 R] endobj 3531 0 obj [3726 0 R] endobj 3532 0 obj [3727 0 R] endobj 3533 0 obj [3728 0 R] endobj 3534 0 obj [3729 0 R] endobj 3535 0 obj [3730 0 R] endobj 3536 0 obj [3731 0 R] endobj 3537 0 obj [3732 0 R] endobj 3538 0 obj [3733 0 R] endobj 3539 0 obj [3734 0 R] endobj 3540 0 obj [3735 0 R] endobj 3541 0 obj [3736 0 R] endobj 3542 0 obj [3737 0 R] endobj 3543 0 obj [3738 0 R] endobj 3544 0 obj [3739 0 R] endobj 3545 0 obj [3740 0 R] endobj 3546 0 obj [3741 0 R] endobj 3547 0 obj [3742 0 R] endobj 3548 0 obj [3743 0 R] endobj 3549 0 obj [3744 0 R] endobj 3550 0 obj [3745 0 R] endobj 3551 0 obj [3746 0 R] endobj 3552 0 obj [3747 0 R] endobj 3553 0 obj [3748 0 R] endobj 3554 0 obj [3749 0 R] endobj 3555 0 obj [3750 0 R] endobj 3556 0 obj [3751 0 R] endobj 3557 0 obj [3752 0 R] endobj 3558 0 obj [3753 0 R] endobj 3559 0 obj [3754 0 R] endobj 3560 0 obj [3755 0 R] endobj 3561 0 obj [3756 0 R] endobj 3562 0 obj [3757 0 R] endobj 3563 0 obj [3758 0 R] endobj 3564 0 obj [3759 0 R] endobj 3565 0 obj [3760 0 R] endobj 3566 0 obj [3761 0 R] endobj 3567 0 obj [3762 0 R] endobj 3568 0 obj [3763 0 R] endobj 3569 0 obj [3764 0 R] endobj 3570 0 obj [3765 0 R] endobj 3571 0 obj [3766 0 R] endobj 3572 0 obj [3767 0 R] endobj 3573 0 obj [3768 0 R] endobj 3574 0 obj [3769 0 R] endobj 3575 0 obj [3770 0 R] endobj 3576 0 obj [3771 0 R] endobj 3577 0 obj [3772 0 R] endobj 3578 0 obj [3594 0 R] endobj 3579 0 obj [3589 0 R] endobj 3580 0 obj [3590 0 R] endobj 3581 0 obj [3591 0 R] endobj 3582 0 obj [3592 0 R] endobj 3583 0 obj [3593 0 R] endobj 3584 0 obj [3585 0 R] endobj 3585 0 obj > endobj 3586 0 obj > endobj 3300 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 3949 0 obj > endobj 3301 0 obj >stream
    HWۊ}/?
    FyBuicL{vmC03kL)UJg]*q✓ۗ_O. t9nydםqBRTv
    RJ:t6cқ.D’R*ݽ~x6.pNuwJ
    GEB겂n}wkp/H+%z/uJc%dg*򧃿

    Расход и работа паровой турбины

    Паровые турбины — одна из старейших и наиболее универсальных технологий первичных двигателей, остающихся в общем использовании. Они приводят в движение бесчисленное количество машин и вырабатывают энергию на многих заводах по всему миру. Паровые турбины использовались более 120 лет, когда они заменили поршневые паровые двигатели из-за их более высокой эффективности и более низкой стоимости. Мощность паровой турбины может варьироваться от 20 киловатт до нескольких сотен мегаватт (МВт) для больших водителей.

    Паровая турбина используется для выработки максимального количества механической энергии с использованием минимального количества пара в компактном приводе, обычно в конфигурации с прямым приводом. Возможности изменения или регулировки скорости также важны для паровых турбин. В настоящее время паровые турбины широко используются в различных приводах для механических приводов и энергоблоков и производят почти 1 миллион (МВт) мощности по всему миру.

    Ротор паровой турбины — это вращающийся элемент, к которому прикреплены колеса и лопасти.Лезвие — это компонент, который извлекает энергию из пара.

    Конструкции и типы паровых турбин

    Доступны два основных типа конструкций паровых турбин. Один из них — это импульсная конструкция, в которой ротор вращается в результате воздействия пара на лопасти. Другой является реактивной конструкцией, и он работает по принципу, согласно которому ротор получает свою вращающую силу от пара, покидающего лопасти.

    Пар обычно входит в один конец, движется в одном направлении к другому концу секции и выходит из обсадной колонны для повторного нагрева или перехода к следующей секции.Однако в паровой турбине с двойным потоком пар входит в середину и течет в обоих направлениях к концам секции. Двухпоточные устройства были популярны много лет назад. За исключением особых обстоятельств, они не рекомендуются для современных приложений.

    Конденсатор

    Основным типом паровой турбины является конденсационная паровая турбина, которая использовалась для больших приводов с превышением определенного предела номинальной мощности (скажем, как очень грубое указание, выше 8 МВт). Эти паровые турбины выпускаются непосредственно в один или несколько конденсаторов, которые поддерживают условия вакуума на выходе из паровой турбины. Ряд трубок с охлаждающей водой конденсирует пар в воду (жидкость) в конденсаторе.

    Вакуум в конденсаторе возникает, когда охлаждающая вода из окружающей среды конденсирует пар (выхлоп турбины) в конденсаторе. Поскольку известно, что небольшое количество воздуха просачивается в систему, когда давление ниже атмосферного, для удаления неконденсируемых газов из конденсатора обычно используется относительно небольшой компрессор.Неконденсирующиеся газы могут включать воздух, небольшое количество побочного продукта коррозии, вызванной реакцией вода-железо, и водород.

    Процессы конденсационной паровой турбины производят максимальную механическую мощность и эффективность от подачи пара. Однако выходная мощность конденсационных паровых турбин чувствительна к температуре окружающей среды. Конденсационные паровые турбины дорогие, большие, сложные и менее пригодны для применения с механическим приводом. Паровые турбины, особенно для машин малого и среднего размера, пропускают пар вокруг рядов лопаток и через торцевые уплотнения.Когда конец находится под низким давлением, как в случае с конденсационными паровыми турбинами, воздух может просочиться в систему. Утечки вызывают меньшую мощность, чем ожидалось.

    Противодавление

    Другой тип паровой турбины — это паровая турбина с противодавлением, которая является наиболее подходящим оборудованием для приложений с механическим приводом, таких как приводы компрессоров или насосов. Термин противодавление относится к паровым турбинам, которые выпускают пар с давлением выше атмосферного.Давление нагнетания обычно определяется конкретным применением пара в установке. Более низкие давления часто используются в малых и больших приложениях низкого давления (НД), таких как системы отопления, а более высокие давления часто используются при подаче пара в промышленные процессы.

    Промышленные процессы часто включают дальнейшее расширение для других меньших механических приводов с использованием небольших паровых турбин для привода вращающегося оборудования (например, насосов смазочного масла), которое непрерывно работает в течение длительного времени. Значительная механическая способность генерировать энергию приносится в жертву, когда пар используется при значительном давлении, а не расширяется до вакуума в конденсаторе. Выпуск пара в парораспределительную систему при избыточном давлении 10 бар (изб.) Может принести в жертву примерно половину мощности, которая могла бы быть произведена при условиях пара на входе около 50 бар изб. И 420 ° C, что типично для малых и средних паровых турбин.

    Между выходной механической мощностью конденсационной паровой турбины и комбинацией мощности и пара паровой турбины с противодавлением может быть обеспечено практически любое соотношение выходной мощности к теплу.Паровые турбины с противодавлением могут иметь множество различных противодавлений, что дополнительно увеличивает изменчивость отношения мощности к теплу.

    Добыча

    Третий тип паровых турбин — паровые турбины с отжимом. Отборная турбина имеет одно или несколько отверстий в корпусе для отбора части пара при некотором промежуточном давлении. Отобранный пар можно использовать в технологических целях. Давление отбора пара может регулироваться или не регулироваться автоматически в зависимости от конструкции паровой турбины.

    Регулируемый отбор позволяет лучше регулировать поток пара через паровую турбину для выработки дополнительной механической энергии в зависимости от рабочих сценариев. В некоторых специальных паровых турбинах могут быть предусмотрены несколько точек отбора, каждая из которых имеет разное давление, соответствующее разной температуре, при которой на установке необходимы услуги по обогреву (или другие услуги).

    Конкретные потребности предприятия в паре и электроэнергии с течением времени определяют степень отбора пара.В больших, часто сложных установках, дополнительный пар может поступать (поступать в корпус и увеличивать поток в паровом тракте) к паровой турбине. Часто это происходит, когда несколько котлов и паропроизводящих систем используются при разном давлении из-за сложности установки и необходимости достижения максимальной тепловой эффективности или ее исторического существования (в сложных установках, которые подвергались нескольким реконструкциям и расширениям). Эти паровые турбины называются паровыми турбинами с впуском.Производители адаптировали запросы клиентов на дизайн, изменяя площадь проходного сечения на ступенях и степень, в которой пар извлекается (или удаляется из пути потока между ступенями) в соответствии со спецификациями. В местах отбора и впуска пара клапаны регулирования расхода пара обычно увеличивают стоимость пара и системы управления.

    Когда пар расширяется за счет высокого отношения давления, как в больших паровых турбинах, пар может начать конденсироваться в турбине, когда температура пара падает ниже температуры насыщения при этом давлении.Если в паровой турбине образуются капли воды, может произойти эрозия лопаток, когда капли ударяют по лопаткам. На этом этапе расширения пар иногда возвращается в котел и повторно нагревается до высокой температуры, а затем возвращается в паровую турбину для дальнейшего (безопасного и надежного) расширения. В некоторых крупных паротурбинных установках сверхвысокого давления также могут быть установлены системы двойного перегрева.

    Паровые турбины с отбором и впуском являются специальными машинами, и их следует использовать только в тех случаях, когда они действительно необходимы, поскольку их работа и управление всей системой сложны и иногда могут привести к эксплуатационным проблемам.Паровые турбины с отбором и впуском представляют собой сложные турбомашины со сложным управлением и эксплуатацией, которые должны одновременно управлять паровыми турбинами (часто с переменной нагрузкой) с различными регуляторами расхода пара в зависимости от других агрегатов и требований системы. Их следует использовать только на специальных крупных установках, в которых другие более простые паровые турбины не могут быть коммерчески конкурентоспособными по своим мощностям, тепловому КПД или другим соображениям. Обычно использование сложной паровой турбины с отбором и впуском не оправдано для работы с мощностью в несколько мегаватт и сложных схем работы паровой турбины с переменной нагрузкой и скоростью.

    Расход пара, работа и конструкция

    Пар сначала нагревается в системе генерации пара (например, в котлах или системах утилизации отходящего тепла), где он достигает высокой температуры, примерно от 400 ° C до 600 ° C. Первый клапан, с которым сталкивается пар при движении от паропроизводящей системы к паровой турбине, — это главный запорный клапан (главный отключающий или отключающий клапан), который либо полностью открыт, либо полностью закрыт. Этот клапан часто не контролирует поток пара, кроме как полностью его остановить.

    Рис. 2. Показан еще один пример паровой турбины с внутренними устройствами, компонентами и подсистемами.

    Регулирующие или дроссельные клапаны в различных компоновках и конфигурациях также используются для управления впуском пара. Также распространены комбинированные триггерные и дроссельные клапаны. Во многих паровых турбинах должны быть предусмотрены как минимум два независимых отключающих клапана для надлежащего резервирования. Эти клапаны расположены непосредственно перед паровой турбиной и предназначены для выдерживания полной температуры и давления пара.Эти клапаны необходимы, потому что в случае потери механической нагрузки паровая турбина быстро разгонится и разрушится. Это случается редко. Причиной этого может быть необычная основная причина, например, отказ муфты. Возможны и другие несчастные случаи, из-за которых потребуется два или три независимых запорных клапана, которые обеспечивают безопасность и надежность, но увеличивают стоимость системы.

    Приводы паровых турбин оснащены дроссельными клапанами или регуляторами сопел для регулирования потока пара и обеспечения работы с переменной скоростью.Привод паровой турбины может выполнять ту же функцию, что и привод электродвигателя с регулируемой скоростью. Паровые турбины обычно могут работать в широком диапазоне скоростей и не выходят из строя при перегрузке. Они также создают высокий пусковой крутящий момент, необходимый для нагрузок с постоянным крутящим моментом, например, для поршневых насосов или компрессоров.

    Пар ударяет по первому ряду лопастей при таком высоком давлении, что он может создавать крутящий момент с небольшой площадью поверхности. Воздействие пара заставляет ротор вращаться. Однако по мере продвижения ступеней паровой турбины пар теряет давление и энергию, поэтому требуются все более большие площади поверхности. По этой причине размеры лопастей увеличиваются с каждой ступенью. Когда пар выходит из турбины, его температура падает, и он теряет почти все свое повышенное давление. Некоторое падение давления также происходит на диафрагме, которая является компонентом между внешней стенкой и внутренней стенкой. Перегородки диафрагмы направляют пар к вращающимся лопастям.

    Пар должен ударять по лопастям под определенным углом, чтобы максимально увеличить полезную работу давления пара. Здесь в игру вступают сопла. Между лопастными колесами размещены неподвижные кольца форсунок, чтобы «повернуть» пар под оптимальным углом для удара лопастей. Упорный подшипник установлен на одном конце главного вала для сохранения его осевого положения и предотвращения столкновения движущихся частей с неподвижными частями. Опорный подшипник поддерживает главный вал и не позволяет ему выскакивать из корпуса на высоких скоростях.

    Вытяжной колпак направляет пар из последней ступени паровой турбины, и он спроектирован таким образом, чтобы минимизировать потерю давления, которая может снизить тепловой КПД паровой турбины. После выхода из выхлопной секции пар поступает в конденсатор, где охлаждается до жидкого состояния. В процессе конденсации пара обычно создается вакуум, который затем вводит больше пара из паровой турбины. Вода возвращается в систему производства пара, повторно нагревается и используется повторно. Регулятор — это устройство, контролирующее скорость турбины.Современные паровые турбины имеют электронный регулятор, который использует датчики для контроля скорости, проверяя зубья ротора.

    Чтобы спроектировать более эффективную паровую турбину, следует использовать кожух с соответствующими соплами и лопатками для ограничения пара и клапаны для управления подачей пара к соплам. Толстостенные отливки, используемые для секций турбин, работающих под давлением, называются кожухами и обычно изготавливаются из легированной стали. Некоторые конструкции включают внутреннюю и внешнюю оболочки, которые служат для уравновешивания перепада давления и уменьшения толщины оболочки при тепловом напряжении, запуске и нагрузке.Многоступенчатые конструкции используются для повышения эффективности. Тип и количество ступеней турбины, а также форма и размер лопаток различаются. Они определяются на основе давления и температуры пара, давления выхлопных газов и скорости.

    Когда ротор паровой турбины неподвижен, пар, проходящий через сопло, с полной силой ударяет по лопаткам, создавая наибольший крутящий момент. Однако, поскольку это происходит при остановленном роторе, выполняемая работа равна нулю.С другой стороны, если скорость ротора равна скорости пара, пар не будет иметь компоненты скорости относительно лопастей, и лопасти не будут вращаться. Следовательно, этот случай приводит к нулевому крутящему моменту и, опять же, нулевой работе. Максимальная эффективность достигается между этими двумя крайностями. Для достижения идеальных условий эксплуатации и максимальной эффективности необходимо провести надлежащую оптимизацию.

    Из-за высокого давления, используемого в паровых турбинах, кожух довольно толстый, и, следовательно, паровые турбины обладают большой тепловой инерцией.Их следует медленно нагревать и охлаждать, чтобы минимизировать дифференциальное расширение между вращающимися лопастями и неподвижными компонентами. Для разогрева больших паровых турбин может потребоваться от пяти до девяти часов. В то время как агрегаты меньшего размера имеют более быстрое время запуска, паровые турбины заметно отличаются от поршневых двигателей, которые запускаются быстро, и от газовых турбин, которые могут запускаться за умеренное время и с разумной скоростью следовать за нагрузкой.

    Паровые турбины обычно работают непрерывно в течение продолжительных периодов времени, даже если пар, подаваемый в установку, и передаваемая механическая мощность могут изменяться в течение таких периодов непрерывной работы.Поскольку большинство паровых турбин выбираются для применений с высокими коэффициентами нагрузки, характер их применения часто учитывает необходимость только медленных изменений температуры во время работы, и можно допустить длительное время запуска. Паровые котлы также имеют длительное время запуска.

    Поток, износ и деградация

    Примеси в паре могут вызывать отложения, накипь и коррозию в паровых турбинах, что отрицательно влияет на их работу. Три наиболее важных механизма отказа в любой паровой турбине низкого давления, связанные с коррозией, — это точечная коррозия, коррозионная усталость и коррозионное растрескивание под напряжением.Местная паровая среда определяет, возникают ли эти механизмы повреждения на поверхностях лезвий и дисков.

    Зона фазового перехода, где расширение и охлаждение пара приводит к конденсации, особенно важна. Ряд процессов, происходящих в этой зоне, таких как осаждение химических соединений из перегретого пара, осаждение, испарение и высыхание жидких пленок на горячих поверхностях, приводят к образованию потенциально коррозионных отложений на поверхности.

    Чистота пара и условия отключения — два параметра, которые приводят к коррозионным повреждениям.Еще одним важным фактором могут быть условия окружающей среды, возникающие во время останова. Это условия, которые возникают во время незащищенного останова, когда насыщенные кислородом влажные и жидкие пленки образуются на поверхностях паропровода в результате гигроскопических эффектов. Эти пленки непосредственно вызваны ненадлежащими методами останова, принятыми группой эксплуатации / технического обслуживания паровых турбин или всей командой. Они могут привести к питтингу, который чаще всего является предвестником механизмов коррозии.

    Соответствующие свойства материала (такие как состав, структура и внутренние напряжения) и конструкция (температура, напряжения и щели) также играют важную роль.Точечная коррозия может также возникать во время работы в щелях, например, в местах крепления лезвий. Чистота пара контролирует большинство процессов коррозии и жизненно важна для надежности паровой турбины.

    Механические блокировки могут возникать в результате отложений. Блокировки в чувствительных местах, хотя и встречаются редко, обычно имеют серьезные последствия. Например, даже небольшие отложения на штоке обратного клапана паровой турбины могут нарушить его работу. В случае отключения паровой турбины неисправный обратный клапан может привести к продолжению потока пара и некоторому повреждению турбины.Кроме того, отложения на неподвижных частях, если они достаточно толстые и сильные, могут препятствовать движению лезвия, представляя особый риск механического повреждения небольших лезвий.

    Закупорка парового тракта изменяет соотношение давлений в паровой турбине таким образом, что может вызвать осевое смещение вала. Это может привести к контакту между вращающимися и неподвижными частями, что может привести к серьезному повреждению. Такие условия часто обнаруживаются и избегаются путем контроля давления в паровой турбине.

    Более частым, но менее значимым результатом блокировки потока пара является снижение пропускной способности (поглощающей способности) паровой турбины и изменение эффективного профиля потока пара на лопатках паровой турбины. Эти изменения приводят к уменьшению расхода пара, снижению выходной мощности и снижению КПД турбины. Распространенными примерами являются отложения меди и алюминия в паровых турбинах высокого давления и отложения кремнезема в турбинах среднего и низкого давления.

    Амин Алмаси — старший консультант по вращающемуся оборудованию в Австралии. Он является дипломированным профессиональным инженером Engineers Australia и IMechE и имеет степени бакалавра и магистра в области машиностроения и RPEQ. Он является активным членом Engineers Australia, IMechE, ASME и SPE и является автором более 100 документов и статей, посвященных вращающемуся оборудованию, мониторингу состояния, оффшорным, подводным и надежности.

    Вопросы и ответы — Что такое турбина с противодавлением и конденсационная турбина?

    Турбины с противодавлением: тип паровой турбины, которая используется в промышленных процессах, где требуется пар низкого или среднего давления.Пар высокого давления поступает в паровую турбину с противодавлением, и при расширении пара часть его тепловой энергии преобразуется в механическую. Механическая энергия используется для работы электрического генератора или механического оборудования, такого как насосы, вентиляторы, компрессоры и т. Д.

    Выходящий пар покидает паровую турбину с противодавлением под «избыточным давлением», а затем пар возвращается в установку для использования технологического пара, такого как нагрев или сушка.

    Турбина противодавления

    Конденсационные турбины: внутри конденсационной турбины — пар расширяется ниже атмосферного давления, а затем «конденсируется», нагревая охлаждающую воду в конденсаторе.

    После выхода пара из выпускного отверстия конденсационной турбины давление пара настолько низкое; он больше не используется для обеспечения питания промышленных приложений. Конденсаторные турбины могут использоваться на промышленных электростанциях в качестве конденсатных хвостовиков, соединенных с турбинами с противодавлением. В случаях низкой потребности в технологическом паре избыток пара пропускается через конденсирующий хвост для выработки большей мощности. Конденсационная турбина не сильно отличается от турбины с противодавлением по своим габаритным размерам, количеству пара (за исключением выходного давления), срокам поставки и цене.Пароконденсатное оборудование требует дополнительных капиталовложений «баланс установки» плюс наличие охлаждающей воды. Конденсаторно-турбинная установка мощностью 1 МВт требует около 0,1 м3 / с охлаждающей воды.

    Паровая конденсационная турбина

    Этот текст представляет собой выдержку из вопросов, собранных в результате многочисленных запросов анонимных людей, работающих в сфере проектирования и проектирования трубопроводов. Ответы или обсуждение тем предоставил Джеймс О. Пеннок. Изображения получены с www.Coastalflange.com

    Что такое паровая турбина с противодавлением и какова ее роль в энергоэффективности?

    Во-первых: парогенераторная установка представляет собой комбинацию котла и турбины. Котел вырабатывает пар, используя уголь, природный газ или другие виды топлива, такие как биомасса, а сверхгорячий пар высокого давления запускает турбину для выработки электроэнергии. Это практически большинство электростанций в мире, которые производят электричество для нас с вами.

    Давайте подробнее рассмотрим паровую часть этой системы.

    Котел нагревает воду и производит пар. Пар под высоким давлением и высокой температурой вращает турбину; выполнив полезную работу, пар покидает турбину при более низких температуре и давлении. Этот пар конденсируется в воду, которая снова поступает в котел, и цикл повторяется.

    Вышеупомянутая структура неплохо работает для системы, основной целью которой является выработка электроэнергии.

    Теперь рассмотрим типичную перерабатывающую промышленность (химическая, сахарная, фармацевтическая, пищевая …), в которой пар используется не для энергии, а для нагрева / сушки.Из-за характера таких процессов значительное количество энергии при высокой температуре пара высокого давления теряется зря . Итак, кто-то подумал, будет ли общая эффективность процесса выше, если пар с высоким давлением и температурой сначала запускает турбину, генерирует энергию, а пар, который покидает систему (при более низком давлении и температуре, достаточно хорош) для отопления) затем используется для первоначальной отопительной цели?

    Оказывается, это эффективная идея, и она дала рождение котельной ТЭЦ (теплоэлектроцентрали).

    Турбина, используемая для выработки электроэнергии в этой системе, должна быть так называемого типа без конденсации. То есть после выхода пара из турбины он не конденсируется в воду, как в обычной паровой турбине. И, конечно же, он не должен конденсироваться в воду, потому что пар должен двигаться вперед для своей первоначальной цели нагрева или сушки!

    Такие неконденсирующиеся паровые турбины, которые используются в когенерации или комбинированном производстве тепла и электроэнергии, также называются паровыми турбинами с противодавлением.

    Я помню, как посещал компании, производящие паровые турбины с противодавлением в Индии. Многие из них — это малые и средние фирмы, которыми управляют предприниматели, имеющие опыт работы с обычными котлами или паровыми турбинами, но понявшие, что есть более эффективный способ управлять этими вещами!

    Производитель паровых турбин с противодавлением | IBA

    Турбины с противодавлением (без конденсации)

    Обычно пар, подаваемый в сеть, не намного превышает температуру насыщения. Термин «противодавление» для турбин с противодавлением относится к турбинам, которые выбрасывают пар при атмосферном давлении и выше. В конкретном приложении ТЭЦ устанавливается давление нагнетания. 50, 150 и 250 фунтов на квадратный дюйм являются наиболее типичными уровнями давления для парораспределительных систем. В системах централизованного теплоснабжения чаще всего используется более низкое давление, а в промышленных процессах — более высокое давление.

    Промышленные процессы часто включают дальнейшее расширение механических приводов с использованием небольших паровых турбин для привода тяжелого оборудования, которое непрерывно работает в течение длительных периодов.Возможности по выработке электроэнергии значительно снижаются, когда пар используется под значительным давлением, а не расширяется до вакуума в конденсаторе. Выпуск пара в парораспределительную систему под давлением 150 фунтов на квадратный дюйм может принести в жертву чуть более половины мощности, которая могла бы быть выработана при условиях пара на входе 750 фунтов на квадратный дюйм и 800 ° F, что типично для систем с небольшой паровой турбиной . Паровая турбина работает на основных принципах термодинамики, используя часть цикла Ренкина.

    Перегретый пар (или сухой насыщенный пар, в зависимости от применения) попадает в турбины с противодавлением после выхода из котла при высокой температуре и высоком давлении. Пар с высокой теплотой / давлением преобразуется в кинетическую энергию с помощью сопла (неподвижное сопло в турбине импульсного типа или неподвижные лопасти в турбине реактивного типа). Как только пар выходит из сопла, он движется с большой скоростью и направляется к лопаткам турбины. На лезвия создается сила из-за давления пара на лезвия, заставляющего их двигаться.Генератор или другое подобное устройство можно поместить на вал, и энергия, которая была в паре, теперь может быть сохранена и использована.

    Газ выходит из турбины с противодавлением в виде насыщенного пара (или смеси жидкости и пара в зависимости от применения) при более низких температуре и давлении, чем на входе, и направляется в конденсатор для охлаждения. Если мы посмотрим на первый закон, мы сможем найти уравнение, сравнивающее скорость, с которой работа совершается на единицу массы. Чтобы максимизировать КПД турбины, пар в турбине с противодавлением расширяется и выполняет работу в несколько этапов.Эти ступени характеризуются тем, как из них извлекается энергия, и известны как импульсные или реактивные турбины. В большинстве паровых турбин используется смесь реактивной и импульсной конструкции: каждая ступень ведет себя как одна или другая, но вся турбина использует оба. Обычно секции более высокого давления являются реакционными, а ступени более низкого давления — импульсными.

    Позвоните нам сегодня и предоставьте следующую информацию, чтобы мы могли предоставить вам предложение по паровой турбине.

    Паровая турбина — Принцип работы и типы паровой турбины

    ЧТО ТАКОЕ ПАРОВАЯ ТУРБИНА?

    Паровая турбина — это один из видов тепловых машин, в которых тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу. Конструкция паровой турбины очень проста. К турбине не прикреплены шток поршня, маховик или золотниковые клапаны. обслуживание довольно простое. Он состоит из ротора и набора вращающихся лопастей, которые прикреплены к валу, а вал размещен в середине ротора.К валу ротора подключен электрический генератор, известный как паротурбинный генератор. Турбинный генератор собирает механическую энергию с вала и преобразует ее в электрическую. Паровой турбогенератор также повышает КПД турбины.

    ИСТОРИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    Первая паровая турбина была изобретена греческим математиком Героем Александрийским около 120 г. до н.э. и была поршневой. Современная паровая турбина была изготовлена ​​сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году.Дизайн многократно менялся. Мощность турбины составляет от 0,75 кВт до 1000 МВт. Это широкий спектр применений, таких как насосы, компрессоры и т. Д. Современная паровая турбина также используется в качестве первичного двигателя на большой тепловой электростанции.

    ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    Принцип работы паровой турбины зависит от динамического действия пара. Высокоскоростной пар выходит из сопел и ударяется о вращающиеся лопатки, которые установлены на диске, установленном на валу.Этот высокоскоростной пар создает динамическое давление на лопасти, при котором лопасти и вал начинают вращаться в одном направлении. Как правило, в паровой турбине энергия давления пара отбирается, а затем преобразуется в кинетическую энергию, позволяя пару проходить через Форсунки. Преобразование кинетической энергии выполняет механическую работу с лопастями ротора, а ротор соединен с паротурбинным генератором, который действует как посредник. Турбогенератор собирает механическую энергию от ротора и преобразует ее в электрическую.Поскольку конструкция паровой турбины проста, ее вибрация намного меньше, чем у другого двигателя при той же скорости вращения. Хотя для повышения скорости вращения турбины используются различные типы систем управления.

    ВИДЫ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

    По принципу работы различают типов паровых турбин .

    ,

    1. По принципу работы паровые турбины в основном делятся на две категории:

    а) Импульсная турбина

    б).Реакционная паровая турбина

    ⇨Когда пар ударяет по движущимся лопастям через сопла, называемые импульсной турбиной, и когда он ударяет по движущимся лопастям под давлением через направляющий механизм, называемый реакционной турбиной.

  • Прочтите принцип работы импульсной и реактивной паровой турбины.

  • Паровые турбины можно разделить на следующие категории:

    2. По направлению потока пара его можно разделить на две категории: —

    а).Паровая турбина с осевым потоком: —

    б). Паровая турбина с радиальным потоком: —

    ⇨ Когда поток пара внутри корпуса параллелен оси вала ротора, это называется паровой турбиной с осевым потоком и поток пара внутри корпуса расположена радиально к оси вала ротора и называется паровой турбиной с радиальным потоком.

    3. В соответствии с условиями выпуска пара, он далее делится на две категории: —

    a) Паровая турбина с противодавлением или без конденсации: —

    b) Паровая турбина конденсационного типа: —

    ⇨ После при расширении пара он выпускается в атмосферу, называемую паровой турбиной с противодавлением, или паровой турбиной неконденсируемого типа, в противном случае он выпускается в конденсатор, называемый конденсационной турбиной.

    4. По давлению пара его можно разделить на следующие категории: —

    a) Паровая турбина высокого давления или с отводом или с отбором пара: —

    b) Паровая турбина среднего или противодавления: —

    c) Турбина низкого давления: —

    ⇨ Пар высокого, среднего и низкого давления подается в турбину, называемую паровой турбиной высокого давления или паровой турбиной среднего давления, или паровой турбиной с противодавлением и паровой турбиной низкого давления. турбины используются для различных производственных и нагревательных процессов.

    5. По количеству ступеней ее можно разделить на следующие категории: —

    a) Одноступенчатая паровая турбина: —

    b) Многоступенчатая паровая турбина: —

    ⇨ Пар выходит из сопел при прохождении через единый набор движущихся лопастей, называемых одноступенчатой ​​паровой турбиной, и поток многоступенчатых движущихся лопаток, называемых многоступенчатой ​​паровой турбиной.

    6. По расположению лопастей и колес ее можно разделить на следующие категории: —

    a) Паровая турбина компаундирования под давлением

    b) Паровая турбина компаундирования по скорости

    c) Комбинированная паровая турбина с импульсной реакцией

    d) Паровая турбина смешивания давления и скорости

    РАЗНИЦА МЕЖДУ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ И ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЕМ

    Паровая турбина Паровой двигатель
    1) Преобразование тепловой энергии в механическую
    работу,
    нет потерь на трение.
    1) Высокие потери на трение для деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
    2) Баланс хороший. 2) Баланс не так хорош.
    3) Фундамент легкий. 3) Фундамент тяжелый.
    4) Он может работать на высокой скорости. 4) Не может бежать с такой большой скоростью.
    5) Смазка простая, так как нет
    трения
    части в наличии.
    5) Смазка не так уж и проста при натирании
    части.
    6) Производство электроэнергии равномерно. 6) Он не вырабатывает мощность равномерно.
    7) Расход пара меньше, чем у поршневого парового двигателя
    .
    7) Он потребляет больше пара, чем паровая турбина.
    8) Он более компактный и требует меньше
    внимание.
    8) Паровой двигатель требует большего внимания.
    9) Подходит для больших электростанций. 9) Не подходит для больших электростанций.
    10) Паровая турбина более эффективна
    чем паровой двигатель.
    10) Паровоз не так уж и эффективен.

    ☛ Дополнительные вопросы Щелкните здесь

    Основы проектирования и анализа паровых турбин

    Эффективное проектирование, анализ и интеграция паровых турбин могут помочь оптимизировать надежность подачи пара и общую энергоэффективность всего предприятия.

    Паровые турбины — важные компоненты инженерных систем технологических установок. Они предлагают возможности для оптимизации надежности подачи пара, а также повышения энергоэффективности на предприятии. Паровые турбины наиболее распространены в нефтепереработке, производстве аммиака и мочевины, метанола, этилена и целлюлозно-бумажной промышленности, где они обычно рассчитаны на выработку 10–60 МВт энергии. Хорошая экономичность также возможна при небольших размерах от 2 МВт, которые более распространены в пищевой промышленности и производстве напитков, а также на малых и средних предприятиях в химической перерабатывающей промышленности (CPI).

    Достижение благоприятных экономических показателей паровой турбины зависит от выбора правильного типа турбины (, например, противодавление по сравнению с конденсацией) в правильном размере, а также от ее правильной интеграции в сеть теплообменников (HEN) в соответствии с соответствующим размещением принцип пинч-анализа.

    В этой статье рассматриваются термодинамические зависимости и уравнения, связывающие условия потока пара и выходную мощность, которые полезны для предварительной оценки экономических показателей новых турбин и анализа производительности существующих агрегатов.

    Основы

    Любое устройство, преобразующее химическую энергию, содержащуюся в топливе, в механическую энергию (, т.е. валов) посредством сгорания, называется тепловой машиной. Тепловые двигатели обычно классифицируются в соответствии с термодинамическим циклом, которому они следуют. Наиболее распространенными тепловыми двигателями в промышленности являются паровые турбины (цикл Ренкина), газовые турбины (цикл Брайтона) и двигатели внутреннего сгорания (цикл Отто).

    Хотя газовые турбины также могут играть важную роль в экономической оптимизации систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на производственных предприятиях, данная статья посвящена исключительно паровым турбинам.Паровые турбины имеют четыре типичных режима работы:

    Рис. 1. Паровые турбины бывают разных конфигураций, включая (а) турбины с противодавлением (BPST), работающие в режиме когенерации, и (б) конденсационные турбины (CST) для выработки электроэнергии. Гибридные конфигурации, такие как (c) вытяжные турбины и (d) индукционные турбины, встречаются реже.

    Паровые турбины с противодавлением (BPST) вырабатывают отработанный пар низкого давления (LP), который можно использовать для одного или нескольких режимов технологического нагрева (Рисунок 1a). Цели состоят в том, чтобы обеспечить технологический процесс паром в количестве и давлении, требуемом для процесса, при выработке максимального количества энергии, чтобы снизить потребность в покупной энергии. Поскольку BPST одновременно генерируют два энергетических продукта (, т. Е. пара и мощность), они имеют эффективную тепловую мощность 4500–5500 БТЕ / кВтч, что в два-три раза лучше, чем у конденсационной турбины, даже после с учетом потерь энергии котла и турбины.(Тепловая мощность — это количество топлива, которое тепловая машина преобразует в полезную мощность — чем меньше число, тем лучше. Минимально возможная тепловая мощность составляет 3 413 БТЕ / кВтч, что соответствует 100% преобразованию энергии топлива в энергию.)

    Pure BPST используются в основном на промышленных предприятиях, которые работают в непрерывном режиме, где целью является высокая термодинамическая эффективность и относительно стабильные потребности в энергии. Обычно они имеют мощность 3–60 МВт.

    Конденсационные паровые турбины (CST) выпускают пар в конденсатор при атмосферном давлении или минимально возможном давлении, при котором он может конденсироваться с помощью имеющегося охлаждающего устройства (рис. 1b).В местах с постоянной подачей воды охлаждение обычно осуществляется через замкнутый контур, который циркулирует через испарительную градирню. В засушливых регионах, таких как Ближний Восток, Северная Африка и Юго-Запад США, теплообменники с воздушным охлаждением обычно более практичны, чем водяные градирни.

    Энергетические электростанции используют CST исключительно потому, что их цель состоит в максимальном увеличении выработки электроэнергии, и нет необходимости использовать тепло выхлопных газов от BPST в цикле выработки энергии Ренкина.Электростанции CST обычно имеют мощность более 100 МВт и имеют тепловую мощность 11 000–16 000 БТЕ / кВт · ч, в зависимости от таких факторов, как давление и температура входящего пара, температура охлаждающей среды и изоэнтропический КПД турбины.

    Экстракционно-конденсационные турбины (ECT) — это гибриды, в которых часть отработанного пара отбирается при давлении, достаточно высоком для технологического нагрева (когенерационный режим), а остальная часть конденсируется охлаждающей установкой для выработки электроэнергии (некогенерационный режим) (Рисунок 1c).Электроакустические системы менее распространены в промышленности, поскольку их дороже покупать и обслуживать, и их труднее контролировать.

    Индукционные турбины — это гибриды, которые предлагают очень высокий КПД системы, поскольку они извлекают энергию из пара, давление которой в противном случае пришлось бы сбрасывать через дроссельный клапан (рис. 1d). Обычно они получают два источника пара на входе с разным давлением (, например, , высокое давление и среднее давление) и выхлоп с одним более низким давлением ( e.g., атмосферное давление или вакуум).

    На рис. 1d показан простой случай, когда подойдет индукционная турбина. Процесс является экзотермическим и генерирует больше пара низкого давления, чем требуется для технологического нагрева, но для других задач с более высокой температурой требуется пар высокого давления (HP). При наличии всего двух уровней давления пара необходимое количество пара высокого давления направляется прямо в процессы, которые в нем нуждаются, а избыточный выхлоп из турбины конденсируется охлаждающей установкой для дополнительной выработки электроэнергии (режим без когенерации).Индукционные турбины встречаются еще реже, чем экстракционные, потому что их дороже покупать и обслуживать, и их труднее контролировать.

    Расчет конструкции и номинальных характеристик

    Процесс расширения, который происходит в паровой турбине с надлежащей изоляцией, по существу является адиабатическим процессом. Разница энтальпии между входящим и выходящим паром (без учета потерь на трение) почти полностью преобразуется в механическую энергию, которую затем можно использовать для привода насоса, компрессора или электрогенератора.

    Рисунок 2. Адиабатическое расширение пара в турбине наиболее удобно представить на энтальпийно-энтропийной (H-S) диаграмме Молье. Точка 1 = вход турбины, точка 2 = выхлоп низкого давления для технологического отопления (режим когенерации), точка 3 = выхлоп в конденсатор коммунального предприятия (режим выработки электроэнергии).

    Этот процесс можно проследить на диаграмме энтальпии-энтропии (H-S), известной как диаграмма Молье. На диаграмме в качестве примера (Рисунок 2) путь от точки 1 к точке 2 представляет типичную операцию BPST на химическом заводе, целлюлозно-бумажном комбинате, нефтеперерабатывающем заводе или предприятии пищевой промышленности; Перегретый пар под давлением 600 фунтов на кв. дюйм при температуре 700 ° F (точка 1) расширяется при прохождении через турбину и выпускается под давлением 50 фунтов на квадратный дюйм (точка 2).Путь от точки 1 до точки 3 представляет работу CST с целью максимального производства электроэнергии, чтобы минимизировать потребность в импортируемой электроэнергии при нормальной работе или для компенсации временной потери импортируемой электроэнергии из сети. Пар высокого давления выпускается в условиях вакуума и конденсируется в охлаждающей жидкости.

    Паровые турбины обычно вращаются со скоростью 3 000–15 000 об / мин. На этой скорости водяные капли могут образовывать и выводить из равновесия лопасти турбины, вызывая серьезные механические повреждения. BPST обычно могут безопасно работать при влажности до 3% ( i.е., минимальное качество пара 97%). CST, специально разработанные для электростанций, могут выдерживать влажность до 10–12%. Технологическим установкам следует избегать нормальной работы в этом ограничивающем состоянии и стремиться оставаться по крайней мере на 20 ° F выше точки росы отработанного пара.

    Эти эксплуатационные ограничения необходимы для эффективного анализа выходной мощности турбины, будь то для расчетов проекта или номинальных характеристик. Чтобы определить адиабатическую выходную мощность примера BPST (точки 1-2, рисунок 2), мы сначала определяем полное изменение энтальпии для изоэнтропического расширения до давления выхлопа 50 фунтов на кв. Дюйм (точка 1 — точка 2 *).Затем мы применяем изоэнтропический КПД (η T ), который является комбинированным показателем исходной конструкции машины и ее текущего механического состояния:

    , где H 1 — энтальпия пара на входе высокого давления (Btu / фунт), H 2 — это фактическая энтальпия отработавшего пара низкого давления (БТЕ / фунт), а H 2 * — энтальпия отработанного пара низкого давления с учетом изоэнтропического расширения (британских тепловых единиц / фунт).

    Адиабатическая выходная мощность может быть затем рассчитана по формуле:

    , где Вт, — рабочая мощность (кВт), M — массовый расход пара (фунт / час), а 3412 — приблизительный коэффициент преобразования для преобразования BTU в кВтч.

    Изэнтропический КПД не может быть определен точно, но его можно довольно точно оценить с помощью эмпирических корреляций, основанных на историческом промышленном опыте, которые обычно можно получить у поставщиков паровых турбин. При покупке паровой турбины рекомендуется требовать от всех участников торгов предоставить значения η T для каждой машины в диапазоне ожидаемых условий нагрузки. Мониторинг потери эффективности существующей турбины может обеспечить заблаговременное предупреждение о надвигающихся проблемах турбины.

    Ссылка 1 предоставляет некоторые данные о реальной работе турбины, но набор данных слишком мал, чтобы делать общие выводы. Наиболее надежные и полезные корреляции для новых турбин можно найти в работе. 2. η T для паровой турбины может быть определен итеративно, используя:

    , где a и b являются функциями W (таблица 1). Для определения значений a и b из таблицы 1 требуется итеративно вычислить разницу между температурой насыщения на входе ( T sat, i ) и на выходе ( T sat, o ) в градусах. Цельсия (Δ T ).

    Типы паровых турбин — Информация о турбинах

    Все паровые турбины можно разделить на две категории; паровая турбина с отбором (конденсацией) и паровая турбина без конденсации, также известные как паровые турбины с противодавлением. Оба типа паровых турбин имеют свои собственные схемы работы и преимущества, которые подробно описаны здесь.

    Паровая турбина экстракции

    Рисунок 1: Паровая турбина экстракции (конденсации)

    Турбина экстракции имеет два выхода, как показано на рисунке 1.Первое выпускное отверстие отводит пар с промежуточным давлением для подпитки процесса нагрева, а второе выпускное отверстие отводит оставшийся пар с паром низкого давления для конденсации. Отбор тепла из первого выхода может быть остановлен для увеличения производительности. Регулирующие клапаны пара на этом выходе делают этот пар очень гибким и позволяют регулировать мощность в соответствии с потребностями. Пар из второго выхода попадает в камеру конденсации, где охлаждающая вода снижает температуру пара.Затем конденсированная вода возвращается в котел для регенерации электроэнергии, поэтому она также известна как регенеративная паровая турбина . Схема вытяжной турбины с когенерационной системой показана на рисунке 1. Эта турбина имеет следующие преимущества и недостатки.

    Преимущества:

    • Этот тип паровой турбины может использоваться для выработки большого количества электроэнергии.
    • Это гибкая турбина с возможностью регулирования мощности в соответствии с меняющимися потребностями.

    Недостатки :

    • Это дорогостоящая турбина с множеством вспомогательных компонентов
    • Отвод тепла в процессе конденсации снижает общую эффективность системы.
    • Обычно используется на промышленном уровне и требует сложной конфигурации

    Рисунок 1: Паровая турбина с вытяжкой (конденсацией) с когенерационной системой

    Паровая турбина с обратным процессом

    В паровой турбине без конденсации используется высокое давление пар для вращения лопастей.Затем этот пар покидает турбину при атмосферном или более низком давлении. Давление выходящего пара зависит от нагрузки, поэтому эта турбина также известна как паровая турбина с противодавлением. Этот пар низкого давления используется для обработки, а пар не используется для конденсации. Принципиальная схема паровой турбины с обратным технологическим процессом и когенерационной системой показана на рисунке 2. У этой паровой турбины много преимуществ, но в то же время у нее есть несколько недостатков, которые перечислены ниже.

    Преимущества:

    • Конфигурация этой паровой турбины очень проста
    • Она относительно недорога по сравнению с паровой турбиной с отбором паров
    • Она требует очень мало охлаждающей воды или совсем не требует ее
    • Эффективность выше не отводит тепло в процессе конденсации

    Недостатки:

    • Самым большим недостатком паровой турбины этого типа является то, что она очень негибкая.Мощность этой турбины нельзя регулировать, так как она не позволяет изменять давление и температуру пара в турбине, поэтому лучше всего работает при постоянной нагрузке.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *