Tuabin hơi nước

tự động hóa NM Nhiệt Điện, nhà máy nhiệt điện, nhiệt điện, tự động hóa

BÀI DỊCH

TỰ ĐỘNG HÓA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ( CHAPTER 2.1,2.2,2.3)

THÀNH VIÊN:

NGUYỄN VĂN HẢI (K54)

NGYỄN QUỐC TOẢN (K54)

Chương 1: Cơ sở về tuabin hơi nước (Steam-turbin fundamentals)

Chương 2: Tuabin hơi nước , thiết kế, cấu tạo và chu trình của tuabin hơi nướcChương 3: Động cơ dầu và khí ga

Chương 4: Hệ thống tản nhiệt, làm mát

CHƯƠNG 1:

Cơ sở về tuốc bin hơi nước (Steam-turbin fundamentals)

*Giới thiệu:

Trong các nhà máy điện,tuốc bin hơi chuyển đổi nhiệt năng được tạo ra bởi các máy cấp hơi nước

và các bao hơi thành năng lượng cơ học và mô men quay.Đầu ra của tuốc bin điều khiển máy phát điện,điện được sinh ra sẽ qua máy biến áp và được truyền tải tới hộ tiêu thụ.Các tuốc bin nhỏ thường được gọi là mechanical-drives turbin cung cấp năng lượng cho máy bơm,động cơ,và các thiết bị khác trong nhà máy điện.Tuốc bin hơi đóng vai trò quan trong trong việc sản xuất ra năng lượng điện và cơ hữu ích cho nền công nghiệp hiện đại.Cấu tạo tuôc bin,các thành phần thiết kế và các kiểu tuốc bin cơ bản sẽ đượ tình bày trong chương này

1.Tuốc bin sử dụng năng lượng hơi như thế nào

Trong động cơ hoạt động kiểu qua lại,hơi nước gây áp lực lên thành xi lanh và pit tông.Hình 1.1

Hơi nước sinh công làm pit tông dịch chuyển.Cũng như vậy trong Nozzle box(H1.2) thì hơi nước gây áp lực lên tất cả các thành,hơi nước thoát ra khỏi các khe để chuyển thảnh dòng tốc độ cao.Áp suât PR trên thành đối diện với lỗ thoát hơi không cân bằng nhau.Nếu hộp được hiệu chỉnh thì hơi nước sẽ di chuyển với tốc độ lý tưởng và gây ra áp lực P1 tại mọi vị trí trên đường dẫn.Nếu dời bỏ hộp,thì áp suất làm việc PR quyết định bởi dòng hơi vào,trong trường hợp này thì tốc độ độ phun hơi sẽ chậm đi.Khi hơi nước nạp có áp suất là 53% hoặc lớn hơn so với áp suất của noozzle box

thì chỉ cẩn chuyển đổi qua coverting section.Khi hơi nạp nhỏ hơn 53%,bộ phận này sẽ nối thêm với diverging section(H1.3)

Các khe hở của tuốc bin xung lực sẽ điều khiển hơi trong các ống phun tốc độ.Các cánh tuốc bin chuyển động sẽ nhận động năng của các vòi phun và chuyển đổi thành cơ năng làm xoay cần xoay(H1.4)

Khi các cánh tuốc bin bị khóa,các vòi fun sẽ phun hơi vào và thoát ra ngoài với tốc độ trung bình

và tăng áp lực lên tối đa F,nhưng cánh tuốc bin không dịch chuyển

Khi các cánh tuốc bin được phép tăng tốc,các vòi phun sẽ phun chậm hơn và áp lực F giảm.Hình 1.5 chỉ ra cả 2 trường hợp lực và nó làm việc biến đổi với vận tốc lá trượt

Vòi phun hoạt động tối đa khi tốc độ của các tuốc bin bằng ½ tốc độ của hơi nước.Trong điều kiện đó,các cánh tuốc bin dịch chuyển theo vết tốc độ của hơi nước,khi đó động năng đã chuyển đổi thành công cơ học.Lực hay mô men khởi động của tuốc bin lý tưởng bằng 2 lần mô men của

nó với tốc độ định mức

Trong thực tế,các lá trượt của tuốc bin xung lực được đặt ở trên mép của các đĩa,các khe cấp hơi cho 1 một mặt (H1.6)

Hơi nước được nén trong nozzle box di chuyển qua khe chuyển đổi song song được định hướng bởi vanes và foils.Hơi dịch chuyển từ vòi phun tốc độ cao và qua đường dẫn cánh động(moving bucket) chuyển hướng dòng hơi thành hướng tâm.Hơi sẽ di chuyển với tốc độ và nội năng thấp hơn.

Áp suất và tốc độ hơi nước sẽ thay đổi qua mỗi cấp xung lực.Khi các cấp xung lực là áp suất hằng,dòng hơi thoát ra từ 1 cấp chảy qua các cấp xung lực sau đó,khi đó áp suất dòng hơi sẽ giảm dần.Nếu các cấp xung lực là velocity-compounded,lưu tốc hơi nước sẽ được giảm dần qua các bước áp suất hằng

Trong cấp reaction,Dòng hơi se đi vào đường dẫn cánh Nó dời khi 1 vòi phun hơi làm đầy chu vi

rô to.Dòng hơi sẽ chảy trong các lá trượt từ các khe.Áp suất sẽ bị thăng giáng ở đây,tốc độ gia tăng liên kết với các lá trượt tạo ra lực quay tuốc bin.Mặc dù tốc độ liên kết tăng,nhưng nói chung tốc

độ dòng hơi qua mỗi cấp sẽ giảm dần,Khi độ giảm enthalpy xấp xỉ cân bằng trong các cánh hướng

và cánh động Nó được gọi là cấp reaction 50%

Cấp điều khiển velocity-compounded nằm sau 2 cấp reaction(H1.8).Vòi phun hơi tốc độ cao chỉ

bỏ một phần động năng trong hàng cánh động đầu tiên.Sau đó các cánh đảo chiều sẽ chuyển hướng dòng hơi vào hàng 2 của cánh động.Dòng hơi sẽ vào 1 chuỗi các cấp reaction

Trong thực tế,tuốc bin hơi bao gồm các cấp xung lực và phản lực,mặc dù nhà sản xuất thường lấy nhãn sản phẩm của họ khác nhau như là tuốc bin phản lực hay xung lực.Tuốc bin xung lực thường được so như là bánh xe điều khiển bởi dòng hơi ,trong khi tuốc bin phản lực có thể hiểu như thiết

bị tưới nước quay

Cấu tạo của tuốc bin

Toàn bộ các thông tin mục trước đề cập tới phương pháp cơ bản đê chuyển nội năng của dòng hơi

áp suất cao thành công cơ học.Dòng hơi được gia áp khi qua các khe và vòi phun hơi.Một số lượng lơn các lối thoát cho dòng hơi áp suất thấp diễn ra trong tuốc bin

Trong thiết kế đơn xung lực,áp suất hằng,vận tốc hằng thì áp suất bị thăng giám phần lớn qua các khe cố định;mức áp suất qua các lá trượt nhỏ.Trong thiết kế phản lực,các cấp sẽ làm giảm áp trong

cả 2 dãn hướng cố định và dẫn hướng động.Tỉ lệ của 2 lần thăng giáng nằm trong 1 dải rộng.1 điều thường được áp dụng đó là phản lực 50% ,lấy tỉ lệ áp suất xấp xỉ bằng áp xuất hơi qua các dẫn hướng tĩnh và động.Phản lực 50% sẽ tạo ra năng lượng để chuyển đổi khi tốc độ của các cánh động xấp xỉ bằng tốc độ của vòi phun hơi khi dòng hơi di chuyển trong các cánh hướng

Nhiều tuốc bin xung ngày nay thì sử dụng khoảng 5 tới 10% phản lực trong thiết kế.Do đó có 1 thăng giáng áp suất nhỏ khi chảy qua các dẫn hướng lá trượt.Thay thế sử dụng 1 khối đối xứng,các cánh có đuôi dài tới dẫn hướng conversing tại các lối thoát hơi

Bộ phận lá trượt và cánh dẫn hướng

Tuốc bin nhiều tầng có diện tích mặt cắt dòng chảy lớn do đó việc lựa chọn cánh hướng và lá trượt trở lên phức tạp.một cấp có thể bắt đầu từ chân của cánh hướng và các khe hở sau đó gia tăng tỉ lệ phần trăm phản lực qua độ dài của cánh hướng và lá trượt tới outer tips.Các cánh hướng và lá trượt

sẽ làm các bộ phận xoay,các đĩa thực hiện trên mỗi một trục hoặc khối trụ.Tại vị trí phản lực cao hơn,nhiều cấp sẽ được sử dụng trên dải áp suất để giới hạn dòng hơi dò qua các tiếp điểm và các chốt của lá trượt,với số lượng tầng lớn,cấu trúc khối trụ có lợi hơn

Trục máy

Trục máy đỡ khối trụ và xoay xung quanh ổ trục đặt ở 2 đầu.Ổ chặn điều khiển xoay quanh trục của rô to đê giữ khoảng cách giữa các thành phần cố đinh và động của mỗi tầng.Các ghép nối ăn khớp trên trục sẽ truyền năng lượng cơ học từ cách dẫn hướng tới các thiết bị điều khiển

Các cấp điều khiển trên trục sẽ điều khiển việc xoay khối trụ khi tuốc bin nóng dần trước khi có tải

và lạnh dần khi không có tải, dòng hơi bị ngắt.Việc xoay ngăn chặn việc gia tăng sự mất cân bằng hoặc co lại có thể gây thắt bộ phận rô to,làm tăng sự mất cân bằng sẽ rất nghiêm trọng

Hộp số động cơ tự động ngắt li hợp khi rô to quay tới tốc độ mong muốn,sự gài số tự động tại tốc

độ giới hạn khi rô to giảm tốc trong suốt thời gian ngắt động cơ

Khuôn mang giá đỡ cho rô to và giữ cấu trúc để hướng dòng hơi qua các khe và cánh hướng.Dòng vào tuốc bin qua “van dừng” và “hộp van hơi”.Tại vùng nhiệt độ cao,các luồng hơi phân ra từ trục tuốc bin,các thành các phần nhỏ (H.10,H11),tại vùng nhiệt độ nhỏ hơn,hộp van hơi tác động trực tiếp trên khuôn ,các bộ phận tích hợp hoặc “separate casting”

Van điều chỉnh “governing valve” trong bộ van hơi sẽ cho phép hơi vào các buồng hoặc khuôn hộp của tầng đầu tiên

H11

Khuôn tuốc bin và chụp xả

Khuôn đúc có các khe và lá trượt đảo chiều của tất cả các tầng được giữ trong vành lá trượt và các lớp bảo vệ.Nó cũng được giữ trong các đai chốt để giới hạn các dòng dò hơi tại các điểm mà trục

đi qua.Các chốt cũng được đặt tại điểm mở dầm và các tiếp điểm lá trượt phản lực

Khi có một lực tác động lên các lá trượt và các khe cố định.Dầm phải đảm bảo kháng được lực.Ngược lại,dải nhiệt độ dòng hơi rộng giữa hai điều kiện hoạt và dừng nghĩa là rô to và dãn ra

và co lại.Trước đấy phải giởi hạn nhiệt độ cao cho phép để dời hướng trục vì vậy nó có thể dãn ra hoặc co lại lúc cần thiết.Cũng như vậy,dầm phải nằm ở vị trí hướng trục được hiệu chỉnh để duy trì khoảng trống từ các thành phần xoay

Chụp xả hướng dòng hơi từ vị trí tầng cuối cùng của tuốc bin tới vị trí xả-đường ống,bình ngưng vv.Chụp xả này phải được thiết kế sao cho tổn thất áp suất nhỏ nhất mặt khác đủ làm giảm ảnh hưởng của nhiệt tới tuốc bin

Trong các trạm trung tâm lọc,chụp xả có thể tác động như một máy khuếch tán để chuyển áp suất tại cửa ống của cánh hướng trong tầng cuối cùng thành nội năng.

Sự hỏng các dầm trong chụp xả sẽ ngăn cản quá mức áp suất tũy lũy,nên bình ngưng sẽ bị vỡ.Một

bộ điều khiển sẽ truyền động làm cho trục ở phía trước bệ đỡ tác động van điều khiển qua cơ cấu

cơ khí hoặc thủy lực nó đóng mở van tương ứng với tốc độ quay của trục.Một bộ điều khiển quá tốc độ thường nằm trong trục trước bệ đỡ.Nhiệm vụ của nó là đóng van dừng chính của hệ thống van điều chỉnh khi tốc độ vượt quá 10%

Những năm gần đây,công nghệ “trạng thái rắn” không còn sử dụng trong việc điều chỉnh thực ở tuốc bin hơi,tuy nhiên mục tiêu và kết quả tương tự nhau với những thiết bị cơ và thủy lực

Tuốc bin kiểu đĩa dầm

Kiểu đĩa và dầm tuốc bin phục vụ chủ yếu cho tầng xung lực với áp suất giảm lớn sau mỗi tầng,phần trăm phản lực tương quan thấp (H.10).Nó đặc trưng bởi 2 điểm đó là thoát hơi tự động trong đó các phần của dòng hơi thoát khỏi tuốc bin tại một áp suất hằng và bộ van hơi được cố định vào khuôn tuốc bin

Trong tuốc bin này các cánh động nằm ở xung quanh các đĩa thì ngắn lại và khóa liên động với trục tuốc bin.Các khe nằm trong dầm có các lỗ ở vị trí trung tâm nơi mà trục đi qua.Các chót tại các điểm mở được đặt để làm giới hạn các dòng dò qua khe hở,cấu trúc của dầm giới hạn vởi vùng mặt cắt ngang cho những dòng dò qua các chốt

Tất cả tuốc bin cân có một hệ thống bôi trơn cho các giá đỡ.Thường là các hệ thống thủy lực đối với các van chấp hành hoặc động cơ servo.Bể chứa dầu thường ở xa và ở một cấp độ thấp hơn

Các bộ phận thiết kế tuốc bin

Mỗi một cấp của tuốc bin có 2 bộ phận cơ bản đó là các khe hở cố định và các cánh động hoặc lá trượt.Thiết kế phụ thược vào các thông số như là điều kiện dòng đầu vào,áp suất xả,tốc độ trục quay,dụng lương,và tốc độ dòng hơi

Các khe hở và cánh dẫn tuốc bin.

Các khe hở có thể là dạng converting hoặc converting-diverging;lựa chọn phụ thuộc vào tỉ lệ áp suất cả dòng hơi qua các khe.Cac khe được nhóm lại để có thể điều khiển các van riêng biệt.Tại vùng kết thúc áp suất cao của tuốc bin,các vanes khe hở có thể làm khuôn giống như các thành phần của dầm

Trong các tuốc bin cỡ nhỏ,các khe coversing-diverging thì được có định vào khối,một cài đặt các cánh cố định được tích hợp cho việc điều khiển 2 hàng hoặc tầng lưu tốc không đổi.Dòng hơi được gia tốc qua các khe có một bộ phận quay vòng.một khe converging-diversing đơn thường được tích hợp với các cánh hướng cố định và phù hợp với các tuốc bin nhỏ vơi hàng bánh xe đơn.Đặc trưng về dầm khe hở cho các tầng thấp của tuốc bin đĩa và dầm ngang (H1.12a).Các hàng

khe hở kiểu trụ.không có dầm trong bởi khối trụ chiếm không gian này.(H.1.13) chỉ ra các khe,bánh xe,các cánh tĩnh cho 2 bánh xe đơn- 2 hàng

Dòng hơi có thể di chuyển qua các lá trượt (H1.13a) hoặc các khe đảo chiều cố định(hình 1.13b)có thể hướng dòng hơi tốc độ cao sang đường dẫn thứ 2 qua các cánh động.Trong các phương pháp khác về lưu tốc không đổi,dòng chảy từ các khe conversinh-diverging tạo ra 3 luồng qua các cánh

được phân nhỏ di chuyển qua các sường của bánh xe.Các buồng đảo chiều cố định sẽ trả về dòng

hơi tốc độ cao tới các cánh bánh xe dọc theo đường xoắn ốc

Tầng điều khiển cho các tuốc bin loại lớn (H1.14)

Các lá trượt hay cánh dẫn có nhiều dạng,nhận lực tác động từ dòng hơi và truyền mô men cho các bánh xe và đĩa.Các lá trượt cao và đường kính tầng tuốc bin tăng dần ở các tầng kế tiếp thích hợp với lượng hơi gia tăng đồng thời áp suất giảm,(H1.15).Các hộp đai che các tiếp điểm của lá trượt

để giữ dòng hơi di chuyển ra bên ngoài dạng hướng tâm

Bản vẽ lá trượt

Khi lá trượt dài trở thành một phần quan trọng trong đường kính tổng cộng của mỗi tầng,tỉ lệ thay đổi tốc độ dòng hơi phụ thuộc trên độ dài của cánh.để chống lại sự thay đổi này,các cánh vênh được lắp đặt.(hình 1.17).Trong hình (H1.18) chỉ ra các dầm khe hở,dòng xoáy,bánh xe lá trượt hoặc cánh động,và sự thoát ra của dòng hơi

Roto và khuôn tuốc bin.

Rô to cho tuốc bin kiểu đĩa dầm được chế tạo từ các lá kim loại ép hoặc tạo nên các đĩa và khóa liên động vào trục chế tạo từ lá kim loại ép.Mép của các đĩa được làm gờ để giữ các cánh.Trục máy thường chứa các gờ cho các ổ trục và vành đai chịu lực.Các rô to tuốc bin kiểu hình trụ tăng theo đường kính từ phía trước kết thúc của mỗi phần.chúng thường được làm từ các lá thép ép và sau đó được làm gờ để ăn khớp với các chân của lá trượt.Hình (H1.19) chỉ ra mặt cắt ngang của vỏ (ở trên),đĩa thu nhỏ(giữa),các rô to hàn(dưới).Các thợ thép trên thê giới bây giờ có thể sản xuất ra các rô to rất lớn từ rèn được gọi là “khối liền”(monoblock)

Khuôn diwx ác vòng cánh trượt,ổ trục,các thành phần tính khác.Một phần nhỏ khuôn có thể chia đoạn dạng thẳng đứng,nhưng những tất cả bộ phận lớn đều nằm ngang ở đường chính giữa trục.Với áp suất cao,nhiệt độ cao,Trước các bộ phận tạo ra có 2 khuôn,dòng hơi di chuyển giữa mặt trong và mặt ngoài.Thiết kế này cho phep vỏ mỏng hơn,để việc co dãn không gây ảnh hưởng.Các khuông có thể được đúc hoặc tạo từ các đĩa hàn.

Van

Các van điều khiển dòng hơi qua tuốc bin.Các van bướm tạm dừng tích hợp điều chỉnh dòng hơi trong khi nhiệt tăng bởi việc mở van trong lần đầu tiên.Khi tuốc bin sẵn sàn thực hiện với tải,van chính sẽ được mở ra và hộp van hơi nhận chức năng điều khiển.Trong trường hợp khẩn cấp,các van tạm dừng sẽ dóng lại khi áp suất dầu vượt quá mức từ xi lanh hoạt động bên dưới

Tuốc bin hơi quá nhiệt cần cả 2 van chặn và van dừng giữa bình quá nhiệt và đầu vào quá nhiệt của tuốc bin.Dòng hơi trong bộ quá nhiệt và đường ống kết nối của nó có thể nguy hiểm khi quá tốc đô trong khi tải nặng bị giảm hoặc mất.Van chặn sẽ đóng thành phần trong khi tải thay đổi nhanh,cả 2 van sẽ dưng khi quá tốc độ

Thay đổi dòng chảy gặp khi tải thay đổi được điều khiển bởi các van trong hộp van hơi.Cho phép hơi tới khe van hơi,một giải đầy đủ các thành phàn tải nặng.Các van đặc trung bằng việc mở các cam trên trục bộ điều khiển.Van cho phep đơn điều khiển cân bằng (H1.20) điều khiển dòng hơi của các tuốc bin loại nhỏ.Nó có thể cấp nhiều khe hở song song.Van “intervening hand” có thể cắt dòng hơi trong và bên ngoài theo ý muốn

Tuốc bin “automatic-extraction”,có 3 kiểu chinhe có thể điều khiển dòng hơi qua các bộ phận hạ lưu.Trong hình (H1.10) các van đĩa cam-operated điều khiển mở đầu tiên,tiếp theo là các van ống cam-operated Van lưới piston-operated có thể được sử dụng cho rơi có độ rơi áp suất thấp qua van khoảng 50psig (345kPa) hoặc ít hơn.

Các kiểu tuốc bin cơ bản

Có 2 loại tuốc bin là tuốc bin nén và tuốc bin không nén

Tuốc bin không có nghĩa là phải điều khiển áp suất hơi ra,cái nào mà cần xác đinh bởi hệ thống phục vụ nó.Với kiểu tuốc bin áp lực ngược,áp suất xả thường được điều khiển bởi việc sử dụng các trạm reducing,với áp suất đầu ra được đặt ở mức mong muốn.Nếu hệ thống xả hoặc xử lý yêu cùa dòng lớn hơn dòng chảy qua tuốc bin,trạm reducing sẽ tạo sự thay đổi đó

Với tuốc bin nén,bộ phận hút sẽ được duy trì với một máy nén và các đầu phun hơi của vòi phun hơi hoặc máy bơm.Dòng hơi ở các chốt của trục được đưa vào hộp lắp bít tuốc bin để chặn không khí từ các chốt vào và gây hỏng bộ phận hút

Với tuốc bin kiểu không nén,có ứng dụng phổ biến nhất trong nhà máy nhiệt điện và có thể chỉ có

1 tầng hoặc nhiều tầng(hình 1.24 và 1.25)

Các dạng dòng chảy

Tandem compounding và cross compounding

Thông thường,tuốc bin loại nhỏ nhiều tâng được xây dưng với tất cả các tầng trên một trục đơn nằm trong một khuôn.Khi kích của tuốc bin tăng vượt quá 40MW,khuông đơn trở lên không thích hợp.Để tránh khuôn dài,các tầng khác nhau có thể chia nhỏ thanh 2 hoặc 3 khuôn trên 1 trục riêng,có thể tới 6 khuôn có thể như hiên nay

Nếu tất cả các trục của khuôn khác nhau được bắt vít cùng nhau trong một đường dẫn tới máy phát.Nó được gọi là turbin tandem compouned turbine(H1.33)

Hoặc cách khác,các bộ phận được sắp xếp với 2 trục hoặc một nhóm trục bên cạnh nhau dẫn tới 2 máy phát đơn.Nó được gọi là cross-compound turbine.(H1.34).Nó có các bộ phận lơn thuận tiện

để cấu trục với 2 máy phát nhỏ hơn 1 máy phát lớn

Gần đây các turbine lớn được chế tạo 10 năm trước là turbine nén,đơn hoặc 2 bộ phận gia nhiệt,với nhiều bộ phận thoát hơi đơn để tái tạo thành nước và được hóa hơi lại,phổ biến là các máy tandem-compound hơn là cross-compound Điều kiện dòng hơi cho turbine hiện đại là lớn với tiêu chuẩn 1800,2400,3600psia(12400,18600,24800).Ban đầu và gia nhiệt nhiệt đọ nằm trong khoảng 950 tới 1050 độ F (từ 510 tới 566 độ C).Hơi thoát ra được làm lạnh thang hơi thoát ra là từ

1 tơi 31/2 inHg(3.38 tơi 11.83kPa)

Gần đây,có các điều thú vị về tuốc bin nén phản hồi áp cho việc kết hợp với tháp và máy nén lạnh

và khô.Nó yêu cầu thiết kế đặc biệt ở canhs trượt tầng cuối cùng

Tuabin có thể được phân loại theo quy tắc số lượng và sự bố trí trục và vỏ bọc tuabin Khi có hai hoặc nhiều vỏ tuabin các thiết kế sẽ chia làm tadem compound( tuabin đồng trục) và coss

compound(tuabin không đồng trục) Những kiểu tuabin cỡ nhỏ sử dụng kiểu chu trình không gia nhiệt hoàn thành việc giãn nở hơi nược ban đầu nhờ bình ngưng đặt trong vỏ máy đơn như hình:

H1 : tuabin hơi nước kiểu đơn

H2: Cấu trúc đôi dòng hạ áp(LP)

H3: Cấu trúc tuabin gia nhiệt cao áp(HP)

H4: Cấu trúc tuabin gia nhiệt trung áp(IP)

Đối với tuabin gia nhiệt có các thành phần cao áp HP và trung áp IP cùng nắm trong 1 vỏ tuabin.Các tuabin này cũng có thể đặc trưng bởi van tiết lưu nhiệt độ và áp suất Hóa hơi có điều kiện là bởi áp suất cao và nhiệt độ cao( quá nhiệt)

Hạt nhân tuabin hơi nước thường có lò phản ứng nước nhẹ bản chất là khô và bão hòa hơi nước hoặc gây quá nhiệt với áp suất trong khoảng từ 700 đến 1100 PSIA (4823 đến 7579 kPa) Đối với tuabin hạt nhân đánh giá cao nhất tại 800 MW trở lên, cấu hình tuabin bao gồm một yếu tố cấu trúc đôi HP dòng và hai hoặc nhiều đôi dòng LP, như minh họa trong H5

H5: Cấu trúc hỗn hợp HP-IP

H6: Cấu hình tuabin hạt nhân

H7: Biểu đồ thay đổi của luồng chất lưu vận tốc và luồng khí phun

Cuối cùng, là các mô tả cổ điển: tuabin xung lực và tuabin phản lực Tất cả các giảm áp lực xảy

ra trong các vòi phun hoặc cánh quạt của tuabin xung lực cổ điển, 50% của việc giảm áp suất xảy

ra trong cánh quay một tuabin phản lực cổ điển Sự kết hợp của cánh bền với một cánh quay được gọi là một “ tuabin stage” ( giai đoạn tuabin) trừ một loại giai đoạn xung lực Giai đoạn xung lực được phân loại tốt có tốc độ kép (Curtis stage) và áp lực kép (Rateau stage) được đặt theo tên của

2 người phát minh ra( tuabin xung lực có tầng tốc độ do Curtis phat minh và tuabin xung lực có nhiều tầng do Rateau phát minh) Trong giai đoạn có tốc độ kép, vận tốc hiệu quả từ áp suất đặt

lên vòi phun là quá cao mà tốc độ được chuyển đổi làm việc từ 2 hay nhiều hàng quay với sự đảo chiều của các cánh quay giữa các hàng quay H7.

Với áp lực kép, áp lực giảm do phân chia giữa hai hoặc nhiều tầng (Rateau stage), mỗi bao gồm một hàng của vòi phun tĩnh và một hàng của cánh quay, như được hiển thị trong H8 Bởi vì một nửa áp lực được giảm hay 50% giai đoạn xung lực xảy ra ở lưỡi cánh quay

H7: Biểu mô tả giai đoạn phản lực

Bề mặt quay và cánh tĩnh là tương tự, và sự biến thiên áp suất hơi và tốc độ hơi tuyệt đối là giống nhau H7

Giai đoạn tuabin hiện đại được phân loại chính xác hơn theo mức độ phản lực hoặc một phần của giai đoạn giảm áp lực xảy ra ở hàng quay Do đó, thiết kế xung lực hơn đúng là giai đoạn phản lực

thấp và thiết kế phản lực thông thường là giai đoạn cao phản ứng Hơn nữa, một phần của giai đoạn giảm áp lực xảy ra trên hàng quay của giai đoạn xung lực hiện đại nhất Ngoài ra, mức độ phản lực của một giai đoạn xung lưch là rất quan trọng để đảm bảo chống lại tải chịu lực đẩy quá mức, giảm thiểu sự dò rỉ ở lá cánh và bảo vệ chống lại phản lực tiêu cực tại đế của lá cánh quay, làm tăng tổn thất lá cánh.

Kết quả cân bằng hướng tâm trong các biến đổi của tuabin bên trong giai đoạn áp lực từ đế (trung tâm) đến đầu , như minh họa trong hình H8, với một sự gia tăng tương ứng trong phản lực Sự dài hơn ở lá cánh, lớn hơn các biến đổi trong phản lực từ đế chân đến đấu

H8: sự cân bằng hướng tâm

Thiết kế các thông số chu kỳ.

Kể từ khi đại đa số các nhà ga trung tâm dùng nhiên liệu hóa thạch đơn vị cài đặt từ năm 1950 và những dự tính trong lai sử dụng chu trình gia nhiệt, các cuộc thảo luận các điều kiện hơi nước liên quan đến những mẫu thiết kế của họ Hiện nay,bàn đạp ga điển hình điều kiện cho tua bin gia nhiệtt là 2400 psig và 1000 ° F Với hâm nóng đến 1000 ° F [2400 psig, 1000 ° F/1000 ° F (16 536 kPa, 538 ° C/538 ° C)]

Van tiết lưu áp lực.

Tua bin đơn gia nhiệt được xây dựng cho vantieets lưu áp lực của 1450, 1800, 2000, 2400, và 3500 psig (9990, 12 402, 13 780, 16 536, và 24 kPa 115) Siêu tới hạn áp lực kết hợp nhiệt độ là

1000 ° F/1000 ° F, 1050 ° F / n 566 ° C, 593 ° C/566 ° C) Tất cả các tuabin đôi gia nhiệt van tiết lưu áp lực của 3500 psig (24 115 kPa) với ngoại lệ của tiên phong Philo đơn vị 6,

Tiêu chuấn sổ tay của kỹ sư nhà máy điện

American Electric Power Corp (nhà máy điện ở Mĩ), ở 4.500 psig, ll50 ° F/1050 ° F/l000 ° F

(31 000 kPa, 62l ° C/566 ° Cl538 ° C) và trạm Eddystone 1, nhà máy điện Philadelphia, tại 5000 psig, 1200 ° F/1050 ° F/1050 ° F (34 450 kPa, 649 ° Cl566 ° C/566 ° C) L 2 phổ biến nhất kết hợp hệ thông đôi iga nhiệt với nhiệt độ đã được 1000 ° F/1000 ° Fl1000 ° F , và 552 ° C/566 ° C,

566 ° C/566 ° C/566 ° C)

Việc tối ưu đầu tiên gia nhiệt áp lực cho các nhà máy với nhiệt độ nước cấp cuối cùng thực tế (nhiệt ở nhiệt độ cao nhất được cung cấp với hơi nước gia nhiệt lạnh) là 20 đến 25 phần trăm của van tiết lưu Sự kết hợp của hâm nóng trong một chu kỳ tái gia nhiệt cải thiện hiệu quả tỷ lệ nhiệt bằng 4 đến 5% trong một chu trinh tái sinh hơi nước , các giá trị cao hơn tương ứng với van tiết lưu áp lực Việc tối ưu thứ 2 gia nhiệt áp lực của một chu kỳ đôi gia nhiệt lại là 20 đến 25% áp lực gia nhiệt thứ nhất Sự cải thiện tỷ lệ nhiệt là 2 đến 2,5% so với đơn gia nhiệt

Cao hơn van tiết lưu áp lực là thực tế với chu kỳ gia nhiệt hơn với chu trình tái sinh hơi nước vì giảm trong mức áp suất hơi trong quá trình mở rộng tuabin Ví dụ, áp lực cao nhất tế van tiết lưu

áp lực trên chu kỳ trình không gia nhiệt là được 1800 psig (12 402 kPa) ở van tiết lưu nhiệt độ l050 ° F (566 ° C) Ngược lại, van tiết lưu áp lực lên tới 3500 psig (24 115 kPa) đã được thông qua với van tiế lưu 1000 ° F (538 ° C) và gia nhiệt hơi nước Hơi khí xả là psig-3500 (24 IIS kPa) chu trình gia nhiệt là thấp hơn trên psig-1800 (12 402-kPa) chu trình không có gia nhiệt

Áp lực khí xả

Sự lựa chọn của áp lực khí xả từ tuabin được xác định chủ yếu bởi các loại hệ thống loại bỏ nhiệt

và nhiệt độ của môi chất làm mát Với hệ thống làm mát đơn ( sông, hồ, ao, và đại dương), bình ngưng đầu vào là nhiệt độ nước làm mát, lượng nước làm mát, và nhiệt độ nước làm mát cho phép

ở đầu ra (có thể được áp đặt bởi các quy định về môi trường) có tầm quan trọng lớn Với cấu trúc tháp làm mát đo độ ẩm nhiệt độ môi trường xung quanh là quan trọng hàng đầu, trong khi độ khô nhiệt độ môi trường xung quanh là nhân tố chính hệ thống làm mát khô

Điểm tiết lưu(nút thắt cổ chai) Vì kích thước của vành khí xả tuabin là một yếu tố chi phí lớn,

diện tích của vành lựa chọn cho công suất tuabin là chính xác bởi nhiên liệu tiết kiệm đạt được tại một nhiệt độ khí thải nhất định Đối với một ống xả kích thước và dòng khí xả, áp suất khí xả tối thiểu tị đầu ra dưới mà ở đó không có sự tăng lên sau giai đoạn làm việc áp suất khí xả là giảm

xuống Nó thương được gọi là điểm tiết lưu Trên các tuabin hiện đại với nắp đậy ống xả khuếch

tán, điểm tiết lưu tương ứng với một số lượng khí thải vành trục Mach 0,9 (M = dòng 0,9 H9) nắp đậy là cấu trúc kết nối ngay sau khi giai đoạn cuối bình ngưng

Khí xả tuabin dòng chất giảm, áp lực tại điểm tiết lưu giảm Khí xả dòng chất thường được chuẩn hóa bằng cách chia lưu lượng trên một đơn vị thời gian bằng cách xả khí ở không gian vành,

một thuật ngữ gọi là end loading(kết thúc sự nạp tải) trong lb/hx ft2 Cao hơn áp suất khí thải, sự cao hơn sẽ kết thúc sự nạp xả tương ứng với điểm tiết lưu như thể hiện trong H9:

Mach Number Range(số đánh dấu phạm vi) Với thiết kế giới hạn số 0,39 đến 0,90 số dọc trục

Mach, end loading(kết thúc sự nạp xả) 24,000 1b/h ft2 (32 544 g/s m2 ) sẽ được yêu cầu cho một áp lực xả khoảng 9,0 Hg abs (30,4 kPa) Tuy nhiên, nếu số Mach cho phép đã được tăng lên khoảng 0,27 đến 0,90 range, nó sẽ cho phép áp lực xả tối đa được tăng lên đến 8,7 Hg abs (29,4 kPa) mà không làm tăng áp lực khí xả tại nút ở end loading 15, 000 1b/h ft2 (20 340 m2) 0,27 dãi

số Mach tương ứng với điều kiện mà tại đó giai cuối lam việc bằng số không

Với thiết kế này Mach Number Range sẽ rộng hơn giá trị hiện nay Họ cung cấp các lợi ích

kinh tế không chỉ cho các đơn vị hệ thống làm mát khô (áp lực xả cao) mà còn cho các đơn vị có

hệ thống làm mát thông thường và áp lực xả thông thường

Đặc trưng cống suất tuabin đã phát triển trong những năm gần đây và đã hình thành về phạm mức độ cụ thể của dòng khí xả tuabin, phản ánh đặt giá năng lượng thấp chiếm ưu thế trước khi lệnh cấm vận dầu của năm 1974 Bảng H10 liệt kê các phạm vi đặc trưng công suất và phạm vi tương ứng vành khí xả các khu vực áp suất cao, cao nhiệt độ

H10: Bảng công suất với dòng khí xả tuabin áp lực cao và nhiệt độ ca

Sự vận hành

Lưu lượng hơi chính và lượng tải có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi hoạt động khu vực vòi phun của giai đoạn đầu tuabin(điều khiển vòi phun) hoặc bằng cách thay đổi áp suất hơi nước ở đầu vào giai đoạn đầu tiên vòi phun (điều khiển áp suất) Dầu tiên sử dụng phương pháp được gọi

là bộ phận riêng nạp hồ quang hoặc hoạt động điểm van phức tạp, và thứ hai được gọi là tất cả phần nạp hồ quang hoặc điểm hoạt động đơn van Trong trường hợp này, dòng chảy hơi được kiểm soát hoặc tiết lưu trên các van (áp suất tiết lưu liên tục hoạt động) hoặc bằng cách thay đổi

áp suất tiết lưu trong khi giữ Van điều chỉnh ở một vị trí cố định

Với đầy đủ phần nạp hồ quang, giai đoạn đầu tiên, chu trình tuabin có hiệu quả là cao hơn với

độ trượt áp suất tiết lưu hoạt động tốt hơn so với hoạt đọng ổn định áp suất tiết lưu bởi vì van tiết lưu bị loại bỏ và lò hơi cấp năng lượng là giảm Sự trượt áp suát tiết lưu vận hành cũng có thể cải thiện các tải thấp hiệu quả của thiết kế đầy đủ nạp hồ quang Trong trường hợp này, van tiếp đóng cửa đồng nghĩa với việc tải giảm từ giá trị tối đa Khi đặc trưng của điểm van bị ảnh hưởng, vị trí van là không đổi và ngoai ra giảm tải băng cách giảm áp lực tiết lưu Đôi khi điều này được gọi là chế độ hỗn hợp hoạt động Nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng điểm chuyển giao tối ưu từ hoạt động không đổi sự trượt áp lực tiết lưu xảy ra khi một nửa van điề chỉnh là rộng mở và một nửa được đóng hoàn toàn, và tương ứng với 50% hồ quang hoạt động npj vào khoảng 70% tải trong giai đoạn đầu tiên

Sự vận hành trong các chế độ hỗn hợp hiệu quả cao hơn cho thực tế toàn bộ phạm vi tải, ngoại trừ trên 95 % tải, như so với đầy đủ bộ nạp hồ quang, thiết kế trượt áp lực tiết lưu, như hình H11 Hơn hoạt động ở chế độ hỗn hợp cũng làm giảm sự mệt mỏi cho chu trình nhiệt thấp so với áp suất không đổi, hoạt động 1 bộ phận nạp hồ quang bởi vì sự thay đổi nhỏ trong giai đoạn đầu tiên xuất ra nhiệt đọ, xem hình H12 Ngoài ra, các phương pháp tiếp cận đáp ứng tải của hoạt động áp suất không đổi trong khi hoạt động sự trượt áp lực tiết lưu và nhanh hơn nhiều so với sự trượt áp tiết lưu, hoạt động đầy đủ bộ nạp hồ quang

H11: đặc trưng so sánh áp lực tiết lưu

H12: giai đoạn đàu tiên thay đổi nhiệt độ đầu ra

Phần tử cấu tạo

một vỏ tuabin bao gồm cánh quạt, một khoang hoặc xi lanh, và một rotor Trong vòi phun có một

số hệ thống phụ trợ hoặc thiết bị như van và bộ điều khiển, bệ, hệ thống bôi trơn, và đệm kín trục

Cánh quạt

Cánh quạt chuyển đổi năng lượng áp suất và nhiệt độ của vận tốc hơi nước thành chuyển động quay (mô-men xoắn) của rotor Một nửa của cánh quạt được gắn cố định vào roto và 1 nửa còn lại được gắn với vỏ hoặc khoang Nói chung, cánh quạt tĩnh được nắp bảo vệ ở đế trong khi các cánh quạt động nắp bảo vệ ở đầu, như minh họa trong H13 Như hình các cánh quạt dài hơn, lực ly tâm

có thể làm cho nó không anhe ương tới nắp che Nắp che có một chức năng kép: Bảo vệ bịt kín với giảm lỗ rò rỉ và điều chỉnh tần số của các cánh quạt Nắp che cũng giới hạn biên độ rung của cánh quạt riêng lẻ, do đó làm giảm mức độ áp lực Các nắp che có thể được tách rời cánh quạt, có thể được hàn với nó, hoặc có thể được máy móc gắn chặt với chung Dây buộc được hiêu theo ý khác của điều chỉnh cánh quạt l bằng cách gắn tại một vị trí trung gian dọc theo chiều dài cánh Cuối cùng, một số mẫu thiết kế sử dụng miễn phí cánh quạt cố định mà không cần dây buộc hay nắp che

H13: nắp che cánh quạt

Rotor( phần quay)

Rotor nhận momen quay cung cấp trong cánh quạt động từ sự giãn nở hơi nước và được truyền thông qua bộ ghép nối trong cần nối cuối với trục sau và cuối cùng là tới máy phát Vật liệu rotor khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ nơi hoạt động Tương tự như vậy, sẽ có một giá trị đường kính rotor với đường kính nhỏ nhất xuất hiện tại các cửa vào HP vì nhiệt độ cao và chiều cao cánh quạt nhỏ Đường kính rotor có thể tăng như hơi giãn nở thông qua một vỏ bọc và luôn luôn lớn hơn hơi

đi từ vỏ đến nơi kế tiếp

Tốc độ rotot cho ccaus trúc HP và IP của áp lực cao, nhiệt độ cao, thiết kế thường là 3600 rpm, 60

Hz Các cấu trúc LP thường hoạt động ở 3600 rpm mặc dù trong một số trường hợp, để có được thêm khu vực xả khí, cấu trúc LP trên một trục riêng biệt và luân phiên tại 1800 rpm Cấu trúc HP

và các cấu trúc LP cho lò phản lực nước nhẹ (LWR) các ứng dụng hoạt động tại 1800 rpm vì thể tích dòng chảy lớn cả ở đầu vào cấu trúc HP và LP khí xả

Khoang và vành cánh

Bình chứa áp lực của tuabin là phải chịu áp lực tải, trong đó sản xuất áp lực chủ yếu, và tải nhiệt, ở

đó tạo ra momem hỗn hợp, được chống lại bởi các bộ ghéo nối bulông Thiết kế là bảo vệ chống lại căng hoặc biến dạng gãy Ngoài ra,sự nhiệt độ thay đổi có thể là nguyên nhân chính dẫn đến biến dạng, nhiều thiệt hại và nứt Nhiệt độ khác nhau kết cấu kim loại thay đôi ở vỏ tuabin Cũng có thể có một nhiệt độ chênh lệch dọc trục trúc xuống tường bao Nhiệt độ chênh lệch thường có thể được giảm theo vị trí đúng cua các khu vực hoặc thông qua dòng đi của hơi nước

Hơn đó là sự cắt rãnh ở vỏ tuabin hoặc tường bao và làm cho nó bị dày, do đó tạo ra một nguồn điện của áp lực cao Các nhà thiết kế thường gắn kết các cánh quạt trong một cấu trúc riêng biệt từ khoang chứa vành cánh Nguyên liệu làm vành cánh thường khác nhau Các vành cánh được hỗ trợ và điều khiển bởi các phím và nút như để cho phép sự giãn nở nhiệt, xem cách sử dụng của vành cánh trong cấu trúc HP và IP trong cấu trúc khác nhau của tuabin.

Sự duy trì chặt chẽ các mối nối trục khớp và tránh độ cong lớp đệm và biến dạng khớp nối do được thiết kế với kim loại đến các kim loai ăn khớp Sự bịt kín chung bề mặt ngang và duy trì một lực kẹp, có các bulông gia cố khi lạnh Vật liệu làm bulong chủ yếu được với độ bền cao,chắc chắn

H14: van tiết lưu hỗn hợp và van điều chỉnh

Van tuabin Trong van tua bin là bộ đồng nhất để sẵn sàng bảo vệ hệ thống, ở đó có một số hệ

thống khác như là kích hoạt báo động hay ngắt, bao gồm cơ cấu tách bình ngưng áp suất thấp, bệ dầu thấp và các ngắt áp suất dẫn dầu chính, báo động vị trí của rotor, dừng hoạt động rotor và ngắt

bộ giãn nở khác , ngắt khi quay quá tốc độ

Tuabin có van tiết lưu và van điều khiển nằm ở đầu vào bộ hơi nước chính và dừng gia nhiệt và đầu vào van nằm ở đầu vào phần kích hoạt gia nhiệt Van tiết lưu bình thường có chức năng như một thiết bị bảo vệ khi ngắt tốc độ được kích hoạt Tuy nhiên van này thường được sử dụng trong

trạng thái ban đầu cho sự xoay ban đầu tuabin Van điều khiển là sử dụng cho tải và kiểm soát dòng chảy trong quá trình hoạt động bình thường trên.

H15: thiết kế riêng biệt van tiết lưu và van điều khiển

Van tiết lưu và van điều khiển có thể chia sẻ một cái khung van chung ( hộp hơi nước) như hình H14 hoặc cũng có thể riêng biệt khung van như hình H15

Bởi vì do khối lượng hơi nước lớn được lưu giữ trong bộ gia nhiệt và đường ống liên quan, van bảo vệ dược thêm vào đặt đầu vào tuabin gia nhiệt Cửa van thủy lực nhìn trông như van tiết lưu

nó mở rộng ra trong quá trình hoạt động bình thường Khi xảy ra qua tốc độ van sẽ đóng và sau đó điều chỉnh để kiểm soát tốc độ trừ khi ngắt xảy ra Van dừng sự gia nhiệt là một thiết kế mới cung cấp nhân đôi cửa van thủy lực trong vỏ khi xảy ra sự cố Cửa van thủy lực với đầu vào kết hợp với dừng gia nhiệt được hiển thị như hình H16 Một số tuabin LWR sử dụng cửa van thủy lực ở đầu vào LP tương tự như thiết kế nhiên liệu hóa thạch, trong khi các thiết kế khác sử dụng van tiết lưu

ở cả van thủy lực và dừng gia nhiệt

H16: Bộ van kết hợp giữa cửa van thủy lực và dừng gia nhiệt

Vòng bi và nắp Tuabin sử dugj áp lực và ổ vòng bi Sựthay đơi vị trí của rotor tuabin được gắn

với trục cố định với các bộ phận trong khi trên rotor có bộ phận hấp thu áp lực hơi nước ở tải Vị trí ổ vòng bi dọc trục với rotor nằm trên thân tuabin, hỗ trợ trọng lượng của rotor và giảm sóc theo chiều dọc và chiều ngang trên tuabin Ổ tuabin có thể là kiểu ống bọc ngoài hoặc đệm nghiêng và

có khả năng chạy mà không cần dầu bôi trơn Vòng bi kiểu đệm nghiêng có lực cản lớn hơn đến dầu bôn trơn và làm giảm độ lớn của hơi nước xoáy

Hệ thống dầu bao gồm một số máy bơm, trục và động cơ truyền động, dầu cung cấp cho các điều khiển và bôi trơn vòng vi Nhiều hệ thống dầu sử dụng điện dung thấp, máy bơm áp lực cao cho các yêu cầu điều khiển và nó cung cấp một vòphun cung cấp một số lượng tương đối lớn của dầu bôi trơn áp lực thấp Công suất tiêu thụ của máy bơm dầu, lực quay vòng bi, và trục vòng bi là khoảng 1% chấp lương đầu ra của tuabin

Bất cứ nơi nào các trục chính tuabin đi qua tường bao, có đệm kín được sử dụng để làm giảm

sự rò rỉ Khu vực dò rỉ có thể xảy ra tại đường khín lớn ( mô hình hoặc sự cân đối pitong cho lực đẩy đến các cánh quay) hoặc đường kính trung bình của nắp bi Giảm độ rò rỉ, một chức năng của đệm kín được cài đặt để tiêu tan áp lực và vận tốc của hơi rò rỉ Hiện nay thường sử dụng trục không nhạy, đệm kín hướng tâm như hình H17 bởi vì làm rộng ra sự giãn nở và độ lớn của trục

H17: Đệm kín trục hướng tâm

quá trình thiết kế

Thiết kế của một tuabin hơi nước liên quan đến khí động học, nhiệt động học, cơ khí, và lựa chọn vật liệu Các yếu tố khí động học và nhiệt động lực học được kết kết chặt chẽ với nhau vì chúng liên quan đến sự hiệu quả Tuy nhiên, nhiệt động học rộng lớn hơn bởi vì chúng liên quan đến hiệu quả không chỉ ở cánh quạt và độ suy giảm dòng chảy mà còn liên quan đến giá trị chu trình như gia nhiệt tái sinh nước cấp, điều kiện hơi ban đầu, điều kiện gia nhiệt và hới khí xả

Thiết kế khí động học

Một số loại xuất hiện độ suy giảm trong giai đoạn tuabin với độ lớn xuất hiện độ suy giảm của nó tùy thuộc vào mức độ trong giai đoaạn phản lực, chiều dài cánh quạt và giai đoạn chất lưu Tổn hao bao gồm tổn hao hình thể, màn chắn cuối, tổn hao sự rò rỉ và tổn hao lưu lượng cấp 2, tổn hao quá giãn nở hay thiếu hụt giãn nở, tổn thất do quạt gió, giảm tổn thất ma sát, tổn thất nạp phần hồ quang, thất thoát độ ẩm và giảm độ bão hòa, tổn hao nắp che

Tổn hao hình thể là liên quan đến hình dạng hoặc hình thể lá cánh quạt và bao gồm tổn thất kết

hợp với giới hạn dòng đuôi Trạng thái làm việc cao, giai đoạn phản lực thấp có tổn hao hình thể cao hơn 50% giai đoạn phản lực thông thường Giai đoạn Curtis tốc độ kép có hiệu quả khí động học thấp nhất trong ba loại cánh quạt mô tả trước đó Kết quả giảm nhiệt cao và quay cao của cánh quạt trong tổn thất ma sát cao và dòng chảy kép cao giảm nhiệt thấp hơn và vận tốc thấp hơn của giai đoạn Rateau hiệu quả cao hơn so với giai đoạn Curtis

Cho một bánh xe có vận tốc V như một giai đoạn giảm nhiệt và một vận tốc hơi lí tưởng Co là giảm, khí động học Stage hiệu quả cải thiện Tuy nhiên, điều này đòi hỏi một sự gia tăng trong số lượng các giai đoạn để đạt được mức tương ứng của công việc Mỗi giai đoạn có một mối quan hệ duy nhất giữa hiệu quả khí động học và giai đoạn đẳng entropi tỷ lệ vận tốc Sự biến đổi của hiệu quả khí động học và giai đoạn tỷ lệ vận tốc được minh họa trong hình H18.

H18: Hiệ quả của khí động học với các kiểu giai đoạn

Tổn hao màn chắn cuối, rò rỉ và dòng chảy thứ cấp Ngoài những tổn hao hình thể, ở đó còn có

tổn hao ở cuối đường ống cánh quạt, trên và dưới Do ma sát ở màn chắn cuối, lực ly tâm được giảm, kết quả trong khu vực dòng chảy thứ cấp Sau đó dòng chảy(thứ cấp) hương, cả bên trong và

ra nước ngoài, vọc theo lá cánh tới sự hình thành xoáy và sự biến dạng của dòng chảy

Kết quả tổn hao rò rỉ là từ dòng chảy đi qua những đoạn cánh quạt và thất thoát qua khoảng không giải phóng mặt bằng luân phiên giữ bộ phận quay và cố định Sự tổn thất rò rỉ xảy ra bởi vì không chỉ không làm việc bởi dòng chảy rò rỉ, nhưng cũng phát sinh thêm các tổn thất bất ổn khi dòng chảy này trở lại bộ phận cánh quạt và được pha trộn với đường ống cánh

Giai đoạn phản lực cao đầu ró rỉ lớn hơn so với thiết kế phản lực thấp bới vì nó giảm một lượng lớn áp lực qua các cánh quạt quay(động) Hơn nữa sự rò rỉ ở cánh quạt tĩnh là thấp hơn trong giai đoạn phản lực thấp bới vì các đệm kín có đường kính nhỏ hơn và số lượng lớn hơ các đệm kín được sử dụng Tuy nhiên tổn hao quay trở lại liên kết với hơi nước rò rỉ là tổn hao nghiêm trọng trong giai đoạn phản lực cao Kể từ khi giai đoạn phản lực còn có tổn hao hình thể thấp hơn

và giai đoạn phản lực thấp có tổn hao rò rỉ thấp hơn so sánh hiệu suất giữa 2 loại trên giai đoạn cánh quạt ngắn phụ thuộc vào tầm quan trọng của 2 tổn hao

Tổn hao dòng chảy thứ cấp là kết quả của dòng chảy qua khe và đường chảy chính kết quả là làm tổn hao một lượng dòng chảy khi tiếp xúc với lá cánh và đi kèm theo tổn hao của điện năng có ích Tổn hao này ảnh hưởng đến sự chuyển động của độ ảm trong lớp biên, nó đã được quan sát nhờ van cố định với tổn hao dòng chảy thứ cấp giảm sự xói mòn và độ ẩm.

Tổn hao quá giãn nở và tổn hao dưới giãn nở Xuất hiện khi điện tích đương ống cánh quạt

không phù hợp với diện tích giãn nở hơi hiệu quả nhất Hội tụ hoặc không giãn nở đường ống cánh quạt phù hợp với yêu cầu diện tích ở áp lực khí xả hoặc cao hơn áp suật quan trọng đầu ra( liên quân tới áp lực đầu vào và nhiệt độ) được xác định là điểm D hình H19 Ở một áp lực khí xả thấp hơn, giữa các điểm B, D đương ống ra hoặc áo lực cửa vẫn còn ở giá trị quan trọng và giãn nở từ của với các điều kiện khí thải là đi cùng bởi thêm tổn hao và độ lệch ống phun hơi nước theo kiểu hướng trục Kể từ khi sự giãn nở không được hoàn thành trong vòng biên của đường cánh quạt tình trạng này được là dưới giãn nở

Với sự hội tụ và phân nhánh (C-D) hoặc giãn nở, đường ống cánh quạt ban đầu hội tụ tại

cổ nút là bán kính ảnh hưởng và diện tích tăng lên Với một đoạn đường ống C-D có thể giãn nở hiệu quả áp lực khí xả quan trọng phía dưới Đoaạn C-D cũng đạt đến 1 điều kiện, tùy thuộc vào điện tích của cổ nút ở đó ngoài giảm áp lực khí xả không kèm theo áp lực cửa vào ví dụ điểm E hình H19 giảm áp lực khí xả bên dưới điểm E kết quả sự giãn nở từ cửa vào đến áp lực cửa ra bởi

vì bổ xung tổn hao và lệch ống phun Khi áp lực khí xả của đương ống C-D là cao tại điểm G, vận tốc và áp lực tại cổ nút không bao giời đạt được giá trị quan trọng và hơi nước khếch tán đến pá lực khí xả tổn hao mô hình trong phần giãn nở hoặc sai lệch của đường ống Khi áp lực khí xả là

đủ thấp và quan trong áp suất qua cổ nút và hơi nước tiếp tục giãn nở trong các phần khác nhau điểm I cho ví dụ , tại đó là dưới áp lực khí xả điểm H Một sự va chạm bình thường điểm J xảy ra trong đường ống va sau đó hơi nước khếch tán và đạt được áp lực xả được gọi là một quá trình quá giãn nở

H19: Phân chia áp suất qua một vòi phun

Tổn thất quá giãn nở lớn hơn nhiều tổn hao dưới giãn nở Kết quả, các nhà thiết kế sử dụng những đương ống hội tụ ở bất cứ nơi nào có thể, trừ khi những đương ống hoạt động trong thới gian dài ở

áp lực khí xả đáng kể dưới áp lực quan trọng

Tổn hao do giao hỗ, quạt gió, ma sát, độ ẩm Khi góc đầu vào dòng hơi không phải là tối ưu với

góc đầu vào cánh quạt, kèm theo tổn hao phát sinh Độ lớn của tổn hao này này tỉ lệ lớn hơn trên cánh quạt với cạnh hay đầu vào được chọn Tỉ lệ góc lớn có thể dẫn đến rung chậm ( do rung động dòng chảy) hoặc sự rung lắc của cánh quạt Tình trạng này là mối quan tam hành đầu với hoạt động cánh quạt hàng cuối LP với lưu lượng thấp và áp suất khí xả cao

Trong giai đoạn nap hồ quang có một tổn hao quạt gió phát ra kết hợp với các hành động bơm của cánh quạt trên đó hơi trì trệ trong các phạm vi ảnh hưởng vào hoặc không hoạt động nạp Ngoài ra, có là một tổn hao chuyển dời trong giai đoạn một phần hồ quang khi cánh quạt quay vào

và hơi nước rời bỏ lỗ phun của các vòi phun hoạt động Bởi vì giai đoạn phản lực thấp có sự giảm

áp suật nhỏ trong các cánh quạt quay, có tổn hao ma sát trên cả hai mặt của lá cánh và bề mặt bên ngoài Tổn hao này và tổn hao quạt gió, tổn hao chuyển dời hiện nay không có trên thiết kế phản lực cao với cấu trúc hình trụ

Sự xuất hiện độ ẩm trong hơi nước sẽ dẫn tới thiệt hại kèm theo có liên quan đến hiệu ứng bão hòa, trao đổi động lực và ma sát giữa độ ẩm và hơi nước, chậm phát triển hoặc tổn hao hãm từ những giọt độ ẩm tác động lên các mặt sau của cánh quạt quay Sự tổn hao này xuất hiện tại 1.0 và 1.2 % của mức trung bình trong giai đoạn ẩm Sự xa chạm của giọt ẩm sẽ ăn mòn đầu vào cánh quạt

Thiết kế nhiệt động lực học

Tất cả các chu kỳ nhiệt động lực học bao gồm : quá trình nén, quá trình nhiệt,ngoài ra còn

có quá trình mở rộng, và một quá trình loại bỏ nhiệt

Chu trình Rankine (Rankine chu kỳ) là chu kỳ hơi đơn giản nhất, chu trình Rankine thẳng liên

quan đến một sự mở rộng của hơi nước không có chuyển nhiệt bên trong và một giai đoạn duy nhất của ra nhiệt bên ngoài Mặc dù phần lớn nhiệt được thêm vào chất lỏng làm việc của một chu trình Rankine bão hòa hơi nước được sử dụng cho bốc hơi, một phần khá lớn là cần thiết để làm nóng nước sôi hoặc điểm bão hòa Chu trình này thấp hơn nhiệt hiệu quả Ngoài ra nhiệt độ của chu kỳ Dòng rắn nặng trong hình 2.24 là 400-PSIA một chu trình hơi nước bão hòa lý tưởng trên

sơ đồ (Ts) nhiệt độ entropy Đường AB tương ứng để gia nhiệt chất lỏng từ 70 đến 44.6F Đường

BC đại diện cho nhiệt bay hơi 44,6 F, trong khi CD đại diện cho việc mở rộng tuabin từ 400 đến 0,363 PSIA, và DA đại diện cho loại bỏ nhiệt tại 70F và 0,363 PSIA (21 C và 2.5 kPa)

Diện tích dưới đường ABC tương ứng với tổng số nhiệt Qa thêm vào chu kỳ, trong khi dưới dòng

DA tương ứng với nhiệt độ phát ra Qr từ chu kỳ Vì công W bằng nhiệt Qa trừ nhiệt phát ra Qr, khu vực giữa các đường dây ABC và đường DA đại diện cho các công việc

Chu kỳ tái sinh Rankine Nếu gia nhiệt chất lỏng (dòng AB) có thể được loại bỏ, tỷ lệ của

khu vực phía trên dòng rắn nặng DG đến khu vực dưới đường BC sẽ lớn hơn so với tỷ lệ của các khu vực trên đường AG đến khu vực dưới đường AB Điều này sẽ cải thiện hiệu suất chu trình nhiệt điện tử hiệu quả nhiệt được định nghĩa là :