Парова турбіна принцип роботи: пристрій своїми руками, схема на 10 кВт, саморобна газова, як зробити

Парова турбіна – це тепловий двигун, який перетворює теплову енергію з пара в енергію механічну обертання валу. За допомогою паропроводу нагріте свіжий пар, вступаючи з котла, підходить до паровій турбіні, після чого значна частина вивільненої теплової енергії перетворюється в механічну роботу.

Робота парової турбіни

У турбінної установки знаходиться в котлі, три середовища: вода, пар, а також конденсат утворюють такий собі замкнутий цикл. В процесі перетворення, при цьому, втрачається лише невелика кількість пари і води. Ця кількість води постійно заповнюється добавкою в установку сирої води, яка проходить попередньо через водоочисник. Там вода піддається обробці хімічними складами, необхідними для видалення містяться в воді, не потрібних домішок.

Принцип роботи:

  • Відпрацьована пара з досить-таки зниженими тиском і температурою потрапляє з турбіни в конденсатор.
  • Там він зустрічає на шляху систему різних трубок, по яких безперервно прокачується за допомогою циркуляційного насоса охолоджуюча вода. Беруть її переважно з річок, озер або ставків.
  • Стикаючись з холодною поверхнею трубка конденсатора, який виробив пар конденсується, перетворюючись тим самим, в воду (конденсат).
  • Безперервно Відкачуючи з конденсатора спеціальним насосом, конденсат через підігрівач потрапляє в деаератор.
  • Звідти насос передає його в паровий котел.

В установці є також турбонаддув і підігрівач. Його функцією є необхідність повідомити конденсату додаткову кількість тепла. Сучасні двигуни установки переважно обладнані декількома підігрівниками. До того ж, для підігріву живильної рідини необхідна, головним чином, теплота від пара, який відбирається з проміжних ступенів самої турбіни в межах 15-30% від сукупного витрати пари. Це дає гарне підвищення ККД установки.

Сучасна парова електростанція в дії

Тепло, відпрацьованого в турбіні пара надходить в конденсатор через трубки. Кількість вивільняється тепла велике, і, отже, охолоджуюча вода повинна бути підігріта незначно. З огляду на це, витрата у потужних паротурбінних установок дуже великий. Іноді він досягає до 20000 м3 / год. Особливо якщо потужність станції 100000 кВт. У цих випадках охолоджуюча вода подається циркуляційних насосів з річки і після виконання своєї функції зливається знову в річку, тільки нижче місця забору.

Щоб перетворити енергію пара в кінетичну, потрібно забезпечити йому безперешкодний вихід з парогенератора, в якому він знаходиться, по соплу, в простір. При цьому, тиск пара необхідно вище, ніж тиск того самого простору. Слід знати, що пар буде виходити з дуже високою швидкістю.

Швидкість виходу пара з сопла залежить від таких факторів:

  • Від температури і тиску до розширення;
  • Який тиск є у просторі, в яке він випливає;
  • Форма сопла, за яким випливає пар, також впливає на швидкість.

Вал турбіни повинен з’єднуватися з валом самої робочої машини. Якою вона буде, залежить від області, в якій застосовується робоча машина. Це може бути енергетика, металургія, приводи турбогенераторів, повітродувні машини, компресори, насоси, водний і залізничний транспорт.

Пристрій парової турбіни

Паротурбінна установка – є основним типом двигунів на сучасних теплових і атомних електростанціях, які виробляють 85 – 90% електроенергії, споживаної в усьому світі.

Винайдено даний агрегат дуже давно. У його створенні брали участь багато вчених. У України основоположником будівництва парових турбін прийнято вважати Полікарпа Залесова, який впроваджував дані споруди на Алтаї на початку дев’ятнадцятого століття.

Парові турбіни діляться на:

  • конденсаційні;
  • теплофікаційні;
  • Спеціального призначення;
  • активні;
  • реактивні;
  • Активно-раектівние.

Найбільш поширена – конденсаційна турбіна – працює з випуском відпрацьованої пари в конденсатор з глибоким вакуумом. Від проміжних ступенів її турбін, як правило, береться певна кількість пара з метою регенерації. Головне призначення конденсаційних установок – вироблення електроенергії.

Будова парової турбіни

Парові турбіни будують в якості стаціонарних конструкцій, які використовують в основному на заводських силових установках або електростанціях, і транспортних, необхідних для роботи суднових котлів.

Незалежно від принципу роботи, суть процесів, що відбуваються залишатиметься незмінною – струмінь пара, що випливає з сопла, буде направлятися на лопатки диска, наявного на валу, і той наводиться в дію.

Парові турбіни розрізняють за такими характеристиками:

  • оборотам;
  • Кількості корпусів;
  • Напрямку руху струменя пара;
  • Числа валів;
  • Розташуванню конденсаційної установки;
  • Функціональності.

Парові турбіни забезпечують тривалу вироблення механічної енергії при температурі охолоджуючої їх води до 330 С Цельсія. Також турбіни повинні виконувати тривалу надійну роботу з навантаженням номінальної від 30 до 100%. Що необхідно для регулювання розподілу електричного навантаження. Найпоширеніші конденсаційні турбіни зобов’язані забезпечувати тривалу дію при температурі вихлопного процесу до 700 С.

Парова електростанція: особливості роботи установки

Система регулювання роботи турбіни при різкому скиданні потужності і відключення ТГ від мережі, повинна обмежувати швидкий закид частоти обертання її ротора, і не допустити спрацьовування датчика безпеки. Робота турбіни допускає можливість миттєвого скидання електронапруги до нуля. Також турбіни повинні давати можливість відновити навантаження до вихідної, або будь-який інший цифри в регулювальному діапазоні, при швидкості не менше 10% від номінальної потужності за секунду.

Обов’язкові режими роботи:

  • З відключеним підігрівачем високого тиску;
  • З навантаженням в рамках власних потреб в межах 40 хвилин після скидання;
  • На холостому ходу 15 хвилин після скидання електро- навантаження;
  • Для проведення випробування на холостому ходу 20 годин після пуску турбіни;
  • Термін служби робочих турбін між ремонтами повинен бути не менше 4 років;
  • Нові агрегати мають гарантію на 5 років;
  • Період роботи на відмову у парової турбіни не менше 6000 годин;
  • Коефіцієнт готовності у установки не менше 0,98.

Парова турбіна має термін служби більше 30 років. Винятком є ??лише швидкозношувані деталі та елементи.

Парова турбіна (відео)

Парова турбіна своїми руками – агрегат, який є серцем практично будь-який електростанції, працює за принципом перетворення енергії з парової в механічну. Однак таку машину цілком можна зробити і в домашніх умовах. Звичайно ж це буде міні-пристрій, і швидше за все ваша саморобна турбіна буде газова або повітряна, але така модель так само стане в нагоді в побуті як і парова турбіна для ТЕЦ. Правильно розроблені схема, креслення і малюнок допоможуть вам добитися позитивного результату від саморобки.