توربین بخار با دما و فشار بالا

توربین بخار دما بالا و فشار بالا (اچ‌تی‌اچ‌پی)

توربین بخار دما بالا و فشار بالا به واحد بخار اشاره دارد که در محدوده فشار بخار اصلی بالا کار می‌کند و یک دسته حیاتی در توربین‌های بخار صنعتی و تجهیزات تولید برق است.

۱. ویژگی‌های ساختاری: توربین‌های بخار اچ‌تی‌اچ‌پی معمولاً از طراحی دو پوسته‌ای استفاده می‌کنند که شامل یک پوسته بیرونی افقی و یک پوسته داخلی عمودی است. این پیکربندی توزیع تنش حرارتی را بهینه کرده و خطرات نشت بخار را به حداقل می‌رساند. تکیه‌گاه‌های یاتاقان جدا از فونداسیون نصب می‌شوند و مدیریت انبساط حرارتی را تسهیل می‌کنند. پوسته داخلی اغلب از یک ساختار بشکه‌ای شکل استفاده می‌کند که از طریق تکیه‌گاه‌ها و پین‌های موقعیت‌یابی، ترازبندی دقیقی را به دست می‌دهد. مناطق تعادل فشار برای مقابله با نیروهای عمودی تعبیه شده‌اند و در نتیجه پایداری عملیاتی را افزایش می‌دهند.

۲. اصول کار و طبقه‌بندی: توربین بر اساس اصل انبساط بخار برای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی عمل می‌کند. توربین‌های بخار فشار بالا را می‌توان بر اساس اصول کار به نوع ضربه‌ای و نوع واکنشی طبقه‌بندی کرد که بر اساس میزان انبساط بخار در پره‌های ثابت و متحرک از هم متمایز می‌شوند. توربین‌های فشار بالا، همراه با توربین‌های فشار پایین و سایر انواع، که بر اساس پارامترهای بخار طبقه‌بندی می‌شوند، یک سیستم درجه‌بندی شده را تشکیل می‌دهند.

۳. زمینه‌های کاربرد: توربین‌های بخار فشار بالا به طور گسترده در نیروگاه‌های حرارتی، فرآیندهای شیمیایی در مقیاس بزرگ (به عنوان مثال، به حرکت درآوردن کمپرسورها در کارخانه‌های سنتز آمونیاک)، متالورژی و سیستم‌های رانش دریایی استفاده می‌شوند. ویژگی‌های فشار بالای آنها، آنها را برای کاربردهایی که نیاز به چگالی توان بالا و تبدیل انرژی کارآمد دارند، مناسب می‌سازد.

۴. تکامل فناوری: توربین‌های بخار فشار بالای مدرن به سمت پارامترهای بالاتر و ظرفیت‌های بزرگتر، مانند واحدهای زیر بحرانی و فوق بحرانی، در حال تکامل هستند تا راندمان حرارتی را بهبود بخشیده و هزینه تراز شده برق را کاهش دهند. از نظر ساختاری، طرح‌هایی مانند محفظه‌های ترکیبی فشار بالا و فشار متوسط ​​و روتورهای آهنگری شده تک بلوکی معمولاً برای افزایش قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن اتخاذ می‌شوند.

پارامترهای راندمان چرخه توربین‌های بخار اچ‌تی‌اچ‌پی

راندمان سیکل یک توربین بخار اچ‌تی‌اچ‌پی به نسبت توان خروجی به ازای هر واحد سوخت به ارزش حرارتی آن واحد سوخت اشاره دارد. توربین‌های بخار اچ‌تی‌اچ‌پی با راندمان سیکل بالا مشخص می‌شوند که عمدتاً به دلیل عوامل زیر است:

۱. توربین اجازه می‌دهد بخار با دما و فشار بالا مستقیماً وارد توربین شود و کار مورد نیاز درون دیگ بخار را به حداقل برساند و در نتیجه تلفات حرارتی را کاهش دهد.

۲. طراحی بهینه پره‌ها و نازل‌های توربین، تلفات اتلاف گرما را به حداقل می‌رساند.

۳. در شرایط دما و فشار بالا، بخار در طول مراحل توربین انبساط قابل توجهی پیدا می‌کند و انرژی را به طور کامل‌تری آزاد می‌کند.

۴. طراحی منطقی سیستم توربین و بهینه‌سازی چرخه ترمودینامیکی، راندمان استفاده از انرژی حرارتی را افزایش می‌دهد.

توربین بخار فشار بالا یک محرک اصلی چرخان است که از بخار با دما و فشار بالا به عنوان سیال عامل استفاده می‌کند. عملکرد اصلی آن تبدیل کارآمد انرژی حرارتی بخار به انرژی مکانیکی است. این توربین به طور گسترده در تولید برق، درایوهای صنعتی و بازیابی انرژی کاربرد دارد.

در تولید برق: توربین‌های بخار فشار بالا به عنوان یک جزء کلیدی در نیروگاه‌های حرارتی یا هسته‌ای، ژنراتورهای الکتریکی را به حرکت در می‌آورند. آنها با توان خروجی واحد بالا و راندمان بالا مشخص می‌شوند و آنها را برای نیروگاه‌های بزرگ بار پایه یا سیستم‌های ترکیبی گرما و برق (سی اچ پی) مناسب می‌کنند.

در فرآیندهای صنعتی: آنها مستقیماً ماشین‌آلات بزرگی مانند کمپرسورها، پمپ‌ها و فن‌ها را به ویژه در صنایع پتروشیمی، کود و متالورژی به حرکت در می‌آورند. آنها برق پایداری را برای تجهیزات با بار بالا فراهم می‌کنند و می‌توانند از طریق استخراج یا بخار خروجی با فشار برگشتی، نیازهای گرمایش فرآیند را برآورده کنند و امکان استفاده از آبشار انرژی را فراهم کنند.

مزایای فنی: از طریق طراحی پارامترهای پیشرفته مانند چرخه‌های فوق فشار بالا و فوق بحرانی، توربین‌های بخار فشار بالا می‌توانند به راندمان حرارتی بیش از ۴۰٪ دست یابند، و برخی از سیستم‌های چرخه ترکیبی از ۵۰٪ فراتر می‌روند، که به کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. مکانیسم چرخش آنها همچنین عمر طولانی و فواصل تعمیر و نگهداری پایدار را ارائه می‌دهد.

پشتیبانی سیستم کمکی: پمپ‌های روغن فشار بالا، روغن‌کاری را تأمین می‌کنند، فشار روغن را کنترل می‌کنند و عملکردهای خاموش کردن اضطراری را فعال می‌کنند و عملکرد ایمن و قابل اعتماد را تضمین می‌کنند.