Turbin stim ialah peranti kuasa teras yang menukarkan tenaga haba stim kepada kerja mekanikal. Komponennya direka bentuk berdasarkan empat prinsip utama: 'penukaran tenaga wap - penghantaran tenaga mekanikal - kawalan operasi - jaminan keselamatan.' Setiap bahagian berfungsi bersama untuk mencapai output tenaga yang cekap dan stabil. Komponen khusus dan fungsinya adalah seperti berikut:
1. Bahagian Penukaran Tenaga Teras: Sistem Aliran Stim
Ini adalah teras transformasi turbin daripada "tenaga terma → tenaga kinetik → tenaga mekanikal" dan secara langsung menentukan kecekapan unit. Ia terutamanya merangkumi tiga komponen utama: muncung, bilah pemutar dan diafragma:
- Muncung (bilah pemegun): "Penukar tenaga pertama" untuk wap memasuki turbin. Apabila wap tekanan tinggi-melalui muncung, saluran mengecil, menyebabkan tekanan stim menurun dan halaju meningkat secara mendadak (menukar tenaga haba wap kepada tenaga kinetik), membentuk aliran wap-kelajuan tinggi yang bersedia untuk kerja berikutnya yang dilakukan oleh bilah pemutar.
-Bilah pemutar: "Komponen pelaksana" penukaran tenaga. Apabila-aliran stim berkelajuan tinggi mengenai bilah pemutar, ia menghasilkan tujahan sisi, memacu bilah pemutar dan aci yang disambungkan untuk berputar (menukar tenaga kinetik aliran stim kepada tenaga mekanikal pemutar). Mereka adalah sumber langsung kuasa keluaran turbin. Bentuk bilah pemutar (cth, jenis berpintal) mesti tepat padan dengan arah aliran wap untuk meminimumkan kehilangan tenaga.
- Diafragma: "struktur sokongan dan kedudukan" untuk muncung. Diafragma dipasang pada dinding silinder dengan lubang tengah untuk dilalui oleh pemutar. Fungsi utamanya adalah untuk membahagikan turbin kepada berbilang peringkat tekanan (setiap peringkat terdiri daripada satu set muncung dan satu set bilah pemutar), membenarkan wap mengembang dan berfungsi secara progresif melalui berbilang set "muncung-bilah pemutar", mencapai penggunaan tenaga secara berperingkat dan meningkatkan kecekapan keseluruhan.
2. Bahagian Penghantaran Tenaga Mekanikal: Sistem Berputar
Bertanggungjawab untuk menghantar tenaga mekanikal putaran yang dijana oleh bilah bergerak ke penjana (atau beban lain), sambil memastikan kestabilan semasa-putaran kelajuan tinggi. Komponen teras ialah rotor, dengan komponen sokongan termasuk aci utama, gandingan, dan pendesak (atau gendang):
- Rotor: "Teras berputar" bagi turbin stim. Mengikut jenis unit, ia dikelaskan kepada "pemutar impuls" dan "pemutar tindak balas":
- Pemutar impuls: Terdiri daripada aci utama, pendesak dan bilah bergerak. Bilah yang bergerak dipasang pada pendesak, dan pendesak dipasang pada aci utama. Ia sesuai untuk unit berkapasiti-tinggi,-kecil;
- Pemutar tindak balas: Tidak mempunyai pendesak, dan bilah bergerak dipasang terus pada aci utama (atau dram). Rotor mempunyai kekukuhan keseluruhan yang lebih tinggi dan sesuai untuk unit-tekanan sederhana hingga rendah,-besar (seperti turbin wap kuasa haba 300MW dan ke atas).
- Aci utama dan gandingan: Aci utama ialah "rangka" pemutar, menyokong pendesak/bilah bergerak; gandingan menyambungkan pemutar turbin ke pemutar penjana (atau beban lain) dan menghantar tork putaran. Keserasian tinggi mesti dipastikan untuk mengelakkan getaran semasa operasi.
3. Komponen Sokongan dan Pengedap Tetap: Sistem Pemegun
Menyediakan sokongan tetap untuk sistem berputar, mengandungi wap, dan menghalang kebocoran wap (yang menjejaskan kecekapan) dan kemasukan udara (yang mengganggu vakum). Ia terutamanya termasuk silinder, pengedap stim, dan galas:
- Silinder: "Cangkang" turbin. Diperbuat daripada keluli tuang atau keluli aloi, dibahagikan kepada-silinder tekanan tinggi,-silinder tekanan pertengahan dan-silinder tekanan rendah (untuk unit berbilang-silinder). Secara dalaman, ia menempatkan komponen seperti diafragma, muncung dan rotor, membentuk laluan wap tertutup. Silinder mesti mempunyai kekuatan yang mencukupi untuk menahan tekanan dan suhu stim yang tinggi dan mesti dimeterai dengan bebibir dan bolt untuk mengelakkan kebocoran wap.
- Pengedap Stim: "Kunci anti-komponen kebocoran." Terbahagi kepada tiga jenis:
- Pengedap Aci: Dipasang di tempat pemutar melalui silinder, menghalang-wap tekanan tinggi di dalam silinder daripada bocor di sepanjang hujung aci (mengurangkan kehilangan tenaga) atau udara dari bahagian pemeluwap daripada masuk (merosakkan vakum).
- Pengedap Stim Diafragma: Dipasang di celah antara lubang tengah diafragma dan pemutar, menghalang wap daripada mengalir antara peringkat tekanan bersebelahan (mengelakkan kehilangan tenaga antara peringkat).
- Pengedap Stim Petua Bilah: Dipasang di celah antara bahagian atas bilah yang bergerak dan dinding dalam silinder, mengurangkan kebocoran wap pada bahagian atas bilah dan meningkatkan kecekapan peringkat.
- Galas: Komponen "sokongan dan geseran{1}}pengurang" rotor. Dibahagikan kepada galas jejari dan galas tujahan:
- Galas Jejari: Menyokong berat pemutar, memastikan putaran jejari pemutar stabil dan mengelakkan geseran dengan komponen pemegun.
- Galas Teras: Menanggung tujahan paksi pada pemutar yang disebabkan oleh stim (disebabkan oleh perbezaan tekanan), menghalang pergerakan paksi pemutar dan mengekalkan jurang yang stabil antara bilah yang bergerak dan pegun.
4. Bahagian Kawalan Operasi: Sistem Peraturan dan Perlindungan
Laraskan keluaran turbin mengikut permintaan beban luaran (seperti perubahan dalam penggunaan elektrik grid kuasa) sambil melindungi unit dalam keadaan tidak normal. Komponen teras termasuk sistem peraturan dan sistem perlindungan:
- Sistem Peraturan: "Pusat Kawalan Beban." Ia terdiri daripada gabenor, penggerak hidraulik, injap kawalan, dan mekanisme penghantaran:
1. Gabenor (seperti jenis emparan atau elektro-hidraulik) memantau kelajuan rotor dalam masa-sebenar. Apabila perubahan beban menyebabkan kelajuan menyimpang daripada nilai undian (cth, pengurangan dalam penggunaan elektrik grid → kelajuan meningkat), ia mengeluarkan isyarat;
2. Isyarat dihantar ke penggerak hidraulik, yang memacu injap kawalan (dipasang di salur masuk stim turbin);
3. Injap kawalan melaraskan aliran stim (cth, jika kelajuan meningkat, injap ditutup sedikit untuk mengurangkan stim), memulihkan kestabilan kelajuan pemutar semasa melaraskan output unit agar sepadan dengan beban.
- Sistem Perlindungan: "Barisan Keselamatan." Apabila unit mengalami keadaan yang mengancam keselamatan (seperti kelajuan berlebihan, tekanan minyak pelinciran rendah, anjakan paksi yang berlebihan, atau kehilangan vakum), tindakan perlindungan dicetuskan secara automatik, seperti menutup injap stim utama untuk memotong stim, atau membuka injap trip kecemasan untuk mengeluarkan minyak, memaksa turbin ditutup dan mencegah kerosakan peralatan.
5. Peningkatan Kecekapan Bantu: Sistem Pemeluwapan dan Pelinciran
Walaupun mereka tidak mengambil bahagian secara langsung dalam penukaran tenaga, sistem ini menentukan kecekapan operasi dan jangka hayat peralatan unit, berfungsi sebagai "sistem jaminan" untuk operasi turbin yang stabil:
- Sistem Pemeluwapan (terutamanya digunakan untuk turbin pemeluwapan): "kunci kepada peningkatan kecekapan." Ia terdiri daripada pemeluwap, pam vakum, dan pam kondensat:
- Pemeluwap: Mengembunkan stim ekzos turbin (wap-tekanan rendah) ke dalam air, mencipta vakum yang tinggi (tekanan ekzos turun kepada 0.005-0.01 MPa), menurunkan suhu dan tekanan ekzos stim dengan ketara, meningkatkan penurunan entalpi stim dalam turbin, dan "perbezaan tenaga" (difahami perbezaan unit) dengan ketara
- Pam Vakum: Mengekalkan vakum pemeluwap dengan mengeluarkan udara yang bocor semasa pemeluwapan;
- Pam Kondensat: Mengepam air pekat (kondensat) kembali ke dandang untuk dipanaskan semula menjadi stim, membolehkan kitar semula cecair kerja (air-stim) dan mengurangkan penggunaan sumber air.
- Sistem Pelinciran: "jaminan jangka hayat peralatan." Ia terdiri daripada tangki minyak, pam minyak pelincir, penyejuk minyak, dan penapis minyak:
- Pam Minyak Pelincir: Menekan minyak pelincir dari tangki dan menghantarnya ke komponen berputar seperti galas jejarian dan tujahan, membentuk filem minyak untuk mengurangkan geseran dan haus;
- Oil Cooler: Menyejukkan minyak pelincir dengan air (mencegah kerosakan pada filem minyak yang disebabkan oleh suhu minyak yang berlebihan);
- Penapis Minyak: Menapis kekotoran daripada minyak untuk memastikan kebersihan minyak pelincir.
Ringkasan: Logik Selaras Setiap Komponen
Stim-tekanan tinggi mula-mula memasuki sistem aliran stim, di mana ia dipercepatkan oleh muncung untuk memacu putaran bilah yang bergerak; bilah bergerak memacu sistem putaran (rotor), memindahkan tenaga mekanikal ke penjana melalui gandingan; sistem stator (silinder, kedap stim) memastikan wap tidak bocor dan pemutar berputar dengan stabil; sistem kawalan melaraskan input stim mengikut beban, manakala sistem perlindungan bertindak balas kepada keadaan tidak normal; sistem pemeluwapan meningkatkan kecekapan dan sistem pelinciran melindungi peralatan-setiap bahagian berfungsi rapat, akhirnya mencapai penukaran cekap "tenaga haba wap → tenaga elektrik (atau tenaga mekanikal)."
