{{{sourceTextContent.title}}}

Disegno moderno & ultimi successi sulle turbine a vapore

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Possibilità della turbina a vapore in giorni moderni

{{{sourceTextContent.description}}}

Una turbina a vapore è una turbo-macchina per generare l'alimentazione mecanica dall'energia di vapore a temperatura elevata ed a pressione; cioè converte l'energia termica di vapore in lavoro meccanico utile. Le turbine a vapore possono trasportare la velocità costante o variabile e sono capaci di controllo rigoroso di velocità; le applicazioni dell'azionamento includono le pompe, i compressori, i generatori elettrici e molto. Le turbine a vapore sono state sempre parte importante di piante industriali.

Le turbine a vapore sono classificate tramite la disposizione meccanica, come singolo-intelaiatura, traversa-composta (più di un pozzo parallelamente), o multi-intelaiatura che (in tandem-composta) è due o più intelaiature in un singolo treno. Le turbine a vapore inoltre sono identificate tramite la direzione di scorrimento del vapore? assiale? per la maggior parte, ma? radiale? per pochi. Le turbine a vapore possono essere categorizzate dal ciclo del vapore, se condensando, l'estrazione senza condensazione e automatica, o tipo del riscaldamento.

In una turbina a vapore, il flusso del vapore continua through dirigendo i dispositivi ed interferisce sulle lamierine curve montate lungo la periferia del rotore; impiegando una forza sulle lamierine, il flusso del vapore induce il rotore della turbina a vapore a girare. Diverso di un motore a vapore scambiantesi, una turbina a vapore usa il cinetico piuttosto che l'energia potenziale di vapore.

Le turbine a vapore sono risultato essere driver molto convenienti. Possono essere progettate ad operabile alle velocità di apparecchiatura guidata. Sono equilibrato e più economico più compatti, più chiari, migliori di gli altri driver quali i motori scambiantesi, le turbine a gas, la macchina motrice elettrica, le turbine a vapore ecc. è stato sviluppato sostanzialmente a causa di vasto uso in ultimo 90 anni, l'efficienza è stata migliorata significativamente, la capienza di uscita inoltre è stata aumentata e le turbine a vapore specializzate sono state progettate per varie applicazioni.

Le turbine a vapore si sono sviluppate nel senso dei disegni assiali a più stadi, in cui l'espansione di vapore è stata effettuata in una fila delle fasi in sequenza organizzate. Tale organizzazione ha consentito un considerevole aumento nell'output di forza motrice delle turbine a vapore, mentre conservava la velocità adatta richiesta per l'accoppiamento diretto dell'apparecchiatura guidata.

Impulso contro reazione

In una turbina a vapore di impulso, i getti di vapore sono diretti alle lamierine di rotore a forma di benna della turbina in cui la pressione impiegata dai getti induce il rotore a girare e la velocità del vapore da ridurrsi mentre comunica la relativa energia cinetica alle lamierine. Le lamierine a loro volta cambiano il senso di flusso del vapore, tuttavia, la relativa pressione rimane costante mentre attraversa le lamierine di rotore poiché la sezione trasversale dell'alloggiamento fra le lamierine è costante. La serie seguente di lamierine fisse inverte il senso del vapore prima che passi alla seconda fila delle lamierine commoventi.

Le fasi ideali di reazione consisterebbero di girare gli ugelli con le lamierine fisse (benne) per riorientare il flusso del vapore per l'insieme seguente degli ugelli giranti. L'espansione nelle lamierine giranti causa loro una forza di pressione (reazione) che azionamenti loro. Tuttavia, è poco pratico ammettere il vapore agli ugelli giranti. L'espansione di vapore negli ugelli stazionari di una turbina a vapore pratica di reazione è un'azione di impulso. Di conseguenza, la fase di reazione nelle azioni reali della turbina è una combinazione se principi di reazione e di impulso. La realtà è turbine a vapore moderne usa una combinazione se concetti di reazione e di impulso.

Una fase di reazione è una fila degli ugelli seguiti da una fila degli ugelli commoventi. Le fasi multiple di reazione dividono la perdita di pressione fra l'ingresso del vapore e lo scarico nelle numerose piccole gocce, con conseguente turbina pressione-composta. Le fasi di impulso possono o pressione-essere composte, velocità-composto, o pressione-velocità composto. Una fase pressione-composta di impulso è una fila degli ugelli fissi seguiti da una fila delle lamierine commoventi, con le fasi multiple per comporre. Una fase velocità-composta di impulso è una fila degli ugelli fissi seguiti da due o più file delle lamierine commoventi che alternano con le file delle lamierine fisse. Ciò divide la goccia di velocità attraverso la fase in parecchie più piccole gocce. Una serie di fasi velocità-composte di impulso è denominata una turbina composta pressione-velocità.

Mercato della turbina a vapore

I fornitori della turbina a vapore (il numero dei fornitori) nel mondo sta diminuendo sopra l'ultimo 40 anni. Il logico? pochi per nazione? la regola che era le 3 o 4 decadi popolari fa ha dato il posto al più moderno? pochi per continente? regola. I fornitori differenti fusi e la cooperazione tecnica hanno amalgamato gli elementi tecnologici delle filosofie molto differenti all'interno di singolo fornitore della turbina.

I concetti ed i disegni facenti concorrenza possono ora essere confrontati ed essere valutati criticamente prima dell'offerta al mercato. Questi cambiamenti conducono ad una più forte selezione dei progetti di sviluppo, ma anche alle risposte più flessibili ai bisogni del mercato. L'ingegneria e la fabbricazione della turbina a vapore hanno incastonato in un mondo di cambiamento.

Gli avanzamenti fatti nei metodi meccanici o aerodinamici di scienza dei materiali, di analisi possono interessare forte la tecnologia della turbina a vapore. Lo stesso sostiene per i comandi, l'elaborazione dei dati, le tecnologie di fabbricazione, modi di utilizzazione e di produzione e molti altri dominii.

Ciclo del vapore e turbina a vapore

Il ciclo termodinamico per la turbina a vapore è? Rankine? ciclo. Il ciclo consiste di una fonte di calore (caldaia, unità di recupero di calore, ecc) quell'acqua di convertiti a vapore ad alta pressione. In un ciclo del vapore, l'acqua in primo luogo è pompata a usando elevato di pressione caldaia-alimenta le pompe ad acqua (pompe di BFW), che è medio ad alta pressione secondo il formato dell'unità e la temperatura a cui il vapore finalmente è riscaldato.

Il vapore allora è riscaldato alla temperatura d'ebollizione che corrisponde alla pressione, è bollito (riscaldato da liquido per vapor) ed allora il più delle volte è surriscaldato (riscaldato ad una temperatura sopra quello di ebollizione). Il vapore pressurizzato è espanto a pressione più bassa in una turbina a vapore a più stadi, quindi ha esaurito ad un condensatore agli stati di vuoto (condensare) o in un sistema di distribuzione intermedio del vapore di temperatura che (senza condensazione) trasporta il vapore ad altre applicazioni. Il condensato dal condensatore o dal sistema industriale di utilizzazione del vapore è restituito al caldaia-alimenta le pompe ad acqua (pompe di BFW) per la continuazione del ciclo.

La turbina a vapore in se consiste solitamente di un insieme stazionario delle lamierine (denominate ugelli) e di un insieme muoventesi delle lamierine adiacenti (denominate benne o lamierine di rotore) installate all'interno di un'intelaiatura. I due insiemi delle lamierine funzionano insieme tali che il vapore gira il pozzo della turbina e del carico collegato.

Gli ugelli stazionari accelerano il vapore ad alta velocità ampliandola alla pressione più bassa. Un disco a lame girante cambia il senso del flusso del vapore, quindi generante una forza sulle lamierine che, a causa della geometria a ruote, si manifesta in se mentre coppia di torsione sul pozzo su cui la rotella a lame è montata. La combinazione di coppia di torsione e di velocità è il potere dell'uscita della turbina a vapore.

Selezione e disegno materiali

Lo sviluppo delle unità classiche del vapore è stato accoppiato sempre agli avanzamenti fatti in leghe d'acciaio ad alta resistenza. Le temperature di ammissione del vapore sono state migliorate continuamente che combattono le limitazioni severe nella flessibilità di funzionamento della turbina e della caldaia. I vecchi acciai legati di modo sono stati usati fino a 550°C. Per 580°C e di là, gli acciai legati moderni dovrebbero essere usati. Lo strisciamento è stato una considerazione importante per le applicazioni a temperatura elevata della turbina a vapore e le leghe eccellenti adeguate sono necessarie mantenere la deformazione di strisciamento entro i limiti accettabili.

In più delle temperature, le forze centrifughe hanno messo gli sforzi di livello sui materiali della lamierina e del rotore. Un'alta resistenza di rendimento ha unito con la buona durezza di frattura è un requisito importante. Tuttavia, queste sono proprietà metallurgiche di contraddizione, rendente la difficile aumentarli simultaneamente. Una sfida importante che diventa evidente durante le ultime tre decadi era l'avvenimento di alcune crepe di corrosione di sforzo (SCC) in dischi altamente sollecitati esposti a vapore saturo.

Molte lamierine di rotore della turbina a vapore hanno avvolgimento alla parte superiore, che collega con quella delle lamierine adiacenti, per aumentare l'attenuazione e quindi per ridurre lo sbattimento di lamierina. In grandi turbine a vapore, l'avvolgimento è complementato spesso, particolarmente nelle lamierine lunghe di una turbina a bassa pressione, con i legare dell'allacciamento. Questi legare attraversano i fori hanno perforato dentro le lamierine alle distanze adatte dalla radice della lamierina e solitamente sono brasati alle lamierine al punto in cui attraversano. I legare dell'allacciamento riducono lo sbattimento di lamierina nella parte centrale delle lamierine. L'introduzione dei legare dell'allacciamento riduce sostanzialmente i casi di guasto della lamierina in grandi o turbine a bassa pressione.

il Parte-carico o fuori-progetta le circostanze si presenta in molte occasioni in turbine a vapore, per esempio, alla partenza, all'arresto ed al funzionamento del parte-carico, al funzionamento sotto la velocità stimata ed al carico stimato. Particolare attenzione è richiesta per il funzionamento del parte-carico delle turbine a vapore con il sistema regolato dell'estrazione del vapore in grado di assicurare il flusso definito del vapore (a bassa pressione) del LP in più del requisito del parte-carico del treno del macchinario.

Lubrificazione della turbina a vapore

Gli oli della turbina a vapore sono sottoposti ad una vasta gamma dei termini come il calore estremo, l'aria trascinata, l'umidità, la contaminazione tramite la sporcizia ed i residui, la mescolanza eventuale con l'olio differente ed altre; tutto questi degradano l'integrità delle azione della base dell'idrocarburo ed esauriscono le chimiche cumulative, causanti i cambiamenti molecolari irreversibili. Ci sono due meccanismi primari di degradazione nelle applicazioni della turbina a vapore: ? ossidazione? e? degradazione termica?.

L'ossidazione è un processo chimico dove l'ossigeno reagisce con le molecole dell'olio per formare un certo numero di prodotti chimici differenti, quali gli acidi carbossilici. Il tasso a cui questo si presenta dipende da un certo numero di fattori. La temperatura è forse il fattore più critico, poiché il tasso di ossidazione si raddoppia per ogni aumento di 10°C. La temperatura sopra cui questa si presenta è influenzata dalla stabilità di ossidazione dell'olio e la presenza di catalizzatori e termini dell'pro-ossidante quali l'acqua, l'aria, determinati metalli, agitazione fluida e pressione.

La degradazione termica è la ripartizione delle molecole dell'olio dal calore (a temperatura elevata), formante i residui insolubili che si riferiscono a frequentemente come agenti inquinanti molli. Col passare del tempo, è stato evidente che le prestazioni di ossidazione dei codici categoria di riserva bassi differenti sono abbastanza differenti.

L'alta resistenza ossidativa naturale di alcuni oli superiori della turbina ha unito con gli antiossidanti specifici impiegati (basato solitamente sui residui dell'ammina e del fenolo) fornisce un comportamento non lineare in termini di loro degradazione molecolare col passare del tempo.

Di conseguenza, la maggior parte dell'offerta standard delle prove di analisi dell'olio piccolo a nessun avvertimento come il lubrificante comincia degradare e generare i depositi del sistema. Anziché degradazione che accade ad un modo lineare e prevedibile, molti degli oli moderni della turbina vengono a mancare velocemente.

Cambiamenti nell'olio? la struttura molecolare di s dovuto svuotamento cumulativo e lo sviluppo delle particelle insolubili sono fra i primi stati di degradazione dell'olio che interessano la prestazione della turbina a vapore. Il processo sequenziale sarà la formazione di fango e di vernice, che sono avvenimenti comuni in turbine a vapore. Oltre ai questi l'ossidazione e sottoprodotti termici di degradazione che sono i contributori principali per lo sviluppo dei problemi del deposito e della vernice in turbine a vapore, interferiscono con altre proprietà importanti in oli di lubrificazione della turbina a vapore, quale il demulsibility. Di conseguenza, è vitale che l'analisi diagnostica adatta be è effettuata per rilevare queste circostanze.

Corrosione ed erosione

La corrosione è il meccanismo di danno più comune derivando dai depositi nelle turbine a vapore. La rugosità di superficie aumentata si comporta per aumentare il deposito. ? fatica per corrosione? (CF) e? incrinamento di corrosione di sforzo? (SCC) delle componenti della turbina a vapore sono stati identificati costantemente fra le cause principali dell'indisponibilità della turbina a vapore.

Entrambi i fenomeni sono caratterizzati da due fasi: inizio e propagazione. In turbine a vapore, l'inizio il più delle volte si presenta alle microfratture che emanano dai pozzi che si formano quando i depositi diventano corrosivi durante gli arresti non protetti. Le crepe possono, tuttavia, anche iniziare sulle posizioni della corrosione, dei difetti di fabbricazione, inclusioni, imperfezioni microscopiche ed alle zone dove l'assorbimento specifico della specie localmente ha ridotto l'energia di superficie.

Queste posizioni sono dove il deposito sarà preferenziale. La propagazione dei CF e dello SCC è determinata dalle situazioni cicliche o costanti di sforzo.

La corrosione e la corrosione localizzata sono precursori importanti a più danno importante dalle crepe di corrosione di sforzo (SCC) e dalla fatica per corrosione (CF), anche se la vasta puntinatura delle lamierine può causare la perdita significativa di efficienza di fase o, nei casi estremi, indebolire l'integrità componente al punto di guasto.

La corrosione e la corrosione localizzata sono improbabili da nascere durante il funzionamento della turbina a vapore dovuto l'assenza di ossigeno nelle pellicole liquide sulle superfici della turbina a vapore durante il funzionamento. Piuttosto, scavare deriva dall'aria umida assorbente dei depositi corrosivi durante l'arresto della turbina a vapore.

Durante gli arresti non-protettivi dove la lamierina e le superfici di disc sono aperte all'atmosfera, tutti i depositi, specialmente cloruro o solfato, che si sono formati sulle superfici del vapore-percorso durante il funzionamento può diventare umido e condurre agli ambienti locali, conduttivi, acquosi che contengono i livelli di PPM di ossigeno. Questi ambienti locali inizialmente conducono alla ripartizione della passività del metallo della lamierina, quindi a formazione metastabile del pozzo ed infine ai pozzi stabili dopo i cicli ripetuti di arresto.

Ogni periodo di arresto è seguito dal funzionamento dove la situazione dinamica di formazione della gocciolina, le pellicole liquide ed il deposito accadono. Una volta che una turbina a vapore ha ripreso il funzionamento, le pellicole liquide possono re-passivare le zone dove la passività è stata persa durante l'arresto ed alcuni pozzi si erano formati. Tuttavia, il deposito continua ad accadere durante il funzionamento ed i depositi connessi con una perdita di passività che ha causato un pozzo metastabile durante l'un arresto non protetto condurranno ad ulteriore sviluppo di quel pozzo durante l'arresto non protetto esteso seguente.

La ripetizione di questo processo finalmente condurrà ad un pozzo stabile. Troppo spesso, questi pozzi non sono visibili, ma perché sono derivato da un meccanismo attivo di corrosione durante l'arresto le superfici interne saranno piuttosto irregolari. Di conseguenza gli ambienti differenti che esistono finalmente durante i periodi ripetuti di arresto e di funzionamento conducono all'inizio ed allo sviluppo di un certo numero di pozzi sulla superficie.

Le componenti della turbina a vapore possono anche essere attacate tramite corrosione scorrere-accelerata (FAC) quando il liquido filma la forma sulle componenti della turbina a vapore in presenza di vapore saturo bifase. La purezza difficile del vapore può causare il livello basso? pH? in tali pellicole e così inneschi o aumenti FAC. L'uso delle leghe adatte (quali gli acciai Cr-uniti in lega) può attenuare e perfino impedire FAC.

L'erosione della particella è un altro problema significativo in turbine a vapore. L'erosione liquida è segnalata comunemente, specialmente per vapore saturato e le turbine a vapore di condensazione. L'erosione solida della particella è causata comunemente dalle particelle di ossido del ferro che raschiano la superficie delle lamierine, pricipalmente nelle fasi iniziali di ogni armatura della turbina del vapore. La fonte di tali particelle è l'ossido sul surriscaldatore e tubi e condutture del riscaldatore che exfoliates durante il funzionamento transitorio quali la partenza e l'arresto. Lo sviluppo e lo sfaldamento di questi ossidi non è collegato spesso con la chimica del vapore.