Auruturbiin on tuumajõuseade, mis muudab auru soojusenergia mehaaniliseks tööks. Selle komponendid on üles ehitatud nelja põhiprintsiibi järgi: „auruenergia muundamine – mehaaniline energiaülekanne – tööjuhtimine – ohutuse tagamine”. Iga osa töötab koos, et saavutada tõhus ja stabiilne energiaväljund. Konkreetsed komponendid ja nende funktsioonid on järgmised:
1. Põhienergia muundamise sektsioon: Steam Flow System
See on turbiini "soojusenergia → kineetiline energia → mehaaniline energia" muundamise tuum ja määrab otseselt seadme kasuteguri. See sisaldab peamiselt kolme põhikomponenti: düüsid, rootori labad ja membraanid:
- Düüsid (staatori labad): "esimene energiamuundur" auru jaoks, mis siseneb turbiini. Kui kõrgsurveaur läbib düüsi, kanal kitseneb, mille tulemusel aururõhk langeb ja kiirus järsult tõuseb (muudab auru soojusenergia kineetiliseks energiaks), moodustades suure-kiirusega auruvoo, mis valmistab ette rootori labade järgnevaks tööks.
-Rootori labad: energia muundamise "täitvad komponendid". Kui kiire -auruvool tabab rootori labasid, tekitab see külgtõuke, pannes rootori labad ja ühendatud võlli pöörlema (muudab auruvoolu kineetilise energia rootori mehaaniliseks energiaks). Need on turbiini väljundvõimsuse otsene allikas. Rootori labade kuju (nt keerdunud tüüpi) peab energiakadu minimeerimiseks täpselt ühtima auruvoolu suunaga.
- Diafragmad: düüside "tugi- ja positsioneerimisstruktuur". Membraanid kinnitatakse silindri seina külge keskse avaga rootori läbimiseks. Nende põhiülesanne on jagada turbiin mitmeks rõhuastmeks (iga aste koosneb düüside komplektist ja rootorilabade komplektist), võimaldades aurul paisuda ja töötada järk-järgult mitme düüsi-rootorilaba komplekti kaudu, saavutades järkjärgulise energiakasutamise ja parandades üldist tõhusust.
2. Mehaaniline energiaülekande osa: pöörlev süsteem
Vastutab liikuvate labade tekitatud pöörlemismehaanilise energia edastamise eest generaatorile (või muudele koormustele), tagades samal ajal stabiilsuse suurel{0}}pöörlemisel. Põhikomponent on rootor koos tugikomponentidega, sealhulgas peavõll, haakeseadised ja tiivikud (või trumlid):
- Rootor: auruturbiini "pöörlev südamik". Seadme tüübi järgi jaotatakse see "impulssrootoriks" ja "reaktsioonirootoriks":
- Impulssrootor: koosneb peavõllist, tiivikust ja liikuvatest labadest. Liikuvad labad on kinnitatud tiivikule ja tiivik on paigaldatud peavõllile. See sobib kõrgsurve-väikese-võimsusega seadmetele;
- Reaktsioonirootor: sellel pole tiivikut ja liikuvad labad on kinnitatud otse peavõlli (või trumli) külge. Rootori üldine jäikus on suurem ja see sobib keskmise- kuni madala-rõhuga, suure-võimsusega seadmetele (nt soojusenergia auruturbiinid võimsusega 300 MW ja rohkem).
- Peavõll ja haakeseadised: Peavõll on rootori "skelett", mis toetab tiivikut/liikuvaid labasid; haakeseadised ühendavad turbiini rootori generaatori rootoriga (või muude koormustega) ja edastavad pöörlemismomenti. Vibratsiooni vältimiseks töö ajal tuleb tagada kõrge koaksiaalsus.
3. Fikseeritud tugi- ja tihenduskomponendid: staatorisüsteem
Pakub pöörlevale süsteemile kindlat tuge, sisaldab auru ning hoiab ära auru lekke (mis mõjutab tõhusust) ja õhu sissepääsu (mis häirib vaakumit). See sisaldab peamiselt silindrit, aurutihendeid ja laagreid:
- Silinder: turbiini kest. Valmistatud valuterasest või legeerterasest, mis on jagatud kõrgsurvesilindriks-, keskrõhu-silindriks ja madala-survesilindriks (mitme-silindriga seadmete jaoks). Seesmiselt sisaldab see selliseid komponente nagu membraanid, düüsid ja rootorid, mis moodustavad suletud aurukanali. Silinder peab olema piisavalt tugev, et taluda kõrget aururõhku ja -temperatuuri ning see peab olema äärikute ja poltidega tihendatud, et vältida auru lekkimist.
- Aurutihendid: "Peamised lekkevastased-komponendid." Jaotatud kolme tüüpi:
- Võlli tihend: paigaldatakse kohtadesse, kus rootor läbib silindrit, vältides silindris oleva kõrgsurveauru-lekkimist piki võlli otsa (vähendab energiakadu) ega kondensaatoripoolse õhu sisenemist (vaakumi kahjustamine).
- Membraani aurutihend: paigaldatakse membraani keskmise ava ja rootori vahele, vältides auru voolamist külgnevate rõhuastmete vahel (vältides astmetevahelist energiakadu).
- Tera otsa aurutihend: paigaldatud liikuvate labade ülaosa ja silindri siseseina vahele, vähendades auru lekkimist üle labade tippude ja parandades lava tõhusust.
- Laagrid: rootori tugi- ja hõõrdumist{1}}vähendavad komponendid. Jaotatud radiaallaagriteks ja tõukejõu laagriteks:
- Radiaallaagrid: toetavad rootori raskust, tagades rootori stabiilse radiaalse pöörlemise ja vältides staatori komponentidega hõõrdumist.
- Tõukelaagrid: kandke rootori aksiaalset tõukejõudu, mis on põhjustatud aurust (rõhuerinevuse tõttu), vältides rootori aksiaalset liikumist ja säilitades stabiilsed vahed liikuvate ja seisvate labade vahel.
4. Käitamise juhtimissektsioon: reguleerimis- ja kaitsesüsteemid
Reguleerige turbiini väljundvõimsust vastavalt väliskoormuse nõudmistele (näiteks elektrivõrgu elektritarbimise muutustele), kaitstes samal ajal seadet ebatavalistes tingimustes. Põhikomponendid hõlmavad reguleerimissüsteemi ja kaitsesüsteemi:
- Reguleerimissüsteem: "koormuse juhtimiskeskus". See koosneb regulaatorist, hüdraulilisest ajamist, juhtventiilist ja ülekandemehhanismist:
1. Regulaator (nt tsentrifugaal- või elektro{1}}hüdrauliline) jälgib rootori kiirust reaalajas. Kui koormuse muutused põhjustavad kiiruse kõrvalekaldeid nimiväärtusest (nt võrgu elektritarbimise vähenemine → kiirus suureneb), väljastab see signaali;
2. Signaal edastatakse hüdroajamile, mis juhib juhtventiili (paigaldatud turbiini auru sisselaskeavasse);
3. Juhtventiil reguleerib auruvoolu (nt kui kiirus tõuseb, sulgub ventiil veidi auru vähendamiseks), taastades rootori kiiruse stabiilsuse, reguleerides samal ajal seadme väljundit koormusele vastavaks.
- Kaitsesüsteem: "turvaliin". Kui seade kogeb tingimusi, mis ohustavad ohutust (nt ülekiirus, madal määrdeõli rõhk, liigne aksiaalne nihe või vaakumi kadu), käivituvad automaatselt kaitsetoimingud, nagu auru peaventiili sulgemine auru väljalülitamiseks või avariiväljalülitusventiili avamine õli vabastamiseks, turbiini sundimine välja lülitama ja seadme kahjustamise vältimine.
5. Lisatõhususe suurendamine: kondensatsiooni- ja määrimissüsteemid
Kuigi need süsteemid ei osale otseselt energia muundamises, määravad need süsteemid seadme töötõhususe ja seadmete eluea, toimides turbiini stabiilse töö "garantiisüsteemina":
- Kondensatsioonisüsteem (kasutatakse peamiselt kondensatsiooniturbiinide jaoks): tõhususe parandamise võti. See koosneb kondensaatorist, vaakumpumbast ja kondensaadipumbast:
- Kondensaator: kondenseerib turbiini heitgaasi auru (madala rõhuga auru) veeks, luues kõrgvaakumi (väljalaskerõhk langeb 0,005-0,01 MPa-ni), alandab oluliselt auru väljalasketemperatuuri ja rõhku, suurendab auru entalpia langust turbiinis, "auru energiatõhususe erinevus";
- Vaakumpump: säilitab kondensaatori vaakumi, eemaldades kondenseerumise ajal sisse lekkiva õhu;
- Kondensaadipump: pumpab kondensvee (kondensaadi) tagasi boilerisse, et see uuesti auruks soojendada, võimaldades töövedeliku (vee-auru) ringlussevõttu ja vähendada veeressursside tarbimist.
- Määrimissüsteem: "seadmete eluea garantii". See koosneb õlipaagist, määrdeõlipumbast, õlijahutist ja õlifiltrist:
- Määrdeõlipump: survestab määrdeõli paagist ja suunab selle pöörlevatesse komponentidesse, nagu radiaal- ja tõukelaagrid, moodustades hõõrdumise ja kulumise vähendamiseks õlikile;
- Õlijahuti: jahutab määrdeõli veega (vältib õlikile kahjustamist, mis on põhjustatud õli liigsest temperatuurist);
- Õlifilter: filtreerib õlist mustuse, et tagada määrdeõli puhtus.
Kokkuvõte: iga komponendi koordineeritud loogika
Kõrgsurve{0}}aur siseneb esmalt auruvoolusüsteemi, kus seda kiirendavad düüsid, et juhtida liikuvate labade pöörlemist; liikuvad labad juhivad pöörlemissüsteemi (rootorit), kandes mehaanilist energiat generaatorile siduri kaudu; staatorisüsteem (silinder, aurutihend) tagab, et aur ei leki ja rootor pöörleb stabiilselt; juhtimissüsteem reguleerib auru sisendit vastavalt koormusele, samal ajal kui kaitsesüsteem reageerib ebatavalistele tingimustele; kondensatsioonisüsteem parandab tõhusust ja määrdesüsteem kaitseb seadmeid-iga osa töötab tihedalt koos, saavutades lõpuks "auru soojusenergia → elektrienergia (või mehaanilise energia)" tõhusa muundamise.
