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Conception moderne et plus défunts accomplissements sur des turbines à vapeur de vapeur

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Possibilités de turbine à vapeur de vapeur en jours modernes

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Une turbine à vapeur de vapeur est une turbo-machine pour développer la transmission mécanique de l'énergie de la vapeur à la température et à la pression ; en d'autres termes, elle convertit l'énergie thermique de la vapeur en travail mécanique utile. Les turbines à vapeur de vapeur peuvent fournir la vitesse constante ou variable et sont capables de la commande stricte de vitesse ; les applications d'entraînement incluent des pompes, des compresseurs, des générateurs électriques et beaucoup plus. Les turbines à vapeur de vapeur ont toujours été des parts importantes d'ensembles industriels.

Des turbines à vapeur de vapeur sont classifiées par arrangement mécanique, comme simple-enveloppe, croix-composée (plus d'un axe côte à côte), ou la multi-enveloppe qui (tandem-composée) est deux enveloppes ou plus dans un train simple. Des turbines à vapeur de vapeur sont également identifiées par sens d'écoulement de vapeur ? axial ? pour les la plupart, mais ? radial ? pour peu. Des turbines à vapeur de vapeur peuvent être classées par catégorie par le cycle de vapeur, si condensant, extraction sans condensation et automatique, ou type de réchauffage.

Dans une turbine à vapeur de vapeur, l'écoulement de vapeur procède en dirigeant des dispositifs et empiète sur les lames incurvées montées le long de la périphérie du rotor ; en exerçant une force sur les lames, l'écoulement de vapeur fait tourner le rotor de turbine à vapeur de vapeur. À la différence d'une machine à vapeur de échange, une turbine à vapeur de vapeur se sert du cinétique plutôt que l'énergie potentielle de la vapeur.

Les turbines à vapeur de vapeur se sont avérées être les conducteurs très commodes. Elles peuvent être conçues à fonctionnel aux vitesses de l'équipement conduit. Elles sont équilibrées, et plus économiques plus compacts, plus légers, meilleurs que les autres conducteurs tels que des moteurs d'échange, des turbines à gaz, le moteur électrique, des turbines à vapeur de vapeur etc. a été sensiblement développés en raison de l'utilisation étendue dans le bout 90 ans, l'efficacité a été sensiblement améliorée, la capacité de rendement a été également augmentée, et des turbines à vapeur de vapeur spécialisées ont été conçues pour différentes applications.

Les turbines à vapeur de vapeur se sont développées dans la direction des conceptions axiales à plusieurs étages, dans lesquelles l'expansion de la vapeur a été exécutée dans une rangée des étapes séquentiellement disposées. Un tel échafaudage a permis une augmentation considérable du rendement de puissance des turbines à vapeur de vapeur, tout en préservant la vitesse appropriée exigée pour le raccordement direct de l'équipement conduit.

Impulsion contre la réaction

Dans une turbine à vapeur de vapeur d'impulsion, les jets de vapeur sont dirigés aux lames de rotor formées par seau de la turbine où la pression exercée par les gicleurs fait tourner le rotor et la vitesse de la vapeur à réduire pendant qu'elle donne son énergie cinétique aux lames. Les lames changent à leur tour la direction de l'écoulement de vapeur, cependant, sa pression demeure constante pendant qu'elle traverse les lames de rotor puisque la section transversale de la chambre entre les lames est constante. La prochaine série de lames fixes renverse la direction de la vapeur avant qu'elle passe à la deuxième rangée des lames mobiles.

Les étapes idéales de réaction se composeraient tourner des becs avec les lames stationnaires (seaux) pour réorienter l'écoulement de vapeur pour le prochain ensemble de becs tournants. L'expansion dans les lames tournantes cause une force de pression (réaction) sur elles que des commandes elles. Cependant, il est impraticable d'admettre la vapeur aux becs tournants. L'expansion de la vapeur dans les becs stationnaires d'une turbine à vapeur de vapeur pratique de réaction est une action d'impulsion. Par conséquent, l'étape de réaction dans des actions réelles de turbine est une combinaison si des principes d'impulsion et de réaction. La réalité est les turbines à vapeur de vapeur modernes emploient une combinaison si des concepts d'impulsion et de réaction.

Une étape de réaction est une rangée des becs suivis d'une rangée des becs mobiles. Les étapes multiples de réaction divisent la chute de pression de pression entre l'admission de vapeur et l'échappement en nombreuses petites baisses, ayant pour résultat une turbine pression-composée. Des étapes d'impulsion peuvent ou pression-être composées, vitesse-composé, ou pression-vitesse composé. Une étape pression-composée d'impulsion est une rangée des becs fixes suivis d'une rangée des lames mobiles, avec les étapes multiples pour la composition. Une étape vitesse-composée d'impulsion est une rangée des becs fixes suivis de deux rangées ou plus des lames mobiles alternant avec des rangées des lames fixes. Ceci divise la baisse de vitesse à travers l'étape en plusieurs plus petites baisses. Une série d'étapes vitesse-composées d'impulsion s'appelle une turbine composée parvitesse.

Marché de turbine à vapeur de vapeur

Les fabricants de turbine à vapeur de vapeur (le nombre de fabricants) dans le monde avait diminué au-dessus du bout 40 ans. Le logique ? peu par nation ? la règle qui était il y a des 3 ou 4 décennies populaires a donné l'endroit au plus moderne ? peu par continent ? règle. Les différents fabricants fusionnés et la coopération technique ont amalgamé les éléments technologiques des philosophies très différentes dans un fabricant simple de turbine.

Des concepts et les conceptions de concurrence peuvent maintenant être comparés et en critique évalués avant d'être offerte au marché. Ces changements mènent à un plus fort choix des projets de développement, mais également à des réponses plus flexibles aux besoins du marché. La technologie et la fabrication de turbine à vapeur de vapeur ont enfoncé dans un monde de changement.

Les avances faites dans les méthodes de science des matériaux, mécaniques ou aérodynamiques d'analyse peuvent fortement affecter la technologie de turbine à vapeur de vapeur. Le même juge vrai pour des commandes, l'informatique, des technologies manufacturières, des modes opératoires de production et et beaucoup d'autres domaines.

Cycle de vapeur et turbine à vapeur de vapeur

Le cycle thermo-dynamique pour la turbine à vapeur de vapeur est ? Rankine ? cycle. Le cycle se compose d'une source de chaleur (chaudière, unité de rétablissement de chaleur, etc.) cette eau de convertis à la vapeur à haute pression. Dans un cycle de vapeur, l'eau est d'abord pompée à la pression élevée utilisant chaudière-alimentent des pompes à eau (pompes de BFW), qui est moyenne à la pression selon la taille de l'unité et la température auxquelles la vapeur est par la suite chauffée.

La vapeur est alors chauffée à la température de ébullition correspondant à la pression, bouillie (de chauffage du liquide pour se vaporiser), et plus souvent puis surchauffée (de chauffage à une température au-dessus de cela de l'ébullition). La vapeur pressurisée est augmentée à une plus basse pression dans une turbine à vapeur de vapeur à plusieurs étages, puis a épuisé à un condensateur aux états de vide (condensation) ou dans un système de distribution intermédiaire de vapeur de la température qui (sans condensation) livre la vapeur à d'autres applications. Le condensat du condensateur ou du système industriel d'utilisation de vapeur est retourné au chaudière-alimentent des pompes à eau (pompes de BFW) pour la suite du cycle.

La turbine à vapeur de vapeur elle-même se compose habituellement d'un ensemble stationnaire de lames (appelées les becs) et d'un ensemble en mouvement de lames adjacentes (appelées les seaux ou les lames de rotor) installées dans une enveloppe. Les deux ensembles de lames fonctionnent ensemble tels que la vapeur tourne l'axe de la turbine et de la charge reliée.

Les becs stationnaires accélèrent la vapeur à la vitesse élevée en l'augmentant à une plus basse pression. Un disque à lames tournant change la direction de l'écoulement de vapeur, créant de ce fait une force sur les lames qui, en raison de la géométrie à roues, se manifeste elle-même pendant que couple sur l'axe sur lequel la roue à lames est montée. La combinaison du couple et de la vitesse est la de puissance de sortie de la turbine à vapeur de vapeur.

Choix et conception matériels

L'évolution des unités classiques de vapeur a été toujours couplée aux avances faites en alliages en acier de haute résistance. Les températures d'admission de vapeur ont été sans interruption améliorées luttant des restrictions graves dans la flexibilité d'opération de chaudière et de turbine. Des aciers alliés de vieille mode ont été employés jusqu'à 550°C. Pour 580°C et là-bas, des aciers alliés modernes devraient être employés. Le fluage a été une considération importante pour des applications à hautes températures de turbine à vapeur de vapeur et les alliages superbes appropriés sont nécessaires pour garder la déformation de fluage dans des limites acceptables.

En outre des températures, les forces centrifuges ont mis des efforts de haute sur des matériaux de rotor et de lame. Une limite conventionnelle d'élasticité élevée combinée avec la bonne dureté de rupture est une condition importante. Cependant, ce sont les propriétés métallurgiques de contradiction, la rendant difficile de les augmenter simultanément. Un défi important devenant évident pendant les trois dernières décennies était l'occurrence de quelques fissures de corrosion sous contrainte (SCC) dans les disques fortement soumis à une contrainte exposés à la vapeur saturée.

Beaucoup de lames de rotor de turbine à vapeur de vapeur ont le recouvrement au dessus, qui enclenche avec celui des lames adjacentes, pour augmenter l'atténuation et pour réduire de ce fait le flottement de pale. Dans de grandes turbines à vapeur de vapeur, le recouvrement est souvent complété, particulièrement dans les longues lames d'une turbine à basse pression, avec des fils de laçage. Ces fils traversent des trous ont foré dedans les lames aux distances appropriées de la racine de lame et sont habituellement soudés aux lames au point où ils traversent. Les fils de laçage réduisent le flottement de pale dans la pièce centrale des lames. L'introduction des fils de laçage réduit sensiblement les exemples de l'échec de lame dans de grandes ou à basse pression turbines.

la Partie-charge ou au loin-conçoivent des conditions se produisent à beaucoup d'occasions dans des turbines à vapeur de vapeur, par exemple, au démarrage, à l'arrêt, et à l'opération de partie-charge, à l'opération au-dessous de la vitesse évaluée et à la charge évaluée. Une attention particulière est exigée pour le fonctionnement de partie-charge des turbines à vapeur de vapeur avec le système réglé d'extraction de vapeur qui pourrait assurer l'écoulement défini de la vapeur (à basse pression) de LP en outre de la condition de partie-charge du train de machines.

Lubrification de turbine à vapeur de vapeur

Des huiles de turbine à vapeur de vapeur sont soumises à un éventail de conditions telles que la chaleur extrême, l'air entraîné, l'humidité, la contamination par la saleté et les débris, le mélange négligent à de l'huile différente, et d'autres ; tout ceux-ci dégradent l'intégrité des actions de base d'hydrocarbure et épuisent les chimies additives, causant les changements moléculaires irréversibles. Il y a deux mécanismes primaires de dégradation dans des applications de turbine à vapeur de vapeur : ? oxydation ? et ? dégradation thermique ?.

L'oxydation est un processus chimique où l'oxygène réagit avec les molécules d'huile pour former un certain nombre de différents produits chimiques, tels que les acides carboxyliques. Le taux auquel ceci se produit dépend d'un certain nombre de facteurs. La température est peut-être le facteur le plus critique, puisque le taux d'oxydation double pour chaque élévation de 10°C. La température au-dessus dont ceci se produit est influencée par la stabilité d'oxydation d'huile et la présence des catalyseurs et des conditions de pro-oxydant telles que l'eau, l'air, certains métaux, agitation liquide et pression.

La dégradation thermique est la panne des molécules d'huile par la chaleur (à hautes températures), formant les composés insolubles qui fréquemment désigné sous le nom des contaminants mous. Avec le temps, il est apparu clairement que les exécutions d'oxydation des différentes classes courantes basses sont très différentes.

La résistance oxydante normale élevée de quelques huiles supérieures de turbine a combiné avec les antioxydants spécifiques utilisés (habituellement basé dans des composés de phénol et d'amine) fournissent un comportement non linéaire en termes de leur dégradation moléculaire avec le temps.

En conséquence, la majorité de l'offre standard d'essais d'analyse d'huile peu à aucun avertissement comme lubrifiant commence à dégrader et produire des dépôts de système. Au lieu de la dégradation se produisant d'une mode linéaire et prévisible, plusieurs d'huiles modernes de turbine échouent rapidement.

Changements de l'huile ? la structure moléculaire de s due à l'épuisement additif et le développement des substances particulaires insolubles sont parmi les premiers conditions de dégradation d'huile qui affectent l'exécution de turbine à vapeur de vapeur. Le processus séquentiel sera la formation du cambouis et du vernis, qui sont des occurrences communes dans des turbines à vapeur de vapeur. Sans compter que des ces oxydation et sous-produits thermiques de dégradation étant les contribuants principaux pour le développement des problèmes de vernis et de dépôt dans des turbines à vapeur de vapeur, elles interfèrent d'autres propriétés importantes en huiles de lubrification de turbine à vapeur de vapeur, telles que le demulsibility. Par conséquent, il est essentiel que l'analyse diagnostique appropriée soit exécutée pour détecter ces conditions.

Corrosion et érosion

La corrosion est le mécanisme de dommages le plus commun résultant des dépôts dans les turbines à vapeur de vapeur. L'aspérité accrue agit d'augmenter le dépôt. ? fatigue par corrosion ? (CF) et ? corrosion sous tension ? (SCC) des composants de turbine à vapeur de vapeur ont été uniformément identifiés parmi les causes principales de l'indisponibilité de turbine à vapeur de vapeur.

Les deux phénomènes sont caractérisés par deux étapes : déclenchement et propagation. Dans des turbines à vapeur de vapeur, le déclenchement se produit plus souvent aux microfissures qui émanent des puits qui forment quand les dépôts deviennent corrosifs pendant des arrêts non protégés. Les fissures peuvent, cependant, également lancer sur des endroits du rongement, des défauts de fabrication, inclusions, imperfections microscopiques, et aux secteurs où l'absorption spécifique des espèces a localement réduit l'énergie extérieure.

Ces endroits sont où le dépôt sera préférentiel. La propagation des CF et du SCC est conduite par des situations cycliques ou régulières d'effort.

Le dénoyautage et la corrosion localisée sont les précurseurs importants à plus de dommages importants des fissures de corrosion sous contrainte (SCC) et de la fatigue par corrosion (CF), bien que la piqûre de corrosion étendue des lames puisse causer la perte significative d'efficacité d'étape ou, dans des cas extrêmes, affaiblir l'intégrité composante au point d'échec.

Il est peu susceptible commencer dénoyautage et corrosion localisée pendant l'opération de turbine à vapeur de vapeur due à l'absence de l'oxygène des films liquides sur les surfaces de turbine à vapeur de vapeur lors du fonctionnement. En revanche, le dénoyautage résulte de l'air moite absorbant de dépôts corrosifs pendant l'arrêt de turbine à vapeur de vapeur.

Pendant des arrêts non-protégés où la lame et les faces de disque sont ouvertes d'atmosphère, tous les dépôts, en particulier chlorure ou sulfate, qui ont formé sur des surfaces de vapeur-chemin lors du fonctionnement peut devenir moite et mener aux environnements locaux, conducteurs, aqueux qui contiennent des niveaux de page par minute de l'oxygène. Ces environnements locaux mènent au commencement à la panne de la passivité en métal de lame, puis à la formation métastable de mine, et finalement aux puits stables après cycles répétés d'arrêt.

Chaque période d'arrêt est suivie d'opération où la situation dynamique de la formation de gouttelette, les films liquides et le dépôt se produisent. Une fois qu'une turbine à vapeur de vapeur a repris l'opération, les films liquides peuvent re-passiver des secteurs où la passivité a été perdue pendant l'arrêt et quelques puits avaient formé. Cependant, le dépôt continue à se produire lors du fonctionnement, et les dépôts liés à une perte de passivité qui a causé un puits métastable pendant un arrêt non protégé aboutiront à la autre croissance de ce puits pendant le prochain arrêt non protégé prolongé.

La répétition de ce processus mènera par la suite à un puits stable. Trop souvent, ces puits ne sont pas évidents, mais parce qu'elles ont résulté d'un mécanisme actif de corrosion pendant l'arrêt les surfaces internes seront plutôt irrégulières. Par conséquent les différents environnements qui existent au cours des périodes réitérées d'opération et d'arrêt par la suite mènent au déclenchement et à la croissance d'un certain nombre de puits sur la surface.

Des composants de turbine à vapeur de vapeur peuvent également être attaqués par la corrosion couler-accélérée (FAC) quand le liquide filme la forme sur des composants de turbine à vapeur de vapeur en présence de la vapeur saturée biphasée. La pureté pauvre de vapeur peut causer le bas ? pH ? en de tels films, et déclenchez ou augmentez ainsi FAC. L'utilisation des alliages appropriés (tels que les aciers Cr-alliés) peut atténuer et même empêcher FAC.

L'érosion de particules est un autre problème significatif dans des turbines à vapeur de vapeur. L'érosion liquide est généralement rapportée, en particulier pour la vapeur saturée et les turbines à vapeur de vapeur de condensation. L'érosion pleine de particules est généralement provoquée par les traces d'oxyde de fer qui récurent la surface des lames, principalement aux étapes initiales de chaque carter de turbine de vapeur. La source de telles particules est oxyde sur le surchauffeur et les tubes et la tuyauterie de réchauffeur qui exfoliates pendant l'opération passagère telle que le démarrage et l'arrêt. La croissance et l'exfoliation de ces oxydes n'est pas souvent liée à la chimie de vapeur.