„Gőzturbina” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Paxfax (vitalap | szerkesztései)
Xqbot (vitalap | szerkesztései)
a r2.7.3) (Bot: következő hozzáadása: et:Auruturbiin; kozmetikai változtatások
4. sor:
Korábban erre a célra [[dugattyú]]s [[gőzgép]]et használtak, melyet [[Thomas Newcomen]] talált fel és [[James Watt]] jelentősen megújított. A gőzturbina teljesen kiszorította a gőzgépeket elsősorban jobb [[hatásfok]]a, másrészt a jobb teljesítmény/súly arány miatt, végül pedig, mivel a gőzturbina forgórészét egyszerű a generátor forgórésszel összekapcsolni. A gőzturbina a gőzgéppel ellentétben nem igényel bonyolult, az alternáló mozgást forgó mozgássá alakító mechanizmust. A gőzturbina a [[hőerőgép]]ek egy fajtája. Jó termodinamikai hatásfoka annak köszönhető, hogy a hőenergiát több fokozatban alakítja át mechanikai energiává, szemben például Watt gőzgépével, ahol a folyamat egyetlen fokozatban (hengerben) zajlott le. Ezzel az [[erőmű]] összhatásfoka is közelebb kerül az ideális, visszafordítható [[Carnot-körfolyamat]]éhoz.
 
== Működési elve ==
Egy tipikus gőzturbinában a nagynyomású és nagy hőmérsékletű gőzt fúvókákon átvezetve felgyorsítják
(gyakran [[Hangsebesség|szuperszonikus]] sebességre). A gőzáram a forgórészre sugárirányba felerősített hajlított lapátokra (ú.n. futólapátokra) fúj, ezek között áthaladva megforgatja a forgórészt és közben kicsit veszít hőenergiájából, vagyis nyomásából és hőmérsékletéből. A futólapátozás által eltérített gőzáramot az álló részbe erősített áló terelő-lapátokkal visszafordítják és rávezetik a következő sor futólapátra, majd ez folytatódik addig, amíg a gőz hőmérséklete csaknem eléri a környezet hőmérsékletét. Ezen a hőmérsékleten a gőz nyomása sokkal kisebb az atmoszférikus nyomásnál, így a turbina utolsó fokozataiban erős vákuum uralkodik.
21. sor:
A labirint-tömítések sok kis fojtást tartalmaznak, ezeken a gőz egy része ugyan megszökik, de mennyisége korlátok között tartható. A labirint-tömítésen átjutott gőzt természetesen nem engedik szabadba, hanem lecsapatják és visszavezetik a kazánba.
 
== A gőzturbinák szabályozása ==
Szabályozószelepekkel történik. Amikor a [[szelep]] nincs teljesen nyitva, [[Fojtás (termodinamika)|fojtásos]] [[állapotváltozás]] zajlik le, ami veszteségekkel jár. Ezért, hogy a gőzturbina [[hatásfok]]a részterhelésen is viszonylag jó legyen, a reakciós turbinákba is egy akciós szabályozó fokozatot építenek be, melyhez több szabályozószelepeken és a hozzájuk tartozó fúvókákon keresztül vezetik a gőzt. Így a gőzáramnak mindig csak egy kis része szenved fojtást. A szabályozószelepek kialakítása olyan, hogy finoman lehessen változtatni a turbinába beömlő gőz mennyiségét. A szabályozószelepek nyitását fordulatszám szabályozó vezérli, amíg a turbina önállóan üzemel. Erőművi turbináknál a turbina után kapcsolt generátort rákapcsolják a villamos hálózatra, amelyet több erőmű táplál és amelyre kiterjedt fogyasztói rendszerek csatlakoznak. Az ú.n. párhuzamos kapcsolás után a turbina [[Percenkénti fordulatszám|fordulatszámát]] a villamos hálózat frekvenciája szabja meg. Ha azonban valami üzemzavar következik be és a generátor terhelés nélkül marad, a turbina felesleges többlet teljesítménye gyorsítani kezdi a turbina és a vele összekapcsolt generátor forgórészét, ekkor a fordulatszám szabályozónak kell meggátolni, hogy a rendszer veszélyesen felgyorsuljon. Biztonság kedvéért a gőzturbinák kötelezően fel vannak szerelve a szabályozórendszertől független gyorszáró szelepekkel, melyeket egy túlfordulat-védő érzékelő, illetve más védelmi berendezések hozhatnak működésbe.
 
Ipari és hőszolgáltató turbinák szabályozása bonyolultabb. Ezeket is fordulatszám szabályozással helyezik üzembe, de a generátor hálózatra kapcsolása után a fordulatszámot már a hálózati frekvencia szabja meg. Ellennyomású turbinák szabályozása a kilépő gőz nyomása szerint történik, ezeknek a gépeknek a leadott teljesítményét a fogyasztó gőzigénye határozza meg. Az elvételes gőzturbinák szabályozása ennél is összetettebb, ezek kombinált fordulatszám és nyomásszabályozással rendelkeznek, bizonyos korlátok között a gőzfogyasztók és villamos fogyasztók igényeit is ki tudják egyidejűleg elégíteni.
 
== Segédberendezések ==
A forgórészek [[siklócsapágy]]akban forognak. A kenőrendszert nagy olajtartály, [[szivattyú]]k és szűrők, valamint olajhűtők egészítik ki. Az olaj hűtésére nem elsősorban a [[súrlódás]]i veszteségek miatt van szükség, hanem mivel a forgórész forró gőzben forog, az olaj is felmelegszik.
 
A [[szelep]]ek működtetését általában hidraulikus szervomotorok végzik, ehhez szintén hidraulika folyadék-tartályra, szivattyúkra, szűrőkre és hűtőkre van szükség.
 
A nagy erőművi turbinákból kiömlő kisnyomású gőzt [[Gőzkondenzátor|kondenzátorkondenzátorban]]ban le kell csapatni. A kondenzátor tulajdonképpen egy [[hőcserélő]], melynek egyik oldalán a gőz ill. a lecsapódott víz áramlik, másik oldalán pedig hűtővíz. A [[vákuum]] fenntartásához vákuumszivattyúkat használnak, melynek célja az, hogy az esetleges tömítetlenségeken betörő levegőtől megtisztítsák a kisnyomású turbinát és a kondenzátort.
 
A gőzturbinák igen gondosan megtervezett és legyártott gépek. A hőtágulás sok problémát okozhat, melyet nagyon alapos tervezéssel és üzemeltetéssel lehet elkerülni. Egy korszerű gőzturbina teljes hőtágulása tengelyirányban 35–50 mm-et is elérhet, amit meggátolni nem lehet. Arra kell törekedni, hogy a különböző alkatrészek közötti hőmérsékletkülönbség lehetőleg kicsi legyen, mert ettől függ a közöttük lévő hézag megengedhető értéke. Általában a gőzturbináknak csak egy pontja nem mozdul el a [[hőtágulás]] folytán, ezt fix pontnak hívják. A többi résznek ehhez képest szabad hőtágulást biztosítanak. Fontos, hogy a csatlakozó csővezetékek hőtágulásából se ébredjenek akkora erők és nyomatékok, hogy a turbinát deformálják vagy felemeljék. Másrészt, mivel a sugárirányú rések a legkisebbek, fontos, hogy a trubina alkatrészei körszimmetrikusan melegedjenek és hűljenek.
37. sor:
A turbina indítása meglehetősen lassú folyamat, esetleg több órát vesz igénybe. A leállítás ugyanilyen lassan kell, hogy történjen. A turbina leállás után is forró marad. A forgórész körszimmetrikus lehülését úgy biztosítják, hogy a teljes kihűlésig egy tengelyforgató berendezés segítségével lassan forgatják a forgórészt.
 
== Fajtái ==
[[Fájl:LÁNG turbina.JPG|thumb|350px|A ''Láng Gépgyár'' egyik ellennyomású gőzturbinája]]
'''A kondenzációs turbinák''' azok a gépek, melyek az együttműködő villamos rendszer fő terhelését fedezik. A turbinából kiáramló gőzt nagy, vízzel hűtött hőcserélőkben, a kondenzátorokban lecsapatják. A turbina kisnyomású részében vákuum uralkodik.
'''Ellennyomású turbinák'''ból kilépő gőz légkörinél nagyobb nyomáson és hőmérsékleten távozik, ipari folyamatok fűtésére használják. A turbinába beömlő gőz mennyiségét a kilépő gőz nyomása szerint szabályozzák. Teljesítményét nem a villamosenergia igény szabja meg, hanem az ipari fogyasztó hőigénye. Ezért ezek a gépek csak úgy működnek, ha a fordulatszámukat a nagy villamos hálózatra kötött generátor frekvenciája tartja állandó értéken.
'''Elvételes turbinák''' gőzének egy részét magasabb nyomáson ipari fogyasztókhoz viszik, ezek ugyancsak nem dolgozhatnak önállóan.
'''Fűtőturbinák''' kiömlő gőzét egy hőcserélőbe vezetik, ez vizet melegít, mely azután lakások és egyéb épületek fűtését szolgálja (ez a távfűtés gazdaságos módja).
 
== Története ==
A gőzturbina őse - Alexandriai [[Hérón]] labdája - alig volt több egy játéknál. [[1629]]-ben [[Giovanni Branca]] gőzzel hajtott kereket szerkesztett. A modern gőzturbina több feltaláló munkája révén alakult ki. A francia származású svéd mérnök, [[Gustaf de Laval]] tejcentrifugák meghajtásához készített egyfokozatú akciós turbinát. Turbináiban alkalmazta először a [[Laval-fúvóka|Laval-fúvókát]], mellyel a gőzáramot szuperszonikus sebességre lehet gyorsítani, és először készített olyan forgórészt, amely a [[kritikus fordulatszám]] felett üzemelt. Első kisméretű turbinája 1883-ban készült el. Laval turbináival igen kisméretű, egyszerű szerkezetű és az üzemvitelre sem kényes, de kevéssé jó hatásfokú erőgépeket épített. Egy ír mérnök, [[Charles A. Parsons]] találta fel a nagy teljesítményű reakciós turbinát és alkalmazta először hajók hajtására és erőművekben. 1884-ben készítette el első 7,5 kW-os turbináját, mely dinamót hajtott. Parsons találmányát egy amerikai, George Westinghouse vásárolta meg, aki rendkívül intenzív fejlesztésbe kezdett. Parsons reakciós turbináit igen nagy teljesítményhatárok között lehet építeni. Még Parsons élete folyamán a gőzturbinák teljesítménye 10 000-szeresére nőtt. Az amerikai [[Charles Gordon Curtis|Charles G. Curtis]] 1896-ban készítette első akciós turbináját. Ez a kis helyigényű, jó hatásfokú, gazdaságos szerkezet azóta minden nagyobb gőzturbina nagynyomású szabályozó-fokozataként terjedt el, de kisebb gépeknél önállóan is megállja helyét. A svéd [[Fredrik Ljungström|Ljungström]] radiális átömlésű ipari turbinákat kezdett gyártani. Ezek a turbinák kisebb teljesítményűek (~30 MW-ig), de a többi gőzturbinához képest igen gyorsan lehet indítani és változtatni a teljesítményüket.
 
== Műszaki adatok ==
A korszerű, hőerőművekben alkalmazott kondenzációs gőzturbinák műszaki paraméterei:
* Gőznyomás a turbina előtt: 50–250 bar (tipikus: 120 bar)
* Gőz hőmérséklet a turbina előtt: 540–620  °C
* Teljesítmény: 120-1000 MW
* Fordulatszám: Európában 3000 f/perc (50 Hz) vagy 1500 f/perc, Amerikában 3600 f/perc (60 Hz) vagy 1800 f/perc
75. sor:
[[de:Dampfturbine]]
[[es:Turbina de vapor]]
[[et:Auruturbiin]]
[[fa:توربین بخار]]
[[fi:Höyryturbiini]]