Генератор паровой турбины

Типы паротурбинных генераторов

Паротурбинный генератор - это тип оборудования для выработки электроэнергии, которое преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию, а затем в электрическую энергию за счет вращения лопастей турбины. В зависимости от конструкции и области применения паротурбинные генераторы можно разделить на следующие типы.

• Промышленные паротурбинные генераторы: Как правило, они используются в промышленном производстве. Они имеют меньшую мощность и обычно используются вместе с промышленными котлами. Их основное назначение - удовлетворение потребностей в электроэнергии производственного процесса. В то же время они также могут подавать избыточную мощность обратно в электрическую сеть, что способствует эффективному использованию энергии.
• Паровые турбины комбинированных циклов электростанций: Используют как газовые, так и паровые циклы для выработки электроэнергии. На электростанции комбинированного цикла газовые турбины и паровые турбины используются в сочетании. Газовая турбина вырабатывает электроэнергию, сжигая топливо для получения высокотемпературного и высоконапорного газа. Затем тепло, выделяемое газовой турбиной, рециркулируется паровыми турбинами и котлами для дальнейшей выработки электроэнергии. Электростанции комбинированного цикла могут значительно повысить эффективность преобразования энергии и производить больше электроэнергии.
• Конденсационные паротурбинные генераторы: Работают за счет конденсации парового рабочего тела в вакууме. В такой рабочей среде турбины могут в большей степени отводить тепло от пара, тем самым повышая эффективность выработки электроэнергии.
• Паротурбинные генераторы с противодавлением: Их также называют турбинами с понижением давления. Их принцип работы заключается в прямом сбросе рабочего пара в атмосферное давление после снижения давления. Этот процесс не только производит электроэнергию, но и позволяет восстановить большое количество тепловой энергии. Это делает турбины с противодавлением очень подходящими для случаев, когда требуется одновременная выработка электроэнергии и тепла.

Технические характеристики и техническое обслуживание паротурбинных генераторов

• Мощность:

  Мощность паротурбинного генератора описывает максимальное количество электроэнергии, которое может вырабатывать турбина. Типичные диапазоны мощности:

  Промышленные турбины: от 2 МВт до 200 МВт

  Турбины для электростанций: от 100 МВт до нескольких тысяч МВт

• Ступени турбины:

  Промышленный паротурбинный генератор может иметь от 2 до 7 ступеней. Как правило, чем больше ступеней, тем выше эффективность. Некоторые распространенные типы многоступенчатых турбин:

  Двухпоточная двухступенчатая: 2 ступени, 2 потока ротора, широко используются на фабриках, эффективность около 60%

  Трехступенчатая двухпоточная: 3 ступени, 2 потока ротора, еще один стандартный вариант для фабрик, эффективность около 65%

  Четырехступенчатая: 4 отдельные ступени, лучше для более высокой мощности, эффективность около 70%

• Конструкция:

  Паровые турбины могут иметь осевой поток (используя длинный вал ротора) или радиальный поток (пар течет наружу от центра). Осевой поток более распространен для больших турбин, вырабатывающих более 50 МВт. На внешнем корпусе вокруг ротора турбины имеется двойной корпус. Он использует два внешних корпуса для уменьшения потери тепла. В отличие от этого, турбины с одним корпусом используют только один внешний корпус, но имеют лучшую производительность в меньших размерах.

  Электростанции обычно используют интегрированную систему конденсационного паротурбинного генератора, которая объединяет турбину и конденсатор в одно целое для повышения пространственной эффективности. Фабричные конденсаторы часто отдельные.

• Лопатки турбины:

  Ранние турбины использовали только импульсные лопатки (которые толкаются силой пара). Теперь многие турбины сочетают в себе импульсные и реактивные лопатки (которые изменяются из-за изменения давления пара). Их смешивание обычно повышает эффективность работы турбин. Распространенные материалы для лопаток турбин включают:

  Легированная сталь с хромом и молибденом для прочности

  Титановые сплавы для устойчивости к износу и коррозии

Техническое обслуживание

Паровые турбины нуждаются в регулярных проверках, ремонте и замене деталей для поддержания работоспособности, сохранения эксплуатационной доступности и предотвращения внезапных отключений. Их график технического обслуживания может меняться в зависимости от таких факторов, как:

• Частота непрерывной работы
• Возраст турбин
• Технические характеристики из руководств производителя

Ниже приведен общий подход к техническому обслуживанию паровых турбин:

• Ежемесячно:

  Проверка и регулировка осевых и радиальных зазоров подшипников турбины.

  Проверка системы циркуляции и фильтрации масла; очистка фильтров.

  Мониторинг уровня вибрации; анализ трендов.

• Ежеквартально:

  Смазка вторичных систем и насосов.

  Проверка параметров системы управления турбиной; калибровка по мере необходимости.

• Ежегодно:

  Проверка и очистка выпускного колпака или конденсатора.

  Замена масла и фильтров в системах смазки.

  Ежегодная разборка и осмотр критических компонентов, таких как износ лопаток и т.д.

При выполнении любых ремонтных работ паротурбинных генераторов или их частей всегда обращайтесь к спецификации производителя. Руководства в спецификации помогут операторам лучше выполнять техническое обслуживание паротурбинного генератора и обеспечить более эффективное и скоординированное техническое обслуживание устройства.

Сценарии использования паротурбинных генераторов

• Электростанции: Паротурбинные генераторы широко используются на тепловых электростанциях, таких как угольные электростанции, газовые электростанции, атомные электростанции и биомассовые электростанции. Они являются основным оборудованием для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, эффективно используя различные источники тепловой энергии для выработки электроэнергии.
• Промышленная когенерация: Паротурбинные генераторы также могут применяться в системах промышленной когенерации. Например, в таких областях, как пищевая промышленность, химическая инженерия, нефтехимия, фармацевтика, бумажное производство, металлургия и др., предприятия могут использовать остаточное тепло от производственных процессов или пар, генерируемый внешними котлами. Этот пар будет вращать паротурбинный генератор для одновременной выработки электроэнергии и тепловой энергии для районного отопления или других процессов, что повышает эффективность использования энергии.
• Пар из внешнего источника: Паротурбинные генераторы могут питаться от внешних источников пара, таких как централизованные сети пароснабжения. Это особенно полезно для предприятий, расположенных в непосредственной близости от объектов паропроизводства. Подключение к централизованной системе пароснабжения позволяет компаниям использовать паротурбинные генераторы для преобразования тепловой энергии в электричество.
• Морские применения: Паротурбинные генераторы также играют важную роль в морских применениях, особенно на больших судах, таких как авианосцы, морские нефтяные платформы и контейнеровозы. Эти морские суда часто используют паротурбинные генераторы в качестве основного средства движения, преобразуя тепловую энергию от бортовых электростанций или внешних источников в электрическую энергию для привода движительных систем.
• Технологии возобновляемой энергии: Паротурбинные генераторы также имеют значительные перспективы применения в области возобновляемой энергии. Например, геотермальная энергетика предполагает использование внутренней тепловой энергии Земли для производства пара, который приводит в движение паротурбинный генератор для выработки электроэнергии. Кроме того, технология концентрированной солнечной энергии использует зеркала или массивы линз для фокусировки солнечной энергии, генерируя высокотемпературный пар для питания паротурбинного генератора, тем самым преобразуя солнечную энергию в электрическую энергию.

Как выбрать паротурбинные генераторы

При выборе паротурбинного генератора для выработки электроэнергии для промышленных целей необходимо учитывать несколько факторов, таких как область применения, эффективность, мощность, функции, установка, требования к техническому обслуживанию, совместимость, безопасность и экологические стандарты.

• Область применения: Определите источник пара и промышленные процессы, где будет использоваться паротурбинный генератор. Разные парогенераторы лучше работают с определенными источниками пара. Также убедитесь, что технические характеристики паротурбинного генератора соответствуют потребностям в электроэнергии конкретной отрасли.
• Эффективность: Выбор турбогенератора с высокой эффективностью преобразования помогает снизить эксплуатационные расходы и негативное воздействие на окружающую среду. Обратите внимание на изоэнтропический КПД турбины, электрический КПД генератора и комбинированный КПД всей системы.
• Мощность: Важно сопоставить мощность парогенератора с потребностями объекта в электроэнергии. Необходимо учитывать такие факторы, как текущий и будущий спрос, мощность парового источника и интеграция промышленной системы.
• Функции: Выберите силовую турбину, которая может выполнять необходимые функции для конкретной отрасли, такие как выработка электроэнергии, снижение давления и т.д.
• Установка: Учитывайте способ установки паротурбинного генератора. Некоторые турбины необходимо устанавливать горизонтально, а другие - вертикально, в зависимости от конструкции промышленной системы. Необходимо проверить выравнивание, сопряжение и опорную систему для крепления турбины, чтобы гарантировать надежную установку.
• Техническое обслуживание: Выберите паротурбинный генератор с надежной конструкцией и качественным производством, чтобы обеспечить достаточно низкие требования к техническому обслуживанию. Необходимо учитывать время технического обслуживания турбины, его стоимость и простои для отрасли.
• Совместимость: Проверьте совместимость паровой турбины с другим оборудованием промышленной системы, включая пароотделители, паропроводы, теплообменники, электрические системы и т.д. Правильная интеграция может обеспечить эффективную работу и упростить установку.
• Безопасность: Также необходимо учитывать функции безопасности паротурбинного генератора, такие как защита от превышения скорости, защита от перегрузки, мониторинг вибрации и т.д., чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию оборудования в промышленной среде.
• Экологические стандарты: Выберите паротурбину, которая соответствует нормам экологических стандартов, чтобы предприятие избегало экологических рисков и штрафов и соблюдало принципы устойчивого развития.

ЧАВО

В1: Как работает паротурбинный генератор?

О1: Паротурбинный генератор работает в три этапа. Высоконапорный пар из котла вращает турбину на первом этапе. На втором этапе вал турбины, соединенный с генератором, начинает вращаться, и генератор затем преобразует электрическую энергию, полученную в результате вращения турбины. На третьем этапе пар конденсируется в воду с помощью конденсатора и возвращается в котел, чтобы начать цикл заново.

В2: Какие два типа паротурбинных генераторов существуют?

О2: На электростанции с паротурбинным генератором есть импульсные и реактивные турбины. Импульсная турбина работает на основе изменения давления, а реактивная турбина работает на основе изменения давления и направления пара.

В3: Какие преобразования энергии происходят в паротурбинном генераторе?

О3: Химическая энергия топлива высвобождается в виде тепловой энергии в котле. Тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию пара. Затем кинетическая энергия преобразуется в механическую энергию турбиной. Наконец, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию генератором.