กังหันเทอร์ไบน์แบบรวมกลับทิศทางแรงกระตุ้น

กังหันไอน้ำแบบวงจรผสม

กังหันไอน้ำแบบวงจรผสมเป็นอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงที่มักทำงานร่วมกับกังหันก๊าซ โดยขับเคลื่อนด้วยไอน้ำที่ผลิตจากการนำความร้อนเหลือทิ้งจากไอเสียของกังหันก๊าซกลับมาใช้ใหม่ กังหันชนิดนี้จัดอยู่ในกลุ่มกังหันไอน้ำแบบควบแน่นหลายความดัน การออกแบบโครงสร้างประกอบด้วยกระบอกสูบความดันสูง/ปานกลางแบบผสม (การออกแบบแบบแรงกระตุ้น) และกระบอกสูบความดันต่ำ (การออกแบบปฏิกิริยาไหลย้อนกลับแบบสมมาตร) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ทำให้ได้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าประมาณ 60%

ระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสานที่ใช้ทั้งกังหันไอน้ำแบบปฏิกิริยาและแบบแรงกระตุ้น มีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพสูง: ก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูงจากกังหันก๊าซจะขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ ทำให้ประสิทธิภาพของวงจรผสมผสานสูงกว่า 60%

2. ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง: กังหันแบบแรงกระตุ้นเหมาะสำหรับการผลิตพลังงานและการควบคุมความเร็ว ในขณะที่กังหันแบบปฏิกิริยาสามารถปรับตัวได้ดีกับสภาวะการทำงานที่แปรผันสำหรับการขับเคลื่อนโหลด การออกแบบแบบผสมผสานของทั้งสองแบบช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมให้เหมาะสมที่สุด

3. เทคโนโลยีการผลิตและการประกอบ: เทคโนโลยีหลักที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การเชื่อมโลหะต่างชนิด การจัดแนวส่วนประกอบทางเดินของไหล และการขนส่งแบบโมดูลาร์ เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของระยะห่างแบบไดนามิก/สแตติก และการจัดแนวเพลา

4. ความสามารถในการปรับใช้: ระบบวงจรผสมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยสามารถสร้างสมดุลระหว่างการจ่ายพลังงานที่เสถียรกับความต้องการโหลดที่เปลี่ยนแปลงได้

ในกังหันไอน้ำแบบผสมผสาน บางขั้นตอนใช้หลักการแบบแรงกระตุ้น (ซึ่งไอน้ำขยายตัวส่วนใหญ่ในใบพัดคงที่ โดยใบพัดเคลื่อนที่ทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางการไหลเป็นหลัก) ในขณะที่ขั้นตอนอื่นๆ ใช้หลักการแบบปฏิกิริยา (ซึ่งไอน้ำขยายตัวทั้งในใบพัดคงที่และใบพัดเคลื่อนที่) การออกแบบนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงสุด โดยขั้นตอนแบบแรงกระตุ้นเหมาะสำหรับส่วนที่มีแรงดันสูง และขั้นตอนแบบปฏิกิริยาเหมาะสำหรับส่วนที่มีแรงดันต่ำ ด้วยการกระจายกระบวนการขยายตัวอย่างเหมาะสมเพื่อลดการสูญเสีย

กระบอกสูบแรงดันสูงเป็นกังหันแบบแรงกระตุ้น และกระบอกสูบแรงดันต่ำเป็นกังหันแบบปฏิกิริยาสองทาง การจัดเรียงแบบนี้ใช้ประโยชน์จากข้อดีของทั้งขั้นตอนแรงกระตุ้นและปฏิกิริยาได้อย่างเต็มที่ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกังหัน

กังหันไอน้ำแบบไฮบริดแรงกระตุ้น-ปฏิกิริยา เป็นโครงสร้างกังหันหลักแบบสองกระบอกสูบ ซึ่งนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในงานทางทะเล

กังหันไอน้ำแรงดันสูงใช้ขั้นตอนการกระตุ้นเนื่องจาก:

1. เมื่อใบเลื่อยสั้นเกินไป สามารถใช้วิธีการป้อนลมบางส่วนเพื่อเพิ่มความสูงของใบเลื่อยได้

2. ค่าสัมพัทธ์ของระยะห่างรัศมีของใบพัดทำงานมีขนาดใหญ่ขึ้น ช่วยลดการสูญเสียจากการรั่วไหลภายในและเพิ่มประสิทธิภาพของขั้นตอนการทำงาน

กังหันไอน้ำแรงดันต่ำใช้ขั้นตอนปฏิกิริยาเนื่องจาก:

1. ด้วยใบเลื่อยที่ยาวและแรงปฏิกิริยาที่สำคัญ จึงช่วยป้องกันปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์บริเวณโคนใบเลื่อย

2. ค่าสัมพัทธ์ของระยะห่างรัศมีมีค่าน้อยลง ทำให้การสูญเสียจากการรั่วไหลภายในลดลง

3. ความเร็วไอน้ำที่ต่ำลงในขั้นตอนปฏิกิริยาช่วยลดการสึกกร่อนของใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่จากหยดน้ำในไอน้ำชื้น

นอกจากนี้ ขั้นแรงกระตุ้นยังทำหน้าที่เป็นขั้นควบคุม หรือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ สามารถออกแบบให้มีปฏิกิริยาตอบสนองในระดับน้อย ซึ่งอาจเรียกว่ากังหันไฮบริดแรงกระตุ้น-ปฏิกิริยาตอบสนองได้เช่นกัน

หน้าที่หลักของกังหันไอน้ำแบบผสมผสานคือการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม ซึ่งประกอบด้วยแง่มุมเฉพาะดังต่อไปนี้:

1. การปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อน: การผสมผสานประเภทของขั้นตอนต่างๆ ทำให้กระบวนการขยายตัวของไอน้ำใกล้เคียงกับวัฏจักรในอุดมคติมากขึ้น ซึ่งช่วยลดการสูญเสียไอเสีย

2. เพิ่มความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงาน: ปรับตัวให้เข้ากับความต้องการโหลดที่แตกต่างกัน เช่น การรับมือกับการลดลงของแรงดันอย่างมากในส่วนแรงดันสูง และการทำให้การเปลี่ยนผ่านในส่วนแรงดันต่ำเป็นไปอย่างราบรื่น

3. การปรับปรุงการออกแบบใบพัด: ใบพัดในขั้นตอนการกระตุ้นจะมีขนาดหนากว่า เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง/อุณหภูมิสูง ในขณะที่ใบพัดในขั้นตอนปฏิกิริยาจะมีรูปทรงเพรียวบางกว่า ช่วยลดการสูญเสียการไหล

ในการใช้งานจริง กังหันไอน้ำแบบผสมผสานถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลังงานและการขับเคลื่อนในอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน พวกมันขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมเคมีหรือการกลั่นปิโตรเลียม พวกมันสามารถขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มได้โดยตรง ทำให้เกิดการใช้พลังงานแบบต่อเนื่อง