Garo turbina - tai energijos rūšies keitimo įtaisas, variklis, kuris vandens garų termo-mechaninę plėtimosi energiją verčia į mechaninę energiją - sukimo momentą.
Garo turbina yra viena iš šiluminių variklių mašinų, kuriose garo šiluminė energija paverčiama mechaniniu darbu. Garo turbinos konstrukcija labai paprasta. Prie turbinos nėra stūmoklio koto, smagračio ar slydimo vožtuvų. Taigi priežiūra yra gana paprasta. Ją sudaro rotorius ir besisukančių menčių rinkinys, kurie yra pritvirtinti prie veleno, o velenas yra rotoriaus viduryje.
Elektros generatorius, žinomas kaip garo turbinos generatorius, yra prijungtas prie rotoriaus veleno. Turbinos generatorius surenka iš veleno mechaninę energiją ir paverčia ją elektros energija. Garo turbinos generatorius taip pat pagerina turbinos efektyvumas.
Garo turbinų galia dažniausiai svyruoja tarp 0,5−500 MW, galingiausia pastatyta - 1200 MW. Šiluminėse elektrinėse garo turbinos sujungiamos su elektros generatoriumi.
Garo turbinos istorija
Pirmą garo turbiną išrado graikų matematikas Heronas iš Aleksandrijos apie 120 m. pr. Kr. ir buvo slenkančio tipo. Pirmoji dujų turbina atsirado 1791 metais, anglui Dž. Barberiui (John Barber) užpatentavus dujų turbinos ciklą ir konstrukciją.
Šiuolaikinę garo turbiną 1884 m. pagamino seras Charlesas Parsonsas. Dizainas buvo daug kartų keičiamas. Turbinos galia siekia nuo 0,75 KW iki 1000 MW. Tai platus panaudojimo spektras, pvz., siurbliai, kompresorius ir kt. Šiuolaikinė garo turbina taip pat naudojama kaip pagrindinis variklis dideliuose įrenginiuose - šiluminė elektrinė.
1890 m. atsirado pirmosios jėgainės, kuriose buvo naudojamos turbinos. 1900 m. turbinos pradėjo varyti minininkus, o po 1906-ųjų - visus didelius karinius laivus. Garo turbinos yra ekonomiškesnės ir greičiau veikia nei garo mašinos, todėl pastarąsias išstūmė.
Lietuva yra viena iš šalių, kuriose garo turbinos pradėtos naudoti gana anksti. 1912 m. įrengta pirmoji Lietuvoje garo turbina. Jos galia buvo 948 kW. 1925 m. ši turbina buvo pakeista galingesne - 1800 kW, po trejų metų pradėjo veikti antroji - 3000 kW galios.
Garo turbinos veikimo principas
Garo turbinos veikimo principas priklauso nuo dinaminio garo veikimo. Didelio greičio garai sklinda iš purkštukų ir atsitrenkia į besisukančias mentes, kurios sumontuotos ant disko, sumontuoto ant veleno. Šie didelio greičio garai sukuria dinaminį slėgį mentės, kurių mentės ir velenas pradeda suktis ta pačia kryptimi.
Iš esmės garo turbinoje garų ekstraktų slėgio energija, o vėliau ji paverčiama kinetine energija, leidžiant garams tekėti per purkštukus. Kinetinės energijos konversija atliekama mechaniniu būdu. darbas prie rotoriaus menčių ir rotorius yra prijungtas prie garo turbinos generatoriaus, kuris veikia kaip tarpininkas. Turbinos generatorius surenka mechaninę energiją iš rotoriaus ir paverčia elektros energija.
Kadangi garo turbinos konstrukcija yra paprasta, jos vibracija yra daug mažesnė nei kitas variklis tam pačiam sukimosi greičiui. Tačiau įvairių tipų valdymo sistemos yra naudojami siekiant pagerinti turbinos greitį.
Garo turbinų tipai
Pagal veikimo principą garo turbinos daugiausia skirstomos į dvi kategorijas:
- Impulsinė turbina: Kai garai patenka į judančius peilius per purkštukus.
- Reakcijos garo turbina: Kai garai spaudžiami atsitrenkia į judančias ašmenis per kreipiamąjį mechanizmą.
Pagal garų srauto kryptį jos gali būti skirstomos į:
- Ašinio srauto garo turbina: Garo srautas korpuso viduje yra lygiagretus rotoriaus veleno ašiai.
- Radialinio srauto garo turbina: Garo srautas korpuso viduje yra radialinis rotoriaus veleno ašies atžvilgiu.
Pagal garų išmetimo būklę jos skirstomos į:
- Atgalinio slėgio arba nekondensuojančio tipo garo turbinos: Išsiplėtus garui, jis išmetamas į atmosferą.
- Kondensacinio tipo garo turbina: Garas išleidžiamas į kondensatorių.
Pagal garų slėgį jos gali būti suskirstytos į:
- Aukšto slėgio arba išleidimo arba ištraukimo garo turbina
- Vidutinio slėgio arba priešslėgio garo turbina
- Žemo slėgio turbina
Kondensacinėse garo turbinose naudotas garas kondensuojamas (iš jo vėl gaminamas garas), termofikacinėse - naudoto garo šiluma tiekiama šilumos vartotojams.
Garo turbinų tipai, principai ir svarba
Garo ir dujų turbinų panaudojimas
Šiluminėse ir atominėse elektrinėse turbinų sukami elektros generatoriai pagamina apie 80-85 % bendro gaminamos elektros energijos kiekio. Garo ir dujų turbininiai įrenginiai pasižymi dideliu manevringumu, kas įgalina patenkinti maksimalų elektros poreikį. Turbinos plačiai naudojamos ne tiktai energetikoje, bet ir transporte: aviacijoje, povandeniniuose ir antvandeniniuose laivuose.
Nors jau XVIII a. buvo užpatentuota pirmoji dujų turbina, jos pradėtos naudoti daug vėliau. Jose darbo rato mentes suka ne garai, bet karštos dujos. Plačiausiai dujų turbinos taikomos reaktyviniuose lėktuvuose kaip reaktyvinės traukos šaltinis.
Šiais laikais statomos garo ir dujų elektrinės, kuriose dalį energijos gamina dujų turbina, kitą dalį - garo turbina. Tokiose elektrinėse iš to paties kiekio kuro pagaminama daugiau elektros energijos.
tags: #garo #turbinos #paleidimas