स्टीम टरबाइन के मुख्य घटक और कार्य

भाप टरबाइन एक कोर पावर उपकरण है जो भाप की तापीय ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है। इसके घटक चार मुख्य सिद्धांतों के आसपास डिज़ाइन किए गए हैं: 'भाप ऊर्जा रूपांतरण - यांत्रिक ऊर्जा संचरण - परिचालन नियंत्रण - सुरक्षा आश्वासन।' प्रत्येक भाग कुशल और स्थिर ऊर्जा उत्पादन प्राप्त करने के लिए मिलकर काम करता है। विशिष्ट घटक और उनके कार्य इस प्रकार हैं:

1. कोर ऊर्जा रूपांतरण अनुभाग: भाप प्रवाह प्रणाली

यह "थर्मल ऊर्जा → गतिज ऊर्जा → यांत्रिक ऊर्जा" से टरबाइन के परिवर्तन का मूल है और सीधे इकाई की दक्षता निर्धारित करता है। इसमें मुख्य रूप से तीन प्रमुख घटक शामिल हैं: नोजल, रोटर ब्लेड और डायाफ्राम:

- नोजल (स्टेटर ब्लेड): टरबाइन में प्रवेश करने वाली भाप के लिए "पहला ऊर्जा कनवर्टर"। जैसे ही उच्च दबाव वाली भाप नोजल से गुजरती है, चैनल संकरा हो जाता है, जिससे भाप का दबाव कम हो जाता है और वेग तेजी से बढ़ जाता है (भाप की तापीय ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित कर देता है), जिससे उच्च गति वाला भाप प्रवाह बनता है जो रोटर ब्लेड द्वारा किए गए बाद के काम के लिए तैयार होता है।
-रोटर ब्लेड: ऊर्जा रूपांतरण के "निष्पादित घटक"। जब उच्च गति वाला भाप प्रवाह रोटर ब्लेड से टकराता है, तो यह पार्श्व जोर उत्पन्न करता है, जिससे रोटर ब्लेड और कनेक्टेड शाफ्ट घूमने लगता है (भाप प्रवाह की गतिज ऊर्जा को रोटर की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है)। वे टरबाइन आउटपुट पावर का प्रत्यक्ष स्रोत हैं। रोटर ब्लेड का आकार (उदाहरण के लिए, मुड़ा हुआ प्रकार) ऊर्जा हानि को कम करने के लिए भाप प्रवाह की दिशा से बिल्कुल मेल खाना चाहिए।
- डायफ्राम: नोजल के लिए "समर्थन और स्थिति संरचना"। रोटर के गुजरने के लिए डायाफ्राम को एक केंद्रीय छेद के साथ सिलेंडर की दीवार पर तय किया जाता है। उनका मुख्य कार्य टरबाइन को कई दबाव चरणों में विभाजित करना है (प्रत्येक चरण में नोजल का एक सेट और रोटर ब्लेड का एक सेट होता है), जिससे भाप को कई "नोजल" ​​रोटर ब्लेड सेट के माध्यम से उत्तरोत्तर विस्तार करने और काम करने की अनुमति मिलती है, जिससे चरणबद्ध ऊर्जा उपयोग प्राप्त होता है और समग्र दक्षता में सुधार होता है।

2. यांत्रिक ऊर्जा संचरण भाग: घूर्णन प्रणाली

उच्च गति रोटेशन के दौरान स्थिरता सुनिश्चित करते हुए, चलती ब्लेड द्वारा उत्पन्न घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा को जनरेटर (या अन्य भार) तक संचारित करने के लिए जिम्मेदार। मुख्य घटक रोटर है, जिसमें मुख्य शाफ्ट, कपलिंग और इम्पेलर्स (या ड्रम) सहित सहायक घटक होते हैं:

- रोटर: भाप टरबाइन का "घूर्णन कोर"। इकाई के प्रकार के अनुसार, इसे "आवेग रोटर" और "प्रतिक्रिया रोटर" में वर्गीकृत किया गया है:
- आवेग रोटर: मुख्य शाफ्ट, प्ररित करनेवाला, और चलती ब्लेड से मिलकर बनता है। गतिशील ब्लेड प्ररित करनेवाला पर लगे होते हैं, और प्ररित करनेवाला मुख्य शाफ्ट पर लगा होता है। यह उच्च-दबाव, छोटी-क्षमता वाली इकाइयों के लिए उपयुक्त है;
- रिएक्शन रोटर: इसमें कोई प्ररित करनेवाला नहीं है, और चलने वाले ब्लेड सीधे मुख्य शाफ्ट (या ड्रम) पर तय होते हैं। रोटर में समग्र कठोरता अधिक होती है और यह मध्यम से कम दबाव, बड़ी क्षमता वाली इकाइयों (जैसे 300 मेगावाट और उससे अधिक की थर्मल पावर स्टीम टर्बाइन) के लिए उपयुक्त है।
- मुख्य शाफ्ट और कपलिंग: मुख्य शाफ्ट रोटर का "कंकाल" है, जो प्ररित करनेवाला/चलती ब्लेड का समर्थन करता है; कपलिंग टरबाइन रोटर को जनरेटर रोटर (या अन्य भार) से जोड़ते हैं और घूर्णी टॉर्क संचारित करते हैं। ऑपरेशन के दौरान कंपन से बचने के लिए उच्च समाक्षीयता सुनिश्चित की जानी चाहिए।

3. निश्चित समर्थन और सीलिंग घटक: स्टेटर सिस्टम

घूर्णन प्रणाली के लिए निश्चित समर्थन प्रदान करता है, इसमें भाप होती है, और भाप रिसाव (जो दक्षता को प्रभावित करती है) और हवा के प्रवेश (जो वैक्यूम को बाधित करती है) को रोकती है। इसमें मुख्य रूप से सिलेंडर, स्टीम सील और बियरिंग शामिल हैं:

- सिलेंडर: टरबाइन का "खोल"। कास्ट स्टील या मिश्र धातु इस्पात से बना, उच्च {{2} दबाव सिलेंडर, मध्यवर्ती {{3} दबाव सिलेंडर, और निम्न दबाव सिलेंडर (बहु {{5%) सिलेंडर इकाइयों के लिए) में विभाजित। आंतरिक रूप से, इसमें डायाफ्राम, नोजल और रोटर्स जैसे घटक होते हैं, जो एक बंद भाप मार्ग बनाते हैं। सिलेंडर में उच्च भाप के दबाव और तापमान को झेलने के लिए पर्याप्त ताकत होनी चाहिए और भाप के रिसाव को रोकने के लिए फ्लैंज और बोल्ट से सील किया जाना चाहिए।
- स्टीम सील्स: "मुख्य रिसावरोधी घटक।" तीन प्रकारों में विभाजित:
शाफ्ट सील: जहां रोटर सिलेंडर से होकर गुजरता है, वहां स्थापित किया जाता है, जिससे सिलेंडर के अंदर उच्च दबाव वाली भाप को शाफ्ट के अंत में लीक होने से रोका जा सकता है (ऊर्जा हानि को कम किया जा सकता है) या कंडेनसर की ओर से हवा को प्रवेश करने से रोका जा सकता है (वैक्यूम को नुकसान पहुंचाया जा सकता है)।
- डायाफ्राम स्टीम सील: डायाफ्राम और रोटर के केंद्रीय छेद के बीच के अंतराल में स्थापित किया गया है, जो आसन्न दबाव चरणों के बीच भाप को बहने से रोकता है (अंतर चरण ऊर्जा हानि से बचा जाता है)।
- ब्लेड टिप स्टीम सील: चलती ब्लेड के शीर्ष और सिलेंडर की भीतरी दीवार के बीच के अंतराल में स्थापित, ब्लेड के शीर्ष पर भाप रिसाव को कम करता है और चरण दक्षता में सुधार करता है।
- बियरिंग्स: रोटर के "समर्थन और घर्षण को कम करने वाले घटक।" रेडियल बियरिंग्स और थ्रस्ट बियरिंग्स में विभाजित:
- रेडियल बियरिंग्स: रोटर के वजन का समर्थन करें, रोटर के स्थिर रेडियल रोटेशन को सुनिश्चित करें और स्टेटर घटकों के साथ घर्षण को रोकें।
- थ्रस्ट बियरिंग्स: भाप के कारण (दबाव अंतर के कारण) रोटर पर पड़ने वाले अक्षीय जोर को सहन करें, रोटर की अक्षीय गति को रोकें और गतिशील और स्थिर ब्लेडों के बीच स्थिर अंतराल बनाए रखें।

4. संचालन नियंत्रण अनुभाग: विनियमन और सुरक्षा प्रणालियाँ

असामान्य परिस्थितियों में यूनिट की सुरक्षा करते हुए बाहरी लोड मांगों (जैसे पावर ग्रिड बिजली की खपत में परिवर्तन) के अनुसार टरबाइन आउटपुट को समायोजित करें। मुख्य घटकों में विनियमन प्रणाली और सुरक्षा प्रणाली शामिल हैं:

- विनियमन प्रणाली: "लोड नियंत्रण केंद्र।" इसमें एक गवर्नर, हाइड्रोलिक एक्चुएटर, नियंत्रण वाल्व और ट्रांसमिशन तंत्र शामिल हैं:
1. गवर्नर (जैसे सेंट्रीफ्यूगल या इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक प्रकार) वास्तविक समय में रोटर गति की निगरानी करता है। जब लोड परिवर्तन के कारण गति रेटेड मूल्य से विचलित हो जाती है (उदाहरण के लिए, ग्रिड बिजली के उपयोग में कमी → गति बढ़ जाती है), तो यह एक सिग्नल आउटपुट करता है;
2. सिग्नल हाइड्रोलिक एक्चुएटर को प्रेषित होता है, जो नियंत्रण वाल्व (टरबाइन स्टीम इनलेट पर स्थापित) को चलाता है;
3. नियंत्रण वाल्व भाप प्रवाह को समायोजित करता है (उदाहरण के लिए, यदि गति बढ़ जाती है, तो भाप को कम करने के लिए वाल्व थोड़ा बंद हो जाता है), लोड से मेल खाने के लिए यूनिट आउटपुट को समायोजित करते हुए रोटर गति स्थिरता को बहाल करता है।
- सुरक्षा प्रणाली: "सुरक्षा रेखा।" जब इकाई ऐसी स्थितियों का अनुभव करती है जो सुरक्षा को खतरे में डालती हैं (जैसे ओवरस्पीड, कम स्नेहन तेल का दबाव, अत्यधिक अक्षीय विस्थापन, या वैक्यूम हानि), तो सुरक्षा क्रियाएं स्वचालित रूप से शुरू हो जाती हैं, जैसे भाप को काटने के लिए मुख्य भाप वाल्व को बंद करना, या तेल छोड़ने के लिए आपातकालीन ट्रिप वाल्व को खोलना, टरबाइन को बंद करने के लिए मजबूर करना और उपकरण क्षति को रोकना।

5. सहायक दक्षता वृद्धि: संघनक और स्नेहन प्रणाली

हालाँकि वे सीधे ऊर्जा रूपांतरण में भाग नहीं लेते हैं, ये प्रणालियाँ इकाई की परिचालन दक्षता और उपकरण जीवनकाल निर्धारित करती हैं, जो स्थिर टरबाइन संचालन के लिए "गारंटी प्रणाली" के रूप में कार्य करती हैं:

- संघनक प्रणाली (मुख्य रूप से टर्बाइनों को संघनित करने के लिए उपयोग किया जाता है): "दक्षता में सुधार की कुंजी।" इसमें कंडेनसर, वैक्यूम पंप और कंडेनसेट पंप शामिल हैं:
- कंडेनसर: टरबाइन निकास भाप (कम दबाव भाप) को पानी में संघनित करता है, एक उच्च वैक्यूम बनाता है (निकास दबाव 0.005-0.01 एमपीए तक गिर जाता है), निकास तापमान और भाप के दबाव को काफी कम कर देता है, टरबाइन में भाप की एन्थैल्पी ड्रॉप को बढ़ाता है ("ऊर्जा अंतर" के रूप में समझा जाता है), और इकाई दक्षता में सुधार करता है;
- वैक्यूम पंप: संघनन के दौरान रिसने वाली हवा को हटाकर कंडेनसर वैक्यूम को बनाए रखता है;
- कंडेनसेट पंप: कंडेनसेट पानी (कंडेनसेट) को वापस भाप में गर्म करने के लिए बॉयलर में पंप करता है, जिससे काम कर रहे तरल पदार्थ (पानी - भाप) की रीसाइक्लिंग सक्षम हो जाती है और जल संसाधन की खपत कम हो जाती है।

- स्नेहन प्रणाली: "उपकरण जीवनकाल की गारंटी।" इसमें तेल टैंक, चिकनाई तेल पंप, तेल कूलर और तेल फिल्टर शामिल हैं:
- चिकनाई तेल पंप: टैंक से चिकनाई तेल पर दबाव डालता है और इसे रेडियल और थ्रस्ट बियरिंग जैसे घूमने वाले घटकों तक पहुंचाता है, जिससे घर्षण और घिसाव को कम करने के लिए एक तेल फिल्म बनती है;
- तेल कूलर: चिकनाई वाले तेल को पानी से ठंडा करता है (तेल के अत्यधिक तापमान के कारण तेल फिल्म को होने वाले नुकसान को रोकता है);
- तेल फिल्टर: चिकनाई वाले तेल की सफाई सुनिश्चित करने के लिए तेल से अशुद्धियों को फिल्टर करता है।

सारांश: प्रत्येक घटक का समन्वित तर्क

उच्च दबाव वाली भाप सबसे पहले भाप प्रवाह प्रणाली में प्रवेश करती है, जहां चलती ब्लेड के घूर्णन को चलाने के लिए इसे नोजल द्वारा त्वरित किया जाता है; गतिशील ब्लेड घूर्णन प्रणाली (रोटर) को चलाते हैं, एक युग्मन के माध्यम से यांत्रिक ऊर्जा को जनरेटर में स्थानांतरित करते हैं; स्टेटर सिस्टम (सिलेंडर, स्टीम सील) सुनिश्चित करता है कि भाप लीक न हो और रोटर स्थिर रूप से घूमता रहे; नियंत्रण प्रणाली लोड के अनुसार भाप इनपुट को समायोजित करती है, जबकि सुरक्षा प्रणाली असामान्य स्थितियों पर प्रतिक्रिया करती है; संघनक प्रणाली दक्षता में सुधार करती है, और स्नेहन प्रणाली उपकरण की सुरक्षा करती है {{1}प्रत्येक भाग एक साथ मिलकर काम करता है, अंततः "भाप तापीय ऊर्जा → विद्युत ऊर्जा (या यांत्रिक ऊर्जा)" का कुशल रूपांतरण प्राप्त करता है।