“Tua bin hơi nước chuyển hóa năng lượng từ hơi áp suất cao thành cơ năng, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và sản xuất điện.”

Tua bin hơi nước

Thành phần quan trọng trong sản xuất điện và các ứng dụng công nghiệp

GIỚI THIỆU

Tua bin hơi nước là một thiết bị cơ khí chuyển đổi năng lượng được lưu trữ trong hơi nước áp suất cao thành năng lượng cơ học quay. Năng lượng cơ học này có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như tạo ra điện, vận hành thiết bị cơ khí và cung cấp năng lượng cho hệ thống động cơ đẩy ở một số tàu. Ngoài ra, tua-bin hơi nước còn là thành phần quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp và sản xuất điện trong hơn một thế kỷ qua.

Hình – Tuabin hơi nước

 NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA TUA BIN HƠI NƯỚC

Tua bin hơi nước hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học và bảo toàn động lượng góc. Đây là nguyên tắc làm việc cơ bản của nó:

– Hơi nước ở nhiệt độ cao, áp suất cao truyền năng lượng vào các cánh rôto, truyền động năng cao của nó và làm cho rôto quay.

– Sau đó, khi hơi nước chảy qua các cánh rôto, nó giãn nở và mất áp suất cũng như nhiệt độ. Sự mở rộng này là nguyên nhân thúc đẩy chuyển động quay của rôto.

– Tiếp theo, chuyển động quay của rôto được khai thác để thực hiện công cơ học, dẫn động máy phát điện hoặc tải cơ học, tùy thuộc vào ứng dụng.

– Sau khi đi qua tua-bin, hơi nước có nhiệt độ và áp suất thấp hơn sẽ thoát ra khỏi hệ thống và chu trình có thể lặp lại.

CÁC LOẠI TUA BIN HƠI NƯỚC

Tua bin hơi nước có nhiều loại và cấu hình khác nhau, mỗi loại được thiết kế cho các ứng dụng và điều kiện vận hành cụ thể. Có một số cách phân loại tua-bin hơi nước dưới đây:

1. Dựa vào số giai đoạn:

• Tua bin một tầng bao gồm một bộ cánh cố định và một bộ cánh quay. Chúng tương đối đơn giản và thường được sử dụng trong các ứng dụng quy mô nhỏ.
• Tua bin nhiều tầng bao gồm nhiều bộ cánh đứng yên và quay. Hơi nước trải qua nhiều giai đoạn giãn nở, cho phép đạt hiệu suất cao hơn và sản lượng điện lớn hơn. Vì vậy những tua-bin này được sử dụng phổ biến trong các nhà máy điện lớn và ứng dụng công nghiệp.

2. Căn cứ vào đặc điểm của quá trình nhiệt động lực học:

• Tua bin hơi nước ngưng tụ được thiết kế để hoạt động với chân không ở đầu xả. Hơi nước thoát ra khỏi tua-bin và được ngưng tụ lại thành nước, sau đó được đưa trở lại lò hơi để tuần hoàn. Những tua-bin này thường được lắp đặt trong các nhà máy điện nơi tối đa hóa hiệu suất là rất quan trọng.
• Tua bin không ngưng tụ xả hơi ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Hơi thải thường được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện kết hợp (CHP) để sản xuất cả điện và nhiệt.

3. Dựa trên Nguyên tắc hành động:

• Trong tua-bin xung lực, hơi nước áp suất cao được giãn nở thông qua một vòi phun, chuyển đổi áp suất của nó thành các tia hơi nước tốc độ cao, tác động lên các cánh quạt cố định, làm quay rôto. Do đó, lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ quay cao.
• Tua bin phản ứng hoạt động theo nguyên tắc cả xung lực và phản ứng, khiến chúng phù hợp hơn với các ứng dụng có áp suất cao hơn, dòng chảy cao hơn. Hơi nước chảy qua cả cánh cố định và chuyển động, thay đổi hướng và tăng vận tốc. Thường thấy ở các nhà máy điện lớn để phát điện ở quy mô tiện ích.

Mỗi loại tua-bin này đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, việc lựa chọn tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm nguồn hơi, công suất đầu ra mong muốn và điều kiện vận hành.

ỨNG DỤNG CỦA TUA BAY HƠI

– Sản xuất điện: Tua bin hơi nước được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện để tạo ra điện. Những nhà máy điện này có thể được cung cấp nhiên liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm than đá, khí đốt tự nhiên, năng lượng hạt nhân và sinh khối.

– Động cơ đẩy hàng hải: Một số tàu lớn, đặc biệt là trong quá khứ và trong một số ứng dụng chuyên biệt ngày nay, sử dụng tua-bin hơi nước để làm động cơ đẩy. Tua bin hơi nước có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao, khiến chúng phù hợp với các tàu hải quân và một số tàu chở hàng.

– Quy trình công nghiệp:  Trong công nghiệp, tua-bin hơi nước dẫn động các thiết bị cơ khí như máy nén, máy bơm và quạt. Tua bin hơi nước còn đóng vai trò trong hệ thống đồng phát, đồng thời sản xuất điện và nhiệt hữu ích cho các quy trình công nghiệp.

– Nhà máy nhiệt điện kết hợp (CHP): Tua bin hơi nước là thành phần chính trong các nhà máy CHP, nơi chúng sản xuất cả điện và nhiệt để sưởi ấm hoặc các quy trình công nghiệp, giúp tăng hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể.

KẾT LUẬN

Tóm lại, tua-bin hơi nước được biết đến nhờ hiệu quả và độ tin cậy, đồng thời chúng tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong sản xuất điện và các ứng dụng công nghiệp.

(Vn-Industry.)