Darbeli Ters Kombine Türbin

Kombine Çevrim Buhar Türbini

Kombine çevrimli buhar türbini, genellikle bir gaz türbiniyle birlikte çalıştırılan yüksek verimli bir enerji üretim ekipmanıdır. Gaz türbini egzozundaki atık ısının geri kazanılmasıyla üretilen buharla çalışır. Bu türbin, çok basınçlı, yeniden ısıtmalı, yoğuşmalı buhar türbinleri kategorisine aittir. Yapısal tasarımı, verimliliği artırmak için birleşik yüksek/orta basınçlı silindir (darbeli tasarım) ve düşük basınçlı silindir (simetrik ters akışlı reaksiyon tasarımı) içerir ve yaklaşık %60'lık bir enerji üretim verimliliğine ulaşır.

Hem reaksiyon hem de darbe tipi buhar türbinlerini kullanan kombine çevrim konfigürasyonu aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. Yüksek Verimli Enerji Kullanımı: Gaz türbininden çıkan yüksek sıcaklıktaki egzoz gazı, buhar türbinini çalıştırarak %60'ın üzerinde kombine çevrim verimliliği sağlar.

2. Yapısal Tamamlayıcılık: Darbeli türbinler güç üretimi ve hız düzenlemesi için uygundur, reaksiyon türbinleri ise değişken çalışma koşullarına iyi uyum sağlayarak yükleri tahrik eder. Bu ikisinin birleşik tasarımı genel performansı optimize eder.

3. Üretim ve Montaj Teknolojisi: Kullanılan temel teknolojiler arasında farklı metallerin kaynaklanması, akış yolu bileşenlerinin hizalanması ve modüler sevkiyat yer almaktadır; bu sayede dinamik/statik boşluklarda ve şaft hizalamasında hassasiyet sağlanmaktadır.

4. Uygulama Uyarlanabilirliği: Kombine çevrim sistemleri, büyük ölçekli enerji santrallerinde yaygın olarak kullanılmakta olup, değişken yük talepleriyle istikrarlı güç kaynağını dengelemektedir.

Birleşik buhar türbininde, bazı kademeler itme prensibini (buharın esas olarak sabit kanatlarda genleştiği, hareketli kanatların ise akışı yeniden yönlendirdiği) kullanırken, diğer kademeler tepki prensibini (buharın hem sabit hem de hareketli kanatlarda genleştiği) kullanır. Bu tasarım, genleşme sürecini kayıpları azaltacak şekilde rasyonel olarak dağıtarak verimliliği optimize etmeyi amaçlar; itme kademeleri yüksek basınçlı bölümler için, tepki kademeleri ise düşük basınçlı bölümler için uygundur.

Yüksek basınç silindiri bir impuls türbinidir ve düşük basınç silindiri çift akışlı bir reaksiyon türbinidir. Bu konfigürasyon, hem impuls hem de reaksiyon kademelerinin avantajlarından tam olarak yararlanarak türbin performansını artırır.

Darbe-tepki hibrit buhar türbini, denizcilik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan iki silindirli ana türbin yapısına sahiptir.

Yüksek basınçlı buhar türbini, aşağıdaki nedenlerden dolayı darbe kademeleri kullanır:

1. Bıçaklar çok kısa olduğunda, bıçak yüksekliğini artırmak için kısmi giriş yöntemi kullanılabilir.

2. Çalışma bıçağı radyal boşluğunun nispi değeri daha büyüktür, bu da iç sızıntı kayıplarını azaltmaya ve kademe verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

Düşük basınçlı buhar türbini, reaksiyon kademelerini şu nedenlerle kullanır:

1. Uzun bıçakları ve önemli tepki kuvvetleri sayesinde bıçak kökünde olumsuz tepkileri önler.

2. Radyal boşluğun nispi değeri daha küçüktür, bu da iç sızıntı kayıplarını azaltır.

3. Reaksiyon aşamalarındaki daha düşük buhar hızı, ıslak buhardaki su damlacıklarının hareketli kanatçıklarda neden olduğu aşınmayı azaltır.

Ayrıca, darbe kademeleri kontrol kademeleri olarak görev yapar veya verimlilik artışı için küçük bir reaksiyon derecesiyle tasarlanabilir; bu da darbe-reaksiyon hibrit türbini olarak da adlandırılabilir.

Birleşik buhar türbininin temel işlevi, genel performansı artırmaktır. Spesifik yönleri şunlardır:

1. Termal Verimliliğin Artırılması: Aşama tiplerinin karıştırılmasıyla, buhar genleşme süreci ideal çevrime daha yakın hale gelir ve egzoz kaybı azalır.

2. Operasyonel Esnekliğin Artırılması: Yüksek basınç bölümünde büyük basınç düşüşlerini yönetmek ve düşük basınç bölümünde sorunsuz geçişi sağlamak gibi farklı yük taleplerine uyum sağlama.

3. Kanat Tasarımının Optimizasyonu: Darbe kademesi kanatları daha kalındır ve yüksek basınç/yüksek sıcaklık ortamlarına uygundur; reaksiyon kademesi kanatları daha aerodinamiktir ve akış kayıplarını azaltır.

Pratik uygulamalarda, kombine buhar türbinleri enerji üretimi ve endüstriyel tahrik sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, termik santrallerde elektrik üretimi için jeneratörleri verimli bir şekilde çalıştırırlar. Kimya veya petrol rafinerisi gibi endüstrilerde ise kompresörleri veya pompaları doğrudan çalıştırarak kademeli enerji kullanımına olanak sağlarlar.