Tua bin hơi nước là gì? Cấu tạo của tua bin hơi nước

Tua bin hơi nước là một thiết bị được chế tạo từ những năm đầu thế kỷ XIX. Và được chế tạo từ người Thụy Điển  Gustav de Laval và người Anh có tên là Charles Parsons. Và chắc hẳn nhiều người sẽ đặt ra tua bin hơi nước là gì? Nguyên lý hoạt động của tua bin hơi nước. Để giúp bạn có thể hiểu rõ hơn, thì chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu ở bài viết dưới đây nhé!

Tua bin hơi nước là gì?

Tua bin hơi nước có tên tiếng Anh là Steam Turbine. Chính là một thiết bị được dùng để có thể chuyển đổi năng lượng. Năng lượng này đang ở dạng nhiệt từ hơi nước có áp suất cao. Và nó được sử dụng và chuyển đổi thành cơ năng. Giúp quay được các trục dẫn động. 

Khi mà tua bin có thể tạo ra được chuyển động quay, thì nó cho phép hoạt động đối với máy phát điện. Ngoài ra, thiết bị còn có thể điều khiển được nhờ có hơi nước. Và khi dòng chảy được chảy qua cánh tua bin, hơi nước nguội đi rồi lại nở ra. Vì vậy mà quá trình cung cấp nước gần như được hoạt động liên tục. Nhằm tạo ra được một nguồn năng lượng ổn định.

Với những cách quạt biến đổi năng lượng hơi thành chuyển động. Với cách này thì tua bin được vận hành với mục đích là cung cấp điện. Những thiết bị được sử dụng áp suất hơi tăng cường, để có thể quay được máy phát điện ở tốc độ cực cao. Và tốc độ quay thì loại này được đánh giá là tốt hơn so với tua bin nước và tua bin gió.

Cấu tạo của tua bin hơi nước

Thiết bị này có cấu tạo khá là đơn giản. Với dòng nước chảy qua van nạp nên nó tác động trực tiếp lên cánh quạt. Sau đó thì nó giúp đẩy được roto quay. Để thuận tiện cho việc lắp đặt và đại tu, thì thiết bị được cấu tạo từ những bộ phận chính sau:

• Bộ ống nạp:

Trong bộ phận này thì nó bao gồm những chi tiết nhỏ khác. Như: van nạp, mối hàn lắp, ống dạng nón,… Và đây cũng chính là bộ phận đầu tiên của tua bin. Đối với van nạp thì nó giúp ngắt dòng chảy khi mà tua bin gặp phải sự cố khẩn cấp. Hoặc là ngừng để bảo dưỡng. Còn ống nạp thì nó được hàn. Vì vậy mà bộ phận này có thể chịu được áp suất lớn và hiệu suất thủy lực thuận lợi.

• Bộ phận chính:

Bên trong bộ phận này thì nó cánh dẫn hướng. Chi tiết này được chế tạo từ thép không gỉ. Và là một kiểu kết cấu có hai trụ đỡ. Ngoài ra, nó còn có nắp cột áp và vòng đai và đáy vỏ thì được làm từ thép. Còn đối với bộ phân phối, thì nó cấu trúc hình lá trượt đơn giản. Nên thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo dưỡng. Cuối cùng, bộ phận này được cố định bởi những chốt trượt. Những chốt này chốt có nhiệm vụ là bảo vệ giữa thanh chắn dòng và thanh chắn dòng tự động.

• Bộ phận quay:

Với bộ phận này thì có chi tiết là roto. Được lắp đặt ở trên phần mở rộng của trục và côn roto. Vỏ của chi tiết roto này được chế tạo từ thép không gỉ. Vì vậy mà nó có thể chống được sự xâm thực và có thể hoạt động được trong môi trường có đặc tính mài mòn.

• Bộ ống hút:

Với bộ phận này thì nó gồm có một thiết bị nạp khí, một ống khuỷu và côn roto và một ống hình nóng. Với thiết bị nạp khí thì nó được lắp ở giữa vòng đai đáy và ống khuỷu. Điều này giúp giảm được độ rung thủy lực và không làm ảnh hưởng đến việc khí xâm thực. Ngoài ra, cần phải có một thiết bị nạp khí và khí bổ sung tự nhiên ở bên ngoài vùng định danh của thiết bị.

Nguyên lý hoạt động của tua bin hơi nước

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này đơn giản và nó được hoạt động dựa trên sự chuyển động của hơi nước. Áp suất hơi ra từ các vòi phun chạm vào những cánh quay được đặt trên trục. Với vận tốc trong hơi nước được tăng lên, nó gia tăng áp lực mạnh mẽ lên các cánh của thiết bị. Và cánh chuyển động sẽ làm cho trục rôto quay theo. Và khi tua bin hơi lập năng lượng của trục quay và sau đó thì nó được biến đổi thành động năng.

Sự biến đổi này nó giúp thực hiện được những tác động cơ học đến những cánh quạt và roto. Sau đó, thì nó được kết nối với máy phát tuabin hơi nước. Cấu trúc của thiết bị hợp lý nên không tạo ra tiếng ồn quá lớn.

Tuy nhiên, trong hầu hết các tua bin nên tốc độ cánh quay đều tuyến tính với tốc độ nước đã chảy qua. Khi mà hơi được gia tăng thì lực của tác động cánh quay tăng. Vì vậy mà vận tốc quay của nó cũng được tăng theo. 

Với sự chuyển hóa hơi nước thành điện, bên trong tua bin thì nó chứa hàng loạt những cánh nhỏ. Và nó được cố định ở giữa tua bin và cánh di động thì được gắn với roto. Khi mà hơi nước được đi qua cánh cố điện thì tiết diện sẽ hẹp lại. Và làm cho tốc độ hơi nước được tăng lên. Khi luồng hơi nước đi qua dãy cánh cố định thì vận tốc sẽ được tăng lên cao. Lúc này, nhiệt năng được chuyển thành đồng năng. Và sau khi mà cánh cố định thì hơi nước được di chuyển thẳng đến cánh di động. Cánh di động này cong theo một hướng để làm thay đổi luồng hơi nước và di chuyển liên tục.

Ưu và nhược điểm của tua bin hơi nước

Ưu điểm của tuabin hơi nước

• Có thiết kế nhỏ gọn nên không cần nhiều không gian lắp đặt.
• Hoạt động tốt trong môi trường có áp lực cao.
• Chi phí đầu tư thấp
• Nâng được hiệu quả trong đường dẫn hơi.

Nhược điểm

• Vận tốc tăng thì tổn thất ma sát tăng cường
• Khó có thể tối ưu được tỉ lệ cánh quay với tốc độ hơi nước
• Nước lỏng vào cánh quạt có thể làm hỏng những bộ phận khác

Các loại tua bin hơi nước

Việc phân loại này thì dựa theo tính chất của quá trình nhiệt. Nên nó được phân loại như  sau:

Tầng số công tác

Trong tầng số công tác thì nó được chia ra làm hai loại:

• Tuabin một tầng: Loại này thì có công suất nhỏ. Và thường được sử dụng trong những loại máy như: máy nén ly tâm, bơm, quạt…
• Tuabin nhiều tầng: Loại này khác với loại tuabin một tầng, chính là nó có nhiều công tác (xung lực hay phản lực). Những công tắc này được nối tiếp với nhau. Vì vậy, mà nó được sử dụng cho những hệ thống có công suất lớn.

Hướng chuyển động của dòng hơi

Trong loại này thì nó cũng được chia ra làm 2 loại như sau:

• Tuabin dọc trục: Dòng này thì nó có đặc điểm là dòng hơi được di chuyển gần như là song song với trục.
• Tuabin hướng kính: Đặc điểm của loại này là dòng hơi có hướng vuông góc với trục. Ngoài ra, thì nó có thể ly tâm hoặc là hướng tâm.

Nguyên lý tác dụng của dòng hơi

• Tua bin xung lực: Hơi nước sẽ được giãn nở để tăng tốc được trong ống phun. Hoặc là trong rãnh cánh tĩnh. Khi đó thì nhiệt năng của hơi nó được chuyển thành được động năng của dòng. Và trong dãy cánh tĩnh thì nó xảy ra được sự biến đổi động năng thành cơ năng. Vì vậy, ngày nay thì người ta chế tạo tầng xung lực có độ phản lực nhất định. Nhằm tăng hiệu suất của nó.
• Tuabin phản lực: Có đặc điểm là giãn nở của hơi nước được xảy ra trong rãnh cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau.

Đặc điểm của quá trình trình

• Tua bin ngưng hơi: Nó được dùng để có thể kéo được máy phát điện và sản xuất được điện năng. Lúc này hiệu suất nhiệt tương đối thấp.
• Tua bin đối áp: Hơi giãn nở tới dưới áp suất khí quyển. Còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì nó được sử dụng trong những nhu cầu sinh hoạt và ngành công nghiệp.

Ứng dụng của tua bin hơi nước

• Trong công nghiệp hóa chất: Nó cung cấp nhiệt và điện. Để có thể thúc đẩy được các quá trình khác nhau trong ngành: hóa chất, dược phẩm…
• Trong nhà máy xử lý chất thải: Giúp tạo ra được năng lượng cần thiết, để có thể khai thác được năng từ chất thải.
• Trong dầu khí: Dùng làm máy bơm hoặc máy nén. 
• Trong nhà máy điện chu kỳ hỗn hợp.

Trên đây là những thông tin liên quan đến tua bin hơi nước là gì? Cấu tạo của tua bin hơi nước. Mà vandieukhienvn tổng hợp lại. Hi vọng qua bài viết có thể giúp bạn hiểu được thêm về tua bin hơi nước. Và có thể lựa chọn được loại tua bin phù hợp với hệ thống và mục đích sử dụng của bạn.

Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Chúc bạn có một ngày vui vẻ!