Stoomturbines: Aandrijving van het Amerikaanse elektriciteitsnet

De volgende aflevering van onze Equipment Series richt zich op stoomturbines. Een stoomturbine is een type generator die energie onttrekt aan gepercipiteerde stoom en deze toepast voor mechanisch werk met behulp van een roterende uitvoeras. Het wordt vaak gebruikt als de aandrijving in elektriciteitsgenerators. Feitelijk wordt de meeste elektriciteit in de Verenigde Staaten gegenereerd door het gebruik van stoomturbines.

Hoe stoomturbines werken

Een turbine gebruikt een roterende rotor aangedreven door een gas of vloeistof. Rotoren in stoomturbines worden gedraaid door hete, gasvormige stoom om te werken. Vleugels zijn gehuisvest in een afgedichte buitencontainer zodat de energie van de stoom gemaximaliseerd kan worden. Het gas uitzet en afkoelt terwijl het langs de vleugels stroomt om zoveel mogelijk van de energie die het oorspronkelijk bevat door te geven. In tegenstelling tot andere turbines, draait de stoomstroom de vleugels continu zonder duwen of trekken, evenals zonder wachten op zuigers om terug te keren.

Voordelen van stoomturbines

Stoomturbines draaien elektriciteitsgenerators op ongelooflijk hoge snelheden en draaien veel sneller dan water- of windturbines. Bijvoorbeeld, een typische stoomturbine in een energiecentrale draait op 1800 tot 3600 rpm, terwijl een windturbine een fractie daarvan draait en vaak een tandwielkast gebruikt om het snel genoeg te laten draaien om elektriciteit te produceren. Stoomturbines zijn ook kleiner en hebben minder ruimte nodig dan een turbine die een zuiger-cylinder-kruk-as rangschikking gebruikt.

Typen stoomturbines

Multi-stage stoomturbines

Stoomturbines in zware industrie zijn complexer dan hierboven uiteengezet. De meeste stoomturbines in gebruik vandaag hebben niet slechts één set vleugels op de rotor, maar meestal een aantal verschillende sets, genaamd multi-stage. Elk stadium helpt om een beetje meer energie uit de stoom te onttrekken voordat het uitgestoten wordt, wat het aantal benodigde turbines vermindert. Elk stadium van vleugels kan werken door reactie of impuls, met een typische stoomturbine die een mengsel van beide stadia heeft. Ze kunnen zelfs op dezelfde rotoras gemonteerd zijn en tegelijkertijd draaien.

Condenserende stoomturbines

Naast het produceren van energie, kunnen sommige stoomturbines ook de lucht koelen terwijl het door de unit passeert. Condenserende turbines worden vaak gebruikt in grote energiecentrales om elektriciteit op te wekken. Ze converteren de stoom naar water in sommige delen door het gebruik van condensatoren en reusachtige koeltorens. De stoom uitzet verder terwijl het de maximale energie onttrekt, wat het generatieproces efficiënter maakt. Grote hoeveelheden koud water zijn nodig om de stoom te condenseren, weshalb elektriciteitscentrales vaak naast grote waterlichamen gebouwd worden. Niet-condenserende turbines koelen geen stoom, maar gebruiken de warmte om heet water te maken in een proces bekend als gecombineerde warmte en kracht (CHP).

Issues geassocieerd met stoomturbines

• Rotor-onbalans is een van de meest voorkomende onderhoudsissues geassocieerd met stoomturbines. Het kan leiden tot overmatige trilling, wat kan leiden tot vleugels die losbreken van de rotor en in de behuizing vliegen.
• Stoomturbines moeten gedraaid worden met hoge-kwaliteitstoom in de vorm van ofwel oververhitte of verzadigde stoom met een hoge droogheidsfractie. Als een andere vorm stoom gebruikt wordt, kan dit erosie in de vleugels veroorzaken wanneer vocht meedraagt. Baffles en besturingen worden vaak gebruikt om hoge-kwaliteitstoom te waarborgen.
• Seals op de stoomturbine kunnen ook falen en vloeistof en andere contaminanten toelaten de unit binnen te komen. Dit kan de druklagers beschadigen, alsook een willekeurig aantal andere componenten. Condensatafvoeren worden vaak geïnstalleerd om de verwijdering van eventuele vloeistof die de behuizing kan binnendringen te waarborgen.

Over het algemeen zijn de onderhoudsvereisten van stoomturbines eenvoudig en komen met lage kosten. Wanneer geopereerd op piekefficiëntie, kan een stoomturbine meer dan 50 jaar duren.

Houston Dynamic Service Inc. richt zich op stoomturbine-reparatie en herbouw. We zijn erkend als een industriële leider in het leveren van de fijnste turbineservices beschikbaar op de Golfkust. Bel ons vandaag om meer te leren over hoe we uw turbines kunnen serviceren.