स्टीम टर्बाइन की व्याख्या

स्टीम टर्बाइन क्या हैं?

स्टीम टर्बाइन कई औद्योगिक संयंत्रों में आमतौर पर देखी जाती हैं। इनका उपयोग उनकी उच्च दक्षता और विश्वसनीयता के कारण व्यापक रूप से होता है। स्टीम टर्बाइन का उपयोग प्राइम मूवर्स के रूप में पंप और अन्य छोटे/मध्यम आकार की मशीनरी को चलाने के लिए किया जा सकता है, लेकिन वे मुख्य रूप से विद्युत उत्पादन उद्योग से जुड़ी होती हैं, जहां इनका उपयोग जनरेटर को यांत्रिक शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है, जिससे बिजली का उत्पादन होता है। स्टीम टर्बाइन का एक अन्य सामान्य उपयोग जहाज प्रणोदन में होता है।

विशिष्ट विद्युत उत्पादन स्टीम टर्बाइन स्थापना

यह लेख स्टीम टर्बाइन के इतिहास, उनके मुख्य घटकों, डिज़ाइनों, उनके कार्य करने के तरीके, उनके संबंधित प्रणाली (तेल, भाप आदि) और उनकी दक्षता को प्रभावित करने वाले कारकों पर चर्चा करता है।

स्टीम टर्बाइन का इतिहास

स्टीम टर्बाइन का उल्लेख इतिहास में पहली शताब्दी से किया गया है, लेकिन आधुनिक स्टीम टर्बाइन डिज़ाइन 1884 में बनाया गया था और इसे इंजीनियर चार्ल्स पार्सन्स को श्रेय दिया जाता है। श्री पार्सन्स ने एक प्रत्यक्ष युग्मित स्टीम टर्बाइन का उपयोग करके एक विद्युत उत्पादन सेट का निर्माण किया, जो प्राइम मूवर के रूप में कार्य करता था। इस प्रारंभिक सरल डिज़ाइन को पेटेंट किया गया था और बाद में यह एक महान व्यावसायिक सफलता बन गया।

अगले वर्षों में स्टीम टर्बाइन का डिज़ाइन विकसित होता रहा। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकियां उन्नत हुईं, उच्च दक्षताएं प्राप्त की गईं, और स्टीम टर्बाइन का आकार बढ़ा। स्टीम टर्बाइन अब दुनिया के कुछ सबसे बड़े विद्युत जनरेटर को शक्ति प्रदान कर रहे हैं। आज उत्पन्न होने वाली सभी बिजली का 80% से अधिक स्टीम टर्बाइन प्राइम मूवर्स का उपयोग करके उत्पन्न होता है।

पहले कई टर्बाइन निर्माता थे जैसे पामेट्राडा, ब्रिटिश थॉम्पसन ह्यूस्टन, पार्सन्स, जॉन ब्राउन, कावासाकी, वेस्टिंगहाउस, कर्टिस, स्टाल लावल आदि, लेकिन वर्तमान बाजार अपेक्षाकृत कुछ निर्माताओं द्वारा हावी है, जैसे सीमेंस, जनरल इलेक्ट्रिक, अल्स्टॉम, तोशिबा और मित्सुबिशी हेवी इंडस्ट्रीज।

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स्टीम टर्बाइन अनुप्रयोग

स्टीम टर्बाइन का उपयोग प्राइम मूवर्स के रूप में किया जाता है जहां गर्मी ऊर्जा को यांत्रिक घूर्णी गति में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। स्टीम टर्बाइन के अनुप्रयोगों में बड़े विद्युत स्टेशन, जहाज प्रणोदन, कंप्रेसर और यहां तक कि छोटे पंप भी शामिल हैं।

इम्पल्स और रिएक्शन टर्बाइन क्या हैं?

स्टीम टर्बाइन को या तो रिएक्शन, इम्पल्स, या दोनों के मिश्रण के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है; एक बड़ा स्टीम टर्बाइन लगभग हमेशा इम्पल्स और रिएक्शन चरणों दोनों का होगा।

इम्पल्स टर्बाइन

एक इम्पल्स टर्बाइन टर्बाइन रोटर ब्लेड्स पर भाप के टकराने का उपयोग करके टर्बाइन रोटर को घुमाता है। चूंकि भाप की गति रोटर को स्थानांतरित की गई ऊर्जा की मात्रा के सीधे अनुपात में होती है, इसलिए रोटर ब्लेड्स पर टकराने से पहले भाप की गति को नोजल का उपयोग करके बढ़ाया जाता है।

इम्पल्स टर्बाइन डिज़ाइन

रिएक्शन टर्बाइन

एक रिएक्शन टर्बाइन भाप के ब्लेड्स पर दिशा बदलने की प्रतिक्रिया बल का उपयोग करके रोटर को घुमाता है। जब भाप एक रिएक्शन टर्बाइन ब्लेड पर गुजरती है, तो ब्लेड पर एक प्रतिक्रिया बल उत्पन्न होता है और यह टर्बाइन रोटर को घुमाता है।

रिएक्शन टर्बाइन डिज़ाइन

हालांकि रिएक्शन टर्बाइन को 'रिएक्शन' के रूप में वर्गीकृत किया गया है, फिर भी हमेशा एक छोटी मात्रा में बल इम्पल्स के कारण लगाया जाता है। इस कारण से, उन्हें इम्पल्स रिएक्शन ब्लेड्स भी कहा जाता है।

इम्पल्स और रिएक्शन ब्लेड्स

बैक-प्रेशर और कंडेंसिंग स्टीम टर्बाइन क्या हैं?

स्टीम टर्बाइन को या तो बैक-प्रेशर या कंडेंसिंग के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

बैक-प्रेशर स्टीम टर्बाइन

एक बैक-प्रेशर स्टीम टर्बाइन इनलेट भाप के दबाव को स्टीम टर्बाइन के डिज़ाइन बैक प्रेशर तक कम करता है। टर्बाइन से निकास भाप का उपयोग प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए किया जा सकता है जैसे टैंक गर्म करना, आरामदायक हीटिंग आदि। बैक प्रेशर स्टीम टर्बाइन का उपयोग आमतौर पर औद्योगिक संयंत्रों में किया जाता है जिन्हें बड़ी मात्रा में प्रक्रिया भाप की आवश्यकता होती है जैसे तेल बीज निष्कर्षण संयंत्र और कच्चे तेल रिफाइनरियाँ। ध्यान दें कि बैक-प्रेशर स्टीम टर्बाइन नॉन-कंडेंसिंग टर्बाइन का एक प्रकार है।

कंडेंसिंग स्टीम टर्बाइन

कंडेंसिंग स्टीम टर्बाइन का उपयोग किया जाता है यदि टर्बाइन का उपयोग केवल विद्युत उत्पादन के लिए किया जाता है अर्थात यह एक जनरेटर से जुड़ा होता है और संयंत्र को प्रक्रिया भाप प्रदान नहीं करता है। दुर्भाग्य से, कंडेंसर स्टीम टर्बाइन की निकास भाप को बॉयलर में लौटने से पहले संघनित किया जाना चाहिए (यहीं से कंडेंसर टर्बाइन को उनका नाम मिलता है)। भाप प्रणाली से गर्मी को अस्वीकार करने के कारण इस जानबूझकर भाप को ठंडा करने से स्वाभाविक रूप से दक्षता में कमी आती है।

बैक-प्रेशर टर्बाइन को कंडेंसर की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि वे उच्च दबावों पर भाप को निकास करते हैं; इस भाप का उपयोग प्रक्रिया भाप के रूप में किया जाता है। बैक-प्रेशर टर्बाइन में निकास भाप को वैक्यूम दबाव में नहीं घटाया जाता है, जबकि कंडेंसर टर्बाइन में होता है। टर्बाइन के इनलेट और निकास भाप दबाव के बीच का कुल अंतर ही अंततः इसकी समग्र दक्षता निर्धारित करता है। इसलिए, एक कंडेंसर स्टीम टर्बाइन एक बैक-प्रेशर (नॉन-कंडेंसिंग) स्टीम टर्बाइन की तुलना में अधिक कुशल होता है, भले ही वह कंडेंसर के माध्यम से गर्मी को अस्वीकार करता हो। विद्युत उत्पादन उद्देश्यों के लिए, एक विशिष्ट कंडेंसिंग टर्बाइन 30-40% के बीच परिचालन दक्षता प्राप्त कर सकता है, जबकि एक नॉन-कंडेंसिंग टर्बाइन 15-35% प्राप्त कर सकता है। हालांकि, नॉन-कंडेंसिंग टर्बाइन सस्ते होते हैं।

कंडेंसिंग स्टीम टर्बाइन भाप को पूर्ण बॉयलर दबाव से वैक्यूम तक विस्तारित करते हैं ताकि भाप से अधिकतम मात्रा में गर्मी ऊर्जा प्राप्त की जा सके। जैसा कि हमने पहले ही स्थापित कर लिया है, कंडेंसर का प्रणाली पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है दक्षता के दृष्टिकोण से, क्योंकि हम गर्मी को अस्वीकार कर रहे हैं। यदि कंडेंसर को छोड़ी गई अपशिष्ट भाप की मात्रा को कम किया जा सकता है, तो इससे दक्षता में वृद्धि होगी। इसे संभव बनाने के लिए, भाप को कुछ चरणों में अन्य कार्यों जैसे फीडवाटर हीटिंग के लिए निकाला जाता है। जब भी भाप निकाली जाती है, तो इसे ब्लीड भाप, या एक्सट्रैक्शन भाप कहा जाता है। ब्लीड भाप अनुप्रयोगों के उदाहरणों में कंडेनसेट और बॉयलर फीड वाटर हीटिंग शामिल हैं (भाप को शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर के माध्यम से पारित किया जाता है)। ब्लीड/एक्सट्रैक्शन भाप प्रणाली समग्र टर्बाइन दक्षता को बढ़ाती है क्योंकि भाप से अधिक गर्मी को पुनः प्राप्त किया जाता है बजाय अस्वीकार किए जाने के।

संक्षेप में, दोनों कंडेंसर और नॉन-कंडेंसिंग टर्बाइन डिज़ाइनों के फायदे और नुकसान हैं जिन्हें डिज़ाइन चरण में ध्यान में रखना आवश्यक है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सही टर्बाइन डिज़ाइन इसके अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त है। उच्च समग्र संयंत्र दक्षता प्राप्त करने के लिए सही टर्बाइन प्रकार का चयन करना आवश्यक है।

स्टीम टर्बाइन के मुख्य भाग क्या हैं?

नीचे का आरेख बुनियादी स्टीम टर्बाइन घटकों को दिखाता है।

स्टीम टर्बाइन निर्माण और भाग

कसिंग/सिलेंडर

स्टीम टर्बाइन कसिंग/सिलेंडर बेलनाकार आकार की संरचनाएं होती हैं जिनमें दो आधे होते हैं। उनके आकार के कारण, उन्हें 'सिलेंडर' के रूप में भी संदर्भित किया जाता है और 'कसिंग' के रूप में भी। कसिंग स्टीम टर्बाइन की सबसे बड़ी दबाव सीमा बनाता है। कसिंग की दीवारें मोटी होनी चाहिए ताकि वे उन परिचालन दबावों का सामना कर सकें जिनके अधीन वे होते हैं, लेकिन वे आवश्यक से अधिक मोटी नहीं होनी चाहिए, क्योंकि उन्हें कसिंग के तापमान में परिवर्तन के साथ विस्तार और संकुचन करने में सक्षम होना चाहिए (एक मोटी कसिंग के कारण स्टार्ट और स्टॉपिंग ऑपरेशनों के दौरान कसिंग पर काफी थर्मल तनाव उत्पन्न होगा)।

टर्बाइन कसिंग को क्षैतिज अक्ष के साथ विभाजित किया जाता है ताकि एक ऊपरी और निचला कसिंग बनाया जा सके; दोनों कसिंग को एक विभाजित कसिंग बनाने के लिए एक साथ बोल्ट किया जाता है। विभाजित कसिंग डिज़ाइन कर्मियों को टर्बाइन के आंतरिक भागों तक अपेक्षाकृत आसानी से पहुंचने की अनुमति देता है, जो रखरखाव हस्तक्षेप के लिए आवश्यक समय को कम करता है।

कसिंग सामग्री इस पर निर्भर करती है कि वे किन दबावों और तापमानों पर काम करेंगी। कसिंग को उच्च दबाव (HP), मध्यम दबाव (IP) और निम्न दबाव (LP) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

HP और IP कसिंग को कास्ट क्रोम मोलिब्डेनम स्टील से बनाया जाता है ताकि उच्च तापमान और क्रिप (लंबे समय तक गर्मी लागू होने के कारण भौतिक विकृति) के प्रभावों का सामना किया जा सके। HP और IP कसिंग का वजन और मोटाई काफी होती है ताकि वे उन भाप प्रणाली दबावों का सामना कर सकें जिन पर वे काम करते हैं।

LP टर्बाइन IP और HP टर्बाइन की तुलना में कम दबावों और तापमानों पर काम करते हैं। परिणामस्वरूप, एक LP टर्बाइन की कसिंग सामग्री की यांत्रिक शक्ति कम हो सकती है; LP कसिंग अक्सर कार्बन स्टील से निर्मित होते हैं। कार्बन स्टील का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह चुने गए दबाव और तापमान सीमा के लिए उपयुक्त है, लेकिन यह भी क्योंकि यह क्रोम मोलिब्डेनम स्टील की तुलना में सस्ता है।

रोटर शाफ्ट

रोटर टर्बाइन का केंद्रीय शाफ्ट बनाता है; इसे टर्बाइन कसिंग के केंद्र के माध्यम से एक क्षैतिज अक्ष के साथ स्थापित किया जाता है। रोटर डिस्क सीधे रोटर शाफ्ट पर लगाए जाते हैं, और रोटर ब्लेड्स रोटर डिस्क पर लगाए जाते हैं। शाफ्ट स्वयं बियरिंग जर्नल सतह बनाता है जिस पर साधारण बियरिंग मेटेड होते हैं। टर्बाइन का भार (जनरेटर, पंप आदि) या तो सीधे रोटर शाफ्ट से जुड़ा होता है, या, अप्रत्यक्ष रूप से गियरबॉक्स के माध्यम से।

रोटर आमतौर पर एक मिश्र धातु स्टील से निर्मित होते हैं जिसमें क्रोम, वैनेडियम, और मोलिब्डेनम होता है, जो ऑपरेशन के दौरान रोटर की क्रिप प्रतिरोध को बढ़ाता है। एक रोटर की वास्तविक निर्माण सामग्री इस पर निर्भर करती है कि वह किन परिचालन तनावों का सामना करेगा। उदाहरण के लिए, निम्न दबाव टर्बाइन सामान्य मिश्र धातुओं का उपयोग कर सकते हैं जो IP और HP टर्बाइन के लिए उपयोग की जाने वाली मिश्र धातुओं की तुलना में महंगे नहीं होते हैं। स्टीम टर्बाइन रोटर आमतौर पर एकल फोर्ज्ड बिलेट से मशीन किए जाते हैं।

रोटर डिस्क

चलते रोटर ब्लेड्स को रोटर डिस्क से जोड़ा जाता है जो रोटर शाफ्ट पर लगाए जाते हैं।

चलते ब्लेड्स

स्टीम टर्बाइन में दो प्रकार के ब्लेड होते हैं, जिन्हें चलते ब्लेड्स, और स्थिर ब्लेड्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। चलते ब्लेड्स भाप से रोटर तक गर्मी ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। चलते ब्लेड्स को पंक्तियों में स्थापित किया जाता है, प्रत्येक पंक्ति एक दबाव चरण का प्रतिनिधित्व करती है।

चलते रोटर ब्लेड और रोटर डिस्क

चलते ब्लेड्स को रोटर डिस्क से ब्लेड रूट के माध्यम से जोड़ा जाता है; सबसे सामान्य ब्लेड रूट डिज़ाइनों में से एक फिर ट्री डिज़ाइन है, हालांकि विकल्प मौजूद हैं (T-रूट, मल्टी-फिंगर आदि)। ब्लेड रूट जैसे फिर ट्री, ब्लेड को उसके संबंधित रोटर डिस्क पर सही स्थिति में बनाए रखता है।

चलते ब्लेड्स को एकल बिलेट्स से फोर्ज और फिर मशीन किया जाता है। IP और HP ब्लेड्स आमतौर पर मिश्र धातु स्टील से निर्मित होते हैं जिसमें क्रोम, निकेल, और टाइटेनियम होता है, जबकि LP ब्लेड्स निम्न-कार्बन स्टेनलेस स्टील से निर्मित होते हैं।

ब्लेड्स को यांत्रिक रूप से मजबूत होना चाहिए क्योंकि वे भाप से प्राप्त सभी शक्ति को रोटर तक पहुंचाते हैं। प्रत्येक ब्लेड को उस पर लगाए गए परिचालन तनावों का सामना करने में भी सक्षम होना चाहिए, इनमें उच्च तापमान भिन्नताएं, उच्च दबाव भिन्नताएं, कंपन से यांत्रिक तनाव, विदेशी वस्तु क्षति (पानी या जंग के कण आदि) के अपघर्षक प्रभाव, और टर्बाइन द्वारा उत्पन्न अपकेंद्री बल शामिल हैं।

रोटर

रोटर शाफ्ट और उस पर लगाए गए सभी चीजें (चलते ब्लेड्स, रोटर डिस्क आदि), रोटर बनाते हैं। रोटर शब्द अक्सर स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं होता है, जिससे यह भ्रम होता है कि कौन से घटक रोटर से संबंधित हैं। रोटर का एक अन्य नाम 'रोटर असेंबली' है।

डायाफ्राम

स्टीम टर्बाइन डायाफ्राम खोखले डिस्क के आकार की वस्तुएं होती हैं जो टर्बाइन के स्थिर ब्लेड्स (फिक्स्ड ब्लेड्स) को रखती हैं। डायाफ्राम को टर्बाइन कसिंग की अंदरूनी दीवारों से जोड़ा जाता है, प्रत्येक डायाफ्राम को दो टुकड़ों (ऊपरी और निचले आधे) में अक्षीय रूप से विभाजित किया जाता है। कसिंग के भीतर डायाफ्राम को रखने से डायाफ्राम की अक्षीय गति की संभावना कम हो जाती है।

प्रत्येक डायाफ्राम डिस्क एकल पंक्ति के स्थिर ब्लेड्स को रखती है और प्रत्येक ब्लेड पंक्ति को 'चरण' कहा जाता है (टर्बाइन के रोटर के साथ समान शब्दावली)। स्थिर ब्लेड्स को रखने के अलावा, डायाफ्राम एक दबाव सीमा बनाते हैं जो प्रत्येक दबाव चरण को अलग करते हैं।

डायाफ्राम कार्बन स्टील से निर्मित होते हैं, या कुछ मामलों में कास्ट आयरन से, जिसे मशीन किया जाता है और फिर जगह में वेल्ड किया जाता है। वेल्डिंग के बाद, कसिंग और डायाफ्राम को तनाव राहत की प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है। तनाव राहत की आवश्यकता डायाफ्राम और कसिंग में अवशिष्ट तनावों को कम करने के लिए होती है; ये तनाव वेल्डिंग के कारण हुए। यदि तनाव राहत की प्रक्रिया नहीं होती है, तो भौतिक विकृति हो सकती है क्योंकि टर्बाइन का तापमान भिन्न होता है जैसे कि टर्बाइन के गर्म होने और ठंडा होने के दौरान।

नोजल बॉक्स

नोजल बॉक्स HP टर्बाइन के पहले चरण में प्रवेश करने से पहले भाप की गति को बढ़ाते हैं। भाप की गति में वृद्धि के कारण, एक संबंधित दबाव में कमी भी होती है। एकल नोजल बॉक्स में कई नोजल होते हैं। नोजल बहुत उच्च तापमान और गंभीर अपघर्षण स्थितियों के अधीन होते हैं। इस कारण से, उन्हें एक कठोर स्टेलाइट सामग्री से कास्ट किया जाता है जो कोबाल्ट, क्रोम, टंगस्टन, और मोलिब्डेनम का मिश्र धातु है।

लैबिरिंथ ग्लैंड्स

लैबिरिंथ ग्लैंड सील का उपयोग रोटर शाफ्ट और कसिंग के बीच की जगह को सील करने के लिए किया जाता है; उन्हें कसिंग से भाप के रिसाव को रोकने और कसिंग में हवा के रिसाव को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हवा का रिसाव गर्म ब्लेड्स के क्रैकिंग का कारण बन सकता है और यह संभावना को कम कर देगा कि स्टीम टर्बाइन कंडेंसर के भीतर एक स्थिर वैक्यूम बनाए रखा जा सकता है।

फिन्स और सेगमेंट्स रोटर शाफ्ट और कसिंग पर एक कष्टप्रद प्रवाह पथ बनाते हैं भाप और हवा के लिए। प्रत्येक सेगमेंट के बीच की जगह से भाप बाहर निकलती है और ग्लैंड स्टीम कंडेंसर में डिस्चार्ज होती है; यह सेटअप समग्र प्रणाली दक्षता को बढ़ाता है। कम शक्ति संचालन के दौरान, ग्लैंड स्टीम को ग्लैंड सील में आपूर्ति की जाती रहती है ताकि हवा का प्रवेश रोका जा सके। अधिकांश ग्लैंड सील लगभग 0.25 बार (3.6 psi) के दबाव पर काम करते हैं और उनके पास मेक-अप और स्पिल वाल्व होते हैं ताकि टर्बाइन के लोड स्थिति की परवाह किए बिना सही दबाव बनाए रखा जा सके।

स्टीम टर्बाइन लैबिरिंथ सील स्कीमैटिक

लैबिरिंथ सीलिंग अरेंजमेंट

कसिंग सपोर्ट्स/ पेंटिंग बीम्स

विभिन्न तापमान स्थितियों के प्रभावों के लिए अनुमति देने के लिए अर्थात् थर्मल विस्तार और संकुचन, टर्बाइन कसिंग, और सभी घटकों को विस्तार और संकुचन करने में सक्षम होना चाहिए। मानक सेटअप टर्बाइन के ड्राइव एंड को स्थिर और स्थिर रखने के लिए होता है जबकि विपरीत छोर को अक्षीय रूप से स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र होता है। हालांकि कुछ संकुचन और विस्तार रेडियल रूप से होता है, अधिकांश अक्षीय अक्ष के साथ होता है। इस अक्षीय गति के लिए अनुमति देने के लिए, स्लाइडिंग फीट, पेंटिंग बीम्स, प्लेट्स और/या होल्डिंग डाउन बोल्ट्स में लंबे छेद का उपयोग किया जाता है।

कपलिंग

किसी भी गलत संरेखण और अक्षीय गति के लिए कैटर करने के लिए, टर्बाइन को कभी-कभी गियरबॉक्स या जनरेटर से लचीली कपलिंग के माध्यम से जोड़ा जाता है; यह आमतौर पर एक गियर कपलिंग होता है जिसे ग्रीस से भरा जाता है या गियरबॉक्स तेल टैंक से स्नेहन किया जाता है।

कंडेंसर

कंडेंसर, जिन्हें कभी-कभी 'सतह कंडेंसर' भी कहा जाता है, बड़े हीट एक्सचेंजर होते हैं जिनका उपयोग निकास भाप को फिर से कंडेनसेट में ठंडा करने के लिए किया जाता है; उन्हें आमतौर पर टर्बाइन के ठीक नीचे स्थापित किया जाता है लेकिन कुछ मामलों में अक्षीय रूप से स्थापित किया जा सकता है। उनके बड़े आकार, लागत और फाउलिंग के प्रति संवेदनशीलता के कारण, कंडेंसर लगभग हमेशा शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन का उपयोग करते हैं (न कि प्लेट हीट एक्सचेंजर डिज़ाइन का)।

विद्युत उत्पादन उद्योग में उपयोग किए जाने वाले बड़े कंडेंसर पानी से ठंडे होते हैं। पानी कंडेंसर के विपरीत छोर पर लगे पानी के बक्सों में प्रवेश करता है। इनलेट पानी बॉक्स से बाहर निकलने के बाद, पानी ट्यूबों के माध्यम से कंडेंसर के विपरीत दिशा में डिस्चार्ज/आउटलेट पानी के बक्सों में बहता है।

कंडेंसर के वैक्यूम और इसके साथ ही टर्बाइन की उच्च परिचालन दक्षता को बनाए रखने में मदद करने के लिए कंडेंसर उच्च पानी के प्रवाह दरों पर निर्भर करते हैं; ट्यूबों के पार तापमान वृद्धि (ΔT) को न्यूनतम रखने में मदद करने के लिए एक कम तापमान वृद्धि होती है। कम पानी का प्रवाह और/या फाउल्ड ट्यूब वैक्यूम स्तरों में कमी और इसके साथ ही परिचालन दक्षता में कमी के मुख्य कारण हैं।

सतह कंडेंसर आरेख

कंडेंसर का वैक्यूम सामान्यतः स्टीम ड्रिवन एयर इजेक्टर या इलेक्ट्रिकली ड्रिवन लिक्विड रिंग वैक्यूम पंप द्वारा बनाया जाता है।

स्टीम इजेक्टर

कंडेंसर स्टीम टर्बाइन की दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं। यदि निकास भाप - और परिणामी कंडेनसेट - को इसके संतृप्ति तापमान से काफी नीचे ठंडा किया जाता है, तो ऊर्जा अनावश्यक रूप से खो रही है। एक इष्टतम कंडेंसर प्रणाली को निकास भाप को तब तक ठंडा करना चाहिए जब तक कि यह संघनित न हो जाए, ताकि कंडेनसेट को बॉयलर में वापस पंप किया जा सके, लेकिन इसे और अधिक ठंडा नहीं करना चाहिए। निकास भाप को अत्यधिक ठंडा नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि इससे भाप की स्थिति को कंडेनसेट में बदलने के लिए आवश्यक से अधिक गर्मी अस्वीकार हो जाएगी; यह अधिक ठंडा करने से दक्षता में कमी आती है।

भाप उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा (और लागत) को ध्यान में रखते हुए, यह वांछनीय नहीं है कि उस ऊर्जा का कुछ हिस्सा फिर से ठंडा करने के कारण वातावरण में अस्वीकार कर दिया जाए। इन नुकसानों को कम करने के लिए, अधिकांश कंडेंसर पुनर्जनन प्रकार के होते हैं। पुनर्जनन कंडेंसर निकास भाप का उपयोग कंडेनसेट को जितना संभव हो सके संतृप्ति तापमान के करीब फिर से गर्म करने के लिए करते हैं, बिना इसे भाप में बदलने के। कंडेनसेट को जितना संभव हो सके संतृप्ति तापमान के करीब बनाए रखना सुनिश्चित करता है कि भाप प्रणाली से गर्मी अनावश्यक रूप से अस्वीकार नहीं हो रही है, और दक्षता उच्च बनी रहती है। कंडेनसेट अक्सर संतृप्ति बिंदु से कई डिग्री नीचे होता है, हालांकि इसका मुख्य कारण यह है कि कंडेंसर कंडेनसेट पंपों में कैविटेशन को रोकने के लिए।

बड़े विद्युत स्टेशन कंडेंसर से कंडेंसर वाटर बॉक्स

थ्रॉटल वाल्व/ट्रिप वाल्व

स्टीम थ्रॉटलिंग हानियों के कारण, यह वांछनीय है कि स्टीम थ्रॉटल वाल्व (कभी-कभी 'स्टीम एडमिशन वाल्व' कहा जाता है) या तो पूरी तरह से बंद हो, या पूरी तरह से खुला हो, जब टर्बाइन चालू हो। हालांकि, विभिन्न लोड स्थितियों के कारण, स्टीम थ्रॉटल वाल्व को स्थायी रूप से खुला छोड़ना संभव नहीं है, और वाल्व को किसी बिंदु पर थ्रॉटल किया जाना चाहिए (पूरी तरह से खुला और पूरी तरह से बंद स्थिति के बीच में ले जाया जाना चाहिए)। इस कारण से, आमतौर पर थ्रॉटल वाल्व की एक श्रृंखला होती है जो नोजल बैंक बनाती है।

जैसे-जैसे टर्बाइन लोड बढ़ता है, प्रत्येक नोजल बैंक पूरी तरह से बंद से पूरी तरह से खुली स्थिति में चला जाता है, लेकिन केवल तभी जब पूर्ववर्ती नोजल बैंक पूरी तरह से खुला हो। उदाहरण के लिए, भाप नोजल बैंक 1 में प्रवेश करती है और नोजल बैंक 1 में प्रत्येक वाल्व अनुक्रम में पूरी तरह से बंद से पूरी तरह से खुली स्थिति में चला जाता है। जब नोजल बैंक 1 में सभी वाल्व खुले होते हैं, तो प्रक्रिया दोहराई जाती है और नोजल बैंक 2 में वाल्व अनुक्रम में खुलने लगते हैं। नोजल बैंक 3 केवल तभी खुलने लगेगा जब नोजल बैंक 1 और 2 पूरी तरह से खुले हों, और केवल तभी जब टर्बाइन पर लोड बैंकों 1 और 2 के माध्यम से उपलब्ध भाप की मात्रा से अधिक हो। इस तरह, यह वाल्व घटकों पर पहनने को कम करना संभव है जितना संभव हो सके अधिक से अधिक वाल्व को पूरी तरह से बंद या पूरी तरह से खुली स्थिति में रखकर।

नोजल गवर्निंग सिस्टम

स्टीम प्रवाह को हाइड्रोलिक वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो स्टेलाइट डिस्क/प्लग और सीट्स से सुसज्जित होते हैं; स्टेलाइट परत प्लग और सीट्स को बहुत कठोर अपघर्षण प्रतिरोधी गुण प्रदान करती है। चूंकि थ्रॉटल बैंक बहुत उच्च तापमान पर काम करते हैं, हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली तेल वार्निशिंग के प्रति संवेदनशील होती हैं, एक प्रक्रिया जो तेल के लाभकारी गुणों को कम करती है। इस कारण से, हाइड्रोलिक तेल प्रणाली का तेल विश्लेषण निर्धारित अंतराल पर होना चाहिए।

कुछ विद्युत संयंत्र महीनों तक स्टीम थ्रॉटलिंग वाल्व को समायोजित किए बिना संचालित होते हैं; इससे वाल्व 'चिपकने' और इच्छित समय पर कार्य करने में विफल हो जाते हैं। थ्रॉटल वाल्व को समय-समय पर स्ट्रोक/थ्रॉटल किया जाना चाहिए ताकि हाइड्रोलिक और स्टीम पक्ष दोनों पर स्वतंत्रता सुनिश्चित हो सके।

स्टीम एडमिशन वाल्व से पहले सामान्यतः एक आपातकालीन ट्रिप वाल्व होता है जो एक महत्वपूर्ण स्थिति उत्पन्न होने पर 'स्लैम' बंद हो जाता है (जल्दी से बंद हो जाता है)। आपातकालीन ट्रिप वाल्व हाइड्रोलिक नियंत्रण तेल दबाव द्वारा खुला रखा जाता है। यदि तेल का दबाव एक दिए गए सेटपॉइंट से नीचे गिरता है, तो आपातकालीन ट्रिप वाल्व कार्य करेगा और टर्बाइन एक स्टैंडस्टिल तक चलेगा। टर्बाइन के आकार और गति के कारण, टर्बाइन को स्टैंडस्टिल तक पहुंचने में कई मिनट लग सकते हैं जैसे 30 मिनट।

संयुक्त ट्रिप और थ्रॉटल वाल्व

स्टीम टर्बाइन डिज़ाइन

एक आदर्श स्थिति में, एक स्टीम टर्बाइन एकल सिलेंडर होगा जहां भाप को बॉयलर दबाव से वैक्यूम तक विस्तारित किया जाता है, इस पर निर्भर करता है कि कौन सा स्टीम टर्बाइन डिज़ाइन उपयोग किया जाता है और संयंत्र की आवश्यकताओं पर। हालांकि, यह सेटअप व्यावहारिक नहीं है क्योंकि सिलेंडर/कसिंग की लंबाई काफी लंबी होगी (मानते हुए कई टर्बाइन चरण)। इस अत्यधिक लंबाई के कारण, टर्बाइन यांत्रिक झुकाव/विकृति और यांत्रिक विस्तार से संबंधित समस्याओं से पीड़ित होगा। इन समस्याओं से बेहतर तरीके से निपटने के लिए, टर्बाइन को दो या अधिक अलग-अलग सिलेंडरों में विभाजित किया जाता है। प्रत्येक सिलेंडर का नाम उस विशेष सिलेंडर से संबंधित भाप इनलेट दबाव के आधार पर रखा जाता है, ये हैं:

• निम्न दबाव (LP) सिलेंडर
• मध्यम दबाव (IP) सिलेंडर
• उच्च दबाव (HP) सिलेंडर

प्रत्येक सिलेंडर प्रकार का एक अलग व्यास होता है ताकि संबंधित स्टीम टर्बाइन रोटर को समायोजित किया जा सके। उदाहरण के लिए, LP टर्बाइन रोटर ब्लेड्स HP टर्बाइन रोटर ब्लेड्स की तुलना में काफी बड़े होते हैं, इसलिए एक LP सिलेंडर का व्यास HP सिलेंडर की तुलना में बहुत बड़ा होता है।

अलग-अलग सिलेंडरों का उपयोग करने का एक अन्य लाभ यह है कि प्रत्येक टर्बाइन रोटर को एक संबंधित गियरबॉक्स से व्यक्तिगत रूप से जोड़ा जा सकता है। यह सेटअप एक टर्बाइन को HP, IP, और LP स्टीम रोटर को विभिन्न गति पर संचालित करने की अनुमति देता है। उच्च HP गति और निम्न LP गति वाले टर्बाइन को टैंडम आर्टिकुलेटेड या क्रॉस कंपाउंडेड टर्बाइन कहा जाता है; इन प्रकार के टर्बाइन शाफ्ट सीधे युग्मित नहीं होते।

क्रॉस कंपाउंड स्टीम टर्बाइन व्यवस्था

स्टीम टर्बाइन रोटर अक्सर एक विद्युत स्टेशन के भीतर एक बड़े जनरेटर को चलाने के लिए यांत्रिक रूप से युग्मित होते हैं; इस कॉन्फ़िगरेशन को टैंडम कहा जाता है और इन प्रकार के टर्बाइन सीधे युग्मित होते हैं (वे एक ही गति पर घूमते हैं)।

टैंडम कंपाउंड स्टीम टर्बाइन व्यवस्था

उच्च दबाव (H