设备系列——汽轮机
我们的设备系列的下一部分集中在蒸汽轮机上。蒸汽轮机是一种发电机，它从加压蒸汽中提取能量，并通过旋转输出轴将其用于机械工作。它通常用作发电机的驱动器。事实上，美国的大部分电力都是通过使用蒸汽轮机来实现的。
汽轮机是如何工作的？
涡轮机使用由气体或液体驱动的旋转转子。蒸汽轮机中的转子由热气态蒸汽旋转以工作。叶片安装在密封的外部容器内，因此可以最大限度地利用蒸汽产生的能量。气体在流过叶片时膨胀和冷却，以便传递其最初包含的尽可能多的能量。与其他涡轮机不同，蒸汽的流动使叶片不断转动，无需推拉，也无需等待活塞返回。
专业的汽轮机
蒸汽轮机以令人难以置信的高速转动发电机，并且比水轮机或风力涡轮机旋转得更快。例如，发电厂中的典型蒸汽轮机以 1800 到 3600 rpm 的速度旋转，而风力涡轮机的旋转速度仅为该值的一小部分，并且通常使用齿轮箱来驱动它以足够快的速度发电。与使用活塞-气缸-曲柄布置的汽轮机相比，汽轮机体积更小，所需空间也更少。
汽轮机的类型
多级蒸汽轮机 - 重工业中使用的蒸汽轮机比上述更复杂。今天使用的大多数蒸汽轮机在转子上不仅有一组叶片，而且通常有许多不同的组，称为多级。每个阶段都有助于在蒸汽排出之前从蒸汽中提取更多能量，从而减少所需的涡轮机数量。叶片的每一级都可以通过反作用力或脉冲工作，典型的蒸汽涡轮机具有两级的混合物。它们甚至可以安装在同一转子轴上并同时转动。
冷凝式蒸汽轮机——除了产生能量外，一些蒸汽轮机还可以在空气通过机组时对其进行冷却。冷凝式涡轮机通常用于大型发电厂以发电。他们通过使用冷凝器和巨型冷却塔将蒸汽在某些部分转化为水。蒸汽在提取最大能量的同时进一步膨胀，使发电过程更加高效。冷凝蒸汽需要大量冷水，这就是为什么发电厂通常建在大片水域旁边的原因。非冷凝式涡轮机不冷却蒸汽，而是利用热量在称为热电联产 (CHP) 的过程中制造热水。
与汽轮机相关的问题
- 转子不平衡是与蒸汽轮机相关的最常见维护问题之一。它会导致过度振动，从而可能导致叶片脱离转子并进入外壳。
- 流式涡轮机必须使用高干度的过热蒸汽或饱和蒸汽形式的优质蒸汽运行。如果使用另一种形式的蒸汽，当水分携带时，它会导致叶片腐蚀。挡板和控制装置通常用于确保高质量的蒸汽。
- 蒸汽轮机上的密封件也可能失效，并让液体和其他污染物进入装置。这会损坏止推轴承以及任何其他数量的组件。通常会安装冷凝水排放口，以确保排出可能进入外壳的任何液体。
总体而言，汽轮机的维护要求简单，成本低。当以最高效率运行时，蒸汽轮机可以使用 50 年以上。
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