汽轮机

汽轮机是发电厂中使用的最重要的涡轮机类型之一。它是一种从蒸气压中提取热能并将其转化为旋转运动的机械装置。它的现代外观是由查尔斯·帕森斯爵士于 1884 年发明的。它几乎取代了活塞式蒸汽机。这主要是由于其热效率的提高以及相对于重量产生的能量的增加。由于涡轮机产生旋转运动，因此它们特别适合用于旋转发电机，这些发电机在发电厂中产生大规模电流——世界上大约 80% 的电力是由蒸汽轮机产生的。 这适用于使用煤炭、石油或核反应堆运行的发电厂，因为它们都将燃料热量转化为高压蒸汽，并通过蒸汽轮机的转动方式和发电机旋转的方式，产生电能为工厂供电并为家庭供电。基于加热水、取暖油或取暖盐的太阳能开发工厂，因为它们加热太阳水的热量并将其转化为蒸汽，并且从蒸汽中产生电流由涡轮机和发电机产生。

在一个简单的推力涡轮机中，许多轮子，每个轮子沿其圆周携带一排叶片，称为可移动羽毛，安装在一个公共轴上。在每个轮子的前面都有一个静态金属盘，上面有孔（这些开口由静态叶片形成），作为喷嘴将蒸汽射流引导到叶片，在蒸汽通过到第一个轮子的叶片后，它被另一组喷嘴（导向喷嘴）引导到第二组，依此类推，在连续的阶段，直到所有可能的蒸汽能量耗尽。在反应式涡轮机中，喷嘴被渗透到移动叶片行中的静态叶片环所取代，并且动力可以通过蒸汽在移动叶片和静态叶片之间通过而产生的反应效应来获得。由于蒸汽在通过每个羽毛环后会失去一些强度，因此这些环的直径按尺寸分级，以便可以从蒸汽中获得最大可能的电压，蒸汽在每级后压力下降。

理想的汽轮机是中性过程，或连续热中和过程，其中进入涡轮机的蒸汽的热中和等于离开涡轮机的蒸汽的热中和。然而，没有蒸汽轮机是真正的“热中性”，根据涡轮机应用，典型熵的效率在20%-90%之间不变。涡轮机的内部包括几组叶片或“桶”，因为它们更常被称为。一组固定刀片连接到外壳上，一组旋转刀片连接到手柄上。这些团簇与一定的最小分辨率保持一致，具有不同的团簇大小和组成，以便有效地利用每个阶段蒸汽的膨胀和膨胀。

为了最大限度地提高蒸汽轮机的效率，蒸汽随着发电工作而分多个阶段进行扩展。这些阶段的特点是如何从中提取能量，被称为脉动或反应涡轮机。大多数汽轮机使用反馈和脉冲设计的组合：每个阶段的行为要么是一个，要么是另一个，但通常使用两个涡轮机。通常，高压部分是脉冲型的，低压的阶段是反应型的。

脉动涡轮机安装了蒸汽引导软管，以流入高速射流。这些射流包含重要的动能，即旋转的叶片，形状像水桶，每当射流蒸气改变方向时，就会改变垂直运动。压力仅发生在固定叶片上，而整个相的蒸汽速度净增加。当蒸汽流过软管时，其压力从入口压力下降到出口压力（大气压，或通常为冷凝真空）。由于软管中的蒸汽膨胀率较高，蒸汽以非常高的速度离开软管。离开叶片移动的蒸汽是蒸汽离开软管时最大速度的很大一部分。能量损失是高退出速度的结果，通常称为“霸道速度”或“离开损失”。

在反应式涡轮机中，旋转的羽毛本身被布置成会聚的开口。这种类型的涡轮机利用蒸汽加速通过转子形成的开口时产生的反作用力。蒸汽通过安装在固定转子上的进气导轨引导到转子上。它使定子成为充满转子整个周边的喷气发动机。然后蒸汽改变方向并相对于叶片的速度增加其速度。定子和转子上的压力都会下降，蒸汽通过定子加速，通过转子减速，整个相的净蒸汽速度没有变化，但压力和温度都降低，这反映了从转子驱动所做的功。

使用调谐工具控制涡轮机至关重要，因为涡轮机需要缓慢运行以防止损坏，而某些应用（例如现有的替代发电）需要精确的速度控制。 涡轮转子不受控制的加速度会导致超速，从而导致控制蒸汽流入涡轮机的阀门喷嘴关闭。如果这失败了，涡轮机可能会继续加速，直到它崩溃，非常壮观。涡轮机的制造成本很高，需要精密制造和特殊优质材料。 在与净电厂同步的正常过程中，它们受到 5% 的快速控制下降。这意味着完全加载速度是 100%，而不是上传速度是 105%。 这是网络稳定运行所必需的，而不会从发电厂跟踪和泄漏。速度变化通常很小。通过增加离心调节器上的压力来缓慢提高下垂曲线来调整功率输出。 一般来说，这是所有电台系统要求的重要组成部分，因为新旧电台必须兼容，以响应通信频率的即时变化，而无需依赖外部。

机车汽轮机的发动机是由汽轮机驱动的蒸汽机车。 机车汽轮机的主要优点是更好的平衡和减少轨道上的锤击。然而，缺点是其能量生产不太灵活，因此机车涡轮机最适合重复发电的长距离操作。 1908 年，第一台机车蒸汽轮机为米兰的 Officine Meccaniche Miani Silvestri Grodona 主要利益中心建造。德国国家铁路公司Krupalt建于1924年，蒸汽轮机机车T18 001于1929年投入使用。