इम्पल्स रिवर्स कंबाइंड टर्बाइन

संयुक्त चक्र भाप टरबाइन

संयुक्त चक्र स्टीम टरबाइन एक उच्च-दक्षता वाला विद्युत उत्पादन उपकरण है जिसे आमतौर पर गैस टरबाइन के साथ संचालित किया जाता है। यह गैस टरबाइन के निकास में अपशिष्ट ऊष्मा को पुनः प्राप्त करके उत्पन्न भाप से संचालित होता है। यह टरबाइन बहु-दबाव, पुन: तापन और संघनन स्टीम टरबाइन की श्रेणी में आता है। इसकी संरचनात्मक डिजाइन में दक्षता बढ़ाने के लिए एक संयुक्त उच्च/मध्यम-दबाव सिलेंडर (आवेग डिजाइन) और एक निम्न-दबाव सिलेंडर (सममित विपरीत-प्रवाह प्रतिक्रिया डिजाइन) शामिल हैं, जिससे लगभग 60% की विद्युत उत्पादन दक्षता प्राप्त होती है।

प्रतिक्रिया और आवेग प्रकार के स्टीम टर्बाइनों दोनों का उपयोग करने वाली संयुक्त चक्र संरचना निम्नलिखित विशेषताओं को प्रदर्शित करती है:

1. उच्च दक्षता ऊर्जा उपयोग: गैस टरबाइन से निकलने वाली उच्च तापमान वाली निकास गैस स्टीम टरबाइन को चलाती है, जिससे संयुक्त चक्र दक्षता 60% से अधिक हो जाती है।

2. संरचनात्मक पूरकता: आवेग टर्बाइन विद्युत उत्पादन और गति नियंत्रण के लिए उपयुक्त हैं, जबकि प्रतिक्रिया टर्बाइन भार वहन के लिए परिवर्तनशील परिचालन स्थितियों के अनुकूल अच्छी तरह ढल जाते हैं। इनका संयुक्त डिज़ाइन समग्र प्रदर्शन को बेहतर बनाता है।

3. विनिर्माण और संयोजन प्रौद्योगिकी: इसमें शामिल प्रमुख प्रौद्योगिकियों में असमान धातु वेल्डिंग, प्रवाह पथ घटकों का संरेखण और मॉड्यूलर शिपमेंट शामिल हैं, जो गतिशील/स्थैतिक क्लीयरेंस और शाफ्ट संरेखण में सटीकता सुनिश्चित करते हैं।

4. अनुप्रयोग अनुकूलता: संयुक्त चक्र प्रणालियों का व्यापक रूप से बड़े पैमाने पर बिजली संयंत्रों में उपयोग किया जाता है, जो परिवर्तनीय लोड मांगों के साथ स्थिर बिजली आपूर्ति को संतुलित करता है।

संयुक्त स्टीम टरबाइन में, कुछ चरण आवेग सिद्धांत (जहां भाप मुख्य रूप से स्थिर ब्लेडों में फैलती है, और गतिशील ब्लेड मुख्य रूप से प्रवाह को पुनर्निर्देशित करते हैं) का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य चरण प्रतिक्रिया सिद्धांत (जहां भाप स्थिर और गतिशील दोनों ब्लेडों में फैलती है) का उपयोग करते हैं। इस डिज़ाइन का उद्देश्य दक्षता को अनुकूलित करना है—आवेग चरण उच्च दबाव वाले अनुभागों के लिए और प्रतिक्रिया चरण निम्न दबाव वाले अनुभागों के लिए उपयुक्त होते हैं—विस्तार प्रक्रिया को तर्कसंगत रूप से वितरित करके हानियों को कम करना।

उच्च दाब वाला सिलेंडर एक इंपल्स टरबाइन है, और निम्न दाब वाला सिलेंडर एक डबल-फ्लो रिएक्शन टरबाइन है। यह संरचना इंपल्स और रिएक्शन दोनों चरणों के लाभों का पूर्ण उपयोग करती है, जिससे टरबाइन का प्रदर्शन बेहतर होता है।

आवेग-प्रतिक्रिया हाइब्रिड स्टीम टरबाइन एक दो-सिलेंडर मुख्य टरबाइन संरचना है जिसे समुद्री अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से अपनाया जाता है।

उच्च दाब वाली भाप टरबाइन आवेग चरणों का उपयोग करती है क्योंकि:

1. जब ब्लेड बहुत छोटे हों, तो ब्लेड की ऊंचाई बढ़ाने के लिए आंशिक प्रवेश का उपयोग किया जा सकता है।

2. कार्यशील ब्लेड की रेडियल क्लीयरेंस का सापेक्षिक मान अधिक होता है, जिससे आंतरिक रिसाव हानि को कम करने और स्टेज दक्षता में सुधार करने में मदद मिलती है।

कम दबाव वाली भाप टरबाइन में प्रतिक्रिया चरणों का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि:

1. लंबी ब्लेड और महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया बलों के साथ, यह ब्लेड की जड़ में प्रतिकूल प्रतिक्रियाओं को रोकता है।

2. रेडियल क्लीयरेंस का सापेक्षिक मान कम होता है, जिससे आंतरिक रिसाव हानि कम हो जाती है।

3. प्रतिक्रिया चरणों में भाप का कम वेग गीली भाप में पानी की बूंदों द्वारा गतिशील ब्लेड के क्षरण को कम करता है।

इसके अलावा, आवेग चरण नियंत्रण चरणों के रूप में कार्य करते हैं या, दक्षता में सुधार के लिए, उन्हें प्रतिक्रिया की एक छोटी डिग्री के साथ डिजाइन किया जा सकता है, जिसे आवेग-प्रतिक्रिया हाइब्रिड टरबाइन भी कहा जा सकता है।

संयुक्त स्टीम टरबाइन का मुख्य कार्य समग्र प्रदर्शन को बढ़ाना है। इसके विशिष्ट पहलुओं में शामिल हैं:

1. तापीय दक्षता में सुधार: विभिन्न चरणों को मिलाकर, भाप विस्तार प्रक्रिया आदर्श चक्र के अधिक करीब पहुंच जाती है, जिससे निकास हानि कम हो जाती है।

2. परिचालन लचीलेपन को बढ़ाना: विभिन्न भार मांगों के अनुकूल होना, जैसे कि उच्च दबाव वाले अनुभाग में बड़े दबाव में गिरावट को संभालना और निम्न दबाव वाले अनुभाग में सुचारू संक्रमण सुनिश्चित करना।

3. ब्लेड डिजाइन का अनुकूलन: आवेग चरण के ब्लेड मोटे होते हैं, जो उच्च दबाव/उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए उपयुक्त होते हैं; प्रतिक्रिया चरण के ब्लेड अधिक सुव्यवस्थित होते हैं, जिससे प्रवाह हानि कम होती है।

व्यवहारिक अनुप्रयोगों में, संयुक्त स्टीम टर्बाइन का व्यापक रूप से विद्युत उत्पादन और औद्योगिक कार्यों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, तापीय ऊर्जा संयंत्रों में, ये बिजली उत्पादन के लिए जनरेटर को कुशलतापूर्वक संचालित करते हैं। रसायन या पेट्रोलियम शोधन जैसे उद्योगों में, ये कंप्रेसर या पंप को सीधे संचालित कर सकते हैं, जिससे ऊर्जा का क्रमिक उपयोग संभव हो पाता है।