¿Qué es la expansión diferencial en una turbina de vapor?

Answer 1

Una turbina de vapor tiene un extremo fijo y un extremo móvil. Ambos extremos son compatibles con pedestales independientes.

Cuando la turbina está en servicio, el vapor sobrecalentado (temperatura superior a 540 grados centígrados) es admitido en la turbina. Debido al calentamiento de partes de la turbina, se producirá una expansión térmica.

Lo que debemos considerar es que una superficie de la carcasa de la turbina está expuesta a una temperatura atmosférica de 30 grados centígrados, mientras que la superficie interna está expuesta al vapor sobrecalentado. Debido a estas diferencias de temperatura, la expansión del eje de la turbina no será igual a la de la carcasa de la turbina.

Los valores absolutos de la expansión del eje de la turbina y la expansión de la carcasa de la turbina se miden usando LVDT (transformador diferencial variable lineal) en el extremo móvil de la turbina.

La diferencia entre estas dos expansiones se llama Expansión diferencial de una turbina.

Numéricamente:

Expansión diferencial = cambio en la longitud del eje – cambio en la longitud de la carcasa de la turbina.

Se requiere que este valor sea lo más bajo posible. Pero nunca será igual a cero debido a limitaciones prácticas.

Ahora llegando a la importancia de este parámetro.

Las características internas de la carcasa de la turbina están hechas de tal manera que el espacio entre las palas de la etapa de la turbina (palas móviles) y la característica interna (palas fijas) se encuentra en el rango de 1 mm a 20 mm.

Considere un caso en el que se carga la turbina (es decir, se admite vapor sobrecalentado) sin calentamiento previo de la carcasa. En este caso, la expansión térmica en el eje será más rápida que la de la carcasa de la turbina. En tal situación, la turbina comenzará a tocar las características internas de la carcasa en muy poco tiempo y toda la maquinaria fallará.

Esta situación se evita permitiendo que el vapor empape todas las partes del eje de la turbina, así como las partes internas de la carcasa, durante un tiempo suficiente antes de cargar la turbina. El período de remojo depende de la temperatura inicial y la expansión diferencial de la turbina. Un valor óptimo de expansión diferencial será tal que las aspas de la etapa de turbina estén casi a la misma distancia de las características internas más cercanas de la carcasa.

El valor de la expansión diferencial también determina qué tan rápido se puede cargar / descargar una turbina para lograr cierta potencia de salida en el extremo del generador.

Gracias por leer. Espero que ayude.

Answer 2

La expansión diferencial existe en los sistemas de energía térmica debido a la diferencia de temperatura entre las partes fijas y móviles.
En turbinas de vapor. El vapor ingresa a la turbina a alta temperatura y se mueve a través de las palas del rotor. La carcasa se somete a vapor solo desde la superficie interna. por lo tanto, la tasa de expansión del rotor es mayor que la de la carcasa. Por lo tanto, existe una diferencia entre la expansión del rotor y la expansión de la carcasa. La expansión diferencial debe ser menor que la separación entre las palas del rotor y las palas del estator. De lo contrario, se produce interferencia de la cuchilla y se dañan las cuchillas.

Answer 3

A temperatura elevada, normalmente se permite que el vapor ingrese a la turbina, por lo que los componentes se expandirán naturalmente. La expansión relativa de los componentes del estator (diafragma) con la de los componentes giratorios (disco y cuchillas) se denomina “expansión diferencial”. Normalmente en el arranque en frío, el rotor se expande más que los componentes del estator, cuando se realiza una carga más rápida. Esto se denomina “expansión diferencial positiva”. De manera similar, en el arranque en caliente existe la posibilidad de una “expansión diferencial negativa”, cuando los componentes del estator se expanden más que los componentes del rotor. Esto se debe a una carga más lenta de la máquina caliente.

Answer 4

Antes de responder

Tenga en cuenta que hay dos extremos en ST. Uno es la entrada y el otro es el extremo de los alternadores.

Ahora, cuando el vapor (sobrecalentado) ingresa a la turbina, el rotor se expone directamente a ella, mientras que un extremo de la carcasa está sujeto a la atmósfera (aunque hay aislamiento).

El rotor se expandirá más en comparación con la carcasa. Pero la expansión puede estar en cualquier lugar, ¿verdad? Básicamente, para evitar el roce de las partes internas donde las holguras están en micras, se guía la explosión térmica.

La carcasa se expandirá más en el lado de entrada de vapor donde el rotor se expandirá por la conducción de calor.

Básicamente, la carcasa se expande hacia el lado de entrada de vapor y el rotor hacia el lado de los alternadores.

Esta es la expansión diferencial en la turbina de vapor.

Para compensarlo, hay teclas ubicadas en el lado LP para restringir o decir la expansión de la guía. También hay compensación en el lado LP para compensar la expansión del rotor

Answer 5

Es la expansión relativa de la carcasa del rotor wrt. La expansión es directamente proporcional a ΔT y masa en masa. Como la carcasa tiene una mayor masa aparente en comparación con el rotor. El rotor se expande más que la carcasa. La diferencia en la expansión de ambos se llama expansión diferencial .

Answer 6

La expansión diferencial es uno de los parámetros importantes en la Instrumentación de estrés de turbina (TSI). Debe ser lo más bajo posible. Por lo general, en micras.
Diferencial significa una cantidad de diferencia entre las cosas que se comparan. Aquí, en nuestro caso, cantidades comparables son la expansión del eje y la expansión de la carcasa. Puede ser positivo o negativo dependiendo de los parámetros de vapor y materiales de la turbina.

Espero que esto sea corto y comprensible.

Answer 7

En la turbina de vapor, hay dos fenómenos: el trabajo realizado se genera por la fuerza debido al cambio de velocidad a través de la pala.

Pero hay una caída de presión a través de la cuchilla y la boquilla y eso se conoce como grado de expansión o expansión diferencial.