كتب operation and design basis

تعتبر العنفات البخارية المثالية أن تكون عملية متعادلة الحرارة، أو عملية تعادل حرارى مستمرة، حيث أن التعادل الحرارى للبخار الداخل إلى العنفة يساوي التعادل الحرارى للبخار المغادر من العنفة. لا يوجد عنفات بخارية هي حقا "متعادلة حراريا"، ولكن، مع كفاءات عدم التغيير في الانتروبيا النموذجي التي تتراوح بين 20 ٪ -90 ٪ على أساس تطبيق العنفة. تضم المناطق الداخلية من العنفات عدة مجموعات من ريش، أو "دلو" لأنها أكثر شيوعا أن يشار إليها. مجموعة واحدة من الريش الثابتة تكون متصلة بالغلاف ومجموعة واحدة من الريش الدوارة تكون متصلة بالمقبض. وتتناغم المجموعات مع درجة وضوح دنيا معينة، مع حجم وتكوين المجموعات المتفاوت ليتم استغلال تمدد وتوسع البخار في كل مرحلة بكفاءة.

كفاءة العنفات

لتعظيم كفاءة العنفات البخارية، يتم تمديد البخار، مع عمل التوليد، في عدد من المراحل. وتتميز هذه المراحل بكيفية أستخراج الطاقة منهم وهى المعروفة باسم إما عنفات نابضة أو رد فعل. تستخدم معظم العنفات البخارية مزيج من تصاميم ردود الفعل والنبض : تتصرف كل مرحلة كما إما واحدة أو أخرى، ولكن عموما يستخدم العنفة الأثنين على حد سواء. عادة، أقسام الضغط العالى من النوع الدافع ومراحل الضغط المنخفض هي من نوع رد الفعل.

العنفات النابضة

و ثبتت العنفات النابضة خراطيم توجه البخار للتدفق داخل نفاثات عالية السرعة. هذه النفاثات تحتوي على طاقة حركية مهمة، والتي هي الريش الدوارة، على شكل دلاء، متحولة حركة عمودية كلما غير بخار النفاث الأتجاه. ويحدث هبوط في الضغط عبر فقط الريش الثابتة، مع زيادة صافية في سرعة البخار عبر المرحلة.

كما يتدفق البخار عبر الخرطوم فان ضغطه يهبط من ضغط الدخول إلى ضغط الخروج (الضغط الجوي، أو غالبا، الفراغ المكثف). نظرا إلى هذه النسبة الأعلى من تمدد البخار في الخرطوم فان البخار يترك الخرطوم بسرعة عالية جدا. والبخار الذي يترك الريش المتحركة هو جزء كبير من السرعة القصوى للبخار عند مغادرته للخرطوم. ويكون فقدان الطاقة نتيجة لارتفاع سرعة الخروج والتي يشيع تسميتها ب "تحمل أكثر من السرعة" أو "خسارة المغادرة".

عنفات رد الفعل

في عنفة رد الفعل، يتم ترتيب الريش الدوارة أنفسهم لتشكيل فتحات متقاربة. هذا النوع من العنفات يستخدم قوة الرد المنتجة كلما تسارع البخار خلال الفتحات التي شكلتها الدوار. يتم توجيه البخار على الدوار عن طريق دليل ادخال الهواء المثبت للدوارات الثابتة. فهو يترك الجزء الثابت كمحرك نفاث يملأ المحيط الكامل للدوار. ثم عندها يغير البخار أتجاهه ويزيد من سرعته بالنسبة لسرعة الريش. ويحدث هبوط في الضغط عبر كل من الجزء الثابت والمتحرك، مع تسارع البخار خلال الجزء الثابت وتباطؤه خلال الجزء الدوار، مع عدم وجود أي تغيير في صافي سرعة البخار عبر المرحلة ولكن مع انخفاض في كل من الضغط ودرجة الحرارة، الأمر الذي يعكس العمل المنجز في القيادة من الدوار.

التشغيل والصيانة

عند احماء العنفات البخارية للاستخدام، يوقف البخار الرئيسي صمامات (بعد المرجل) الذي له خط للسماح للبخار المسخن لتجاوز الصمام ببطء، والشروع في تسخين الخطوط في النظام جنبا إلى جنب مع العنفات البخارية. كما أن علبة تروس التدوير تنشغل لا يكون هناك بخار إلى العنفات لتدوير العنفات ببطء لضمان التسخين المتساوى لمنع التمدد المتفاوت. بعد أول تحريك للعنفة عن طريق علبة التروس الدوارة، بما يتيح وقتا للدوار لفرض سطح مستو (لا انحناء)، ثم تتحرر علبة التروس الدوارة ويتم ادخال البخار إلى العنفة، في البداية إلى الريش في المؤخرة ثم إلى الريش الأمامية ببطء لتدوير العنفة من 10 إلى 15 لفة في الدقيقة لتسخين العنفة ببطء.

تعتبر المشاكل مع العنفات الآن نادرة ومتطلبات الصيانة صغيرة نسبيا. يمكن أن يؤدي أي خلل في الدوار إلى اهتزاز، والذي في الحالات القصوى يمكن أن يؤدي إلى حل الشفرة من مكانها وثقب الغلاف مباشرة. فإنه، ومع ذلك، من الضروري أن يتم تشغيل العنفات بالبخار الجاف. أما إذا دخل الماء إلى البخار على الريش (حمل الرطوبة) فان قد يحدث اصطدام وتآكل سريع للريش، وربما يؤدي إلى اختلال التوازن والفشل الكارثي. وأيضا، فان المياه التي تدخل في الريش من المرجح أن تؤدي إلى تدمير القوة الدافعة لعمود العنفة. ولمنع حدوث هذا، جنبا إلى جنب مع الضوابط والحواجز في الغلايات لضمان الجودة العالية للبخار والمكثفات المثبتة في أنابيب البخار المؤدية إلى العنفات.

تنظيم السرعة

السيطرة على العنفات مع أداة ضبط هو شيء ضروري، حيث أن العنفات تحتاج إلى التشغيل ببطء، لمنع وقوع أضرار في حين أن بعض التطبيقات (مثل توليد الكهرباء البديلة الحالية) تتطلب دقة التحكم بالسرعة. يمكن أن يؤدي التسارع غير الخاضع للرقابة لدوار العنفة إلى غلطة السرعة الزائدة، التي تتسبب غلق فوهة الصمامات التي تتحكم في تدفق البخار إلى العنفات. وإذا فشل هذا فان العنفة قد يواصل التسارع حتى ينهار، بشكل مذهل. العنفات غالية الثمن في صنعها، وتتطلب دقة تصنيع ومواد ذات نوعية خاصة. أثناء العملية العادية في التزامن مع محطات الكهرباء الصافية فانها تخضع ل 5 % تدلى التحكم السريع. وهذا يعني أن سرعة التحميل الكامل بنسبة 100 ٪ وليس سرعة تحميل هو 105 ٪. وهذا هو المطلوب للتشغيل المستقر من الصافي بدون مطاردة وتسرب من محطات الطاقة. وعادة ما تكون التغيرات في السرعة طفيفة. التعديلات في إنتاج الطاقة ادليت بها رفع منحنى التدلى ببطء من خلال زيادة الضغط على أداة الضبط للطرد المركزى.  وعموما فان هذا هو جزء أساسي من متطلبات النظام لجميع محطات لأن المحطات القديمة والجديدة يجب أن تكون متوافقة في الاستجابة للتغيرات الفورية في وتيرة الاتصالات من دون الاعتماد على الخارج.