Buhar türbini

Buhar türbini, basınçlı buhardan termal enerjiyi çıkaran ve bunu dönen bir çıkış milinde mekanik iş yapmak için kullanan makinedir. Modern tezahürü 1884'te Charles Parsons tarafından icat edilmiştir. Modern bir buhar türbininin imalatı, 20. yüzyılda ilk kez kullanılabilir hale gelen teknolojiler kullanılarak yüksek kaliteli çelik alaşımlarını hassas parçalara dönüştürmek için gelişmiş metal işçiliğini içerir. Buhar türbinlerinin dayanıklılığı ve verimliliğindeki sürekli gelişmeler, 21. yüzyılın enerji ekonomisinin merkezinde yer almaya devam etmektedir.

Almanya'nın Siemens AG firmasınca üretilen buhar türbininin rotor kısmı.

Buhar türbini, termodinamik verimliliğindeki iyileştirmenin çoğunu buharın genleşmesinde çoklu aşamaların kullanımından alan bir ısı makinesi biçimidir. Bu da ideal geri dönüşümlü genleşme sürecine daha yakın bir yaklaşımla sonuçlanır.

Türbin dönüş hareketi ürettiğinden, hareketini elektriğe dönüştürmek için bir jeneratöre bağlanır. Bu tür turbo jeneratörler, fosil yakıtlar, nükleer yakıtlar, jeotermal veya güneş enerjisiyle çalıştırılabilen termik santrallerin çekirdeğidir. 2022 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm elektrik üretiminin yaklaşık %42'si buhar türbinlerinin kullanımıyla gerçekleşti.

Teknik zorluklar arasında rotor dengesizliği, titreşim, yatak aşınması ve düzensiz genleşme (çeşitli termal şok biçimleri) bulunur. Büyük tesislerde, balanssız çalıştırıldığında en sağlam türbin bile kendini sarsar.

Buhar türbininden elde edilen mekanik enerji genellikle, türbine bir dişli kutusu aracılığıyla bağlanan jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine çevrilirken (Turbo jeneratör grubu) bazen de bir pompanın tahrikinde de kullanılabilmektedir.

Genelde Rankine çevrimiyle güç üretiminde kullanılırlar. Dizel makinalara göre verimleri düşük olmasına rağmen güç/kütle indeksi oldukça yüksektir.

Buhar türbininin önemli kısımları:

• Rotor
• Curtis kanatları
• Güç kanatları
• Stator kanatları
• İç karter
• Dış karter
• Reglaj
• Main stoper
• İnterceptor reheat stoper (bazı tiplerde)
• Pedastal
• İmpeller regülatör
• Radyal yataklar
• Thrust yatak
• By-passlar
• Nozullar
• Glendler
• İnter labirentler
• Karter labirentleri
• Hız governörü
• Stabilitör pistonlar (servo motor)

Rotor

• Seyyar kanatlar
• Disk veya tamburlar
• Şaft
• Kavrama
• Eksenel yatak koleri ya da thrust yatak koleri

Stator

• Nozul
• Reaksiyon kanatları
• Radyal yataklar
• Karter
• Nozullar
• Glendler
• İnter labirentler
• Karter labirentleri

Buhar türbini yardımcıları

• Dış karter
• Reglaj
• Main stoper
• İnterceptor reheat stoper (bazı tiplerde)
• Pedastal
• İmpeller regülatör
• Radyal yataklar
• Thrust yatak
• By-passlar
• Hız governörü
• Stabilitör pistonlar (servo motor)

Direkt olarak bir dinamoya bağlı olarak çalışan endüstriyel bir buhar türbini. 1910 yılında 250 kW elektrik üretebiliyordu.

Tarihçe

Modern buhar türbini 1884 yılında Anglo İrlandalı mühendis Sir Charles Parsons tarafnda icat edilmiştir. İlk modeli 7.5 kW (10 hp) elektrik üreten bir dinamoya bağlıydı. Charles Parson'ın bu icadı ucuz ve yüksek miktarda elektrik üretimine imkan tanıyordu.