மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உள்ள டர்பைன்கள்

மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உள்ள டர்பைன்கள்

எந்தவொரு மின் உற்பத்தி அமைப்பிலும் டர்பைன்கள் மிக முக்கியமான கூறுகளில் ஒன்றாகும். நீராவி, நீர், வாயு அல்லது காற்றைப் பயன்படுத்தும் ஏறக்குறைய அனைத்து பெரிய அளவிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களும், பாய்ம அல்லது ஓட்ட ஆற்றலை, தண்டு சுழற்சி வடிவிலான இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுவதற்கு டர்பைன்களையே சார்ந்துள்ளன. இந்தச் சுழற்சி பின்னர் ஒரு மின்னாக்கியை இயக்கி மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. டர்பைன்கள் இல்லாமல், பல வகையான மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் ஆற்றல் மாற்றும் செயல்முறை, இன்று நாம் அறிந்திருப்பது போல் திறமையானதாகவும் நம்பகமானதாகவும் இருக்காது.

டர்பைன்களின் வரையறை மற்றும் செயல்பாடு

சுருக்கமாகச் சொன்னால், டர்பைன் என்பது ஒரு திரவத்தின் இயக்க ஆற்றலையும் மற்றும்/அல்லது நிலை ஆற்றலையும் சுழற்சி இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு இயந்திரம் ஆகும். இங்கு குறிப்பிடப்படும் திரவமானது நீராவி (நீராவி), ஆற்று அல்லது அணை நீர் (நீர்மின்சக்தி), சூடான எரிவாயுக்கள் (வாயு), அல்லது காற்று (காற்று) ஆக இருக்கலாம். ஒரு மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் டர்பைனின் முதன்மைப் பணி, தண்டில் முறுக்குவிசையையும் நிலையான சுழற்சியையும் உருவாக்குவதாகும். இது, மின்னாக்கியை ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் சுழலச் செய்து, பொருத்தமான அதிர்வெண்ணில் (எ.கா., இந்தோனேசியாவில் 50 ஹெர்ட்ஸ்) மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கிறது.

சுழற்சி வேகம், பாய்ம ஓட்ட ஒழுங்குமுறை மற்றும் மின்னாக்கிச் சுமை கட்டுப்பாடு ஆகியவை ஒன்றோடொன்று பின்னிப்பிணைந்திருப்பதால், மின் உற்பத்தி அமைப்பின் நிலைத்தன்மையைப் பேணுவதிலும் விசையாழிகள் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன . நவீன மின் உற்பத்தி நிலையங்களில், செயல்திறன் மற்றும் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்காக, விசையாழிகளில் அதிநவீன கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.

விசையாழியின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

ஒரு டர்பைனின் இயக்கக் கொள்கையானது, அடிப்படையில் ஆற்றல் பரிமாற்றம் என்ற கருத்தைப் பின்பற்றுகிறது. உயர் அழுத்தம் அல்லது அதிக வேகமுள்ள பாய்மம் டர்பைன் இறக்கைகளைக் கடந்து பாயும்போது, ​​அது ஒரு உந்துவிசையைச் செலுத்தி, சுழலியைச் சுழலச் செய்கிறது. பாய்மத்தின் ஆற்றலில் பெரும்பகுதி இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றப்படுவதால், அதன் ஆற்றல் இழக்கப்படுகிறது.

பொதுவாக, விசையாழிகள் பாய்ம ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் முறையின் அடிப்படையில் இரண்டு முக்கியக் கொள்கைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:

1. இம்பல்ஸ் டர்பைன் (Impulse Turbine)
ஒரு உந்துவிசைச் சுழலியில், பாய்மம் ஒரு முனைக்குழாய் வழியாகச் செலுத்தப்படும்போது, ​​அதன் வேகம் திடீரென அதிகரித்து, பின்னர் சுழலியின் இறக்கைகளைத் தாக்குகிறது. பாய்மத்தின் மாறும் உந்தத்தினால் ஏற்படும் உந்துவிசையானது, சுழலியைச் சுழலச் செய்கிறது. பெல்டன் சுழலி இதற்கு ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட எடுத்துக்காட்டாகும். நீர் மின் நிலையம்.

2. வினை விசையாழி (Reaction Turbine)
ஒரு எதிர்வினை விசையாழியில், அழுத்தக் குறைவானது முனைப்பகுதியில் மட்டுமல்லாமல் விசையாழியின் இறக்கைகளுக்குள்ளும் ஏற்படுகிறது. பாய்மமானது இறக்கைகளின் வழியே செல்லும்போது, ​​அழுத்தம் மற்றும் திசைவேகத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், சுழலியைச் சுழற்றும் ஒரு எதிர்வினை விசையை உருவாக்குகின்றன. நீர்மின்சக்திக்கான ஃபிரான்சிஸ் மற்றும் கப்லான் விசையாழிகள், அத்துடன் அனல் மின் நிலையங்களில் உள்ள பல நீராவி விசையாழிகள் ஆகியவை இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.

மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உள்ள டர்பைன்களின் வகைகள்

1. நீராவி விசையாழி
நீராவி விசையாழிகள் நீராவி மின் நிலையங்களில் (PLTU) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் (PLTP) மற்றும் பல உயிரி எரிபொருள் அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள். உயர் அழுத்த நீராவி, ஒரு கொதிகலனில் (PLTU-வில்) அல்லது ஒரு புவிவெப்ப நீர்த்தேக்கத்தில் (PLTP-யில்) உருவாக்கப்படுகிறது. பின்னர் அந்த நீராவி, சுழலியைச் சுழற்றுவதற்காக ஒரு விசையாழிக்கு அனுப்பப்படுகிறது.

உயர் அழுத்தம், இடைநிலை அழுத்தம், மற்றும் குறைந்த அழுத்தம் எனப் பல நிலைகளைக் கொண்டு வடிவமைக்கப்படும்போது நீராவி விசையாழிகள் அதிக செயல்திறனை அடைகின்றன. விசையாழி வழியாகச் சென்ற பிறகு, நீராவி பொதுவாக ஒரு குளிர்விப்பானில் மீண்டும் நீராக ஒடுங்கச் செய்யப்படுகிறது. அதன் பிறகு, அது ஒரு மூடிய சுழற்சியாக (ரேங்கைன் சுழற்சி) அமைப்புக்குள் மீண்டும் செலுத்தப்படுகிறது. நீராவி விசையாழிகளின் முதன்மை நன்மை, தொடர்ச்சியாக அதிக அளவு மின்சாரத்தை உருவாக்கும் அவற்றின் திறன்தான். ஆனால், அவற்றுக்குக் கொதிகலன்கள், குளிர்விப்பான்கள், மற்றும் நீர் சுத்திகரிப்பு அமைப்புகள் போன்ற சிக்கலான உள்கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.

2. நீர் விசையாழி (ஹைட்ராலிக் விசையாழி)
பாதம் மின் உற்பத்தி நிலையம் நீர்மின்சக்தியில் (PLTA), உயர வேறுபாடுகளால் (தலை) ஏற்படும் நீரின் நிலை ஆற்றலும், பாய்வு ஆற்றலும் ஒரு விசையாழியைச் சுழற்றுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொதுவான நீர் விசையாழிகளின் வகைகள் பின்வருமாறு:

– பெல்டன் டர்பைன்: அதிக அழுத்தம் மற்றும் குறைந்த பாய்வு விகிதங்களுக்கு ஏற்றது. இது உந்துவிசைத் தத்துவத்தைப் பயன்படுத்தி, ஒரு முனைவழியாக சக்திவாய்ந்த நீர்ப் பீய்ச்சலை ஒரு கிண்ண வடிவ இறக்கையின் மீது செலுத்துகிறது.
– ஃபிரான்சிஸ் டர்பைன்: மிதமான நீர்மட்டம் மற்றும் மிதமான நீர் வெளியேற்றத்திற்கு ஏற்றது. இந்த வகை டர்பைன் ஒரு எதிர்வினை டர்பைன் ஆகும், மேலும் இது பெரிய அளவிலான நீர்மின் நிலையங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– காப்லான்/புரொப்பல்லர் டர்பைன்: குறைந்த நீர்மட்டம் மற்றும் அதிக நீர்ப் பாய்வு விகிதங்களுக்கு ஏற்றது. இதன் இறக்கைகள் புரொப்பல்லர்களைப் போலவே இருப்பதால், இவை பெரும்பாலும் பெரிய ஆறுகள் அல்லது சிறிய அணைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

நீர்மின் விசையாழிகளுக்கு எரிபொருள் தேவைப்படாததால், அவை பொதுவாக மிக அதிக செயல்திறனையும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த இயக்கச் செலவுகளையும் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், நீர்மின் நிலையங்களுக்குக் கணிசமான முதலீடு, பொருத்தமான இடங்கள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல், சமூகத் தாக்கங்களைக் கருத்தில் கொள்ளுதல் ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.

3. வாயு விசையாழி
டர்பின் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் வாயு பயன்படுத்தப்படுகிறது வாயு விசையாழிகள் (PLTG) மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் (PLTGU). இயற்கை எரிவாயு போன்ற எரிபொருளை எரிப்பதன் மூலம் கிடைக்கும் உயர் அழுத்த சூடான வாயுவை, விசையாழி வழியாகப் பாயச் செய்து அதன் தண்டைச் சுழற்றுவதே இதன் கொள்கையாகும்.

ஒரு வாயு விசையாழியானது, காற்றை அழுத்தும் ஒரு அமுக்கி, காற்றை எரிபொருளுடன் கலக்கும் ஒரு எரிப்பு அறை, மற்றும் சூடான வாயுவின் ஆற்றலைச் சுழற்சியாக மாற்றும் ஒரு விசையாழி ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. வாயு விசையாழியின் நன்மை அதன் விரைவான தொடக்கத் திறன் ஆகும், இது உச்சபட்ச சுமைகள் அல்லது அமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மை தேவைகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. இதன் குறைபாடு என்னவென்றால், ஒரு எளிய வாயு விசையாழியின் செயல்திறன் ஒரு நீராவி அமைப்பைப் போல அதிகமாக இல்லை, ஆனால் ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் (CCPP), கழிவு வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி நீராவியை உருவாக்கி, பின்னர் அந்த நீராவியைக் கொண்டு ஒரு கூடுதல் நீராவி விசையாழியை இயக்குவதன் மூலம் இதை மேம்படுத்த முடியும்.

4. காற்றாலை
டர்பின் மின் உற்பத்தியின் அடிப்படையே காற்றுதான். காற்றாலைகள் (PLTB). இதன் இறக்கைகள் காற்றின் இயக்க ஆற்றலை உள்வாங்கி, ஒரு கியர்பாக்ஸ் அல்லது நேரடி இயக்க அமைப்பு மூலம் மின்னாக்கியுடன் இணைக்கப்பட்ட சுழலியைச் சுழற்றுகின்றன. நவீன காற்றாலைகள், ஆற்றல் உள்வாங்கலை அதிகபட்சமாக்கவும், பலத்த காற்றிலிருந்து காற்றாலையைப் பாதுகாக்கவும், பிட்ச் (இறக்கைக் கோணம்) மற்றும் யா (திசை) கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.

காற்றாலைகளின் முதன்மை நன்மை, அவை புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலத்தைக் கொண்டிருப்பதும், இயங்கும் போது கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய உமிழ்வுகளை வெளியிடுவதும் ஆகும். காற்றின் நிலையற்ற தன்மையே இதிலுள்ள சவாலாகும், எனவே அவற்றை மின்சாரக் கட்டமைப்புடன் ஒருங்கிணைப்பதற்கு, அமைப்பு மேலாண்மை மற்றும் பிற மூலங்களிலிருந்து அல்லது ஆற்றல் சேமிப்பிலிருந்து பெறப்படும் மாற்று மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது.

மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உள்ள டர்பைன்களின் முக்கிய கூறுகள்

டர்பைன் வடிவமைப்புகள் வேறுபட்டாலும், சில முக்கிய கூறுகள் பொதுவாக பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்கியுள்ளன:

– சுழலி மற்றும் இறக்கைகள்: பாய்ம ஆற்றலைப் பெறும் சுழலும் பாகங்கள்.
– ஸ்டேட்டர் அல்லது நாசில்/கைடு வேன்: திரவத்தின் நுழைவுக் கோணம் பொருத்தமானதாக இருக்கும் வகையில் அதன் ஓட்டத்தை வழிநடத்துகிறது.
– தண்டு: சுழற்சியை மின்னாக்கிக்குக் கடத்துகிறது.
– தாங்கு உருளை: தண்டை நிலையாக வைத்திருக்கவும், உராய்வைக் குறைக்கவும் அதற்கு ஆதரவளிக்கிறது.
– விசையாழியின் உறை/கதவு: பாகங்களைப் பாதுகாக்கிறது மற்றும் ஓட்டத்தை ஒழுங்குபடுத்துகிறது.
– கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்பு: வேகம், சுமை மற்றும் செயல்பாட்டுப் பாதுகாப்பை ஒழுங்குபடுத்துகிறது.

நீராவி மற்றும் வாயு விசையாழிகளில், சேதத்தைத் தடுப்பதற்காக ஆளுநர்கள், முத்திரைகள், உயவு அமைப்புகள், மற்றும் அதிர்வு மற்றும் வெப்பநிலை கண்காணிப்பு போன்ற கூடுதல் அமைப்புகளும் உள்ளன.

செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் பராமரிப்பு

டர்பைனின் செயல்திறன், அதன் இறக்கை வடிவமைப்பு, திரவத்தின் நிலைகள் (அழுத்தம், வெப்பநிலை, பாய்வு விகிதம்) மற்றும் பராமரிப்பின் தரம் ஆகியவற்றால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. நீராவி டர்பைன்களில், நீரின் தரம் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அழுக்கு மற்றும் அரிப்பு ஆகியவை இறக்கைகளையும் குழாய்களையும் சேதப்படுத்தக்கூடும். வாயு டர்பைன்களில், அதிக வெப்பநிலை தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்தக்கூடும், இதனால் சிறப்புப் பொருட்கள் மற்றும் இறக்கை குளிர்விக்கும் அமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.

டர்பைன் பராமரிப்பில் பொதுவாக வழக்கமான ஆய்வுகள், அதிர்வு அளவீடுகள், மசகு எண்ணெய் பகுப்பாய்வு, அரிப்பு அல்லது விரிசல்களுக்காக பிளேடுகளை ஆய்வு செய்தல் மற்றும் அவ்வப்போது செய்யப்படும் முழுமையான சீரமைப்புகள் ஆகியவை அடங்கும். டர்பைனின் நம்பகத்தன்மை மிக முக்கியமானது, ஏனெனில் திடீர் நிறுத்தங்கள் மின் அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க இடையூறுகளையும் பொருளாதார இழப்புகளையும் ஏற்படுத்தக்கூடும்.

ஆற்றல் மாற்றத்தில் டர்பைன்களின் பங்கு

ஆற்றல் மாற்றத்தின் பின்னணியில், டர்பைன்கள் தொடர்ந்து ஒரு மையப் பங்கை வகிக்கின்றன. நீர்மின் மற்றும் காற்றாலை மின் நிலையங்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்களிலிருந்து மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய டர்பைன்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. நவீன அனல் மின் நிலையங்கள் கூட, ஒரு கிலோவாட்-மணிக்கு (kWh) வெளியாகும் புகையின் அளவைக் குறைக்க, அதிக செயல்திறன் கொண்ட டர்பைன்களையே சார்ந்துள்ளன. எரிவாயு மற்றும் நீராவி டர்பைன்களை இணைக்கும் ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி அமைப்புகளும், தூய்மையான ஆற்றலுக்கான ஒரு முக்கியப் பாலமாக விளங்குகின்றன. ஏனெனில், அவை வழக்கமான புதைபடிவ எரிபொருள் மின் நிலையங்களை விட அதிக செயல்திறன் கொண்டவை.

மேலும், காற்றியக்கவியல் ரீதியாக மேம்பட்ட இறக்கை வடிவமைப்புகள், அதிக வெப்பத்தைத் தாங்கும் பொருட்கள், மிகத் துல்லியமான எண்ணிமக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புடன் பரந்த ஒருங்கிணைப்பு என விசையாழித் தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து முன்னேறி வருகிறது. இது, வளர்ந்து வரும் மற்றும் பன்முக மின்சாரத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் வகையில், விசையாழிகளை மேலும் திறமையானதாகவும், நெகிழ்வானதாகவும், நம்பகமானதாகவும் ஆக்குகிறது.

முடிவுரை

பல மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் இதயமாக விளங்கும் டர்பைன்கள், பாய்ம ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாகவும், பின்னர் ஒரு ஜெனரேட்டர் வழியாக மின்சாரமாகவும் மாற்றும் முதன்மை இணைப்பாகச் செயல்படுகின்றன. நிலக்கரி மின் உற்பத்தி நிலையம் (PLTU), நீர்மின் உற்பத்தி நிலையம் (PLTA), எரிவாயு மின் உற்பத்தி நிலையம் (PLTG/PLTGU), புவிவெப்ப மின் உற்பத்தி நிலையம் (PLTP) அல்லது காற்றாலை மின் உற்பத்தி நிலையம் (PLTB) என எதுவாக இருந்தாலும், டர்பைன்களே அந்த மின் உற்பத்தி நிலையத்தின் செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்பாட்டைத் தீர்மானிக்கின்றன. தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் மற்றும் தூய்மையான ஆற்றலுக்கான தேவை ஆகியவற்றால், டர்பைன்களின் பங்கு மேலும் மேலும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. டர்பைன்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவற்றின் வகைகள் மற்றும் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது, மின்சாரம் எவ்வாறு திறம்பட உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது என்பதையும், மேலும் நிலையான எதிர்காலத்தை நோக்கி மின் உற்பத்தி அமைப்புகளை எவ்வாறு மேம்படுத்தலாம் என்பதையும் புரிந்துகொள்ள நமக்கு உதவுகிறது.