BAB 2: Turbin Stim

BAB 2

TURBIN STIM

ISI KANDUNGAN

2.0              TURBIN STIM

2.1              BAHAGIAN- BAHAGIAN UTAMA TURBIN STIM

2.2              PRINSIP KERJA TURBIN STIM DENYUT  BERPANDUKAN TABURAN TEKANAN STIM DAN HALAJU STIM

2.3              PERBANDINGAN ANTARA TURBIN DENYUT DENGAN TURBIN TINDAKBALAS MERUJUK KEPADA PENGEMBANGAN STIM DAN REKABENTUK BILAH

2.3.1        TURBIN DENYUT

2.3.2        TURBIN TINDAKBALAS

2.4              TUJUAN ’GABUNGAN’ DALAM KENDALIAN TURBIN STIM

2.5              PRINSIP ’GABUNGAN’ HALAJU DAN TEKANAN DALAM KENDALIAN TURBIN

2.5.1        GABUNGAN HALAJU

2.5.2        GABUNGAN TEKANAN

2.6              TURBIN STIM DENYUT

2.7              KEPERLUAN HAMPAGAS TINGGI DALAM KENDALIAN TURBIN

2.8              CARA-CARA PENGAWALAN KELAJUAN TURBIN MELALUI KAEDAH MUNCUNG, PIRAU, DAN INJAP KAWALAN BEKALAN STIM

2.8.1        KAEDAH MUNCUNG

2.8.2        KAEDAH PIRAU

2.8.3        KAEDAH INJAP KAWALAN BEKALAN STIM

2.9              PRINSIP KERJA PENGAWALIMBANG LAJU LAMPAU

2.0       TURBIN STIM

2.1       BAHAGIAN-BAHAGIAN UTAMA TURBIN STIM DENYUT

Muncung

•         Muncung ialah peranti yang berupaya meningkatkan halaju stim mencapai halaju yang tinggi kerana kejatuhan tekanan bendalir.

Bilah

•         merupakan komponen penting didalam turbin stim yang menghasilkan tenaga kinetik hasil daripada daya yang di kenakan oleh stim yang mempunyai tekanan dan halaju yang tinggi.

Cakera turbin

•         Cakera turbin berfungsi untuk memegang dan menyokong bilah-bilah yang di pasang di sekelilingnya.

Gelang selubung bilah

•         Gelang selubung bilah berfungsi sebagai alat yang mengawal cakera turbin daripada terkeluar dari kedudukan dalam bilah – bilah.

 

2.2       PRINSIP KERJA TURBIN STIM DENYUT BERPANDUKAN  TABURAN     TEKANAN DAN HALAJU STIM

•         Stim dikembangkan sebahagiannya di dalam sebaris muncung.  Halaju stim akan meningkat.  Selepas itu, Stim memasuki beberapa lagi baris pengembangan halaju.

•         Dalam peringkat ini, stim memasuki baris kedua muncung yang meningkat semula dalam aliran stim.

•         Selepas itu, stim mengalami beberapa baris pengabungan halaju dan tekanan di aturkan secara berselang-seli bergantung kepada rekabentuk turbin.

•         Saiz atau garis pusat cakera turbin semakin meningkat.

•         Semua turbin berbilang peringkat mempunyai cakera dengan garis pusat yang lebih besar di bahagian keluar kerana pada tekanan yang lebih rendah, isipadu tentu stim akan meningkat.

•         Dalam mengekalkan keselanjaran kadar aliran jisim-jisim, luas keratan yang lebih besar diperlukan untuk mengalirkan stim dapat dilakukan sama ada dengan membesarkan garis pusat cakera turbin atau menambahkan tinggi bilah.

•         Ketinggian bilah dihadkan oleh kekuatan atau keteguhan bilah itu sendiri.  Dengan itu, membesarkan garis pusat cakera adalah cara yang terbaik.

2.3 PERBANDINGAN ANTARA TURBIN DENYUT DAN TURBIN TINDAK BALAS

Perbandingan yang paling ketara sekali antara Turbin Denyut dan Turbin Tindak Balas adalah dari segi reka bentuk bilahnya dimana rekabentuk bagi bilah turbin denyut adalah berbentuk sabit, manakala turbin tindak balas pula adalah berbentuk segitiga.

2.3.1        TURBIN DENYUT

1. Arah jet berlawanan setelah ia melimpasi bilah tanpa mengubah kelajuannya.
2. Halaju stim di alur masuk ke bilah-bilah dengan anggapan bahawa arah dari kiri ke kanan adalah positif.
3. Tanda negatif menunjukkan bahawa daya bertindak dari kanan ke kiri.
4. Magnitudnya sama tetapi arahnya berlawanan dengan arah jet yang bertindak.
5. Roda turbin mengandungi satu siri bilah-bilah.  Setiap bilah hendaklah menerima stim dari suatu siri muncung secara berturut, maka stim tidak boleh di bekalkan ke roda dalam arah yang berlainan.
6. Bagi turbin jenis ini kejatuhan tekanan berlaku dalam muncung dan ini akan menyebabkan tekanan di dalam turbin akan kekal malar.

 

2.3.2        TURBIN TINDAK BALAS

1.      Tiub-tiub berbentuk jejari yang bebas berputar di samping pada tiub bekalan yang tegak.

2.      Tiap-tiap hujung tiub ini berbentuk muncung dan stim dari tiub bekalan akan lalu di sepanjang tiub-tiub jejari dan kemudian stim akan mengembangkan atmosfera dalam arah tangen.

3.      Tindak balas terhadap tiub ini membuatkan ia berputar.

4.      Turbin ini berputar pada kelajuan 42000 ppm denagan halaju tip 180 m/s.

5.      Stim mengalair secara paksi dan menerima daya pemacu yang sebahagiannya sebagai daya denyutan dan sebahagian lagi sebagai daya tindak balas yang di sebabkan oleh pengembangan stim di dalam saluran bilah.

6.      Kejatuhan tekanan dan peningkatan halaju aliran berlaku di bilah-bilah boleh gerak.

 

2.4       PRINSIP ‘GABUNGAN’ DALAM KENDALIAN TURBIN STIM

Jika stim dikembangkan dalam muncung tunggal daripada tekanan dandang kepada tekanan pemeluwap, halaju akhirnya menjadi paling tinggi.

Jika stim dialirkan pada piring bergerak yang tunggal, maka tenaga kinetik akan diserap pada satu peringkat sahaja dan hasilnya halaju yang tralalu tinggi dan adalah tidak logik untuk digunakan secara terus.

Untuk mengurangkan halaju ini, jet stim diserapkan ke dalam beberapa peringkat apabila stim mengalir pada bilah-bilah turbin yang dikuncikan kepada aci yang sama.  Ini dinamakan “Gabungan” atau “Compounding”.

2.5 PRINSIP ‘GABUNGAN’ HALAJU DAN TEKANAN DALAM KENDALIAN TURBIN

2.5.1        GABUNGAN HALAJU

•         Stim dikembangkan daripada tekanan dandang kepada tekanan pemeluwap dalam nozel.  Halaju diserap oleh bilah-bilah bergerak yang berturut-turut ( dalam satu siri)

•         Pada bilah stim dikembangkan maka tekanannya jatuh dan tekanannya dinaikan mengikut hukum Bernoulli.

•         Halaju stim jatuh bila ia bergerak melalui piring bilah bergerak tanpa kehilangan tekanan.

•         Oleh itu, turbin ini adalah turbin denyut (impulse).  Contoh jenis turbin ini ialah seperti turbin de Laval dan turbin Curtis.

2.5.2        GABUNGAN TEKANAN

• Di dalam susunan ini tiap-tiap bilah bergerak mempunyai satu piring tegap yang mempunyai nozel di hadapannya.

•         Stim dikembangkan pada nozel dan pertambahan halaju pada tiap-tiap nozel diserap oleh bilah-bilah bergerak yang selepasnya.

•         Kejatuhan tekanan stim berlaku sedikit demi sedikit apabila ia melalui siri-siri nozel di dalam turbin.

•         Tiap-tiap kejatuhan tekanan dinamakan “peringkat” iaitu merujuk kepada pengembangan melalui satu barisan bilah tetap atau muncung dan satu barisan bilah bergerak.

2.6       TURBIN STIM DENYUT

Turbin dedenyut di cirikan sebagai turbin yang memerlukan muncung dan kejatuhan tekanan berlaku di dalam muncung.  Stim memasuki turbin pada halaju yang tinggi.  Tekanan di dalam turbin kekal malar kerana keseluruhan kejatuhan tekanan berlaku di dalam muncung.

Di samping itu juga halaju stim di dalam turbin akan susut kerana sebahagian tenaga kinetik stim digunakan untuk menghasilkan kerja pada aci turbin.

Jika keseluruhan kejatuhan tekanan dari dandang ke pemeluwap berlaku di dalam satu barisan muncung seperti dalam kes turbin DE LAVAL. Laju putaran akan menjadi terlalu tinggi.  Julat laju turbin dedenyut Berjaya di kurangkan dengan menggunakna kaedah penggabungan halaju. 

2.7       KEPERLUAN HAMPAGAS TINGGI DALAM KENDALIAN  TURBIN

•         Hampagas tinggi adalah penting dalam kendalian turbin kerana jumlah pengembangan stim adalah berkadar terus dengan jumlah hampagas di dalam turbin.

•         Tenaga yang banyak dapat di perolehi dari pengembangan pada tekanan rendah dan hasilnya amatlah berfaedah daripada tenaga stim.

2.8 CARA-CARA PENGAWALAN KELAJUAN TURBIN MELALUI KAEDAH MUNCUNG, PIRAU DAN INJAP KAWALAN BEKALAN STIM

2.8.1         KAEDAH MUNCUNG

•         Muncung disusun dalam set tertentu.  Setiap set dikawal oleh injap yang berasingan.

•         Set ini tidak semestinya sama dengan jumlah muncung tetapi disusun untuk memberi darjah kawalan yang diperlukan.

•         Sebilangan muncung boleh ditutup daripada menerima bekalan stim, selebihnya terus menerima stim pada tekanan bekalan.

•         Kawalan muncung boleh digunakan pada peringkat pertama sahaja.

2.8.2        KAEDAH PIRAU

•         Turbin pada beban yang ekonomi memerlukan kemasukkan stim sepenuhnya didalam peringkat tekanan tinggi.

•         Pada beban maksimum, stim tambahan yang diperlukan tidak melalui peringkat pertama kerana muncung-muncung tambahan tidak ada.

•         Peraturan pirau membenarkan hal ini didalam turbin terkawalimbang oleh pendikit dengan memasang injap pirau kedua di dalam bekas muncung peringkat pertama. 

2.8.3        KAEDAH INJAP KAWALAN BEKALAN STIM

•         Penggunaan stim diplot melawan beban turbin.

•         Satu hubungan lelurus sehinggalah ke beban maksima yang ekonomi akan didapati.

•         Kadar stim boleh digunakan sebagai salah satu ciri perstasi untuk turbin yang bekerja pada kitar yang sama dengan keadaan tekanan dan suhu yang serupa.

2.9       PRINSIP KERJA PENGAWALIMBANG LAJU LAMPAU

•         Pengawalimbang laju lampau jenis bol sipi mempunyai satu bol yang sesar pada satu hujung dan bentuk hujung yang lain.

•         Bila bol adalah dalam keadaan yang betul, pusat bentuk adalah sipi dengan jumlah mampatan spring.

•         Jumlah mampatan spring mestilah diselaraskan supaya ia adalah sama dengan daya empar pada bol bila laju lampau kurang kelegaan untuk geseran.

•         Mampatan ini dilaraskan dan kemudian dikuncikan dalam kedudukan oleh satu skru.

•         Jika laju lampau tercalar, bol mula bergerak keluar, daya empar naik pada kadar yang cepat, maka bol akan bergerak keluar dengan cepat.