COMBINED CYCLE POWERPLANTSTEAM TURBINE TRAININGCOMBINED CYCLE POWERPLANTSTEAM TURBINE TRAINING
Theory of OperationTheory of Operation
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LEARNING OBJECTIVES
When you complete this lesson, you will:
Have a basic understanding of theprinciples and theories behind the steamturbine
Be familiar with different types of turbinesand their applications
Know the importance of temperaturedistribution and monitoring.
Theory of OperationTheory of Operation
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Hero's Aeolipile
(Reaction Turbine)
Principles and Structural Charateristics
A steam turbine is a device that convertsthermal energy of steam into mechanical energyby using it to turn the blades of a rotor.
High-temperature, high-pressure steam passesthrough a nozzle or fixed blades and shoots outand expands, or has its direction altered into ahigh-speed jet that is directed against rotorblades which spin the shaft to which they areattached, creating rotational energy.
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Typical Steam Turbine System
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File:Turbines impulse v reaction.png
Impulse Turbine
Vs
Reaction Turbine
Main feature of impulseturbines is that heat drop perstage can be quite large,allowing for large blades anda smaller number of stages.
The main feature of reactionturbines is that the heat dropper stage is lessened, soblades become smaller andnumber of stages increases.
Impulse Turbine vs ReactionTurbineImpulse Turbine vs ReactionTurbine
Classifications of Turbines
Impulse or reaction
Type  and  arrangement  of  staging
Direction  of  steam  flow
Repetition  of  steam  flow
Division  of  steam  flow
Condensing or Non-Condensing
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Steam Turbine Construction
Foundations
Elongated bolt holes or grooved sliding seats
Flexible I-beam
Casings
Cast carbon steel for non-superheated   steamapplications
Carbon molybdenum steel for non-superheatedsteam   applications
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Steam Turbine Construction
Nozzles
Converts thermal energy of steam into kineticenergy
Directs steam against blades
Rotors
Manufactured from steel alloys
Carries moving blades that convert steam’skinetic energy to rotating mechanical energythereby transferring that rotation to thegenerator.
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Steam Turbine Construction
Bearings
Journal Bearings – support  the  weight  ofthe  rotor  and maintain  correct  radialclearance  between  the rotor  and  casing.
Thrust Bearings - limit the fore-and-aft travelof the rotor. Absorb axial thrust, which maydevelop on a turbine rotor and hold the turbinerotor within definite axial positions.
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Steam Turbine Construction
Shaft Packing Glands
Prevent  leaking  of steam, out of, or air, intothe turbine casing where the  turbine  rotorshaft  extends  through  the turbine  casing.
Labyrinth and carbon rings are two types ofpacking used either separately or incombination.
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Labyrinth Seal
Labyrinth packing consists ofrows of metallic strips or fins.
The strips fasten to the glandliner so there is a small spacebetween the strips and the shaft.
As  the  steam  from  the turbinecasing  leaks  through  the  smallspace between the packing stripsand the shaft, steam pressuregradually reduces.
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http://new.backoffice.euromoneydigital.com/images/22/24888/08-08_AlOtaibi_Retro_fig1.jpg
Carbon   Packing   Rings
Restrict the  passage  of  steam  alongthe  shaft.   Carbon   packing   ringsmount   around the shaft and are heldin place by springs.
Three   or   four   carbon   rings   areusually   used in each gland.  Each  ringfits  into  a  separate compartment  ofthe  gland  housing  and  consists of  two,three, or  four  segments  that  are butt-jointed   to   each   other.   A   garterspring is used to hold these segmentstogether. The use of  keepers  (lugs  orstop  pins)  prevent  the rotation  of  thecarbon  rings  when  the  shaft rotates.The outer carbon ring compartmentconnects to a drain line.
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