Höyryturbiinit

Höyryturbiinit ovat laitteita, jotka muuttavat höyryn energiaksi mekaaniseksi työksi. Höyry johdetaan turbiinille, missä sen laajentuessa vaikuttaa turbiinilehtiin ja saa roottorin pyörimään. Roottorin akseli on useimmiten kytketty generaattoriin, jolloin syntyy sähköenergiaa. Höyryturbiineja käytetään laajasti sähköntuotannossa voimalaitoksissa sekä teollisissa prosesseissa, ja niitä löytyy myös julkisen liikenteen aluksilta.

Rakenteeltaan höyryturbiini koostuu roottorista, kotelosta sekä tiivistys-, suojelu- ja säätöjärjestelmistä. Höyryä johdetaan useista syöttö- ja jakelujärjestelmistä, ja sen paine- sekä lämpötilatasot laskevat kierrosten aikana. Monivaiheinen ja joskus rehehitetty (reheat) rakenne parantaa hyötysuhdetta. Kondensaatio-turbiinissa höyry kondensoidaan turbiinin jälkeen, mikä luo alipaineen ja parantaa työpanosta. Ei-kondensaatioturbiineissa höyry käytetään prosessissa ennen kuin se poistuu.

Käyttötyyppejä ovat impulsioturbiinit ja reaktioturbiinit. Impulsturbiinissa työ syntyy pääasiassa höyryn nopeuden muutoksesta terälehdillä, kun taas reaktioturbiinissa työ muodostuu sekä paine- että nopeusvaihtelusta suorilla lehtikierroksilla. Turbiineja voi olla kondensoituvia, ei-kondensoituvia sekä yksinkertaisia tai monivaiheisia, usein sekä korkean että matalan paineen osastoilla.

Käytännön näkökulmassa tavoitteena on korkea hyötysuhde, luotettava toiminta ja pitkä käyttöikä. Haasteita ovat lämpörasitukset, korroosio, kuluminen sekä tiiviste- ja varaosien kunto. Nykykehitys painottuu materiaalien kestävyyteen, parempiin säätö- ja valvontajärjestelmiin sekä mahdollisuuksiin integroida turbiinit osaksi yhdistettyä kiertoa ja uusiutuvia polttoaineita.