Применение паровых турбин в наши дни
В наши дни паровые машины широко применяются на паровозах и в отдельных промышленных установках. Однако на крупнейших фабриках энергии — на тепловых электрических станциях, мощность которых составляет многие тысячи киловатт, — в качестве двигателей применяются не поршневые паровые машины, а паровые турбины.
В паровой турбине используется энергия струи пара, который действует не на поршень, заставляя его двигаться взад и вперед, а на лопатки, вращающие вал двигателя.
Вырываясь с
огромной скоростью, достигающей
скорости распространения звука (свыше
300 метров в секунду), струя пара
проходит между чередующимися рядами
вращающихся и неподвижных лопаток
такой турбины. Подвижные лопатки
укреплены на дисках, насажанных на вал
турбины.
Обтекание лопаток стремительной струей пара заставляет вращаться диск и соответственно вал турбины.
Неподвижные лопатки, укрепленные на кожухе турбины, направляют струю пара от одного ряда подвижных дисковых лопаток к другому. Таким образом, пар, проходя через турбину, отдает свою энергию на вращение вала турбины. В современных паровых турбинах, совершая много тысяч оборотов в минуту, вал вращается с исключительной плавностью. Этого не может обеспечить никакая обычная паровая машина, в которой возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращение маховика.
Изобретение паровой турбины явилось событием исключительной важности. Оно дало новое, чрезвычайно плодотворное направление развитию техники использования пара.
И действительно, если требовалось увеличить мощность паровой машины, увеличивали ее размеры.
В некоторых случаях паровые машины достигали непомерной величины. А паровая турбина той же мощности была во много раз меньше.
Быстроходность паровой турбины позволяла сочетать ее с электрическими генераторами, которые при высоких скоростях вращения можно было строить относительно не больших размеров.
Идея создания паровой турбины увлекла многих русских изобретателей.
На Алтае, явившемся колыбелью ползуновского парового двигателя, на Сузунском заводе в начале прошлого века работал замечательный «огневых дел» мастер Поликарп Михайлович Залесов.
На протяжении ряда лет он, занимаясь паровыми машинами и исследуя работу пара, пришел к мысли построить паровой двигатель иного типа.
С 1806 по 1813 год
Залесов соорудил не одну модель паровой
турбины на заводе, где он работал.
Материалы, хранящиеся в алтайских архивах, убедительно подтверждают успех талантливого русского мастера, имя которого, как и десятки имен других талантливейших русских изобретателей, было длительное время предано забвению.
Строителем турбин был и другой изобретатель, Павел Дмитриевич Кузьминский (1849 — 1900).
Работая в области судостроения и воздухоплавания, П. Д. Кузьминский пришел к выводу о нецелесообразности использования паровой машины поршневого типа в качестве судового двигателя.
Он писал: «Существующий тип паровых машин, при которых нет возможности получать такие огромные скорости вращения движителя… должен отойти… На место него явится тип быстро вращающихся турбинных двигателей».
В начале девяностых годов Кузьминский построил и опробовал судовую паровую турбину своей конструкции.
Она имела
исключительно малый удельный вес —
всего лишь 15 килограммов на лошадиную
силу мощности.
Кузьминский прекрасно понимал всю трудность технического творчества в условиях, когда отечественные открытия предавались забвению.
С волнением писал он о новых временах, которые должны наступить, о временах «…когда открытия и изобретения русского творческого ума и настойчивого труда» будут находить достойное применение.
Основные задачи турбостроении в раннем периоде развития этой техники успешно решали шведский инженер Лаваль и английский изобретатель Парсонс; с их именами связывается создание паровой турбины.
Паровая турбина
15.04.2021
Паровая турбина
Первая паровая турбина, нашедшая практическое применение, была изготовлена ещё в далеком 1889 году шведом Лавалем. Классической паровой турбине уже больше века, а использование энергии пара для выработки электроэнергии в настоящее время получает все большее распространение в новых технологиях энергосбережения в России.
К ним, в частности, относится перевод котельных в мини-ТЭЦ. Масштабы применения этой технологии энергосбережения достаточно велики. Так, в России находится в эксплуатации около 80 тыс. паровых котельных паропроизводительностью 10–100 т/час. Эти котельные обычно используются в производственно-отопительных целях и принадлежат небольшим предприятиям бумажной, лесопильной, пищевой, мясо-молочной, кондитерской отраслей промышленности, производства строительных материалов, текстильной, кожевенной и многих других индустрий.
Из этого пара возможно реально получить 200–1000 кВт электроэнергии. Для этого необходимо пар после котла направить в расширительную машину, например, в паровую турбину, связанную с электрогенератором. Таким образом можно получить очень дешевую электроэнергию (дополнительный расход топлива и эксплуатационные расходы незначительны).
Наиболее привлекательными по совокупности свойств в данном диапазоне мощности являются паровые винтовые машины (ПВМ). ПВМ по своей сути является новым типом паровой турбины. ПВМ разработана в России, она уникальна, зарубежные аналоги отсутствуют. На конструкцию ПВМ, ее узлов и систем получено около 25 патентов в России и за рубежом.
В диапазоне мощности 200–1000 кВт ПВМ практически по всем показателям значительно превосходит обычную лопаточную паровую турбину. ПВМ является наиболее перспективной основой для создания мини-ТЭЦ, особенно в районах Крайнего Севера и в приравненных к ним районах. Здесь ориентация на электростанции на дизельном топливе должна быть исключена в связи с многократным повышением цены топлива. В мини-ТЭЦ должны использоваться местные топливные ресурсы: уголь, торф, отходы лесопереработки.
Преимущества ПВМ
Основное преимущество энергоустановки с ПВМ по сравнению с имеющимися на рынке паротурбинными энергоустановками заключается в следующем: установки спроектированы практически на одно единственное сочетание расхода и давлений пара на входе в машину и на выходе из нее. Данное сочетание условий по пару определяет мощность машины. В то же время условия по пару у разных предприятий сильно различаются, и очень маловероятно, чтобы они совпали с расчетными условиями машины.
Конструкция ПВМ позволяет в широком диапазоне приспосабливаться к конкретным условиям предприятия и, как следствие, может покрывать весь наиболее часто встречающийся диапазон мощности 200–1000 кВт. Подобная вариативность значительно расширяет спектр применения ПВМ. Высокий КПД расширения (0,7–0,75) в широком диапазоне режимов. Конденсат, образующийся при расширении пара, заполняет зазоры между рабочими органами, тем самым уменьшая протечки пара и повышая КПД.
Простота конструкции, высокая ремонтопригодность.
Высокий межремонтный ресурс обусловлен отсутствием взаимного касания роторов и, соответственно, отсутствием механического износа.
ПВМ может работать на паре любой влажности, в то время как минимальная степень сухости пара на выходе лопаточных турбин составляет 88%. Влажный пар вызывает эрозионный износ лопаток. Как известно, у подавляющего большинства котлов малой производительности отсутствуют пароперегреватели, поэтому этими котлами вырабатывается сухой насыщенный пар. При расширении его в проточной части турбины степень сухости падает, что создает опасность преждевременного выхода установки из строя.
Неприхотливость к качеству пара, наличию в нем частиц окалины и грязи.
Габариты и масса ПВМ меньше, чем у лопаточной турбины аналогичной мощности. Это важно при размещении ПВМ в действующем здании котельной.
Высокая маневренность при изменении режима работы.
Быстрый пуск и останов.
Высокая эксплуатационная надежность и безопасность при возникновении аварийной ситуации.
Доказано практикой и экономикой
Предприятие ООО «Промышленные компоненты КАМАЗ» (г. Набережные Челны), наладило производство паровой винтовой турбины мощностью асинхронного генератора 1000 кВт. В настоящее время машина находится в эксплуатации и уже показала свою работоспособность и эффективность.
Применение паровых турбин | 360training
Давно прошли те времена, когда для приготовления чая, кофе или даже кипячения воды можно было использовать поршневые паровые машины. Заменив старые паровые двигатели, паровые турбины заняли особое место в жизни среднего американца с 1880-х годов. Поддерживая практику производства электроэнергии в Соединенных Штатах, паровые турбины интегрированы в десятки центральных электростанций и обычно используются для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) по всему региону.
Что такое паровые турбины?
Паровые турбины работают по обычному принципу. Они пропускают поток под высоким давлением через несколько наборов лопастей и при этом генерируют энергию. Проще говоря, паровая турбина работает, нагревая воду до очень высоких температур, пока она не превратится в пар. Пар, образующийся в процессе, используется для вращения лопастей турбины и получения вращательной или механической энергии.
Обычно паровая турбина связана с генератором. После того, как энергия вращения произведена, она используется для выработки электроэнергии через подключенный генератор. Паровые турбины обеспечивают высокий уровень эффективности, когда речь идет о выработке электроэнергии, и широко используются в различных отраслях промышленности. Принимая это во внимание, важно, чтобы люди изучали обучение выработке электроэнергии, направленное на понимание механики этой технологии.
Различные источники энергии, с которыми совместима паровая турбина
Хотя паровые турбины обеспечивают быстрый и эффективный способ производства электроэнергии, для их работы требуется источник тепловой энергии.
- Уголь
- Ископаемое топливо/природный газ
- Геотермальная
- Ядерный
Применение паровых турбин
Паровые турбины используются в различных отраслях промышленности, от среднего до крупного, и включают в себя десятки применений в учреждениях.
- Химическая промышленность: Обеспечивая теплом и электричеством различные процессы в химической и фармацевтической промышленности, паровые турбины интегрированы в процесс производства электроэнергии.
- Заводы по переработке отходов: паровые турбины помогают вырабатывать энергию, необходимую для получения энергии из отходов.
- Нефть и газ: паровые турбины, используемые в качестве привода насоса или компрессора, поддерживают десятки операций в нефтегазовой промышленности.
- Сахарные заводы: паровые турбины, обеспечивающие высокий уровень эффективности и устойчивой работы, используются для производства экологически чистой энергии углекислого газа из багассы.
Некоторые из наиболее популярных применений паровой турбины в различных отраслях промышленности включают следующее:
1. Комбинированное производство тепла и электроэнергии
Паровые турбины являются важным компонентом большинства систем ТЭЦ. Они поддерживают комбинированные теплоэлектростанции, которые используются для питания промышленных процессов в условиях, когда отработанное топливо доступно для безопасного использования котлом. При использовании для ТЭЦ пар, выбрасываемый паровой турбиной, может использоваться напрямую. ТЭЦ с паровыми турбинами обычно используются на бумажных фабриках, где имеется большое количество отработанного топлива, начиная от черного щелока и заканчивая свиным топливом, каждое из которых одинаково успешно используется для питания котла. Их также можно найти на химических заводах, которые чрезмерно используют паровые турбины; с последующим использованием металлов.
2. Привод механического оборудования
Паровые турбины являются гораздо более эффективной альтернативой электроэнергии.
Особенно, когда речь идет о приводе в действие различного оборудования, такого как воздушные компрессоры, насосы питательной воды котлов, охладители холодильников и т. д.
3. Системы централизованного теплоснабжения и охлаждения
Различные учреждения в разных городах полагаются на системы централизованного холодоснабжения и теплоснабжения. В этих системах обычно паровая турбина размещается между котлом и распределительной системой или устанавливается вместо редукционной станции. Следует отметить, что чаще котлы способны производить пар среднего давления, в то время как для распределения требуется пар низкого давления. Преодолевая этот разрыв между ними, паровая турбина вырабатывает энергию, используя пар высокого давления, и выбрасывает пар низкого давления в распределительную систему.
4. Электростанции комбинированного цикла
Паровые турбины позволяют электростанциям вырабатывать электроэнергию с помощью газовой турбины и использовать газ и тепло, образующиеся в процессе, для производства пара, который, в свою очередь, производит дополнительную энергию.
Электростанции с комбинированным циклом, поддерживаемые паровыми турбинами, способны производить или достигать эффективности выработки электроэнергии, превышающей 50-процентную отметку, и используются в крупных промышленных приложениях. Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах производится с помощью паровых турбин. Предлагая более высокую эффективность, низкие затраты и положительное влияние на окружающую среду, паровые турбины стали неотъемлемой частью нескольких американских отраслей промышленности.
Паровые турбины | Производство электроэнергии и тепла
У вас есть вопросы о наших продуктах, решениях и услугах?
Связаться с нами
Объяснение наших возможностей обучения в Дуйсбурге, которые мы в основном используем для нашего собственного персонала, а также для наших клиентов и надежных партнеров.
Наш отличный сервисный центр в Нюрнберге для промышленных паровых турбин.
Если внимательно присмотреться, можно увидеть даже ротор компрессора, над которым мы время от времени работаем.
Паровые турбины Паровые турбины Siemens Energy являются неотъемлемой частью турбомашин для многих электростанций по всему миру. Они применяются либо в качестве привода генератора, либо в качестве механического привода для насосов и компрессоров. Концепция модульной конструкции всех паровых турбин обеспечивает высокую гибкость, доступность и сокращение времени выхода на рынок.
Комплект поставки
Наши паровые турбины разработаны на основе стандартизированной модульной системы для проектирования индивидуальных паровых турбин. Это обеспечивает максимальную гибкость производства и гарантирует надежность и доступность нашей продукции. После обширных консультаций и анализа вашего пароводяного цикла мы поставляем паровые турбины, изготовленные по индивидуальному заказу, которые точно соответствуют вашим потребностям.
Промышленная энергетика Эффективные энергетические системы и оборудование для промышленных процессов играют ключевую роль в снижении эксплуатационных расходов и выбросов.
Непрерывное технологическое развитие
С момента появления на рынке паровых электростанций с ультра-сверхкритическими параметрами пара 20 лет назад большинство проектов в основном касались блоков мощностью более 600 МВт. Для них применяемые турбоагрегаты состоят из расширения высокого и среднего давления, размещенных в отдельных корпусах турбин.
В результате недавно введенных руководящих принципов финансирования для угольных паровых электростанций сверхкритические и ультрасверхкритические параметры пара также становятся более интересными для приложений с меньшей выходной мощностью. Чтобы удовлетворить потребности этого рынка, Siemens Energy представила комбинированную турбину высокого и среднего давления с учетом сверхкритических условий пара, чтобы обеспечить экономически эффективное решение, включая более низкий диапазон мощности от 250 до 500 МВт.