Турбины паровые – Паровая турбина

Паровая турбина вместо паровой машины « Попаданцев.нет

Часто звучит мнение — а зачем нам паровую машину изобретать? Давайте сразу паровую турбину!

Там деталей всего — колесо с лопатками и клапан выхода пара — регулировать мощность можно элементарно. Нет ни поршней (для которых точность изготовления — это КПД), нет ни шатунов из которых смазка летит и которые всю машину разбалансируют, и которые в первую очередь разрушаются, если машина пойдет в разнос. Не нужно также сложного устройства ограничения скорости оборотов, с маятниками и клапанами. Нужно просто прийти к Уатту и открыть ему глаза, ибо «а пацаны-то и не знают».

Хочу вас разочаровать. Пацаны знали.

Во-первых, не следует думать, что в те времена машины строили на ощупь. Уже все рассчитывалось до винтика. Для интересующихся есть подборка книг на английском языке, самые старые книги — 1805 год. Как для попаданца в средневековье, то взятая оттуда «Cyclopedia of Engineering» 1910 года (в шести томах) была бы просто спасением, сейчас на эти темы так книги не пишут. Нас интересует второй том, где речь идет про паровые турбины.

Во-вторых, почему-то мы сейчас решили, что во времена, когда внедряли паровую машину, никто не знал о турбине. Знали. И знал сам Джеймс Уатт. И даже более того — его про турбину спрашивали: а не угрожает ли турбина изобретенной им паровой машине? На что он ответил: «О какой конкуренции может идти речь, если без помощи Бога нельзя заставить рабочие части двигаться со скоростью 1000 футов в секунду?»

Попытаюсь объяснить, почему он так ответил.
Но сначала — о том, чего он не знал (и что знаем мы). Мы знаем сопло Лаваля. Это всего лишь форма сопла, из которого выходит пар, что крутит лопатки турбины. У него есть одна особенность — пар выходит с очень большой скоростью, быстрее скорости звука. Для сопла турбины — чем выше скорость, тем больше из потенциальной энергии давления переходит в кинетическую энергию, которая нам и нужна.

Но для того, чтобы кинетическая энергия движущегося пара эффективно передалась лопатке турбины, та должна двигаться со скоростью, равной половине скорости пара. Лопатка у нас — часть колеса и нас интересует ее линейная скорость. Чтобы ее линейная скорость была высокой, а количество оборотов низким — нужно строить турбинное колесо большого диаметра. Так и было — диаметр в 3 метра был нормальным решением. Но все равно, даже при этом диаметре количество оборотов зашкаливало (скорость пара ведь сверхзвуковая!). Для паровой турбины 2000-3000 оборотов в минуту — это самое начало веселья, хотя паровая машина лучше всего себя чувствует при 100-300 оборотов в минуту.
И вот эта дикое количество оборотов и закрыло доступ турбине во многие области. Но это количество оборотов — не единственный недостаток.

Паровая турбина в принципе дает бОльшую мощность, чем паровая машина. Именно поэтому на кораблях ее и использовали. Но эта мощность доступна только на высоких оборотах. В отличие от классического паровика, где крутящий момент близок к максимальному уже с нуля оборотов. Ведь как заставить тронуться турбо-паровоз с вереницей вагонов? Это когда поедет — то поедет быстро, а как с места тронуться? Делать сцепление для паровоза? Так там такой ломовой крутящий момент, что эта задача не решена до сих пор. Тепловоз трогают электродвигатели, которые тянут на полную с нуля оборотов. В 60-70х годах в СССР была попытка построить гидротрансформатор для тепловоза (то есть, если говорить по автомобильному — коробку-автомат). Не получилось. Хотя в Германии несколько серий тепловозов с «автоматом» использовали, но это были слабенькие маневровые локомотивы.

Далее — вопросы к КПД. Оно в турбине также зависит от количества оборотов. Сейчас на корабли ставят газовые турбины, но параллельно с ними — дизельные двигатели, чтобы с вменяемым расходом топлива плавать на малом ходу.
Но и все равно — расход топлива у любой турбины велик. Хотя в применении именно к паровой турбине эту проблему удалось решить: ставили не одну турбину, а какскад — высокого, среднего и низкого давления. Пар из котла проходил последовательно три турбины, отдавая все до капли, после чего конденсировался и шел в виде теплой воды обратно в котел.
Но вы точно уверены, что такая схема будет проще обычной паровой машины? Точно уверены?

К тому же — чистые турбины на корабле ставили редко. Турбина тройного расширения — это прерогатива военных линкоров, где с расходами не считались. Если же взять тот самый «Титаник», то у него два гребных вала крутили паровые машины, отработанный пар из которых шел в турбину низкого давления, крутящую третий (средний) вал. Практика показала — это лучший компромисс.

Следующий недостаток — инертность. Это свойственно всем турбинам. Сейчас, в реактивном самолете, проходит 6-8 секунд между передвижением ручки управления двигателем и моментом, когда двигатель выйдет на максималку. А представьте, что у вас железная турбина три метра диаметром, да еще и трехконтурная? Я не знаю сколько времени она выходила в рабочий режим, но вряд ли меньше 20 секунд. Для наземных видов транспорта параметр критичный.

Но нельзя сказать, что у турбины нет плюсов. Они есть. Во-первых — это очень большая мощность. Турбины строили мощность чуть ли не по 50 тыс. лошадиных сил, обычному паровику это и не снится. Далее — конструкция турбины действительно выходит куда более надежной, чем кривошипно-шатунный механизм, который просто разбалтывается. Это не раз доказывали корабельные турбины, служившие без перебирания десятками лет.

Однако, вернемся к Джеймсу Уатту. Что конкретно ему не нравилось в турбине?
Он же имел все расчеты и конкретно знал — что такое турбина и с чем ее едят, пусть даже и теоретически.
Ответ очень простой — Уатт обязательно нашел бы применение паровой турбине, если бы смог ее построить.
По его расчетам, при таких больших оборотах и таком размере колеса турбины — металл времен Уатта не сможет сохранить целостность колеса, центробежные силы его порвут. Да, собственно, и современный тоже…
Но это было даже не главное. Когда появились первые паровые машины, еще не существовало резьбового соединения в технике. Именно производство болтов для паровиков заставило Нартова придумать токарный станок с суппортом, который поначалу так и назывался — «винторезный». Уже потом он усовершенствовался (станок Модсли, 1798 год) и на нем стали точить детали куда более сложной формы — и технологии пошли на следующий виток. И главное — на таком станке уже можно было точить изделия из стали, а не только медные и латунные.
В реальности винты со стандартной гайкой появились именно после 1800 года, благодаря как раз Модсли. До этого — конкретная гайка подходила только к конкретному болту и ни к какому больше. Представили себе производство из таких «самостоятельных» деталей?

Паровую турбину невозможно сделать без токарного станка по стали. Более того — эти токарные станки должны были сделать несколько витков эволюции, чтобы достичь необходимой точности. Неудивительно, что корабль «Турбиния» свою хулиганскую выходку сумел устроить только в 1897-м, когда он нагло вклинился в гонки быстрейших миноносцев на королевском смотре в Спитхейдском рейде, и в присутствии королевы легко сделал их всех! «Турбиния» разогналась до 32 узлов, при максимальной скорости самого быстрого миноносца в 24 узла. И именно первая работающая турбина — это и был двигатель «Турбинии» изобретения Парсонса. При этом, как я подозреваю, Парсонс специально выбрал для установки турбины старый баркас ниразу не гоночного вида, чтобы усугубить расталкивание строя Royal Navy в день 60-летия королевы Виктории — в присутствии ее самой, Принца Уэльского и иностранных гостей. Вот были же тролли в старое время, не то, что нонешняя мелочь! Снимаю шляпу!

Парсонс решил две основные проблемы, без которых турбина не получалась.
Во-первых — уменьшил скорость оборотов турбины, сделав ее продольной, и пар проходил 15 ступеней вдоль ее оси, постепенно расширяясь. Но все равно — даже такое решение в первых образцах дало не меньше 18 000 оборотов в минуту. Это было достижение! Такое количество оборотов мало где можно использовать, но турбина хотя бы работает, а не разрушается от нагрузок в металле! Конечно, в «Турбинию» встал уже доделанный образец, со сниженными в несколько раз оборотами.

Во-вторых — проблема «биения вала». Каждый вал имеет собственную частоту поперечных колебаний. Когда частота его вращения совпадает с этой частотой — возникает резонанс и вал идет вразнос. Для паровика с его медлительностью это заметно не было, а вот турбины — у них количество оборотов заведомо больше, чем резонансная частота любого вала. Чтобы это победить, Парсонс изобрел специальный подшипник, состоящий из набора колец двух разных диаметров, через которые винтовым насосом продавливалась смазка под большим давлением.

Я перечислил только самые большие проблемы. А там их было до кучи, чего только стоит специальный регулятор оборотов, потому что регулятор от паровика просто разлетался на части по всей мастерской.

И последнее — шестереночный понижающий редуктор, который мог бы переваривать такие обороты и крутящиеся моменты, смогли сделать только после 1920-го, когда он и появился на кораблях.

Поэтому вывод — если вы строите корабль или электростанцию — турбина будет как раз к месту. Ну или сепаратор для молока. В остальных случаях — с техническими проблемами турбин вам не справиться.

Итак, подведем итог и посмотрим что у нас в наличии.
Средневековье рассматривать не будем вообще. Попаданец очутился где-то в 18-м веке, паровики только зарождаются. Токарных станков по стали нет. Резьбовые соединения — пока в мечтах, все, что не клепается —  соединяем болтающимися шпильками и фиксируем клиньями. Точность обработки… Ну, монетка между цилиндром и поршнем паровика пролезет (хорошая копилка, кстати — объем цилиндра немалый). Системы смазки с винтовым насосом (да даже шарикоподшипника) мы ведь тоже не имеем. И мы для начала должны ручным инструментом изготовить несколько тысяч абсолютно одинаковых лопаток. А напоследок — напильником собираемся отцентровать трехметрового диаметра кусок железяки, отлитый из фигового металла, чтобы он крутился со скоростью шпинделя современного HDD??  Ну-ну. Лично я при испытаниях такой турбины отойду подальше.

www.popadancev.net

История изобретения паровой турбины | Великие открытия человечества

Паровая турбина — это тепловой двигатель, тепловая энергия пара в котором преобразуется в механическую работу. Вместе с гидротурбинами огромное значение для развития мировой энергетики имело изобретение и широкое применение паровых турбин, которые являются основным двигателем тепловых (ТЭС) и атомных электростанций (АЭС). Принцип действия паровых турбин схож с гидравлическими, разница лишь в том, что в первом случае турбину приводила в действие струя разогретого пара, во втором — струя воды. Паровая турбина оказалась проще, экономичнее и удобнее, чем паровая машина Уатта. Изобретатели давно пытались создать машину (паровую турбину), где струя пара напрямую бы вращала рабочее колесо. При этом, скорость вращения колеса должна быть очень высокой за счет большой скорости струи пара.

В 1883 году Лавалю удалось создать первую паровую машину, которая представляла легкое колесо с лопатками. Через поставленные под углом сопла на лопатки направляли пар, который давил на них и раскручивал колесо. В 1889 году Лаваль усовершенствовал конструкцию, применив сопло, которое расширялось на выходе. Благодаря этому увеличилась скорость пара и, соответственно, скорость вращения ротора. Полученная струя направлялась на один ряд лопаток, которые были насажены на диск. Давление пара и число сопел определяли мощность турбины, работающей по активному принципу. Если отработанный пар не попадал в воздух, а направлялся в конденсатор, где при пониженном давлении сжижался, то мощность турбины оказывалась наивысшей. Турбина Лаваля получила всеобщее признание, она давала большие выгоды при соединении с машинами, имеющими высокую скорость (сепараторы, пилы, центробежные насосы). Использовали ее и в качестве привода для электрогенератора, правда, только через редуктор (из-за ее высокой скорости).

В 1884 году английский изобретатель Парсонс запатентовал многоступенчатую реактивную турбину, специально созданную им для приведения в действие электрогенератора. При меньшей скорости вращения энергия пара здесь использовалась максимально благодаря тому, что пар, проходя через 15 ступеней, расширялся постепенно. Каждая ступень имела пару венцов лопаток. Неподвижным был один венец с направляющими лопатками, которые крепились на корпусе турбины. Второй — подвижный с рабочими лопатками на диске, который был насажен на вращающийся вал. Лопатки венцов (неподвижных и подвижных) сориентированы в противоположных направлениях. Это была первая паровая турбина, которая начала с успехом применяться в промышленности.

В 1889 году уже 300 турбин применяли для получения электроэнергии, в 1899 году появилась первая электростанция с турбинами Парсонса. В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с приводом от паровой турбины. Вскоре паровые турбины начали устанавливать на быстроходных судах. Французский ученый Рато вывел комплексную теорию турбомашин на основе имевшегося опыта. Со временем турбина Парсонса уступила место компактным активно-реактивным турбинам. Хотя и сегодня паровые турбины в основном сохранили черты турбины Парсонса.

mirnovogo.ru

Паровая турбина — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Парова́я турби́на, турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины, паровая турбина использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.

По направлению движения потока пара различают аксиальные паровые турбины, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения. По числу корпусов (цилиндров) паровые турбины подразделяют на однокорпусные и 2-, 3-, редко 4-корпусные. По числу валов различают одновальные паровые турбины, у которых валы всех корпусов находятся на одной оси, и 2-, редко 3-вальные, состоящие из двух или трех параллельно размещенных одновальных паровых турбин, связанных общностью теплового процесса, а у судовых турбин — также общей зубчатой передачей (редуктором). В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины обычно подразделяют на 3 основные группы: чисто конденсационные, теплофикационные и специального назначения.

Чисто конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Эти турбины работают с выпуском отработавшего пара в конденсатор, где поддерживается вакуум. Чисто конденсационные паровые турбины могут быть стационарными или транспортными. Стационарные паровые турбины в соединении с генераторами переменного электрического тока (турбогенераторы)— основное оборудование конденсационных электростанций. В зависимости от назначения турбины для электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых турбин требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надежность в работе.Транспортные паровые турбины используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на кораблях и судах. Неоднократно делались попытки применить паровые турбины на локомотивах, однако паротурбовозы распространения не получили. Для соединения быстроходных паровых турбин с гребными винтами, требующими невысокой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые турбины работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К ним относятся паровые турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной паровой турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а остальной пар идет в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень паровой турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара. У паровых турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся паровые турбины мятого пара, двух давлений и предвключенные (форшальт). Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющий давление немного выше атмосферного. Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Предвключенные турбины представляют собой турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие турбины с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключенных паровых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны турбины, ранее установленные на электростанции. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Попытки создать паровые турбины делались очень давно. Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 век до н. э.). Однако только в конце 19 века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, К. Г. П. Лаваль (Швеция) и Ч. А. Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга в 1884—89 создали промышленно пригодные паровые турбины. Лаваль применил расширение пара в конических неподвижных соплах в один прием от начального до конечного давления и полученную струю (со сверхзвуковой скоростью истечения) направил на один ряд рабочих лопаток, насаженных на диск. Паровые турбины, работающие по этому принципу, получили название активных турбин. Парсонс создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными (рабочими) лопатками. Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода ротативных механизмов (генераторы электрического тока, насосы, воздуходувки) и судовых винтов; она была более быстроходной, компактной, легкой, экономичной и уравновешенной, чем поршневая паровая машина. Развитие паровых турбин шло чрезвычайно быстро как в направлении улучшения экономичности и повышения единичной мощности, так и по пути создания специализированных паровых турбин различного назначения. Невозможность получить большую агрегатную мощность и очень высокая частота вращения одноступенчатых турбин Лаваля (до 30 000 об/мин у первых образцов) привели к тому, что они сохранили свое значение только для привода вспомогательных механизмов. Активные турбины развивались в направлении создания многоступенчатых конструкций, в которых расширение пара осуществлялось в ряде последовательно расположенных ступеней. Это позволило значительно увеличить единичную мощность турбин, сохранив умеренную частоту вращения, необходимую для непосредственного соединения вала паровой турбины с вращаемым ею механизмом. Реактивная турбина Парсонса некоторое время применялась (в основном на военных кораблях), но постепенно уступила место более компактным комбинированным активно-реактивным турбинам, у которых реактивная часть высокого давления заменена одно- или двухвенчатым активным диском. В результате уменьшились потери на утечки пара через зазоры в лопаточном аппарате, турбина стала проще и экономичнее.

megabook.ru

паровая турбина — это… Что такое паровая турбина?



паровая турбина
парова́я турби́на

турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Паровые турбины делятся на активные и реактивные. В активной турбине потенциальная энергия водяного пара преобразуется в кинетическую в неподвижных сопловых устройствах и используется для создания полезной работы на рабочих лопатках турбины. Первую активную паровую турбину построил шведский инженер К.

Лаваль в 1889 г. Турбина Лаваля представляла собой колесо с укреплёнными по ободу лопатками. Струя пара, выходя из сопел статора, давит на лопатки и вращает колесо (ротор). В реактивной турбине значительная часть потенциальной энергии водяного пара преобразуется в механическую работу в лопаточных каналах рабочего колеса (ротора), имеющих конфигурацию реактивного сопла. Реактивную паровую турбину изобрёл английский инженер Ч. Парсонс в 1884 г. Каждый ряд направляющих и рабочих лопаток называется ступенью турбины. В одноступенчатой турбине не удаётся достаточно полно использовать энергию пара, поэтому современные турбины строят многоступенчатыми. Проходя через многочисленные ряды лопаток, пар расширяется постепенно, и его кинетическая энергия переходит в механическую энергию вращения ротора более полно. При этом чем ниже давление, тем длиннее лопатки ротора. Как и в паровой машине, пар из турбины направляется в конденсатор. Кроме конденсационных паровых турбин применяют теплофикационные турбины с промежуточным отбором пара для целей отопления.

Схема многоступенчатой паровой турбины:

1 – входной паропровод; 2 – направляющие лопатки турбины; 3 – рабочее колесо турбины; 4 – вал; 5 – выходной паропровод

Коэффициент полезного действия современных паровых турбин достигает 40–42 %. Паровые турбины являются основными двигателями для генераторов электрического тока на тепловых и атомных электростанциях; изготовляют их мощностью от нескольких киловатт до 1200 МВт и более. Паровые турбины работают на многих судах в качестве главных судовых двигателей.


Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн.
2006.

.

  • паровая машина
  • паровоз

Смотреть что такое «паровая турбина» в других словарях:

  • ПАРОВАЯ ТУРБИНА — турбина, в к рой потенц. энергия пара превращается в кинетич., а затем в механич. работу вращающегося вала. П. т. осн. двигатель для привода электрогенераторов на ТЭС. Различают активные турбины и реактивные турбины. Габариты П. т. сравнительно… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Паровая турбина — Паровая турбина: машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу. Примечание Паровая турбина состоит из одного или нескольких цилиндров, системы управления и необходимого вспомогательного оборудования… Источник:… …   Официальная терминология

  • ПАРОВАЯ ТУРБИНА — турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Подразделяются на стационарные (напр., на теплоэлектростанции) и транспортные (судовые). Выполняются одно и многокорпусными (обычно не более 4 корпусов), одновальными… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ПАРОВАЯ ТУРБИНА — ПАРОВАЯ ТУРБИНА, ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, снабженный вращающимся ротором с лопатками, который служит для приведения в действие различных механизмов и для получения электроэнергии. см. также ТУРБИНА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ПАРОВАЯ ТУРБИНА — ПАРОВАЯ ТУРБИНА, преобразует тепловую энергию водяного пара при его расширении в механическую работу. Различают стационарные (например, на тепловых электростанциях) и транспортные (судовые) паровые машины, однои многокорпусные (обычно не более 4) …   Современная энциклопедия

  • паровая турбина — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN vapor prime moversteam turbine …   Справочник технического переводчика

  • Паровая турбина — ПАРОВАЯ ТУРБИНА, преобразует тепловую энергию водяного пара при его расширении в механическую работу. Различают стационарные (например, на тепловых электростанциях) и транспортные (судовые) паровые машины, одно и многокорпусные (обычно не более… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Паровая турбина — Монтаж ротора паровой турбины, производства компании Siemens, Германия …   Википедия

  • паровая турбина — турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Подразделяются на стационарные (например, на ТЭС) и транспортные (судовые). Выполняются одно и многокорпусными (обычно не более 4 корпусов), одновальными (валы всех… …   Энциклопедический словарь

  • Паровая турбина —         первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии пара водяного (См. Пар водяной) в механическую работу. Поток водяного пара поступает… …   Большая советская энциклопедия

  • паровая турбина — 3.16 паровая турбина: Машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу. Примечание Паровая турбина состоит из одного или нескольких цилиндров, системы управления и необходимого вспомогательного оборудования. Источник: ГОСТ 30848 …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Книги

  • Книга юного конструктора. Том 1, Абрамов А., В книге собраны описания различных моделей и приборов: летающие модели самолетов, фотоаппараты, фотоувеличители, кинопроекционный аппарат, электромоторы, паровыемашины, паровая турбина,… Категория: Детские книги — Детская литература Издатель: ЁЁ Медиа, Производитель: ЁЁ Медиа, Подробнее  Купить за 1854 грн (только Украина)
  • Книга юного конструктора. Том 1, Абрамов А., В книге собраны описания различных моделей и приборов: летающие модели самолетов, фотоаппараты, фотоувеличители, кинопроекционный аппарат, электромоторы, паровые машины, паровая турбина,… Категория: Детско-юношеская и учебная литература Серия: — Издатель: ЁЁ Медиа, Подробнее  Купить за 1433 руб
  • Самодельная паровая турбина (печать по требованию), Е. Л. Букш, Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1972 года (издательство`ДОСААФ`). В… Категория: Детские книги — Детская литература Издатель: ЁЁ Медиа, Производитель: ЁЁ Медиа, Подробнее  Купить за 1129 грн (только Украина)

Другие книги по запросу «паровая турбина» >>

dic.academic.ru

паровая турбина — это… Что такое паровая турбина?

турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Подразделяются на стационарные (например, на ТЭС) и транспортные (судовые). Выполняются одно- и многокорпусными (обычно не более 4 корпусов), одновальными (валы всех корпусов на одной оси) и с параллельным расположением 2—3 валов.

ПАРОВА́Я ТУРБИ́НА, турбина (см. ТУРБИНА), преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины (см. ПАРОВАЯ МАШИНА), паровая турбина использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.

По направлению движения потока пара различают аксиальные паровые турбины, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения. По числу корпусов (цилиндров) паровые турбины подразделяют на однокорпусные и 2-, 3-, редко 4-корпусные. По числу валов различают одновальные паровые турбины, у которых валы всех корпусов находятся на одной оси, и 2-, редко 3-вальные, состоящие из двух или трех параллельно размещенных одновальных паровых турбин, связанных общностью теплового процесса, а у судовых турбин — также общей зубчатой передачей (редуктором). В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины обычно подразделяют на 3 основные группы: чисто конденсационные, теплофикационные и специального назначения.

Чисто конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу.

Эти турбины работают с выпуском отработавшего пара в конденсатор (см. КОНДЕНСАТОР (теплотехнический)), где поддерживается вакуум. Чисто конденсационные паровые турбины могут быть стационарными или транспортными. Стационарные паровые турбины в соединении с генераторами переменного электрического тока (турбогенераторы (см. ТУРБОГЕНЕРАТОР))— основное оборудование конденсационных электростанций (см. КОНДЕНСАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ). В зависимости от назначения турбины для электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых турбин требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надежность в работе.

Транспортные паровые турбины используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на кораблях и судах. Неоднократно делались попытки применить паровые турбины на локомотивах (см. ЛОКОМОТИВ (машина)), однако паротурбовозы распространения не получили. Для соединения быстроходных паровых турбин с гребными винтами, требующими невысокой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые турбины работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К ним относятся паровые турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной паровой турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а остальной пар идет в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень паровой турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара. У паровых турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из одной или двух промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся паровые турбины мятого пара, двух давлений и предвключенные (форшальт). Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющий давление немного выше атмосферного. Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Предвключенные турбины представляют собой турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие турбины с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключенных паровых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны турбины, ранее установленные на электростанции. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Попытки создать паровые турбины делались очень давно. Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 век до н. э.). Однако только в конце 19 века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, К. Г. П. Лаваль (Швеция) и Ч. А. Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга в 1884—89 создали промышленно пригодные паровые турбины. Лаваль применил расширение пара в конических неподвижных соплах в один прием от начального до конечного давления и полученную струю (со сверхзвуковой скоростью истечения) направил на один ряд рабочих лопаток, насаженных на диск. Паровые турбины, работающие по этому принципу, получили название активных турбин. Парсонс создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными (рабочими) лопатками. Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода ротативных механизмов (генераторы электрического тока, насосы, воздуходувки) и судовых винтов; она была более быстроходной, компактной, легкой, экономичной и уравновешенной, чем поршневая паровая машина. Развитие паровых турбин шло чрезвычайно быстро как в направлении улучшения экономичности и повышения единичной мощности, так и по пути создания специализированных паровых турбин различного назначения. Невозможность получить большую агрегатную мощность и очень высокая частота вращения одноступенчатых турбин Лаваля (до 30 000 об/мин у первых образцов) привели к тому, что они сохранили свое значение только для привода вспомогательных механизмов. Активные турбины развивались в направлении создания многоступенчатых конструкций, в которых расширение пара осуществлялось в ряде последовательно расположенных ступеней. Это позволило значительно увеличить единичную мощность турбин, сохранив умеренную частоту вращения, необходимую для непосредственного соединения вала паровой турбины с вращаемым ею механизмом. Реактивная турбина Парсонса некоторое время применялась (в основном на военных кораблях), но постепенно уступила место более компактным комбинированным активно-реактивным турбинам, у которых реактивная часть высокого давления заменена одно- или двухвенчатым активным диском. В результате уменьшились потери на утечки пара через зазоры в лопаточном аппарате, турбина стала проще и экономичнее.

dic.academic.ru

Турбина паровая Википедия

Монтаж ротора паровой турбины, производства компании Siemens, Германия

Парова́я турби́на — тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу.

В лопаточном аппарате паровой турбины потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь преобразуется в механическую работу — вращение вала турбины.

Пар от парокотельного агрегата поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и воздействуя на них, приводит ротор во вращение.

Паровая турбина является одним из элементов паротурбинной установки (ПТУ).

Паровая турбина и электрогенератор составляют турбоагрегат.

Основные конструкции паровых турбин[ | ]

Модель одной ступени паровой турбины

Паровая турбина состоит из двух основных частей. Ротор с лопатками — подвижная часть турбины. Статор с соплами — неподвижная часть.

По направлению движения потока пара различают аксиальные паровые турбины, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения.

По числу цилиндров турбины подразделяют на одноцилиндровые и двух—трёх-, четырёх-пятицилиндровые. Многоцилиндровая турбина позволяет использовать бо́льшие располагаемые тепловые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней давления, применить высококачественные материалы в частях высокого давления и раздвоение потока пара в частях среднего и низкого давления. Такая турбина получается более дорогой, тяжёлой и сложной. Поэтому многокорпусные турбины используются в мощных паротурбинных установках.

По числу валов различают одновальные, двувальные, реже трёхвальные, связанных общностью теплового процесса или общей зубчатой передачей (редуктором). Расположение валов может быть как соосным, так и параллельным — с независимым расположением осей валов.

  • Неподвижную часть — корпус (статор) — выполняют разъёмной в горизонтальной плоскости для возможности выемки или монтажа ротора. В корпусе имеются выточки для установки диафрагм, разъём которых совпадает с плоскостью разъёма корпуса турбины. По периферии диафрагм размещены сопловые каналы (решётки), образованные криволинейными лопатками, залитыми в тело диафрагм или приваренными к нему.
  • В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены

ru-wiki.ru

Паровая турбина

Паровая турбина
title=»пара водяного»>пара водяного в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины, Паровая турбина использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.

  Попытки создать Паровая турбина делались очень давно. Известно описание примитивной Паровая турбина, сделанное Героном Александрийским (1 в. до н. э.). Однако только в конце 19 в., когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, К. Г. П. Лаваль (Швеция) и Ч. А. Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга в 1884-89 создали промышленно пригодные Паровая турбина Лаваль применил расширение пара в конических неподвижных соплах в один приём от начального до конечного давления и полученную струю (со сверхзвуковой скоростью истечения) направил на один ряд рабочих лопаток, насаженных на диск. Паровая турбина, работающие по этому принципу, получили название активных Паровая турбина Парсонс создал многоступенчатую реактивную Паровая турбина, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными (рабочими) лопатками.

  Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода ротативных механизмов (генераторы электрического тока, насосы, воздуходувки) и судовых винтов; она была более быстроходной, компактной, лёгкой, экономичной и уравновешенной, чем поршневая паровая машина. Развитие Паровая турбина шло чрезвычайно быстро как в направлении улучшения экономичности и повышения единичной мощности, так и по пути создания специализированных Паровая турбина различного назначения.

  Невозможность получить большую агрегатную мощность и очень высокая частота вращения одноступенчатых Паровая турбина Лаваля (до 30 000 об/мин у первых образцов) привели к тому, что они сохранили своё значение только для привода вспомогательных механизмов. Активные Паровая турбина развивались в направлении создания многоступенчатых конструкций, в которых расширение пара осуществлялось в ряде последовательно расположенных ступеней. Это позволило значительно увеличить единичную мощность Паровая турбина, сохранив умеренную частоту вращения, необходимую для непосредственного соединения вала Паровая турбина с вращаемым ею механизмом.

  Реактивная Паровая турбина Парсонса некоторое время применялась (в основном на военных кораблях), но постепенно уступила место более компактным комбинированным активно-реактивным Паровая турбина, у которых реактивная часть высокого давления заменена одно- или двухвенчатым активным диском. В результате уменьшились потери на утечки пара через зазоры в лопаточном аппарате, турбина стала проще и экономичнее.

  Классификация паровых турбин. В зависимости от характера теплового процесса Паровая турбина обычно подразделяют на 3 основные группы: чисто конденсационные, теплофикационные и специального назначения.

  Чисто конденсационные Паровая турбина служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Эти Паровая турбина работают с выпуском отработавшего пара в конденсатор, где поддерживается вакуум. Чисто конденсационные Паровая турбина могут быть стационарными или транспортными. Стационарные Паровая турбина в соединении с генераторами переменного электрического тока (турбогенераторы) основное оборудование конденсационных электростанций. Чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее и тем ниже стоимость 1 квт установленной мощности. Поэтому мощность Паровая турбина растет из года в год и к 1974 достигла 1200 Мвт в агрегате [при давлении свежего пара до 35 Мн/м2 (1 нlm2 =10-5кгс/см2) и температуре до 650 °С]. Принятая в СССР частота электрического тока 50 гц требует, чтобы частота вращения Паровая турбина, непосредственно соединённой с двухполюсным генератором, равнялась 3000 об/мин. В зависимости от назначения Паровая турбина для электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых Паровая турбина требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых Паровая турбина— возможность быстрого пуска и включения в работу, от Паровая турбина собственных нужд — особая надёжность в работе. Все Паровая турбина для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

  Транспортные Паровая турбина используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на кораблях и судах. Неоднократно делались попытки применить Паровая турбина на локомотивах, однако паротурбовозы распространения не получили. Для соединения быстроходных Паровая турбина с гребными винтами, требующими невысокой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных Паровая турбина (кроме турбовоздуходувок), судовые Паровая турбина работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна.

  Теплофикационные Паровая турбина служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К ним относятся Паровая турбина с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У Паровая турбина с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой Паровая турбина, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной Паровая турбина или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. В Паровая турбина с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень Паровая турбина) выбирают в зависимости от нужных параметров пара. У Паровая турбина с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему. Давление пара Паровая турбина для отопительных целей обычно составляет 0,12 Мн/м2, а для технологических нужд (сахарные, деревообрабатывающие, пищевые предприятия) 0,5-1,5 Мн/м2.

  Паровая турбина специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся Паровая турбина мятого пара, двух давлений и предвключённые (форшальт). Паровая турбина мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющий давление немного выше атмосферного. Паровая турбина двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Предвключённые Паровая турбина представляют собой турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих Паровая турбина направляют в другие Паровая турбина с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых Паровая турбина возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции Паровая турбина

  Паровая турбина специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные Паровая турбина, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

  Все стационарные Паровая турбина имеют нерегулируемые отборы пара из 2-5 ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. В СССР установлено 4 ступени начальных параметров пара: давление 3,5 Мн/м2, температура 435 °С для Паровая турбина мощностью до 12 Мвт; 9 Мн/м2, 535 °С для Паровая турбина до 50 Мвт; 13 Мн/м2, 565 °С для Паровая турбина до 100 Мвт и 24 Мн/м2, 565 °С для Паровая турбина мощностью 200 и 300 Мвт. Давление отработавшего пара 3,5-5 кн/м2. Удельный расход тепла от 7,6 кдж/(вт×ч) у самых мощных Паровая турбина до 13 кдж/(вт×ч) у небольших конденсационных турбин.

  Тепловой процесс паровых турбин. Кинетическая энергия, приобретённая паром при его расширении, эквивалентна уменьшению его энтальпии в процессе расширения. Работа пара (в кгс×м, 1 кгс×м = 10 дж) равна:

  W= 427(i0 i1),

а скорость истечения (в м /сек):

  ,

  где i0 — начальная, a i1 конечная энтальпия пара. Мощность (в квт), которую можно получить от турбины при расходе пара D кг/ч, равна:

 

  а расход пара (в кг/ч) соответственно

   

  Если под i0i1 подразумевается адиабатическое изменение энтальпии, то вышесказанное справедливо только для идеальной Паровая турбина, работающей без потерь. Действительная мощность на валу реальной Паровая турбинаквт) равна:

 

  где hое — относительно эффективный кпд, представляющий собой отношение действительной мощности, полученной на валу Паровая турбина, к мощности идеальной турбины.

  «,

  где de расход пара в кг/(квт×ч). Для существующих Паровая турбина удельный расход пара определяется экспериментально, а i0 — i1 находят по i-s диаграмме (см. Энтропия, Энтальпия). В активной Паровая турбина свежий пар с давлением p0 и скоростью c0поступает в сопло и расширяется в нём до давления p1, при этом скорость пара возрастает до c1, с которой поток пара и входит на рабочие лопатки. Поток пара, оказывая давление на лопатки вследствие изменения направления в криволинейных междулопаточных каналах, заставляет диск и вал вращаться. На выходе с лопаток поток пара имеет скорость c2меньшую, чем c1, так как значительная часть кинетической энергии преобразовалась в механическую энергию вращения вала. Давление p1 на входе в канал равно давлению p2 на выходе из него, так как междулопаточные каналы имеют одинаковое сечение по длине и расширения пара в них не происходит (у реально существующих активных турбин сечения междулопаточных каналов выполняют несколько возрастающими по ходу пара для сохранения равенства давлений на входе и выходе, так как энтальпия пара при его протекании между лопатками увеличивается из-за трения и ударов о кромки лопаток). Однако в различных местах криволинейного канала давления неодинаковы: именно разность давлений на вогнутую и выпуклую сторону каждой лопатки создаёт момент, заставляющий ротор вращаться. Таким образом, в активной турбине падение давления пара происходит в сопле (или нескольких соплах), а давление пара при входе на лопатки и выходе с них одинаково.

  Кинетическая энергия будет полностью использована, если абсолютная скорость пара c2 при выходе с лопаток равна нулю. Это условие соблюдено, если c1 = 2u, где u — окружная скорость. Окружная скорость (в м/сек) равна:

 

  где d — средний диаметр лопаточного венца в м, a n — частота вращения в мин. Следовательно, оптимальная окружная скорость лопаток должна быть .

  Очевидно, что в реальной турбине c2 не может быть равна 0, т.к. пар должен уходить с лопаток в конденсатор. Однако выходную скорость стремятся получить минимальной, т.к. кинетическая энергия уходящего потока пара представляет собой потерю полезной работы. Отступление от оптимального отношения  вызывает сильное снижение кпд турбины. Это делает невозможным создание одноступенчатых турбин с высокими начальными параметрами пара, так как ещё (начало 1970-х гг.) не существует материалов, способных выдержать напряжения от центробежных сил при окружных скоростях, значительно превышающих 400 м/сек. Поэтому одноступенчатые активные турбины применяют только для привода быстроходных вспомогательных механизмов, экономичность которых не имеет решающего значения. Хорошая экономичность Паровая турбина, работающей с умеренными окружными скоростями при большом теплопадении, достигается применением ступеней давления.

  Если разделить располагаемый перепад давления на несколько ступеней с равными перепадами тепла, то в этих ступенях скорость истечения (в м/сек) равна:

  ,

  где z — число ступеней. Следовательно, в каждой ступени скорость будет в  раз меньше, чем в одноступенчатой Паровая турбина Соответственно ниже будет и оптимальная окружная скорость u, то есть частота вращения ротора.

  Корпус Паровая турбина с несколькими ступенями давления разделяют диафрагмами на отдельные камеры, в каждой из которых помещен один из дисков с рабочими лопатками (рис. 1). Пар может проникать из одной камеры в другую только через сопла, расположенные по окружности диафрагм. Давление пара снижается после каждой ступени, а скорости истечения пара c1 остаются примерно одинаковыми, что достигается выбором соответствующих размеров сопел. Число ступеней давления у мощных турбин с высокими начальными параметрами пара достигает 30-40. Поскольку объём пара по мере его расширения увеличивается, сечения сопел и высоты лопаток возрастают от первой ступени к последней. Последние ступени мощных Паровая турбина обычно выполняют сдвоенными, а у самых больших Паровая турбина — строенными и даже счетверёнными ввиду неприемлемо больших размеров лопаток последних ступеней, которые были бы необходимы для пропуска всего объёма пара через 1 ступень.

  В ступени давления возможно использовать кинетическую энергию не в одном, а в нескольких венцах лопаток, применив ступени скорости. Для этого на ободе диска размещают 2 (редко 3) венца рабочих лопаток, между которыми установлен венец неподвижных направляющих лопаток. Пар с давлением p0 подводится к соплам (рис. 2) и со скоростью c1 поступает на первый ряд рабочих лопаток, где его скоростной напор частично превращается в работу, а направление потока изменяется. Выйдя со скоростью c2 с первого ряда рабочих лопаток, пар проходит через направляющие лопатки и, снова изменив направление, входит во второй ряд лопаток со скоростью c’1, несколько меньшей, чем c2, вследствие потерь в направляющих лопатках. Второй ряд лопаток пар покидает с незначительной скоростью c’2.

  Теоретически при 2 ступенях скорости оптимальная окружная скорость u будет в 2 раза меньше, чем для одновенечной ступени, использующей тот же перепад энтальпии. Для z ступеней скорости оптимальная . Однако много ступеней скорости практически не применяют из-за больших потерь в лопатках. Наиболее распространённым типом турбины можно считать активную Паровая турбина с одним двухвенечным диском в первой ступени давления и одновенечными дисками в остальных ступенях. Значение двухвенечного диска в том, что, используя значительную часть располагаемого перепада энтальпии в первой ступени давления, он позволяет понизить температуру и давление в корпусе Паровая турбина и одновременно уменьшить нужное число ступеней давления, то есть укоротить и удешевить Паровая турбина

  Характерной особенностью реактивных Паровая турбина является то, что расширение пара происходит у них в каналах неподвижных и подвижных лопаточных венцов, то есть как в соплах, так и на рабочих лопатках. Отношение приходящейся на долю рабочих лопаток части располагаемого адиабатического перепада энтальпии h2 к общему адиабатическому перепаду ступени h0 = h1 + h2 (где h1 теплопадение в направляющих лопатках) называется степенью реактивности .

Если , то такую турбину принято называть реактивной. У чисто активной турбины должно бы быть r = 0, но практически активные турбины всегда работают с небольшой степенью реактивности, более высокой в последних ступенях. Это даёт некоторое повышение кпд, особенно на режимах, отличных от расчётного.

  Венцы рабочих лопаток реактивной Паровая турбина устанавливают в пазах ротора барабанного типа. В промежутках между ними размещают венцы неподвижных направляющих лопаток, закрепленных в корпусе турбины и образующих сопловые каналы. Профили подвижных и неподвижных лопаток обычно одинаковы. Свежий пар поступает в кольцевую камеру (рис. 3), откуда идёт в первый ряд неподвижных лопаток. В междулопаточных каналах этого ряда пар расширяется, давление его несколько понижается, а скорость возрастает от c0 до c1. Затем пар попадает в первый ряд рабочих лопаток. Между ними пар также расширяется и его относительная скорость возрастает. Однако абсолютная скорость c2 на выходе с рабочих лопаток будет меньше c1, так как за счёт уменьшения кинетической энергии получена механическая работа. В последующих ступенях процесс повторяется. Для уменьшения утечек пара через зазоры между лопатками, ротором и корпусом Паровая турбина располагаемый перепад давлений делят на большое число (до 100) ступеней, благодаря чему разность давлений между смежными ступенями получается небольшой.

  В СССР не строят стационарных реактивных Паровая турбина, но отдельные зарубежные фирмы традиционно продолжают выпускать Паровая турбина с активной частью высокого давления и последующими реактивными ступенями.

  Конструкция паровых турбин. По направлению движения потока пара различают аксиальные Паровая турбина, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные Паровая турбина, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения. В СССР строят только аксиальные Паровая турбина По числу корпусов (цилиндров) Паровая турбина подразделяют на однокорпусные и 2-3-, редко 4-корпусные. Многокорпусная конструкция (рис. 4) позволяет использовать большие располагаемые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней давления, применить высококачественные металлы в части высокого давления и раздвоение потока пара в части низкого давления; однако такая Паровая турбина получается более дорогой, тяжёлой и сложной. По числу валов различают одновальные Паровая турбина, у которых валы всех корпусов находятся на одной оси, и 2-, редко 3-вальные, состоящие из 2 или 3 параллельно размещенных одновальных Паровая турбина, связанных общностью теплового процесса, а у судовых Паровая турбина— также общей зубчатой передачей (редуктором).

  Неподвижную часть Паровая турбина — корпус — выполняют разъёмной в горизонтальной плоскости для возможности монтажа ротора. В корпусе имеются выточки для установки диафрагм, разъём которых совпадает с плоскостью разъёма корпуса. По периферии диафрагм размещены сопловые каналы, образованные криволинейными лопатками, залитыми в тело диафрагм или приваренными к нему. В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения лабиринтового типа для предупреждения утечек пара наружу (со стороны высокого давления) и засасывания воздуха в корпус (со стороны низкого). Лабиринтовые уплотнения устанавливают в местах прохода ротора сквозь диафрагмы во избежание перетечек пара из ступени в ступень в обход сопел. На переднем конце вала устанавливают предельный регулятор (регулятор безопасности), автоматически останавливающий Паровая турбина при увеличении частоты вращения на 10-12% сверх номинальной. Задний конец ротора снабжают валоповоротным устройством с электрическим приводом для медленного (4-6 об/мин) проворачивания ротора после останова Паровая турбина, что необходимо для равномерного его остывания.

 

  Лит.: Лосев С. М., Паровые турбины и конденсационные устройства. Теория, конструкции и эксплуатация, 10 изд., М. — Л., 1964; Щегляев А. В., Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин, 4 изд., М. — Л., 1967.

  С. М. Лосев.

Рис. 2. Схематический разрез активной турбины с двумя ступенями скорости: 1 — вал; 2 — диск; 3 — первый ряд рабочих лопаток; 4 — сопло; 5 — корпус; 6 — второй ряд рабочих лопаток; 7 — направляющие лопатки.

Рис. 4. Двухкорпусная паровая турбина (со снятыми крышками): 1 — корпус высокого давления; 2 — лабиринтовое уплотнение; 3 — колесо Кертиса; 4 — ротор высокого давления; 5 — соединительная муфта; 6 — ротор низкого давления; 7 — корпус низкого давления.

Рис. 3. Схематический разрез небольшой реактивной турбины: 1 — кольцевая камера свежего пара; 2 — разгрузочный поршень; 3 — соединительный паропровод; 4 — барабан ротора; 5, 8 — рабочие лопатки; 6, 9 — направляющие лопатки; 7 — корпус.

Рис. 1. Схематический продольный разрез активной турбины с тремя ступенями давления: 1 — кольцевая камера свежего пара; 2 — сопла первой ступени; 3 — рабочие лопатки первой ступени; 4 — сопла второй ступени; 5 — рабочие лопатки второй ступени; 6 — сопла третьей ступени; 7 — рабочие лопатки третьей ступени.

Статья про слово «Паровая турбина» в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 41448 раз

Интересное

bse.sci-lib.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о