Классификация современных паровых турбин

Паровая турбина является силовым двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала. Вал турбины непосредственно или при помощи зубчатой передачи соединяется с рабочей машиной. В зависимости от назначения рабочей машины паровая турбина может быть применена в самых различных областях промышленности: в энергетике, на транспорте, в морском и речном судоходстве и т. д.

Паровая турбина является основным типом двигателя на современной тепловой электростанции и в том числе атомной. Паровая турбина обладает большой быстроходностью, отличается сравнительно малыми размерами и массой и может быть построена на очень большую мощность (более 1000 МВт), превышающую мощность какой-либо другой машины. Вместе с тем у паровой турбины исключительно хорошие технико-экономические показатели: относительно небольшая удельная стоимость, высокие экономичность, надежность и ресурс работы, составляющий десятки лет.

Задачей данной работы является ознакомление с многообразием паровых турбин. Все многообразие современных паровых турбин можно классифицировать по 8 основным признакам:

• 1. По использованию в промышленности;
• 2. По числу ступеней;
• 3. По направлению потока пара;
• 4. По числу корпусов (цилиндров);
• 5. По принципу парораспределения;
• 6. По принципу действий пара;
• 7. По характеру теплового процесса;
• 8. По параметрам свежего пара;

В зависимости от конструктивных особенностей, характера теплового процесса, параметров свежего и отработавшего пара и использования в промышленности существуют различные признаки классификации паровых турбин. паровая турбина многоцилиндровый.

• 1. По использованию в промышленности все турбины делятся на:
  • а) транспортные турбины — турбины нестационарного типа с переменным числом оборотов; турбины этого типа применяются для привода гребных винтов крупных судов (судовые турбины) и на железнодорожном транспорте (турболокомотивы).
  • б) Стационарные паровые турбины — это турбины, сохраняющие при эксплуатации неизменным свое местоположение. Стационарные турбины в свою очередь подразделяются на:
• 1) Энергетические турбины — турбины стационарного типа с постоянным числом оборотов, предназначенные для привода электрических генераторов, включенных в энергосистему, и отпуска теплоты крупным потребителям, например (жилым районам, городам и т. д.). Их устанавливают на крупных ГРЭС, АЭС и ТЭЦ; Энергетические турбины характеризуются прежде всего большой мощностью, а их режим работы — практически постоянной частотой вращения. Подавляющее большинство энергетических турбин выполняют на номинальную частоту вращения 3000 1/мин. Их называют быстроходными. Для АЭС некоторые турбины выполняют тихоходными — на частоту вращения 1500 1/мин. [2]
• 2) Промышленные и вспомогательные турбины — турбины стационарного типа с переменным числом оборотов. Промышленные турбины служат для производства теплоты и электрической энергии, однако их главной целью является обслуживание промышленного предприятия, например металлургического, текстильного, химического и т. д. Часто чаткие турбины работают на мальмощную индивидуальную электрическую сеть, а иногда используются для привода агрегатов с переменной частотой вращения, например воздуходувок доменных печей. Мощность промышленных турбин существенно меньше, чем энергетических.

Вспомогательные турбины используются для обеспечения технологического процесса производства электроэнергии — обычно для привода питательных насосов, вентиляторов, воздуходувок котла и т. д.; [2].

• 2. По числу ступеней:
  • а) одноступенчатые турбины — с одной или несколькими ступенями скорости; эти турбины (обычно небольшой мощности) применяются главным образом для привода центробежных насосов, вентиляторов и других аналогичных механизмов;
  • б) многоступенчатые турбины активного и реактивного типов малой, средней и большой мощности. [1]
• 3. По направлению потока пара:
  • а) осевые турбины, в которых поток пара движется вдоль оси турбины;
  • б) радиальные турбины, в которых поток пара движется в плоскости, перпендикулярной оси вращения турбины; иногда одна или несколько последних ступеней мощных радиальных конденсационных турбин выполняются осевыми. Радиальные турбины в свою очередь подразделяются на имеющие неподвижные направляющие лопатки и на имеющие только вращающиеся рабочие лопатки. 1]
• 4. По числу корпусов (цилиндров):
  • а) однокорпусные (одноцилиндровые);
  • б) двухкорпусные (двухцилиндровые);
  • в) многокорпусные (многоцилиндровые).

Большинство турбин выполняют многоцилиндровыми. Это позволяет получить более высокую мощность в одном агрегате, что удешевляет и турбину и электростанцию. Наибольшее число цилиндров, из которых состоит современная турбина — 5. [2].

Многоцилиндровые турбины, у которых валы отдельных корпусов составляют продолжение один другого и присоединены к одному генератору, называются одновальными; турбины с параллельным расположением валов называются многовальными. В последнем случае каждый вал имеет свой генератор. [1].

• 5. По принципу парораспределения:
  • а) турбины с дроссельным парораспределением, у которых свежий пар поступает через один или несколько одновременно (в зависимости от развиваемой мощности) открывающихся клапанов, в настоящий момент не находят применения;
  • б) турбины с сопловым парораспределением, у которых свежий пар поступает через два или несколько последовательно открывающихся регулирующих клапанов;
  • в) турбины с обводным парораспределением, у которых, кроме подвода свежего пара к соплам первой ступени, имеется подвод свежего пара к одной, двум или даже трем промежуточным ступеням (устаревшие турбины). 1]
• 6. По принципу действий пара:
  • а) активные турбины, в которых потенциальная энергия пара превращается в кинетическую в каналах между неподвижными лопатками или в соплах, а на рабочих лопатках кинетическая энергия пара превращается в механическую работу; в применении к современным активным турбинам это понятие несколько условно, так как они работают с некоторой степенью реакции на рабочих лопатках, возрастающей от ступени к ступени по направлению хода пара, особенно в конденсационных турбинах. Турбины активного типа выполняются только осевыми;
  • б) реактивные турбины, в которых расширение пара в направляющих и рабочих каналах каждой ступени происходит примерно в одинаковой степени. Эти турбины могут быть как осевыми, так и радиальными, а последние в свою очередь могут исполняться как с неподвижными направляющими лопатками, так и с только вращающимися рабочими лопатками.
• 7. По характеру теплового процесса:
  • а) конденсационные турбины с регенерацией; в этих турбинах основной поток пара при давлении ниже атмосферного направляется в конденсатор. Так как скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации отработавшего пара, у данного типа турбин полностью теряется, то для уменьшения этой потери из промежуточных ступеней турбины осуществляется частичный, нерегулируемый по давлению отбор¹ пара для подогрева питательной воды; количество таких отборов бывает от 2—3 до 8—9 [1]. Главное назначение конденсационных турбин — обеспечивать производство электроэнергии, поэтому они являются основными агрегатами мощных ТЭС и АЭС (мощность крупных конденсационных турбоагрегатов достигает 1000−1200 Мвт)[2].
  • б) теплофикационные турбины с одним или двумя регулируемыми (по давлению) отборами пара из промежуточных ступеней для производственных и отопительных целей при частичном пропуске пара в конденсатор. 1] Они предназначены для выработки теплоты и электрической энергии. Турбина может иметь отопительный отбор для отопления зданий, предприятий и т. д., производственный отбор для технологических нужд промышленных предприятий, а также и тот и другой отбор. [2].
  • в) турбины с противодавлением, тепло отработавшего пара которых используется для отопительных или производственных целей. В ней пар из последней ступени направляется не в конденсатор, а обычно производственному потребителю. К этому типу турбин, хотя и несколько условно, можно отнести также и турбины с ухудшенным вакуумом, у которых тепло отработавшего пара может использоваться для отопления, горячего водоразбора или технологических целей [1];
  • г) предвключенные турбины (это также турбины с противодавлением), но их отработавший пар используется для работы в турбинах среднего давления. Такие турбины обычно работают при высоких параметрах свежего пара и применяются при надстройке электростанций средних параметров с целью повышения экономичности их работы. Под надстройкой электростанции понимают установку на ней котлов высокого, сверхвысокого и сверхкритического давлений и предвключенных турбин в качестве блока высокого давления на базе существующей станции среднего давления;
  • д) турбины с противодавлением и регулируемым по давлению отбором пара из промежуточной ступени. Таким образом, главным назначением такой турбины является производство пара заданного давления (в пределах 0,3−3 Мпа). 2];
  • е) турбины мятого пара, использующие для выработки электроэнергии отработавший пар молотов, прессов и паровых поршневых машин;
  • ж) турбины двух и трех давлений с подводом отработавшего пара различных давлений к промежуточным ступеням турбины.

Турбины, перечисленные в п. «б"—"д», кроме регулируемых отборов пара, обычно имеют нерегулируемые отборы для регенерации.

По ГОСТ 3618–82 приняты следующие обозначения турбин. Первая буква характеризует тип турбины;

К — конденсационная;

Т — теплофикационная с отопительным отбором пара;

П — теплофикационная с производственным отбором пара для промышленного потребителя;

ПТ — теплофикационная с производственным и отопительным регулируемыми отборами пара;

Р — с противодавлением;

ПР — теплофикационная с производственным отбором и противодавлением; ТР — теплофикационная с отопительным отбором и противодавлением;

ТК — теплофикационная с отопительным отбором и большой конденсационной мощностью;

КТ — теплофикационная с отопительными отборами нерегулируемого давления.

После буквы в обозначении указываются мощность турбины, МВт (если дробь, то в числителе номинальная, а в знаменателе максимальная мощность), а затем начальное давление пара перед стопорным клапаном турбины, МПа (кгс/см² в старых обозначениях). Под чертой для турбин типов П, ПТ, Р и ПР указывается номинальное давление производственного отбора или противодавление, МПа (кгс/см²) [3].

• 8. По параметрам свежего пара1:
  • а) турбины среднего давления, работающие на свежем паре с давлением 34,3 бар и температурой 435 °C;
  • б) турбины повышенного давления, работающие на свежем паре с давлением 88 бар и температурой 535 °C;
  • в) турбины высокого давления, работающие на свежем паре с давлением 127,5 бар и температурой 565 °C, с промежуточным перегревом пара до температуры 565 °C;
  • г) турбины сверхкритических параметров, работающие на свежем паре с давлением 235,5 бар и температурой 560 °C с промежуточным перегревом пара до температуры 565 °C. [1]

Таким образом в реферате представлены основные классификационные признаки современных паровых турбин. Учтен их широкий спектр и техническое многообразие.

• 1. Шляхнин П. Н. Паровые и газовые турбины. Учебник для техникумов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., «Энергия», 1974. — 224с.
• 2. Трухний А. Д. Стационарные паровые турбины. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 640с.;
• 3. Паровые и газовые турбины атомных электростанций: Учеб. пособие для вузов/ Б. М. Трояновский, Г. А. Филиппов, А. Е. Булкин — М.: Энергоатомиздат, 1985 — 256с., ил.