Основные классификационные признаки современных паровых турбин

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

Паровая турбина является основным типом теплового двигателя на современной тепловой электростанции и в том числе атомной. Паровая турбина обладает большой быстроходностью, отличается сравнительно 1

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 паровых турбин хорошие технико-экономические показатели: относительно небольшая удельная стоимость, высокая экономичность, надежность и ресурс работы, составляющий десятки лет.

В зависимости от конструктивных особенностей, характера теплового процесса и использования в промышленности существуют различные признаки классификации паровых турбин. Рассмотрим 8 основных признаков классификации современных паровых турбин (рис. 1).

Рис. 1. Схема классификации паровых турбин

По использованию в промышленности все паровые турбины делятся на: а) транспортные турбины – турбины нестационарного типа с переменным числом оборотов, которые применяются для привода гребных 2

винтов крупных судов и на железнодорожном транспорте (турболокомотивы); б) стационарные паровые турбины – это турбины, сохраняющие при эксплуатации неизменным свое местоположение.

Стационарные турбины в свою очередь подразделяются на: а) энергетические турбины – турбины 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 ТЭЦ, ГРЭС и АЭС. Подавляющее большинство энергетических турбин выполняют на номинальную частоту вращения 3000 об/мин, их называют быстроходными. Для АЭС некоторые турбины выполняются тихоходными – на частоту вращения 1500 об/мин.; б) промышленные и вспомогательные турбины – турбины с переменным числом оборотов. Промышленные турбины служат для производства тепловой и электрической энергии для нужд промышленных предприятий, например металлургического, текстильного, химического производства. При этом мощность промышленных турбин существенно ниже энергетических. Вспомогательные турбины    используются для    обеспечения технологического процесса производства электроэнергии – обычно для привода питательных насосов, вентиляторов, воздуходувок котла и т.д [1].

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.

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 3

турбины; иногда одна или несколько последних ступеней мощных радиальных конденсационных турбин выполняются осевыми.

По числу корпусов (цилиндров):   а) однокорпусные; б)

двухкорпусные; в) многокорпусные (многоцилиндровые), которые позволяют получить более высокую мощность в одном агрегате, что удешевляет и турбину и электростанцию. Наибольшее число цилиндров, из которых состоит современная турбина – 5. Многоцилиндровые турбины, у которых валы отдельных корпусов составляют продолжение один другого и присоединены к одному генератору, называются одновальными, а турбины с параллельным расположением валов называются многовальными, где каждый вал имеет свой генератор.

По принципу парораспределения: а) турбины с дроссельным парораспределением 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 к промежуточным ступеням (устаревшие турбины).

По принципу действий пара: а) активные турбины, в которых потенциальная энергия пара превращается в кинетическую в каналах между неподвижными лопатками или в соплах, при этом турбины активного типа выполняются только осевыми; б) реактивные турбины, в которых расширение пара в направляющих и рабочих каналах происходит примерно в одинаковой степени, причем турбины могут быть как осевого, так и радиального исполнения.

По характеру теплового процесса: а) конденсационные турбины предназначены для производства электроэнергии, где основной поток пара при давлении ниже атмосферного направляется в конденсатор; б) теплофикационные турбины с регулируемыми отборами пара для 4

производственных и отопительных целей при частичном пропуске пара в конденсатор, они предназначены для выработки тепловой и электрической энергии; в) турбины с противодавлением, где теплота отработавшего пара используется для отопительных или производственных целей, пар из последней ступени направляется не в конденсатор, а производственному потребителю; г) предвключенные турбины, где отработавший пар используется для работы в турбинах среднего давления, применяются при надстройке электростанций средних параметров с целью повышения экономичности их работы; д) турбины мятого пара, использующие для выработки электроэнергии отработавший пар молотов, прессов [2].

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

Несмотря на то, что паровые турбины впервые использовали в 19 столетии, они не только востребованы, но и включаются в современные технологические процессы выработки электрической энергии. На их долю приходится около 80% генерируемой электроэнергии в мире.