Паровая турбина

ПАРОВАЯ ТУРБИНА, первичный  паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа - ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии пара водяного в механическую работу. Поток водяного пара поступает  через направляющие аппараты на криволинейные  лопатки, закреплённые 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  Паровую турбину делались очень давно. Известно описание примитивной Паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 в. до н. э.). Однако только в кон. 19 в., когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, К. Г. П. Лавалъ (Швеция) и Ч. А. Парсоне (Великобритания) независимо друг от друга в 1884-89 создали промышленно пригодные Паровые турбины. 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. Паровой турбины, работающие по этому принципу, получили название активных Паровых турбин. Парсонс создал многоступенчатую реактивную Паровую турбину, в к-рой 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 Паровой турбины 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  Паровых турбин. Лаваля (до 30 000 об/мин у первых образцов) привели к тому, что они сохранили своё значение только для привода вспомогательных механизмов. Активные Паровые турбины развивались в направлении создания многоступенчатых конструкций, в к-рых расширение пара осуществлялось в ряде последовательно расположенных ступеней. Это позволило значительно увеличить единичную мощность Паровых турбин, сохранив

умеренную частоту  вращения, необходимую для непосредственного  соединения вала Паровых турбин с  вращаемым ею механизмом.

Реактивная Паровая  турбина Парсонса нек-рое время применялась (в основном на воен. кораблях), но постепенно уступила место более компактным комбинированным активно-реактивным Паровым турбинам, у к-рых 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 Паровые турбины  обычно подразделяют на 3 осн. группы: чисто конденсационные, теплофикационные и специального назначения. Чисто конденсационные Паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механич. работу. Эти Паровые 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)- осн. оборудование конденсационных электростанций. Чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее и тем ниже

стоимость 1 кет установленной  мощности. Поэтому мощность Паровых  турбин растёт из года в год.

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 частоты вращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных Паровых турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые Паровые 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 Паровых турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических  целей (варка, сушка, отопление). Электрич. мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой Паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопит. системы в греющем паре и меняется вместе с ней. 

Паровые турбины  специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургич., маш.-строит. и хим. предприятий. К ним относятся Паровые турбины мятого пара, двух давлений и предвключённые.

Паровые турбины  мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых  молотов и прессов, имеющий давление

немного выше атмосферного. Паровые турбины  двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.

 Предвключённые Паровые турбины представляют

собой турбины с  высоким начальным давлением  и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих Паровых турбин направляют в другие Паровые турбины  с более низким начальным давлением  пара. Необходимость в предвключённых Паровых турбин возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых

котлов более высокого давления, на к-рое не рассчитаны ранее установленные на электростанции Паровых турбин.

Паровые турбины  спец. назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные Паровые турбины, а в большинстве случаев изготовляют по отд. заказам.

Одноступенчатые активные турбины применяют только для  привода быстроходных

вспомогат. механизмов, экономичность к-рых не имеет решающего значения. Хорошая экономичность Паровых турбин, работающей с умеренными окружными скоростями при большом теплопадении, достигается применением ступеней давления.