Класифікація сучасних парових турбін
Класифікація сучасних парових турбін
Реферат з дисципліни «Вступ до напряму»
Виконав студент Парубець О.О.
Новосибірський державний технічний університет
Парова турбіна є силовим двигуном, в якому потенційна енергія пари перетворюється на кінетичну, а кінетична у свою чергу перетворюється на механічну енергію обертання валу. Вал турбіни безпосередньо або за допомогою зубчастої передачі з'єднується з робочою машиною. Залежно від призначення робочої машини парова турбіна може бути застосована в різних галузях промисловості: в енергетиці, на транспорті, в морському і річковому судноплавстві і т.д.
Парова турбіна є основним типом двигуна на сучасній тепловій електростанції і в тому числі атомної. Парова турбіна має велику швидкохідність, відрізняється порівняно малими розмірами і масою і може бути побудована на дуже велику потужність (понад 1000 МВт), що перевищує потужність будь-якої іншої машини. Водночас у парової турбіни винятково хороші техніко-економічні показники: відносно невелика питома вартість, висока економічність, надійність та ресурс роботи, що становить десятки років.
Завданням даної є ознайомлення з різноманіттям парових турбін. Все різноманіття сучасних парових турбін можна класифікувати за 8 основними ознаками:
1. По використанню у промисловості;
2. За кількістю ступенів;
3. У напрямку потоку пари;
4. За кількістю корпусів (циліндрів);
5. За принципом паророзподілу;
6. За принципом дій пари;
7. За характером теплового процесу;
8. За параметрами свіжої пари;
Класифікація парових турбін
Залежно відконструктивних особливостей, характеру теплового процесу, параметрів свіжої та відпрацьованої пари та використання в промисловості існують різні ознаки класифікації парових турбін.
1. За використанням у промисловості всі турбіни поділяються на:
а) транспортні турбіни - турбіни нестаціонарного типу із змінним числом оборотів; турбіни цього типу застосовуються для приводу гребних гвинтів великих суден (суднові турбіни) та на залізничному транспорті (турболокомотиви).
б) Стаціонарні парові турбіни - це турбіни, що зберігають при експлуатації незмінним своє місцезнаходження. Стаціонарні турбіни у свою чергу поділяються на:
1) Енергетичні турбіни - турбіни стаціонарного типу з постійним числом оборотів, призначені для приводу електричних генераторів, включених до енергосистеми, та відпустки теплоти великим споживачам, наприклад (житловим районам, містам тощо). Їх встановлюють на великих ДРЕС, АЕС та ТЕЦ; Енергетичні турбіни характеризуються насамперед великою потужністю, які режим роботи - практично постійної частотою обертання. Переважна більшість енергетичних турбін виконують номінальну частоту обертання 3000 1/хв. Їх називають швидкохідними. Для АЕС деякі турбіни виконують тихохідними – на частоту обертання 1500 1/хв. [2]
2) Промислові та допоміжні турбіни - турбіни стаціонарного типу зі змінним числом оборотів. Промислові турбіни служать для теплоти та електричної енергії, проте їх головною метою є обслуговування промислового підприємства, наприклад металургійного, текстильного, хімічного і т.д. Часто жваві турбіни працюють на мальмощную індивідуальну електричну мережу, а іноді використовуються для приводу агрегатів зі змінною частотою обертання,наприклад повітродувок доменних печей. Потужність промислових турбін значно менше, ніж енергетичних.
Допоміжні турбіни використовуються для забезпечення технологічного процесу виробництва електроенергії – зазвичай для приводу поживних насосів, вентиляторів, повітродувок котла тощо; [2]
2. За кількістю ступенів:
а) одноступінчасті турбіни - з однією або декількома ступенями швидкості; ці турбіни (зазвичай невеликий потужності) застосовуються головним чином приводу відцентрових насосів, вентиляторів та інших аналогічних механізмів;
б) багатоступінчасті турбіни активного та реактивного типів малої, середньої та великої потужності. [1]
3. У напрямку потоку пари:
а) осьові турбіни, у яких потік пари рухається вздовж осі турбіни;
б) радіальні турбіни, в яких потік пари рухається в площині перпендикулярної осі обертання турбіни; іноді один або кілька останніх щаблів потужних радіальних конденсаційних турбін виконуються осьовими. Радіальні турбіни у свою чергу поділяються на мають нерухомі напрямні лопатки і на робочі лопатки, що мають тільки обертаються.[1]
4. За кількістю корпусів (циліндрів):
а) однокорпусні (одноциліндрові);
б) двокорпусні (двоциліндрові);
в) багатокорпусні (багатоциліндрові).
Більшість турбін виконують багатоциліндровими. Це дозволяє отримати більш високу потужність в одному агрегаті, що здешевлює і турбіну, і електростанцію. Найбільше циліндрів, у тому числі складається сучасна турбіна - 5. [2]
Багатоциліндрові турбіни, у яких вали окремих корпусів складають продовження один одного та приєднані до одного генератора, називаються одновальними; турбіни з паралельним розташуванням валів називаютьсябагатовальними. У разі кожен вал має власний генератор. [1]
5. За принципом паророзподілу:
а) турбіни з дросельним паророзподілом, у яких свіжа пара надходить через один або кілька одночасно (залежно від потужності) клапанів, що відкриваються, в даний момент не знаходять застосування;
б) турбіни з сопловим паророзподілом, у яких свіжа пара надходить через два або декілька регулюючих клапанів, що послідовно відкриваються;
в) турбіни з обвідним паророзподілом, у яких, крім підведення свіжої пари до сопла першого ступеня, є підведення свіжої пари до однієї, двох або навіть трьох проміжних щаблів (застарілі турбіни).[1]
6. За принципом дій пара:
а) активні турбіни, в яких потенційна енергія пари перетворюється на кінетичну в каналах між нерухомими лопатками або в соплах, а на робочих лопатках кінетична енергія пари перетворюється на механічну роботу; у застосуванні до сучасних активних турбін це поняття дещо умовно, так як вони працюють з деяким ступенем реакції на робочих лопатках, що зростає від ступеня до ступеня у напрямку ходу пари, особливо в конденсаційних турбінах. Турбіни активного типу виконуються лише осьовими;
б) реактивні турбіни, в яких розширення пари в напрямних і робочих каналах кожного ступеня відбувається приблизно однаковою мірою. Ці турбіни можуть бути як осьовими, так і радіальними, а останні у свою чергу можуть виконуватися як з нерухомими напрямними лопатками, так і з робочими лопатками, що тільки обертаються.
7. За характером теплового процесу:
а) конденсаційні турбіни з регенерацією; в цих турбінах основний потік пари при тиску нижче атмосферного спрямовується вконденсатор. Так як прихована теплота пароутворення, що виділяється при конденсації пари, що відпрацювала, у даного типу турбін повністю втрачається, то для зменшення цієї втрати з проміжних ступенів турбіни здійснюється частковий, нерегульований по тиску отбор1 пари для підігріву поживної води; кількість таких відборів буває від 2-3 до 8-9 [1]. Головне призначення конденсаційних турбін - забезпечувати виробництво електроенергії, тому є основними агрегатами потужних ТЕС і АЕС (потужність великих конденсаційних турбоагрегатів сягає 1000-1200 Мвт)[2].
б) теплофікаційні турбіни з одним або двома регульованими (по тиску) відборами пари з проміжних щаблів для виробничих та опалювальних цілей при частковому пропуску пари в конденсатор.[1] Вони призначені для вироблення теплоти та електричної енергії. Турбіна може мати опалювальний відбір для опалення будівель, підприємств і т.д., виробничий відбір для технологічних потреб промислових підприємств, а також той і інший відбір. [2].
в) турбіни з протитиском, тепло відпрацьованої пари яких використовується для опалювальних або виробничих цілей. У ній пара з останнього ступеня прямує над конденсатор, а зазвичай виробничому споживачеві. До цього типу турбін, хоч і дещо умовно, можна віднести також і турбіни з погіршеним вакуумом, у яких тепло відпрацьованої пари може використовуватися для опалення, гарячого водорозбору або технологічних цілей [1];
г) предвключенные турбіни (це також турбіни з протитиском), але їх відпрацьована пара використовується для роботи в турбінах середнього тиску. Такі турбіни зазвичай працюють при високих параметрах свіжої пари та застосовуються при надбудові електростанцій середніх параметрів з метою підвищенняекономічності їхньої роботи. Під надбудовою електростанції розуміють установку на ній котлів високого, надвисокого та надкритичного тисків та передвключених турбін як блок високого тиску на базі існуючої станції середнього тиску;
д) турбіни з протитиском і регульованим по тиску відбором пари з проміжного ступеня. Отже, головним призначенням такий турбіни є виробництво пари заданого тиску (не більше 0,3-3 Мпа).[2];
е) турбіни м'ятої пари, що використовують для вироблення електроенергії пар молотів, пресів і парових поршневих машин, що відпрацював;
1 Відбір пари - кількість пари, що віддається турбіною для зовнішнього теплового споживання, .т.е. понад витрати на регенеративний підігрів поживної води.
Турбіни, перелічені в п. «б»-д, крім регульованих відборів пари, зазвичай мають нерегульовані відбори для регенерації.
За ГОСТ 3618-82 прийняті такі позначення турбін. Перша літера характеризує тип турбіни;
Т - теплофікаційна з опалювальним відбором пари;
П – теплофікаційна з виробничим відбором пара для промислового споживача;
ПТ - теплофікаційна з виробничим та опалювальним регульованими відборами пари;
Р - з протитиском;
ПР - теплофікаційна з виробничим відбором та протитиском; ТР - теплофікаційна з опалювальним відбором та протитиском;
ТК - теплофікаційна з опалювальним відбором та великою конденсаційною потужністю;
КТ - теплофікаційна з опалювальними відборами нерегульованого тиску.
Після літери в позначенні вказуються потужність турбіни, МВт (якщо дріб, то в чисельнику номінальна, а в знаменнику максимальна потужність), а потім початковий тиск пари перед стопорнимклапаном турбіни, МПа (кгс/см2 у старих позначеннях). Під рисою турбін типів П, ПТ, Р і ПР вказується номінальний тиск виробничого відбору чи протитиск, МПа (кгс/см2) [3].
8. За параметрами свіжої пари1:
а) турбіни середнього тиску, що працюють на свіжій парі з тиском 34,3 бар та температурою 435°С;
б) турбіни підвищеного тиску, що працюють на свіжій парі з тиском 88 бар та температурою 535°С;
в) турбіни високого тиску, що працюють на свіжій парі з тиском 127,5 бар і температурою 565°З проміжним перегріванням пари до температури 565°С;
г) турбіни надкритичних параметрів, що працюють на свіжій парі з тиском 235,5 бар і температурою 560°З проміжним перегрівом пари до температури 565°С. [1]
1 Свіжа пара - пара перед стопорними клапанами турбіни або циліндра високого тиску багатоциліндрової парової турбіни[3]
Таким чином, у рефераті представлені основні класифікаційні ознаки сучасних парових турбін. Враховано їх широкий спектр та технічне різноманіття.
Шляхнін П.М. Парові та газові турбіни. Підручник для технікумів Вид. 2-ге, перероб. та доп., М., "Енергія", 1974. - 224с.
Трухній А.Д. Стаціонарні парові турбіни. - 2-ге вид. перероб. та дод. - М.: Вища школа, 1990. - 640с.;
Парові та газові турбіни атомних електростанцій: Навч. посібник для вузів/Б.М. Трояновський, Г.А. Філіппов, А.Є. Булкін - М.: Вища школа, 1985 - 256с., іл.
">