Парова турбіна
Парова турбіна ( фр. turbine від лат. turbo вихор, обертання) - це тепловий двигун безперервної дії, в лопатковому апараті якого потенційна енергія стислої і нагрітої водяної пари перетворюється в кінетичну, яка в свою чергу здійснює механічну роботу на валу. Потік водяної пари поступає через направляючі апарати на криволінійні лопатки, закріплені по колу ротора, і, впливаючи на них, призводить ротор в обертання. Парова турбіна є одним з елементів паротурбінної установки (ПТУ). Окремі типи парових турбін також призначені для забезпечення споживачів тепловою енергією. Парова турбіна і електрогенератор складають турбоагрегат.
Основні конструкції парових турбін
Парова турбіна складається з двох основних частин. Ротор з лопатками - рухома частина турбіни. Статор з соплами - нерухома частина. У напрямку руху потоку пари розрізняють аксіальні парові турбіни, у яких потік пари рухається уздовж осі турбіни, і радіальні, напрям потоку пари в яких перпендикулярний, а робочі лопатки розташовані паралельно осі обертання. За кількістю контурів (циліндрів) турбіни підрозділяють на одноконтурні та двох-трьох-, чотирьох-рідко пятиконтурні. Багатоциліндрова турбіна дозволяє використовувати великі теплові перепади ентальпії, розмістивши велике число ступенів тиску, застосувати високоякісні матеріали в частинах високого тиску і роздвоєння потоку пари в частинах середнього і низького тиску. Така турбіна виходить дорожчою, важкою і складною. Тому багатокорпусні турбіни використовуються в потужних паротурбінних установках. За кількістю валів розрізняють одновальні, двохвальні, рідше трьохвальні, які пов'язані спільністю теплового процесу або загальною зубчастою передачею (редуктором). Нерухому частину - корпус (статор) - виконують роз’ємною в горизонтальній площині для можливості виїмки чи монтажу ротора. У корпусі є виточки для установки діафрагм, роз'єм яких збігається з площиною роз'єму корпусу турбіни. За периферії діафрагм розміщені соплові канали (грати), утворені криволінійними лопатками, залитими в тіло діафрагм або привареними до нього. У місцях проходу вала крізь стінки корпусу встановлені кінцеві ущільнення для попередження витоків пари назовні (з боку високого тиску) і засмоктування повітря в корпус (з боку низького). На передньому кінці валу встановлюється граничний регулятор (регулятор безпеки), автоматично зупиняє турбіну при збільшенні частоти обертання на 10-12% понад номінальну.
Класифікація парових турбін
Залежно від характеру теплового процесу парові турбіни поділяються на 3 основні групи: конденсаційні, теплофікаційні та турбіни спеціального призначення. Також за типом ступенів турбін вони класифікуються як активні та реактивні.
Конденсаційні парові турбіни Конденсаційні парові турбіни служать для перетворення максимально можливої частини теплоти пари в механічну роботу. Вони працюють з випуском (вихлопом) відпрацьованої пари в конденсатор, в якому підтримується вакуум (звідси виникло найменування). Конденсаційні турбіни бувають стаціонарними і транспортними. Стаціонарні турбіни виготовляються на одному валу з генераторами змінного струму. Такі агрегати називають турбогенераторами. Теплові електростанції, на яких встановлені конденсаційні турбіни, називаються конденсаційними електричними станціями ( КЕС). Транспортні парові турбіни використовуються як головних так і в допоміжних двигунах на кораблях і суднах. Неодноразово робилися спроби застосувати парові турбіни на локомотивах, проте паротурбовози поширення не отримали. Для з'єднання швидкохідних турбін з гребними гвинтами, які вимагають невеликої (від 100 до 500 об / хв) частоти обертання, застосовують зубчасті редуктори. На відміну від стаціонарних турбін (крім турбовоздуходувок), суднові працюють зі змінною частотою обертання, що визначається необхідною швидкістю ходу судна.
Теплофікаційні парові турбіни Теплофікаційні парові турбіни служать для одночасного отримання електричної та теплової енергії. Але основний кінцевий продукт таких турбін - тепло. Теплові електростанції, на яких встановлені теплофікаційні парові турбіни, називаються теплоелектроцентралями ( ТЕЦ). До теплофікаційних парових турбін відносяться турбіни з протитиском, з регульованим відбором пари, а також з відбором і протитиском. У турбін з відбором і протитиском частина пари відводиться з 1 або 2 проміжних ступенів, а вся відпрацьована пара прямує з випускного патрубка в опалювальну систему або до мережевого підігрівача.
Парові турбіни спеціального призначення Парові турбіни спеціального призначення зазвичай працюють на теплі металургійних, машинобудівних, і хімічних підприємств. До турбін спеціального призначення відносяться приводні турбіни різних агрегатів, що вимагають високої потужності приводу. Наприклад живильні насоси потужних енергоблоків електростанцій, нагнітачі і компресори газокомпресорних станцій і т. д. Зазвичай стаціонарні парові турбіни мають нерегульовані відбори пари із ступенів тиску для регенеративного підігріву живильної води. Парові турбіни спеціального призначення не будують серіями, як конденсаційні і теплофікаційні, а в більшості випадків виготовляють за окремими замовленнями.
