Правила пользования паровой турбины кратко

Обновлено: 04.07.2024

Солнце и пища до XX века были основными источниками энергии для человека. Люди научились не только эксплуатировать, но и накапливать солнечную энергию, превращать её в другие виды, извлекать из различных субстанций (древесина, ископаемое топливо). Даже с освоением ядерной энергетики отказаться от превращения тепловой энергии в механическую пока не получается: реактор атомной электростанции без турбины не создать. Рассмотрим, какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами. Разберёмся, как они работают, из чего состоят, где применяются.

Паровая турбина: строение, принцип работы

Тепловые двигатели начали массово применяться во времена промышленной революции, известными обывателю они стали, наверное, после запуска паровозов. Паровая турбина – это компактная усовершенствованная паровая машина.

В состав теплового двигателя входят:

статор с клапанами;
стальной цилиндр;
рабочие колёса;
лопатки аэродинамической конфигурации;
сопла или направляющие лопатки.

Принцип действия паровой турбины заключается в преобразовании потенциальной энергии горячего пара в кинетическую. Последняя трансформируется в механическую энергию, заставляя вал агрегата вращаться.

Из парогенератора или котла горячий водяной пар поступает на направляющие лопатки турбины. Газ вырывается из пустот между направляющими лопатками и направляется к рабочему колесу. Из-за возникновения разности давления между поверхностями лопастей создаётся подъёмная сила, которая заставляет их вращаться вместе с валом. Размеры лопаток постепенно увеличиваются, что объясняется падением давления и кинетической энергии пара.

Используемые на электростанциях паровые турбины состоят из ряда степеней высокого, среднего и низкого давления объединённых общим валом. Конец вала присоединяется к генератору.

Между ступенями агрегата обычно устанавливаются паровые котлы, нагревающие его. Процесс называют вторичным нагревом пара. Между секциями также могут устанавливаться неподвижные лопатки, уменьшающие площадь потока пара, а значит, его скорость возрастает вместе с кинетической энергией в соответствии со вторым законом термодинамики.

Из-за расширения горячего газа в систему он подаётся по узкому паропроводу, а выводится – по трубе большого диаметра. Чтобы скорость потока не превысила критического значения, и ему было куда расширяться, увеличивают проточную площадь. В строение турбины при проектировании закладывается увеличение размера лопаток с каждой секцией.

К особенностям работы таких агрегатов относят:

проблематичность управления скоростью вращения в широких пределах;
вращение в одном направлении;
отсутствие вибраций и толчков, присущих двигателям с поршнем;
возможность построения огромных агрегатов мощностью миллионы киловатт.

Применение паровых турбин

Теперь вы знаете, как работает паровая турбина. Применяется такая тепловая машина преимущественно на атомных электростанциях – участвует в преобразовании энергии деления ядра в тепловую и на тепловых, где их конечный продукт – тепло. Нашли своё место на химических, металлургических предприятиях: паровые молоты, смазочные масляные насосы.

Использование паровой турбины производится по всем требованиям, указанным в инструкции заводом-производителем

В инструкциях содержатся составленные специалистами правила для избежания опасных ситуаций составлены правила технической эксплуатации, требования противопожарной безопасности и техника безопасности при обслуживании и ремонте оборудования.

По вышеуказанным материалам на всех электростанциях составляются локальные инструкции: правила использования турбины, правила пуска, остановки и вывода в ремонт. Действия при возможных неполадках и порядок их устранения (например: замена запасных частей паровых турбин, модернизация оборудования, восстановление рабочих поверхностей деталей и узлов парового оборудования), являющиеся обязательными для изучения перед началом работы.

Проблемы, мешающие запуску турбины

Несмотря на множество конструкций турбин, различия их схем и вспомогательного оборудования, имеется общий список часто встречающихся поломок, которые необходимо устранять до начала запуска.

Запуск запрещен в случае:

Отсутствия или неисправности основного прибора, в том числе датчики теплового процесса турбины и её механического состояния (виброметр, манометр, тахометр и другие);

Неисправная система смазки (сбитый уровень масла или указателя уровня), неисправность маслоохладителя, маслопровода и прочего;

Неисправность системы защиты по контуру, и прекращение подачи пара. В этом случае осуществляется проверка всей цепочки защиты, начиная с датчиков и заканчивая исполнительными органами (стопорный клапан, промперегрев и прочие);

При наличии неисправностей в системе регулирования;

В случае неисправности валоповоротного устройств. В этом случае подача пара может привести к изгибу ротора.

Подготовка к запуску

Способ запуска турбины меняется от её температуры. Запуск при температуре ниже чем 150 градусов по Цельсию считается "холодным". На такой запуск выделяется не менее трех суток после остановки. Пуск из температуры выше 400 градусов по Цельсию считается "горячим". Если температура турбины между холодным и горячим состоянием, это считают запуском из неостывшего состояния.

Основным правилом любого пуска является — максимально возможная из условия надежности скорость (не повредить).

Главным отличием запуска неблочных турбин (с поперечной связью) применение пара с номинальными параметрами.

Процесс работы с турбиной

Использование установки паротурбины если сократить, состоит из запуска, нагрузки и остановки.

Запуск турбины

Весь запуск турбины разделяют на три этапа:

подготовительный;
разворот с доведением до полных оборотов;
синхронизация (подключение к сети) и подача нагрузки.

При подготовительном периоде осуществляется проверка общего состояния всех приборов и остального оборудования турбоустановки, проверяется наличие неоконченных работ и работа сигнализации. Разогрев паропровода и каждой перепускной трубы занимает 1-2 часа. В это время подготавливается вода для подачи в конденсатор. Осуществляется проверка маслонасосов кроме главного (на валу), запускается пусковой и валоповоротный аппарат. Тестируется система защиты и регулировки при закрытии главной задвижке пара, проверяется отсутствие давления возле стопорного клапана. Запускается процесс набора вакуума, в минимальное положение выводится управленческий механизм, запускается автоматическая безопасность и производится открытие дренажей в корпусе турбины.

Ротор приводится во вращение при помощи открытия регулирующего клапана, или байпаса ГПЗ с полностью открытыми регулирующими клапанами.

Изначально в турбине выдерживаются малые обороты (400-800), в это время проверяется температурное расширение, уплотнения, подшипники и прочие приборы (масло, температура, давление).

Критическая частота должна проходиться на скорости поэтому после проверки всех деталей при нормальной ситуации производится разворот, при этом турбина должна постоянно прослушиваться. Различие температуры между нижней и верхней частью цилиндра должно быть не больше 30-35 градусов по Цельсию, а между шпилькой и фланце не больше 20-30 градусов по Цельсию. Следующий осмотр осуществляется при достижении турбиной порога в 3000 оборотов за минуту, проверяется система защиты, система регулирования, производится пробный запуск ручной и дистанционной функции выключения. Устройством производится проверка плавности в перемещении регулирующих клапанов, на пробу запускается автомат безопасности подачи масла к бойку, проверяется механизм повышения оборотов.

После проведенных процедур и при отсутствии конфликтов в системе запуска, на главный щит выводится сигнал "Внимание! Готово!". Генератор подключается к сети, и нагружает турбину по нормативам прописанным в инструкции.

Запуск с наличием противодавления осуществляется двумя методами:

После отключения трубопровода с противодавлением производится запуск турбины совместно с выбросом пара, выхлоп переводится на этот коллектор после превышения давления пара в патрубке выхода в сравнении паропроводом (коллектором) противодавления.
Аналогичным вариантом можно начинать прогрев турбины (после прогрева паропровода) с выхлопа ("хвоста").

Байпас ГПЗ производит толчок ротора, что позволяет после запуска генератора в сеть турбине с противодавлением начать работу по электрическому графику даже при малой нагрузке. Когда все приборы и элементы достигают нагрузки в 15% от стандарта производится включение регулятора давления и перевод турбины на работу в соответствии с тепловым графиком.

Основным отличием турбин с противодавлением является отсутствие конденсатора.

Отдельные свойства при запуске блоков завязаны на различие тепловых схем блочных и неблочных установок. Запуск блочной установки производят при скользящей системе параметров, в этом случае при процессе запуска параметры пара могут постоянно меняться, и порой достигать номинального значения даже при слабой нагрузке.

Нагрузка турбины

В этом случае основная задача работников обслуживания турбины это обеспечение заданных нагрузок, и сохранение гарантий надежности, безопасности и экономичности работ. Максимально или минимально допустимую нагрузку для турбины можно узнать из соответствующих источников.

Особое внимание уделяется параметрам, которые своим изменением выше допустимого предела могут угрожать стабильной работе агрегата (удлинение/сдвиг ротора, состояние вибрации и прочее).

Под постоянным контролем находятся параметры пара, как от промперегрева так и в турбине, датчик масла, нагрев подшипников, уплотнения.

В инструкции по безопасному использованию также указаны вакуум, датчик температуры питательной и охлаждающей воды, повышение или понижение температуры конденсатора — напрямую влияющая на экономичность работ. В соответствии с таблицей понижение температуры питательной воды на 1 градус по цельсию - повышает удельный расход теплоты на 0,01%.

В проточную часть турбины могут занестись соли из пара. Это снижает экономичность процесса и приводит к ухудшению надежности лопаточного аппарата, который воздействует на всю турбину в целом. Для избежания этого рекомендуется периодическая промывка паром. Однако это является очень ответственной, а потому и нежелательной операцией.

Стабильная работа турбины напрямую зависит от тщательности контроля, периодичности проверок и регулировки. Постоянный осмотр каждого узла и элемента в цепи, позволяет избежать неожиданных сюрпризов при эксплуатации.

В соответствии с ПТЭ, в определенные сроки периодически проверяются бойки автоматов безопасности и повышения оборотов, проверяется плотность стопоров, диагностируются регулирующий и обратный клапан. Полная проверка вышеописанного производится после монтажных работ, и 2 раза при капитальном ремонте (до и после). Клапаны стопора и регулировки по стандарту могут имен не абсолютную плотность, однако их параллельное закрытие н должно допускать вращение ротора.

Остановка турбины

Если остановка турбины осуществляется в горячий резерв, температура металла должна сохраняться в как можно более высоком положении. При постановке турбины в долговременный резерв или в случае капитальных или текущих ремонтных работ производится остановка с последующим расхолаживанием.

Перед любой остановкой согласно инструкции производят разгрузку турбины в соответствии с указанием начальника сметы. Производится отключение регулируемого отбора и регенерации.

После снижения нагрузки до 10-15% от общей стандартной нагрузки, после получения разрешения посредством кнопки выключения прекращается подача пара непосредственно в турбину. Для избежания высокого нагрева "хвоста" в краткие сроки проверяется закрытие стопорного и регулирующего клапана, проверяется отрицательная мощность ваттметра, чтобы избежать потребления мощности из сети. Производится отключение генератора из сети.

В случае наличия нагрузки по ваттметру, отключение от сети запрещается. В этом случае закрывается ГПЗ, обтягиваются задвижки на отборе и обстукиваются клапаны, после прекращения поступления пара в турбину происходит отключение от сети.

При процессе разгрузки следует следить за ротором, не допуская достижения критических пределов. Фиксируется кривая выбега ротора. Стандартом является 20-40 минут. В случае отклонения более 2 минут необходимо найти причину изменения.

Вслед за ротором незамедлительно производится выключение валоповортоного устройства, работающего до понижения температуры ниж 200 градусов по Цельсию.

Аварийное выключение турбины

В случае аварийного положения следует действовать по перечню возможных аварийных ситуаций, все положения которого прописаны в противоаварийной инструкции. Согласно ему принимаются меры по ликвидации очагов проблемы и их последствий.

В процессе ликвидации ЧП следует сконцентрировать свое внимание на основных показателях работы агрегата:

Датчики частоты вращения и нагрузки;

Свежий пар и промперегрев;

Конденсатор (вакуум в нем);

Частота вибрации;

Сдвиг по оси и положение ротора относительно своего корпуса;

Масло и давление масла в смазке (на входе и сливе).

В противоаварийной инструкции определены варианты аварийной остановки при разных обстоятельствах.

При аварийной остановке первым делом прекращают подачу свежего пара, и убедившись в остановке подают сигнал на главный пульт "Внимание! Машина в опасности!". Следующим шагом производится отключение генератора от сети. Крайне важно закрыть ГПЗ и её байпас вместе с отбором.

Последующие мероприятия по остановке идут стандартным способом.

В случае необходимости ускоренной остановки ротора (к примеру при резком скачке уровня масла, гидроударе, высокой частоты вибрации и прочего), производится срыв вакуума.

В случае остановки со срывом вакуума ротор останавливается за 15 минут, тогда как при стандартной процедуре это занимает 32-35 минут. Следует учесть что при срыве вакуума идет разогрев выхлопного патрубка, из-за чего срыв вакуума следует производить только в определенный противоаварийной инструкцией случай.

Эксплуатация паровых турбин должна быть организована в строгом соответствии с требованиями инструкций завода-изготовителя, правил технической эксплуатации, пожарной безопасности и техники безопасности при обслуживании тепломеханического оборудования электрических станций и сетей, подготовленными для этой работы специалистами.

На каждой электростанции в соответствии с вышеуказанными материалами разрабатываются местные инструкции по эксплуатации турбин с изложением правил пуска, останова, вывода в ремонт , возможных неполадок на оборудовании турбоагрегата и порядком их предотвращения и устранения, которые являются обязательными для обслуживающего персонала.

Неполадки, препятствующие пуску турбины.

Несмотря на различия в конструкциях турбин, схемах, вспомогательном оборудовании, существует общий для
всех перечень дефектов и неполадок, которые должны устраняться до пуска.

Пуск турбины запрещается:
— при отсутствии или неисправности основных приборов, контролирующих протекание теплового процесса в турбине и ее механическое состояние (манометры, термометры, виброметры, тахометры и др.);
— при неисправной системе смазки , т.е. должен быть произведен осмотр маслобака (уровень масла, указатель
уровня), маслоохладителей, маслопроводов и т.д.;
— при неисправной системе защиты по всем контурам, прекращающим подачу пара в турбину. Проверяется вся цепочка защиты от датчиков до исполнительных органов (реле осевого сдвига, вакуум-реле, автомат безопасности, атмосферные клапаны, стопорный и регулирующие клапаны, запорная арматура на паропроводах свежего пара, промперегрева , отборов);
— при неисправной системе регулирования ;
— при неисправном валоповоротном устройстве. Подача пара на неподвижный ротор может привести к его изгибу.

Подготовка пуска турбины.

Технология пуска турбины зависит от ее температурного состояния. Если температура металла турбины (корпуса ЦВД) ниже 150 °С, то считают, что пуск производится из холодного состояния. На это уходит не менее трех суток после ее останова.

Пуском из горячего состояния соответствует температура турбины 400 °С и выше.

При промежуточном значении температуры считается пуск из неостывшего состояния.

Основной принцип проведения пуска – должен производиться со скоростью максимально возможной по условиям надежности (не навреди).

Основной особенностью пуска неблочной турбины (ТЭС с поперечными связями) является использование пара номинальных параметров.

Пуск турбины состоит из трех этапов: подготовительного, периода разворота с доведением оборотов до полных (3000 об/мин) и синхронизации (включение в сеть) и последующего нагружения.

В подготовительный период проверяется общее состояние всего оборудования турбоустановки, отсутствие неоконченных работ, исправность приборов и сигнализаций. Прогрев паропровода и перепускных труб длится 1-1,5 часа. Одновременно готовится подача воды в конденсатор. Проверяется работа всех маслонасосов (кроме ГМН – на валу турбины), оставляют в работе пусковой маслонасос и включается валоповоротное устройство. Проверяются системы защиты и регулирования при закрытых главной паровой задвижке (ГПЗ) и отсутствии давления пара перед стопорным клапаном. Начинается набор вакуума. механизм управления выводится в минимальное положение, взводится автомат безопасности, открываются дренажи корпуса турбины.

Толчок турбины.

Толчок ротора (приведение его во вращение) производится либо открытием первого регулирующего клапана, либо байпасом ГПЗ при полностью открытых регулирующих клапанах.

Турбина выдерживается на малых оборотах (500-700), проверяются температурные расширения, прослушиваются уплотнения, корпуса, подшипники стетоскопом, показания приборов по маслу, температуре, давлению, относительным расширениям.

Критические частоты валопровода нужно проходить быстро и после осмотра всех элементов турбины и при отсутствии отклонений от норм можно идти на разворот, постоянно прослушивая турбину. При этом разница температур между верхом и низом цилиндра не должна превышать 30-35 °С, между фланцем и шпилькой не более 20-30 °С. При достижении 3000 об/мин производится осмотр турбины, проводится проверка систем защиты и регулирования, опробуется ручное и дистанционное выключение турбины. Механизмом управления проверяется плавность перемещения регулирующих клапанов, проверяется срабатывание автомата безопасности подачей масла к бойкам, а при необходимости (положено по правилам) и повышением числа оборотов.

Пуск турбин с противодавлением.

Толчок ротора производится байпасом ГПЗ и после включения генератора в сеть турбина с противодавлением при малой нагрузке работает по электрическому графику. После проверки всех элементов и приборов турбоустановки и достижения нагрузки 15 % от номинала включается регулятор давления и переводят турбину на работу по тепловому графику.

Таким образом, основная особенность пуска турбины с противодавлением заключается в отсутствии конденсатора.

Особенности пуска блоков связаны с различиями в тепловых схемах блоков и неблочных турбин. Поэтому пуск блочных установок всегда осуществляют на скользящих параметрах, когда в процессе всего пуска параметры пара за котлом (перед турбиной) непрерывно изменяются, достигая номинальных значений иногда даже при номинальной нагрузке.

Работа турбины.

Эксплуатация паротурбинной установки состоит из пуска, работы с нагрузкой (нормальная работа) и остановки.

Основной задачей персонала, обслуживающего турбоагрегат, является обеспечение заданной нагрузки при полной гарантии надежной, безопасной и максимально экономичной работы. О том, какую максимальную или минимальную нагрузку может нести турбина, Вы можете более подробно почитать в статье — Минимальная и максимальная нагрузка паровых турбин .

Особенному контролю подлежат параметры, отклонение которых за допустимые пределы угрожает надежной работе турбины – это относительное удлинение ротора и его осевой сдвиг, вибрационное состояние агрегата.

Постоянно контролируются параметры свежего пара, после промперегрева и внутри турбины, масла в системе регулирования и смазки, не допуская нагрева подшипников, работа уплотнений.

В инструкции по эксплуатации определены вакуум, температура питательной воды, нагрев охлаждающей воды, температурный напор в конденсаторе и переохлаждение конденсата, т.к. от этого зависит экономичная работа турбины. Установлено, что ухудшение работы регенеративных подогревателей и недогрев питательной воды на 1 °С приводит к повышению удельного расхода теплоты на 0,01 %.

Проточная часть турбины подвержена заносу солями, содержащимися в паре. Занос солями, кроме снижения экономичности, ухудшает надежность лопаточного аппарата и турбины в целом. Для очистки проточной части проводят промывки влажным паром. Но это очень ответственная, а потому и нежелательная операция.

Нормальная эксплуатация турбины немыслима без тщательного контроля, ухода и регулярных проверок систем защиты и регулирования, поэтому необходим постоянный тщательный осмотр узлов и элементов регулирования, защит, парораспределительных органов, обращая внимание на течи масла, крепеж, стопорные устройства; производить расхаживание стопорных и регулирующих клапанов.

Согласно ПТЭ, в сроки, установленные инструкцией, должны регулярно испытываться бойки автомата безопасности наливом масла и повышением числа оборотов турбины, проверяться плотность стопорных, регулирующих и обратных клапанов. Причем, обязательно после монтажа, до и после капитального ремонта. Стопорный и регулирующий клапаны могут не быть абсолютно плотными, но их совместное закрытие должно не допустить вращения ротора.

Останов турбины.

При останове турбины в горячий резерв желательно сохранить температуру металла как можно более высокой. Останов с расхолаживанием производится при выводе турбины в длительный резерв или для проведения капитального и текущего ремонтов.

Перед остановом, по указанию начальника смены станции, согласно инструкции производится разгрузка турбины с отключением регулируемых отборов и регенерации.

Снизив нагрузку до 10-15 % от номинальной и получив разрешение, воздействием на кнопку выключения прекращают подачу пара в турбину. С этого момента турбина вращается электрической сетью, т.е. генератор работает в режиме двигателя. Во избежание разогрева хвостовой части турбины необходимо очень быстро убедиться в закрытии стопорного, регулирующих и обратных клапанов на линиях отборов, а ваттметр указывает отрицательную мощность, т.к. генератор потребляет в этот период мощность из сети. После этого отключают генератор от сети.

Если из-за неплотности клапанов, их зависания или по другим причинам в турбину поступает пар и по ваттметру на агрегате есть нагрузка, то отключать генератор от сети категорически запрещено, поскольку поступающего в турбину пара может оказаться достаточным для ее разгона.

Необходимо срочно закрыть главную паровую задвижку (ГПЗ), ее байпас, обтянуть задвижки на отборах возможно обстучать клапаны, убедиться что пар в турбину не поступает и только тогда отключают генератор от сети.

При разгрузке турбины нужно внимательно следить за относительным сокращением ротора, не допуская до опасных пределов.

После перевода турбины на холостой ход проводятся все необходимые по инструкции испытания. После отключения турбогенератора от сети начинается выбег ротора, при котором частота вращения снижается от номинальной до нуля. Это вращение происходит за счет инерции валопровода. Следует отметить, что вес вращающихся деталей турбины Т-175 вместе с роторами генератора и возбудителя составляет 155 т.

Выбег ротора – важный эксплуатационный показатель, позволяющий судить о состоянии агрегата.

Обязательно снимается кривая выбега – зависимость частоты вращения от времени. В зависимости от мощности выбег составляет 20-40 мин. При отклонении на 2-3 мин нужно искать причину и устранять.

После останова ротора немедленно включается валоповоротное устройство (ВПУ), которое должно работать пока температура металла турбины не снизится ниже 200 °С.

В процессе выбега и после производятся все остальные операции по маслу, циркуляционной воде и т.д. согласно инструкции.

Аварийный останов турбины.

При возникновении на турбоагрегате аварийной ситуации необходимо действовать согласно противоаварийной инструкции, в которой определен перечень возможных аварийных положений и меры по их ликвидации.

При ликвидации аварийной ситуации нужно внимательно наблюдать за основными показателями работы турбины:
— частота вращения, нагрузка;
— параметры свежего пара и промперегрева ;
— вакуум в конденсаторе;
— вибрация турбоагрегата;
— осевой сдвиг ротора и положение роторов относительно своих корпусов;
— уровень масла в маслобаке и его давление в системах регулирования и смазки, температура масла на входе и сливе из подшипников и др.

Противоаварийной инструкцией определяются способы аварийного останова в зависимости от аварийных обстоятельств – без срыва вакуума и со срывом вакуума, когда в выхлоп турбины и конденсатор впускают атмосферный воздух открытием задвижки.

Дальнейшие операции по останову ведутся обычным способом.

Срыв вакуума производится в случае, когда нужно ускорить останов ротора, например, при резком понижении уровня масла, при гидроударах в турбине, внезапно возникшей сильной вибрации, при резком осевом сдвиге ротора и т.д.

При останове без срыва вакуума ротор турбины К-200-130 останавливается за 32-35 мин, а при срыве вакуума за 15 мин, но при этой операции происходит разогрев выхлопного патрубка за счет резкого возрастания плотности среды, что и приводит к торможению ротора. Поэтому останов турбины со срывом вакуума производится только в случаях, определенных противоаварийной инструкцией.

Вы уже познакомились с самым распространенным видом теплового двигателя — двигателем внутреннего сгорания. Следующий вид, который мы рассмотрим — это турбина.

Турбины бывают газовые, паровые и гидравлические. Рабочим телом паровой турбины является пар. У газовой турбины же рабочим телом являются газы, образующиеся при сгорании топлива в специальных камерах. Устройство и работа газовой турбины аналогичны устройству и работе паровой турбины.

Для изучения мы выберем паровую турбину. В данном уроке вы узнаете, как она устроена, ее принцип действия, историю создания и применение в жизни.

Устройство и работа паровой турбины

Турбина — это тепловой двигатель, в котором пар или газ, нагретый до высокой температуры, вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала.

Схема простейшего варианта паровой турбины представлена на рисунке 1.

Диск 4 насажен на вал 5. На ободе диска закреплены лопатки 2. Около лопаток располагаются трубы — сопла 1, в которые поступает пар 3 из котла.

Принцип действия паровой турбины достаточно прост. Из сопел вырываются струи пара и оказывают на лопатки значительное давление. Таким образом струи пара приводят диск турбины в быстрое движение. Так внутренняя энергия пара переходит в механическую энергию.

В настоящее время в турбинах устанавливают несколько дисков сразу, насаженных на один общий вал. Так пар будет проходить через все лопатки дисков, при этом отдавая каждому часть своей энергии.

История создания паровой турбины

В ходе истории было предпринято большое количество попыток создания механизмов, похожих на паровую турбину именно в том виде, какой мы ее рассматриваем сейчас. Можно сказать, что все началось еще в I веке. Герон Александрийский создал интересный механизм (рисунок 2). Но его потенциал не оценили и восприняли как забавную игрушку.

Это изобретение по праву можно назвать первым прототипом паровой турбины. В котле кипела вода и образовывался пар. По трубке пар подавался к шару и вылетал из сопел. Шар начинал вращаться.

Считается, что первую паровую турбину создал в 1883 году шведский изобретатель Густав Лаваль. В 1889 году Лаваль дополнил сопла турбины коническими расширителями. Такой вариант сопел стал прародителем будущих ракетных сопел. Турбина Лаваля стала прорывом в инженерии.

С этого момента турбины стали активно использовать для приведения в действие электрогенераторов. В этом же году количество используемых турбин выросло до трехсот.

В 1894 году английский инженер Чарлз Парсонс построил опытное судно “Турбиния” с приводом от паровой турбины. Скорость этого судна достигала $60 \frac$. В настоящее время судно находится в музее Newcastle’s Discovery Museum (рисунок 3), а её турбина находится в Лондонском музее науки.

Рисунок 3. “Турбиния” в музее Newcastle’s Discovery Museum

Применение паровых турбин

Современные паровые турбины широко используются во многих сферах.

Например, на электростанциях генератор электрического тока зачастую соединяют с турбиной. Такие турбины могут вращаться, выполняя до 3000 оборотов в минуту. Это позволяет использовать их для приведения в движение генераторов тока.

Также тепловые турбины устанавливают на тепловых электростанциях. В 2017 году на Уральском турбинном заводе была выпущена паровая турбина, электрическая мощность которой достигает $335 \space МВт$, а тепловая нагрузка — $385 \frac$ (рисунок 4). Этого достаточно, чтобы обеспечить теплом более 100 000 квартир.

Рисунок 4. Энергетическая паровая турбина Т-295

Паровые турбины стоят и на различных заводах. На производстве данные турбины функционируют на отработавшем паре, позволяя получить из практически “отходов производства” полезную энергию. Используют их и на кораблях в качестве главного или вспомогательного двигателя.

Одной из самых мощных паровых турбин в мире на сегодняшний день является турбина Siemens SST5-9000 (рисунок 5). Ее мощностью составляет $1900 \space МВт$. Спрос на такие мощности очень мал, так как реализовать такой потенциал можно только на атомных электростанциях.

Рисунок 5. Турбина Siemens SST5-9000

На сухопутном и воздушном транспорте паровые турбины не используют, потому что для их функционирования необходимо большое количество пара, а следовательно, и жидкости.

Читайте также: