Классификация паровых турбин

Паровые турбины классифицируют по следующим признакам:

1. По способу действия пара на лопатки: актив­ные, если все ступени давления турбины чисто активные или же если степень реактивности не велика (0,05-0,15): реактивные, если все ступени турбины работают со степенью реактивности около 0,5-0,6; комбинированные, у которых часть ступеней в области высоких давлений активные, а последующие ступени - реактивные.

2. По начальному давлению пара: низкого давле­ния 1,2-0,2 Мн/м². Эти турбины используют для получения электриче­ской энергии на отработавшем паре после молотов, прессов и других технологических паровых машин; сообразно с этим их часто называют турбинами мятого пара; среднего давления - до 4,0 Мн/м²; высокого давления - до 9,0 Мн/м²; повышенного давления - до 13,0 Мн/м²; сверхвысокого давления - до 23,5 Мн/м² и  сверхкритического давления - при давлении выше критического.

3. По характеру теплового процесса: конденсаци­онные, выполняемые в настоящее время в большинстве случаев с нерегулируемыми отборами пара для регенератив­ного подогрева питательной воды. Основной поток пара у этих тур­бин расширяется до давления 0,003-0,005 Мн/м² и поступает в кон­денсатор.

Давление водяного пара в конденсаторе принимают наинизшим, определяемым климатическими условиями места расположения электри­ческой станции и характером источника водоснабжения для охлаждения конденсатора.

По принятой в России системе эти турбины обозначают буквой  К;

- конденсационные  турбины с   регулируемыми от­борами пара. Эти турбины используют для удовлетворения нужд тепловых потребителей. По давлениям в регулируемых отборах их раз­деляют на:

- турбины, служащие для удовлетворения нужд теплофикации (отоп­ления, вентиляции, горячего водоснабжения); регулируемый отбор пара происходит у них при давлениях 0,07; 0,12; 0,25 Мн/м²; эти турбины обо­значают буквой Т;

- турбины с регулируемым отбором пара при давлении 0,5-1,0-1,2 Мн/м², предназначаемые для снабжения теплотой производства; их обозначают буквой П; турбины с двумя регулируемыми отборами пара обозначают буквами ПТ;

Существуют турбины с подводом в промежуточные ступени пара, отработавшего в технологических машинах:

- противодавленческие, характеризуемые различными конеч­ными давлениями, но более высокими, чем у конденсационных.

К ним относят:

- предвключенные турбины, работающие на паре высоких начальных параметров при конечном давлении 3,1-3,7 Мн/м². Пар пос­ле этих турбин и дополнительного перегрева направляется на действую­щих электростанциях в турбины среднего давления для повышения тепловой эффективности при модернизации электро­станций;

- турбины, пар после которых используется для нужд производства; противодавление у этих турбин должно соответствовать требованиям технологических процессов. В России противодавленческие турбины производят на противодавление в 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 1,8 Мн/м².

- турбины с ухудшенным вакуумом, после которых пар исполь­зуется для нужд теплофикации и противодавление у которых ниже ат­мосферного и составляет 0,06-0,08 Мн/м², но выше, чем у конденсаци­онных.

Все эти турбины обозначают буквой «Р».

4. По числу ступеней: одноступенчатые с одной ступенью или одним диском и несколькими ступенями скорости; многоступенчатые.

 

Рис. 8.20. Принципиальная схема ступени турбины: 1 – сопло; 2 – лопатки;

3 – диск; 4 – вал; 5 – зазор; D – диаметр ступени турбины.

Рис. 8.21. Принципиальная схема многоступенчатой турбины.

 

Рис. 8.22. Схема активной турбины с двумя ступенями скорости:

1 – вал; 2 – диск рабочего колеса; 3 – лопатки второго венца; 4 – направляющие лопатки; 5 – лопатки первого венца; 6 – сопло; 7 – корпус.

 

Рис. 8.23. Схема активной турбины с тремя ступенями давления:

1, 4, 6 – сопла первой, второй и третьей ступеней; 2 – входной патрубок;

3, 5, 7 – рабочие лопатки соответственно первой, второй и третьей ступеней;

8 – выхлопной патрубок; 9 – диафрагмы.

 

5. По направлению движения пара при расширении в поточной ча­сти турбины: аксиальные (при движении пара параллельно оси вра­щения ротора); радиальные (при движении пара перпендикулярно оси вращения ротора).

6. По количеству и взаимному расположению цилиндров: одно-двух-  и трехцилиндровые; одновальные - при последова­тельном расположении всех цилиндров и одном общем вале и  многовальные (двухвальные) - при параллельном расположении ци­линдров.

7. По принципу регулирования: с дроссельным, сопловым, обводным или комбинированным регулированием.

8. По быстроходности: с пониженной скоростью вращения (1500 об/мин), с нормальной скоростью вращения (3000 об)мин), с по­вышенной скоростью вращения (5000 об/мин и выше); при соединении с электрическим генератором последние требуют установки дорогостоя­щих редукторов для снижения числа оборотов соответственно нормаль­ ному числу оборотов генератора: с переменным числом оборотов. Турбины с переменным числом оборотов применяют на транспорте (судовые турбины, турболокомотивы) и для привода производственных машин (воздухо- или газодувок, насосов).

9. По назначению: турбины стационарные, предназначенные для соединения с электрическими генераторами, газо- и воздуходувка­ми; вспомогательные, применяемые для привода машин собствен­ных нужд; нестационарные (транспортные).

Кроме перечисленных признаков, могут быть и другие, которые дол­жны входить в характеристику турбины.

Некоторые виды российских турбин показаны на рис. 8.24.

Рис. 8.24. Паровые турбины производства ОАО «Силовые машины».

Примеры основных деталей паровых турбин

 

Конструкции паровых турбин отличаются разнообразием. Ниже рассматриваются схематически изображенные конструкции основных деталей турбин, изготовляемых отечественными заводами.

Корпуса паровых турбин  представляют собой сложную конструкцию, диаметр которой изменяется по их длине и которая харак­теризуется наличием ряда приливов, например в виде впускных и вы­пускных патрубков, камеры для отбора пара из промежуточных ступе­ней, кронштейнов для установки вспомогательных устройств, лап для опор и т. д. Конструкция корпуса и материал, из которого он изготовля­ется, определяются параметрами пара, поступающего в корпус турбин. При температуре пара свыше 450° С цилиндр высокого давления (ЦВД) и цилиндр среднего давления (ЦСД) отливают из легированной стали; при сверхкритических параметрах ЦВД выполняют двухстеночным с за­полнением пространства между ними паром под некоторым давлением для того, чтобы каждая из стенок подвергалась воздействию меньшего по величине перепада давления; при температуре пара 400-450 °С ЦВД и ЦСД отливают из углеродистой стали; при температуре не выше 250 °С ЦСД и ЦНД отливают из чугуна.

В целях удешевления корпусов иногда применяют упрощенные кон­струкции отливок с приваркой к ним отдельных патрубков и других де­талей.

Корпуса турбин изготовляют с го­ризонтальным разъемом и с фланцевым соединением по нему. По усло­виям отливки и габаритам железнодорожного транспорта у мощных турбин иногда применяют вертикальный разъем с фланцем. В связи с увеличением мощности современных конденсационных турбин и значительным увеличением размеров ЦНД, их изготовляют сварными из листовой стали с горизонтальным разъемом и фланцем, а в случае необходимости по условиям габаритов железнодорожного пути и с вертикальным разъемом.

Сопла, образуемые фрезерованными лопатками, характеризуют­ся ровной поверхностью и поэтому малыми потерями на трение. Сопла в диафрагмах также набирают из отдельных фрезерованных лопаток (рис. 8.25, а).

Рис. 8.25. Схематическое изображение конструкции сопел:

а – фрезерованные; б – штампованные, забитые в диафрагму;

в – из фасованной стали.

Сопла, образуемые штампованными лопатками, заливаемыми в диа­фрагмы (рис. 8.25,б), применяют в турбинах, работающих на паре сред­него и низкого давления.

Сварные конструкции сопел (рис. 8.25, в) используют в ступенях высокого давления, выполняя эти сопла из специальной фасонной ста­ли, а сопла приваривают к бандажам, укрепляемым сваркой в диафраг­мах.

Рис. 8.26. Диафрагма.

Диафрагмы выполняют из двух половин (рис. 8.26), одну из которых устанавливают в нижней половине корпуса, а другую в верхней. В части высокого давления диафрагмы выполняют коваными, а в по­следних ступенях - чугунными. В зазоре между валом и диафрагмой устанавливают лабиринтовые уплотнения.

Рис. 8.27. Рабочие лопатки:

а – фрезерованные, б – штампованные.

Рис. 8.28. Схематическое изображение соединительных муфт

разных типов.