Классификация паровых турбин

По использованию в промышленности:

1. стационарные, устанавливаемые, в основном, на электростанциях, реже в заводских силовых установках;

2. транспортные, главным образом судовых турбин.

Мы будет рассматривать в нашем курсе стационарные паровые турбины.

Многообразие типов делает исчерпывающую классификацию достаточно сложной. В основном существующие на практике типы стационарных турбин можно разделить следующим образом.

По назначениюстационарные турбины делятся на:

1. Чисто конденсационные турбины, служащие для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Эти турбины работают с выпуском отработавшего пара в конденсатор, где поддерживается глубокий вакуум. Из промежуточных ступеней этих турбин отбирается некоторое количество пара для целей регенерации (подогрева конденсата).

2. Теплофикационные, которые представлены тремя группами:

· турбины с противодавлением, отработавший пар которых используется для целей нагревания. В этих турбинах расширение пара обычно ведется до давления, большего, чем атмосферное, что позволяет использовать отработавший пар в соответствующих теплообменниках для производственных или бытовых нужд (отопление). У некоторых турбин с противодавлением отработавший пар отводится в конденсатор с неглубоким вакуумом, вследствие чего охлаждающая вода конденсатора получает сравнительно высокую температуру и может быть использована для целей производства или отопления. Такие турбины называются турбинами с ухудшенным вакуумом.

· турбины с регулируемыми отборами пара, у которых часть пара отводится из одной или нескольких промежуточных ступеней для целей нагревания, а остальной пар идет в конденсатор.

· турбины с регулируемыми отборами пара и противодалением, у которых часть пара отводится из одной или нескольких промежуточных ступеней для целей производства, а отработавший пар также направляется из выпускного патрубка для целей нагревания.

Все перечисленные три типа (кроме турбин предвключенных), часто называют теплофикационными турбинами.

3. Турбины специального назначения

· турбины мятого пара, работающие на отработавшем паре поршневых машин и паровых молотов, имеющим давление немного выше атмосферного.

· турбины двух давлений, использующие кроме свежего пара отработавший пар поршневых машин и т.д.; этот пар подводится в одну из промежуточных ступеней;

· предвключенные турбины, представляющие собой турбины с высоким начальным давлением пара (60-220 ат) и высоким противодавлением (15-30 ат); отработавший пар этих турбин используется для работы конденсационных турбин нормального типа.

По способу расширения пара и действию его на рабочие лопатки различают:

В паровых турбинах потенциальная энергия пара при его расшерении в соплах преобразуется в кинетическую энергию движущегося с большой скоростью пара. Струя пара направляется на рабочие лопатки специальной формы, закрепленные по окружности диска, насаженного на вал. Воздействие струи на лопатки приводит вал во вращение. Происходит преобразование кинетической энергии в механическую.

1. Активные турбины – турбины, у которых расширение пара происходит только в неподвижных соплах до вступления на рабочие лопатки.

2. Реактивные – расширение пара происходит как на неподвижных, так и на подвижных лопатках.

Степень реактивности ступени:

,

где - теплоперепад, приходящийся на долю направляющих лопаток,

- теплоперепад, приходящийся на долю рабочих лопаток. Их сумма – это теплоперепад ступени.

Если теплопадение в соплах составляет примерно половину общего теплоперепада (или меньше), турбину принято называть реактивной.

Следует отметить, что чисто активные турбины всегда работают с небольшой реакцией.

3. Комбинированные активно-реактивные турбины:

1. турбины, имеющие первую (регулирующую) ступень активного типа с одной или двумя ступенями скорости и остальные реактивные ступени;

2. турбины, состоящие в части высокого и среднего давления из ряда активных ступеней, а в части низкого давления – из ряда реактивных ступеней.

По числу оборотов турбины можно подразделить на:

1. Турбины с нормальным числом оборотов – 3000 в минуту (частота 50 Гц);

2. Турбины с пониженным числом оборотов – менее 3000 в минуту, к ним относятся турбины очень большой мощности и старых конструкций;

3. Турбины с повышенным числом оборотов – более 3000 в минуту, такие турбины выполняются небольших мощностей (до 6 МВт) и соединяются с генератором через редуктор.

По направлению движения потока пара различают:

1. Осевые (аксиальные) турбины, у которых направление потока пара от начала до конца расширения в турбине – вдоль оси турбины, наиболее распространенный тип турбин.

2. Радиальные турбины, у которых направление потока пара радиальное, т.е. перпендикулярное к главному валу, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения.

3. Аксиально-радиальные турбины, представляющие комбинацию аксиальных и радиальных ступеней.

По числу корпусов турбины подразделяются на:

1. Однокорпусные, у которых все ступени размещены в одном корпусе, наиболее простой и дешевый тип;

2. Многокорпусные турбины, ступени которых размещены в нескольких корпусах. Многокорпусная конструкция позволяет применять большее число ступеней и обладает обычно более высоким КПД, но в то же время более дорогая, сложная в эксплуатации и изготовлении и тяжелая. К многокорпусной конструкции прибегают в турбинах очень большой мощности, требующих раздвоение потока в части низкого давления, а также в турбинах для очень высоких параметров пара, требующих высококачественных металлов в головной части турбины. Из многокорпусных турбин наибольшее распространение имеют двухкорпусные , реже трехкорпусные и только в единичных случаях – четырехкорпусные.

По числу валов следует различать:

1. Одновальные турбины, у которых валы всех корпусов турбины соединены между собой в одно механическое целое и лежат на одной прямой.

2. Многовальные турбины, представляющие собой агрегаты, состоящие из двух или трех параллельно расположенных одновальных турбин, связанных общностью теплового процесса. Число приводимых многовальной турбиной генераторов равно числу валов турбины. (например, предвключенная турбина и турбина среднего давления).

По выполняемым на электростанции функциям:

1. Главные или базовые турбины, несущие основную нагрузку станции и имеющие высокий КПД при максимально-длительной нагрузке;

2. Пиковые турбины, служащие для покрытия пиковых нагрузок; их отличительная особенность – возможность быстрого включения в работу.

3. Турбины собственных нужд, обеспечивающие потребность самой электростанции в энергии; эти турбины должны удовлетворять требованиям особой надежности в работе.

По параметрам свежего пара:

1. турбины среднего давления – р=3,45 МПа, t=435⁰С;

2. турбины повышенного давления – р=8,8 МПа, t=535⁰С;

3. турбины высокого давления – р=12,75 МПа, t=565⁰С;

4. турбины сверхкритических параметров – р=23,55 МПа, t=565⁰С.

Маркировка паровых турбин.

В турбостроении приняты следующие обозначения турбин. Первая буква характеризует тип турбины: К – конденсационная, Т – турбина с теплофикационным отбором пара, П – с производственным отбором пара для промышленного производителя, ПТ – с производственным и теплофикационным регулируемыми отборами пара, Р – с противодавлением, ПР – с производственным отбором и противодавлением. После буквы в обозначении указываются мощность турбины, МВт (если дробь, то в числителе номинальная, а в знаменателе – максимальная мощность), а затем начальное давление пара перед стопорным клапаном, турбины, кгс/см². Под чертой для турбин типов П, ПТ, Р и ПР указывается номинальное давление производственного отбора или противодавление, кгс/см². Например:

К – 300-240 – конденсационная турбина с номинальной электрической мощностью 300 МВт и начальным давлением пара 240 кгс/см² (23,5 МПа);

Т – 250/300 – 240 – теплофикационная турбина с номинальной электрической мощностью 250 МВт, максимальной электрической мощностью 300 МВт и начальным давлением пара 240 кгс/см² (23,5 МПа);

ПТ – 135/165 – 130/15 – турбина с теплофикационным и производственным отборами пара с номинальной электрической мощностью 135 и максимальной 165 МВт, начальным давлением пара 130 кгс/см2 (12,75 МПа) и давлением производственного отбора 15 кгс/см² (1,49 МПа).

Конденсационные турбины мощностью свыше 150 МВт работают с промежуточным перегревом пара.

Под номинальной мощностью понимается наибольшая мощность, которую турбина должна развивать длительное время при номинальных значениях всех других основных параметров.

Максимальная мощность – наибольшая мощность, которую турбина должна длительно развивать при отсутствии отборов пара для внешних потребителей теплоты.