Вопрос №1
1. Краткий обзор развития паротурбостроения.
Принцип действия паровой турбины, в сущности, более простой, чем поршневой машины, был известен еще в глубокой древности.
Герон из Александрии за 120 лет до н.э. подробно описывает прибор в виде шара, из которого вытекает пар по двум изогнутым трубкам, вызывая этим вращение шара (см. рис. 1).
рис. 1. рис. 2.
В 1629 г. итальянец Джованни Бранк предложил прибор, напоминающий колесо современной активной турбины (см. рис. 2).
Практическое использование кинетической энергии пара стало возможным лишь в конце XIX века благодаря работам шведского инженера Густава Лаваля и англичанина Чарльза Парсонса.
Г. Лаваль в 1883 г. создает одноступенчатую турбину. В 1893 г. он демонстрирует на выставке в Чикаго одноступенчатую активную турбину. Она развивала мощность в 5 л.с. при 30000 об/мин. Лаваль применил расширяющиеся сопла (названы позже «сопла Лаваля») и «гибкий» вал, сделав тем самым ценнейший вклад в теорию паровых турбин.
В 1884 г. Парсонс построил первую реактивную турбину. Она имела 15 сдвоенных ступеней давления (пар подводился посредине и проходил в обе стороны через 15 ступеней на каждой стороне), диаметром 74 мм и развивала мощность 10 л.с. при 18000 об/мин.
В 1888 г. Парсонс построил турбину мощностью 200 л.с. при 4000 об/мин.(с компенсацией осевых усилий).
Турбина Лаваля из-за высокого числа оборотов и низкого КПД распространения не получила и может рассматриваться лишь как элемент многоступенчатой активной турбины.
В конце XIX, начале XX века всвязи с развитием электрических машин и широким внедрением электроэнергии развитие паротурбостроения пошло быстрыми темпами. В США в 1890-х гг. появились турбины Кёртиса, использующие одновременно принципы и ступеней давления, и ступеней скорости. По этому же типу начали строиться турбины в Германии фирмой А.Е.Г.; во Франции фирмой Соттэ, Гарлэ и КО были выпущены турбины системы Рато, состоящие из большого числа ступеней давления (до 24-х) и малым числом оборотов (750).
Наряду с осевыми паровыми турбинами были разработаны и радиальные, в которых пар течет в плоскости перпендикулярной оси турбины. В 1912 г. такая турбина была построена братьями Юнгстрем в Швеции.
Нормальным числом оборотов было принято 3000 об/мин.
Первые паровые турбины в России начали выпускать в1907 г. на Металлическом заводе в С.-Петербурге.
Далее следует всем известный план ГОЭЛРО (1920 г.). Первая советская паровая турбина была построена в 1924 г. ЛМЗ. Она была рассчитана на начальные параметры пара 1,1 МПа, 360 ºС и имела мощность 2000 кВт. С 1931г. начал работу Кировский завод. В 1934г. вступил в строй ХТЗ и начал выпускать турбины 50 и 100 МВт при частоте 25 Гц (с-1), 2,85 МПа, и 400 ºС. С 1937 г. начал действовать Невский завод (НЗЛ). Перед Великой Отечественной войной в Свердловске пущен ТМЗ, выпускающий теплофикационные турбины с регулируемыми отборами пара мощностью от 12 до 250 МВт. В 1950 г. вступил в строй КТЗ, изготавливающий турбины небольшой мощности на параметры пара 3,43 МПа, 435 ºС и 8,8 МПа, 535 ºС. Турбины для привода питательных насосов и воздуходувок. В 1952г. под руководством Александрова разработан ядерный реактор для атомной подводной лодки с паровой турбиной КТЗ.
Развитие мощности паровых турбин:
1952 г. ЛМЗ – 150 МВт, 16,6 МПа, 550 ºС с промперегревом пара до 520 ºС. Эта турбина была самым мощным одновальным агрегатом в Европе.
1958 г. ЛМЗ – К-200-130; ХТЗ – К-150-130 на параметры пара 12,8 МПа и 565 ºС.
1960 г. ЛМЗ и ХТЗ – К-300-240 с параметрами 23,5 МПа, 560 ºС и промперегревом до 565 ºС.
1965 г. ЛМЗ – двухвальная ПТ 800 МВт;
ХТЗ – одновальная ПТ 500 МВт.
1969 г. ЛМЗ – одновальная ПТ 800 МВт (К-800-240).
1970 г. ТМЗ – Т-250-240 с параметрами 23,5 МПа, 540 ºС с промперегревом.
1978 г. ЛМЗ – К-1200-240 с титановыми лопатками, которая при отключении ПВД рассчитана на повышение мощности до 1400 МВт, является самой крупной одновальной турбиной в мире (с 1982 г. установлена на Костромской ГРЭС).
Для АЭС:
1970 – 80-е гг. ХТЗ – К-70-29, К-75-90, К-220-44, К-500-65/3000,
К-500-60/1500 и К-1000-60/1500 мощностью
1030 МВт и частотой 25 Гц (с-1);
ЛМЗ – К-1000-65/3000.
Кроме перечисленных существуют заводы, выпускающие паровые турбины малой мощности. Например, Невский завод выпускает турбины для привода воздуходувок и компрессоров.