30. Обзор развития паротурбостроения

Первый прототип аксиальной одноступен­чатой активной турбины с расширяющимися соплами был предложен в 1883 шведским инженером Густавом Лавалем. В этой турбине расширение пара происходило только в сопловой решетке одной ступени от нач-го до кон-го давл-ия, что обус­ловливало очень высокие ск-ти истечения пара из сопловых каналов. Самые малые из турбин Лаваля (диаметр диска 100 мм, мощ-ть около 2,5 кВт) имели частоту вращения 500 об/с. Мощ-ть наибольшей из построенных Лавалем турбин не превышала 500 кВт. К то­му же эти турбины имели очень низкий КПД.

В 1884 англ инженер Чарльз Парсонс предложил многоступенчатую реактив­ную турбину, расширение пара в к-ой про­исходило не в одной, а в ряде следующих друг за другом ступеней, причем не только в соп­ловых (неподвижных), но и в рабочих (вра­щающихся) решетках, благодаря че­му стала возможна работа машины со значи­тельно меньшими, чем в турбине Лаваля, ск-тями пара на выходе из сопловых решеток и соот-но с меньшими окружными ск-тями рабочих лопаток.

В конце 19в. в связи с развитием эл машин и широким внедрением эл-эн развитие паротурбостроения пошло быстрыми темпами. Первые паровые турбины в России начали выпускать в 1907 на Ленинградском металлич-ом заводе (ЛМЗ).

Схематический разрез одноступенчатой активной турбины: 1–вал; 2-диск; 3-рабочие лопатки; 4-сопловая решетка; 5-корпус; 6-выпускной патрубок.

Первая советская паровая турбина была построена в 1924 ЛМЗ. Она была рассчита­на на нач параметры пара 1,1 МПа (11 кгс/см²), 300°С и имела мощ-ть 2 МВт. В 1926 ЛМЗ мощ-ть 10 МВт частота вращ-ия 50с^-1, в 1930 — мощ­-тью 24 МВт частота вращ-ия 50 с^-1 на нач-ые пар-ры пара 2,55 МПа (26 кгс/см²) и 375°С, а в 1931 — турбина мощ-тью 50 МВт частота 25 с^-1 на пар-ры пара 2,85 МПа (29 кгс/см²) и 400°С.

1934 Харьковский турбинный завод – турбины мощ-тью 50 и 100 МВт при частоте 25 с^-1 на пар-ры пара 2,85 МПа (29 кгс/см²) и 400ºС.

1940 Свердловск построен Уральский турбомоторный завод (УТМЗ), к-ый выпус­кает теплофикационные турбины с регулир-ми отборами пара мощ-тью 50, 100 и 250 МВт.

1950 Калужский турб завод – турбины небольшой мощ-ти на пар-ры пара 3,43 МПа (35 кгс/см²), 435°С и 8,8 МПа (90 кгс/см²), 535°С.

В 1965 на ЛМЗ выпущена двухвальная турбина мощ-тью 800 МВт, а ХТЗ — одновальная турбина мощ-тью 500 МВт на па­р-ры пара 23,5 МПа (240 кгс/см2) и 540°С. Начи­ная с 1969, ЛМЗ производит одновальные турбины типа К-800-240 мощ-тью 800 МВт на те же пар-ры пара.

1978 ЛМЗ изготовил уникальную одновальную турбину типа К-1200-240 мощ-тью 1200 МВт при частоте 50 с^-1 на нач-ые пар-ры пара 23,5 МПа (240 кгс/см²), 540°С, к-ая при отключении подогревателей высо­кого давл рассчитана на повышение мощ-ти до 1400 МВт и явл-ся самой крупной одновальной турбиной в мире.

Для атомных электростанций в 70—80-х годах ХТЗ выпустил паровые турбины типа К-70-29 мощ-тью 70 МВт, К-220-44

31. Основные узлы и конструкция паровой турбины

Паровая турбина явл-ся двигателем, в к-ом потенц эн пара превращ-ся в мех работу вращ-ся ротора.

Всякая турбина состоит из неподвижных и вра­щ-ся частей. Совок-ть всех неподвижных частей наз-ся статором турбины, а вра­щ-ся — ротором. Рассмотрим типичную кон­струкцию одноцил-ой конденсац-ной турбины мощ-тью 50 МВт с нач-ми пар-ми пара 8,8 МПа, 535ºС. В этой турбине применен комбинированный ротор. Первые 19 дисков, работа­ющих в зоне высокой t, откованы как од­но целое с валом турбины, последние 3 диска — насадные. Прим-ие насадных дисков в зоне высо­кой t, как правило, не доп-ся во избежание ослабления натяга их на валу из-за пол­зучести. Вып-ие же трех последних дисков цельноковаными потребовало бы увеличения диамет­ра поковки ротора.

Совок-ть неподвижной сопловой решетки, закрепленной в сопловых коробках или диафрагмах, со своей вращ-ся рабочей решеткой, закреплен­ной на следующем по ходу пара диске, принято на­з-ть ступенью турбины. Проточная часть рассмат­риваемой одноцилиндровой турбины состоит из 22 ступеней, из к-ых первая наз-ся регули­рующей, вторая — первой нерегулируемой, а все ос­тальные, кроме последней, — промежуточными.

В каждой сопловой решетке поток пара ускоря­ется в сопловых каналах спец-но выбранного про­филя и приобретает необходимое напр-ие для безударного входа в каналы м/д раби лопат­ками. Усилия, развиваемые потоком пара на раб лопатках, вращают диски и связанный с ними вал. По мере понижения давл-я пара при прохож­дении от первой к последней ступени уд объ­ем пара сильно растет, что требует увеличения про­ходных сечений сопловых и раб решеток, и соот­веет-но высоты лопаток и сред диаметра сту­пеней.

К переднему торцу ротора прикреплен пристав­ной конец вала, на к-ом установлены бойки пред­охранительных выключателей (датчики автомата без­опасности), воздействующие на стопорный и регули­рующие клапаны и прекращающие доступ пара в турбину при повышении частоты вращ-ия ротора на 10—12% по сравнению с расчетной.

Приставной конец вала с помощью гибкой муф­ты соединен с валом главного масляного насоса, кор­пус к-го своим всасывающим патрубком при­креплен к приливу картера переднего подшипника.

Главный масляный насос предназначен для по­дачи масла в систему смазки подшипников турбины и генератора (при давл 0,15 МПа) и в систему регулир-ия (при давл 2 МПа), обеспе­чивающую автоматическое поддержание задан­ной частоты вращ-ия ротора турбины. Датчиком частоты вращ-ия явл-ся быстроходный упру­гий регулятор ск-ти, установленный на конце вала насоса. Со стороны выхода пара ротор тур­бины соединен полугибкой муфтой с ротором генератора.

Статор турбины состоит из корпуса, в к-ый вварены сопловые коробки, соединенные с помощью сварки с клапанными коробками, установлены обоймы концевых уплотнений, обоймы диафрагм, сами диафрагмы и их уплотнения. Корпус этой турбины кроме обычного горизонт-го разъема имеет два верт-ых разъема, разделяющих его на перед­нюю, среднюю части и выходной патрубок. Передняя часть корпуса — литая, средняя и выходной патру­бок — сварные.

К неподвижным частям турбины отн-ся так­же картеры ее подшипников. В переднем картере расположен опорно-упорный подшипник, в заднем — опорные подшипники роторов турбины и генератора. Передний картер установлен на фундаментной плите и при тепловом расширении корпуса турбины может свободно перемещаться по этой плите. Зад­ний же картер выполнен как одно целое с выхлопным патрубком турбины, к-ый при тепловых расшире­ниях остается неподвижным благодаря его фиксации