Общая классификация паровых и газовых турбин

Турбины ТЭС и АЭС

Часть 1

Принцип действия, классификация и история создания турбин

Конспект лекций канд. техн. наук доцента Марочек В.И.

 

Владивосток

Введение

Конспект по курсу "Турбины ТЭС и АЭС", часть I, составлен на основании лекций по этому предмету, читавшихся для студентов специальности 1005 "Тепловые электрические станции" факультета Механики и теплофизики Естественнонаучного института Дальневосточного Государственного технического университета.

Цель курса в целом - сообщить студентам основные сведения по всему комплексу вопросов, касающихся принципа действия тепловых турбин, их разновидностей, конструктивного выполнения деталей и узлов турбоустановок и тепловых процессов, в них происходящих.

В курсе также рассматриваются вопросы проектирования паротурбинных агрегатов и тепловых расчетов турбинного двигателя как на основном, так и на переменных режимах; вопросы конструирования и расчетов на прочность деталей и узлов турбин.

Программой также предусмотрен специальный раздел по газотурбинным установкам.

Курс "Турбины ТЭС и АЭС" предполагает хорошее знакомство с технической термодинамикой и гидрогазодинамикой в пределах учебной программы специальности.

В части I конспекта лекций рассматриваются принцип действия тепловых турбин, их классификация и история создания.

Вопросы проектирования паротурбинных агрегатов: расчет регенеративной схемы, предварительный и детальный тепловой расчет проточной части, расчеты на прочность отдельных узлов и деталей, а также знакомство с конструкцией турбин и методикой теплотехнических испытаний паровых турбин рассмотрены в уже изданных учебных пособиях, методических указаниях и руководствах:

1.В.И.Марочек, Ю.Д.Башаров, Н.Н.Попов "Проектирование паротурбинных агрегатов. Тепловые расчеты". Уч. пособ. Владивосток, ДВГТУ, 1994 г. 2.В.И.Марочек, Н.Н.Попов "Проектирование паротурбинных агрегатов. Расчет на прочность деталей паровых турбин". Метод, указ., Владивосток, ДВГТУ, 1999 г.

3.В.И.Марочек, Н.Н.Попов "Ревизия паровой турбины". Метод, указ. к лабор. раб. Владивосток, ДЕЛИ, 1982 г.

4.В.И.Марочек, Н.Н.Попов "Эксплуатационные испытания паротурбинного агрегата" (применительно к ВладТЭЦ-2). Метод, указ. к лабор. раб. Владивосток, ДВГТУ, 1993 г.

5.В.И.Марочек, Н.Н.Попов "Эксплуатационные испытания паротурбинного агрегата" (применительно к электростанции ЛуТЭК). Метод, указ к лаб. работе. Владивосток, ДВГТУ, 1999 г. Остальные вопросы предполагается осветить в последующих изданиях.

Энергетика - одна из ведущих отраслей народного хозяйства высокоразвитых стран. Ведущая роль в деле энергообеспечения как в мире в целом, так и в России, принадлежит тепловым электрическим станциям, включая атомные. На долю тепловых электростанций приходится более 80 % всей мощности и, соответственно, выработки электроэнергии.

Для привода электрогенераторов в подавляющем большинстве случаев используются турбины, как правило, паровые.

Современные тепловые турбинные установки существуют в двух основных разновидностях: паровые и газовые. Рабочим телом в каждой из них является, соответственно, пар (как правило, водяной) или же газ (обычно - продукты сгорания жидкого или газообразного топлива).

Принцип работы турбины

Турбина - ротативный тепловой двигатель с непрерывным процессом преобразования тепловой энергии рабочего вещества в механическую работу. Кинематическая схема её предельно проста.

Турбина состоит из двух основных узлов:

1.Вращающаяся часть - ротор, и

2.Неподвижная часть - корпус (статор).

Перед каждым диском с рабочими лопатками укреплен сопловой аппарат, состоящий из нескольких неподвижных сопел, закрепленных в корпусе.

Основным условием работы турбины является наличие разности давлений – перед сопловым аппаратом и за рабочими лопатками.

Сопла, совместно с рабочими лопатками, образуют проточную часть турбины. В проточной части происходит двойное преобразование энергии рабочего вещества:

1.в соплах потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую; на выходе из со пел скорость потока составляет сотни метров в секунду;

2.на рабочих лопатках кинетическая энергия потока непосредственно превращается в механическую работу вращения вала турбины; скорость вращения, как правило, составляет тысячи оборотов в минуту.

Общая классификация паровых и газовых турбин

1. По принципу действия: активные и реактивные,

2. По количеству ступеней: одноступенчатые и многоступенчатые.

Многоступенчатые, в свою очередь, могут быть со ступенями давления, со ступенями скорости и комбинированные (как со ступенями скорости, так и со ступенями давления).

3. По направлению потока рабочего вещества:

осевые, радиальные и тангенциальные.