Паровые турбины и турбогенераторы

Паровые турбины и турбогенераторы используются в теплоснабжении, на производствах для выработки электричества (95% энергии, продуцируемой на ТЭС и АЭС во всем мире), утилизации тепла и как приводы для насосов, компрессоров, гребных винтов, вентиляторов и центробежных нагнетателей.

Принцип работы установки – преобразование энергии пара, поступающего от котла, в механическое вращение вала. При этом основной ресурс – отработанный пар низкого давления. Он охлаждается в конденсаторе, проходит деаэрацию и подогревается в котле перед последующим использованием в турбине.

За время одного цикла в системе теряется незначительное количество воды за исключением циркуляционной – станция мощностью 100МВт потребляет 20 тыс. м3/час. Мощность установки зависит от количества оборотов и скорости струи пара, определяемой тремя факторами, – давлением и температурой среды перед расширением и пространства куда, она истекает, конфигурацией сопла.

Классификация паровых турбин и турбогенераторов

Паровые турбины и турбогенераторы классифицируются по двум параметрам – назначению и способу воздействия на рабочие лопасти.

По назначению паровые турбины разделяют на:

  • Конденсационные – преобразуют максимальный процент от теплоты в работу;
  • Теплофикационные:
    • с противодавлением – весь отработанный пар используется для нагрева (производственных или бытовых потребностей);
    • с регулируемыми отборами – часть пара отводится для нагрева;
    • с противодавлением и регулируемыми отборами – используется отработанный пар, а также пар из промежуточных отборов турбины.
  • Специальные:
    • турбины мятого пара – используют отработанный пар невысокого давления после каких-либо механизмов;
    • турбины двух давлений – используют и свежий и отработанный пар.

 

По способу расширения пара и его воздействию на рабочие лопатки выделяют 3 категории:

  • активные турбины – расширение пара происходит только в неподвижных соплах (до вступления его на рабочие лопатки);
  • реактивные турбины – теплопадение в соплах составляет менее 50% от общего теплопадения пара. Расширение (теплопадение) пара более 50% происходит во время прохождения его между рабочими лопатками ротора турбины;
  • активно-реактивные турбины.

Отдельно выделяют еще несколько категорий, в качестве разделяющего фактора используют:

  • кол-во оборотов, корпусов, валов;
  • направление потока пара;
  • функциональное назначение.

КПД зависит от мощности турбины в киловаттах, для 5 кВт – 0.2. для 100 мВт – 0.86.

Особенности конструкции и эксплуатации конденсационных и теплофикационных паровых турбин и турбогенераторов

Максимальный КПД достигается использованием конденсационных установок. Особенность конструкции – впуск отработанного пара в охладительный агрегат, где искусственно создан вакуум. Турбины в данном виде оборудования размещаются на одном валу с генератором переменного тока.  Их устанавливают на электростанциях, при этом, чем мощнее установка, тем дешевле 1 кВт энергии, а часть тепла используют для отопления близлежащих районов или малых населенных пунктов.

Всего на КЭС размещают 4-ре вида турбин:

  • базовые;
  • постоянно нагружаемые;
  • пиковые;
  • для собственных нужд.

Теплофикационные турбины используются там, где необходимо одновременно вырабатывать тепловую энергию и электричество.  В данной категории выделяют три вида установок – с противодавлением, отбором пара и совмещающие в себе эти две функции. В отличие от конденсационных турбин, где основной продукт работы – энергия, на ТЭЦ генераторы продуцируют в первую очередь тепло.  Пар отбирают до подачи в конденсатор и используют для варки, сушки, отопления. Для теплофикационных турбин характерно параллельное подключение с генератором.

Третья категория оборудования – техника специального назначения. Особенность данного вида турбин – возможность работать на технологическом тепле.

Технику специального назначения используют на металлургических, машиностроительных и химических производствах:

  1. Турбины, работающие с дросселированным паром, применяют отработанный ресурс для передачи движения поршням, гидравлическим молотам, прессам и другим агрегатам с давлением ниже атмосферного.
  2. Установки двух давлений, кроме прошедшего цикл конденсата, используют свежий и подводят его в промежуточных стадиях работы технологичных установок.
  3. Предвключенные инсталлируют на модернизируемых ЭС в случае перехода на котлы высокого давления.

В этой же категории представлены и приводные турбины – насосы, нагнетатели, компрессоры. В любом случае специализированные установки строят под заказ для решения конкретной задачи, в отличие от использующихся на ТЭЦ и КЭС.


Читайте другие наши статьи:

Проектирование объектов
Диагностика силовых трансформаторов
Производство электротехнических шкафов