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.
Паровые турбины и турбогенераторы классифицируются по двум параметрам – назначению и способу воздействия на рабочие лопасти.
По назначению паровые турбины разделяют на:
По способу расширения пара и его воздействию на рабочие лопатки выделяют 3 категории:
Отдельно выделяют еще несколько категорий, в качестве разделяющего фактора используют:
КПД зависит от мощности турбины в киловаттах, для 5 кВт – 0.2. для 100 мВт – 0.86.
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:
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:
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.