Самая мощная паровая турбина в мире

Паровые турбины

Паровые турбины

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Паровая турбина

Вы уже познакомились с самым распространенным видом теплового двигателя – двигателем внутреннего сгорания. Следующий вид, который мы рассмотрим – это турбина.

Турбины бывают газовые, паровые и гидравлические. Рабочим телом паровой турбины является пар. У газовой турбины же рабочим телом являются газы, образующиеся при сгорании топлива в специальных камерах. Устройство и работа газовой турбины аналогичны устройству и работе паровой турбины.

Для изучения мы выберем паровую турбину. В данном уроке вы узнаете, как она устроена, ее принцип действия, историю создания и применение в жизни.

Самая мощная паровая турбина в мире

Учитывая конструкторскую и технологическую новизну, для его осуществления потребовалось пять лет с учетом разработки технологических процессов.
Для изготовления тихоходных турбин в Санкт-Петербурге построена производственная площадка ЛМЗ, оснащенная новейшим оборудованием для сборки и испытаний.

Производственное оборудование

Производственное оборудование

Новый производственный комплекс оснащен специальными металлорежущими станками, сварочным станком, печью для термообработки, уникальным по габаритам тяжелым токарным станком, на котором возможно разместить деталь длиной до 20 метров и шириной до 7 метров.

Энергия будущего

Все это призвано обеспечить полный технологический цикл изготовления основных узлов, а также сборки тихоходной турбины.

Укладка одного ротора на сборочный стенд

Укладка одного ротора на сборочный стенд

Когда роторы и остальные комплектующие турбины изготовлены, начинается этап сборки. За сборкой следуют испытания. Турбину проверят на соответствие требованиям конструкторской документации. При всей масштабности собираемых деталей точность здесь требуется идеальная — до сотых долей миллиметра.

В турбине 3 ротора

В турбине 3 ротора

В первой отечественной тихоходной паровой турбине — 3 ротора (2 низкого давления и один совмещенный — высокого-среднего).
Именно они, будучи установленными в цилиндры, являются главными «рабочими лошадками» всего узла.

Энергия будущего

Такое сочетание цилиндров позволяет достичь оптимального баланса по экономичности, массе и габаритам.

Разгонно-балансировочный стенд для динамических испытаний

Энергия будущего

После сборки каждый ротор нужно разогнать с превышением рабочей скорости, чтобы подтвердить его работоспособность в соответствии с требованиями.

Энергия будущего

* Скрин с "Фонтанки"
Вес турбины впечатляет: он составит около 4 тысяч тонн.
Сравните: максимальный вес транспортного самолета «Руслан» и груза, с которым он может взлететь, — около 400 тонн, т.е. одна турбина весит как 10 таких самолетов.
Или как 20 взрослых синих китов, если сравнение из мира живой природы вам больше по душе.

Возможно, будущие специалисты

* "День открытых дверей" – фото с сайта ЛМЗ
После заводских испытаний турбину разберут на части, чтобы снова собрать уже на месте эксплуатации.
Здесь без специалистов завода-производителя тоже не обойтись.
Увидеть и проконтролировать процесс сборки, установки турбины и ее компонентов очень важно.
Дальше — пуско-наладка, потом испытания под нагрузкой.
И только после выхода на стопроцентную нагрузку турбина обеспечит мегаватты, которые от нее ждут.

Мощное будущее

Технические возможности российских предприятий сегодня позволяют производить все виды энергетического оборудования: турбин любой мощности как в быстроходном, так и в тихоходном варианте, генераторов, в том числе пожаробезопасных, с полностью водяным охлаждением,
которые не делает больше никто в мире.

Теплофикационные паровые турбины

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Конденсационные паровые турбины

Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.

Паровые турбины специального назначения

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

  • Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.
  • Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.
  • Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.
  • Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Применение паровых турбин

Современные паровые турбины широко используются во многих сферах.

Например, на электростанциях генератор электрического тока зачастую соединяют с турбиной. Такие турбины могут вращаться, выполняя до 3000 оборотов в минуту. Это позволяет использовать их для приведения в движение генераторов тока.

Также тепловые турбины устанавливают на тепловых электростанциях. В 2017 году на Уральском турбинном заводе была выпущена паровая турбина, электрическая мощность которой достигает $335 space МВт$, а тепловая нагрузка – $385 frac$ (рисунок 4). Этого достаточно, чтобы обеспечить теплом более 100 000 квартир.

Рисунок 4. Энергетическая паровая турбина Т-295

Паровые турбины стоят и на различных заводах. На производстве данные турбины функционируют на отработавшем паре, позволяя получить из практически “отходов производства” полезную энергию. Используют их и на кораблях в качестве главного или вспомогательного двигателя.

Одной из самых мощных паровых турбин в мире на сегодняшний день является турбина Siemens SST5-9000 (рисунок 5). Ее мощностью составляет $1900 space МВт$. Спрос на такие мощности очень мал, так как реализовать такой потенциал можно только на атомных электростанциях.

Рисунок 5. Турбина Siemens SST5-9000

На сухопутном и воздушном транспорте паровые турбины не используют, потому что для их функционирования необходимо большое количество пара, а следовательно, и жидкости.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий