Как устроена турбина

Так, что же представляет собой турбина, каковы основные черты ее устройства как машины?

На основании нашего краткого знакомства с проточной части мы можем выделить прежде всего ротор, т. е. вал с дисками, на окружности которых укреплены рабочие лопатки. Лопаток много На современной средней активной турбине их 2—3 тысячи штук а на реактивных 5—7 тысяч короткие со стороны входа пара в турбину (в среднем 20—40 мм) они достигают большой длины в конце расширения пара в последних ступенях.

Между дисками расположены диафрагмы с направляющими ло­патками. Для экономичной работы пара в турбине расстоя­ния между направляющими и рабочими лопатками (зазоры) весьма малы. В первых ступенях они составляют всего 1,5—2 мм, а иногда даже меньше. Только немногим больше расстояния между диафрагмами и дисками. Таким образом, ротор со всех сторон окружен неподвижными частями, среди которых, отделенный лишь маленькими расстояниями, он быстро вращается. Концы ротора выходят из цилиндра. В этих местах, а также в местах прохода ротора через диафрагмы расположены уплотнения. Зазоры между непод­вижными частями уплотнений и вращающимся ротором всего 0,3—0,4 мм.

Скорость вращения роторов турбин очень велика. Воз­можно большая окружная скорость нужна для уменьшения числа ступеней и для экономичной работы турбины.

Также применяется переменный ток с частотой 50 пе­риодов в секунду, т. е. направление тока меняется в секун­ду 50 раз. При применении двухполюсных генераторов для получения такой частоты необходимо вращать ротор генератора со скоростью 50 об/сек., т. е. 3000 об/мин. Для четырех полюсных генераторов число оборотов должно составлять 1500 в минуту. Для много полюсных генераторов гидроэлектро­станций число оборотов может быть очень малым — 100— 120 в минуту и меньше. Но применить при выработке пере­менного тока частотой 50 периодов число оборотов больше 3000 в минуту нельзя.

Для турбин, вращающих генераторы переменного тока, 3000 об/мин. является стандартным.

Что такое скорость вращения 3000 оборотов в минуту, можно представить себе, например, следующим образом. Если колеса железнодорожного вагона вращались бы с та­кой скоростью, то он двигался бы со скоростью около 600 километров в час.

Имея ротор, вращающийся с такой огромной скоростью на ближайшем окружении неподвижных частей, турбина должна годами работать без перебоев и задержек, не изна­шиваясь и не ломаясь, без устали совершать свою работу, вращая генератор, откуда выработанная электрическая энергия передается по проводам всюду, где она нужна.

Сидя вечером при ровном, спокойном свете настольной лампы, вы, может быть, и не подозревали, результатом ка­кого сложного процесса, каких скоростей и напряжений в турбине, какого труда и знаний людей, их умения и забот является этот свет, зародившийся в недрах проточной части паровой турбины.

Проточная часть не только самая важная, но и самая ответственная часть турбины. Представьте себе, что много рядов рабочих лопаток проносятся со скоростью 200—400 метров в секунду мимо неподвижных направляющих лопаток, на расстоянии от них всего 1,5—3 мм. И нигде не должно- быть задеваний.

Если при таких скоростях движения какая-либо лопатка оторвется и вылетит, то ее немедленно изотрет в порошок соседними лопатками, как гигантской пилой обратит в опил­ки. Только на мгновение прозвенит по-оссобенному турби­на — и все. Но это «все» будет только в том счастливом случае, если вылетевшая лопатка не выбьет еще одной или нескольких соседних. А если это произойдет, тогда уж раз­рушается весь ряд, а часто и последующие ступени. Из ло­паток получается то, что часто называют «салат»: смятые, порванные, скрученные, оплавленные, они наполняют нижнюю часть цилиндра в виде бесформенной груды ме­талла. После этого нужен дорогой и длительный ремонт, установка новых лопаток, иногда замена всего ротора.

Поэтому при изготовлении турбины принимаются все меры к тому, чтобы ее части были достаточно прочны и обес­печивали надежную работу, несмотря на малые зазоры в проточной части. Лопатки делают также весьма тщатель­но и подвергают их строгому контролю. Установка и закреп­ление лопаток на дисках внимательно проверяется. Ряд при­боров и защитных устройств предназначен для контроля за условиями работы лопаток в эксплуатации.

Мы видим, что единственная движущаяся часть в турби­не— это ротор. Да и тот заключен в цилиндр, и видеть можно только его концы на коротких участках, которые остаются незакрытыми. Вот почему при посещении машин­ного зала мы не видели никаких движущихся частей. Ничего похожего на паровую машину, никаких поршней, шатунов, рычагов, никакого внешне заметного движения.

Мы коснулись только элементов основ теории паровых турбин. Но уже по ним видно, что при кажущейся внешней простоте процессы, происходящие в турбине, в действитель­ности весьма сложны, а условия работы ее деталей очень тяжелы. Эта сложность процессов, особая ответственность и условия работы, при которых приходится до предела ис­пользовать свойства прочности металлов, необходимость большой точности изготовления, множество отраслей тех­ники, с которыми приходится соприкасаться, а вместе с тем огромная роль паровых турбин в современной энергетике — все это делает турбиностроение одной из наиболее привлека­тельных и квалифицированных отраслей машиностроения. Оно требует весьма разносторонних знаний от работающих в этой области, ставит перед ними интереснейшие задачи.

Теперь мы познакомимся более подробно с некоторыми деталями и устройствами паровых турбин.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

9 + 4 =