Полный комплекс производства первоклассных промышленных паровых турбин

turbina.jpgПаровая турбина — это тепловой двигатель, тепловая энергия пара в котором преобразуется в механическую работу. Вместе с гидротурбинами огромное значение для развития мировой энергетики имело изобретение и широкое применение паровых турбин, которые являются основным двигателем тепловых (ТЭС) и атомных электростанций (АЭС). Принцип действия паровых турбин схож с гидравлическими, разница лишь в том, что в первом случае турбину приводила в действие струя разогретого пара, во втором — струя воды. Паровая турбина оказалась проще, экономичнее и удобнее, чем паровая машина Уатта. Изобретатели давно пытались создать машину (паровую турбину), где струя пара напрямую бы вращала рабочее колесо. При этом, скорость вращения колеса должна быть очень высокой за счет большой скорости струи пара.

turbina1-266x300.jpg
Паровая турбина Лаваля

</p>

В 1883 году Лавалю удалось создать первую паровую машину, которая представляла легкое колесо с лопатками. Через поставленные под углом сопла на лопатки направляли пар, который давил на них и раскручивал колесо. В 1889 году Лаваль усовершенствовал конструкцию, применив сопло, которое расширялось на выходе. Благодаря этому увеличилась скорость пара и, соответственно, скорость вращения ротора. Полученная струя направлялась на один ряд лопаток, которые были насажены на диск. Давление пара и число сопел определяли мощность турбины, работающей по активному принципу. Если отработанный пар не попадал в воздух, а направлялся в конденсатор, где при пониженном давлении сжижался, то мощность турбины оказывалась наивысшей. Турбина Лаваля получила всеобщее признание, она давала большие выгоды при соединении с машинами, имеющими высокую скорость (сепараторы, пилы, центробежные насосы). Использовали ее и в качестве привода для электрогенератора, правда, только через редуктор (из-за ее высокой скорости).

turbina2-300x184.jpg
Паровая турбина Парсонса

</p>

В 1884 году английский изобретатель Парсонс запатентовал многоступенчатую реактивную турбину, специально созданную им для приведения в действие электрогенератора. При меньшей скорости вращения энергия пара здесь использовалась максимально благодаря тому, что пар, проходя через 15 ступеней, расширялся постепенно. Каждая ступень имела пару венцов лопаток. Неподвижным был один венец с направляющими лопатками, которые крепились на корпусе турбины. Второй — подвижный с рабочими лопатками на диске, который был насажен на вращающийся вал. Лопатки венцов (неподвижных и подвижных) сориентированы в противоположных направлениях. Это была первая паровая турбина, которая начала с успехом применяться в промышленности.

В 1889 году уже 300 турбин применяли для получения электроэнергии, в 1899 году появилась первая электростанция с турбинами Парсонса. В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с приводом от паровой турбины. Вскоре паровые турбины начали устанавливать на быстроходных судах. Французский ученый Рато вывел комплексную теорию турбомашин на основе имевшегося опыта. Со временем турбина Парсонса уступила место компактным активно-реактивным турбинам. Хотя и сегодня паровые турбины в основном сохранили черты турбины Парсонса.

В этом докладе раскроем тему устройства, принципа работы турбины и подготовим сообщение об истории изобретения турбин. Они применяются в энергетике, металлургии, во многих сферах промышленности, в том числе и ЖКХ. Что такое турбина и каков ее принцип действия рассказывается в учебнике «Физика» за 8 класс. Постараемся раскрыть данную тему подробнее.

Устройство и принцип работы турбины

Турбина (от латинского «turbo» в переводе на русский – смерч, круговое движение) – это двигатель, когда при вращающемся роторе энергия пара, воды и газа трансформируется в механическую работу. 

Когда водные или паровые потоки действуют на специальные звенья — лопасти, то эти они начинают двигаться. Лопасти расположены по всему диаметру ротора.

Рассмотрим пример водяного колеса, на нём закрепляются лопасти, а поверх течёт поток воды. 

Колесо под воздействием центробежной силы начинает вращаться.

Если направление потока воды, пара или газа идёт параллельно оси турбины – то их называют осевыми, а если перпендикулярно – то радиальные.

Используется в качестве части двигателя и увеличивает его мощность. Широко используется в транспортных средствах. На электростанциях является приводом электрогенератора.

Виды турбин

Типы определяются в зависимости оттого, какой вид энергии преобразуется в них – на основе пара или на основе газа:

  1. Паровая турбина – нагретый водяной пар расширяется и, поступая в проточную часть, заставляет вращательно работать ротор. Потоки пара воздействуют на лопасти, тем самым происходит движение. Такие турбины могут вырабатывать помимо электрической ещё и тепловую энергию.

  2. Газовая турбина – в ней сжатый и нагретый газ преобразовывается в механическую работу на валу. Состоит из лопастей, закрепляющихся на дисках (ротор), и направляющих лопастей, которые закрепляются в корпусе (статор).

Под давлением и воздействием высокой температуры, газ проходит по сопловому устройству в область низкого давления, в пути сильнее расширяется и ускоряется. После поток газа доходит на лопасти, отдаёт часть своей кинетической энергии. 

Лопасти передают крутящий момент через диски на вал. Газовая турбина вращает вал генератора, так и проявляется его КПД. Используются на ТЭЦ.

Краткий исторический обзор развития турбин

Попытки изобрести турбины предпринимались во все времена. Самые ранние результаты датируются первым столетием нашей эры, и представление о паровой турбине дошло до нашего времени.

Кратко рассмотрим этапы создания в хронологическом порядке.

130 год нашей эры – эта дата служит самым первым упоминанием изобретения паровой турбины, сохранилось тому документальное подтверждение. Грек Герон Александрийский, математик и механик, разработал и построил простейшую турбину и дал ей название «эолипил».

Как только температура воды повышалась, появлялся пар, который проходил в шар по трубкам, под воздействием выбрасывался из сопел, и шар начинал вращение. Но в бытность Герона изобретение не снискало признания, так как практического применения эолипилу не нашлось, потому относились к нему как к игрушке.

1500 г. – итальянский ученый и изобретатель Леонардо да Винчи упоминал в своих работах приспособление, похожее на турбину. Посредством огня подогревался воздух, который вращал лопасти.

1551 г. – сириец Таги-аль-Дин из Дамаска в своём отчёте «Высокие методы воздушных машин» описал механизм турбины. Машина представляла собой следующее: закрытый котел из меди был наполнен водой и на огне доводился до кипения.

Струя пара из сопла подавалась на колесо, которое крутило вертел барбекю. В Германии в музее Института истории исламской науки находится копия этого аппарата.

1629 г. – инженер из Италии Джованни Бранк простроил прототип мельницы. Концепция была такова, что мощный поток заставлял вращать турбину.

1678 г. — фламандец Фердинанд Вербист изобрел подобие самоходного транспортного средства на основе паровой машины. Но доказательств тому не значится.

1791 г. – учёный из Англии Джон Барбер запатентовал настоящую газовую турбину. Она могла работать на нефти, угле и древесине.

1872 г. – Франц Столц из Венгрии изобрел первым турбинный двигатель на основе газа.

1890 г. – конструктор Густаф де Лаваль разработал сопло. Оно использовалось для подачи пара в турбину.

1894 г. – британец Чарльз Парсонс запатентовал концепцию парохода, который двигался с помощью турбины.

1895 г. – в Британии освещали бульвары Кембриджа, рабочие установили три генератора по 4 тонны, мощностью сотню киловатт.

1903 г. – скандинав Эджидиус Эллинг первым построил турбину на основе газа. Она вырабатывала энергии больше, чем необходимо было для неё самой, но этот факт остался без внимания.

1913 г. – инженером и изобретателем Николой Тесла была запатентована своя турбина. Она не была похожа на все предыдущие изобретения, в ней не было лопастей, а её принцип основывался на принципе пограничных слоёв.

1918 г. – американский бренд General Electric первый наладил собственное производство.

1920 г. – британский ученый Алан Гриффит поменял принцип прохождения потоков газа по аэродинамической плоскости.

1930 г. – британский ученый Фрэнк Уиттли изобрел реактивную газовую турбину. А весной 1937 г. прошли первые испытания.

1934 г. – Рауль Патерас Пескара из Аргентины стал создателем поршневого двигателя, который являлся источником энергии в газовой турбине.

1936 г. – группа немецких учёных М. Хан и Х. фон Охайн в одно время с британцем Фрэнком Уиттли разрабатывали двигатель на основе реактивной турбины.

Современный мир не может обойтись без применения турбин, а с каждым днём их роль всё больше растет. Эти устройства надежны, модернизируются и трудятся на благо населения земли, ведь наука не стоит на месте и возможны новые прорывы в истории развития турбостроения.

Еще тесты

Читайте также

Равноускоренное движение — формулы и примеры задач с решениямиУчебные фильмы по физике для школьников — список обучающих и научно-популярных работУдельная теплота сгорания — формула, физический смысл и решение задачИстория изобретения радио — основные принципы работы, виды и значение открытия

Турбина представляет собой двигатель, в котором энергия воды, пара и газа преобразовывается в механическую работу посредством вращающего движения ротора. В турбине струя воды или пара воздействует на специальные элементы — лопатки, и приводит их в движение. Лопатки располагаются по всей длине окружности ротора.

В зависимости от направления потока воды, пара или газа через турбину они подразделяются на осевые — когда поток движется параллельно оси турбины, и радиальные — поток движется перпендикулярно оси.

Турбина используется на наземном, воздушном и морском транспорте в качестве составной части двигателя, которая увеличивает его мощность. Также турбина может применяться и на электростанциях, где она служит в качестве привода электрического генератора.

С давних пор проводились неоднократные попытки создания различных вариантов турбин. До наших дней даже дошло описание паровой турбины, сконструированной Героном Александрийским в 1 веке нашей эры. Но только в конце 19 века, когда уровень термодинамики, металлургии и машиностроения достиг необходимых высот, Чарлз Парсонс и Густаф Лаваль независимо друг от друга изобрели первые паровые турбины, пригодные для производства.

Ниже в хронологическом порядке представлена краткая история создания различных типов турбин.

I век нашей эры — самое раннее дошедшее до наших дней документальное свидетельство создания паровой турбины Героном Александрийским. К сожалению, данное изобретение долго рассматривалось в качестве игрушки и полный потенциал данной турбины так и не был изучен до конца.

1500 — Леонардо да Винчи рассматривал в своих чертежах так называемый «дымовой зонт», принцип работы которого заключался в следующем: огонь нагревал воздух, который затем поднимался через соединенные друг с другом лопасти. Эти лопасти вращали обычный вертел для жарки.

1551 — Таги-аль-Дин сконструировал паровую турбину, использовавшуюся в качестве источника питания самовращающегося вертела.

Читайте также:  Токарные станки и металлоплавильные печи

1629 — итальянский инженер Джованни Бранк создал мельницу, которая работала за счет того, что сильная струя пара вращала турбину и вращательное движение передавалось от турбины к шестеренке — ведомому механизму.

1678 — фламандский ученый Фердинанд Вербист разработал первое самоходное транспортное средство на основе паровой машины. Однако нет никаких доказательств, подтверждающих, что оно было построено на самом деле.

1791 — англичанин Джон Барбер разработал настоящую газовую турбину для приведения в движение безлошадной повозки и получил патент на свое изобретение.

1872 — венгерский изобретатель Франц Столц создал первый газотурбинный двигатель.

1890 — шведский инженер и изобретатель Густаф де Лаваль изобрёл сопло, которое предназначалось для подачи пара в турбину. Впоследствии оно получило его имя и используется по сей день в том же назначении.

1894 — англичанин Чарльз Парсонс получил патент на идею корабля — парохода, который приводится в движение паровой турбиной. Этот принцип тяги широко используется и в наши дни.

1895 — на электростанции в Кембридже были установлены три четырёхтонных генератора радиального потока Парсонса мощностью 100 кВт, которые использовались для электрического освещения городских улиц.

1903 — норвежец Эджидиус Эллинг построил первую газовую турбину, способную вырабатывать ещё больше энергии, чем было необходимо для её работы. В то время это рассматривалось как серьезное достижение, ведь о термодинамике тогда ещё не имели никакого представления. Такая газовая турбина вырабатывала 11 л.с. с использованием вращающихся компрессоров.

1913 — Никола Тесла получил патент на свою турбину Тесла, основанную на эффекте пограничного слоя.

1918 — компания General Electric, являющаяся в настоящее время одним из ведущих производителей турбин, запустила собственное производство для дальнейших продаж газовых турбин.

Читайте также:  Кто изобрел механические часы

1920 — английский инженер Алан Арнольд Гриффит изменил теорию протекания газового потока в теорию течения газа по аэродинамической поверхности, которая была более формализована и применима к турбинам.

1930 — английский инженер-конструктор Фрэнк Уиттл получил патент на универсальную газовую турбину, предназначенную для реактивного движения. Двигатель с такой турбиной впервые был использован в апреле 1937 г.

1934 — аргентинский инженер Рауль Патерас Пескара запатентовал новое изобретение — поршневой двигатель, являющийся генератором для газовой турбины.

1936 — немецкие конструкторы Макс Хан и Ханс фон Охайн разработали и запатентовали в Германии собственный новый двигатель с реактивной турбиной. Они разрабатывали его в то же время, что и Фрэнк Уиттл в Великобритании.

Оцените, пожалуйста, статью, автор старался 🙂 :

Компания Parsons предлагает широкий модельный ряд предварительно спроектированных паровых турбин мощностью от 50 кВт до 35 МВт. Новаторская конструкция данных блочных агрегатов отличается простотой и экономичностью, что обеспечивает оптимизацию эксплуатационных параметров для требуемых областей применения. Для достижения оптимальной конфигурации конечных систем оборудования наш модельный ряд включает различные и при этом полностью совместимые типовые конструкции в качестве основного предложения, что позволяет нам в максимально возможной степени соответствовать ожиданиям и стандартам наших заказчиков.

Наши предварительно спроектированные паровые турбины в полной мере соответствуют требованиям заказчиков к экономически целесообразным и рентабельным вариантам монтажа и эксплуатации оборудования, а также к обеспечению его абсолютной функциональной универсальности в рамках комплексных производственных процессов. Если вам требуются приводы генераторов для энергоблоков или механические приводы для компрессоров, насосов и воздуходувных аппаратов, направьте нам соответствующий запрос, после чего мы вместе сможем подобрать для вас оптимальный вариант турбины или турбоагрегата, полностью отвечающий вашим текущим потребностям.

Наша компания неукоснительно соблюдает все соответствующие директивы, указанные в стандартах качества ISO 9001 и ISO 14001

БРЕНД «PARSONS» — ЭТО:

БОЛЕЕ 100 ЛЕТ ИСТОРИИ

История бренда «Parsons» началась ещё в конце XIX века. Именно тогда мир узнал изобретателя прогрессивных паровых турбин Чарльза Алджерона Парсонса, в честь которого и был создан этот бренд. Широкую популярность турбины марки «Parsons» получили 1893 году, тогда турбогенераторы поставлялись на электроподстанции по всему миру.

СИМВОЛ ПРОГРЕССА

История бренда «Parsons» — это история XX века. Прогрессивные паровые турбины сделали революцию в промышленности, автомобилестроении, энергетике. Всё что нас сегодня окружает было создано благодаря изобретению Парсонса. Бренд «Parsons» предлагает стать частью этой истории – звеном, которое творит настоящее, и создаёт будущее.

ЗНАК КАЧЕСТВА

Сегодня турбины «Parsons» являются одними из самых надёжных и качественных узлов. Позади такая большая история, и полученный опыт помогает нам держать лидерство в сегодняшних проектах. На протяжении всего XX века мы доказывали этот факт, поскольку турбины бренда «Parsons» использовались во всём мире, во все времена. «Parsons» – это технология, которая изменила мир!

Основные отличия паровых турбин PARSONS

МОБИЛЬНОСТЬ

Простота конструкции, небольшие размеры и масса (минимальные требования к производственной площадке, на строительство фундамента и оснащение машинного зала, быстрый монтаж и обслуживание).

Регулируемость турбин и эффективная работа в интервале 30-110% номинальной мощности.

Мобильность (быстрый пуск и останов турбин, неограниченное количество пусков турбин из холодного состояния).

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Высокая заводская готовность (турбина, редуктор, генератор, электронно-гидравлическая система управления, вспомогательное оборудование поставляются одним, максимум двумя крупными узлами.

Проектируются и изготавливаются под индивидуальные требования каждого Заказчика.

Возможность работать на насыщенном паре.

СТОИМОСТЬ

Невысокая, конкурентоспособная стоимость турбин по сравнению с другими производителями за счет простоты конструкции.

Возможен долгосрочный лизинг на период окупаемости по программам финансирования.

Срок службы до первого капитального ремонта 60 000 рабочих часов.

Общий срок службы 40 лет.

Сервисный центр в России (монтаж, оперативный сервис, обслуживание и доступность любых запасных частей).

Надежность и качество

  • Крепкая конструкция;
  • Изготовление из цельнокованных заготовок;
  • Минимальные расходные части;
  • Высокий уровень и собственное изготовление;
  • Испытание каждого турбогенератора на испытание в центре мини-ТЭЦ на заводе;
  • Надежность и практичность гарантирована многолетним опытом.

Используемые источники:

  • https://mirnovogo.ru/parovaya-turbina/
  • https://nauka.club/fizika/turbinу.html
  • https://oldinvent.ru/istoriya-izobreteniya-turbin/
  • https://parsons-company.com/