Краткий обзор развития паротурбостроения

Принцип действия паровой турбины, в сущности, более простой, чем поршневой машины, был известен еще в глубокой древности.

Герон из Александрии за 120 лет до н.э. подробно описывает прибор в виде шара, из которого вытекает пар по двум изогнутым трубкам, вызывая этим вращение шара (см. рис. 1).

рис. 1. рис. 2.

В 1629 г. итальянец Джованни Бранк предложил прибор, напоминающий колесо современной активной турбины (см. рис. 2).

Практическое использование кинетической энергии пара стало возможным лишь в конце XIX века благодаря работам шведского инженера Густава Лаваля и англичанина Чарльза Парсонса.

Г. Лаваль в 1883 г. создает одноступенчатую турбину. В 1893 г. он демонстрирует на выставке в Чикаго одноступенчатую активную турбину. Она развивала мощность в 5 л.с. при 30 000 об/мин. Лаваль применил расширяющиеся сопла (названы позже «сопла Лаваля») и «гибкий» вал, сделав тем самым ценнейший вклад в теорию паровых турбин.

В 1884 г. Парсонс построил первую реактивную турбину. Она имела 15 сдвоенных ступеней давления (пар подводился посредине и проходил в обе стороны через 15 ступеней на каждой стороне), диаметром 74 мм и развивала мощность 10 л.с. при 18 000 об/мин.

В 1888 г. Парсонс построил турбину мощностью 200 л.с. при 4000 об/мин. (с компенсацией осевых усилий).

Турбина Лаваля из-за высокого числа оборотов и низкого КПД распространения не получила и может рассматриваться лишь как элемент многоступенчатой активной турбины.

В конце XIX, начале XX века в связи с развитием электрических машин и широким внедрением электроэнергии развитие паротурбостроения пошло быстрыми темпами. В США в 1890-х гг. появились турбины Кёртиса, использующие одновременно принципы и ступеней давления, и ступеней скорости. По этому же типу начали строиться турбины в Германии фирмой А.Е.Г.; во Франции фирмой Соттэ, Гарлэ и К^О были выпущены турбины системы Рато, состоящие из большого числа ступеней давления (до 24-х) и малым числом оборотов (750). турбина паровой многоступенчатый Наряду с осевыми паровыми турбинами были разработаны и радиальные, в которых пар течет в плоскости перпендикулярной оси турбины. В 1912 г. такая турбина была построена братьями Юнгстрем в Швеции.

Нормальным числом оборотов было принято 3000 об/мин.

Первые паровые турбины в России начали выпускать в1907 г. на Металлическом заводе в С.-Петербурге.

Далее следует всем известный план ГОЭЛРО (1920 г.). Первая советская паровая турбина была построена в 1924 г. ЛМЗ. Она была рассчитана на начальные параметры пара 1,1 МПа, 360 єС и имела мощность 2000 кВт. С 1931 г. начал работу Кировский завод. В 1934 г. вступил в строй ХТЗ и начал выпускать турбины 50 и 100 МВт при частоте 25 Гц (с^-1), 2,85 МПа, и 400 єС. С 1937 г. начал действовать Невский завод (НЗЛ). Перед Великой Отечественной войной в Свердловске пущен ТМЗ, выпускающий теплофикационные турбины с регулируемыми отборами пара мощностью от 12 до 250 МВт. В 1950 г. вступил в строй КТЗ, изготавливающий турбины небольшой мощности на параметры пара 3,43 МПа, 435 єС и 8,8 МПа, 535 єС. Турбины для привода питательных насосов и воздуходувок. В 1952 г. под руководством Александрова разработан ядерный реактор для атомной подводной лодки с паровой турбиной КТЗ.

Развитие мощности паровых турбин:

• 1952 г. ЛМЗ — 150 МВт, 16,6 МПа, 550 єС с промперегревом пара до 520 єС. Эта турбина была самым мощным одновальным агрегатом в Европе.
• 1958 г. ЛМЗ — К-200−130; ХТЗ — К-150−130 на параметры пара 12,8 МПа и 565 єС.
• 1960 г. ЛМЗ и ХТЗ — К-300−240 с параметрами 23,5 МПа, 560 єС и промперегревом до 565 єС.
• 1965 г. ЛМЗ — двухвальная ПТ 800 МВт;

ХТЗ — одновальная ПТ 500 МВт.

• 1969 г. ЛМЗ — одновальная ПТ 800 МВт (К-800−240).
• 1970 г. ТМЗ — Т-250−240 с параметрами 23,5 МПа, 540 єС с промперегревом.
• 1978 г. ЛМЗ — К-1200−240 с титановыми лопатками, которая при отключении ПВД рассчитана на повышение мощности до 1400 МВт, является самой крупной одновальной турбиной в мире (с 1982 г. установлена на Костромской ГРЭС).

Для АЭС:

1970 — 80-е гг. ХТЗ — К-70−29, К-75−90, К-220−44, К-500−65/3000,.

К-500−60/1500 и К-1000−60/1500 мощностью.

1030 МВт и частотой 25 Гц (с^-1);

ЛМЗ — К-1000−65/3000.

Кроме перечисленных существуют заводы, выпускающие паровые турбины малой мощности. Например, Невский завод выпускает турбины для привода воздуходувок и компрессоров.