Изготовление лопаток для газовых и паровых турбин.
Поставка компонентов и запасных частей для
газовых и паровых турбин.
+7-495-626-28-40

История развития турбинных установок

Принцип действия турбинных установок основан на преобразовании тепловой энергии в механическую работу. Интересной особенностью истории развития этих тепловых двигателей является тот факт, что по своей идее они могут претендовать на статус наиболее древних изобретений человечества, в то время как широкое практическое применение получили относительно недавно.

Из глубины веков

Первым прототипом современных паровых турбин стало изобретение известного греческого математика и механика Герона, описанное 2000 лет назад в его книгах, как шар Эола (эолипил). Впоследствии учёные нарекли его шаром Герона. Это был герметично запаянный котел, оборудованный двумя трубками на крышке. На них крепился полый шар с двумя патрубками-соплами в форме буквы Г. Точки крепления шара к трубкам находились на его полюсах, что позволяло ему вращаться вокруг своей оси. В котле было предусмотрено отверстие – через него заливали воду, а затем ставили агрегат на огонь (отверстие закрывалось пробкой). При кипении воды образовывался пар, поступающий по трубкам в шар и его патрубки. В результате вырывающиеся струи пара приводили шар в движение – он быстро вращался, достигая порой скорости до 3500 оборотов в минуту. Но изобретение не было признано и использовалось только для развлечения. Но фактически эолипил Герона является прототипом паровых турбин, появившихся лишь спустя два тысячелетия.

В 1629 году итальянский учёный Джованни Бранка создал паровую турбину, работающую по активному принципу: преобразования энергии давления пара сначала в кинетическую, затем в механическую энергию. Струя пара направлялась на криволинейные лопатки, закреплённые на колесе. За счёт обтекания лопастей колеса происходило отклонение струи, заставляющее колесо крутиться. Добиться высокой мощности на первых турбинах не представлялось возможным в связи с отсутствием в то время котлов, способных создавать высокое давление пара. По причине невозможности в полном объёме преобразовать потенциальную энергию в равносильную кинетическую развитие турбинных установок затормозилось более чем на два столетия. Стоит добавить, что в этот период в разных странах инженерами предпринимались многочисленные попытки усовершенствования турбин и были запатентованы сотни относящихся к ним изобретений.

Кардинальный перелом в истории развития турбин

Добиться создания полезной для индустрии турбины удалось в 1883 году, когда шведский изобретатель Густав де Лаваль представил миру турбоустановку, в которой расширение пара в соплах от начального до конечного давления протекало одноступенчато. Переход кинетической энергии в механическую происходил за счёт усилия, обусловленного поворотом потока в каналах рабочей решётки. В 1889 году Лаваль усовершенствовал конструкцию, где использовал сопла, расширяющиеся на выходе, благодаря чему добился увеличения скорости истечения пара до 1500 м/с, следовательно, существенно повысил скорость ротора. Также он применил диск, поддерживающий окружные скорости до 350 м/с и гибкий вал. Число оборотов турбинной установки приблизилось к 32000 об/мин, но всё же экономичность оставалась низкой, поэтому применение получили агрегаты с мощностью до 500 кВт.

Одновременно с Лавалем аналогичной разработкой занимался англичанин Чарльз Парсонс, который в 1884 году запатентовал изобретение, отличающееся от теплового двигателя Лаваля своей многоступенчатой реактивной системой, где расширение пара осуществлялось и в сопловой, и в рабочей решётке. Каждая ступень имела подвижный и неподвижный венец лопаток, сориентированых в противоположных направлениях. Принцип действия агрегата помог добиться отличной экономичности в сочетании со средним показателем оборотов ротора.

Современная история турбинных установок

До 1915 года турбинные установки создавались под давление и температуру пара 1,2-1,6 МПа и 350 С0 соответственно, мощность достигала 20 МВт. К 1920 году мощность установок уже была 50 МВт. С разработкой легированных сталей к 1940 году появилась возможность увеличить температуру парового потока до 550 С0 и мощность до 100 МВт. В конце 50-тых начали строиться паротурбинные станции мощностью 100-200 МВт на 8,8-12,8 МПа и 565 С0. В основном это были конденсационные турбины с промежуточными отборами пара. К концу 60-тых выпуск одновальных и двухвальных турбоустановок перешёл на сверхкритические параметры пара с мощностью до 300 МВт и давлением 23,5 МПа. В конце 70-тых строились агрегаты мощностью до 800 МВт.

Современный этап развития сферы связан со строительством быстроходных турбин мощностью до 1200 МВт. Подобные установки ориентированы на энергоблоки нового поколения с повышенной надежностью и безопасностью. Такая турбина была собрана в 2012 году на петербургском заводе и на сегодняшний момент является самой большой в мире. Агрегат предназначен для Нововоронежской АЭС, где уже завершили важную предпусковую технологическую операцию – установку турбины на валоповоротное устройство.

Консультация от специалистов
Звоните нам!
Или отправьте заявку онлайн
8-495-6262840
Режим работы: с 9-00 до 18-00