Добро пожаловать на Lesta Games Wiki!
Варианты
/
/
Паровая турбина

Паровая турбина

Перейти к: навигация, поиск
Версия 14:18, 2 ноября 2014
← Предыдущая правка
Текущая версия на 08:43, 20 августа 2015 
не показано 37 промежуточных версии ещё одного участника
Строка 1:Строка 1:
?<noinclude>{{Блок | + | content = Эта статья редактируется участником <Fable_player>.}} 
 [[Файл:Инженеры и рабочие у паровой турбины линейного корабля Полтава. 1912 год..jpg|300px||thumb|Инженеры и рабочие у паровой турбины линейного корабля Полтава. 1912 год.]] [[Файл:Инженеры и рабочие у паровой турбины линейного корабля Полтава. 1912 год..jpg|300px||thumb|Инженеры и рабочие у паровой турбины линейного корабля Полтава. 1912 год.]]
 {{AnnoWiki {{AnnoWiki
Строка 12:Строка 11:
 Многоступенчатая паротурбинная установка включала в себя паровые котлы и три турбины, соединенных напрямую с гребным валом. Каждый гребной вал имел три винта. Общая мощность турбин составляла 2000 л.с. при 200 оборотов в минуту. В ходе проведения ходовых испытаний в 1896 году турбоход развил скорость 34,5 [[Navy:Узел|узла]]. В настоящее время [[Navy:Судно|судно]] находится в Музее Открытий в Ньюкасле, а её турбина - в Лондонском Музее науки.<br /> Многоступенчатая паротурбинная установка включала в себя паровые котлы и три турбины, соединенных напрямую с гребным валом. Каждый гребной вал имел три винта. Общая мощность турбин составляла 2000 л.с. при 200 оборотов в минуту. В ходе проведения ходовых испытаний в 1896 году турбоход развил скорость 34,5 [[Navy:Узел|узла]]. В настоящее время [[Navy:Судно|судно]] находится в Музее Открытий в Ньюкасле, а её турбина - в Лондонском Музее науки.<br />
 [[Файл:Ласточка1.jpg|thumb| Яхта-миноносец «Ласточка».]] [[Файл:Ласточка1.jpg|thumb| Яхта-миноносец «Ласточка».]]
?В России первым турбинным [[Navy:Судно|судном]] была яхта-миноносец «Ласточка» (1904 г.). Это бывшее английское опытное [[Navy:Судно|судно]] Carolina, построенное в 1904-1905 гг., было куплено Морведом для обучения персонала и производства опытов с турбоагрегатами. [[Navy:Корабль|Корабль]] имел две силовые установки по 1000 л.с. каждая и при [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 140 тонн развивал максимальную скорость хода 18,5 [[Navy:Узел|узлов]].<br />+В России первым турбинным [[Navy:Судно|судном]] была яхта-миноносец «Ласточка» (1904 г.). Это бывшее английское опытное [[Navy:Судно|судно]] Carolina, построенное в 1904—1905 гг., было куплено Морведом для обучения персонала и производства опытов с турбоагрегатами. [[Navy:Корабль|Корабль]] имел две силовые установки по 1000 л.с. каждая и при [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 140 тонн развивал максимальную скорость хода 18,5 [[Navy:Узел|узлов]].<br />
?[[Файл:Günther Todt.jpg|thumb| Линкор Bismarck.]]+[[Файл:Günther Todt.jpg|thumb|left| Линкор Bismarck.]]
?Во время [[Navy:Вторая_мировая_война|Второй мировой войны]] паровая турбина использовалась как главная энергетическая установка. На гордости [[Navy:ВМС_Германии|Германии]] — [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] [[Navy:Bismarck_(1939)|Bismarck]] стояли 3 турбозубчатых агрегата мощностью 46000 л.с. каждая. [[Navy:Корабль|Корабль]] со стандартным [[Navy:Водоизмещение|водоизмещением]] 41700 т. развивал скорость около 30 [[Navy:Узел|узлов]].+Во время [[Navy:Вторая_мировая_война|Второй мировой войны]] паровая турбина использовалась как главная энергетическая установка. На гордости [[Navy:ВМС_Германии|Германии]] — [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] [[Navy:Bismarck_(1939)|Bismarck]] были установлены 3 турбозубчатых агрегата мощностью 46000 л.с. каждая. [[Navy:Корабль|Корабль]] со стандартным [[Navy:Водоизмещение|водоизмещением]] 41700 т. развивал скорость около 30 [[Navy:Узел|узлов]].
 [[Файл:Tirpitz_(1939).jpg|thumb| Линкор Tirpitz.]] [[Файл:Tirpitz_(1939).jpg|thumb| Линкор Tirpitz.]]
 На втором корабле этой [[Navy:Линейные_корабли_типа_Bismarck|серии]] [[Navy:Tirpitz_(1939)|(Tizpitz)]], который британцы прозвали "Гитлеровская зверюга", стояли три турбины ''Brown Boveri & Cie''. Скорость хода была 30,8 [[Navy:Узел|узлов]] при [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 45474 тонны. На втором корабле этой [[Navy:Линейные_корабли_типа_Bismarck|серии]] [[Navy:Tirpitz_(1939)|(Tizpitz)]], который британцы прозвали "Гитлеровская зверюга", стояли три турбины ''Brown Boveri & Cie''. Скорость хода была 30,8 [[Navy:Узел|узлов]] при [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 45474 тонны.
 [[Файл:Yamato_(1940).jpg|thumb|left| Японский линкор Yamato.]] [[Файл:Yamato_(1940).jpg|thumb|left| Японский линкор Yamato.]]
?На крупнейшем [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] в истории флота — [[Navy:ВМС_Японии|японском]] «[[Navy:IJN_Yamato_(1940)|Ямато]]» были установлены 4 ТЗА ''Kampon''. При [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 63200 тонн [[Navy:Корабль|Корабль]] развивал скорость 27, 5 [[Navy:Узел|узлов]].<br />+На крупнейшем [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] в истории флота — [[Navy:ВМС_Японии|японском]] «[[Navy:IJN_Yamato_(1940)|Ямато]]» были установлены 4 ТЗА ''Kampon''. При [[Navy:Водоизмещение|водоизмещении]] 63200 тонн [[Navy:Корабль|корабль]] развивал скорость 27,5 [[Navy:Узел|узлов]].<br />
  
?[[Файл:AnnoSevastopol.jpg|thumb|left| Линкор «Севастополь».]]+[[Файл:Sevastopol title.jpg|thumb|Линкор «Севастополь».]]
?На «Севастополе», [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] [[Navy:Российский_Императорский_флот|русского]] и [[Navy:ВМС_СССР|советского флота]], стояло десять турбин Парсонса общей мощностью 32000 л.с, что обеспечивало [[Navy:Корабль|кораблю]] скорость хода около 22 у[[Navy:Узел|узлов]]. +На «Севастополе», [[Navy:Линейный_корабль|линкоре]] [[Navy:Российский_Императорский_флот|русского]] и [[Navy:ВМС_СССР|советского флота]], стояло десять турбин Парсонса общей мощностью 32000 л.с, что обеспечивало [[Navy:Корабль|кораблю]] скорость хода около 22 [[Navy:Узел|узлов]].
 [[Файл:Крейсер Адмирал Кузнецов.jpg|thumb| «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».]] [[Файл:Крейсер Адмирал Кузнецов.jpg|thumb| «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».]]
?В настоящее время паровые турбины отошли на второй план. Но их эксплуатация на некоторых [[Navy:Судно|судах]] продолжается. На тяжелом авианесущем [[Navy:Крейсер|крейсере]] «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов» стоят 4 паровые турбины по 50 тыс. л.с. каждая. Максимально допустимая скорость составляла 29 [[Navy:Узел|узлов]].<br />+В настоящее время паровые турбины отошли на второй план. Но их эксплуатация на некоторых [[Navy:Судно|судах]] продолжается. Например, на тяжелом авианесущем [[Navy:Крейсер|крейсере]] «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов» стоят 4 паровые турбины по 50 тыс. л.с. каждая. Максимально допустимая скорость составляла 29 [[Navy:Узел|узлов]].<br />
 <br /> <br />
 +<br />
 +
 <br /> <br />
  
 == Состав паротурбинной установки == == Состав паротурбинной установки ==
?<br /> Паротурбинная установка состоит из:+
?* парогенератора, в котором питательная вода под соответствующим давлением превращается в пар;+* Парогенератор, в котором питательная вода под соответствующим давлением превращается в пар;
?* пароперегревателя, в котором осуществляется повышение температуры пара до заданной величины (может отсутствовать);+* Пароперегреватель, в котором осуществляется повышение температуры пара до заданной величины (может отсутствовать);
?* турбины, в которой потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а последняя - в механическую энергию на валу;+* Турбина, в которой потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а последняя - в механическую энергию на валу;
?* конденсатора, предназначенного для конденсации отработавшего пара турбины;+* Конденсатор, предназначенный для конденсации отработавшего пара турбины;
?* конденсатного насоса, подающего конденсат в систему;+* Конденсатный насос, подающий конденсат в систему;
?* питательного насоса, подающего питательную воду в парогенератор;+* Питательный насос, подающий питательную воду в парогенератор;
?*регенеративные подогреватели питательной воды низкого и высокого давлений.+* Регенеративные подогреватели питательной воды.
 +<br />
 + 
 +== Основные типы турбин ==
 +На кораблях в основном использовались турбины Парсонса (реактивного типа) и турбины Кертиса (активного типа). Турбины этих типов различались по '''принципу расширения пара'''. Турбины также разделяли по назначению: на главные и вспомогательные. Главные были конденсационные с выпуском всего отработавшего пара в конденсатор, они приводили в движение гребной винт непосредственно или через редуктор. Вспомогательные турбины служили приводами различных насосов, генераторов и вентиляторов. Главные турбины были двухкорпусными — низкого и высокого давлений. Каждая турбина состоит из нескольких ступеней (ступень — два ряда смежных лопаток, закрепленных соответственно в корпусе и на барабане), которые могут быть или ступенями скорости или ступенями давления. В корпусе турбины низкого давления находятся лопатки заднего хода. Если [[Navy:Судно|судно]] оснащено гребным винтом с переменным шагом, то нет необходимости ставить турбину низкого давления. В настоящее время паровые турбины могут использоваться вкупе с [[Navy:Ядерная энергетическая установка|ядерной энергетической установкой]].<br />
  
?== Активная турбина ==+=== Турбина Кертиса ===
?<br /> Простейшая одноступенчатая паровая турбина состоит из следующих основных частей: сопла, вала и диска с рабочими лопатками, закрепленными на ободе диска. Вал вместе с диском составляет важнейшую часть турбины и носит название ротора.+Простейшая одноступенчатая паровая турбина состоит из следующих основных частей: сопла, вала и диска с рабочими лопатками, закрепленными на ободе диска. Вал вместе с диском составляет важнейшую часть турбины и носит название ротора.
 [[Файл:Ступень активной паровой турбины.jpg|thumb|Ступень активной паровой турбины. 1 — направляющие лопатки; 2 — рабочие лопатки; 3 — вал ротора.]] [[Файл:Ступень активной паровой турбины.jpg|thumb|Ступень активной паровой турбины. 1 — направляющие лопатки; 2 — рабочие лопатки; 3 — вал ротора.]]
 Ротор заключен в корпусе турбины. Шейки вала лежат в опорных подшипниках.  Ротор заключен в корпусе турбины. Шейки вала лежат в опорных подшипниках.
 <br /> Расширение пара от начального до конечного давления происходит в одном сопле или группе сопл, закрепленных в корпусе перед рабочими лопатками вращающегося диска. В соплах срабатывается перепад тепла, который затрачивается на получение кинетической энергии паровой струи. <br /> <br /> Расширение пара от начального до конечного давления происходит в одном сопле или группе сопл, закрепленных в корпусе перед рабочими лопатками вращающегося диска. В соплах срабатывается перепад тепла, который затрачивается на получение кинетической энергии паровой струи. <br />
 В процессе расширения скорость пара возрастает. В каналах рабочих лопаток происходит снижение скорости; кинетическая энергия пара снижается. При воздействии струи пара на рабочие лопатки часть его кинетической энергии преобразуется в механическую работу на валу ротора турбины. <br /> В процессе расширения скорость пара возрастает. В каналах рабочих лопаток происходит снижение скорости; кинетическая энергия пара снижается. При воздействии струи пара на рабочие лопатки часть его кинетической энергии преобразуется в механическую работу на валу ротора турбины. <br />
?Турбины, в которых весь процесс расширения и,следовательно, ускорения пара идет '''только''' в неподвижных каналах (соплах), а на рабочих лопатках происходит только превращение кинетической энергии в механическую работу без дополнительного расширения паровой струи, называются '''активными'''. +То есть в '''активной''' турбине весь процесс расширения и, следовательно, ускорения пара идет '''только''' в неподвижных каналах (соплах), а на рабочих лопатках происходит только превращение кинетической энергии в механическую работу без дополнительного расширения паровой струи.
 [[Файл:Ступень реактивной паровой турбины.jpg|thumb|Ступень реактивной паровой турбины.]] [[Файл:Ступень реактивной паровой турбины.jpg|thumb|Ступень реактивной паровой турбины.]]
  
?== Реактивная турбина ==+=== Турбина Парсонса ===
?<br /> По иному принципу работает '''реактивная''' турбина. Свежий пар к лопаткам турбины поступает из кольцевой камеры подвода пара. В неподвижной корпусе и на внешней стороне вращающегося барабана ротора закреплены соответственно направляющие и рабочие лопатки, образующие камеры для прохода пара. Из камеры пар, протекая через межлопаточные каналы, поступает в выпускной патрубок . Расширение пара происходит во всех межлопастных каналах, как подвижных, так и неподвижных. <br />+По иному принципу работает турбина Парсонса или '''реактивная''' турбина. Свежий пар к лопаткам турбины поступает из кольцевой камеры подвода пара. В неподвижной корпусе и на внешней стороне вращающегося барабана ротора закреплены соответственно направляющие и рабочие лопатки, образующие камеры для прохода пара. Из камеры пар, протекая через межлопаточные каналы, поступает в выпускной патрубок . Расширение пара происходит во всех межлопастных каналах, как подвижных, так и неподвижных. <br />
 Сначала свежий пар из камеры поступает в каналы первого ряда направляющих лопаток, закрепленных в корпусе. Из каналов неподвижных направляющих лопаток первого ряда пар поступает в каналы первого ряда рабочих лопаток, закрепленных на вращающемся барабане. Из каналов рабочих лопаток первого ряда пар направляется в каналы неподвижных лопаток второго ряда и так далее, проходя последовательно через каналы всех рядов направляющих и рабочих лопаток. Общий перепад тепла в ступенях распределяется примерно равномерно. Сначала свежий пар из камеры поступает в каналы первого ряда направляющих лопаток, закрепленных в корпусе. Из каналов неподвижных направляющих лопаток первого ряда пар поступает в каналы первого ряда рабочих лопаток, закрепленных на вращающемся барабане. Из каналов рабочих лопаток первого ряда пар направляется в каналы неподвижных лопаток второго ряда и так далее, проходя последовательно через каналы всех рядов направляющих и рабочих лопаток. Общий перепад тепла в ступенях распределяется примерно равномерно.
 <br /> <br />
? 
?== Судовая паровая турбина == 
?[[Файл:Судовая паровая турбина.jpg|thumb| Судовая паровая турбина.]] 
?Главные судовые турбины выполняются конденсационными с выпуском всего отработавшего пара в конденсатор. Современные турбины обычно двухкорпусные- низкого и высокого давлений. Каждая турбина состоит из нескольких ступеней (ступень- это два смежных ряда лопаток, закрепленных соответственно в корпусе и на барабане), которые могут быть или ступенями скорости или ступенями давления. В корпусе турбины низкого давления находятся лопатки заднего хода. Если [[Navy:Судно|судно]] оснащено гребным винтом с переменным шагом, то нет необходимости ставить турбину низкого давления. Также в машинных отделениях могут быть установлены вспомогательные турбины, которые служат приводами различных генераторов, насосов и вентиляторов. У турбины имеются клапаны заднего и переднего хода, подшипники, поддерживающие вал и редуктор, который связывает вал турбины и гребной винт. Стрелкой показан подвод свежего пара. Преимуществом паротурбинных установок является надежность в эксплуатации, способность длительное время работать без обслуживания, меньшая вибрация. В настоящее время паровые турбины могут использоваться вкупе с [[Navy:Ядерная энергетическая установка|ядерной энергетической установкой]]. 
?[[Файл:Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки.jpg|thumb|Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки.]] 
  
 == Пароводяная циркуляционная система судовой паротурбинной установки == == Пароводяная циркуляционная система судовой паротурбинной установки ==
 +[[Файл:Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки.jpg|thumb|Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки.]]
 На схеме '''Пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки''' топливо поступает в парогенератор, где вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха. Горячие продукты сгорания конвекцией и излучением нагревает питательную воду в трубках, превращая ее в пар. Получившийся пар высокого давления поступает в турбину, где приводит в движение ротор турбины, а через редуктор приводится в движение и гребной вал. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе. Охлаждающей средой в конденсаторе служит морская вода, которая подается циркуляционными насосами. Охлажденный до нужной температуры конденсат с помощью конденсатного насоса закачивается в подогреватель низкого давления. Греющей средой в нем служит часть пара, отобранного из турбины. Подогретый до нужной температуры конденсат закачивается питательным насосом обратно в парогенератор, замыкая цикл.<br /> На схеме '''Пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки''' топливо поступает в парогенератор, где вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха. Горячие продукты сгорания конвекцией и излучением нагревает питательную воду в трубках, превращая ее в пар. Получившийся пар высокого давления поступает в турбину, где приводит в движение ротор турбины, а через редуктор приводится в движение и гребной вал. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе. Охлаждающей средой в конденсаторе служит морская вода, которая подается циркуляционными насосами. Охлажденный до нужной температуры конденсат с помощью конденсатного насоса закачивается в подогреватель низкого давления. Греющей средой в нем служит часть пара, отобранного из турбины. Подогретый до нужной температуры конденсат закачивается питательным насосом обратно в парогенератор, замыкая цикл.<br />
  
Строка 67:Строка 68:
 | [[Navy:Паровая_машина|Паровая машина]] || 8%-15% || Простота обслуживания || Практически любой вид топлива || Высокая безопасность || Выброс токсичных газов в атмосферу || От получаса до нескольких часов || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей | [[Navy:Паровая_машина|Паровая машина]] || 8%-15% || Простота обслуживания || Практически любой вид топлива || Высокая безопасность || Выброс токсичных газов в атмосферу || От получаса до нескольких часов || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей
 |- |-
?| Паровая турбина || 30%-35% || Повышенное обслуживание при номинальном режиме работы || Газ, мазут || Относительная опасность из-за работы с рабочей средой высоких параметров || Выброс токсичных газов в атмосферу, слив горячей заборной воды || От получаса до нескольких часов || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Жаропрочные, термостойкие материалы для турбины и основного оборудования+| Паровая турбина || 30%-35% || Повышенное обслуживание при номинальном режиме работы || Уголь, мазут || Относительная опасность из-за работы с рабочей средой высоких параметров || Выброс токсичных газов в атмосферу, слив горячей заборной воды || От получаса до нескольких часов || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Жаропрочные, термостойкие материалы для турбины и основного оборудования
 |- |-
 | [[Navy:Газовая_турбина|Газовая турбина]] || 25%-30% || Минимальное обслуживания, повышенная надежность работы || Газ, мазут || Высокая безопасность при номинальном режиме работы || Выброс в атмосферу токсичных газов с достаточно высокой температурой || 15-30 минут || Компактность, отсутствие большого числа вспомогательного оборудования || Термически устойчивые материалы для лопаток первых ступеней турбины  | [[Navy:Газовая_турбина|Газовая турбина]] || 25%-30% || Минимальное обслуживания, повышенная надежность работы || Газ, мазут || Высокая безопасность при номинальном режиме работы || Выброс в атмосферу токсичных газов с достаточно высокой температурой || 15-30 минут || Компактность, отсутствие большого числа вспомогательного оборудования || Термически устойчивые материалы для лопаток первых ступеней турбины
 |- |-
?| [[Navy:Двигатель внутреннего сгорания|Двигатель внутреннего сгорания]] || 30%-36% || Повышенная шумность, наличие прямолинейно-возвратного движения рабочих частей|| Мазут, дизельное топливо || Низкая опасность для персонала || Токсичность отработавших газов минимальна || Практически мгновенно || Громоздкая (при повышенной мощности), отсутствие большого числа вспомогательного оборудования || Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей+| [[Navy:Двигатель внутреннего сгорания|Двигатель внутреннего сгорания]] || 30%-36% || Повышенная шумность, наличие прямолинейно-возвратного движения рабочих частей|| Мазут, дизельное топливо || Низкая опасность для персонала || Токсичность отработавших газов повышена || Практически мгновенно || Громоздкая (при повышенной мощности), отсутствие большого числа вспомогательного оборудования || Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей
 |- |-
?| [[Navy:Ядерная энергетическая установка|Ядерная энергетическая установка]] || 35%-40% || Постоянный контроль процесса || Уран-235, плутоний || Высокая опасность из-за радиоактивного излучения || Загрязнение отходами отработанного радиоактивного топлива || Несколько дней при пуске из холодного состояния, из горячего состояния - минуты || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Высокопрочные и дорогие материалы для защиты персонала+| [[Navy:Ядерная энергетическая установка|Ядерная энергетическая установка]] || 35%-40% || Постоянный контроль процесса || Ядерное топливо (уран-235, плутоний и т.д.)|| Высокая опасность из-за радиоактивного излучения || Загрязнение отходами отработанного радиоактивного топлива || Несколько дней при пуске из холодного состояния, из горячего состояния - минуты || Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования || Высокопрочные и дорогие материалы для защиты персонала
 |} |}
  
Строка 93:Строка 94:
 * https://korabley.net/news/sudovye_silovye_i_ehnergeticheskie_ustanovki/2010-05-31-577 * https://korabley.net/news/sudovye_silovye_i_ehnergeticheskie_ustanovki/2010-05-31-577
 [[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude> [[Категория:Словарь морских терминов]]</noinclude>
 +
 +
 +
 +<!-- Начало служебного блока. Не редактировать! --> {{#seo:|title= Паровая турбина — это силовой двигатель. |titlemode=replace|description= Паровая турбина — это силовой двигатель, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала. }} [[Категория:Оптима]] <!-- Конец служебного блока -->

Текущая версия на 08:43, 20 августа 2015

Инженеры и рабочие у паровой турбины линейного корабля Полтава. 1912 год.
Паровая турбина — это силовой двигатель, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения вала. Массово использовался как главный судовой двигатель в XX веке, наряду с двигателем внутреннего сгорания.

История

Турбоход Turbinia на испытаниях. 1897 год.

При современных мощностях XX века паровая машина как главный судовой двигатель уже не могла обеспечить нужную мощность и экономичность, установки получались громоздкими и малоэффективными. Настало время этому двигателю передать эстафету турбине и двигателям внутреннего сгорания.

Turbinia в Музее Открытий. 1897 год.

Турбина в качестве главного двигателя первый раз была использована на судне Turbinia. Корабль имел водоизмещение 45 тонн и был спущен на воду в Англии конструктором Чарлзом Парсонсом. Многоступенчатая паротурбинная установка включала в себя паровые котлы и три турбины, соединенных напрямую с гребным валом. Каждый гребной вал имел три винта. Общая мощность турбин составляла 2000 л.с. при 200 оборотов в минуту. В ходе проведения ходовых испытаний в 1896 году турбоход развил скорость 34,5 узла. В настоящее время судно находится в Музее Открытий в Ньюкасле, а её турбина - в Лондонском Музее науки.

Яхта-миноносец «Ласточка».

В России первым турбинным судном была яхта-миноносец «Ласточка» (1904 г.). Это бывшее английское опытное судно Carolina, построенное в 1904—1905 гг., было куплено Морведом для обучения персонала и производства опытов с турбоагрегатами. Корабль имел две силовые установки по 1000 л.с. каждая и при водоизмещении 140 тонн развивал максимальную скорость хода 18,5 узлов.

Линкор Bismarck.

Во время Второй мировой войны паровая турбина использовалась как главная энергетическая установка. На гордости Германии — линкоре Bismarck были установлены 3 турбозубчатых агрегата мощностью 46000 л.с. каждая. Корабль со стандартным водоизмещением 41700 т. развивал скорость около 30 узлов.

Линкор Tirpitz.

На втором корабле этой серии (Tizpitz), который британцы прозвали "Гитлеровская зверюга", стояли три турбины Brown Boveri & Cie. Скорость хода была 30,8 узлов при водоизмещении 45474 тонны.

Японский линкор Yamato.

На крупнейшем линкоре в истории флота — японском «Ямато» были установлены 4 ТЗА Kampon. При водоизмещении 63200 тонн корабль развивал скорость 27,5 узлов.

Линкор «Севастополь».

На «Севастополе», линкоре русского и советского флота, стояло десять турбин Парсонса общей мощностью 32000 л.с, что обеспечивало кораблю скорость хода около 22 узлов.

«Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».

В настоящее время паровые турбины отошли на второй план. Но их эксплуатация на некоторых судах продолжается. Например, на тяжелом авианесущем крейсере «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов» стоят 4 паровые турбины по 50 тыс. л.с. каждая. Максимально допустимая скорость составляла 29 узлов.



Состав паротурбинной установки

  • Парогенератор, в котором питательная вода под соответствующим давлением превращается в пар;
  • Пароперегреватель, в котором осуществляется повышение температуры пара до заданной величины (может отсутствовать);
  • Турбина, в которой потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а последняя - в механическую энергию на валу;
  • Конденсатор, предназначенный для конденсации отработавшего пара турбины;
  • Конденсатный насос, подающий конденсат в систему;
  • Питательный насос, подающий питательную воду в парогенератор;
  • Регенеративные подогреватели питательной воды.


Основные типы турбин

На кораблях в основном использовались турбины Парсонса (реактивного типа) и турбины Кертиса (активного типа). Турбины этих типов различались по принципу расширения пара. Турбины также разделяли по назначению: на главные и вспомогательные. Главные были конденсационные с выпуском всего отработавшего пара в конденсатор, они приводили в движение гребной винт непосредственно или через редуктор. Вспомогательные турбины служили приводами различных насосов, генераторов и вентиляторов. Главные турбины были двухкорпусными — низкого и высокого давлений. Каждая турбина состоит из нескольких ступеней (ступень — два ряда смежных лопаток, закрепленных соответственно в корпусе и на барабане), которые могут быть или ступенями скорости или ступенями давления. В корпусе турбины низкого давления находятся лопатки заднего хода. Если судно оснащено гребным винтом с переменным шагом, то нет необходимости ставить турбину низкого давления. В настоящее время паровые турбины могут использоваться вкупе с ядерной энергетической установкой.

Турбина Кертиса

Простейшая одноступенчатая паровая турбина состоит из следующих основных частей: сопла, вала и диска с рабочими лопатками, закрепленными на ободе диска. Вал вместе с диском составляет важнейшую часть турбины и носит название ротора.

Ступень активной паровой турбины. 1 — направляющие лопатки; 2 — рабочие лопатки; 3 — вал ротора.

Ротор заключен в корпусе турбины. Шейки вала лежат в опорных подшипниках.
Расширение пара от начального до конечного давления происходит в одном сопле или группе сопл, закрепленных в корпусе перед рабочими лопатками вращающегося диска. В соплах срабатывается перепад тепла, который затрачивается на получение кинетической энергии паровой струи.
В процессе расширения скорость пара возрастает. В каналах рабочих лопаток происходит снижение скорости; кинетическая энергия пара снижается. При воздействии струи пара на рабочие лопатки часть его кинетической энергии преобразуется в механическую работу на валу ротора турбины.
То есть в активной турбине весь процесс расширения и, следовательно, ускорения пара идет только в неподвижных каналах (соплах), а на рабочих лопатках происходит только превращение кинетической энергии в механическую работу без дополнительного расширения паровой струи.

Ступень реактивной паровой турбины.

Турбина Парсонса

По иному принципу работает турбина Парсонса или реактивная турбина. Свежий пар к лопаткам турбины поступает из кольцевой камеры подвода пара. В неподвижной корпусе и на внешней стороне вращающегося барабана ротора закреплены соответственно направляющие и рабочие лопатки, образующие камеры для прохода пара. Из камеры пар, протекая через межлопаточные каналы, поступает в выпускной патрубок . Расширение пара происходит во всех межлопастных каналах, как подвижных, так и неподвижных.
Сначала свежий пар из камеры поступает в каналы первого ряда направляющих лопаток, закрепленных в корпусе. Из каналов неподвижных направляющих лопаток первого ряда пар поступает в каналы первого ряда рабочих лопаток, закрепленных на вращающемся барабане. Из каналов рабочих лопаток первого ряда пар направляется в каналы неподвижных лопаток второго ряда и так далее, проходя последовательно через каналы всех рядов направляющих и рабочих лопаток. Общий перепад тепла в ступенях распределяется примерно равномерно.

Пароводяная циркуляционная система судовой паротурбинной установки

Схема пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки.

На схеме Пароводяной циркуляционной системы судовой паротурбинной установки топливо поступает в парогенератор, где вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха. Горячие продукты сгорания конвекцией и излучением нагревает питательную воду в трубках, превращая ее в пар. Получившийся пар высокого давления поступает в турбину, где приводит в движение ротор турбины, а через редуктор приводится в движение и гребной вал. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе. Охлаждающей средой в конденсаторе служит морская вода, которая подается циркуляционными насосами. Охлажденный до нужной температуры конденсат с помощью конденсатного насоса закачивается в подогреватель низкого давления. Греющей средой в нем служит часть пара, отобранного из турбины. Подогретый до нужной температуры конденсат закачивается питательным насосом обратно в парогенератор, замыкая цикл.

Сравнение с другими энергетическими установками

Судовой двигатель КПД Условия эксплуатации Вид топлива Безопасность персонала Экологический эффект Время пуска Размеры Материалы изготовления
Паровая машина 8%-15% Простота обслуживания Практически любой вид топлива Высокая безопасность Выброс токсичных газов в атмосферу От получаса до нескольких часов Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей
Паровая турбина 30%-35% Повышенное обслуживание при номинальном режиме работы Уголь, мазут Относительная опасность из-за работы с рабочей средой высоких параметров Выброс токсичных газов в атмосферу, слив горячей заборной воды От получаса до нескольких часов Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования Жаропрочные, термостойкие материалы для турбины и основного оборудования
Газовая турбина 25%-30% Минимальное обслуживания, повышенная надежность работы Газ, мазут Высокая безопасность при номинальном режиме работы Выброс в атмосферу токсичных газов с достаточно высокой температурой 15-30 минут Компактность, отсутствие большого числа вспомогательного оборудования Термически устойчивые материалы для лопаток первых ступеней турбины
Двигатель внутреннего сгорания 30%-36% Повышенная шумность, наличие прямолинейно-возвратного движения рабочих частей Мазут, дизельное топливо Низкая опасность для персонала Токсичность отработавших газов повышена Практически мгновенно Громоздкая (при повышенной мощности), отсутствие большого числа вспомогательного оборудования Высокопрочные материалы для цилиндров, движущихся частей
Ядерная энергетическая установка 35%-40% Постоянный контроль процесса Ядерное топливо (уран-235, плутоний и т.д.) Высокая опасность из-за радиоактивного излучения Загрязнение отходами отработанного радиоактивного топлива Несколько дней при пуске из холодного состояния, из горячего состояния - минуты Громоздкая, большое число вспомогательного оборудования Высокопрочные и дорогие материалы для защиты персонала

Примечание к таблице

Продолжительное время пуска паровой турбины объясняется необходимостью прогрева как самой турбины, так и парогенератора со всеми необходимыми паропроводами. Все это занимает много времени.

Эксплуатация газовой турбины значительно проще чем паровой, т.к. вода не используется как рабочее тело цикла. Следовательно, нет необходимости в конденсаторе, питательном, конденсатном и циркуляционном насосах, трубопроводах.

Относительная безопасность эксплуатации паровой и газовой турбин достигается заключением в отдельный корпус всех движущихся частей.

Литература

  • П.Н. Шляхин Паровые и газовые турбины

Ссылки


Источник — «http://wiki.lesta.ru/ru/index.php?title=Navy:Паровая_турбина&oldid=335119»
Категории: