Як влаштована турбіна
Так, що ж являє собою турбіна, які основні риси її пристрою як машини?
На підставі нашого короткого знайомства з проточної частини ми можемо виділити перш за все ротор, т. Е. Вал з дисками, на колі яких укріплені робочі лопатки. Лопаток багато На сучасній середній активної турбіні їх 2-3 тисячі штук а на реактивних 5-7 тисяч короткі з боку входу пара в турбіну (в середньому 20-40 мм) вони досягають великої довжини в кінці розширення пара в останніх щаблях.
Між дисками розташовані діафрагми з направляючими ло-патку. Для економічної роботи пари в турбіні расстоя-ня між напрямними і робочими лопатками (зазори) дуже малі. У перших щаблях вони складають всього 1,5-2 мм, а іноді навіть менше. Тільки трохи більше відстані між діафрагмами і дисками. Таким чином, ротор з усіх боків оточений нерухомими частинами, серед яких, відділений лише маленькими відстанями, він швидко обертається. Кінці ротора виходять з циліндра. У цих місцях, а також в місцях проходу ротора через діафрагми розташовані ущільнення. Зазори між непод-Віжн частинами ущільнень і обертовим ротором всього 0,3-0,4 мм.
Швидкість обертання роторів турбін дуже велика. Мож-ли велика окружна швидкість потрібна для зменшення числа ступенів і для економічної роботи турбіни.
Також застосовується змінний струм з частотою 50 пе-періодів в секунду, т. Е. Напрям струму змінюється в секунду 50 разів. При застосуванні двополюсних генераторів для отримання такої частоти необхідно обертати ротор генератора зі швидкістю 50 об / сек. т. е. 3000 об / хв. Для чотирьох полюсних генераторів число обертів повинно складати 1500 в хвилину. Для багато полюсних генераторів гідроелектро-станцій число оборотів може бути дуже малим - 100- 120 в хвилину і менше. Але застосувати при виробленні пере-ного струму частотою 50 періодів число оборотів більше 3000 в хвилину не можна.
Читайте також: Що дає поліпшення турбіни
Для турбін, що обертають генератори змінного струму, 3000 об / хв. є стандартним.
Що таке швидкість обертання 3000 оборотів в хвилину, можна уявити собі, наприклад, наступним чином. Якщо колеса залізничного вагона оберталися б з той-який швидкістю, то він рухався б зі швидкістю близько 600 кілометрів на годину.
Маючи ротор, що обертається з такою величезною швидкістю на найближчому оточенні нерухомих частин, турбіна повинна роками працювати без перебоїв і затримок, що не ізна-шіваясь і не ламаючись, невтомно здійснювати свою роботу, обертаючи генератор, звідки вироблена електрична енергія передається по дротах всюди, де вона потрібна.
Сидячи ввечері при рівному, спокійному світлі настільної лампи, ви, може бути, і не підозрювали, результатом якого складного процесу, яких швидкостей і напруг в турбіні, якої праці і знань людей, їх вміння і турбот є цей світ, що зародився в надрах проточної частини парової турбіни.
Проточна частина не тільки найважливіша, але і найвідповідальніша частина турбіни. Уявіть собі, що багато рядів робочих лопаток проносяться зі швидкістю 200-400 метрів в секунду повз нерухомих направляючих лопаток, на відстані від них всього 1,5-3 мм. І ніде не должно- бути зачіпань.
Якщо при таких швидкостях руху будь-яка лопатка відірветься і вилетить, то її негайно зітре в порошок сусідніми лопатками, як гігантської пилкою зверне в опил-ки. Тільки на мить продзвенить по-Оссобенності турбо-на - і все. Але це «все» буде тільки в тому щасливому випадку, якщо вилетіла лопатка НЕ виб'є ще однієї або декількох сусідніх. А якщо це станеться, тоді вже раз-Руша весь ряд, а часто і наступні ступені. З ло-Паток виходить те, що часто називають «салат»: зім'яті, порвані, скорочення, оплавлені, вони наповнюють нижню частину циліндра у вигляді безформної купи ме-талії. Після цього потрібний дорогий і тривалий ремонт, установка нових лопаток, іноді заміна всього ротора.
Читайте також: Економічність турбінної ступені
Тому при виготовленні турбіни приймаються всі заходи до того, щоб її частини були досить міцні і забезпе-чувати надійну роботу, незважаючи на малі зазори в проточній частині. Лопатки роблять ще дуже тщатель-но і піддають їх строгому контролю. Установка і закреп-ня лопаток на дисках уважно перевіряється. Ряд при-борів і захисних пристроїв призначений для контролю за умовами роботи лопаток в експлуатації.
Ми бачимо, що єдина рушійна частина в турбо-не- це ротор. Та й той укладений в циліндр, і бачити можна тільки його кінці на коротких ділянках, які залишаються незакритими. Ось чому при відвідуванні машин-ного залу ми не бачили ніяких рухомих частин. Нічого схожого на парову машину, ніяких поршнів, шатунів, важелів, ніякого зовні помітного руху.
Ми торкнулися лише елементів основ теорії парових турбін. Але вже по ним видно, що при зовнішній простоті процеси, що відбуваються в турбіні, в дійсними-ності дуже складні, а умови роботи її деталей дуже важкі. Ця складність процесів, особлива відповідальність і умови роботи, при яких доводиться до межі ис-користувати властивості міцності металів, необхідність великої точності виготовлення, безліч галузей тих-ники, з якими доводиться стикатися, а разом з тим величезна роль парових турбін в сучасній енергетиці - все це робить турбінобудування однією з найбільш прива-них і кваліфікованих галузей машинобудування. Воно вимагає дуже різнобічних знань від працюючих в цій галузі, ставить перед ними цікаві завдання.
Тепер ми познайомимося більш детально з деякими деталями і пристроями парових турбін.