Գոլորշի տուրբինի ներկայացումների պատմություն. Ֆիզիկայի շնորհանդես «Գոլորշի և գազային տուրբիններ» թեմայով

• Պատրաստեց՝ Դմիտրի Անդրեևը.
• 190 ՏՄ խմբի աշակերտ.
• ղեկավար Լ.Ա. Պլեշչևա,
• ուսուցիչ

• Շադրինսկ 2015 թ

արտաքին այրման ջերմային շարժիչ, որը տաքացվող գոլորշու էներգիան վերածում է մխոցի փոխադարձ շարժման մեխանիկական աշխատանքի, իսկ հետո՝ լիսեռի պտտվող շարժման։ Ավելի լայն իմաստով, գոլորշու շարժիչը ցանկացած արտաքին այրման շարժիչ է, որը գոլորշու էներգիան վերածում է մեխանիկական աշխատանքի:

• արտաքին այրման ջերմային շարժիչ, որը տաքացվող գոլորշու էներգիան վերածում է մխոցի փոխադարձ շարժման մեխանիկական աշխատանքի, իսկ հետո՝ լիսեռի պտտվող շարժման։ Ավելի լայն իմաստով, գոլորշու շարժիչը ցանկացած արտաքին այրման շարժիչ է, որը գոլորշու էներգիան վերածում է մեխանիկական աշխատանքի:

Իզուր չէր, որ տասնիններորդ դարը կոչվում էր գոլորշու դար։ Շոգեմեքենայի հայտնագործմամբ իսկական հեղափոխություն տեղի ունեցավ արդյունաբերության, էներգետիկայի և տրանսպորտի ոլորտներում։ Հնարավոր է դարձել մեքենայացնել աշխատանքը, որը նախկինում չափազանց շատ մարդկային ձեռքեր էր պահանջում։ Արդյունաբերական արտադրության ծավալների ընդլայնումը էներգետիկ ոլորտին կանգնեցրել է շարժիչի հզորությունը ամեն կերպ մեծացնելու խնդիրը։ Սակայն ի սկզբանե շոգետուրբինը կյանքի կոչեց ոչ բարձր հզորությունը...Հիդրավլիկ տուրբինը՝ որպես ջրի պոտենցիալ էներգիան պտտվող լիսեռի կինետիկ էներգիայի վերածելու սարք, հայտնի է եղել հնագույն ժամանակներից։ Գոլորշի տուրբինն ունի նույնքան երկար պատմություն, որի առաջին նախագծերից մեկը հայտնի է որպես Հերոնի տուրբին և թվագրվում է մ.թ.ա. առաջին դարով: Այնուամենայնիվ, եկեք անմիջապես նկատենք, որ մինչև 19-րդ դարը գոլորշու շարժիչով տուրբիններն ավելի հավանական էին տեխնիկական հետաքրքրություններ, խաղալիքներ, քան իրական արդյունաբերական կիրառական սարքեր:

• Հիդրավլիկ տուրբինը՝ որպես ջրի պոտենցիալ էներգիան պտտվող լիսեռի կինետիկ էներգիայի վերածելու սարք, հայտնի է եղել հնագույն ժամանակներից։ Գոլորշի տուրբինն ունի նույնքան երկար պատմություն, որի առաջին նախագծերից մեկը հայտնի է որպես Հերոնի տուրբին և թվագրվում է մ.թ.ա. առաջին դարով: Այնուամենայնիվ, եկեք անմիջապես նկատենք, որ մինչև 19-րդ դարը գոլորշու շարժիչով տուրբիններն ավելի հավանական էին տեխնիկական հետաքրքրություններ, խաղալիքներ, քան իրական արդյունաբերական կիրառական սարքեր:

Եվ միայն Եվրոպայում արդյունաբերական հեղափոխության սկզբից հետո, D. Watt-ի գոլորշու շարժիչի լայնածավալ գործնական ներդրումից հետո, գյուտարարները սկսեցին ավելի մոտիկից նայել գոլորշու տուրբինին, այսպես ասած, «մոտից»:

• Գոլորշի տուրբինի ստեղծումը պահանջում էր գոլորշու ֆիզիկական հատկությունների և դրա հոսքի օրենքների խորը գիտելիքներ: Դրա արտադրությունը հնարավոր դարձավ միայն մետաղների հետ աշխատելու բավականաչափ բարձր մակարդակի տեխնոլոգիայով, քանի որ առանձին մասերի արտադրության մեջ պահանջվող ճշգրտությունը և տարրերի ուժը զգալիորեն ավելի բարձր էին, քան գոլորշու շարժիչի դեպքում:

• Այնուամենայնիվ, ժամանակն անցավ, տեխնոլոգիան բարելավվեց, և գոլորշու տուրբինի գործնական օգտագործման ժամը հասավ: Նախնադարյան գոլորշու տուրբիններն առաջին անգամ օգտագործվել են ԱՄՆ-ի արևելյան սղոցարաններում 1883-1885 թվականներին: շրջանաձև սղոցներ վարելու համար:

• Ստեղծել է տուրբոմեքենաների համապարփակ տեսություն։ Նա մշակեց օրիգինալ բազմաստիճան տուրբին, որը հաջողությամբ ցուցադրվեց 1900 թվականին Ֆրանսիայի մայրաքաղաքում կայացած Համաշխարհային ցուցահանդեսում։ Տուրբինի յուրաքանչյուր փուլի համար Ռատոն հաշվարկեց ճնշման օպտիմալ անկումը, որն ապահովեց մեքենայի ընդհանուր բարձր արդյունավետությունը։

Նրա մեքենայում տուրբինի պտտման արագությունն ավելի ցածր էր, իսկ գոլորշու էներգիան ավելի լիարժեք օգտագործվեց։ Հետևաբար, Curtis տուրբինները ավելի փոքր էին և ավելի հուսալի դիզայնով: Գոլորշային տուրբինների կիրառման հիմնական ոլորտներից են նավերի շարժիչ համակարգերը։ Շոգետուրբինային շարժիչով առաջին նավը՝ Turbinia-ն, որը կառուցվել է Փարսոնսի կողմից 1894 թվականին, զարգացրել է մինչև 32 հանգույց (մոտ 59 կմ/ժ) արագություն։

• Նրա մեքենայում տուրբինի պտտման արագությունն ավելի ցածր էր, իսկ գոլորշու էներգիան ավելի լիարժեք օգտագործվեց։ Հետևաբար, Curtis տուրբինները ավելի փոքր էին և ավելի հուսալի դիզայնով: Գոլորշային տուրբինների կիրառման հիմնական ոլորտներից են նավերի շարժիչ համակարգերը։ Շոգետուրբինային շարժիչով առաջին նավը՝ Turbinia-ն, որը կառուցվել է Փարսոնսի կողմից 1894 թվականին, զարգացրել է մինչև 32 հանգույց (մոտ 59 կմ/ժ) արագություն։

Ամերիկյան Doble շոգեմեքենան արտադրվել է չափազանց սահմանափակ քանակությամբ՝ 1923-1932 թվականներին պատրաստվել է ընդամենը 42 օրինակ։ Նկարազարդման օրինակը թվագրված է 1929 թ. Brooks-ը գոլորշու մեքենաներ է թողնում հավաքման գիծը Ստրատֆորդում, Օնտարիո, 1926թ.– ԳՈԼՈՐՇԻ ՏՈՒՐԲԻՆ Գոլորշի տուրբին

• Brooks-ը գոլորշու մեքենաներ է թողնում հավաքման գիծը Ստրատֆորդում, Օնտարիո, 1926թ.– ջրի գոլորշի ԳՈԼՈՐՇԻ ՏՈՒՐԲԻՆ մեխանիկական աշխատանքի մեջ.

• առաջնային գոլորշու շարժիչ՝ աշխատանքային մարմնի պտտվող շարժմամբ՝ ռոտորով և շարունակական աշխատանքային գործընթացով. ծառայում է ջերմային էներգիայի փոխակերպմանը

• մեխանիկական աշխատանքի մեջ.

• Ակտիվ տուրբինի սխեմատիկ երկայնական հատվածը երեք ճնշման փուլով. 1 - օղակաձև թարմ գոլորշու խցիկ; 2 - առաջին փուլի վարդակներ; 3 - առաջին փուլի աշխատանքային շեղբեր; 4 - երկրորդ փուլի վարդակներ; 5 - երկրորդ փուլի աշխատանքային շեղբեր; 6 - երրորդ փուլի վարդակներ; 7 - երրորդ փուլի աշխատանքային շեղբեր:

Փոքր ռեակտիվ տուրբինի սխեմատիկ հատված. 1 - օղակաձև թարմ գոլորշու խցիկ; 2 - բեռնաթափման մխոց; 3 - միացնող գոլորշու գիծ; 4 - ռոտորային թմբուկ; 5, 8 - աշխատանքային շեղբեր; 6, 9 - ուղեցույց թիակներ; 7 - մարմին

• Գոլորշի շարժիչներ [Էլեկտրոնային ռեսուրս] - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0% BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0 (մուտքի ժամանակը 09/02/2015)

Վերացական

թեմայի շուրջ:

«Շոգետուրբինները որպես ջերմային էլեկտրակայանների հիմնական շարժիչ».

Գոլորշի տուրբինների զարգացման պատմություն

Պատկերացնենք փակ մետաղական անոթ (կաթսա)՝ մասամբ լցված ջրով։ Եթե ​​տակը կրակ վառեք, ջուրը կսկսի տաքանալ, ապա եռալ՝ վերածվելով գոլորշու։ Կաթսայի ներսում ճնշումը կավելանա, և եթե դրա պատերը բավականաչափ ամուր չեն, այն կարող է նույնիսկ պայթել: Սա ցույց է տալիս, որ զույգը էներգիայի պաշար է կուտակել, որն ի վերջո դրսևորվում է պայթյունով։ Հնարավո՞ր է ստիպել գոլորշին կատարել որևէ օգտակար աշխատանք: Այս հարցը շատ երկար ժամանակ է զբաղեցրել է գիտնականներին։ Գիտության և տեխնիկայի պատմությունը գիտի շատ հետաքրքիր գյուտեր, որոնցում մարդը ձգտում էր օգտագործել գոլորշու էներգիան: Այս գյուտերից մի քանիսը օգտակար էին, մյուսները պարզապես խելացի խաղալիքներ էին, բայց առնվազն երկու գյուտ պետք է անվանել մեծ. դրանք բնութագրում են գիտության և տեխնիկայի զարգացման ողջ դարաշրջանները: Այս մեծ գյուտերն են գոլորշու շարժիչը և շոգետուրբինը: Շոգեմեքենան, որը արդյունաբերական կիրառություն ստացավ 18-րդ դարի երկրորդ կեսին, հեղափոխեց տեխնոլոգիան։ Այն շատ արագ դարձավ արդյունաբերության և տրանսպորտի մեջ օգտագործվող հիմնական շարժիչը: Բայց 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին. շոգեշարժիչի հասանելի հզորությունն ու արագությունն արդեն անբավարար էին։

Խոշոր էլեկտրակայանների կառուցման անհրաժեշտություն կար, որը պահանջում էր հզոր և արագընթաց շարժիչ։ Այդպիսի շարժիչ էր շոգետուրբինը, որը կարող է կառուցվել մեծ արագությամբ հսկայական հզորություն արտադրելու համար։ Գոլորշի տուրբինը արագ փոխարինեց էլեկտրակայանների և խոշոր շոգենավերի շոգեշարժիչը։

Գոլորշի տուրբինի ստեղծման և կատարելագործման պատմությունը, ինչպես ցանկացած խոշոր գյուտ, կապված է շատ մարդկանց անունների հետ: Ավելին, ինչպես սովորաբար լինում է, տուրբինի շահագործման հիմնական սկզբունքը հայտնի էր դեռևս շատ ավելի վաղ, քան գիտության և տեխնիկայի մակարդակը թույլ էր տալիս տուրբինի կառուցումը։

Գոլորշի շարժիչի շահագործման սկզբունքը գոլորշու առաձգական հատկությունների օգտագործումն է: Գոլորշին պարբերաբար մտնում է մխոց և, ընդլայնվելով, աշխատում է մխոցը շարժելով: Գոլորշի տուրբինի շահագործման սկզբունքը տարբեր է. Այստեղ գոլորշին ընդլայնվում է, իսկ կաթսայում կուտակված պոտենցիալ էներգիան վերածվում է արագընթաց (կինետիկ) էներգիայի։ Իր հերթին, գոլորշու շիթերի կինետիկ էներգիան վերածվում է տուրբինի անիվի պտտման մեխանիկական էներգիայի։

Տուրբինի մշակման պատմությունը սկսվում է Ալեքսանդրիայի Հերոնի գնդակից և Բրանկայի անիվից: Մեխանիկական շարժում առաջացնելու համար գոլորշու էներգիան օգտագործելու հնարավորությունը նշել է հայտնի հույն գիտնական Հերոն Ալեքսանդրացին ավելի քան 2000 տարի առաջ: Նա կառուցել է մի սարք, որը կոչվում է Հերոնի գնդակ (նկ. 1):

Գնդակը կարող էր ազատորեն պտտվել խողովակներից պատրաստված երկու հենարաններում: Այս հենարանների միջոցով կաթսայից գոլորշին մտնում էր գնդակը, այնուհետև դուրս էր գալիս մթնոլորտ՝ ուղիղ անկյան տակ թեքված երկու խողովակների միջոցով: Գնդակը պտտվել է գոլորշու շիթերի հոսքից առաջացող ռեակտիվ ուժերի ազդեցությամբ։

Մեկ այլ նախագիծ նկարագրված է իտալացի գիտնական Ջովանի Բրանկայի աշխատության մեջ (1629 թ.): Կաթսայի վերին մասում խողովակ է տեղադրվում (նկ. 2):

Քանի որ կաթսայի ներսում գոլորշու ճնշումն ավելի մեծ է, քան կաթսայի շուրջ օդի մթնոլորտային ճնշումը, գոլորշին դուրս է գալիս խողովակի միջով:

Խողովակի ազատ ծայրից գոլորշու հոսք է դուրս գալիս և հարվածում անիվի շեղբերին, որի հետևանքով այն պտտվում է:

Հերոնի մոդելը և Բրանկայի անիվը շարժիչներ չէին, բայց նրանք արդեն մատնանշում էին մեխանիկական շարժում ստանալու հնարավոր ուղիները՝ օգտագործելով շարժվող գոլորշու էներգիան։

Տարբերություն կա Հերոնի գնդակի և Բրանկայի անիվի գործողության սկզբունքների մեջ։ Հերոնի գնդակը, ինչպես արդեն նշվեց, պտտվում է ռեակտիվ ուժերի գործողության ներքո։ Սրանք նույն ուժերն են, որոնք հրում են հրթիռը: Մեխանիկայից հայտնի է, որ ճնշման ազդեցության տակ նավից դուրս մղված շիթն իր հերթին ճնշում է նավի վրա արտահոսքի ուղղությամբ հակառակ ուղղությամբ։ Սա ակնհայտ է՝ հիմնվելով Նյուտոնի երրորդ օրենքի վրա, ըստ որի՝ շիթը դուրս մղող ուժը պետք է հավասար և հակառակ լինի նավի վրա շիթի ռեակցիայի ուժին:

Branca տուրբինում գոլորշու պոտենցիալ էներգիան սկզբում վերածվում է խողովակից ցայտող շիթի կինետիկ էներգիայի։ Այնուհետև, երբ շիթը հարվածում է անիվի սայրին, գոլորշու կինետիկ էներգիայի մի մասը վերածվում է անիվի պտտման մեխանիկական էներգիայի։

Եթե ​​Հերոնի գնդակը շարժվում է ռեակտիվ ուժերով, ապա Branca տուրբինն օգտագործում է այսպես կոչված ակտիվ սկզբունքը, քանի որ անիվը էներգիա է վերցնում ակտիվ շիթից:

Գոլորշի տուրբինի նախագծման և դրա հետագա զարգացման ամենամեծ տեղաշարժը տեղի է ունեցել նախորդ դարի վերջին, երբ Շվեդիայում ինժեներ. Գուստավ Լավալը և Անգլիայում Չարլզ Փարսոնսը ինքնուրույն սկսեցին աշխատել շոգետուրբինի ստեղծման և կատարելագործման վրա։ Նրանց ձեռք բերած արդյունքները թույլ տվեցին, որ գոլորշու տուրբինն ի վերջո դառնա էլեկտրական հոսանքի գեներատորներ վարելու շարժիչի հիմնական տեսակը և լայնորեն օգտագործվի որպես քաղաքացիական և ռազմական նավերի շարժիչ: 1883 թվականին ստեղծված Լավալ գոլորշու տուրբինում գոլորշին մտնում է մեկ կամ մի քանի զուգահեռ կապակցված վարդակներ, դրանցում ձեռք է բերում զգալի արագություն և ուղղվում դեպի աշխատանքային շեղբեր, որոնք տեղակայված են տուրբինի լիսեռի վրա նստած սկավառակի եզրին և ձևավորելով աշխատանքային վանդակ։ ալիքներ.

Աշխատանքային ցանցի ալիքներում գոլորշու շիթի պտույտի հետևանքով առաջացած ուժերը պտտում են սկավառակը և դրա հետ կապված տուրբինի լիսեռը։ Այս տուրբինի տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ վարդակներում գոլորշու ընդլայնումը սկզբնական ճնշումից մինչև վերջնական ճնշումը տեղի է ունենում մեկ փուլով, ինչը հանգեցնում է գոլորշու հոսքի շատ բարձր արագության: Գոլորշու կինետիկ էներգիայի փոխակերպումը մեխանիկական էներգիայի տեղի է ունենում առանց գոլորշու հետագա ընդլայնման միայն սայրերի ալիքներում հոսքի ուղղության փոփոխության պատճառով:

Այս սկզբունքով կառուցված տուրբինները, այսինքն. Տուրբինները, որոնցում գոլորշու ընդլայնման և դրա հետ կապված գոլորշու հոսքի արագացման ամբողջ գործընթացը տեղի է ունենում ստացիոնար վարդակներում, կոչվում են ակտիվ տուրբիններ:

Ակտիվ միաստիճան տուրբինների մշակման ընթացքում լուծվեցին մի շարք բարդ խնդիրներ, որոնք չափազանց մեծ նշանակություն ունեցան շոգետուրբինների հետագա զարգացման համար։ Օգտագործվել են ընդարձակող վարդակներ, որոնք թույլ են տալիս գոլորշու ընդլայնման ավելի մեծ աստիճան և թույլ են տալիս հասնել գոլորշու հոսքի բարձր արագությունների (1200–1500 մ/վ): Բարձր գոլորշու հոսքի արագությունն ավելի լավ օգտագործելու համար Լավալը մշակեց հավասար դիմադրության սկավառակի դիզայն, որը թույլ էր տալիս աշխատել ծայրամասային բարձր արագություններով (350 մ/վ): Վերջապես, միաստիճան ակտիվ տուրբինում կիրառվել են այնպիսի բարձր արագություններ (մինչև 32000 պտույտ/րոպե), որոնք զգալիորեն գերազանցել են այն ժամանակ սովորական շարժիչների արագությունները։ Սա հանգեցրեց ճկուն լիսեռի հայտնագործմանը, որի ազատ թրթռումների հաճախականությունը պակաս է գործող արագության ժամանակ անհանգստացնող ուժերի հաճախականությունից:

Չնայած մի շարք նոր նախագծային լուծումներին, որոնք օգտագործվում էին միաստիճան ակտիվ տուրբիններում, դրանց արդյունավետությունը ցածր էր: Բացի այդ, շարժման լիսեռի արագությունը շարժիչի արագության մակարդակին հասցնելու համար փոխանցումատուփ օգտագործելու անհրաժեշտությունը նույնպես խոչընդոտում էր այն ժամանակ միաստիճան տուրբինների զարգացմանը և, մասնավորապես, դրանց հզորության բարձրացմանը: . Հետևաբար, Laval տուրբինները, ստանալով զգալի ժողովրդականություն տուրբինային շինարարության զարգացման սկզբում որպես ցածր էներգիայի միավորներ (մինչև 500 կՎտ), հետագայում իրենց տեղը զիջեցին տուրբինների այլ տեսակներին:

1884 թվականին Պարսոնսի կողմից առաջարկված գոլորշու տուրբինը սկզբունքորեն տարբերվում է Լավալի տուրբինից։ Դրանում գոլորշու ընդլայնումն իրականացվում է ոչ թե մեկ վարդակային խմբում, այլ մի շարք հաջորդական փուլերով, որոնցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է անշարժ ուղեցույցներից (վարդակների զանգվածներ) և պտտվող շեղբերից։

Ուղղորդող թիակները ամրացված են տուրբինի անշարժ պատյանում, իսկ ռոտորի շեղբերները դասավորված են թմբուկի վրա շարքերով: Նման տուրբինի յուրաքանչյուր փուլի մեջ ճնշման անկում է տեղի ունենում, որը միայն թարմ գոլորշու ճնշման և տուրբինից դուրս եկող գոլորշու ճնշման ընդհանուր տարբերության մի փոքր մասն է: Այսպիսով, յուրաքանչյուր փուլում հնարավոր եղավ աշխատել գոլորշու հոսքի ցածր արագություններով և ռոտորի շեղբերների ավելի ցածր ծայրամասային արագություններով, քան Լավալի տուրբինում: Բացի այդ, Parsons տուրբինի փուլերում գոլորշու ընդլայնումը տեղի է ունենում ոչ միայն վարդակում, այլև աշխատանքային ցանցում: Հետևաբար, ուժերը փոխանցվում են աշխատանքային շեղբերին, որոնք առաջանում են ոչ միայն գոլորշու հոսքի ուղղության փոփոխությամբ, այլև աշխատանքային ցանցի ներսում գոլորշու արագացմամբ՝ առաջացնելով ռեակտիվ ուժ տուրբինի աշխատանքային շեղբերների վրա:

Տուրբինային փուլերը, որոնցում օգտագործվում են գոլորշու ընդլայնումը և աշխատանքային շեղբերների ալիքներում գոլորշու հոսքի հետ կապված արագացումը, կոչվում են ռեակցիայի փուլեր: Այսպիսով, ցույց է տրված Նկ. 4 տուրբինը բազմաստիճան ռեակտիվ շոգետուրբինների տիպիկ ներկայացուցիչ էր։

Փուլերի հաջորդական ընդգրկման սկզբունքը, որոնցից յուրաքանչյուրն օգտագործում է առկա ջերմային տարբերության միայն մի մասը, շատ արգասաբեր է դարձել գոլորշու տուրբինների հետագա զարգացման համար։ Այն հնարավորություն է տվել տուրբինում բարձր արդյունավետության հասնել տուրբինի ռոտորի չափավոր արագությունների դեպքում՝ թույլ տալով տուրբինի լիսեռի ուղղակի միացումը էլեկտրական հոսանքի գեներատորի լիսեռի հետ։ Նույն սկզբունքը հնարավորություն տվեց արտադրել շատ բարձր հզորության տուրբիններ՝ մեկ միավորում հասնելով մի քանի տասնյակ և նույնիսկ հարյուր հազար կիլովատների:

Բազմաստիճան ռեակտիվ տուրբիններն այժմ լայնորեն տարածված են ինչպես ստացիոնար կայանքներում, այնպես էլ նավատորմում:

Ակտիվ շոգետուրբինների զարգացումը նույնպես գնաց գոլորշու հաջորդական ընդլայնման ճանապարհով ոչ թե մեկ, այլ մեկը մյուսի հետևից տեղակայված մի շարք փուլերում։ Այս տուրբիններում մի շարք սկավառակներ, որոնք տեղադրված են ընդհանուր լիսեռի վրա, բաժանված են միջնորմներով, որոնք կոչվում են դիֆրագմներ, որոնցում տեղադրված են ֆիքսված վարդակային ցանցեր: Այս կերպ կառուցված փուլերից յուրաքանչյուրում գոլորշին ընդլայնվում է ընդհանուր հասանելի ջերմության կորստի մի մասում: Աշխատանքային ցանցերում միայն գոլորշու հոսքի կինետիկ էներգիայի փոխակերպումն է տեղի ունենում՝ առանց գոլորշու լրացուցիչ ընդլայնման աշխատանքային շեղբերների ալիքներում։ Ակտիվ բազմաստիճան տուրբինները լայնորեն օգտագործվում են ստացիոնար կայանքներում, դրանք նաև օգտագործվում են որպես ծովային շարժիչներ.

Տուրբինների հետ միասին, որոնցում գոլորշին շարժվում է տուրբինի լիսեռի առանցքի ուղղությամբ (առանցքային), ստեղծվել են ճառագայթային տուրբինների նախագծեր, որոնցում գոլորշին հոսում է տուրբինի առանցքին ուղղահայաց հարթությունում։ Վերջիններից ամենահետաքրքիրը շառավղային տուրբինն է, որն առաջարկվել է 1912 թվականին Շվեդիայում Լյունգստրոմ եղբայրների կողմից։

Բրինձ. Jungström ճառագայթային տուրբինի սխեմատիկ գծագիր.

1,2 - տուրբինային սկավառակներ; 3 – թարմ գոլորշու գծեր; 4, 5 – տուրբինային լիսեռներ; 6, 7 - միջանկյալ փուլերի շեղբեր

Սկավառակների 1-ին և 2-ի կողային մակերեսների վրա ռեակտիվ փուլերի շեղբերները տեղակայված են աստիճանաբար աճող տրամագծի օղակներով: Գոլորշին մատակարարվում է տուրբին 3 խողովակների միջոցով, այնուհետև 1-ին և 2-րդ սկավառակների անցքերով կենտրոնական խցիկ: Այստեղից այն հոսում է դեպի ծայրամաս՝ երկու սկավառակների վրա տեղադրված 6 և 7 սայրերի ալիքներով։ Ի տարբերություն սովորական դիզայնի, Jungström տուրբինը չունի ֆիքսված վարդակային ցանցեր կամ ուղեցույցներ: Երկու սկավառակներն էլ պտտվում են հակադիր ուղղություններով, ուստի տուրբինի կողմից մշակված հզորությունը պետք է փոխանցվի 4 և 5 լիսեռներով: Ռոտորների հակադարձ պտտման սկզբունքը թույլ է տալիս տուրբինին լինել շատ կոմպակտ և խնայող:

ԷՋ_BREAK--

1990-ականների սկզբից գոլորշու տուրբինների զարգացումն ընթացել է բացառիկ արագ տեմպերով։ Այս զարգացումը մեծապես պայմանավորված էր էլեկտրական մեքենաների նույնքան արագ զուգահեռ զարգացմամբ և արդյունաբերություն էլեկտրական էներգիայի համատարած ներդրմամբ։ Գոլորշի տուրբինի արդյունավետությունը և դրա հզորությունը մեկ միավորում հասել են բարձր արժեքների։ Տուրբինների հզորությունը զգալիորեն գերազանցում էր մնացած բոլոր տեսակի շարժիչների հզորությունը՝ առանց բացառության։ Առկա են 500 ՄՎտ հզորությամբ տուրբիններ՝ միացված էլեկտրական հոսանքի գեներատորին, և ապացուցված է էլ ավելի հզոր ագրեգատներ՝ առնվազն մինչև 1000 ՄՎտ արտադրելու հնարավորությունը։

Գոլորշի տուրբինի կառուցման զարգացման մեջ կարելի է նշել մի քանի փուլեր, որոնք ազդել են տարբեր ժամանակաշրջաններում կառուցված տուրբինների նախագծման վրա։

1914-ի իմպերիալիստական ​​պատերազմին նախորդող ժամանակաշրջանում բարձր ջերմաստիճաններում մետաղների շահագործման ոլորտում գիտելիքների մակարդակը անբավարար էր բարձր ճնշումների և ջերմաստիճաններում գոլորշու օգտագործման համար։ Հետևաբար, մինչև 1914 թվականը շոգետուրբինները կառուցվում էին հիմնականում միջին ճնշման գոլորշու (12–16 բար) գործելու համար, մինչև 350 °C ջերմաստիճանով։

Մեկ ագրեգատի հզորության բարձրացման առումով մեծ հաջողություն է գրանցվել արդեն շոգետուրբինների մշակման սկզբնական շրջանում։

1915 թվականին առանձին տուրբինների հզորությունն արդեն հասել է 20 ՄՎտ-ի։ Հետպատերազմյան շրջանում՝ սկսած 1918–1919 թթ.-ից, շարունակվեց իշխանության աճի միտումը։ Այնուամենայնիվ, ապագայում տուրբինների դիզայներները հետամուտ են եղել ոչ միայն ագրեգատի հզորությունը, այլև բարձր հզորության տուրբինների արագությունը բարձրացնելու խնդիր, երբ դրանք աշխատեցնում են մեկ էլեկտրական հոսանքի գեներատորով:

Աշխարհի ամենահզոր գերարագ տուրբինը ժամանակին (1937 թ.) Լենինգրադի մետաղական գործարանի տուրբինն էր, որը կառուցված էր 100 ՄՎտ հզորությամբ 3000 պտ/րոպում։

1914 թվականի իմպերիալիստական ​​պատերազմին նախորդող ժամանակաշրջանում տուրբինային գործարանները շատ դեպքերում արտադրում էին տուրբիններ՝ սահմանափակ թվով փուլերով, որոնք տեղակայված էին մեկ տուրբինային պատյանում։ Սա հնարավորություն տվեց տուրբինը դարձնել շատ կոմպակտ և համեմատաբար էժան: 1914 թվականի պատերազմից հետո վառելիքի մատակարարման լարվածությունը, որին բախվել էին երկրների մեծ մասը, պահանջում էր տուրբինային ագրեգատների արդյունավետության համապարփակ բարձրացում:

Պարզվել է, որ տուրբինի առավելագույն արդյունավետությունը կարելի է ձեռք բերել յուրաքանչյուր տուրբինային փուլում օգտագործելով փոքր ջերմային տարբերություններ և, համապատասխանաբար, կառուցելով տուրբիններ մեծ թվով փուլերով: Այս միտման հետ կապված՝ առաջացան տուրբինների նախագծեր, որոնք, նույնիսկ չափավոր թարմ գոլորշու պարամետրերով, ունեին չափազանց մեծ թվով փուլեր՝ հասնելով 50–60-ի։

Բեմերի մեծ թիվը հանգեցրեց մի քանի պատյաններով տուրբինների ստեղծման անհրաժեշտությանը, նույնիսկ երբ տուրբինը միացված էր մեկ էլեկտրական գեներատորի:

Այսպիսով, սկսեցին տարածվել երկու և երեք պատյաններով տուրբիններ, որոնք թեև շատ խնայողություն էին, բայց շատ թանկ էին և ծավալուն։

Տուրբինի կառուցման հետագա զարգացման ընթացքում այս հարցում նույնպես որոշակի նահանջ նկատվեց տուրբինի դիզայնի պարզեցման և դրա փուլերի քանակի կրճատման ուղղությամբ: Մինչև 50 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինները 3000 պտույտ/րոպեում բավական երկար ժամանակ կառուցվում էին միայն երկու պատյանով։ Այս հզորության նորագույն կոնդենսացիոն տուրբինները, որոնք արտադրվում են առաջատար գործարանների կողմից, կառուցված են միայնակ պատյաններով:

Չափավոր ճնշման տուրբինների (20 - 30 բար) նախագծային բարելավման հետ միաժամանակ 1920 - 1940 թվականներին սկսեցին տարածվել ավելի խնայողաբար բարձր ճնշման ագրեգատները՝ հասնելով 120 - 170 բարի։

Բարձր պարամետրերով գոլորշու օգտագործումը, որը զգալիորեն մեծացնում է տուրբինային տեղադրման արդյունավետությունը, պահանջում էր նոր լուծումներ շոգետուրբինների նախագծման ոլորտում: Զգալի առաջընթաց է արձանագրվել լեգիրված պողպատների օգտագործման մեջ, որոնք ունեն բավականին բարձր զիջման ուժ և ցածր սողացող արագություն 500 - 550 ° C ջերմաստիճանում:

Կոնդենսացիոն տուրբինների զարգացմանը զուգընթաց, արդեն այս դարասկզբին սկսեցին օգտագործվել էլեկտրական էներգիայի և ջերմության համակցված արտադրության կայանքներ, որոնք պահանջում էին ետ ճնշմամբ և միջանկյալ գոլորշու արդյունահանմամբ տուրբինների կառուցում։ Արդյունահանվող գոլորշու մշտական ​​ճնշման կառավարմամբ առաջին տուրբինը կառուցվել է 1907 թվականին։

Կապիտալիստական ​​տնտեսության պայմանները, սակայն, թույլ չեն տալիս օգտագործել ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրության բոլոր առավելությունները։ Փաստորեն, արտասահմանում ջերմային սպառման հզորությունը շատ դեպքերում սահմանափակվում է կայանի սպառմամբ, որտեղ տեղադրված է տուրբինը: Հետևաբար, տուրբինները, որոնք թույլ են տալիս օգտագործել արտանետվող գոլորշու ջերմությունը, առավել հաճախ կառուցվում են արտասահմանում փոքր հզորությունների համար (մինչև 10 - 12 ՄՎտ) և նախատեսված են միայն առանձին արդյունաբերական ձեռնարկության ջերմություն և էլեկտրական էներգիա ապահովելու համար: Հատկանշական է, որ Խորհրդային Միությունում կառուցվել են գոլորշու արդյունահանմամբ ամենամեծ (25 ՄՎտ, ապա 50 և 100 ՄՎտ) տուրբինները, քանի որ ժողովրդական տնտեսության պլանային զարգացումը բարենպաստ պայմաններ է ստեղծում ջերմային և էլեկտրական էներգիայի համակցված արտադրության համար։

Հետպատերազմյան ժամանակաշրջանում տեխնիկապես զարգացած եվրոպական բոլոր երկրներում, ինչպես նաև ԱՄՆ-ում նկատվել է էներգետիկայի անընդհատ աճող զարգացում, ինչը հանգեցնում է էներգաբլոկների հզորության անընդհատ աճի։ Միևնույն ժամանակ, շարունակվում է գոլորշու սկզբնական ավելի բարձր պարամետրերի օգտագործման միտումը:

Միակողմանի կոնդենսացիոն տուրբինները հասնում են 500 - 800 ՄՎտ հզորության, իսկ երկլիսեռ դիզայնով արդեն կառուցվել են 1000 ՄՎտ հզորությամբ կայանքներ։

Հզորության բարձրացմանը զուգընթաց նպատակահարմար է եղել բարձրացնել գոլորշու սկզբնական պարամետրերը, որոնք հաջորդաբար ընտրվել են 90, 130, 170, 250 և, վերջապես, 350 բար մակարդակներում, մինչդեռ սկզբնական ջերմաստիճանները նույնպես բարձրացել են, որոնք կազմել են 500, 535, 565, 590, իսկ որոշ դեպքերում՝ մինչև 650°C: Պետք է նկատի ունենալ, որ 565°C-ից ավելի ջերմաստիճանի դեպքում անհրաժեշտ է օգտագործել շատ թանկ և քիչ ուսումնասիրված ավստենիտիկ պողպատներ: Սա հանգեցրեց այն փաստին, որ վերջերս նկատվում է որոշակի նահանջի միտում դեպի ջերմաստիճանի միջակայք, որը վերացնում է ավստենիտիկ պողպատների օգտագործման անհրաժեշտությունը, այսինքն. ջերմաստիճանը 540 ° C:

1915–1920 թվականներին ձեռք բերված հաջողությունները մեծ նշանակություն ունեցան ցածր հզորության տուրբինների և, մասնավորապես, նավերի շոգետուրբինների ստեղծման համար։ փոխանցումատուփի կառուցման ոլորտում։ Մինչ այս, նավերի տուրբինները շահագործվում էին մի շարք պտույտներով, որոնք հավասար էին պտուտակների պտույտների թվին, այսինքն. 300 – 500 rpm, ինչը նվազեցրեց տեղադրման արդյունավետությունը և հանգեցրեց տուրբինների մեծ չափերի և քաշի:

Այն ժամանակից ի վեր, երբ փոխանցման ռեդուկտորների շահագործման մեջ ձեռք է բերվել ամբողջական հուսալիություն և բարձր արդյունավետություն, նավի տուրբինները հագեցվել են փոխանցման շարժիչներով և շահագործվում են բարձր արագությամբ, ինչը համապատասխանում է տուրբինի առավել բարենպաստ աշխատանքային պայմաններին:

Ստացիոնար ցածր էներգիայի տուրբինների համար նպատակահարմար է նաև օգտագործել փոխանցումատուփը տուրբինի և գեներատորի միջև: Տուրբինի լիսեռների և 50 ցիկլի փոփոխական հոսանքի գեներատորի միջև ուղիղ կապով հնարավոր ամենաբարձր արագությունը 3000 պտ/րոպ է: 2,5 ՄՎտ-ից ցածր հզորության դեպքում այս արագությունը անբարենպաստ է կոնդենսացիոն տուրբինի համար: Փոխանցման տուփի տեխնոլոգիայի զարգացմամբ հնարավոր դարձավ ավելի մեծ արագությամբ (5000–10000 պտ/րոպե) տուրբիններ արտադրել, ինչը հնարավորություն տվեց բարձրացնել ցածր էներգիայի տուրբինների արդյունավետությունը և ամենակարևորը նվազեցնել դրանց չափերը և պարզեցնել դրանց դիզայնը:

Ժամանակակից գոլորշու տուրբինի բնորոշ ձևավորում

Գոլորշի տուրբին նախագծելիս հաշվի են առնվում դրա մի շարք պահանջներ.

- հուսալիություն և անխափան շահագործում;

- բարձր ջերմային արդյունավետություն;

- ռոտացիայի և արագության բարձր միատեսակություն, որը թույլ է տալիս օգտագործել բարձր արագությամբ էլեկտրական գեներատորներ շարժիչի լիսեռին դրանց անմիջական միացման հնարավորությամբ.

– շարժիչում ցանկացած պահանջվող միավորի հզորություն ստանալու հնարավորություն.

- ամբողջ տեղադրման շահագործումը ավտոմատացնելու ունակություն.

- տեղադրման պահպանման հեշտությունը;

- շարժիչի կոմպակտությունը և դրա հարաբերական էժանությունը.

- փակ ցիկլով աշխատելու հնարավորություն.

Դիտարկենք տիպիկ ժամանակակից ակտիվ տուրբինի նախագծումը, օգտագործելով Լենինգրադի մետաղական գործարանի բարձր ճնշման տուրբինի օրինակը: Այս տուրբինի հզորությունը 50 հազար կՎտ է 3000 պտույտ/րոպեում։ Տուրբինն աշխատում է 88 բար սկզբնական ճնշմամբ գոլորշու 535°C ջերմաստիճանում:

Միջին տրամագծով առաջին 19 սկավառակները ինտեգրված են տուրբինի լիսեռին: Հաջորդ երեք սկավառակները սեղմված են լիսեռի վրա: Աշխատանքային շեղբերները տեղադրված են յուրաքանչյուր սկավառակի եզրերին: Սկավառակները բաժանված են ֆիքսված միջանկյալ դիֆրագմերով: Յուրաքանչյուր դիֆրագմ պարունակում է անշարժ վարդակային ցանց, որում գոլորշու հոսքը արագանում է և ստանում անհրաժեշտ ուղղություն՝ աշխատանքային շեղբերով ձևավորված աշխատանքային ցանցի ալիքները մտնելու համար: Վարդակ ցանցերի և աշխատանքային շեղբերների բարձրության աստիճանական աճը փուլից փուլ բացատրվում է նրանով, որ գոլորշու ընդլայնման հետ նրա ծավալը մեծանում է: Սա պահանջում է հոսքի մասի հոսքի հատվածների աստիճանական աճ: Առաջին կառավարման փուլի վարդակային ցանցերը տեղադրվում են գոլորշու մատակարարման խողովակներում, որոնք եռակցվում են տուրբինի պատյանում: Գոլորշին մատակարարվում է կառավարման առաջին փուլի վարդակներին չորս հսկիչ փականների միջոցով, որոնցից երկուսը գտնվում են պատյանի վերին կեսին, իսկ երկուսը՝ պատյանի ստորին մասի կողքերին: Բնակարանի բարձր ճնշման փուլերը ծածկող հատվածը պատրաստված է պողպատե ձուլման տեսքով։ Ցածր ճնշման փուլերը գտնվում են բնակարանի եռակցված մասում: Տուրբինի ելքի խողովակը նույնպես եռակցված է պողպատե թիթեղից և եռակցման միջոցով միացված է կոնդենսատորին: Տուրբինում սպառված գոլորշու հովացման միջոցով կոնդենսատորում ճնշումը պահպանվում է մթնոլորտային ճնշումից ցածր: Սովորաբար այս ճնշումը 0,03 - 0,06 բար է: Տուրբինի պատյանն ունի մի քանի խողովակ՝ տուրբինի միջանկյալ փուլերից գոլորշի հանելու համար։ Այս ընտրանքները օգտագործվում են գոլորշու կաթսա մատակարարվող սնուցման ջուրը տաքացնելու համար:

Երբ բեռը փոխվում է, անհրաժեշտ է դառնում փոխել տուրբինի միջով հոսող գոլորշու հոսքի արագությունը: Սա ձեռք է բերվում հսկիչ փականների պատշաճ բացմամբ: Շնորհիվ այն բանի, որ փականները հաջորդաբար փակվում և բացվում են, ամբողջովին բաց փականներով անցնող գոլորշու մի մասը չի տրորվում և լրիվ սկզբնական ճնշմամբ մտնում է առաջին փուլի վարդակներ: Գոլորշու միայն այն հատվածը, որն անցնում է մասամբ բաց փականի միջով, խեղդվում է փականի մեջ և նվազեցված ճնշմամբ մոտենում է իր վարդակային խմբին: Տուրբինի մեջ գոլորշու մուտքի վերահսկման մեթոդը, որի դեպքում գոլորշու մուտքը դեպի վարդակների խմբերը հաջորդաբար բացվում է, կոչվում է վարդակային գոլորշու բաշխում: Առաջին փուլը, որը գոլորշի է ստանում տարբեր քանակի վարդակների խմբերից՝ կախված տուրբինի ծանրաբեռնվածությունից, կոչվում է կառավարման փուլ։ Գոլորշի բաշխման այս մեթոդի հետ մեկտեղ կա նաև գոլորշու մատակարարման շնչափող մեթոդ, որը բնութագրվում է նրանով, որ տուրբինին մատակարարվող գոլորշու ամբողջ քանակությունը անցնում է ընդհանուր հսկիչ փականով: Տուրբինի մասնակի բեռների դեպքում գոլորշին ենթարկվում է ջախջախման՝ շնչափողի կառավարման փականի մասնակի փակման պատճառով:

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

Տուրբինի լիսեռը հենվում է երկու առանցքակալների վրա, որոնք ապահովում են ռոտորի քաշը: Տուրբինի առջևի առանցքակալը միաժամանակ ամրացնում է ռոտորի առանցքային դիրքը ստատորի նկատմամբ և կլանում է ռոտորի վրա գործող առանցքային ուժերը: Այսպիսով, առջևի առանցքակալը համակցված մատնահետք է: Դրա մղման մասը կառուցված է Միտչելի հատվածի կրող սկզբունքով:

Այնտեղ, որտեղ լիսեռը անցնում է տուրբինի պատյանով, կան կնիքներ, որոնք կոչվում են լիսեռի ծայրի կնիքներ: Առջևի լիսեռի կնիքը ծառայում է գոլորշու արտահոսքը տուրբինի պատյանից դեպի մեքենայի սենյակ: Հետևի կնիքը թույլ չի տալիս մթնոլորտային օդը ներծծվել արտանետվող խողովակի և տուրբինի կոնդենսատորի մեջ: Օդի ներծծումը կոնդենսատորի մեջ կհանգեցնի նրանում ճնշման բարձրացման և տուրբինի արդյունավետության նվազմանը: Կոնդենսատորի մեջ օդի արտահոսքը կանխելու համար ցածր ճնշման գոլորշի է մատակարարվում հետևի կնիքին: Այն վայրերում, որտեղ լիսեռը անցնում է միջանկյալ դիֆրագմների կենտրոնական անցքերով, տեղադրվում են միջանկյալ կնիքներ, որպեսզի գոլորշին մի փուլից մյուսը չհոսի՝ շրջանցելով բեմի վարդակային ցանցերը:

Տուրբինի լիսեռի աջ ծայրը միացմամբ միացված է գեներատորի ռոտորին, որի առանցքակալներից մեկը գտնվում է տուրբինի արտանետվող խողովակի պատյանում։

Տուրբինի լիսեռի առջևի ծայրը միացված է ճկուն կցորդիչով երկկողմանի կենտրոնախույս յուղի պոմպի լիսեռին, որն ապահովված է առջևի առանցքակալի պատյանում գտնվող շեֆի վրա ներծծող խողովակով: Նավթը մատակարարվում է պոմպի ներծծման խոռոչին, աննշան ավելորդ ճնշման ներքո, օգտագործելով ներարկիչ:

Նավթի պոմպը նավթ է մատակարարում կարգավորման համակարգի կառավարիչներին (20 բար ճնշմամբ), ինչպես նաև, օգտագործելով ներարկիչ, նավթ է մատակարարում գեներատորի և տուրբինի առանցքակալներին (0,5 բար ճնշմամբ): Պոմպի լիսեռի վերջում կա արագընթաց առաձգական արագության կարգավորիչ, որը կառավարում է կառավարման համակարգի կծիկները:

Տուրբինի լիսեռի առջևի ծայրի լայնակի փոսերում կան անվտանգության անջատիչի երկու հարված, ինչը հանգեցնում է տուրբինի գոլորշու մատակարարման ամբողջական դադարեցմանը, եթե դրա պտտման արագությունը մեծանում է 10 - 12% -ով:

Ժամանակակից բարձր հզորության տուրբիններում տրամադրվում է հատուկ լիսեռ պտտվող սարք, որով կարելի է դանդաղ պտտել պարապ տուրբինի լիսեռը։ Պտտվող սարքը բաղկացած է էլեկտրական շարժիչից, որը միացված է ճիճու հանդերձանքին:

Որդը, օգտագործելով ճիճու անիվ, պտտում է միջանկյալ լիսեռը, որի վրա պտուտակային բանալիի վրա տեղադրված է շարժիչ հանդերձանքը։ Վերջինս կարող է շարժվել առանցքային ուղղությամբ և ներգրավվել տուրբինի լիսեռը և գեներատորի լիսեռը միացնող միացման կեսի վրա տեղադրված մեծ հանդերձանքով: Երբ տուրբինը գործարկվում է, երբ նրա լիսեռը արագանում է գոլորշու միջոցով, շարժիչ հանդերձանքը պտտվում է պտուտակային բանալու երկայնքով և ինքնաբերաբար անջատվում է տուրբինի միացման կեսին նստած հանդերձանքից:

Տուրբինի պատյանները, ինչպես նաև առանցքակալների պատյանները, ունեն հորիզոնական միակցիչ տուրբինի լիսեռի առանցքի մակարդակով: Տուրբինն ապամոնտաժելու համար անհրաժեշտ է թուլացնել կապը տուրբինի պատյանների հորիզոնական միացվող եզրերի և կրող պատյանների միջև։ Այնուհետև բնակարանի ծածկերը կարող են վերացվել:

Էլեկտրական հոսանքի գեներատորներ վարելու ժամանակակից տուրբինները նախատեսված են մշտական ​​արագությամբ աշխատելու համար: Մշտական ​​արագության պահպանումն ապահովվում է ավտոմատ կարգավորմամբ։

Հսկիչները կառավարվում են նավթով։ Հետեւաբար, կառավարման համակարգը սովորաբար զուգակցվում է քսման համակարգի հետ:

Տուրբինի առանցքակալներում առաջանում է զգալի ջերմություն, որը պետք է հեռացվի այնպես, որ կրող ջերմաստիճանը չգերազանցի թույլատրելի ջերմաստիճանը (մոտ 60 ° C): Առանցքակալից ջերմության հեռացումն ապահովվում է շրջանառվող քսայուղային համակարգով, որի դեպքում յուղը ոչ միայն նվազեցնում է շփումը՝ լիսեռի և կրող պատյանների միջև թաղանթ ստեղծելով, այլև ծառայում է առանցքակալի սառեցմանը: Առանցքակալից դուրս եկող տաքացված յուղը սառչելուց հետո կրկին օգտագործվում է քսելու համար։

Գոլորշի տուրբինի ռոտորի մասերը (շեղբեր, սկավառակներ), նույնիսկ տուրբինի նորմալ արագության դեպքում, ենթակա են բարձր լարումների, որոնք առաջանում են կենտրոնախույս ուժերի կողմից: Գործող արագությունից բարձր տուրբինի արագության բարձրացումը հանգեցնում է կենտրոնախույս ուժերի այնպիսի աճի, որը կարող է առաջացնել տուրբինի խափանում: Հիմնական կառավարման համակարգի անսարքության դեպքում տուրբինն արագության անթույլատրելի աճից պաշտպանելու համար ժամանակակից տուրբինները հագեցած են անվտանգության անջատիչներով: Անվտանգության անջատիչը սովորաբար տեղադրված է տուրբինի լիսեռի վրա: Եթե ​​տուրբինի արագությունը գերազանցում է նորմալ արագությունը 10–12%-ով, անվտանգության անջատիչը ստիպում է տուրբինի մեկնարկի փականը արագ փակել և կանգ առնել:

Խոշոր գոլորշու տուրբինների առանձնահատկությունները

Գոլորշի պարամետրերի և ագրեգատների միավորի հզորության աճը, ինչպես նաև միջանկյալ գոլորշու գերտաքացումների ներդրումը հանգեցրին մեծ քանակությամբ բալոններով տուրբինների օգտագործմանը։ Գոլորշի հոսքի ավելացումը, մի կողմից, մեծացնում է տուրբինի առաջին փուլերի արդյունավետությունը բարձր ճնշման բալոնի (HPC) շեղբերների բարձրության բարձրացման պատճառով, իսկ մյուս կողմից՝ բարդացնում է դիզայնը։ վերջին փուլերից։ Ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը բարձրացնելու ցանկությունը հանգեցնում է կոնդենսատորում բացարձակ ճնշման նվազմանը մինչև 0,03 - 0,035 բար, ինչը զգալիորեն մեծացնում է վերջին փուլի գոլորշու ծավալային հոսքը: Ելքային կինետիկ էներգիայի հետ նվազագույն կորուստներ ստանալու համար անհրաժեշտ է, որ հնարավոր է մեծ տարածք, որը ծածկված է շեղբերով: Դրա պահանջվող արժեքը ձեռք է բերվում, նախ, սայրի երկարությունը և վերջին փուլի տրամագիծը մեծացնելով, և երկրորդ, ցածր ճնշման մասում (LPP) զուգահեռ գոլորշու հոսքերի քանակի ավելացմամբ: Այդ նպատակով հնարավոր է նաև օգտագործել երկհարկանի շեղբեր:

Սայրի առավելագույն երկարությունը մեծապես որոշվում է ուժի նկատառումներով: Միեւնույն ժամանակ, երկար շեղբեր ստեղծելու խնդիրը ոչ միայն ուժն է, այլեւ աերոդինամիկական: Քանի որ շեղբերների հարաբերական երկարությունը մեծանում է, արմատային շրջանում հոսքի բաժանման վտանգը մեծանում է: Սա լուրջ խոչընդոտ է շեղբերների հարաբերական երկարության հետագա մեծացման համար: Դիզայնի ժամանակակից մեթոդները հնարավորություն են տալիս խուսափել հոսքի անջատումներից նախագծման պայմաններում: Նման փուլերում մասնակի բեռների դեպքում առաջանում են հոսքի տարանջատումներ՝ ընդգրկելով անիվի արմատային մասի լայն տարածք։ Այս երևույթները նվազեցնում են վերջին փուլերի արդյունավետությունը և բացասաբար են անդրադառնում անիվի թրթռման ուժի վրա:

Շատ հզոր ագրեգատների համար գոլորշու ելքերի թիվն արդեն հասնում է ութի։ Միավոր լիսեռների քանակի ընտրության հարցը կապված է առավելագույն ելքային տարածքի ստացման հետ։ Մեկ լիսեռ միավորը ավելի պարզ է և սովորաբար ավելի էժան, քան երկու լիսեռի միավորը: Միևնույն ժամանակ, երկու լիսեռի միավորը թույլ է տալիս օգտագործել երկու լիսեռների պտտման տարբեր արագություններ: Ցածր ճնշման պոմպի ռոտացիայի արագության նվազեցումը հնարավորություն է տալիս ավելացնել վերջին փուլի մուտքային տարածքը թույլատրելի լարումների նույն մակարդակով և նվազեցնել կորուստները ելքային արագությամբ:

Երկու լիսեռ ագրեգատները լայնորեն կիրառվում են արտասահմանում: Սա վերաբերում է ոչ միայն սովորական տիպի շատ հզոր կայաններին, այլև միջուկային ստորաբաժանումներին, որոնք աշխատում են գոլորշու համեմատաբար ցածր պարամետրերով և տուրբինների վերջին փուլերում հսկայական ծավալային հոսքի արագությամբ: Բացի այդ, մի շարք երկրներում (ԱՄՆ, Լատինական Ամերիկայի երկրներ և այլն) օգտագործվում է 60 Հց կրիտիկական հոսանքի հաճախականություն, ինչը զգալիորեն բարդացնում է պտտման բարձր արագությամբ (3600 պտ/րոպ) երկար շեղբեր ստեղծելու խնդիրը:

Չկա կոնսենսուս, թե որ տարբերակին (մեկ լիսեռ կամ կրկնակի լիսեռ) նախապատվություն տալ: 50-ականների վերջում Brown-Boveri, General Electric և Siemens արտասահմանյան ընկերությունների առաջատար մասնագետները մեկ լիսեռ ագրեգատի առավելագույն տնտեսապես կենսունակ հզորությունը համարում էին 400–500 ՄՎտ: Վերջին տասնամյակը նկատելիորեն փոխել է գործարանների և ֆիրմաների մեծ մասի միտումը այս հարցում: Ներքին և արտասահմանյան գործարաններն ու ֆիրմաները նախագծում և արտադրում են մեկ լիսեռ տուրբիններ, որոնց հզորությունը զգալիորեն գերազանցում է ընդամենը մի քանի տարի առաջ «առավելագույն» համարվող արժեքները։ (Ներկայումս 800 և 1200 ՄՎտ հզորությամբ տուրբիններ են արտադրում և նախագծում LMZ-ն, 765 ՄՎտ՝ General Electric, 800 - 1000 ՄՎտ՝ Siemens, 600 ՄՎտ՝ Անգլիայի, Ֆրանսիայի, Իտալիայի և այլնի ընկերությունները)։ Տեխնիկական և տնտեսական հաշվարկների հիման վրա արևմտյան գերմանական Siemens ընկերությունը ներկայումս անհեռանկարային է համարում մինչև 1000 ՄՎտ հզորությամբ երկլիսեռ բլոկների արտադրությունը։ Միաժամանակ ամերիկյան և արևմտաեվրոպական ընկերությունները արտադրում են մեծ թվով երկլիսեռ ագրեգատներ։ Արտասահմանում ամենահզոր ագրեգատները (800 - 1300 ՄՎտ) ներկայումս արտադրվում են երկու լիսեռով։ ԽՍՀՄ-ում արտադրվել են մինչև 800 ՄՎտ հզորությամբ մեկ լիսեռ տուրբիններ։ Ներկայումս LMZ-ը և KhTGZ-ն արտադրում են ավելի հզոր մեկ լիսեռ մեքենաներ:

Գոլորշու սկզբնական պարամետրերի և միավորների հզորության բարձրացմամբ, գոլորշու տուրբինների գոլորշու բաշխման տեսակի ընտրության հարցը կրկին արդիական է դարձել: Այս խնդիրը չի կարող լուծվել տուրբինի սպասվող աշխատանքային ռեժիմների հարցից առանձին: Շնչափող գոլորշու բաշխումը թույլ է տալիս առավելագույն արդյունավետություն ապահովել դիզայնի ռեժիմում: Ինչպես ցույց են տվել LPI-ում կատարված հաշվարկները LMZ-ի հետ միասին, K-200-130 տուրբինի համար շնչափողի գոլորշու բաշխման օգտագործումը վարդակի փոխարեն՝ կառավարման փուլը երեք ճնշման աստիճանով փոխարինելով, նվազեցնում է հատուկ ջերմության սպառումը Տուրբինային սենյակում: էլեկտրակայանը անվանական ռեժիմում մոտավորապես 0,3%-ով, իսկ K-300–240 տուրբինի համար՝ 0,4%-ով: Արդյունավետության այս աճը համարժեք է հսկողության փուլի արդյունավետության բարձրացմանը մոտավորապես 2%-ով:

Գոլորշի վարդակների բաշխումը, որը զիջում է շնչափողին անվանական ռեժիմում, արդյունավետությամբ գերազանցում է նրան մասնակի բեռների դեպքում (դիտարկված օրինակներում անվանականի 90%-ից պակաս բեռների դեպքում): Գոլորշի բարձր պարամետրերով վարդակ գոլորշու բաշխման զգալի թերություններից մեկն այն է, որ հսկիչ փականներում գոլորշու տարբեր կլանման պատճառով, երբ դրանք բացվում են տարբեր կերպ, այդ փականներով անցնող գոլորշու հոսքերի ջերմաստիճանը կարող է զգալիորեն տարբերվել: Այսպիսով, օրինակ, 400 բար, 650 ° C սկզբնական պարամետրերով, բաց փականի հետևում գոլորշու ջերմաստիճանը 10% 180 ° C-ով ցածր է, քան ամբողջովին բաց փականների հետևում գտնվող գոլորշու ջերմաստիճանը:

Հոսքի նման անհամասեռությունը և տուրբինային ստատորի հետ կապված անհավասար ջեռուցումը կարող են առաջացնել զգալի ջերմային լարումներ և պատյանների շեղում: Տարբեր խմբերի վարդակների դիմաց գոլորշու պարամետրերի անհավասարությունը վերացնելու համար օգտագործվում է միաժամանակյա գոլորշու մուտքը վարդակների մի քանի խմբերի մեջ. այս դեպքում վարդակ գոլորշու բաշխումը մոտենում է շնչափողի բաշխմանը, և դրանց միջև մասնակի ռեժիմների արդյունավետության տարբերությունը նվազում է:

Միևնույն ժամանակ, ամենամեծ շոգետուրբինների կառավարման փուլերի հզորությունը հասել է արտասովոր մակարդակների։ Օրինակ, LMZ K-800–240 տուրբինում նրա հզորությունը կազմում է մոտ 50000 կՎտ։ Այս փուլի ռոտորային շեղբերների նախագծումը անկայուն հոսքի պայմանների համար դառնում է չափազանց դժվար: Այս պատճառներով 1000 ՄՎտ և ավելի հզորությամբ ագրեգատների համար գերադասելի է շնչափող գոլորշու բաշխումը:

Շնչափող գոլորշու բաշխման զգալի առավելությունը գոլորշու ամբողջական մատակարարմամբ առաջին փուլի շեղբերների թրթռման բնութագրերի բարելավումն է: Հզոր գոլորշու տուրբինների համար սկսում է ավելի ու ավելի շատ օգտագործվել գոլորշու ամբողջական մատակարարմամբ շնչափող գոլորշու բաշխումը: Նման գոլորշու բաշխմամբ են պատրաստվում ԱՄՆ-ում 1000 և 1150 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինները։ Շվեյցարական Brown-Boveri ընկերության կողմից ԱՄՆ-ի համար նախագծված 1300 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինը թույլ է տվել գոլորշու բաշխում։ 1200–1600 ՄՎտ LMZ հզորությամբ տուրբինների նոր նախագծում նախատեսված է նաև գոլորշու շնչափող բաշխում։

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

Գոլորշի տուրբինի հզորության բարձրացման հնարավորությունները

Տուրբինի հզորության բարձրացում մինչև 1600 ՄՎտ և նույնիսկ մինչև 2000 ՄՎտ նախատեսված էր միասնական շարքում, որի գլխային տուրբինը K-1200–240 էր։ Այս տուրբինը, որոշակի պայմաններում, կարող է զարգացնել մինչև 1400 ՄՎտ հզորություն։ Սառեցման ջրի բարձր ջերմաստիճանների և pk> 4,5 կՊա-ի դեպքում, գոյություն ունեցող LPC-ի հիման վրա, տուրբինի հզորությունը կարող է ավելացվել մինչև 1600 ՄՎտ: Լուծվում է նաև գոլորշու գեներատորի խնդիրը մոնոբլոկի կամ, հնարավոր է, կրկնակի բլոկի տեսքով (հիմնված K-800–240 բլոկի համար առկա կաթսայի վրա)։ Պետք է նաև հաշվի առնել, որ նահանգային շրջանային էլեկտրակայանների մեծ մասի հովացման ջրի ջերմաստիճանը աստիճանաբար կբարձրանա և ժամանակի ընթացքում կօգտագործվեն pk = 6,5 կՊա տուրբիններ, ինչը զգալիորեն կբարձրացնի դրանց հզորությունը:

Ցանկալի է ընտրել սկզբունքորեն նոր հզորության միջակայք՝ հիմնվելով հզորության կրկնապատկման սկզբունքի վրա, այսինքն. խնդիր դրեց ստեղծել 2500 - 3000 ՄՎտ հզորությամբ բլոկներ: Այս խնդրի լուծումը կպահանջի լայնածավալ հետազոտական ​​և մշակման աշխատանքներ, ինչպես նաև արտադրության նախապատրաստում տուրբինների, կաթսաների և գեներատորների ոլորտում: Այս աշխատանքն ավարտելու համար երկար ժամանակ կպահանջվի: Նման խոշոր քայլի համար անհրաժեշտ է վերանայել ինչպես գոլորշու պարամետրերը, այնպես էլ էլեկտրակայանի հիմնարար կառուցվածքը։ Դիտարկենք միայն տուրբինային հզորության հետագա աճի հնարավորությունները՝ առանց ջերմային սխեմայի և գոլորշու պարամետրերի հիմնարար փոփոխությունների:

Ներկայումս կան 2000–2400 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինների նախնական մշակումներ, որոնք հնարավորություն են տալիս գնահատել դրանց հեռանկարները։

Այս խնդիրը լուծելիս կենտրոնական խնդիր է տուրբոգեներատորի արագության ընտրությունը: Ավելի քան 2000 ՄՎտ հզորությամբ ցածր արագությամբ տուրբինները կարող են մրցել բարձր արագությամբ տուրբինների հետ՝ ընդհանուր տնտեսական արդյունավետության և հուսալիության տեսանկյունից: Ցածր արագությամբ տուրբինի HPC-ի արդյունավետությունը մոտավորապես նույնն է, ինչ բարձր արագությամբ, քանի որ վերջինս արդեն պահանջում է կրկնակի հոսքի HPC և, հետևաբար, շեղբերների երկարությունը մեծացնելուց նկատելի շահ չկա: . Այս նկատառումները ավելի շատ վերաբերում են DAC-ներին: Ցածր արագությամբ տուրբինում LPC-ն, սկզբունքորեն, ավելի ցածր ելքային կորուստների պատճառով կարող է ունենալ ավելի բարձր արդյունավետություն, քան բարձր արագությամբ տուրբինում, կամ դրա մեջ բալոնների քանակը կարող է զգալիորեն կրճատվել: Բարձր արագությամբ տուրբինի խնդրի լուծումը LPC-ների քանակի ավելացմամբ հանգեցնում է լիսեռի չափազանց երկար գծի, որտեղ թրթռումները հեշտությամբ հուզվում են: Եթե ​​դուք սահմանափակում եք բալոնների քանակը, ապա հզորությունը մեծացնելու միակ միջոցը վերջին փուլի շեղբերով ծածկված S տարածքի մեծացումն է։ Այս տարածքը համաչափ է d2l2 կամ u2l2: Հոսքի աերոդինամիկայի պատճառով օդափոխման գործակիցը dl սահմանափակ է (ներկայումս 2,5-ից ոչ պակաս): Հաշվի առնելով այս գործակիցը հաստատուն՝ մենք գտնում ենք, որ պտտման տվյալ արագության համար S~u2: Այս պայմանների համար տվյալ համակարգչի դեպքում ցածր ճնշման պոմպի գոլորշու սպառումը և, հետևաբար, տուրբինի առավելագույն հզորությունը համամասնական է վերջին համակարգչի ծայրամասային արագության քառակուսու հետ: Արդեն այժմ K-1200–240 LMZ տուրբինում u2 = 471 մ/վ (u2» = 660 մ/վրկ), իսկ ծայրամասում ծայրամասային արագությունը զգալիորեն գերազանցում է ձայնի արագությունը։ Սակայն դրա հետագա ավելացման հնարավորությունը չի կարելի բացառել։

Եթե ​​մենք պահպանում ենք ելքային կինետիկ էներգիայի կորուստը և միևնույն ժամանակ մեծացնում ենք ծայրամասային արագությունը, ապա ստացվում են β2* փոքր անկյուններ, որոնք կարող են դժվարություններ առաջացնել վերջին փուլերի հոսքի մասի միջօրեական հատվածը և ուժեղ սայրը նախագծելիս։ ռոտորի ծայրամասը. Նման դեպքերում հարց է առաջանում ելքի արագության ավելացման մասին՝ չնայած ելքային կորուստների ավելացմանը։ Սա, սակայն, հնարավոր է միայն որոշակի սահմանի, քանի որ մեծ կորուստների պատճառով անհնար է թույլ տալ շարժվել գերձայնային արագությամբ ելքային խողովակներում, որոնք ունեն անբարենպաստ աերոդինամիկ ձև:

2500–3000 ՄՎտ հզորությամբ արագընթաց տուրբիններ նախագծելիս դժվարություններ են հանդիպում նաև բարձր ճնշման բալոնի և հատկապես կենտրոնական բալոնի նախագծման ժամանակ՝ շեղբերների մեծ երկարությունների և ռոտորների չափերի պատճառով։

Երկլիսեռ բարձր արագությամբ տուրբինները ճանապարհ են բացում «վերջնական հզորության» զգալի աճի համար՝ միաժամանակ պահպանելով տեղադրման բարձր արդյունավետությունը՝ միասնական ցածր ճնշման պոմպերի և ցածր ճնշման պոմպերի քանակի ավելացման պատճառով: Առանձնահատուկ ուշադրության է արժանի նաև երկաստիճան քայլերի խնդիրը։

2000 ՄՎտ և ավելի հզորությամբ գերարագ տուրբինի նախագծման դժվարությունների պատճառով որպես այլընտրանք առաջարկվում է ցածր արագությամբ տուրբին։ Վերջինիս հիմնական թերությունները. հիմնական մասերի մեծ զանգվածն ու չափը, որը վատթարանում է բալոնների ջերմային վիճակը, ինչպես նաև դժվարություններ է ստեղծում փոխադրման, տեղադրման և վերանորոգման մեջ, ինչպես նաև մեծացնում է էլեկտրակայանում շինարարական աշխատանքների արժեքը: Այնուամենայնիվ, կա տուրբինի հզորության սահմանափակում, որից դուրս, հաշվի առնելով առկա տեխնիկական միջոցները, ցածր արագությամբ տուրբինն առավելություն ունի բարձր արագության նկատմամբ: Այս տեսակի տուրբինների համեմատական ​​գնահատման համար մենք կդիտարկենք դրանց նախագծման որոշ տարբերակներ:

2000 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինի նախագծման տարբերակներ n = 3000 rpm-ով: TsKTI-ում հետազոտություն է իրականացվել K-2000–240/3000 գերարագ տուրբինի վրա՝ 23,5 ՄՊա և 838/838 Կ գոլորշու պարամետրերի համար: Այս նախագիծը հիմնված էր ներկայումս օգտագործվող գոլորշու պարամետրերի վրա: Սառեցման ջրի ջերմաստիճանը ենթադրվում էր 293 և 298 Կ: Բլոկի ջերմային դիզայնը համարվում էր նույնը, ինչ K-1200–240 տիպի ժամանակակից տուրբիններում:

Նախագծի իրականացման ժամանակ ակնկալվում էր, որ նյութերի մեխանիկական հատկությունները 15-20%-ով ավելի բարձր կլինեն, քան ներկայումս: Ենթադրվում էր նաև, որ 60–100 տոննա կշռող քրոմ չժանգոտվող պողպատից դարբնոցներ կմշակվեն բարձր և միջին ճնշման ռոտորների համար, և կարտադրվեն առանց կենտրոնական անցքերի ռոտորներ: Ենթադրվում էր, որ հնարավոր կլինի օգտագործել դարբնոցներ, որոնք պատրաստված են չժանգոտվող մարաժինգային պողպատներից՝ 1200–1400 ՄՊա հզորությամբ և մինչև 15 տոննա քաշով, ընտրվել է մինչև 900 ՄՊա թողունակություն։ Հիմնականում նախագիծը կենտրոնացած էր օգտագործվող տուրբինային նյութերի մեխանիկական հատկությունների արդեն իսկ ձեռք բերված մակարդակի և փորձով հաստատված անվտանգության սահմանների վրա:

Ծրագրի հիմնական առանձնահատկությունները. միահոսքի CVP-ի և CSD-ի փոքր քանակի փուլերը ծայրամասային բարձր արագությունների պատճառով (ռոտորի տրամագիծը արմատային հատվածների երկայնքով d/ = 1400 մմ); CVP-ի և CSD-ի տեղադրումը մեկ մխոցում; l2=1200 մմ երկարությամբ և d2=3000 մմ տրամագծով (ΣS = 90,4 մ2) սայրի օգտագործումը ցածր ճնշման պտուտակի վերջին փուլի համար. հետևի ճնշում pk = 5,2 կՊա; բալոնների միջև տարանջատման ճնշումը 0,7 ՄՊա է: Այս պայմաններում տուրբինը ստացվեց հինգ մխոցանի՝ LPC-ից ութ ելքերով՝ 49 փուլերի ընդհանուր քանակով և HPC-ի կենտրոնական տեղակայմամբ:

Ընդհանուր գոլորշու սպառում G = 6500 տ/ժ. Բարձր հետադարձ ճնշման պատճառով յուրաքանչյուր LPC ելքի կողմից ստացվել է գոլորշու մեծ հատուկ սպառում` 45 տ/(մ2ժ), մինչդեռ K-1200–240 տուրբինում այն ​​կազմել է մոտ 32 տ/(մ2ժ) pk ~ 3,6 կՊա: Ելքային կինետիկ էներգիա hС2 = 43 կՋ/կգ (~10 կկալ/կգ) և MC2g = 0,85։ Այս ելքային կորուստը չափազանց մեծ է: Բարձր ճնշման և շնչառական ճնշման ներքին արդյունավետությունը կարելի է ընդունել որպես 0,89, իսկ ցածր ճնշումը՝ 0,83։ CWD-ի հզորությունը մոտ 700 ՄՎտ է, CSD-ը՝ մոտ 600 ՄՎտ, իսկ CND-ը՝ 8x105 ՄՎտ (ընդհանուր ներքին հզորությունը՝ 2140 ՄՎտ): CVP-ն և CSD-ն բեռնաթափվում են սռնու ճնշումից սինդրոմների միջոցով:

Համակցված HPC-DCS-ը գտնվում է ագրեգատի կենտրոնում, և դրա երկու կողմերում կա 2 LPC: Համեմատած բալոնների սովորական դասավորության հետ, դա նվազեցնում է հարաբերական ջերմային ընդլայնումը և նվազեցնում է CVD-ի կողմում տեղադրված մղիչ առանցքակալի մատյանի տրամագիծը, ինչը հնարավորություն է տալիս հասնել այս առանցքակալում ծայրամասային ընդունելի արագության: Բացի այդ, շրջանցող խողովակների չափերը կրճատվում են ՔՍԴ-ից անմիջապես հետո հոսքի ճյուղավորվելու պատճառով: Բարձր ճնշման շարժիչի ցածր հաճախականության թրթռման բնութագրերը նույնպես բարելավվել են, քանի որ այն չունի ազատ օրագիր առջևի կրող կողմում:

Համեմատ K-1200–240 տուրբինի հետ, ռոտորների մատյանները ենթարկվում են ավելի մեծ ուժերի (հաշվարկվում է չորս անգամ ավելի մեծ ոլորող մոմենտով կարճ միացման դեպքում): Նրանք օգտագործում են ռոտորային ներդիրներ եզրային միացումներով, որոնք պատրաստված են հատկապես դիմացկուն նյութից (մարագինգ պողպատ): Պարանոցների տրամագծերը չեն գերազանցում 600 մմ:

Շենքերի և ստատորի տարրերի լարվածությունը չի գերազանցում թույլատրելի արժեքները արդեն գործող տուրբիններում: Շեղբերները, պոչի հոդերը (եղլնաձլ տիպ) և ռոտորի մարմինը չափազանց լարված են, հատկապես CSD-ում բարձր ջերմաստիճանի շրջանում, այսինքն. առաջին փուլի տարածքում; ռոտորը կարող է պատրաստվել R2M պողպատից՝ 1,25 զիջման ուժով: Հաշվարկն իրականացվել է 100000 ժամվա շահագործման ենթադրությամբ: Քրոմի չժանգոտվող պողպատներից դարբնոցների արտադրությունը կբարձրացնի ռոտորների ամրությունը:

Տուրբինի երկարությունը 49 մ է, այն միայն մի փոքր ավելի է K-1200–240 տուրբինի երկարությունից։

Մշակվել են LPC-ն կոնդենսատորի և հիմքի հետ միացնելու նոր տարբերակներ. արտաքին պատյանը բարակ պատերով պատյան է և այն չի ծառայում որպես հիմք ներքին պատյան կենտրոնացնելու համար, որը շրջանակի միջոցով միացված է անմիջապես հիմքին: .

Առանց կոնդենսատորի տուրբինի մետաղի հատուկ սպառումը, ըստ նախնական հաշվարկների, կազմում է մոտ 1,3 կգ/կՎտ K-1200–240-ի 1,6 կգ/կՎտ-ի դիմաց (pk = 4 կՊա):

2000 ՄՎտ-ից ավելի հզորությամբ տուրբինների նախագծման տարբերակներ n=1500 rpm-ում: Ատոմակայանների համար արտադրվում են 500 և 1000 ՄՎտ հզորությամբ տուրբիններ, որոնք աշխատում են 1500 ռ/րոպե արագությամբ։ Այդ նպատակով խոշոր արտադրանքի արտադրության հետ կապված ահռելի ծախսեր են կատարվել, ինչը ոչ միայն նոր տուրբինային խանութների կառուցման, այլ նաև տուրբինային կայաններին սպասարկող մետաղագործական արդյունաբերության վերակառուցման անհրաժեշտություն է առաջացրել: Արդյունաբերության մեջ այս ներդրման շնորհիվ այժմ հնարավոր է լայն հիմունքներով լուծել ծանր տուրբինների հետագա զարգացման խնդիրը՝ օգտագործելով և՛ գերարագ, և՛ ցածր արագությամբ տուրբիններ՝ կախված դրանց տնտեսությունից և հուսալիության աստիճանից:

CKTI-ում դրանք իրականացվել են Լ.Դ.-ի ղեկավարությամբ: Ֆրենկելի նախագծային մշակում 2000 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինի 1500 պտույտ րոպեում, որը դիտարկվել է գերարագ տուրբինի հետ միասին որպես այլընտրանքային լուծում։ 2000 ՄՎտ հզորությունը մոտ է բարձր արագությամբ տուրբինի իրագործելիության սահմանին, և դա հետաքրքիր է դարձնում նախագծերի համեմատությունը, թեև այս պայմանը չի նպաստում ցածր արագությամբ տուրբինի տարբերակին:

Գոլորշու սկզբնական պարամետրերը 23,5 ՄՊա, 833/838 Կ՝ հետին ճնշում 5,9 կՊա։ Սնուցող ջրի վերջնական ջերմաստիճանը tp.v = 543 K: Հոսքի մասը գտնվում է միահոսքի HPC-ում (12 փուլ) մոտ 710 ՄՎտ հզորությամբ, կրկնակի հոսքի CSD (2x8 փուլ) և երեք LPC ( 2x6 աստիճան) 2x127 ՄՎտ հզորությամբ։ Փուլերի ընդհանուր թիվը 64 է: LPC-ի հոսքային մասի նախագծման հիմք է հանդիսացել l2 = 1400 մմ, d2 = 4100 մմ, d1 = 2,93 և S = 18 մ2 սայրով բեմ: Վերջին գոլորշու գեներատորի հատուկ գոլորշու սպառումը կազմում է մոտ 33 տ/(մ2ժ): Կենտրոնական երակային ճնշման հետևում ճնշումը 3,6 ՄՊա է, կենտրոնական երակային ճնշման հետևում՝ 0,37 ՄՊա:

CVP-ի և CSD-ի արդյունավետությունը հաշվարկվում է մոտ 0,89, իսկ CND-ի համար՝ 0,85: Դրանց բարձր արժեքները ձեռք են բերվում հիմնականում բալոններում յուրաքանչյուր վերջին փուլի հետևում ելքային ավելի ցածր կորուստների պատճառով, հատկապես LPC-ում, որտեղ նախագծման ռեժիմում hС2-ը կազմում է 20 կՋ/կգ, ինչը մոտավորապես երկու անգամ ցածր է այս կորուստներից բարձր մակարդակում։ - արագության տուրբին. Այս պայմաններում հատուկ ջերմային սպառումը մի փոքր ավելի քիչ է, քան K-1200–240 տուրբինով շոգետուրբինային միավորի համար:

Բարդ խնդիր է բարձր և միջին ճնշման ռոտորների նախագծումը, որոնցում տեղական ջերմաստիճանը գերազանցում է 803 Կ-ը, իսկ հորատանցքում լարվածությունը հասնում է 170 ՄՊա-ի: Ամենաշոգ վայրերում ռոտորը սառչում է առաջին գերտաքացուցիչից առաջ վերցված գոլորշու միջոցով: Երբ այս տարածքները սառչում են 25–30 Կ-ով, կարող են օգտագործվել ջերմակայուն մարգարտյա պողպատներ: RVD-ի միջին տրամագիծն ընտրված է 1800–1970 մմ, իսկ ռոտորի առաջին և վերջին շեղբերների երկարությունը մոտավորապես 100 և 300 մմ է, իսկ RSD-ի նույն չափերը 2315–2770 մմ են, իսկ RL-ը՝ 150 և 410։ մմ HPC և CSD ռոտորները եռակցված են, թմբուկային տիպի: RVD-ն կշռում է մոտ 65 տոննա, իսկ RSD-ն՝ մոտ 110 տոննա:

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

LPC-ում վերջին փուլը համեմատաբար քիչ է ընդգծված: Նրա աշխատանքային շեղբերի չափերը հեռու են առավելագույնից, արմատային հատվածում լարվածությունը պայմանավորված է PAS σi = 23 ՄՊա միջին արժեքով ճկման պատճառով (հաշվի առնելով 29 ՄՊա ճնշման անկումը): σ0,2~640ՄՊա ելքի ուժ ունեցող նյութի համար ռոտորում անվտանգության գործակիցը kt~2,8 է: Այս բոլոր լարումները զգալիորեն պակաս են, քան նույն հզորության գերարագ տուրբիններում։

RND-ի քաշը 145 տոննա է; nk = 2820 rpm: Տուրբինի ընդհանուր զանգվածը կազմում է մոտ 3100 տոննա Տուրբինի երկարությունը մոտ 56,5 մ է։

Ցածր և բարձր արագությամբ տուրբինների համեմատություն. Բարձր արագությամբ և ցածր արագությամբ տուրբինների նախագծման ուսումնասիրությունը հանգեցնում է այն եզրակացության, որ K-2000–240 տուրբինները կարող են պատրաստվել երկու տեսակներից: Արդյունավետության առումով երկու տեսակի տուրբինները չպետք է էականորեն տարբերվեն:

Երկու տուրբիններն էլ նախագծված են հինգ բալոններով։ Միևնույն ժամանակ, արագընթաց տուրբինի քաշը (առանց կոնդենսատորի) ավելի քան 20%-ով փոքր է եղել ցածր արագությամբ: Բայց ցածր արագությամբ տուրբին կարող է պատրաստվել 1600 մմ կամ նույնիսկ ավելի երկար սայրի երկարությամբ dl ~ 3-ում, այնուհետև վերջին ռոտորի շեղբի մակերեսը կկազմի 27 մ2, ինչը 1,5 անգամ ավելի մեծ է, քան ընդունվածը: նախագծում և 2,4 անգամ ավելի մեծ, քան նույն տարածքը 1200 մմ երկարությամբ վերջին սայրով գերարագ տուրբինում: Միաժամանակ, ցածր արագությամբ տուրբինում LPC-ների թիվը կկրճատվի, և այն կդառնա ավելի մրցունակ։

Նախագծում ցածր արագությամբ տուրբինը մոտավորապես 6,5 մ երկարությամբ և մի փոքր ավելի լայն է, քան արագընթաց տուրբինը (լայնությունը որոշվում է LPC ելքի խողովակի չափով):

Ցածր արագությամբ տուրբինի դրական գործոններից մենք նշում ենք. RSD-ում ծայրամասային ցածր արագություններ և լարումներ, կոշտ և համեմատաբար ծանր ռոտորներ: Վերջինս հեշտացնում է ցածր հաճախականության թրթռումը: Բայց այնուամենայնիվ, այս առավելությունները չեն կարող որոշիչ համարվել 2000 ՄՎտ հզորությամբ տուրբին դիտարկելիս։ Ցածր արագությամբ տուրբինի առավելությունները կարելի է բացահայտել զգալիորեն ավելի մեծ հզորությամբ և LPC-ի օպտիմալ քանակով և չափով:

Այսպիսով, գոլորշու տուրբինը ջերմային էլեկտրակայանների հիմնական շարժիչն է և ունի մի շարք առավելություններ այլ տեսակի շարժիչների համեմատ.

- ռոտացիոն շահագործման սկզբունքը;

- բարձր արագություն և գեներատորի լիսեռի հետ ոչ հաջորդական կապի հնարավորություն.

- բարձր ջերմային արդյունավետություն՝ պայմանով, որ օգտագործվում են բարձր սկզբնական և ցածր վերջնական գոլորշու պարամետրերը.

- միավորի անսահմանափակ հզորություն;

– ցանկացած արդյունաբերական տեսակի վառելիքի օգտագործման հնարավորություն.

Գոլորշի տուրբինների թերությունները ներառում են.

- մեծ չափսեր և քաշ;

- գոլորշու մաքրության բարձր պահանջներ;

- մեծ քանակությամբ հովացման ջրի կարիք;

– բարձր տնտեսապես ցածր հզորության գոլորշու տուրբին ստեղծելու անհնարինությունը:

ՋԷԿ-երի շահագործման ջերմային ցիկլեր.

19-րդ դարի առաջին կեսին։ ֆիզիկոս և ինժեներ Կարնոն նախ դիտարկեց իդեալական շրջելի ցիկլը, որը բաղկացած է երկու իզոթերմից և երկու ադիաբատից (նկ. 6), և որոշեց ցիկլի ջերմային արդյունավետությունը />։

Բրինձ. 6 Կարնո ցիկլը T-S դիագրամում

Աշխատանքային հեղուկը իզոթերմորեն ընդարձակվում է ջերմաստիճանով />=կոնստ 1 կետից մինչև 2 կետ, երբ ջերմություն է մատակարարվում />, իսկ 2-րդ կետից մինչև 3 կետ՝ ադիաբատիկ, այսինքն. առանց ջերմամատակարարման կամ հեռացման: Ընդարձակման T2-ի վերջում ջերմաստիճանը T1-ից պակաս է: 3-րդ կետի վիճակից մարմինն անցում է կատարում 1-ին կետի սկզբնական վիճակին՝ սկզբում T2 = const իզոթերմի երկայնքով ջերմության հեռացմամբ />, այնուհետև ադիաբատիկ կորի երկայնքով (տող 4–1):

T-S դիագրամում թերմոդինամիկական գործընթացի կորի տակ գտնվող տարածքը թվայինորեն հավասար է դրանում ներգրավված ջերմության քանակին: Մատակարարվող ջերմության քանակը />թվայինորեն հավասար է ուղղանկյան մակերեսին />, իսկ հեռացված ջերմության քանակը /> հավասար է ուղղանկյան մակերեսին />: Հետևաբար, 1234 ուղղանկյան տարածքը թվայինորեն հավասար է մեխանիկական էներգիայի վերածված ջերմության քանակին.

Եկեք դիտարկենք Կարնոյի իդեալական ցիկլը խոնավ գոլորշու շրջանում:

Ջերմության հեռացման գործընթացի ավարտին Կարնո ցիկլում, չորության d աստիճան 0<1, поэтому в последующем процессе сжатия daдолжен сжиматься влажный пар от начального состояния />մինչև x=0 (այսինքն ա). Քանի որ />-ը որոշվում է կոնկրետ ծավալի փոփոխությամբ, սեղմման վրա ծախսված աշխատանքը շատ մեծ կլինի (կոնկրետ ծավալի փոփոխությունը 3 կարգի մեծության է)։ Ավելին, Կարնո ցիկլի արդյունավետությունը բարձրացնելու համար, այսինքն՝ մեծացնել // և նվազեցնել //, անհրաժեշտ է բարձրացնել սկզբնական ճնշումը և նվազեցնել վերջնականը, մինչդեռ ջերմության հեռացման գործընթացի վերջնակետը, այսինքն. տեղափոխվում է աջ (ավելի չոր գոլորշու տարածք), այնպես որ սեղմման համար էներգիայի սպառումը կավելանա: Բացի այդ, քանի որ սեղմման գործընթացի սկզբում թաց գոլորշի է, իսկ վերջում՝ հագեցած հեղուկ, սեղմման պրոցեսն ինքնին չի կարող իրականացվել ոչ կոմպրեսորի, ոչ էլ հիդրավլիկ պոմպի օգնությամբ։ Այս հատկանիշների շնորհիվ Carnot ցիկլը փոփոխվեց և ստացավ Rankine ցիկլը: Միակ փոփոխություններն այն էին, որ ջերմահեռացման գործընթացն իրականացվում է մինչև աշխատանքային հեղուկի ամբողջական խտացումը։

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

Հետեւաբար, հետագա սեղմման գործընթացում ոչ թե թաց գոլորշին է սեղմվում, այլ հեղուկը: Քանի որ հեղուկի համար ճնշման փոփոխությամբ ծավալի փոփոխությունը փոքր է, հետևաբար Ռանկինի ցիկլում սեղմման աշխատանքը զգալիորեն ավելի քիչ է ստացվում, քան Կարնո ցիկլում, այսինքն, դե կարելի է համարել իզոխոր: Եվ քանի որ սեղմումը տեղի է ունենում իդեալական պայմաններում, այսինքն՝ ադիաբատիկ, ապա գիծը կոչվում է իզոխոր կամ իզենտրոպ։

Դիտարկենք ջերմային էլեկտրակայանների շահագործման ցիկլը T-S դիագրամում:

Երբ ջերմությունը մատակարարվում և հեռացվում է, աշխատանքային հեղուկի փուլային վիճակը փոխվում է (հեղուկ - գոլորշի - հեղուկ): Ջրի տաքացում գոլորշու գեներատոր 1-ում մինչև հագեցվածության ջերմաստիճանը // ճնշման տակ р(տող 1–2), գոլորշու ձևավորում (տող 2–3) գոլորշու գեներատոր 1-ում և գոլորշու գերտաքացում (տող 3–4) գոլորշու գերտաքացուցիչ 2-ում։ գեներատորը տեղի է ունենում р=const. Օգտագործելով T-S դիագրամը, դուք կարող եք որոշել 1 կգ աշխատանքային հեղուկի փուլային վիճակը ցիկլի ցանկացած կետում:

Հագեցած գոլորշու շրջանում իզոբարային պրոցեսը (տող 2–3) համընկնում է իզոթերմայինի հետ, այսինքն. գոլորշիացումը տեղի է ունենում մշտական ​​ճնշման և ջերմաստիճանի ժամանակ Tp: Ջուրը մտնում է գոլորշի գեներատոր 1 ջերմության պարունակությամբ />, որը ներկայացված է 1a0d տարածքով։ Ջրի տաքացման վրա ծախսվող ջերմության քանակը մինչև հագեցվածության (եռման) ջերմաստիճանը թվայինորեն հավասար է 12 ba տարածքի. գոլորշու արտադրության համար - 23 wb տարածք; գոլորշու գերտաքացման համար - մակերես 34 գ. Աշխատանքային հեղուկին փոխանցվող ջերմության ընդհանուր քանակը թվայինորեն հավասար է 1234 հա տարածքի: Սա ջերմության քանակն է դրա մատակարարման իզոբարային գործընթացում

Իդեալական տուրբինում գոլորշու ընդլայնումը տեղի է ունենում իզենտրոպիկ ճանապարհով (տող 4–5): Տուրբինից հետո գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր, որտեղ ջերմությունը փոխանցում է հովացնող ջրին, որը մտնում է սառը աղբյուր (գետ, լիճ և այլն)։ Տուրբինում սպառված գոլորշու խտացման գործընթացը ցույց է տրված 5–1 տողով: Սառը աղբյուրին փոխանցվող ջերմության քանակը թվայինորեն հավասար է 51 ագ տարածքի.

որտեղ />կկալ/կգ խորը վակուումում աշխատող գոլորշու տուրբինային ագրեգատներում:

Գոլորշի խտացումը տեղի է ունենում հաստատուն ջերմաստիճանի />և հաստատուն ճնշման />կգֆ/սմ, այսինքն. իզոբարային և իզոթերմային գործընթացները համընկնում են:

Կենցաղային շոգետուրբինների զարգացման վիճակը և հեռանկարները.

Կենցաղային գոլորշու տուրբինների էներգատեխնիկան երկար ժամանակ գտնվում էր բարձր մակարդակի վրա։ Տուրբինները և տուրբինային միավորների այլ սարքավորումները (TTU) նախագծված և արտադրվում են ռուսական և երկու ուկրաինական գործարաններում՝ Խարկովի տուրբինային գործարանում (այժմ՝ Turboatom) և Սումիի պոմպերի գործարանում: Էլեկտրակայանների ամբողջ սարքավորումները արտադրվել են տանը, ի տարբերություն, ասենք, ԱՄՆ-ի և Ճապոնիայի, որտեղ օգտագործվում են նաև ներմուծվող սարքավորումներ (մասնավորապես՝ շոգետուրբին)։

Մեր գործարանները ստեղծել են շոգետուրբիններ, տուրբիններ և դրանց տարրեր, որոնցից շատերը դեռ չեն գերազանցվել արտասահմանում։ Այս առումով մենք կարող ենք նշել աշխարհի ամենամեծ մեկ լիսեռ տուրբինը SKD LMZ K-1200–23.5 երկբևեռ էլեկտրական գեներատոր վարելու համար, որն ավելի քան 20 տարի հաջողությամբ գործում է Կոստրոմայի նահանգային շրջանի էլեկտրակայանում: Ընդհանուր առմամբ, Ռուսաստանի Դաշնությունում գերկրիտիկական ճնշման տուրբինների (ԳԿՊ) թիվն ավելի մեծ է, քան ցանկացած այլ երկրում՝ 100 կոնդենսացիոն տուրբիններ: Միևնույն ժամանակ, գրեթե ողջ էներգետիկ արդյունաբերությունը Եվրոպայում (բացառությամբ ԱՊՀ երկրների), զարգացող երկրներում և, մեծ չափով, Միացյալ Նահանգներում, մինչև վերջերս կենտրոնացած էր ենթակրիտիկական ճնշման վրա p = 16,3 - 18 ՄՊա: Արտերկրում, գոլորշու էներգիայի ջերմաէլեկտրակայաններում, հազվադեպ է հանդիպում այնպիսի խորը նախագծային վակուում, ինչպիսին մեր ՋԷԿ-երում՝ tcool.v = 12 C-ում, թեև դա զգալիորեն բարդացնում է հզոր տուրբինների ստեղծումը:

Միայն նախկին ԽՍՀՄ երկրներում երկար ժամանակ գործում էին Turboatom-ի արտադրած 500 և 750 ՄՎտ հզորությամբ և LMZ-ի 1000 ՄՎտ հզորությամբ արագընթաց հնգգլանով հագեցած շոգետուրբինները։ Այս տուրբինների դասավորությունը 2 LPC է կրկնակի հոսքի HPC-ի յուրաքանչյուր կողմում; համալիր բազմակողմանի լիսեռը լավ թրթռման բնութագրեր ունի: Որոշ ներքին հզոր ԱԷԿ-ի տուրբիններ, ցածր արագությամբ 25 1/վրկ. Ne> 500 ՄՎտ Turbatom տուրբիններ VVER ռեակտորներով կրկնակի միացում ԱԷԿ-երի համար:

Ռուսաստանի Դաշնությունում հանածո վառելիք օգտագործող էլեկտրակայանների գրեթե կեսը ջերմային էներգիայի և էլեկտրաէներգիայի համակցված տնտեսապես և էկոլոգիապես բարենպաստ արտադրությամբ ջերմային էլեկտրակայաններ են: Ընդհանուր առմամբ, ԱՊՀ երկրներից դուրս այնքան շատ ջեռուցման տուրբիններ չկան, որքան TMZ-ի և LMZ-ի կողմից մշակվածները, չկան դիզայնի, դասավորության և հզորությունների նման բազմազանություն: Աշխարհի առաջին SKD ջեռուցման տուրբինները մինչև 300 ՄՎտ հզորությամբ (T-250/300–23,5 TMZ) ներկայացվեցին 70-ականների սկզբին։ Ներկայումս ռուսական ՋԷԿ-երում գործում է 22 նման էներգաբլոկ։

Մեր երկրում առաջին անգամ կիրառվել են երկաստիճան ջեռուցման արդյունահանման համակարգեր և չկարգավորվող ճնշման ջերմաարդյունահանման համակարգեր։ Այժմ նման համակարգերը լայնորեն կիրառվում են ինչպես այստեղ, այնպես էլ արտերկրում, որտեղ վերջին տարիներին, այդ թվում՝ Հյուսիսարևմտյան Եվրոպայում և Չինաստանում, ջերմային էլեկտրակայանները լայն տարածում են գտել, իսկ Դանիայում՝ մինչև 400 ՄՎտ և ավելի հզորությամբ ածուխով աշխատող էներգաբլոկներ։ Սակայն այս ոլորտում, թե՛ պարամետրերով, թե՛ արդյունավետությամբ, մենք սկսեցինք հետ մնալ՝ գնալով ավելի շատ փոքր բլոկներ մատակարարելով մեր սեփական ՋԷԿ-երին, որոնք անարդյունավետ են և համեմատաբար թանկ:

Հայտնի է, որ տուրբինի ամենաբարդ տարրը վերջին փուլն է։ Նրա երկարության (նույն պտտման արագությամբ n) և օղակաձև տարածքի Ω աճը մեծապես բնութագրում է տուրբինային կայանի կամ ընկերության տեխնիկական մակարդակը։ Այս խնդիրը լուծելու առաջադեմ ուղիներից մեկը (մոտ 5 տարի հետո յուրաքանչյուր ընկերություն անցնում է նորագույն մեծ չափի շեղբերին) տիտանի համաձուլվածքից շեղբեր արտադրելն է: LMZ տուրբինների վրա առաջին անգամ տեղադրվել են նման շեղբեր՝ սկզբում 960 մմ երկարությամբ, ապա 1200 մմ երկարությամբ Ω = 11,3 մ2։ Առաջատար շատ ընկերություններ վերջին փուլերում նույնպես փորձել են տեղադրել տիտանի շեղբեր, բայց հաճախ անհաջող։ Միայն 1992 թվականից, իսկ ԱՄՆ-ում ամերիկյան General Electric (GE) ընկերության կողմից և ավելի ուշ ճապոնական ընկերությունները շահագործման են հանձնել 1016 մմ երկարությամբ տիտանի շեղբերով տուրբիններ։

Բայց նույնիսկ թեթև տիտանի համաձուլվածքի դեպքում հեշտ չէ դիմակայել երկար շեղբերների կենտրոնախույս ուժին: Սկզբում դրա համար օգտագործվել է եռակցված ռոտոր, իսկ հետո LMZ K-1000–5.9 տուրբինների ցածր ճնշման շարժիչի համար Իժորայի գործարանում արտադրվել է եզակի մեծ չափի ռոտոր՝ առանց կենտրոնական հորատման: Առանց կենտրոնական անցքի ռոտորները, հատկապես այս չափի, դեռ ոչ մի տեղ չեն օգտագործվում։ Հայտնի են միայն Siemens-ի կողմից մշակված այս ռոտորների նախագծերը իրենց հզոր առաջադեմ տուրբինների համար:

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

Մեր տուրբինի կառուցման այլ ձեռքբերումներից ուշագրավ է LMZ-ի կողմից K-800–23,5–5 տուրբինի կառավարման փուլում (50 ՄՎտ հզորությամբ) օգտագործվող աշխատանքային շեղբերների փաթեթավորման ձևավորումը։ Գոլորշի մասնակի մատակարարմամբ, նոր LMZ դիզայնը թույլ է տալիս ճկման լարումներ, որոնք մի քանի անգամ ավելի բարձր են, քան նախկինում ընդունվածը: Սայրերի փաթեթները օգտագործվում են LMZ-ի և Turboatom-ի կողմից իրենց տուրբինների այլ փուլերում: Օղակաձև կապակցմամբ փունջը ոչ միայն մեծացնում է շեղբերների հուսալիությունը, այլև հնարավորություն է տալիս բարձրացնել փուլերի արդյունավետությունը, հատկապես փոփոխական աշխատանքային պայմաններում:

Լայնածավալ տուրբինային շինարարության մեջ գոլորշու տուրբինային ագրեգատների բոլոր բնութագրերի վրա բարենպաստ ազդեցություն է ունեցել մրցակցությունը. LMZ և Turboatom կոնդենսացիոն բլոկների համար, TMZ և LMZ ջեռուցման բլոկների համար:

Կենցաղային տուրբինների առավելությունները, ներառյալ վերը նշվածները, բացատրվում են շոգետուրբինի կառուցման համապատասխան մակարդակով։ Դրան նպաստում է երկրի առաջատար բուհերում բարձր որակավորում ունեցող ինժեներական և գիտական ​​կադրերի պատրաստումը, գործարանային լաբորատորիաներում և նախագծային բյուրոներում, գիտահետազոտական ​​ինստիտուտներում և տեխնիկական բուհերում իրականացվող մեծ ծավալների, բազմազանության և խորության գիտական ​​հետազոտությունները: Ստեղծվեցին միջազգային ճանաչում ունեցող գիտական ​​և դիզայներական դպրոցներ։ Տուրբինային կայանները համալրվել են ժամանակակից տեխնոլոգիական, հսկիչ և փորձարարական սարքավորումներով։ Օրինակ, աշխարհում առկա երեք փորձարարական լայնամասշտաբ ստենդներից երկուսը գտնվում են այստեղ՝ LMZ-ում և TMZ-ում: Տեխնիկական գրականությունը նշանակալի դեր է խաղում կադրերի, ներառյալ աշխատողների վերապատրաստման գործում, առկա փորձը վերլուծելու և յուրացնելու, ինչպես նաև լավագույն գիտական ​​և տեխնիկական զարգացումներն օգտագործելու գործում: Ռուսերենով ավելի շատ գրքեր կան գոլորշու տուրբինների, տեխնիկական ուսուցման դպրոցների և հարակից խնդիրների վերաբերյալ, քան ընդհանուր առմամբ այլ լեզուներով: Շոգետուրբինների մասին մեր գրականությունը թարգմանվում է օտար լեզուներով։ Օրինակ, 12 լեզուներով հրատարակվել են միայն Մոսկվայի էներգատեխնիկական ինստիտուտի գոլորշու տուրբինների ամբիոնի պրոֆեսորի գրքերը։ Նշենք, որ զարգացած տուրբինային արդյունաբերություն ունեցող որոշ երկրներ (ԱՄՆ, Ֆրանսիա, Ճապոնիա) չունեն շոգետուրբինների վերաբերյալ սեփական գրքեր, որոնց բովանդակությունը համապատասխանում է ժամանակակից մակարդակին։

Կենցաղային կայանների բոլոր տուրբինները լայնորեն օգտագործում են տուրբինային կասկադներ, ստանդարտ փուլեր, հոսքի մասեր և մեր կողմից ստեղծված գոլորշու ուղու այլ տարրեր: Դրանք աերոդինամիկորեն փորձարկված են, երբեմն ունեն ոչ սովորական ձև, փորձարկվում են քամու և գոլորշու դինամիկ թունելներում, փորձարարական տուրբիններում (ET), լայնածավալ փորձարկման նստարաններում և էլեկտրակայաններում: TsKTI-ն և Սանկտ Պետերբուրգի Պետական ​​Տեխնիկական Համալսարանն ունեն եզակի ԷՏ-ներ՝ ճեղքված լիսեռով: Հետազոտության և զարգացման մեջ զգալի տեղ է հատկացվում մինչև էլեկտրակայանների ճշգրտումը, շեղբերների և ռոտորների թրթռումային կարգաբերումը, փոփոխական ռեժիմները, երբեմն շատ բարդ. դրանք ցածր ճնշման ճնշման ռեժիմներ են՝ կրճատված ծավալային գոլորշու հոսքերով GКvK: Ավելի քան որևէ այլ տեղ, թաց գոլորշու և խոնավության տարանջատման գազի դինամիկայի վերաբերյալ հետազոտությունների ծավալն ու լայնությունը առավել նշանակալից են: Գործարանների, էլեկտրակայանների, գիտական ​​ինստիտուտների և շահագործման հանձնող կազմակերպությունների կողմից իրականացված տուրբինային վերակառուցումների զարգացման արդյունքն այն է, որ շատ տուրբիններ, այդ թվում՝ շատ հզորները, սկզբնական նախագծային ռեսուրսի փոխարեն՝ 100 հազար ժամ, աշխատում են 200 հազար ժամ և ավելի։ Ռուսական և ուկրաինական գործարանները տուրբիններ են արտահանել տասնյակ երկրներ։ Գիտության ինտենսիվ արտադրանքի այս շահավետ արտահանումը շարունակվում է մինչ օրս։ Այնուամենայնիվ, չի կարելի չնկատել լուրջ թերություններ հայրենական արհեստագործական ուսումնարանների զարգացման, արտադրության և գործունեության մեջ։ Դրանք ներառում են օժանդակ սարքավորումների հաճախ ցածր որակը: Դրան նպաստեց այն փաստը, որ երկար ժամանակ տուրբինային կայանները պատասխանատու չէին ամբողջ գոլորշու տուրբինային գործարանի համար, այլ միայն իրենց արտադրության սարքավորումների համար՝ տուրբին և կոնդենսացիոն միավոր: Էլեկտրակայաններում PTU-ները փորձարկելիս, գնահատելով կայանների աշխատանքը, դրանց նախագծային բյուրոները և դրանք համեմատելով երաշխիքային ցուցիչների հետ, ուղղումներ են մտցվել «օտար» սարքավորումների իրական բնութագրերի համար. , կցամասեր և այլն։

Տուրբիններ արտադրող հիմնական օտարերկրյա ընկերությունները, կոնցեռնները և անդրազգային ընկերությունները դիվերսիֆիկացված են: Նրանք նաև ստեղծում են էլեկտրոնային և համակարգչային տեխնիկա, այդ թվում՝ ռազմական արդյունաբերության մեջ օգտագործվող սարքավորումներ։ Սա վերաբերում է տուրբինների, շեղբերների, կառավարման համակարգերի, կառավարման սարքավորումների, չափումների և այլնի արտադրության համար նախատեսված տուրբինների նախագծմանը: ռազմարդյունաբերական համալիր։ Այսօր մեծապես նոր ծրագրերը, CAD-ը և ժամանակակից համակարգիչների վրա հիմնված ախտորոշումը լայնորեն կիրառվում են գիտահետազոտական ​​աշխատանքների իրականացման ժամանակ և արհեստագործական տեխնիկումներում տուրբինների արտադրության և շահագործման ժամանակ: Այս ամենը, ներառյալ լիովին ավտոմատացված կառավարման և պաշտպանության համակարգերը, ինչպես նաև գործընթացների կառավարման ավտոմատացված համակարգերի առաջնային տարրերը, մեծապես կապված են ռազմարդյունաբերական համալիրից եկող զարգացումների հետ: Այսպիսով, գազատուրբինների հոսքային մասերում օգտագործվում են որոշ նոր նախագծային և աերոդինամիկ լուծումներ, որոնք հետագայում և ավելի քիչ օգտագործվում են կենցաղային գոլորշու տուրբիններում, թեև հենց նրանց համար են առաջարկվել և ուսումնասիրվել տեխնիկական համալսարաններում և գիտահետազոտական ​​ինստիտուտներում: . Հետևյալները լայն տարածում են գտել նոր օտարերկրյա տուրբիններում. MPEI-ում մշակված ցածր բարձրության վարդակների շեղբերների միջօրեական եզրագծի հատուկ պրոֆիլավորում; լիովին տարածական հաշվարկ, հաշվի առնելով մածուցիկության ազդեցությունը և վանդակաճաղերի փոխադարձ ազդեցությունը. Շեղբերները թեքված (թեքության փոփոխական շառավղով անկյան տակ) ռոտացիայի ուղղությամբ, որոնք առաջարկվել են Մոսկվայի էներգետիկայի ինստիտուտի կողմից և կոչվում են «թքուրաձև»; ուղղորդված արմատային միջամտության արտահոսք; կնիքների օրիգինալ նմուշներ և շատ ավելին: Ավելին, վերը թվարկված լուծումների մեծ մասն առաջին անգամ առաջարկվել կամ մշակվել է Ռուսաստանում, և արտասահմանյան գրականությունը հաճախ վերաբերում է մեր առաջնահերթությանը։

Հաճախ տուրբինների նախագծման փոփոխությունները, թեև դրանք ապահովում են արդյունավետության և հուսալիության բարձրացում, ենթադրում են R&D-ի և հենց տուրբինի արժեքի բարձրացում և, հետևաբար, հազվադեպ են օգտագործվում Ռուսաստանի Դաշնության գործարանների կողմից:

Էլեկտրաէներգետիկ սարքավորումներ, այդ թվում՝ տեխնիկական սարքավորումներ արտահանելիս կնքված պայմանագրերում միշտ նշվում են դրա երաշխիքային բնութագրերը։ Եթե ​​թեստերը ցույց են տալիս շոգետուրբինի արդյունավետության շեղումները երաշխիքից, ապա արտադրողը վճարում է գնորդին (էլեկտրակայան կամ էներգահամակարգ) կամ, ընդհակառակը, ստանում է նյութական խթաններ, որոնք, սակայն, մեր երկրում գրեթե դեռ չեն հասնում ուղղակի տուրբինների և գոլորշու տուրբինների ստեղծողները: Ցավոք, ներքին մատակարարումների համար նման կանոն չկա, և միավորի արժեքը գործնականում կախված չէ փորձարկման և շահագործման ընթացքում ձեռք բերված դրա իրական բնութագրերից: Չկա նաև ֆինանսական պարտավորություն արտադրողների համար, երբ սարքավորումների հուսալիությունը նվազում է: Իհարկե, երբ այն փչանում է, գործարանը մատակարարում է (ոչ միշտ ինքն իրեն) նոր մասեր և վերանորոգում, բայց չի փոխհատուցում էներգիայի չպլանավորված թերարտադրությունը։ Վերջին տարիներին շահույթի զգալի մասնաբաժինը և նույնիսկ արտասահմանյան էներգատեխնիկական ընկերությունների ծանրաբեռնվածությունը ապահովվել է կարճ, ընդամենը երկու տարվա երաշխիքային ժամկետի ավարտին սարքավորումների մշտական ​​երկարաժամկետ պահպանման պայմանագրերով: Նման պայմանագրերը պետք է պարտադիր լինեն նաև մեր երկրում։ Արդար կլինի, եթե երաշխիքային բնութագրերից բոլոր շեղումները նյութական ազդեցություն ունենան կատարողների վրա, հատկապես հիմա, երբ ձեռնարկությունների մեծ մասն ամբողջությամբ կամ մասնակի սեփականաշնորհվել է:

Վերջերս ավելացել է սարքավորումների անսարքությունների թիվը. ռոտորների թրթռման ավելացում; սայրի կոտրվածք, հատկապես այն փուլերում, երբ գոլորշու ընդլայնման գործընթացը տեղի է ունենում սահմանային կորի մոտ. Դիֆրագմայի շեղումներ և այլն: Այսպիսով, ատոմակայանի ամենամեծ բազմաբլան ցածր արագությամբ տուրբիններից մեկի վրա, LPC փուլի ավարտից չորրորդում, անսարքություններ կամ ճեղքեր են հայտնաբերվել սայրերի սրունքներում: Նրանք պահանջում են ամբողջական վերամշակում, որի արժեքը չափազանց բարձր է։ Ըստ երևույթին, կայանի հետ մշտական ​​պահպանման պայմանագիրը, որը կներառի չնախատեսված վերանորոգման և մասերի հարկադիր փոխարինման ծախսերը, ավելի քիչ կարժենա էլեկտրակայանը:

Վերջին տարիներին գլոբալ էներգետիկ ոլորտում նկատվում է զգալիորեն բարելավված սարքավորումների ստեղծման միտում, ներառյալ տուրբիններ և գոլորշու տուրբիններ: Արտասահմանյան ընկերությունների կողմից վերջերս կառուցված գրեթե բոլոր գոլորշու էներգիայի (հանածո վառելիքի) էլեկտրակայաններում, որոնք ներկայումս կառուցվում են և պատվիրված են շահագործման հանձնվել մինչև անցյալ դարի վերջը և այս դարասկզբին, էներգաբլոկի զուտ արդյունավետությունը վերջինի փոխարեն >> = 36–39% աճել է մինչև 43–46% (երբեմն արդեն փորձարկման տվյալների հիման վրա) և նախատեսվում է (և ածխի վրա աշխատող էլեկտրակայանների համար) այն հասցնել 47–49%–ի։

Էներգաբլոկների արդյունավետության այս աճը բացատրվում է թարմ գոլորշու, տաքացման և սնուցման ջրի ջերմաստիճանի պարամետրերի բարձրացմամբ, վակուումի խորացմամբ և սարքավորումների արմատական ​​բարելավմամբ՝ հիմնական (կաթսայական կայաններ և գոլորշու տուրբիններ) և օժանդակ: Հզոր տուրբինների համար (և մենք խոսում ենք մինչև /= 1000 ՄՎտ բլոկների մասին) - ամբողջ էներգաբլոկի արդյունավետության ավելացման մոտավորապես կեսը որոշվում է պարամետրերը փոխելով, մյուս կեսը ՝ բարելավելով բուն տուրբինի դիզայնը: Տուրբինի նոր բարելավումները, ներառյալ վերը նշվածները, ապահովում են արդյունավետության բարձրացման ավելի մեծ մասնաբաժին, որքան ցածր է հզորությունը:

Այժմ, սկսած />-ից, որպես կանոն, ստեղծվում են SKD տուրբիններ։ Հաշվի առնելով ցանցերում և կնիքներում վերջնական կորուստները նվազեցնելու մի շարք միջոցառումներ՝ SKD-ի տեխնիկական և տնտեսական նպատակահարմարությունը դիտարկվում է նույնիսկ />-ում՝ սկսած 100 ՄՎտ-ից: Առանձին էներգաբլոկների գոլորշու պարամետրերը մեծանում են մինչև 28-31 ՄՊա, մի շարք ընկերություններ սկսել են նախագծային աշխատանքներ անցնելով դեպի />, հայտնվել են ֆանտաստիկ թվացող ջերմաստիճանի անցնելու հնարավորության վերաբերյալ. >.

Այնուամենայնիվ, տուրբինի դիմաց գոլորշու ճնշում ունեցող մեր էներգաբլոկները՝ 12,8 և 23,5 ՄՊա, ստիպված եղան տեղափոխել 560/565 ջերմաստիճանից մինչև 540/540/> (չհաշված KhTZ SKR -100 փորձարարական արդյունաբերական տուրբինը, որը մանրամասն նկարագրված է. գրականությունը, մինչև 30 ՄՊա, 650/>): Վերջին 30 տարիների ընթացքում ոչ մի տուրբին չի ստեղծվել կամ նույնիսկ նախագծվել (կամ պատվիրվել է) գոլորշու նոր բարձրացված պարամետրերի համար: Բացի տուրբինների հոսքի և գոլորշու տուրբինների անհատական, մասնակի բարելավված կարդինալ փոփոխություններից, որոշ տարրերի համար դեռևս չկան նախագծային ուսումնասիրություններ:

Շարունակություն
--PAGE_BREAK--

Տագնապալի է նաև այն, որ նվազում է հենց գործարաններում և նրանց խնդրանքով գիտահետազոտական ​​ինստիտուտներում և բուհերում իրականացվող հետազոտությունների, հատկապես փորձարարական հետազոտությունների ծավալը։ Իհարկե, արդյունաբերական արտադրության կրճատումն ազդում է էլեկտրաէներգիայի անհրաժեշտության վրա։ Սակայն որոշ մարզերում դա դեռ բավարար չէ։ Վառելիքի ինչ վիթխարի չափից ավելի սպառում, դրա հետ կապված բնապահպանական իրավիճակի ինչպիսի սրացում է տեղի ունենում այն ​​պատճառով, որ Ռուսաստանի Դաշնությունում համեմատաբար մեծ կաթսայատները 2 անգամ ավելի շատ ջերմություն էին մատակարարում, քան ջերմային էլեկտրակայանները: Բայց գլխավորը սարքավորումների ավալանշային աճող մասնաբաժիններն են, որոնք սպառել են դրա ֆիզիկական ռեսուրսը։ Այսօր սա 20 միլիոն կՎտ է, իսկ մինչև 2010 թվականը այս ցուցանիշը կհասնի 90 միլիոն կՎտ-ի, այսինքն. Ռուսաստանի ՌԱՕ ԵԷՍ-ի արտադրական հզորության գրեթե կեսը, էլ չեմ խոսում փոքր կոմունալ և արդյունաբերական տուրբինների մասին, որտեղ դեռ գործում են նույնիսկ նախապատերազմյան արտադրության ագրեգատները։

Սարքավորումների ցածր հուսալիությունը պահանջում է ավելի հաճախակի և թանկ վերանորոգումներ: Սա խնդիր է ոչ միայն մեր, այլեւ ողջ աշխարհի էներգետիկ ոլորտի համար։ Իհարկե, դրա հետ մեկտեղ տեղի է ունենում նաև այս սարքավորումների հնացում։ Հայտնի է, որ նորագույն գոլորշու տուրբինները, համեմատած 10-15 տարի առաջ նախագծվածների հետ (և մենք ունենք դրանց ճնշող մեծամասնությունը), նույն պարամետրերով և նույն արտանետվող տարածքով, կարող են բարձրացնել շոգետուրբինի արդյունավետությունը 4,5–ով։ 6.0% (հարաբերական): Պետք է հաշվի առնել նաև, որ շուտով, ատոմակայանների շահագործման թույլատրելի ժամկետի ավարտի պատճառով, պետք է դադարեցվեն դրանց էներգաբլոկները, այդ թվում՝ 1000 ՄՎտ հզորությամբ, որոնցից շատերը գտնվում են ք. նախկին ԽՍՀՄ երկրները, այդ թվում՝ Ռուսաստանի Դաշնությունը։ Դա վերաբերում է առաջին հերթին 4 մլն կՎտ անվանական հզորությամբ Լենինգրադի ԱԷԿ-ին, որն առայժմ ապահովում է Ռուսաստանի ողջ հյուսիսարևմտյան շրջանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության զգալի մասը։ Իրենց ռեսուրսները սպառած էներգաբլոկները փոխարինող ԱԷԿ-ի տուրբինները պետք է ունենան ժամանակակից մակարդակին համապատասխան արդյունավետություն։

Սարքավորումների տեխնիկական վերազինման խնդիրը, որը սպառել է իր ռեսուրսը, չի կարող լուծվել առանց դրա արդյունավետության միաժամանակյա արմատական ​​բարձրացման։ Եվ ահա, մեր պատմության մեջ առաջին անգամ հայրենական արդյունաբերությունը բախվեց օտարերկրյա ֆիրմաների մրցակցությանը։ Նախկին CMEA-ի երկրներում էլեկտրակայանների սարքավորումները փոխարինելու համար կազմակերպվել է տնտեսական կոնսորցիում, որը ներառում է Արևմտյան Եվրոպայի առաջատար էներգետիկական և մետալուրգիական ընկերությունները։ Այս պատվերները ստանալու համար ջանքեր են գործադրում մի շարք ֆիրմաներ, որոնց միայն առաջին մասը գնահատվում է 2,3 մլրդ դոլար։ Արդեն ներկայացվել են կոնկրետ տուրբինների արդիականացման նախագծեր։ Օրինակ, Զմիևսկայայի պետական ​​թաղամասի էլեկտրակայանում 300 ՄՎտ հզորությամբ SKD էներգաբլոկում առաջարկվել է փոխարինել HPC-ն կաթսայի տիպի բալոնով Siemens-ից, Alstom նախագծի CSD-ն՝ DEC: , թողնելով Խարկովի ՀՆԴ-ն անփոփոխ։ Կենցաղային էներգիայի պրակտիկան ունի 500 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինների համատեղման տխուր փորձ, որոնց առանձին տարրերը ստեղծվել են տարբեր գործարանների կողմից։ Դրանք ուղեկցվել են կրկնվող խափանումներով, և պարզ չէ, թե որ արտադրողն է պատասխանատու դրա համար։

Կասկածից վեր է, որ եթե ապագայում, նույնիսկ ոչ այնքան հեռավոր ապագայում, բարելավում չի լինի էներգաբլոկների, դրանց գոլորշու տուրբինների և տուրբինների բոլոր գործառնական ցուցանիշները, ներառյալ արդյունավետությունը, հուսալիությունը, շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը, եթե այդ ցուցանիշները պարզվեն. ավելի վատ, քան արտասահմանյան ընկերություններին առաջարկվող սարքավորումները, ներքին էներգետիկ արդյունաբերությունը կդադարի գոյություն ունենալ: Եվ մինչև վերջերս դա խաղաղ արդյունաբերության այն ճյուղերից մեկն էր, որտեղ մենք կարող էինք հաջողությամբ մրցել զարգացած այլ երկրների հետ։ Վերջին հաշվով, այս իրավիճակը կհանգեցնի էներգետիկ անկախության կորստի։ որոշիչ դեր խաղալով երկրի անկախության գործում։ Որպեսզի պատկերացնենք, թե ինչ է մեզ սպասվում ապագայում, դիտարկենք իրավիճակը Ղազախստանում։ Այնտեղ ազգային էներգետիկ ոլորտի կառավարումը 25 տարով փոխանցվել է ABB անդրազգային կոնցեռնին։ Միամտություն է կարծել, որ բոլոր ուժային սարքավորումները, այդ թվում՝ շոգետուրբինները, թե նոր, թե վերակառուցված, կարտադրվեն։ ինչպես նախկինում, ռուսական գործարաններում, ոչ ABB-ում: Հասկանալի է, թե որտեղից են մատակարարվելու պահեստամասերը, որտեղից են վերանորոգվելու։

Հոսքի ուղու արդյունավետությունը բարձրացնելու և ամբողջ գոլորշու ուղու կորուստները նվազեցնելու շատ, այսօր գրեթե անվիճելի ուղիների հետ մեկտեղ, մնում են գոլորշու տուրբինների օպտիմալ զարգացման որոշ հարցեր, որոնք պահանջում են քննարկում: Դրանցից մեկը բալոնների և տուրբինային մասերի նախագծումն է բազմաբլանային ագրեգատների համար, դրանք ներառում են 200-ից ավելի, իսկ երբեմն նույնիսկ 100 ՄՎտ հզորությամբ տուրբիններ:

Ցածր ճնշման բալոնները սովորաբար կրկնակի հոսք են՝ չեզոք գոլորշու մատակարարմամբ: Եթե ​​վերջին փուլի չափերը և ծավալային անցումը մեզ թույլ են տալիս սահմանափակվել մեկ հոսքով, ապա տրամաբանական է հրաժարվել նկուղից և կոնդենսատորների նույնիսկ ավելի բարենպաստ կողային դասավորությունից: Առանցքային կոնդենսատորը զգալիորեն բարձրացնում է համալիրի արդյունավետությունը՝ վերջին փուլ + ելքային խողովակ, զգալիորեն նվազեցնում է տուրբինային սրահում շինարարական ծախսերը։ 300 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինի նման նախագիծ կա Ֆրանսիայում։ Մեր պայմանների հետ կապված՝ MPEI-ը մշակել է ավելի մեծ հզորության միահոսքի տուրբինի տարբերակներ՝ ավելի վատ վակուումով և շատ երկար LMZ-MPEI սայրի օգտագործմամբ:

Բարձր ճնշման բալոնները կարող են լինել միահոսք՝ K-200–12,8 LMZ; T-100–12.8 TMZ; SKD Turboatom շարքի տուրբիններ; Մեքենաների մեծ մասը եվրոպական ընկերություններից են։ SKD տուրբինների համար LMZ-ն օգտագործում է հանգույց տիպի LPC կենտրոնական գոլորշու մատակարարմամբ: Դրա առավելություններն են առանցքային ուժերի հավասարակշռումը և ստորին ծայրի արտահոսքը: Մանրամասն հաշվարկների, ինչպես նաև ORGRES-ի կողմից իրականացված որոշ թեստերի արդյունքները։ Հատկապես երկու խցիկների վերջին փուլերի հետևում դիֆուզերներ տեղադրելուց հետո, դրանք ցույց տվեցին ավելի մեծ արդյունավետություն՝ համեմատած մեկ հոսքով HPC-ի հետ: 700 ՄՎտ հզորությամբ Mitsubishi տուրբիններում HPC-ն պատրաստվում է կենտրոնական գոլորշու մատակարարմամբ և երկու սիմետրիկ հոսքերով, ներառյալ երկու կառավարման փուլ: Ռեակտիվ տիպի HPC-ի մեկ այլ դիզայնի համար պահանջվում է մի դումի, երբեմն նույնիսկ երկու: Այս դեպքում լրացուցիչ արտահոսքեր են հայտնվում, որքան մեծ է, այնքան փոքր է />:

LMZ տուրբինների միջին ճնշման բալոնները />=200 ՄՎտ հզորությամբ, մյուս բարձր հզորության տուրբինները միահոսք են; SKD LMZ բլոկներում 500-ից մինչև 1200 ՄՎտ, ինչպես նաև շատ հզոր արտասահմանյան տուրբիններում դրանք կրկնակի հոսք են: Նրանք ավելի արդյունավետ են, բայց շատ երկար և ճկուն ռոտորի շնորհիվ, շահագործման և հաճախակի մեկնարկների և կանգառների ընթացքում, փուլերում արտահոսքը մեծանում է: Սա կարելի է խուսափել ակտիվ տուրբիններում բացերի վերահսկման միջոցով: SKD LMZ և Turboatom K-300–23.5 գոլորշու տուրբինների նախագծումը, որտեղ ChSD-ը և ChND-ի երեք հոսքերից մեկը միացված են մեկ մխոցում, լիովին հաջողված չէ: Մինչ ChND-1-ը վերցվում է գոլորշու հոսքի 2/3-ը, և դրա առաջին փուլերը հոսում են ավելացած կորուստներով։ DSND-ի նման երկար մեկ հոսքային համադրությունը պահանջում է dummis, ինչը նվազեցնում է արդյունավետությունն ու մանևրելու ունակությունը և պահանջում է սառեցում: Հնարավոր է համակցված CSND-ի տարբերակը կենտրոնական գոլորշու մատակարարմամբ, սակայն այն կառուցվածքային առումով ավելի բարդ է:

Շատ խոշոր ամերիկյան և ճապոնական տուրբիններում, ինչպես նաև Մոսկվայի էներգետիկայի ինստիտուտի ուսումնասիրություններում ընդունվել է համակցված բարձր ճնշման շարժիչ համակարգ։ Ճապոնական K-600–24.1 տուրբինում դրա օգտագործումը հնարավորություն տվեց հրաժարվել DSD-ից և 8 մ-ով կրճատել տուրբինային ագրեգատի առանցքային չափերը՝ այն դարձնելով եռագլան միավոր: Նրա առավելությունը բարձր ջերմաստիճաններում CSD ռոտորի բարձր ջերմաստիճանի հատվածի բնական սառեցումն է և միջանկյալ կնիքի միջոցով արտահոսքի միջոցով մուտքը դեպի CSD, թերությունը ռոտորի մեծ երկարությունն է և երբեմն ավելացել է տրամագիծը: Բայց Toshiba-ից նշված 600 ՄՎտ հզորությամբ տուրբինում n=50 1/վրկ բարձր ճնշման բալոնում կա ընդամենը 15 աստիճան։ Իժորայի գործարանը կարող է նաև երկար ռոտորներ արտադրել բարձր ջերմաստիճանի դեպքում՝ առանց կենտրոնական հորատման: Կախված ընտրված LPC ռոտորից (960 կամ 1200 մմ սայրով), MPEI-ի կողմից առաջարկվող 525 ՄՎտ պիլոտային էներգաբլոկը կարող է լինել չորս մխոց (ինչպես այժմ LMZ և Turboatom K-500–23.5 տուրբինները) կամ երեք մխոց: .

Կոնդենսատորում տարբեր հզորություններով և ճնշումներով բազմաբլանային տուրբինի այս կամ այն ​​դիզայնի ընտրությունը հնարավորություն է տալիս մի շարք բալոններից արտադրել տուրբինների մեծ շարք, որոնք նույնական են կամ տարբերվում են միայն շեղբերների բարձրությունից: Այսօր, ինտենսիվ մրցակցության պայմաններում, դա շատ կարևոր է, քանի որ պահպանում է անհրաժեշտ R&D համալիրը և զգալիորեն կրճատում է պատվերի կատարման սկզբից մինչև գործարկումը: Սա, մասնավորապես, ընդգծված է արտասահմանյան հրապարակումներում, որոնք նվիրված են շուկայական պայմաններում էներգետիկայի առանձնահատկություններին։

Առաջին տուրբինների ժամանակներից ի վեր ընկերությունների և գործարանների դիրքորոշումը շեղբերի տեսակի ընտրության հարցում (ակտիվ և ռեակտիվ) տարբեր է եղել։ Սա վերաբերում է CVP-ին և CSD-ին: Ռեակտիվ սայրը բարելավում է հոսքը աշխատանքային ցանցերի շուրջ և նվազեցնում ելքային կորուստները: Բայց միևնույն ժամանակ, հատկապես ցածր բարձրության շեղբերների դեպքում, արտահոսքի կորուստները մեծանում են, թեև այսօր մեկ փուլի համար դրանք կրճատվում են տարբեր կնիքներով՝ 10–16 ծայրերով։ Միևնույն ժամանակ, փուլերի քանակը և, համապատասխանաբար, միավորի արժեքը մեծանում է: Ակտիվ տիպի տուրբինները ներկայումս հնարավորություն են տալիս էապես բարձրացնել փուլերի արդյունավետությունը որոշակի միջոցների կիրառման ժամանակ, ներառյալ միջկապ արմատային արտահոսքը: Այնուամենայնիվ, ակտիվ տիպի տուրբինները պահանջում են բարձրորակ արտադրություն և դիֆրագմների նախագծում, որոնց հաստությունը մեծանում է p-ի աճով:

Վերջին տարիներին Ֆրանսիայի և Անգլիայի էներգետիկ ընկերությունները անցել են ակտիվ տիպի տուրբինների: Որոշ ընկերություններ, օրինակ՝ Mitsubishi-ն, օգտագործում են ռեակտիվ դիզայն խոշոր էներգաբլոկների համար, և առավել հաճախ օգտագործում են ակտիվ դիզայն համակցված ցիկլով էլեկտրակայանների, ծովային և արդյունաբերական մեքենաների համար: ԱՄՆ-ում գործնականում մնացել է միայն մեկ DE ընկերություն՝ ակտիվ տիպի տուրբիններով։ LMZ-ում, հաշվի առնելով դիֆրագմների նախագծման և շահագործման հետ կապված դժվարությունները, դիտարկվում է ռեակտիվ շեղբերով բարձր ճնշման բալոնի տարբերակը: Ըստ երևույթին, միայն էլեկտրակայանների երկարաժամկետ շահագործման վերլուծությունը, երկու տեսակի շեղբերների հուսալի տեխնիկական և տնտեսական համեմատությունները կտան օպտիմալ լուծում՝ և՛ հուսալիության, և՛ արդյունավետության, և՛ արտադրության արժեքի առումով: Այնուամենայնիվ, բոլոր դեպքերում զգալի հետազոտություն է պահանջվում առաջատար ֆիրմաների արդյունքներին հասնելու համար և հատկապես այն արդյունքներին, որոնք նախատեսված են արդեն իսկ պատվիրված նոր արհեստագործական ուսումնարանների համար: Նույն պարամետրերով էներգաբլոկի արդյունավետության վերը նշված բարձրացումը 4,5–6,0%-ով (հարաբերական) տպավորիչ թվեր են։ Ի վերջո, Ռուսաստանի ՌԱՕ ԵԷՍ-ի համար միայն Δη=1% (հարաբերական) ապահովում է տարեկան ավելի քան 2 միլիոն տոննա ստանդարտ վառելիքի խնայողություն, միևնույն ժամանակ, դա բարելավում է բնապահպանական ցուցանիշները:

Մեր օրերում ավելի մեծ նշանակություն է տրվում արհեստագործական ուսուցման կայանների փոփոխական ռեժիմով շահագործման պայմաններին, քան նախկինում։ Հետևաբար, գոլորշու բաշխման օպտիմալ համակարգի ընտրության խնդիրն ավելի կարևոր դարձավ։ Մեզ ծանոթ վարդակ գոլորշու բաշխումը թույլ է տալիս նվազեցնել վերջի արտահոսքը, նվազեցնել փուլերի քանակը և հեշտացնել բարձր ճնշման շիթերի հովացման պայմանները համակցված բարձր ճնշման շարժիչում: Միևնույն ժամանակ ակնհայտ է էներգաբլոկի շահագործման ավելի մեծ հուսալիությունը և արդյունավետությունը սահող ճնշման ժամանակ: Այս դեպքում շնչափող գոլորշու բաշխման և բոլոր բեռների դեպքում էներգաբլոկի զուտ արդյունավետությունը մեծանում է, իսկ վարդակ գոլորշու բաշխման դեպքում՝ միայն գնահատվածի մոտավորապես 70%-ից ցածր հզորությամբ:

Այժմ և ապագայում CCGT ստորաբաժանումները ավելի ու ավելի կարևոր տեղ են զբաղեցնում էներգետիկ ոլորտում: Գազ օգտագործելիս դրանք արդեն իսկ ապահովում են 58%-ից բարձր արդյունավետություն։ Բարձր արդյունավետությամբ CCGT բլոկների տեխնիկական և տնտեսական համեմատությունը նոր առաջադեմ ածխով աշխատող գոլորշու էներգաբլոկների հետ՝ արտադրվող կիլովատ/ժամի արժեքի առումով կախված է բազմաթիվ գործոններից, հիմնականում՝ տարբեր վառելիքի գներից: Հետաքրքիր է, որ եվրոպական շատ երկրներ՝ ԱՄՆ-ը, Չինաստանը, Ճապոնիան, այդ թվում՝ սեփական բնական գազ ունեցողները, կառուցում են ածխով աշխատող գոլորշու էներգաբլոկներ՝ օգտագործելով գազը այլ նպատակներով։ Թեև CCGT բլոկների վերամշակման որոշ առավելություններ ակնհայտ են՝ ավելի լավ արդյունավետություն, ավելի փոքր պահանջվող տարածք, և որ այսօր, հաճախ, սառեցնող ջրի սպառման զգալիորեն ցածր մակարդակը որոշիչ է դառնում: Կոշտ վառելիք օգտագործող համակցված ցիկլով կայանները դեռևս չեն անցել երկարաժամկետ փորձարկումներ, և դրանց արդյունավետությունը փոքր-ինչ ավելի ցածր է, քան ձեռք բերված ժամանակակից ածխով աշխատող գոլորշու էներգաբլոկներում: Բոլոր տեսակի համակցված ցիկլով կայանները նույնպես պահանջում են իրենց գոլորշու տուրբինային մասի բարձր արդյունավետություն: Նոր զուտ երկուական CCPP-ներում բարձր ջերմաստիճան գազատուրբիններով, որոնց հզորությունը n=50 1/s-ում արդեն 240 ՄՎտ է, իսկ ավելի ու ավելի շատ օգտագործվող մեկ լիսեռ CCPP-ներում շոգետուրբինի հզորությունը մոտավորապես հավասար է 120 ՄՎտ-ի: Գոլորշի տուրբինն այժմ ունի երեք ճնշում՝ տաքացումով և p0 մինչև 16 ՄՊա: Հաճախ CCGT-ների համար գոլորշու տուրբինները նախագծված են, ինչպես սովորաբար ջերմային էլեկտրակայանների համար, առանց հաշվի առնելու դրանց առանձնահատկությունները. գործնականում առանց արդյունահանման, ցանկալի է ցածր ճնշման միավորից մեկ ելքով, բարձր վերջնական խոնավությամբ և տարբեր տեսակի կոնդենսատորներով: Եթե ​​նախկինում խոսքը գնում էր շոգետուրբինային ընկերություններում CCGT ագրեգատների համար նախատեսված շոգետուրբինների փոքր մասնաբաժնի մասին, ապա այժմ, օրինակ, General Electric ընկերությունում նրանց մասնաբաժինը շոգետուրբինների արտադրության մեջ հասել է 45%-ի։

Մենք պետք է հստակ հասկանանք, որ եթե մոտ ապագայում լուրջ որակական թռիչք տեղի չունենա ներքին էներգետիկայի ոլորտում, այդ թվում՝ գոլորշու տուրբինների նախագծման մեջ, ապա շուտով մեր էլեկտրակայանները կգնեն ավելի լավ և, հնարավոր է, ավելի էժան տուրբիններ արտասահմանից։ ընկերություններ։ Շինարարական մասով և արտասահմանյան լիցենզիաներով ամենապարզ մասերի արտադրությամբ զբաղվելու են հայրենական ձեռնարկությունները։ Սա նշանակում է ոլորտի գրեթե լիակատար փլուզում, որը կունենա սոցիալական մեծ հետեւանքներ։ Առաջին հերթին դա կազդի տուրբինային կայանների, զգալի թվով հետազոտական ​​ինստիտուտների և անձնակազմի պատրաստման համակարգերի վրա: Այս մասին ուղղակիորեն գրված է արտասահմանյան ամսագրերում։

Իհարկե, մեր տուրբինային շինարարության այսօրվա լուրջ ուշացման պատճառները մեծապես պայմանավորված են անհրաժեշտ ֆինանսավորման բացակայությամբ և էլեկտրակայաններից ստացվող հազվագյուտ պատվերներով։ Այս ամենը բացատրվում է երկրի տնտեսության ընդհանուր իրավիճակով։ Բայց կան նաև վերը քննարկված սուբյեկտիվ գործոններ. երկար տարիներ հիմնարար խնդիրների լուծման անտեսում (պարամետրերի փոփոխություններ, նոր առաջադեմ ձևավորումների ներդրում): Էներգետիկայի ոլորտում որակական թռիչքի համար R&D ցիկլը առնվազն 10 տարի է: Մենք արդեն խոսում ենք հաջորդ դարի մասին։ Այս խնդրի լուծումն այլևս չի կարելի հետաձգել։ Կենցաղային էներգետիկան և բարձր տեխնոլոգիաների ինժեներա-մետալուրգիական համալիրը պահանջում են ոչ միայն գործարանի աշխատակիցների ջանքերը, այլև պետության ֆինանսական, առնվազն վարկային աջակցությունը։ Այս խնդիրներին պետք է հատուկ ուշադրություն դարձնեն ոչ միայն էներգետիկները, այլ նաև մի շարք այլ կազմակերպություններ՝ Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիան, Ռուսաստանի էկոնոմիկայի նախարարությունը, ՌԴ արտաքին տնտեսական կապերի նախարարությունը։

Հղումներ

1. Շչեգլյաև Ա.Վ. Գոլորշի տուրբիններ. (Ջերմային պրոցեսի և տուրբինի նախագծման տեսություն) Էդ. 4-րդ, վերանայված Մ., «Էներգիա», 1967։

2. Կիրիլլով Ի.Ի., Իվանով Վ.Ա., Կիրիլլով Ա.Ի. Գոլորշի տուրբիններ և շոգետուրբինային կայաններ. - Լ.: Մեքենաշինություն: Լենինգր. Վարչություն, 1978. – 276 էջ, ill.

3. Trukhniy A.D., Lomakin B.V. Կոգեներացիայի գոլորշու տուրբիններ և տուրբինային ագրեգատներ. Դասագիրք համալսարանների համար. – M.: MPEI Publishing House, 2002. – 540 p.: ill., էջանիշեր

4. Իվանով Վ.Ա. Հզոր գոլորշու տուրբինային ագրեգատների ստացիոնար և անցողիկ ռեժիմներ: – Մ., «Էներգիա», 1971։

5 Սմոլենսկի Ա.Ն. Գազի և գոլորշու տուրբիններ. Դասագիրք տեխնիկական դպրոցների համար. Մ., «Մեքենաշինություն», 1977

6. Սամոյլովիչ Գ.Ս. Ժամանակակից գոլորշու տուրբիններ. – Մ., «Էներգետիկայի պետական ​​հրատարակչություն», 1960

7. Բեշչինսկի Ա.Ա., Դոլլեժալ Ն.Ա. Ժամանակակից էներգետիկ խնդիրներ. – Մ., «Էներգոատոմիզդատ», 1984:

8. Ջերմաէներգետիկա թիվ 1, 1998 թ

9. «Ժամանակակից գոլորշու տուրբինների կատարելագործման հիմնախնդիրները» համամիութենական գիտատեխնիկական կոնֆերանսի զեկույցների ամփոփագրեր. Թողարկում 183 (լրացուցիչ). Կալուգա, 1972 թ

Գոլորշի տուրբին (ֆրանսիական տուրբին լատիներեն turbo vortex, ռոտացիա) շարունակական ջերմային շարժիչ է, որի սայրի ապարատում սեղմված և ջեռուցվող ջրի գոլորշիների պոտենցիալ էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի, որն իր հերթին մեխանիկական աշխատանք է կատարում լիսեռի վրա Լատինական շարժիչի պոտենցիալ էներգիա ջրի պարակինետիկ մեխանիկական աշխատանք

ՇՈԼՈՐՏՈՒՐԲԻՆ, տուրբին, որը ջրի գոլորշու ջերմային էներգիան վերածում է մեխանիկական աշխատանքի։ Ջրային գոլորշիների հոսքը ներթափանցում է ուղղորդող թիակների միջով ռոտորի շրջագծի շուրջ ամրացված կոր շեղբերների վրա և, ազդելով դրանց վրա, հանգեցնում է ռոտորի պտույտի: Ի տարբերություն մխոցային գոլորշու շարժիչի, գոլորշու տուրբինն օգտագործում է ոչ թե պոտենցիալ, այլ գոլորշու շարժիչի կինետիկ էներգիան

Շոգե տուրբիններ ստեղծելու փորձեր արվել են շատ երկար ժամանակ։ Հայտնի է պարզունակ շոգետուրբինի նկարագրությունը, որը պատրաստել է Հերոն Ալեքսանդրացին (մ.թ.ա. 1-ին դար): Այնուամենայնիվ, միայն 19-րդ դարի վերջում, երբ թերմոդինամիկան, մեքենաշինությունը և մետալուրգիան հասել էին բավարար մակարդակի, Լավալը (Շվեդիա) և Պարսոնսը (Մեծ Բրիտանիա) ինքնուրույն ստեղծեցին արդյունաբերության համար հարմար գոլորշու տուրբիններ:

Լավալն օգտագործեց գոլորշու ընդլայնումը կոնաձև անշարժ վարդակներում մեկ քայլով սկզբնական ճնշումից մինչև վերջնական ճնշում և ստացված շիթը (գերձայնային արտանետման արագությամբ) ուղղեց սկավառակի վրա տեղադրված աշխատանքային շեղբերների մեկ շարքի վրա: Այս սկզբունքով աշխատող գոլորշու տուրբինները կոչվում են ակտիվ տուրբիններ:

Պարսոնսը ստեղծեց բազմաստիճան ռեակտիվ գոլորշու տուրբին, որում գոլորշու ընդլայնումն իրականացվեց մեծ թվով հաջորդաբար տեղակայված փուլերով ոչ միայն ֆիքսված (ուղեցույց) շեղբերների ալիքներում, այլև շարժական (աշխատանքային) շեղբերների միջև: Պարզվեց, որ գոլորշու տուրբինը շատ հարմար շարժիչ է պտտվող մեխանիզմները (էլեկտրական գեներատորներ, պոմպեր, փչակներ) և նավի պտուտակներ վարելու համար. այն ավելի արագ էր, ավելի կոմպակտ, ավելի թեթև, ավելի խնայող և հավասարակշռված, քան մխոցային գոլորշու շարժիչը:

«MOU թիվ 1 միջնակարգ դպրոց՝ անգլերեն լեզվի խորացված ուսուցմամբ»

«MOU միջնակարգ դպրոց…».

Վերացական թեմայի վերաբերյալ.

«Գոլորշի տուրբին»

Ավարտեց՝ ուսանող... դասարան...

Ստուգել է՝ ֆիզիկայի ուսուցիչ...

3-Շոգե տուրբին

3-Դասակարգում

4-Լրացուցիչ և դեմ

5-Գոլորշի տուրբինի պատմությունից

6-Կառլ-Գուստավ-Պատրիկ դե Լավալ

8- Չարլզ Ալջերնոն Փարսոնս

10- Ծովային կաթսայատան և տուրբինային տեղակայանքներ

12-Գոլորշի տուրբինի էներգիայի հաղթանակ

13-Հավելված

15-Գրականություն

<
Գոլորշի տուրբին -գոլորշու շարժիչի տեսակ, որի դեպքում ռոտորի շեղբերների վրա ազդող գոլորշու շիթը հանգեցնում է դրա պտտմանը: Ներկայումս գոլորշու տուրբինները օգտագործվում են հանածո վառելիքի կաթսաների կամ միջուկային ռեակտորների հետ միասին էլեկտրակայաններում և խոշոր նավերում և նավերում: Շոգե տուրբինները երկար տարիներ օգտագործվել են որպես հիմնական շարժիչներ արդյունաբերական համակցման կայաններում: Գոլորշու կաթսայում առաջացած գոլորշին ընդլայնվում է և բարձր ճնշման տակ անցնում տուրբինի շեղբերով։ Տուրբինը պտտվում է և արտադրում մեխանիկական էներգիա, որն օգտագործվում է գեներատորի կողմից էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։>

Համակարգի էլեկտրական հզորությունը կախված է նրանից, թե որքան մեծ է գոլորշու ճնշման տարբերությունը տուրբինի մուտքի և ելքի մոտ:

Արդյունավետ շահագործման համար տուրբինին գոլորշի պետք է մատակարարվի բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում (42 բար/400°C կամ 63 բար/480°C), (սովետական ​​կոնդենսացիոն տուրբիններ K-800-240 անվանական հզորությունը 800 ՄՎտ, սկզբնական ճնշումը՝ 240 բար։ , 540° ՀԵՏ)։ Նման պայմանները մեծացնում են պահանջները կաթսայատան սարքավորումների նկատմամբ, ինչը հանգեցնում է կապիտալ ծախսերի և պահպանման ծախսերի աստիճանական աճի:

Տեխնոլոգիայի առավելությունը կաթսայում վառելիքի լայն տեսականի, այդ թվում՝ պինդ օգտագործելու հնարավորությունն է։ Այնուամենայնիվ, ծանր նավթի ֆրակցիաների և պինդ վառելիքի օգտագործումը նվազեցնում է համակարգի բնապահպանական արդյունավետությունը, որը որոշվում է կաթսայից դուրս եկող այրման արտադրանքի կազմով: Լռելյայնորեն, գոլորշու տուրբինները շատ ավելի շատ ջերմություն են արտադրում, քան էլեկտրաէներգիան, ինչը հանգեցնում է տեղադրված հզորության բարձր ծախսերի:

Դասակարգում

Կոնդենսացիոն համակարգերը իրականում էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար են, ամբողջ էներգիան ծախսվում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության վրա, տուրբինից դեպի կոնդենսատոր գոլորշի ելքը արտադրվում է հնարավոր ամենացածր ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում (մոտ 0,03 բար, 30 ° C) ջերմությունը բարձրացնելու համար։ արդյունավետությունը։ որպես կանոն ունեն բարձր հզորություն (ՋԷԿ-երում՝ մինչև 1200 ՄՎտ, ատոմակայաններում՝ մինչև 1500 ՄՎտ), օգտագործվում են միայն էլեկտրակայաններում։ Նշված K-800-240, որտեղ

K - տուրբինի տեսակը (կոնդենսացիոն)

800 - անվանական հզորություն, ՄՎտ

240 - թարմ գոլորշու ճնշում, կգ/սմ2

Հետադարձ ճնշմամբ ամբողջ գոլորշու ելքը արտադրվում է անհրաժեշտությամբ որոշված ​​բարձր ճնշմամբ և ջերմաստիճանով, որն օգտագործվում է ջերմամատակարարման և արտադրության համար, էլեկտրական հզորությունը սահմանափակվում է ջերմային սպառողի ջերմային հզորությամբ: Նշված է P-100-130/15, որտեղ

P - տուրբինի տեսակը (հետադարձ ճնշմամբ)

15 - ետ ճնշում, կգ/սմ2

Թաղային ջեռուցումն ու արդյունաբերությունը միավորում են նախորդ երկու տեսակները. գոլորշու մի մասը վերցվում է արտադրության կամ ջեռուցման համար, իսկ մի մասը հասնում է կոնդենսատորին, դրանք օգտագործվում են համակցված ջերմային և էլեկտրակայաններում: Ջեռուցման արդյունահանմամբ տուրբինները նշվում են T-100/120-130, որտեղ

T - տուրբինի տեսակը (ջեռուցման արդյունահանմամբ)

100 - անվանական հզորություն, ՄՎտ

120 - առավելագույն հզորություն, ՄՎտ

130 - թարմ գոլորշու ճնշում, կգֆ/սմ2

Արտադրական ընտրանիով տուրբինները նշվում են P-25/30-90/13, որտեղ

P - տուրբինի տեսակը (արտադրական ընտրությամբ)

25 - անվանական հզորություն, ՄՎտ

30 - առավելագույն հզորություն, ՄՎտ

90 - թարմ գոլորշու ճնշում, կգֆ/սմ2

13 - գոլորշու անվանական ճնշումը արտադրության արդյունահանման մեջ, kgf/cm2

Կողմ

Գոլորշի տուրբինները կարող են աշխատել տարբեր տեսակի վառելիքի վրա՝ գազային, հեղուկ, պինդ

միավորի բարձր հզորություն

հովացուցիչ նյութի ազատ ընտրություն

հզորության լայն շրջանակ

գոլորշու տուրբինների տպավորիչ ռեսուրս

Դեմ

գոլորշու կայանքների բարձր իներցիա (գործարկման և կանգառի երկար ժամանակներ)

գոլորշու տուրբինների բարձր արժեքը

արտադրված էլեկտրաէներգիայի ցածր ծավալ՝ ջերմային էներգիայի ծավալի համեմատ

գոլորշու տուրբինների թանկարժեք վերանորոգում

շրջակա միջավայրի արդյունավետության նվազեցում ծանր մազութ յուղերի և պինդ վառելիքի օգտագործման դեպքում

Գոլորշի տուրբինի պատմությունից

Իզուր չէր, որ տասնիններորդ դարը կոչվեց գոլորշու դարաշրջան Շոգեմեքենայի գյուտով իսկական հեղափոխություն տեղի ունեցավ արդյունաբերության, էներգետիկայի և տրանսպորտի ոլորտում։ Հնարավոր է դարձել մեքենայացնել աշխատանքը, որը նախկինում չափազանց շատ մարդկային ձեռքեր էր պահանջում։ Երկաթուղիները կտրուկ ընդլայնեցին բեռների ցամաքային փոխադրման հնարավորությունները: Հսկայական նավեր բարձրացան ծով, որոնք կարող էին շարժվել քամուն հակառակ և երաշխավորել ապրանքների ժամանակին առաքումը: Արդյունաբերական արտադրության ծավալների ընդլայնումը էներգետիկ ոլորտին կանգնեցրել է շարժիչի հզորությունը ամեն կերպ մեծացնելու խնդիրը։ Սակայն ի սկզբանե շոգետուրբինը կյանքի կոչեց ոչ բարձր հզորությունը...

Հիդրավլիկ տուրբինը՝ որպես ջրի պոտենցիալ էներգիան պտտվող լիսեռի կինետիկ էներգիայի վերածելու սարք, հայտնի է եղել հնագույն ժամանակներից։ Գոլորշի տուրբինն ունի նույնքան երկար պատմություն, որի առաջին նախագծերից մեկը հայտնի է որպես Հերոնի տուրբին և թվագրվում է մ.թ.ա. առաջին դարով: Այնուամենայնիվ, եկեք անմիջապես նկատենք, որ մինչև 19-րդ դարը գոլորշու շարժիչով տուրբիններն ավելի հավանական էին տեխնիկական հետաքրքրություններ, խաղալիքներ, քան իրական արդյունաբերական կիրառական սարքեր:

Եվ միայն Եվրոպայում արդյունաբերական հեղափոխության սկզբից հետո, Դ.Վաթի գոլորշու շարժիչի լայնածավալ գործնական ներդրումից հետո, գյուտարարները սկսեցին, այսպես ասած, ուշադիր նայել շոգետուրբինին։ Գոլորշի տուրբինի ստեղծումը պահանջում էր գոլորշու ֆիզիկական հատկությունների և դրա հոսքի օրենքների խորը գիտելիքներ: Դրա արտադրությունը հնարավոր դարձավ միայն մետաղների հետ աշխատելու բավականաչափ բարձր մակարդակի տեխնոլոգիայով, քանի որ առանձին մասերի արտադրության մեջ պահանջվող ճշգրտությունը և տարրերի ուժը զգալիորեն ավելի բարձր էին, քան գոլորշու շարժիչի դեպքում:

Ի տարբերություն գոլորշու շարժիչի, որն աշխատանք է կատարում՝ օգտագործելով գոլորշու պոտենցիալ էներգիան և, մասնավորապես, դրա առաձգականությունը, գոլորշու տուրբինն օգտագործում է շիթային շիթերի կինետիկ էներգիան՝ այն վերածելով լիսեռի պտտման էներգիայի։ Ջրային գոլորշիների ամենակարևոր առանձնահատկությունը նրա բարձր հոսքն է մի միջավայրից մյուսը, նույնիսկ համեմատաբար փոքր ճնշման տարբերությամբ: Այսպիսով, 5 կգ/մ2 ճնշման դեպքում նավից մթնոլորտ հոսող գոլորշու շիթը մոտ 450 մ/վ արագություն ունի։ Անցյալ դարի 50-ական թվականներին պարզվեց, որ գոլորշու կինետիկ էներգիան արդյունավետ օգտագործելու համար տուրբինի շեղբերների ծայրամասային արագությունը պետք է լինի առնվազն կեսը, քան փչող շիթերի արագությունը սայրի շառավիղը 1 մ է, անհրաժեշտ է պահպանել պտտման արագությունը մոտ 4300 rpm: 19-րդ դարի առաջին կեսի տեխնոլոգիան չգիտեր առանցքակալներ, որոնք ունակ են երկար ժամանակ դիմակայել նման արագություններին։ Ելնելով իր սեփական պրակտիկ փորձից՝ Դ. Ուոթը սկզբունքորեն անհասանելի է համարել մեքենայի տարրերի շարժման նման բարձր արագությունները, և ի պատասխան այն սպառնալիքի մասին նախազգուշացման, որը կարող է ստեղծել տուրբինը իր հորինած շոգեմեքենայի համար, նա պատասխանել է. մրցակցության մասին կարելի՞ է խոսել, եթե առանց Աստծո օգնությամբ աշխատող մասերը չեն կարող շարժվել վայրկյանում 1000 ֆուտ արագությամբ»։

Այնուամենայնիվ, ժամանակն անցավ, տեխնոլոգիան բարելավվեց, և գոլորշու տուրբինի գործնական օգտագործման ժամը հասավ: Նախնադարյան գոլորշու տուրբիններն առաջին անգամ օգտագործվել են ԱՄՆ-ի արևելյան սղոցարաններում 1883-1885 թվականներին: շրջանաձև սղոցներ վարելու համար: Գոլորշին մատակարարվում էր առանցքով, այնուհետև, ընդլայնվելով, խողովակներով ուղղվում էր ճառագայթային ուղղությամբ։ Խողովակներից յուրաքանչյուրն ավարտվում էր կոր ծայրով։ Այսպիսով, նախագծման մեջ նկարագրված սարքը շատ մոտ էր Heron տուրբինին, ուներ չափազանց ցածր արդյունավետություն, բայց ավելի հարմար էր բարձր արագությամբ սղոցներ վարելու համար, քան գոլորշու շարժիչը իր մխոցային մխոցի շարժումով: Բացի այդ, գոլորշին տաքացնելու համար, այն ժամանակվա հասկացությունների համաձայն, օգտագործվում էր թափոն վառելիք՝ սղոցարանի թափոններ։

Այնուամենայնիվ, այս առաջին ամերիկյան գոլորշու տուրբինները լայնորեն չօգտագործվեցին: Նրանց ազդեցությունը տեխնոլոգիայի հետագա պատմության վրա գործնականում բացակայում է։ Նույնը չի կարելի ասել ֆրանսիական ծագումով շվեդ դե Լավալի գյուտերի մասին, ում անունը այսօր հայտնի է շարժիչի ցանկացած մասնագետի։

Կարլ Գուստավ Պատրիկ դե Լավալ

Դե Լավալի նախնիները հուգենոտներ էին, ովքեր 16-րդ դարի վերջին ստիպված եղան գաղթել Շվեդիա՝ իրենց հայրենիքում հալածանքների պատճառով։ Կարլ Գուստավ Պատրիկը («գլխավոր անունը» դեռ համարվում էր Գուստավ) ծնվել է 1845 թվականին և ստացել գերազանց կրթություն՝ ավարտելով Ուփսալայի տեխնոլոգիական ինստիտուտը և համալսարանը։ 1872 թվականին դե Լավալը սկսեց աշխատել որպես քիմիական և մետալուրգիական ինժեներ, բայց շուտով սկսեց հետաքրքրվել կաթի արդյունավետ բաժանարար ստեղծելու խնդրով։ 1878 թվականին նրան հաջողվեց մշակել բաժանարար դիզայնի հաջող տարբերակը, որը լայն տարածում գտավ. Գուստավը հասույթն օգտագործել է գոլորշու տուրբինի վրա աշխատանքը ընդլայնելու համար։ Դա բաժանարարն էր, որը խթան տվեց նոր սարքի վրա աշխատելու համար, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ էր մեխանիկական շարժիչ, որը կարող է ապահովել առնվազն 6000 պտույտ/րոպե պտույտի արագություն:

Ցանկացած տեսակի բազմապատկիչների օգտագործումից խուսափելու համար դե Լավալն առաջարկեց առանձնացնող թմբուկը տեղադրել նույն լիսեռի վրա պարզ ռեակտիվ տիպի տուրբինով: 1883 թվականին այս դիզայնի համար անգլիական արտոնագիր է հանվել։ Դե Լավալն այնուհետև անցավ միաստիճան ակտիվ տուրբինի մշակմանը, և արդեն 1889-ին նա արտոնագիր ստացավ ընդարձակվող վարդակի համար (և այսօր «Լավալ վարդակ» տերմինը տարածված է), ինչը թույլ է տալիս նվազեցնել գոլորշու ճնշումը և բարձրացնել դրա ճնշումը։ արագությունը գերձայնային: Շուտով Գուստավը կարողացավ հաղթահարել այլ խնդիրներ, որոնք առաջացել էին ֆունկցիոնալ ակտիվ տուրբինի արտադրության ժամանակ։ Այսպիսով, նա առաջարկեց օգտագործել ճկուն լիսեռ և հավասար դիմադրության սկավառակ և մշակեց սկավառակի շեղբերն ամրացնելու մեթոդ:

Չիկագոյի միջազգային ցուցահանդեսում, որը տեղի է ունեցել 1893 թվականին, ներկայացվել է 5 ձիաուժ հզորությամբ փոքրիկ դե Լավալ տուրբին։ պտտման արագությամբ 30,000 rpm! Պտտման հսկայական արագությունը կարևոր տեխնիկական նվաճում էր, բայց միևնույն ժամանակ այն դարձավ նման տուրբինի աքիլլեսյան գարշապարը, քանի որ գործնական օգտագործման համար այն պահանջում էր էլեկտրակայանի մեջ կրճատման հանդերձանքի ներառում: Այն ժամանակ փոխանցման տուփերը արտադրվում էին հիմնականում որպես միաստիճան փոխանցման տուփեր, ուստի մեծ փոխանցումատուփի տրամագիծը հաճախ մի քանի անգամ ավելի մեծ էր, քան բուն տուրբինի չափը: Զանգվածային փոխանցումների կրճատման մեխանիզմների օգտագործման անհրաժեշտությունը կանխեց դե Լավալ տուրբինների լայն տարածումը: Ամենամեծ միաստիճան տուրբինը՝ 500 ձիաուժ հզորությամբ։ ուներ գոլորշու սպառում 6...7 կգ/ձ/ժ։

Լավալի ստեղծագործության հետաքրքիր առանձնահատկությունը կարելի է համարել նրա «մերկ էմպիրիզմը». նա ստեղծել է միանգամայն գործունակ նմուշներ, որոնց տեսությունը հետագայում մշակվել է ուրիշների կողմից։ Այսպիսով, ճկուն լիսեռի տեսությունը հետագայում խորապես ուսումնասիրվեց չեխ գիտնական Ա. Ստոդոլայի կողմից, ով նաև համակարգեց հավասար դիմադրության տուրբինային սկավառակների ուժի հաշվարկման հիմնական խնդիրները: Լավ տեսության բացակայությունն էր, որ թույլ չէր տալիս դե Լավալին հասնել մեծ հաջողությունների, ավելին, նա խանդավառ մարդ էր և հեշտությամբ անցնում էր մի թեմայից մյուսին. Անտեսելով գործի ֆինանսական կողմը՝ այս տաղանդավոր փորձարարը, չհասցնելով իրագործել իր հաջորդ գյուտը, արագ կորցրեց հետաքրքրությունը դրա նկատմամբ՝ տարվելով նոր գաղափարով։ Ուրիշ մարդ էր անգլիացի Չարլզ Փարսոնսը՝ լորդ Ռոսի որդին: