Slide 1

Istoria invenției turbinei cu abur

Slide 2

Motor cu abur
motor termic cu ardere externă care transformă energia aburului încălzit în lucru mecanic mișcarea alternativă a pistonului și apoi în mișcarea de rotație a arborelui. Într-un sens mai larg, un motor cu abur este orice motor cu ardere externă care transformă energia aburului în lucru mecanic.

Slide 3

La primul cuplu

Slide 4

Nu degeaba secolul al XIX-lea a fost numit secolul aburului. Odată cu inventarea motorului cu abur, a avut loc o adevărată revoluție în industrie, energie și transport. A devenit posibilă mecanizarea lucrărilor care anterior necesitau prea multe mâini umane.

Slide 5

Extinderea volumelor producție industrială a stabilit industriei energetice sarcina de a crește puterea motorului în toate modurile posibile. Cu toate acestea, inițial nu puterea mare a dat viață turbinei cu abur...

Slide 6

Turbina hidraulică ca dispozitiv de transformare a energiei potențiale a apei în energia cinetică a unui arbore rotativ este cunoscută din cele mai vechi timpuri. Turbina cu abur are o istorie la fel de lungă, cu unul dintre primele modele cunoscut sub numele de turbina lui Heron și datând din secolul I î.Hr. Cu toate acestea, să observăm imediat că până în secolul al XIX-lea, turbinele conduse de abur erau mai probabil curiozități tehnice, jucării, decât dispozitive reale aplicabile industrial.

Slide 7

Și abia odată cu începutul revoluției industriale în Europa, după introducerea practică pe scară largă a motorului cu abur al lui D. Watt, inventatorii au început să privească mai atent turbina cu abur, ca să spunem așa, „îndeaproape”.

Slide 8

Crearea unei turbine cu abur a necesitat cunoștințe aprofundate proprietăți fizice aburul şi legile expirării acestuia. Producția sa a devenit posibilă doar cu suficient nivel înalt tehnologie pentru lucrul cu metale, deoarece precizia de fabricație necesară a pieselor individuale și rezistența elementelor au fost semnificativ mai mari decât în ​​cazul unui motor cu abur.

Slide 9

Cu toate acestea, timpul a trecut, tehnologia s-a îmbunătățit și a lovit ora pentru utilizarea practică a turbinei cu abur. Turbinele cu abur primitive au fost folosite pentru prima dată în fabricile de cherestea din estul Statelor Unite în 1883-1885. pentru antrenarea ferăstrăilor circulare.

Slide 10

Invenția lui Carl Gustav Patrick Laval (1845-1913)
Turbina cu abur Laval este o roată cu pale. Un flux de abur generat în cazan iese din conductă (duză), apasă pe palete și învârte roata. Experimentând cu diferite tuburi pentru alimentarea cu abur, designerul a ajuns la concluzia că acestea ar trebui să aibă o formă de con. Așa a apărut duza Laval, care este folosită și astăzi (brevet 1889). Inventatorul a făcut această descoperire importantă mai degrabă intuitiv; a fost nevoie de încă câteva decenii pentru ca teoreticienii să demonstreze că o duză cu această formă particulară dă cel mai bun efect.

Slide 11

Charles Algernon Parsons (1854-1931)
A început să lucreze la turbine în 1881, iar trei ani mai târziu a primit un brevet pentru propriul său design: Parsons a conectat o turbină cu abur la un generator. energie electrica. Cu ajutorul unei turbine, a devenit posibilă generarea de energie electrică, iar acest lucru a crescut imediat interesul publicului pentru turbinele cu abur. Ca urmare a 15 ani de cercetare, Parsons a creat cea mai avansată turbină cu reacție în mai multe etape la acel moment. A făcut mai multe invenții care au crescut eficiența acestui dispozitiv (a îmbunătățit designul garniturilor, metodele de atașare a lamelor la roată și sistemul de control al vitezei).

Slide 12

Auguste Rateau (1863-1930)
A creat o teorie cuprinzătoare a turbomașinilor. A dezvoltat o turbină originală în mai multe etape, care a fost demonstrată cu succes la Expoziția Mondială desfășurată în capitala Franței în 1900. Pentru fiecare treaptă a turbinei, Rato a calculat căderea optimă de presiune, ceea ce a asigurat o eficiență generală ridicată a mașinii.

Slide 13

Glenn Curtis (1879-1954)
La mașina lui, viteza de rotație a turbinei era mai mică, iar energia aburului a fost folosită mai pe deplin. Prin urmare, turbinele Curtis erau mai mici și mai fiabile în design. Unul dintre principalele domenii de aplicare a turbinelor cu abur este sistemele de propulsie a navelor. Prima navă cu motor cu turbină cu abur, Turbinia, construită de Parsons în 1894, atingea viteze de până la 32 de noduri (aproximativ 59 km/h).


O turbină cu abur (turbină franceză din latină turbo vortex, rotație) este un motor termic cu acțiune continuă, în aparatul cu palete al căruia energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este convertită în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează lucrări mecanice asupra arborele.


Turbina este formată din trei cilindri (HPC, CSD și LPC), jumătățile inferioare ale carcasei sunt desemnate 39, 24 și, respectiv, 18. Fiecare dintre cilindri este format dintr-un stator, al cărui element principal este o carcasă staționară un rotor rotativ. Rotoarele cilindrice individuale (rotorul HPC 47, rotorul CSD 5 și rotorul LPC 11) sunt conectate rigid prin cuplajele 31 și 21. Jumătatea de cuplare a rotorului generatorului electric este conectată la jumătatea de cuplare 12, iar rotorul excitator este conectat la aceasta. Un lanț de rotoare cilindrice individuale asamblate, un generator și un excitator se numește linie de arbore. Lungimea sa cu un număr mare de cilindri (și cel mai mare număr din turbinele moderne este de 5) poate ajunge la 80 m


Principiul de funcționare Turbinele cu abur funcționează astfel: aburul generat în cazanul de abur, la presiune mare, intră în paletele turbinei. Turbina se rotește și produce energie mecanică care este utilizată de generator. Generatorul produce energie electrică. Puterea electrică a turbinelor cu abur depinde de diferența de presiune a aburului la intrarea și la ieșirea din instalație. Puterea turbinelor cu abur într-o singură instalație ajunge la 1000 MW. În funcție de caracter proces termic turbinele cu abur sunt împărțite în trei grupe: cu condensare, cogenerare și turbine scop special. Pe baza tipului de trepte ale turbinei, acestea sunt clasificate ca active și reactive.



Turbine cu abur - avantaje: pot functiona turbinele cu abur diverse tipuri combustibili: gazoși, lichizi, solidi funcționarea turbinelor cu abur este posibilă pe diferite tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid putere unitară mare putere unitară mare alegere liberă a lichidului de răcire alegere liberă a lichidului de răcire gamă largă de putere gamă largă de putere resursă impresionantă de turbine cu abur impresionantă resursa turbinelor cu abur


Turbine cu abur - dezavantaje inerție mare a centralelor cu abur (timpi mari de pornire și oprire) inerție mare a centralelor cu abur (timpi lungi de pornire și oprire) cost ridicat al turbinelor cu abur cost ridicat al turbinelor cu abur volum redus de energie electrică produsă, în raport la volumul de energie termică, volumul redus de energie electrică produsă, în raport cu volumul de energie termică, reparațiile costisitoare ale turbinelor cu abur, reparațiile costisitoare ale turbinelor cu abur, reducerea indicatorilor de mediu, în cazul utilizării de păcură grea și solidă. combustibili, reducerea indicatorilor de mediu, in cazul utilizarii de pacura grele si combustibili solizi


Aplicație: Turbina cu abur cu reacție Parsons a fost folosită de ceva timp în principal pe navele de război, dar treptat a făcut loc unor turbine cu abur cu jet activ combinat mai compacte, în care partea cu jet de înaltă presiune a fost înlocuită cu un disc activ cu coroană simplă sau dublă. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu lame au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt de obicei împărțite în 3 grupe principale: condensare, încălzire și destinație specială.


Principalele avantaje ale PTM: Gamă largă de putere; Eficiență internă crescută (de 1,2-1,3 ori) (~75%); Lungimea de instalare redusă semnificativ (de până la 3 ori); Costuri de capital reduse pentru instalare și punere în funcțiune; Lipsa unui sistem de alimentare cu ulei, care sa asigure siguranta la foc si sa permita functionarea in camera cazanului; Absența unei cutii de viteze între turbină și mecanismul antrenat, care crește fiabilitatea funcționării și reduce nivelul de zgomot; Controlul ușor al vitezei de rotație a arborelui de la ralanti la sarcina turbinei; Nivel scăzut de zgomot (până la 70 dBA); Greutate specifică redusă (până la 6 kg / kW putere instalată) Durată lungă de viață. Timpul de funcționare a turbinei înainte de scoaterea din funcțiune este de cel puțin 40 de ani. Când se utilizează o unitate de turbină sezonier, perioada de rambursare nu depășește 3 ani.


Un generator turboelectric bazat pe o turbină cu abur de tip PTM se compară favorabil cu alte surse de energie datorită eficienței sale interne crescute, duratei de viață lungi, dimensiunilor mici, controlului fără probleme pe o gamă largă de sarcini, lipsei unui sistem de alimentare cu ulei și ușurinței instalării. .



Istoria creației

turbine


O turbină este un dispozitiv rotativ care este antrenat de un flux de lichid sau gaz.

Cel mai simplu exemplu de turbină este o roată cu apă.

Să ne imaginăm o roată așezată vertical, pe marginea căreia sunt atașate linguri sau lame. Un curent de apă se revarsă pe aceste lame de sus. Roata se rotește sub influența apei. Și rotind roata poți activa și alte mecanisme. Deci, într-o moară cu apă roata rotea pietrele de moară. Și au măcinat făină.




  • Eolipilă Gerona

Pe vremea lui Heron, invenția sa a fost tratată ca o jucărie. Nu a găsit nicio aplicație practică.

În 1629, inginerul și arhitectul italian Giovanni Branchi a creat o turbină cu abur în care o roată cu palete era antrenată de un curent de abur.

În 1815, inginerul englez Richard Treyswick a instalat două duze pe janta unei roți de locomotivă și a eliberat abur prin ele.

Din 1864 până în 1884, sute de invenții legate de turbine au fost brevetate de ingineri.



O turbină cu gaz diferă de o turbină cu abur prin aceea că este antrenată nu de aburul din cazan, ci de gazul care se formează în timpul arderii combustibilului. Și toate principiile de bază ale proiectării turbinelor cu abur și cu gaz sunt aceleași.

Primul brevet pentru o turbină cu gaz a fost primit în 1791 de englezul John Barber. Barber și-a proiectat turbina pentru a propulsa o trăsură fără cai. Și elementele turbinei Barber sunt prezente în modern turbine cu gaz. În 1913, inginerul, fizicianul și inventatorul Nikola Tesla a brevetat o turbină, al cărei design era fundamental diferit de cel al unei turbine tradiționale. Turbina Tesla nu avea pale care să fie antrenate de energie cu abur sau gaz.




Asta este

Slide 2

O turbină cu abur (turbină franceză din latină turbo, vortex, rotație) este un motor termic cu acțiune continuă, în aparatul cu palete al căruia energia potențială a vaporilor de apă comprimați și încălziți este transformată în energie cinetică, care, la rândul său, efectuează lucrări mecanice asupra arborele.

Slide 3

Turbina este formată din trei cilindri (HPC, CSD și LPC), jumătățile inferioare ale carcasei sunt desemnate 39, 24 și, respectiv, 18. Fiecare dintre cilindri este format dintr-un stator, al cărui element principal este un corp staționar și un rotor rotativ. Rotoarele cilindrice individuale (rotorul HPC 47, rotorul CSD 5 și rotorul LPC 11) sunt conectate rigid prin cuplajele 31 și 21. Jumătatea de cuplare a rotorului generatorului electric este conectată la jumătatea de cuplare 12, iar rotorul excitator este conectat la aceasta. . Un lanț de rotoare cilindrice individuale asamblate, un generator și un excitator se numește linie de arbore. Lungimea sa cu un număr mare de cilindri (și cel mai mare număr din turbinele moderne este de 5) poate ajunge la 80 m

Slide 4

Principiul de funcționare

Turbinele cu abur funcționează astfel: aburul generat în cazanul de abur, la presiune mare, intră în paletele turbinei. Turbina se rotește și produce energie mecanică care este utilizată de generator. Generatorul produce energie electrică. Puterea electrică a turbinelor cu abur depinde de diferența de presiune a aburului la intrarea și la ieșirea din instalație. Puterea turbinelor cu abur într-o singură instalație ajunge la 1000 MW. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt împărțite în trei grupe: turbine de condensare, de încălzire și turbine cu destinație specială. Pe baza tipului de trepte ale turbinei, acestea sunt clasificate ca active și reactive.

Slide 5

Slide 6

Turbine cu abur - avantaje

operarea turbinelor cu abur este posibilă pe diferite tipuri de combustibil: gazos, lichid, solid putere mare unitară alegere liberă a lichidului de răcire gamă largă de puteri durată de viață impresionantă a turbinelor cu abur

Slide 7

Turbine cu abur - dezavantaje

inerția mare a centralelor cu abur (timpi mari de pornire și oprire) costuri ridicate ale turbinelor cu abur volum redus de energie electrică produsă în raport cu volumul de energie termică reparații costisitoare ale turbinelor cu abur reducerea performanței de mediu în cazul utilizării păcurelor grele și combustibili solizi

Slide 8

Aplicație:

Turbina cu abur de reacție Parsons a fost folosită o perioadă în principal pe navele de război, dar treptat a făcut loc unor turbine cu abur combinate cu reacție activă mai compacte, în care partea de reacție de înaltă presiune este înlocuită cu un disc activ cu coroană simplă sau dublă. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu lame au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică. În funcție de natura procesului termic, turbinele cu abur sunt de obicei împărțite în 3 grupe principale: condensare, încălzire și destinație specială.

Slide 9

Principalele avantaje ale PTM:

Gamă largă de putere; Eficiență internă crescută (de 1,2-1,3 ori) (~75%); Lungimea de instalare redusă semnificativ (de până la 3 ori); Costuri de capital reduse pentru instalare și punere în funcțiune; Lipsa unui sistem de alimentare cu ulei, care sa asigure siguranta la foc si sa permita functionarea in camera cazanului; Absența unei cutii de viteze între turbină și mecanismul antrenat, care crește fiabilitatea în funcționare și reduce nivelul de zgomot; Controlul ușor al vitezei de rotație a arborelui de la ralanti la sarcina turbinei; Nivel scăzut de zgomot (până la 70 dBA); Greutate specifică redusă (până la 6 kg/kW de putere instalată) Durată lungă de viață. Timpul de funcționare a turbinei înainte de scoaterea din funcțiune este de cel puțin 40 de ani. Când se utilizează o unitate de turbină sezonier, perioada de rambursare nu depășește 3 ani.