Ministerstvo obrazovaniya i nauki [630549]

Ministerstvo obrazovaniya i nauki
Rossiyskoy Federatsii

Altayskiy gosudarstvennyy tehnicheskiy universitet
im.I.I. Polzunova

Kafedra kotlo – i reaktorostroeniya

A.V. Motorin , I.V. Raspopov , I.D. Fursov

PAROVYE TURBINY
Tom I
Uchebnoe posobie

Izd-vo AltGTU

Barnaul 2004

2UDK 621.165 (075.8)
Motorin A.V. Parovye turbiny : Uchebnoe posobie : v
2-h t. T.1/ Motorin A.V., Raspopov I.V., Fursov I.D.; Alt.
gos. tehn . un-t im. I.I. Polzunova .- Barnaul : Izd-vo
AltGTU , 2004.- 127 s.
Posobie soderzhit osnovnye ponyatiya i opredeleniya ,
opisanie protsessov , proishodyashchih v parovoy turbine ,
kratkoe opisanie
konstruktsiy parovyh turbin i vozmozh –
nye nepoladki v rabote .
Prednaznacheno dlya student: [anonimizat] № 2 ot 28.09.04 g.
Retsenzenty :
G.N. Lihacheva – k.t.n., dots.AltGTU ;
V.I. Simanov – gl.konstruktor
ZAO «Sibteplomontazh »

ISBN 5-7568-0417- H
© Motorin A.V., Raspopov I.V., Fursov I.D. 2004 g.

3SODERZhANIE

Tom I

Vvedenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1 Etapy razvitiya turbostroeniya . . . . . . . . . . . 5
1.1 Istoriya sozdaniya parovoy turbiny . . . . 5
1.2 Odnostupenchatye aktivnye turbiny . . . 5
1.3 Reaktivnye turbiny . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Mnogostupenchatye aktivnye turbiny . . . 10
1.5 Radialnye turbiny . . . . . . . . . . . . .16
1.6 Kratkie svedeniya o razvitii
turbostroeniya . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7 Klassifikatsiya parovyh turbin . . . . . . 20
1.8 Markirovka parovyh turbin . . . . . . . . 25
1.9 Ponyatie o paroturbinnoy ustanovke . . . . 28
2 Rabochiy protsess v parovoy turbine . . . . . . . . 31
2.1 Izmenenie sostoyaniya vodyanogo para . . . 31
2.2 Teplovoy protsess v stupeni parovoy
turbiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Klassifikatsiya poter v turbinah . . . . 48
2.4 Teplovoy protsess v parovoy turbine
na h-s diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.5 Koeffitsient poleznogo deystviya
parovoy turbiny . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3 Ustroystvo parovoy turbiny . . . . . . . . . . . 71
3.1 Trebovaniya k ustroystvu parovoy
turbiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.2 Materialy detaley turbin . . . . . . . . 71
3.3 Osnovnye elementy (detali ) parovoy
turbiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.4 Kondensatsionnye ustroystva parovyh
turbin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4VVEDENIE
Parovaya turbina (PT) – eto mashina -dvigatel , v koto –
roy potentsialnaya energiya para prevrashchaetsya v kinetiche –
skuyu , a poslednyaya , v svoyu ochered , preobrazuetsya v meha –
nicheskuyu energiyu vrashcheniya vala.
Val turbiny neposredstvenno ili posredstvom zubcha –
toy peredachi soedinyaetsya s rabochey mashinoy .
V zavisimosti ot naznacheniya rabochey mashiny parovaya
turbina mozhet
byt primenena v samyh razlichnyh oblas –
tyah promyshlennosti – na elektrostantsiyah , dlya privoda
vozduhoduvok v metallurgii , kompressorov , nasosov , na
vodnom i zheleznodorozhnom transporte .
Ustanavlivaemye na elektricheskih stantsiyah genera –
tory elektricheskogo toka v podavlyayushchem bolshinstve
imeyut privod ot turbin .
Parovaya turbina yavlyaetsya osnovnym tipom dvigatelya
na sovremennyh teplovyh i atomnyh elektrostantsiyah , na
kotoryh vyrabatyvaetsya 85-90 % elektroenergii , proiz –
vodimoy v mire .
Obladaya bolshoy bystrohodnostyu (kak pravilo ,
3000 ob/min), sravnitelno malymi razmerami i massoy ,
parovaya turbina mozhet byt izgotovlena na ochen bol –
shuyu moshchnost – svyshe milliona kilovatt v odnom agre-
gate pri dostatochno vysokoy ekonomichnosti .

5
1 ETAPY RAZVITIYa TURBOSTROENIYa

1.1 Istoriya sozdaniya parovoy turbiny

Sozdanie parovoy turbiny , kak i vsyakoe krupnoe izo-
bretenie , nelzya pripisat tvorchestvu otdelnogo litsa .
Ideya parovoy turbiny imeet davnee proishozhdenie . Iz-
vestno , chto okolo 120 let do n.e. Geron – starshiy iz Alek –
sandrii opisal prototip reaktivnoy parovoy turbiny . V
1629 g. italyanskiy inzhener Branka dal opisanie aktiv –
noy turbiny .
V 1806 – 1813 gg. na Suzunskom zavode Altaya russkiy
izobretatel Polikarp Zalesov sooruzhal modeli parovyh
turbin . V 30-h godah XIX v. nizhnetagilskie mehaniki
stroili parovye turbiny , ne poluchivshie , odnako , pro-
myshlennogo primeneniya .
V techenie XIX v. razlichnymi izobretatelyami , v t.ch. i
Polzunovym I.I., bylo vydvinuto mnogo predlozheniy
dlya preobrazovaniya teplovoy energii v mehanicheskuyu s
ispolzovaniem skorostnogo napora strui para .
Naibolshiy sdvig v konstruktivnom oformlenii pa-
rovoy turbiny i ee razvitii nametilsya v kontse XIX v., ko-
gda v Shvetsii Gustav Laval i v Anglii Charlz Parsons
nezavisimo drug ot druga stali rabotat nad sozdaniem i
usovershenstvovaniem parovoy turbiny .

1.2 Odnostupenchatye aktivnye turbiny

V turbine Lavalya , sozdannoy v 1883 g., par postupaet v
odno ili neskolko sopl , priobretatet v nih znachitel –
nuyu skorost i napravlyaetsya na rabochie lopatki , raspo –
lozhennye na obode diska , sidyashchego na valu turbiny . Usi-

6liya, vyzvannye povorotom strui para v kanalah rabochey
reshetki (prostranstve mezhdu rabochimi lopatkami ), vra-
shchayut disk i svyazannyy s nim val turbiny .
Shematicheskiy razrez odnostupenchatoy parovoy tur-
biny izobrazhen na risunke 1.1. Prosteyshaya odnostupen –
chataya aktivnaya parovaya turbina sostoit iz korpusa 5, v ko-
torom raspolozheny sopla 4 i rotor (val 1 s diskami 2).
Na obode diska 2 raspolozheny rabochie lopatki 3. Val
opiraetsya na podshipniki . Sopla , obespechivayushchie na-
pravlenie para na rabochie lopatki (s diskom ), obrazuyut s
nimi stupen . Otlichitelnoy osobennostyu etoy turbiny
yavlyaetsya to, chto rasshirenie para ot nachalnogo R0 do ko-
nechnogo R2 = R1 proishodit v odnoy stupeni .
Ponizhenie davleniya para v soplovyh kanalah sopro –
vozhdaetsya umensheniem ego entalpii ; v soplah srabaty –
vaetsya perepad tepla , kotoryy zatrachivaetsya na poluchenie
kineticheskoy energii parovoy strui .
V protsesse rasshireniya skorost para v soplah vozras –
taet ot S0 do S1 za soplami .
V kanalah rabochih lopatok absolyutnaya skorost para
snizhaetsya ot S1 do S2. Ot vozdeystviya strui para na rabo –
chie lopatki chast ego kineticheskoy energii prevrashchaetsya
v mehanicheskuyu energiyu vrashcheniya rotora .
Turbiny , postroennye po etomu printsipu , t.e. turbi –
ny, v kotoryh ves protsess rasshireniya i uskoreniya para
idet tolko v nepodvizhnyh kanalah (soplah ), a na rabochih
lopatkah proishodit prevrashchenie kineticheskoy energii v
mehanicheskuyu rabotu bez dopolnitelnogo rasshireniya
strui para , nazyvayut aktivnymi .

7

1 – val; 2 – disk ; 3 – rabochie lopatki ; 4 – soplo ;
5 – korpus ; 6 – vypusknoy patrubok .

Risunok 1.1 – Razrez odnostupenchatoy aktivnoy
turbiny .
Pri razrabotke aktivnyh odnostupenchatyh turbin
byl reshen ryad slozhnyh voprosov : razrabotany i prime –
neny rasshiryayushchiesya sopla , pozvolivshie dostignut vy-
sokih skorostey istecheniya parovogo potoka ; primenen

8disk ravnogo soprotivleniya , dopuskayushchiy rabotu s bol –
shimi okruzhnymi skorostyami , poryadka 350 m/s.
Krome togo, ekspluatatsiya odnostupenchatyh turbin ,
imeyushchih skorost vrashcheniya do 30 – 40 tys. ob/min, po-
trebovala i privela k razrabotke i primeneniyu gibkogo
vala, chastota svobodnyh kolebaniy kotorogo menshe chas-
toty vozmushchayushchih usiliy pri rabote turbiny
(nkr < nrab).
Odnako , ekonomichnost etih turbin byla nevysoka ,
moshchnost ne prevyshala 500 – 800 kVt. K tomu zhe, dlya
snizheniya chastoty vrashcheniya vedushchego vala do urovnya chas-
toty vrashcheniya privodimoy mashiny trebovalas reduk –
tornaya peredacha . Vse eto tormozilo uvelichenie ih moshchno –
sti i razvitie odnostupenchatyh turbin . Poetomu , poluchiv
shirokoe rasprostranenie v nachalnyy period razvitiya
turbostroeniya , odnostupenchatye aktivnye parovye turbi –
ny ustupili mesto drugim turbinam , v chastnosti , mnogo –
stupenchatym .

1.3 Reaktivnye turbiny
Parovaya turbina , predlozhennaya angliyskim inzhene –
rom Parsonsom , sushchestvenno otlichaetsya ot turbiny Lava –
lya. Rasshirenie para v ney proishodit ne v odnoy soplovoy
gruppe , a v ryade sleduyushchih drug za drugom stupeney , kazh-
daya iz
kotoryh sostoit iz nepodvizhnyh soplovyh i vra-
shchayushchihsya rabochih lopatok (risunok 1.2).
Soplovye lopatki zakrepleny v nepodvizhnom korpuse
turbiny , rabochie lopatki raspolagayutsya na barabane ro-
tora . Dva smezhnyh ryada lopatok , zakreplennyh sootvetst –
venno v korpuse i na barabane , obrazuyut stupen .

9

1 – baraban rotora ; 2 i 3 – rabochie lopatki ;
4 i 5 – napravlyayushchie lopatki ; 6 – korpus ; 7 – kol –
tsevaya kamera podvoda svezhego para ; 8 – razgruzochnyy
porshen ; 9 – soedinitelnyy paroprovod ; 10 – vypu –
sknoy patrubok .
Risunok 1.2 – Shematicheskiy razrez reaktivnoy
turbiny nebolshoy moshchnosti .
Par, pokidayushchiy posledniy ryad podvizhnyh lopatok ,
nazyvaetsya otrabotavshim .
Krivaya
Ro – R2 na risunke 1.2 pokazyvaet izmenenie
davleniya para , a punktirnaya lomanaya liniya harakterizuet
izmenenie absolyutnoy skorosti para po stupenyam turbi –

10ny. Verhnyaya krivaya izobrazhaet izmenenie entalpii para
po stupenyam turbiny .
V kazhdoy stupeni takoy turbiny srabatyvaetsya pere –
pad davleniya , sostavlyayushchiy lish nebolshuyu dolyu pol-
nogo perepada mezhdu nachalnym davleniem i davleniem
para , pokidayushchego turbinu .
Takim obrazom , okazalos vozmozhnym rabotat s ne-
bolshimi skorostyami parovogo potoka v kazhdoy stupeni i
s menshimi , chem v turbine Lavalya , okruzhnymi skorostya –
mi rabochih lopatok .
Rasshirenie para v stupenyah turbiny Parsonsa prois –
hodit kak v soplovoy , tak i rabochey reshetke . Poetomu na
rabochie lopatki peredayutsya usiliya ne tolko vsledstvie
izmeneniya napravleniya potoka para , no i blagodarya usko –
reniyu para v predelah rabochey reshetki , vyzyvayushchemu
reaktivnoe usilie .
Stupeni turbiny , v kotoryh rasshirenie para i svya-
zannoe s nim uskorenie parovogo potoka proishodyat pri-
merno odinakovo v kanalah soplovyh i rabochih lopatok ,
poluchili nazvanie reaktivnyh stupeney , a sostoyashchaya iz
nih turbina yavlyaetsya tipichnym predstavitelem mnogostu –
penchatyh reaktivnyh parovyh turbin .
1.4 Mnogostupenchatye aktivnye turbiny
Printsip posledovatelnogo vklyucheniya stupeney , v

kazhdoy iz kotoryh ispolzuetsya chast raspolagaemogo te-
plovogo perepada okazalsya plodotvornym dlya posleduyu –
shchego razvitiya parovyh turbin i pozvolil dostignut vy-
sokoy ekonomichnosti ih pri umerennoy chastote vrashcheniya
rotora , dopuskayushchey neposredstvennoe soedinenie vala
turbiny s rotorom elektricheskogo generatora posredst –
vom soedinitelnoy mufty . Etot printsip dal vozmozh –

11nost vypolnyat turbiny bolshoy moshchnosti , dostigayu –
shchey soten tysyach kilovatt v odnom agregate .
Razvitie aktivnyh parovyh turbin poshlo takzhe po
puti posledovatelnogo rasshireniya para ne v odnoy , a v
ryade stupeney , raspolozhennyh drug za drugom . V etih tur-
binah diski , ukreplennye na obshchem valu , razdeleny pere –
gorodkami , zakreplennymi v korpuse , poluchivshimi na-
zvanie diafragm , v kotoryh raspolozheny nepodvizhnye
soplovye lopatki (risunok 1.3).
V soplah pervoy stupeni davlenie para ponizhaetsya s
Ro do R1, a skorost vozrastaet ot S0 do S1. Na rabochih
lopatkah pervoy stupeni skorost para ponizhaetsya ot S1
do S2 , t.e. proishodit preobrazovanie kineticheskoy ener –
gii para v mehanicheskuyu rabotu , peredavaemuyu na val
turbiny .
V dvuh posleduyushchih stupenyah turbiny proishodit
analogichnyy protsess preobrazovaniya potentsialnoy ener –
gii para v kineticheskuyu , a posledney – v rabotu na valu .
Po mere dvizheniya para ot stupeni k stupeni ego dav-
lenie snizhaetsya ot nachalnogo znacheniya Ro do konechnogo
R2.
Takim obrazom , v kazhdoy stupeni proishodit rasshi –
renie para v predelah chasti obshchego raspolagaemogo tep-
loperepada .
V rabochih reshetkah proishodit lish preobrazovanie
kineticheskoy energii parovogo potoka bez dopolnitelno –
go rasshireniya para v kanalah rabochih lopatok .
V nastoyashchee vremya po harakteru protsessa rasshireniya
para i preobrazovaniya energii raznitsa mezhdu stupenyami
aktivnogo i reaktivnogo tipa chastichno sgladilas , hotya i
sohranilas raznitsa v konstruktivnom oformlenii stu-
peney .

12

1 i 6 – kamery svezhego i otrabotavshego para ; 2 i
4 – sopla ; 3 i 5 – rabochie lopatki ; 7 – diafragmy ;
8 – val; 9 – korpus turbiny .

Risunok 1.3 – Prodolnyy razrez aktivnoy turbiny
s tremya stupenyami davleniya .
Turbiny s odnimi tolko reaktivnymi stupenyami
prakticheski v nastoyashchee vremya ne izgotavlivayut , t.k. pri
vysokom nachalnom davlenii para lopatki pervoy stupeni
poluchayutsya korotkimi i radialnye zazory bolshimi po

13sravneniyu s vysotoy lopatok . V svyazi s etim KPD chasti
vysokogo davleniya okazyvaetsya nevysokim iz-za poter na
utechki para cherez eti zazory . Krome togo, v chisto reaktiv –
noy turbine nelzya primenyat bolee sovershennoe soplo –
voe paroraspredelenie . Poetomu obychno pribegayut k kom-
binirovaniyu aktivnoy chasti vysokogo davleniya s reak-
tivnymi stupenyami .
Harakternym priznakom , po kotoromu mozhno otlichit
reaktivnuyu turbinu ot aktivnoy , yavlyaetsya nalichie u ak-
tivnoy turbiny diafragm , raspolozhennyh mezhdu rabochi –
mi diskami , i razdelyayushchih korpus (tsilindr ) turbiny na
otdelnye kamery ; u reaktivnoy turbiny mezhdu rabochimi
lopatkami , ukreplennymi na barabane (rotore ), diafragm
net, a imeyutsya prikreplennye k korpusu nepodvizhnye na-
pravlyayushchie lopatki .
V nastoyashchee vremya izgotavlivaetsya tolko odin tip
chisto reaktivnoy turbiny – eto radialnaya turbina Yung –
strem (risunok 1.5).
Otnoshenie teploperepada , prihodyashchegosya na dolyu
rabochih lopatok (∆h2), k obshchemu teploperepadu stupeni
(∆h0) nazyvaetsya stepenyu reaktivnosti ρ .
2 12
h hh
∆+∆∆=
ρ , (1.1)
gde ∆h0= ∆h1+ ∆h2;
∆h1 – teploperepad na napravlyayushchih lopatkah .
Dlya rassmotrennoy na risunke 1.2 turbiny ∆h1 ≈ ∆h2
i ρ = 0,5.
Dlya chisto aktivnoy turbiny ρ = 0, t.k. ves perepad
tepla prevrashchaetsya v kineticheskuyu energiyu v soplah i
∆h2 = 0.

14V protsesse ekspluatatsii stepen reaktivnosti voz-
rastaet v svyazi s umensheniem secheniy mezhdulopatochnyh
kanalov iz-za otlozheniya na lopatkah soley (nakipi ), uvle –
kaemyh parom iz kotla , chto privodit k uvelicheniyu osevo –
go davleniya na diski turbiny i peregruzke upornogo pod-
shipnika .
Dlya uravnivaniya raznosti davleniy po storonam dis-
kov aktivnyh turbin s nekotoroy stepenyu reaktivnosti v
diskah sverlyat otverstiya .
V 1900 g. amerikanskiy inzhener Kertis predlozhil
odnostupenchatuyu parovuyu turbinu s dvumya stupenyami
skorosti (risunok 1.4).
V soplah 4 turbiny proishodit ponizhenie davleniya
ot Ro do konechnogo znacheniya R2. Za schet perepada davleniy
skorost para v soplah uvelichivaetsya ot nachalnoy veli –
chiny So do S1. Na pervom i vtorom ryadah rabochih lopatok
proishodit prevrashchenie kineticheskoy energii para v ra-
botu na valu turbiny .
Skorost para na rabochih lopatkah ponizhaetsya na
pervom ventse ot S1 do S2, a na vtorom – ot '
1Sdo '
2S.
V kanalah napravlyayushchih lopatok 7 proishodit lish
izmenenie napravleniya strui para pri odnovremennom po-
nizhenii skorosti ot S2 do '
1Siz-za nebolshoy poteri
energii .
Osnovnymi preimushchestvami turbin so stupenyami
skorosti yavlyaetsya prostota ih konstruktsii , kompaktnost ,
nizkaya stoimost , nadezhnost v rabote i prostota obslu –
zhivaniya .
Odnako , vsledstvie nizkoy ekonomichnosti i nebol –
shoy edinichnoy moshchnosti , turbiny etogo tipa imeyut og-
ranichennoe primenenie .

15

1 – val; 2- disk ; 3 – pervyy ryad rabochih lopatok ;
4 – soplo ; 5 – korpus ; 6 – vtoroy ryad rabochih lopatok ;
7 – napravlyayushchie lopatki .

Risunok 1.4 – Shematicheskiy razrez aktivnoy turbiny
s dvumya stupenyami skorosti .
Odnodiskovye dvuhvenechnye parovye turbiny vypus –
kaet Nevskiy mashinostroitelnyy zavod dlya privoda
eks-
gausterov , tsentrobezhnyh nasosov .

161.5 Radialnye turbiny
Parovye turbiny , rassmotrennye vyshe , nazyvayutsya
osevymi (aksialnymi ), t.k. dvizhenie rabochego tela pro-
ishodit vdol osi turbiny .
Naryadu s osevymi turbinami sozdany konstruktsii i
radialnyh , v kotoryh par techet v ploskosti perpendiku –
lyarnoy osi turbiny (radialno ).
Naibolshiy interes iz nih predstavlyaet radialnaya
turbina , predlozhennaya v 1910 g. v
Shvetsii bratyami Yung –
strem (risunok 1.5).

1 i 2 – diski ; 3 – podvod svezhego para ; 4 i 5 – valy ;
6 i 7 – rabochie lopatki ; 8- korpus .

Risunok 1.5 – Printsipialnaya shema radialnoy
turbiny .

17V otlichie ot obychnoy osevoy konstruktsii v turbine
Yungstrem net nepodvizhnyh soplovyh (napravlyayushchih )
lopatok . Oba diska vrashchayutsya vo vstrechnyh napravleniyah ,
t.e. moshchnost , razvivaemaya turbinoy , dolzhna peredavatsya
dvumya valami 4 i 5 dvum generatoram .
Printsip vstrechnogo vrashcheniya rotorov pozvolyaet vy-
polnit turbinu ochen kompaktnoy i ekonomichnoy .
Odnako , neobhodimost v dvuh generatorah , slozhnaya
konstruktsiya i bolshie napryazheniya v lopatkah ogranichili
primenenie etih turbin .
1.6 Kratkie svedeniya o razvitii turbostroeniya
S nachala 90-h godov XIX veka razvitie parovyh tur-
bin intensifitsiruetsya odnovremenno s bystrym razviti –
em elektricheskih mashin i shirokim vnedreniem elektro –
energii v promyshlennost .
V razvitii paroturbostroeniya mozhno otmetit ne-
skolko etapov , kotorye skazalis na konstruktsii turbin .
V period do pervoy mirovoy voyny parovye turbiny
proizvodilis na parametry para: davlenie 1,18 – 1,57 MPa i
temperaturu do 350 °S. V 1915 g. moshchnost otdelnyh tur-
bin dostigala 20 MVt , togda zhe poyavlyayutsya ustanovki dlya
kombinirovannoy vyrabotki teplovoy i elektricheskoy
energii .
Prakticheski do serediny XX veka teploenergetiche –
skoe oborudovanie vypuskalos na parametry para sredne –
go davleniya : 2,94 – 3,43 MPa ; 400 – 450 °S, hotya edinichnaya
moshchnost agregatov dostigala uzhe 100 MVt .
Nachinaya s 50-h godov XX veka, nachinayut primenyatsya
ustanovki vysokogo davleniya (do 16,6 MPa ), chto sushchest –
venno povysilo ih ekonomichnost . Ispolzuyutsya legiro –
vannye stali , imeyushchie dostatochno vysokiy predel teku-

18chesti i malye skorosti polzuchesti pri temperaturah
500 – 550 °S.
Po mere uvelicheniya moshchnosti agregatov tselesoobraz –
nym stalo povyshenie nachalnyh parametrov para : davle –
niya do 13,8 i 23,5 MPa , temperatury do 550 – 600 °S.
Nachinaet shiroko primenyatsya promezhutochnyy pere –
grev para i dorogostoyashchie zharoprochnye austenitnye sta-
li, edinichnaya moshchnost turboagregatov vozrastaet do 200,
300, 500, 800 i 1200 MVt .
Razvitie yadernoy energetiki potrebovalo sozdaniya
parovyh turbin , prisposoblennyh k spetsificheskim oso-
bennostyam AES , zaklyuchayushchimsya v poluchenii na nih na-
syshchennogo para davleniem 4,3 – 6,4 MPa .
V Rossii pervye parovye turbiny nachali vypuskat s
1907 g. na Metallicheskom zavode v Peterburge . S 1930 g.
LMZ nachal vypuskat turbiny moshchnostyu 25 i 50 MVt na
parametry para : 2,94 MPa i 400 °S.
V 1933 g. vypushchena turbina AT-25 s otborom para na
teplofikatsiyu , pozdnee moshchnostyu 25 i 50 MVt s otbora –
mi dlya promyshlennyh potrebiteley .
S 1933 g. nasha energetika otkazalas ot importa tur-
binnogo oborudovaniya .
V 1934 g. zakoncheno stroitelstvo HTGZ (g. Harkov ,
Ukraina ), kotoryy do Velikoy Otechestvennoy voyny vy-
puskal turbiny moshchnostyu 50 i 100 MVt s chislom oboro –
tov 1500 v minutu .
S 1937 g. turbiny moshchnostyu do 12 MVt nachali vy-
puskat Kirovskiy i Nevskiy zavody .
Pered Velikoy Otechestvennoy voynoy v Ekaterinbur –
ge postroen Uralskiy turbo -motornyy zavod (UTMZ ), ko-
toryy spetsializirovalsya na vypuske protivodavlenche –
skih i teplofikatsionnyh turbin , dovedya ih edinichnuyu
moshchnost do 100 (R – 100) i 250 MVt (T – 250).

19V poslevoennye gody standartnymi parametrami para
pered turbinoy byli prinyaty : 8,8 MPa i 480 °S, zatem –
500 °S i 535 °S.
S 60-h godov XX veka bylo resheno pereyti na para –
metry 12,7 MPa i 565 °S, chto zametno uluchshilo pokazate –
li raboty nashih elektrostantsiy , t.k. udelnyy rashod te-
pla sokratilsya na 8-9 % pri roste moshchnosti agregatov do
160 i 200 MVt .
Sleduyushchiy etap razvitiya otechestvennogo turbo –
stroeniya harakterizuetsya vypuskom turbin na sverhkri –
ticheskie parametry para . V 1960 g. na LMZ i HTGZ sozda –
ny turbiny moshchnostyu 300 MVt na parametry 23,5 MPa i
560/565 °S (s promezhutochnym peregrevom para ); seychas ih
v rabote na GRES bolee 100 sht.
V 1964 g. na LMZ vypushchena edinstvennaya v SSSR
dvuhvalnaya turbina moshchnostyu 800 MVt , kotoraya i sey-
chas rabotaet na Slavyanskoy GRES (Ukraina ). Na pervom
valu na generator moshchnostyu 500 MVt rabotayut tsilind –
ry vysokogo , srednego i dva tsilindra nizkogo davleniya ,
na vtorom valu – tsilindr srednego i dva tsilindra nizkogo
davleniya na generator moshchnostyu 300 MVt . Valy raspo –
lozheny parallelno .
S 1969 g. HTGZ nachal vypuskat turbiny moshchnostyu
500 MVt , LMZ – 800 MVt v odnovalnom ispolnenii (na
tot period samaya moshchnaya v Evrope ). V 1978 g. izgotovlena
i pushchena v ekspluatatsiyu turbina K-1200/1400 moshchnostyu
1200 MVt na sverhkriticheskie parametry para .
Dlya atomnyh elektrostantsiy izgotavlivayutsya kak
spetsialno sproektirovannye (LMZ – 75 MVt na
2,94 MPa ; 220 MVt na 4,41 MPa ; 500 MVt na 6,86 MPa s
chislom oborotov 3000 v minutu ; HTGZ – 500 i 1000 MVt s
chislom oborotov 1500 v minutu ), tak i obychnye standart –
nye turbiny LMZ moshchnostyu 100 i 200 MVt .

201.7 Klassifikatsiya parovyh turbin
V zavisimosti ot konstruktivnyh osobennostey , ha-
raktera teplovogo protsessa , parametrov svezhego i otrabo –
tavshego para i ispolzovaniya v promyshlennosti parovye
turbiny mozhno podrazdelit na sleduyushchie osnovnye tipy :
Po chislu stupeney :
a) odnostupenchatye turbiny s odnoy ili neskolkimi
stupenyami skorosti ; eti turbiny (obychno nebolshoy
moshchnosti ) primenyayutsya glavnym
obrazom dlya privoda
tsentrobezhnyh nasosov , ventilyatorov i drugih analogich –
nyh mehanizmov ;
b) mnogostupenchatye turbiny aktivnogo i reaktivno –
go tipov maloy , sredney i bolshoy moshchnosti .
Po napravleniyu potoka para :
a) osevye turbiny , v kotoryh potok para dvizhetsya
vdol osi turbiny ;
b) radialnye turbiny , v kotoryh potok para dvizhet –
sya v ploskosti , perpendikulyarnoy osi vrashcheniya turbiny ;
inogda odna ili neskolko poslednih stupeney moshchnyh radi –
alnyh kondensatsionnyh turbin vypolnyayutsya osevymi .
Po chislu korpusov (tsilindrov ):
a) odnokorpusnye (odnotsilindrovye );
b) dvuhkorpusnye (dvuhtsilindrovye );
v) mnogokorpusnye (mnogotsilindrovye ).
Mnogotsilindrovye turbiny , u kotoryh valy otdel –
nyh korpusov sostavlyayut prodolzhenie odin drugogo i
prisoedineny k odnomu generatoru , nazyvayutsya odnoval –
nymi ; turbiny s parallelnym raspolozheniem valov na-
zyvayutsya mnogovalnymi . V poslednem sluchae kazhdyy val
imeet svoy generator .

21Po printsipu paroraspredeleniya :
a) turbiny s drosselnym paroraspredeleniem , u ko-
toryh svezhiy par postupaet cherez odin ili neskolko od-
novremenno (v zavisimosti ot razvivaemoy moshchnosti ) ot-
kryvayushchihsya klapanov (risunok 1.6);
b) turbiny s soplovym paroraspredeleniem , u kotoryh
svezhiy par postupaet cherez dva ili neskolko posledovatel –
no otkryvayushchihsya reguliruyushchih klapanov (risunok 1.7);
v) turbiny s obvodnym paroraspredeleniem , u koto –
ryh krome podvoda svezhego para k soplam pervoy stupeni ,
imeetsya podvod svezhego para k odnoy , dvum ili dazhe trem
promezhutochnym stupenyam .

a – drosselnoe : 1 – stopornyy klapan ; 2 – reguli –
ruyushchiy drosselnyy klapan ; b – obvodnoe : 1 – sto-
pornyy klapan ; 2, 3 – reguliruyushchie drosselnyy i
obvodnoy klapany .

Risunok 1.6 – Shemy podvoda para k turbine
s drosselnym i obvodnym paroraspredeleniem .

22

a – soplovoe : 1 – stopornyy klapan ; 2 – 5 – reguli –
ruyushchie klapany ; b – soplovoe s vneshnim podvodom
para : 1 – stopornyy klapan ; 2 – 5 – reguliruyushchie
klapany ; 6 – 7 – obvodnye klapany .
Risunok 1.7 – Printsipialnye shemy soplovogo
i obvodnogo paroraspredeleniya .

Po printsipu deystviya para :
a) aktivnye turbiny , v kotoryh potentsialnaya ener –
giya para prevrashchaetsya v kineticheskuyu v
kanalah mezhdu
nepodvizhnymi lopatkami ili v soplah , a na rabochih lo-
patkah kineticheskaya energiya para prevrashchaetsya v mehani –
cheskuyu rabotu ; v primenenii k sovremennym aktivnym
turbinam eto ponyatie neskolko uslovno , tak kak oni ra-
botayut s nekotoroy stepenyu reaktivnosti na rabochih lo-
patkah , vozrastayushchey ot stupeni k stupeni po napravle –
niyu hoda para , osobenno v kondensatsionnyh turbinah .
Turbiny aktivnogo tipa vypolnyayutsya tolko osevymi ;
b) reaktivnye turbiny , v kotoryh rasshirenie para v
napravlyayushchih i rabochih kanalah kazhdoy stupeni prois –
hodit primerno v odinakovoy stepeni . Eti turbiny mogut
byt kak osevymi , tak i radialnymi , a poslednie v svoyu
ochered mogut vypolnyatsya kak s nepodvizhnymi naprav –

23lyayushchimi lopatkami , tak i s tolko vrashchayushchimisya rabo –
chimi lopatkami .
Po harakteru teplovogo protsessa :
a) kondensatsionnye turbiny s regeneratsiey ; v etih
turbinah osnovnoy potok para pri davlenii nizhe atmo –
sfernogo napravlyaetsya v kondensator . Tak kak skrytaya te-
plota paroobrazovaniya , vydelyayushchayasya pri kondensatsii
otrabotavshego para , u dannogo tipa turbin polnostyu te-
ryaetsya , to dlya umensheniya etoy poteri iz promezhutochnyh
stupeney turbiny osushchestvlyaetsya chastichnyy , nereguli –
ruemyy po davleniyu otbor para dlya podogreva pitatel –
noy vody ; kolichestvo takih otborov byvaet ot 2 – 3 do
8 – 9;
b) kondensatsionnye turbiny s odnim ili dvumya regu-
liruemymi (po davleniyu ) otborami para iz promezhutoch –
nyh stupeney dlya proizvodstvennyh i otopitelnyh tseley
pri chastichnom propuske para v kondensator ;
v) turbiny s protivodavleniem , bez kondensatora za
nimi , teplo otrabotavshego para kotoryh ispolzuetsya dlya
otopitelnyh ili proizvodstvennyh tseley ;
g) predvklyuchennye turbiny (eto takzhe turbiny s
protivodavleniem ), no ih otrabotavshiy par ispolzuetsya
dlya raboty v turbinah srednego davleniya . Takie turbiny
obychno rabotayut pri vysokih parametrah svezhego para i
primenyayutsya pri nadstroyke . Nadstroykoy nazyvaetsya
rasshirenie elektrostantsii srednih parametrov ustanov –
koy predvklyuchennyh turbin vysokih parametrov s proti –
vodavleniem i s ispolzovaniem ih otrabotavshego para
dlya privoda turbin srednih parametrov . Pri etom monti –
ruyutsya novye kotly vysokogo davleniya , a starye kotly
srednego davleniya perevodyatsya v rezerv ili demontiruyutsya ;
d) turbiny s protivodavleniem i reguliruemym po
davleniyu otborom para iz promezhutochnoy stupeni . Tur-

24biny etogo tipa prednaznacheny dlya snabzheniya potrebite –
lya parom razlichnyh parametrov ;
e) turbiny myatogo para , ispolzuyushchie dlya vyrabotki
elektroenergii otrabotavshiy par molotov , pressov i pa-
rovyh porshnevyh mashin ;
zh) turbiny dvuh i treh davleniy s podvodom otrabo –
tavshego para razlichnyh davleniy k promezhutochnym stu-
penyam turbiny .
Po parametram svezhego para :
a) turbiny srednego davleniya , rabotayushchie na svezhem
pare s davleniem 3,4 MPa i temperaturoy 435 °S;
b) turbiny povyshennogo davleniya , rabotayushchie na
svezhem pare s davleniem 8,83 MPa i temperaturoy 535 °S;
v) turbiny vysokogo davleniya , rabotayushchie na svezhem
pare s davleniem 12,75 MPa i temperaturoy 565 °S, s pro-
mezhutochnym peregrevom para do 565 °S;
g) turbiny sverhkriticheskih parametrov , rabotayushchie
na svezhem pare s davleniem 23,5 MPa i temperaturoy
560 °S, s promezhutochnym peregrevom para do 565 °S.
Po ispolzovaniyu v promyshlennosti :
a) turbiny statsionarnogo tipa s postoyannym chislom
oborotov , prednaznachennye dlya privoda elektricheskih ge-
neratorov ;
b) turbiny statsionarnogo tipa s peremennym chislom
oborotov , prednaznachennye dlya privoda vozduhoduvok ,
ventilyatorov , nasosov i t.d.
v) turbiny nestatsionarnogo tipa s peremennym chis-
lom oborotov ; turbiny etogo tipa nahodyat primenenie na
sudah (sudovye turbiny ) i na zheleznodorozhnom transpor –
te (turbolokomotivy ).
Vse perechislennye turbiny raznyh tipov v zavisimo –
sti ot ih bystrohodnosti soedinyayutsya s rabochimi mashi –

25nami neposredstvenno ili pri pomoshchi razlichnyh pere –
dach, snizhayushchih chislo oborotov .
Po chislu chasov ispolzovaniya v godu:
a) bazovye – obychno samye moshchnye , sovremennye tur-
biny , naibolee ekonomichnye i rabotayushchie ne menee 5000
chasov v godu .
b) polupikovye – rabotayut ne bolee 5000 chasov v godu ,
kak pravilo , ih ostanavlivayut na vyhodnye i prazdnich –
nye dni. Vypolnyayutsya menee ekonomichnymi , no zato bo-
lee deshevymi i manevrennymi , chem bazovye .
v) pikovye turbiny – rabotayut menee 2000 chasov v go-
du i prednaznacheny dlya pokrytiya utrennih i vechernih
pikov nagruzki .
1.8 Markirovka parovyh turbin
Dlya oboznacheniya tipov turbin primenyaetsya spetsial –
naya markirovka , opredelyayushchaya tip i naznachenie turbiny
i
sostoyashchaya iz bukvennoy i tsifrovoy chasti . Ispolzue –
mye bukvy oboznachayut :
K – turbina kondensatsionnaya (imeet nereguliruemye
regenerativnye otbory dlya podogreva kondensata i pita –
telnoy vody v podogrevatelyah nizkogo i vysokogo davle –
niya);
P – kondensatsionnaya turbina s reguliruemym proiz –
vodstvennym promyshlennym otborom para na tehnologi –
cheskie nuzhdy potrebiteley s davleniem 0,4 – 4 MPa ;
T – kondensatsionnaya turbinv s reguliruemym teplo –
fikatsionnym otborom para dlya podogreva setevoy (otopi –
telnoy ) vody s davleniem 0,07 – 0,24 MPa ;
PT – kondensatsionnaya turbina s reguliruemymi pro-
izvodstvennym i teplofikatsionnym otborami para ;

26R – turbina s protivodavleniem (kondensator otsut –
stvuet );
PR – turbina s protivodavleniem i reguliruemym
proizvodstvennym otborom para .
Pervoe chislo za bukvoy pokazyvaet nominalnuyu
moshchnost turbiny v megavattah . Maksimalnaya moshchnost
ukazyvaetsya v znamenatele drobi . Sleduyushchee chislo ozna-
chaet nominalnoe davlenie para pered turbinoy v kgs/sm2.
Dlya turbin s proizvodstvennym reguliruemym otbo –
rom para i s protivodavleniem v vide drobi ukazyvayut
davlenie para pered turbinoy (chislitel ), v otbore i pro-
tivodavlenie (znamenatel ) v kgs/sm2.
Poslednyaya tsifra , esli ona imeetsya , oznachaet nomer
zavodskoy modifikatsii turbiny .
Naprimer :
K-200-130 – kondensatsionnaya turbina nominalnoy
moshchnostyu 200 MVt , davleniem para 130 kgs/sm2 (12,7 MPa );
P-6-35/5 – kondensatsionnaya turbina nominalnoy
moshchnostyu 6 MVt , nachalnym davleniem para 35 kgs/sm2
(3,43 MPa ), s reguliruemym proizvodstvennym otborom
para davleniem 5 kgs/sm2 (0,49 MPa );
T-250/300 –240 – turbina s reguliruemym teplofikatsi –
onnym otborom para, nominalnoy moshchnostyu 250 MVt , mak-
simalnoy – 300 MVt , nominalnym davleniem 240 kgs/sm2
(23,5 MPa );
PR-25/30-90/10/0,9 – turbina s protivodavleniem
0,9 kgs/sm2 (0,088 MPa ) i proizvodstvennym otborom pa-
ra, nominalnoy moshchnostyu 25 MVt , maksimalnoy –
30 MVt , nachalnym davleniem para 90 kgs/sm2 (8,82 MPa )
i davleniem v promyshlennom otbore 10 kgs/sm2 (0,98 MPa ).
V markirovke turbin AES chasto ukazyvayut chastotu
vrashcheniya rotora :

27K-500-60/1500 – kondensatsionnaya turbina nominal –
noy moshchnostyu 500 MVt , nachalnym davleniem para
60 kgs/sm2 (5,88 MPa ), chastotoy vrashcheniya 1500 oborotov v
minutu .
Neobhodimo otmetit , chto kazhdomu nachalnomu dav-
leniyu para sootvetstvuet opredelennaya nachalnaya tempe –
ratura para (tablitsa 1.1).
Tablitsa 1.1
Nachalnoe davlenie Ro, kgs/sm2 35 90 130 240
Nachalnoe davlenie Ro, MPa 3,44 8,83 12,75 23,5
Nachalnaya temperatura To, °S 435 535 560 560

Kondensatsionnye turbiny moshchnostyu 160 MVt i
vyshe proektiruyutsya , kak pravilo , dlya realizatsii tsikla s
promezhutochnym peregrevom para .
Raschetnaya temperatura ohlazhdayushchey vody (dlya ohla –
zhdeniya otrabotavshego para ) dlya kondensatsionnyh turbin
bolshoy moshchnosti ( 50 MVt i vyshe ) prinimaetsya 10-12 °S.
Dlya turbin s otborom para i kondensatsionnyh maloy
moshchnosti (menshe 50 MVt ) temperatura ohlazhdayushchey
vody prinimaetsya 20 °S, t.k. eti turbiny , kak pravilo ,
ustanavlivayutsya na teploelektrotsentralyah (TETs ) v gorod –
skoy cherte ili na zavodskoy territorii , gde primenyaetsya
oborotnaya (basseyny , gradirni ) sistema tehnicheskogo vo-
dosnabzheniya .
Pod nominalnoy moshchnostyu turbiny ponimaetsya
naibolshaya moshchnost , kotoruyu turbina dolzhna razvivat
dlitelno na zazhimah generatora pri nominalnyh znache –
niyah vseh drugih osnovnyh parametrov (para , ohlazhdayu –
shchey vody , tehnicheskogo sostoyaniya ).
Pri etom nominalnaya moshchnost dlya turbin «K» i
«R» obespechivaetsya pri ispolzovanii nereguliruemyh

28otborov para dlya vneshnih potrebiteley tepla , predusmot –
rennyh tehnicheskimi trebovaniyami i instruktsiyami zavo-
da-izgotovitelya .
Dlya turbin «P», «T», «PT» i «PR» nominalnaya moshch –
nost obespechivaetsya pri nominalnyh znacheniyah vseh
drugih osnovnyh parametrov , a takzhe pri otkloneniyah ot-
delnyh iz nih, dopuskaemyh GOSTom i zavodom –
izgotovitelem turbiny .
Maksimalnaya moshchnost dlya turbin «K» – eto nai-
bolshaya moshchnost , kotoruyu turbina dolzhna razvivat na
zazhimah generatora pri nominalnyh znacheniyah vseh dru-
gih osnovnyh parametrov , chistoy protochnoy chasti i pri
otsutstvii otbora para dlya vneshnih potrebiteley tepla .
Dlya turbin «P», «T», «R» i «PR» maksimalnaya moshch –
nost – eto moshchnost , kotoruyu turbina mozhet dlitelno
razvivat na zazhimah generatora pri sootvetstvuyushchih
izmeneniyah kolichestva otbiraemogo para , a takzhe pri ot-
kloneniyah ot nominalnyh znacheniy davleniya para v ot-
borah ili protivodavlenii v predelah , dopuskaemyh
GOSTom i zavodom – izgotovitelem .
1.9 Ponyatie o paroturbinnoy ustanovke
Turbina vmeste s elektrogeneratorom – turboagregat –
eto tolko chast turboustanovki , vklyuchayushchey mnogo raz-
lichnyh mashin
i mehanizmov . Turboustanovka tesno svyaza –
na s paroproizvodyashchey chastyu elektrostantsii – s kotlom ,
parogeneratorom , kameroy sgoraniya , reaktorom . Vse eti
mashiny i mehanizmy vzaimozavisimy , t.e. izmenenie re-
zhima raboty odnogo vliyaet na rabotu drugih mehanizmov .
Takim obrazom , parovye turbiny , kak silovye dvigateli ,
v promyshlennosti i energetike mogut byt ispolzovany
tolko v sochetanii s drugim energeticheskim oborudovaniem .

29Prosteyshaya printsipialnaya shema paroturbinnoy
ustanovki pokazana na risunke 1.8.

a – paroturbinnaya ustanovka : 1 – kotel ; 2 – paropere –
grevatel ; 3 – parovaya turbina ; 4 – kondensator ;
5 – kondensatnyy nasos ; 6 – elektricheskiy generator ;
7 – podogrevatel nizkogo davleniya ; 8 – deaerator ;
9 – pitatelnyy nasos ; 10 – podogrevatel vysokogo
davleniya ;
b – gazoturbinnaya ustanovka : 1 – vozdushnyy kompres –
sor; 2 – regenerator ; 3 – kamera sgoraniya ; 4 – gazovaya
turbina ; 5 – elektricheskiy generator ; 6 – puskovoy
elektricheskiy dvigatel ; 7 – toplivnyy nasos ;
8 – filtr dlya ochistki vozduha .

Risunok 1.8 – Prosteyshie shemy paro – i
gazoturbinnyh ustanovok .

Paroturbinnaya ustanovka sostoit iz:
kotla s paroperegrevatelem , v kotorom pitatelnaya
voda pod sootvetstvuyushchim davleniem prevrashchaetsya v su-
hoy nasyshchennyy par, zatem – v peregretyy ;

30turbiny , v kotoroy potentsialnaya energiya para pre-
vrashchaetsya v kineticheskuyu , a poslednyaya – v mehanicheskuyu
energiyu na valu ;
kondensatora , prednaznachennogo dlya kondensatsii ot-
rabotavshego v turbine para ;
kondensatnogo nasosa , podayushchego kondensat v sistemu ;
regenerativnyh podogrevateley ;
deaeratora , v kotorom udalyaetsya kislorod i drugie
rastvorennye v vode gazy iz pitatelnoy vody ;
pitatelnogo nasosa , podayushchego pitatelnuyu vodu v
kotel ;
elektricheskogo generatora , vyrabatyvayushchego elek-
tricheskuyu energiyu .
Par, postupayushchiy iz kotla v turbinu , nazyvayut sve-
zhim parom .
Gazoturbinnaya ustanovka sostoit iz:
vozdushnogo kompressora , szhimayushchego atmosfernyy
vozduh do trebuemogo davleniya ;
regeneratora , v kotorom vozduh iz kompressora po-
dogrevaetsya za schet tepla otrabotavshih gazov turbiny ;
kamery sgoraniya , gde proishodit sgoranie topliva ;
gazovoy turbiny ;
elektricheskogo generatora ;
puskovogo elektrodvigatelya ;
filtrov dlya ochistki vozduha .

312 RABOChIY PROTsESS V PAROVOY TURBINE
2.1 Izmenenie sostoyaniya vodyanogo para
Sostoyanie vodyanogo para , uchastvuyushchego v kakom libo
tehnicheskom protsesse , nepreryvno izmenyaetsya v techenie
etogo protsessa .
Izohoricheskiy protsess – izmenenie sostoyaniya para
pri postoyannom obeme (υ= const ). Eto proishodit pri
podvode ili otvode tepla k paru , nahodyashchemusya v germe –
tichno zakrytom sosude . Pri podvode tepla davlenie i
temperatura para uvelichivayutsya , pri otvode – umensha –
yutsya . Nikakoy raboty par pri etom ne sovershaet .
Izotermicheskiy protsess – izmenenie sostoyaniya para
pri postoyannoy temperature ( t = const ). Etot protsess dlya
vlazhnogo nasyshchennogo para vozmozhen tolko pri neiz –
mennom davlenii , t.k. opredelennoy temperature nasy –
shchennogo para vsegda sootvetstvuet strogo opredelennoe
davlenie . Pri etom izmenyayutsya stepen suhosti , plot –
nost , entalpiya . Suhoy nasyshchennyy par pri izotermiche –
skom rasshirenii stanovitsya peregretym ; izotermicheskiy
protsess svyazan s izmeneniem davleniya i obema : pri ras-
shirenii uvelichivaetsya obem i davlenie , pri szhatii na-
oborot .
Izobaricheskiy protsess – eto izmenenie sostoyaniya pa-
ra pri postoyannom davlenii ( r = const ). Etot protsess
proishodit pri podvode tepla k paru , nahodyashchemusya v tsi-
lindre s podvizhnym porshnem , na kotoryy deystvuet na-
gruzka . Pri etom par rasshiryaetsya i sovershaet rabotu po
peremeshcheniyu porshnya , zanimaya bolshiy obem v tsilind –
re. Temperatura peregretogo para pri etom povyshaetsya , a
temperatura nasyshchennogo para ne menyaetsya .

32Adiabaticheskiy protsess – izmenenie sostoyaniya para
bez podvoda i otvoda teploty . Etot protsess vozmozhen
tolko teoreticheski , esli izmenenie sostoyaniya para pro-
ishodit v sosude s teplonepronitsaemymi stenkami .
Pri adiabaticheskom rasshirenii nasyshchennogo para
proishodit ego uvlazhnenie , pri adiabaticheskom szhatii –
podsushivanie .
U peregretogo para pri adiabaticheskom rasshirenii
temperatura padaet , pri szhatii povyshaetsya .
Prakticheski osushchestvit adiabaticheskiy protsess
nelzya , t.k. ot treniya i teploobmena v realnyh mashinah
izbavitsya ne udaetsya . Pri izuchenii rabochego protsessa
turbin chasto prinimayut , chto protsess proishodit v ide-
alnoy turbine , bez vysheupomyanutyh poter , a potom v
raschety vvodyat popravki .
Politropicheskiy protsess – izmenenie sostoyaniya para
pri izmenyayushchihsya davlenii , temperature , obeme i pri
podvode ili otvode tepla . Etot protsess imeet mesto v su-
shchestvuyushchih parovyh mashinah i turbinah , rabota para v
kotoryh vsegda soprovozhdaetsya poteryami tepla v okru –
zhayushchuyu sredu cherez metallicheskie stenki truboprovo –
dov, kanalov i korpusov i pritokom tepla za schet preobra –
zuyushcheysya v teplotu raboty treniya , udarov i vihreobrazo –
vaniya v parovoy strue .
Protsess drosselirovaniya . Etot protsess imeet mesto ,
naprimer , pri protekanii para cherez nepolnostyu otkry –
tyy ventil . Vo vremya prohoda cherez uzkuyu shchel par pri
padenii davleniya priobretaet bolshuyu skorost , kotoraya
zatem tratitsya na zavihrivanie v vypusknom patrubke ven-
tilya . Entalpiya para bolee nizkogo davleniya , poluchennogo
v rezultate drosselirovaniya , ravna entalpii para , pod-
vodimogo k ventilyu .

33Vse perechislennye izmeneniya sostoyaniya para naglyad –
no izobrazhayutsya na diagramme sostoyaniy para , tak nazy –
vaemoy hs-diagramme (risunok 2.1), polzuyas kotoroy
mozhno v praktike raboty s parovymi turbinami nayti so-
stoyanie para (stepen suhosti h, entalpiyu h i t.p.) posle
ego rasshireniya ot izvestnogo nachalnogo sostoyaniya do ko-
nechnogo davleniya r1 ili zhe opredelit perepad tepla pri
etom rasshirenii .

Risunok 2.1 – h-s diagramma dlya vodyanogo para .

Diagramma postroena tak, chto kazhdomu sostoyaniyu pa-
ra na ney otvechaet tochka , a vsyakiy protsess izmeneniya so-

34stoyaniya izobrazhaetsya liniey , soedinyayushchey tochki , opre –
delyayushchie nachalnoe i konechnoe sostoyanie para .
Na hs-diagramme po vertikalnoy osi v opredelennom
masshtabe otlozheny znacheniya entalpii h, po gorizon –
talnoy osi – entropii s vodyanogo para . Adiabaticheskoe
rasshirenie para izobrazitsya na diagramme vertikalnoy
pryamoy (adiabatoy ); dlina etoy pryamoy sootvetstvuet raz-
nosti entalpiy svezhego i otrabotavshego para v ideal –
noy turbine , rabotayushchey , kak ukazano vyshe , bez teploob –
mena i treniya . Eta raznost entalpiy oboznachaetsya ∆h i
nazyvaetsya adiabaticheskim ili raspolagaemym teplopa –
deniem (raspolagaemym perepadom tepla ) ili rabotospo –
sobnostyu para .
Vsya diagramma razdelena zhirnoy krivoy na dve chasti ,
iz kotoryh verhnyaya predstavlyaet soboy oblast peregreto –
go para , a nizhnyaya – oblast nasyshchennogo para . Eta krivaya
nazyvaetsya pogranichnoy krivoy para ili liniey nasyshche –
niya. Na diagramme naneseny eshche sleduyushchie linii :
– krivye postoyannogo davleniya (izobary );
– krivye postoyannoy temperatury (izotermy ),
imeyushchiesya tolko v oblasti peregretogo para , tak
kak v oblasti nasyshchennogo para oni sovpadayut s
izobarami ;
– krivye postoyannoy suhosti , imeyushchiesya tolko v
oblasti vlazhnogo para . Poslednyaya iz etih krivyh
sovpadaet s pogranichnoy krivoy , tak kak suhoy na-
syshchennyy par imeet h = 1 pri vseh davleniyah .

352.2 Teplovoy protsess v stupeni parovoy turbiny

2.2.1 Protsess v soplah

Protsess rasshireniya para svyazan s preobrazovaniem
potentsialnoy energii v kineticheskuyu : entalpiya para
ponizhaetsya – skorost techeniya vozrastaet .
Iz termodinamiki izvestno , chto v idealnom sluchae
istecheniya para iz sopla (bez ucheta teploobmena s vneshney
sredoy , poter energii na trenie i vihrevye dvizheniya )
preobrazovanie potentsialnoy energii v kineticheskuyu
podchinyaetsya uravneniyu energii
,22
02
1
1 0c chht
t−=− (2.1)
gde h0, h1t – nachalnaya i konechnaya entalpiya 1 kg
para , Dzh/kg;
s0 – nachalnaya skorost para pered soplom ,
m/sek;
s1t – teoreticheskaya skorost para na vyhode
iz sopla , m/sek.
Iz uravneniya (2.1) nahoditsya teoreticheskaya (bez ucheta
poter ) skorost
() , 2 22
0 02
0 1 0 1 c h c hh cc
t t +∆=+−= (2.2)
gde tchh h1 0 0−=∆ – izoentropicheskiy teplovoy pere –
pad v soplovyh ili napravlyayushchih
kanalah , Dzh/kg.
Esli skorost s0 nevelika , to eyu mozhno prenebrech , i
togda
. 20 1c
t h c∆= (2.3)

36V parovyh turbinah shiroko ispolzuyut koltsevye
turbinnye reshetki – sistemu kanalov , obrazovannuyu us-
tanovlennymi po koltsu profilyami spetsialnoy –formy .
Vse profili v reshetke odinakovy , ih ustanavlivayut
na ravnom rasstoyanii drug ot druga i odinakovym obra –
zom. V rezultate mezhdu profilyami obrazuyutsya kanaly ,
cherez kotorye protekaet par (risunok 2.2).
Vhodnaya chast profilya nazyvaetsya vhodnoy kromkoy ,
vyhodnaya – vyhodnoy kromkoy ; vypuklaya chast spinkoy
ili storonoy razrezheniya , vognutaya – storonoy davleniya ;
vyhodnaya chast kanala – kosym srezom .
Putem izmeneniya formy profiley i raspolozheniya ih
v reshetke mozhno poluchit neobhodimuyu formu kanalov .
V paroturbostroenii nahodyat preimushchestvennoe
primenenie suzhivayushchiesya sopla s kosym srezom i v red-
kih sluchayah rasshiryayushchiesya s kosym srezom (risunok 2.2,
v i g). Suzhivayushchiesya i rasshiryayushchiesya sopla bez kosogo
sreza ( risunok 2.2, a i b) primenyayutsya v vodo – i paro –
struynyh ezhektorah .
Podvod para k soplam turbiny nazyvaetsya polnym ,
esli sopla raspolozheny po vsey okruzhnosti tsilindra i
par postupaet srazu na vse rabochie lopatki . Esli zhe sopla
raspolozheny na chasti okruzhnosti , to takoy podvod para k
stupeni nazyvaetsya partsialnym (primenyaetsya u turbin
nebolshoy moshchnosti ).
Otnoshenie dugi m1, zanyatoy soplami , k dline okruzh –
nosti dπnazyvayut stepenyu partsialnosti i oboznacha –
yut ε.
,1
dzt
dmi iπ
π
ε⋅== (2.4)
gde d – sredniy diametr stupeni (diametr sredney
okruzhnosti lopatok );

37 ti – shag sopl po sredney okruzhnosti ;
zi – chislo soplovyh kanalov .
Poteri energii v soplah uvelichivayutsya s umensheni –
em vysoty sopl i stepeni partsialnosti .

a – suzhivayushcheesya soplo bez kosogo sreza ; b – rasshi –
ryayushcheesya soplo bez kosogo sreza ; v – suzhivayushcheesya
soplo s kosym srezom ; g – rasshiryayushcheesya soplo s ko-
sym srezom ; kontury 1, 2, 3 – kosye srezy sopl .
Risunok 2.2 – Eskizy soplovyh kanalov .
Dlya turbin nebolshoy moshchnosti i neznachitelnym
propuskom para pri skorosti vrashcheniya 3000 ob/min zna-
cheniya
t1 i ε poluchayutsya ochen malymi . V etih sluchayah u
nestandartnyh parovyh turbin povyshayut rabochee chislo

38oborotov do 5000-6000 v minutu , chto pozvolyaet umenshit
diametr rabochego kolesa pri sohranenii okruzhnoy skoro –
sti i poluchit priemlemye znacheniya t1 i ε.
U sovremennyh statsionarnyh parovyh turbin vo vseh
stupenyah , krome reguliruyushchih , podvod para osushchestvlya –
etsya po polnoy okruzhnosti , t.e. s partsialnostyu ε=1.
Raschet suzhivayushchegosya sopla svoditsya k opredeleniyu
vyhodnoy ploshchadi poperechnogo secheniya , dlya rasshiryayu –
shchegosya sopla dolzhny byt opredeleny takzhe ploshchad
minimalnogo secheniya i dlina sopla .
Ploshchad poperechnogo secheniya opredelyaetsya po urav –
neniyu nerazryvnosti strui para :
,
υcfG⋅= (2.5)
gde G – rashod para cherez soplo , kg/sek;
f – ploshchad poperechnogo secheniya sopla , m2;
υ – udelnyy obem para v rasschityvaemom
sechenii , m3/kg;
s – skorost para v etom sechenii , m/sek.
Rashod para pri raschete sopla yavlyaetsya zadannoy ve-
lichinoy . Takim obrazom , dlya opredeleniya secheniya , koto –
roe ravno
cGfυ⋅= , (2.6)
neobhodimo znat velichiny υ i s; ih mozhno opredelit ,
polzuyas hs- diagrammoy .
Raschet rasshiryayushchegosya sopla proizvoditsya analo –
gichnym obrazom . Naimenshee sechenie fmin mozhet byt op-
redeleno iz formuly

39, 203
00υrf Gmin= (2.7)
gde r0 – davlenie para pered soplom ;
υ0 – udelnyy obem para pered soplom , m3/kg;
fmin – ploshchad poperechnogo secheniya gorla sopla ,
m2.
Dlina rasshiryayushcheysya chasti sopla kruglogo secheniya
mozhet byt opredelena po formule
,
22γtgd dmin maks−=l (2.8)
gde dmaks – diametr sopla u vyhoda ;
dmin – diametr gorloviny sopla ;
γ – ugol rasshireniya sopla , kotoryy
obychno prinimaetsya ravnym 6-10° v
zavisimosti ot zhelatelnoy dliny
sopla (risunok 2.2).
2.2.2 Protsess na lopatkah , treugolniki skorostey
Vo vseh sovremennyh turbinah , za isklyucheniem ne-
skolkih spetsialnyh konstruktsiy , struya para , vytekayu –
shchego iz sopel , napravlena pod nekotorym uglom k plosko –
sti, v kotoroy vrashchaetsya disk s rabochimi
lopatkami . Na
rabochie lopatki par dolzhen vstupat po vozmozhnosti bez
udara vo izbezhanie poter kineticheskoy energii . Bez-
udarnyy vhod na rabochie lopatki opredelyaetsya tem, chto
otnositelnaya skorost para pri vhode na rabochuyu lopat –
ku napravlena po kasatelnoy k profilyu lopatki na vhode
(risunok 2.3).

40

Risunok 2.3 – Treugolniki skorostey
odnostupenchatoy aktivnoy turbiny .
Na risunke 2.3 izobrazheny treugolniki skorostey
dlya stupeni aktivnoy turbiny pri normalnyh usloviyah
ee raboty . Eti treugolniki predstavlyayut soboy grafiki
vektorov skorosti pri vhode para na rabochie lopatki i
pri vyhode s nih.
Dopustim , chto os sopla raspolozhena pod uglom α1 k
ploskosti AV vrashcheniya diska i chto struya para podoydet k
rabochim lopatkam pod etim uglom α1. Absolyutnaya sko-
rost para pri vhode na lopatku izobrazitsya pri etom vek-
torom s1. Odnako lopatki dvizhutsya so skorostyu i (sleva
napravo po risunku 2.3), kotoruyu prinimayut ravnoy ok-
ruzhnoy skorosti na srednem diametre stupeni . Sledova –
telno , struya para vstupit na lopatki s nekotoroy otnosi –

41telnoy skorostyu w1. Velichina etoy skorosti yavlyaetsya
geometricheskoy raznostyu skorostey s1 i i1; nahoditsya
ona sleduyushchim postroeniem .
Opredeliv po formule 2.3 velichinu s1 , stroim v op-
redelennom masshtabe , naprimer 10 m/sek=1 mm, vektor s1
pod uglom α1 (risunki 2.3 i 2.4). Iz kontsa etogo vektora
otkladyvaem vzyatyy v tom zhe masshtabe vektor i; otklady –
vaem ego v storonu , protivopolozhnuyu napravleniyu deyst –
vitelnogo dvizheniya , tak kak vektor i nuzhno vychest iz
vektora s1.

Risunok 2.4 – Treugolniki skorostey odnostupencha –
toy aktivnoy turbiny pri razlichnyh
1cu.
Soediniv nachalo vektora s1 s kontsom vektora i, polu –
chim treugolnik , v kotorom storona w1 predstavlyaet soboy
geometricheskuyu raznost skorostey s1 i i, t.e. vyrazhaet
iskomuyu otnositelnuyu skorost vstupleniya para na lopat –
ki.

42Vektor w1 budet napravlen pod uglom β1 k ploskosti
vrashcheniya diska . Ochevidno , chto β1 i est tot pravilnyy
ugol profilya lopatki , pri kotorom struya vstupit na lo-
patku bez udara . Vozmozhnost udara i svyazannoy s nim po-
teri kineticheskoy energii poyavitsya tolko pri izmenenii
skorosti s1 istecheniya para iz sopla ili pri izmenenii
okruzhnoy skorosti i, ili, nakonets , pri otklonenii strui
ot osi sopla .
Vnutrennyaya chast lopatki (rabochaya poverhnost )
obychno ocherchena po duge okruzhnosti . Proydya po lopatoch –
nomu kanalu , par budet uhodit iz nego s otnositelnoy
skorostyu w2, napravlennoy pod uglom β2, kotoryy opre –
delyaetsya napravleniem profilya spinki lopatki pri vyho –
de para . V aktivnyh stupenyah ugol β2 chasto vybirayut rav-
nym uglu β1. Otnositelnaya skorost w2 budet neskolko
menshe skorosti w1 , tak kak pri protekanii para po mezh-
dulopatochnomu kanalu proishodyat poteri kineticheskoy
energii . Velichinu w2 mozhno opredelit v etom sluchae po
formule
,1 2 w wψ= (2.9)
gde ψ – skorostnoy koeffitsient rabochih lopatok ;
opredelyaetsya v zavisimosti ot vysoty lo-
patki , ili prinimaetsya 0,93-0,94 dlya aktiv –
noy stupeni , w = 0,95-0,96 – dlya reaktivnoy .
Absolyutnaya skorost s2 vyhoda para s rabochih lopa –
tok i ugol ee napravleniya α2 mogut byt opredeleny po-
stroeniem vtorogo ( vyhodnogo ) treugolnika skorostey .
Dlya etogo stroim vektor w2 pod uglom β2 i ot kontsa ego
otkladyvaem vektor okruzhnoy skorosti i. Soediniv nacha –
lo vektora w2 pryamoy s kontsom vektora i , poluchim vektor

43s2 , predstavlyayushchiy soboy geometricheskuyu summu vekto –
rov otnositelnoy i okruzhnoy skorosti (risunok 2.3).
Absolyutnaya skorost s2 predstavlyaet soboy skorost ,
ne ispolzovannuyu na lopatkah . Poetomu interesno ras-
smotret , pri kakih usloviyah s2 budet imet naimenshuyu
velichinu .
Dopustim , prenebregaya poteryami , chto otnositelnye
skorosti w1 i w2 ravny . Togda pri ravenstve uglov β1 i β2
my mozhem povernut vyhodnoy treugolnik i sovmestit
ego vershinu s vershinoy vhodnogo treugolnika tak, chtoby
storony w1 i w2 sovpali ( risunok 2.4, sverhu ). Rassmatri –
vaya poluchennuyu figuru , my uvidim , chto pri dannyh s1 i
α2 velichinu s2 mozhno izmenyat uvelichivaya ili umenshaya
i. Naimenshee znachenie s2 poluchit pri α2 =90° ( risunok
2.4, snizu ); etomu znacheniyu budet sootvetstvovat nekoto –
raya okruzhnaya skorost , velichinu kotoroy mozhno oprede –
lit iz poluchennogo pryamougolnogo treugolnika :
, cos 21 1α cu= (2.10)
otkuda
.2cos1
1α=cu
(2.11)
Ochevidno , chto eto ravenstvo spravedlivo dlya lyubogo
ugla naklona sopla .
Polnoe ispolzovanie kineticheskoy energii na lo-
patkah imeet mesto pri s2 =0 ( teoreticheskiy sluchay ); eto
uslovie budet soblyudeno pri α1 =0, t.e. pri cosα = 1. Sle-
dovatelno , pri etom
.21
1=cu

44Prakticheski , v parovoy turbine obychnogo tipa net
vozmozhnosti , da i nevygodno podvodit par k lopatkam
pod slishkom malym uglom α1.
Obychno α1 berut ot 12 do 20° i naivygodneyshee
1cu
poluchaetsya ravnym ot 0,42 do 0,55. Nalichie treniya i ute-
chek v stupeni privodit k nekotoromu snizheniyu naivy –
godneyshego znacheniya otnosheniya
1cu. V odnostupenchatyh
turbinah eto otnoshenie neredko prinimayut ravnym
0,35-0,3, chto pozvolyaet pri dannom teplovom perepade
primenyat diski menshih diametrov .
Nuzhno otmetit , chto pravilnyy vybor
1cu pri ras-
chete turbiny yavlyaetsya odnim iz reshayushchih faktorov eko-
nomichnosti .
Pri raschete aktivnoy turbiny s neskolkimi stupe –
nyami davleniya dlya profilirovaniya i izgotovleniya tur-
binnyh lopatok s ekonomicheski vygodnymi i nadezhnymi
pokazatelyami treugolniki skorostey stroyat ukazannym
vyshe metodom otdelno dlya kazhdoy stupeni , prichem oni
imeyut v obshchem takoy zhe vid, kak izobrazhennye na risun –
ke 2.3. Neskolko inache proizvoditsya postroenie tre-
ugolnikov skorostey dlya turbiny so stupenyami skorosti ,
tak kak v etom sluchae kineticheskaya energiya strui para is-
polzuetsya ne v odnom , a v dvuh ( ili neskolkih ) ryadah
rabochih lopatok , dvizhushchihsya s odinakovoy okruzhnoy
skorostyu .
Treugolniki skorostey dlya dvuhvenechnogo diska po-
kazany na risunke 2.5. Par postupaet iz sopla na lopatki
pervogo ryada s absolyutnoy skorostyu s1, napravlennoy

45pod uglom α1; otnositelnaya skorost pri vhode na rabo –
chie lopatki pervogo ryada budet w1 , a pri vyhode s nih –
w2. Absolyutnaya skorost s2 pri vyhode s pervogo ryada ra-
bochih lopatok imeet znachitelnuyu velichinu (tak kak ok-
ruzhnaya skorost v etom sluchae mala po sravneniyu s s1, ot-
noshenie
1cuberetsya ravnym priblizitelno 41).

Risunok 2.5 – Treugolniki skorostey dlya
dvuhvenechnogo aktivnogo diska .

So skorostyu s2 par vstupaet v napravlyayushchie lopat –
ki. Tak kak napravlyayushchie lopatki nepodvizhny , to raboty
v nih par ne sovershaet , a lish izmenyaet svoe napravlenie ;
pri etom skorost para neskolko padaet i pri postroenii
treugolnika vhodnyh skorostey dlya vtorogo ryada lopatok
nuzhno ishodit iz absolyutnoy skorosti s1, kotoraya tolko
nemnogo menshe s2. Postroenie treugolnikov skorostey
dlya vtorogo ryada rabochih lopatok proizvoditsya tak zhe, kak

46i dlya pervogo ryada , uchityvaya , chto oba ryada lopatok imeyut
odinakovuyu okruzhnost .
Pri postroenii treugolnikov skorostey dlya reak-
tivnoy turbiny nuzhno uchityvat , chto v kanalah , obrazo –
vannyh rabochimi lopatkami , proishodit rasshirenie pa-
ra, a sledovatelno , i vozrastanie ego skorosti . Par pod-
voditsya k napravlyayushchim lopatkam , obrazuyushchim sopla , so
skorostyu s0, rasshiryaetsya i so skorostyu s1 podhodit pod
uglom α1 k rabochim lopatkam ( risunok 2.6). Obychnym ob-
razom stroitsya vhodnoy treugolnik skorostey i oprede –
lyaetsya otnositelnaya skorost , s kotoroy par vhodit na
rabochie lopatki , a takzhe ugol β1.
V svyazi s tem, chto mezhdu rabochimi lopatkami takzhe
proishodit rasshirenie para , otnositelnaya skorost w2
vyhoda para iz kanalov , obrazovannyh rabochimi lopatka –
mi, budet bolshe w1. Velichinu w2 opredelyayut vychisleni –
em. Esli prinyat , kak eto obychno byvaet , chto k naprav –
lyayushchim lopatkam par podhodit so skorostyu s0 = w1 i chto
teploperepady na napravlyayushchih i rabochih lopatkah odi-
nakovy , to skorost w2 budet ravna skorosti s1. Znaya otno –
sitelnuyu skorost w2, netrudno postroeniem obychnogo
treugolnika skorostey opredelit absolyutnuyu skorost
s2 vyhoda para iz rabochih lopatok . Pri odinakovyh pro-
filyah rabochih i napravlyayushchih lopatok ugly β2 i α1 rav-
ny i oba treugolnika poluchayutsya sovershenno odinako –
vymi , chto pozvolyaet obhoditsya postroeniem tolko odno –
go iz nih.

47

Risunok 2.6 – Treugolniki skorostey reaktivnoy turbiny .

Udar lopatki o chastitsy vody . Poznakomivshis s po-
stroeniem treugolnikov skorostey , my mozhem grafiche –
ski izobrazit shemu yavleniy , proishodyashchih pri rabote
stupeni turbiny vlazhnym parom . Po vyhode iz sopel ili
napravlyayushchih lopatok kapelki vlagi , soderzhashchiesya v
parovoy strue , budut imet absolyutnuyu skorost s1v
menshuyu , chem absolyutnaya skorost s1 potoka para . Po-
stroiv treugolniki skorostey dlya vlagi i para ( risunok
2.7), my uvidim , chto napravleniya otnositelnyh skoro –
stey w1v – kapelek vody i w1– potoka para – ne sovpadut .
Bezudarnoe vstuplenie na kromku lopatki budet obespeche –
no pri –rabote turbiny tolko dlya potoka para ; chto zhe
kasaetsya kapelek vlagi , to napravlenie ih otnositelnoy
skorosti takovo , chto kapelki budut vstupat na lopatki s
udarom v verhnyuyu chast spinki lopatki .

48

Risunok 2.7 – Deystvie kapel vody na spinki
lopatok .
2.3 Klassifikatsiya poter v turbinah
Obshchaya velichina poter v turbine opredelyaetsya raz-
nitsey mezhdu teoreticheskoy moshchnostyu
Nt i deystvitel –
noy N0e na valu turbiny
.0e t p N N N−=∆ (2.12)
Vse poteri , voznikayushchie v parovoy turbine , mozhno
razdelit na dve gruppy :
poteri vnutrennie , t.e. poteri , neposredstvenno
vliyayushchie na izmenenie sostoyaniya rabochego tela pri ego
rasshirenii v turbine ;
poteri vneshnie , t.e. poteri , kotorye ne vliyayut na
izmenenie sostoyaniya rabochego tela pri ego rasshirenii v
turbine .
K pervoy gruppe poter mozhno otnesti :
– poteri v klapanah ,
– poteri v soplah ( napravlyayushchih lopatkah ),
– poteri na rabochih lopatkah ,

49- poteri s vyhodnoy skorostyu ,
– poteri na trenie i ventilyatsiyu ,
– poteri cherez vnutrennie zazory ,
– poteri ot vlazhnosti para ,
– poteri v vypusknom patrubke .
Ko vtoroy gruppe poter mozhno otnesti :
– poteri ot utechek cherez kontsevye uplotneniya ,
– mehanicheskie poteri .
2.3.1 Poteri v klapanah . Par, postupayushchiy v turbi –
nu, dolzhen proyti cherez
zapornye i reguliruyushchie orga-
ny, ustanovlennye pered turbinoy : glavnyy stopornyy i
reguliruyushchie klapany .
Stopornyy i reguliruyushchie klapany otnosyatsya nepo –
sredstvenno k turbine i sostavlyayut odnu iz ee konstruk –
tivnyh chastey . Takim obrazom , sostoyanie svezhego para pe-
red turbinoy harakterizuetsya ego sostoyaniem pered sto-
pornym klapanom .
Protekanie para cherez stopornyy i reguliruyushchie
klapany soprovozhdaetsya poteryami davleniya , t.e. svyazano s
drosselirovaniem ( myatiem ) para . Mozhno prinyat , chto pri
drosselirovanii entalpiya para ne izmenyaetsya , t.e.
const h=0 .
Velichina poteri davleniya ot drosselirovaniya pri
polnostyu otkrytyh klapanah mozhet sostavit do 5 %
davleniya svezhego para r0.
V sovremennyh parovyh turbinah v svyazi s primene –
niem horosho obtekaemyh form reguliruyushchih klapanov
udaetsya umenshit poteryu davleniya v nih do 3 %. Pri
raschetah rekomenduetsya pinimat poteryu davleniya ot
drosselirovaniya v predelah ( )0 05,0 03,0 r pk−=∆ .

50Protsess drosselirovaniya v parovpusknyh organah ,
snizhaya davlenie svezhego para do krr p ∆−=′0 0 , umensha –
et raspolagaemyy teploperepad turbiny na velichinu po-
teri drosselirovaniya 0 0k hh h '−=∆ .

2.3.2. Poteri v soplah ( ili v napravlyayushchih lopat –
kah), voznikayut vsledstvie treniya chastits para o stenki
sopla i drug o druga ; poslednee vyzyvaetsya tem, chto chas-
titsy para dvizhutsya v sople s razlichnymi skorostyami :
chastitsy , prilegayushchie k stenkam sopla , dvizhutsya medlen –
nee chastits , nahodyashchihsya v tsentralnoy chasti strui . Kro-
me togo, protekanie para cherez soplo neizbezhno soprovo –
zhdaetsya vihrevymi dvizheniyami chastits para , chto vyzyva –
etsya neodinakovostyu ih skorostey , vozniknoveniem
inertsionnyh sil ( v krivolineynyh soplah ), stremyashchihsya
smestit chastitsy k stenke sopla , sherohovatostyu stenok
sopla i t.d. V rezultate absolyutnaya skorost vyhoda para
iz sopla nizhe teoreticheskoy , a sledovatelno , chast kine –
ticheskoy energii strui teryaetsya ( tochnee – prevrashchaetsya v
teplovuyu energiyu ). Velichina poteri v osnovnom zavisit
ot razmerov sopla , radiusov krivizny poverhnostey sopl
i stepeni sherohovatosti ih, a takzhe ot skorosti para .
Naimenshie poteri byvayut u frezerovannyh sopl s pra-
vilnymi pologimi ochertaniyami poverhnostey i gladki –
mi stenkami , rabotayushchih pri nebolshih skorostyah para .
Rabota treniya chastits para drug o druga i o stenki so-
pla privodit k povysheniyu ego entalpii , poetomu en-
talpiya para , vyhodyashchego iz sopla , budet vyshe teoretiche –
skoy na velichinu , sootvetstvuyushchuyu potere kineticheskoy
energii . Deystvitelnaya skorost istecheniya para iz sopla
poluchaetsya umnozheniem teoreticheskoy skorosti vyhoda iz
sopla na skorostnoy koeffitsient ϕ. Velichina etogo ko-
effitsienta dlya razlichnyh skorostey para i razmerov so-

51pla sostavlyaet ot 0,93 do 0,98; v bolshinstve sluchaev ϕ =
0,95÷0,96. Poterya v soplah pri etih znacheniyah ϕ sostavlya –
et do 8 % ot raspolagaemogo teplopadeniya .
2.3.3 Poteri na rabochih lopatkah voznikayut vsledst –
vie neizbezhnyh udarov chastits para o kromki lopatok ,
imeyushchih opredelennuyu tolshchinu ( risunok 2.8), i treniya
chastits para o poverhnost lopatok i drug o druga . Pri po-
vorote strui v krivolineynom mezhdulopatochnom kanale
chastitsy para prohodyat neravnye puti , chto vyzyvaet
vza-
imnoe trenie chastits i vihrevye ih dvizheniya , usugublyae –
mye tem, chto sila inertsii stremitsya otzhat struyu ot
stenki b k stenke a ( risunok 2.9).

Risunok 2.8 – Udar strui v kromki lopatok .

Risunok 2.9 – Otzhimanie strui tsentrobezhnoy siloy .

52

Risunok 2.10 – Podsasyvanie para pri partsialnom
vpuske .
Poteri v lopatkah tozhe ponizhayut skorost para i po-
vyshayut ego entalpiyu vsledstvie prevrashcheniya v teplotu
raboty , zatrachennoy na preodolenie soprotivleniy . Sni-
zhenie otnositelnoy skorosti pri vyhode s rabochih lopa –
tok po sravneniyu s teoreticheskoy uchityvaetsya skorost –
nym koeffitsientom
ψ. Koeffitsient ψ umenshaetsya s
umensheniem vysoty lopatok , s uvelicheniem ugla povoro –
ta strui na lopatkah , s uvelicheniem sherohovatosti po-
verhnosti lopatok (naprimer , vsledstvie ih iznosa , zanosa
solyami i t.p.). Koeffitsient ψ izmenyaetsya v predelah ot
0,9 do 0,97; poterya na rabochih lopatkah mozhet dostigat 15
% ot raspolagaemogo teplopadeniya stupeni .
2.3.4 Vyhodnaya poterya vyzvana tem, chto v realnyh
usloviya par po vyhode iz turbiny obladaet eshche nekotoroy
absolyutnoy skorostyu , a sledovatelno , i kineticheskoy
energiey , kotoraya uzhe ne mozhet byt ispolzovana . Eta
poterya v kondensatsionnyh turbinah
obychno sostavlyaet ot
2 do 4 % raspolagaemogo perepada tepla vsey turbiny .
Naibolshey velichiny ona dostigaet u moshchnyh bystro –
hodnyh turbin , v poslednih stupenyah kotoryh prihoditsya
dopuskat bolshie skorosti vyhoda para , tak kak mezhdu –
lopatochnye prohodnye secheniya opredelyayutsya dlinoy lo-

53patok , a poslednyaya imeet ogranichennye znacheniya po soob –
razheniyam prochnosti .
2.3.5 Ventilyatsionnye poteri i poteri na trenie
diskov o par. Pervaya iz etih poter imeet mesto glavnym
obrazom v pervyh stupenyah turbiny , gde udelnyy obem
para eshche nevelik i vpusk para prihoditsya delat partsi –
alnym , t.e. ne po vsey
okruzhnosti diska , a tolko v chasti
ee. Pri vrashchenii diska lopatki , prohodya promezhutki me-
zhdu soplami , podsasyvayut par iz zazora i perekachivayut
ego s odnoy storony diska na druguyu , deystvuyu kak venti –
lyator , na chto bespolezno zatrachivaetsya izvestnaya rabota
(risunok 2.10).
Vtoraya poterya obuslovlivaetsya tem, chto disk pri svo-
em vrashchenii zahvatyvaet prilegayushchie k ego poverhnosti
chastitsy para i uskoryaet ih dvizhenie , na chto takzhe zatra –
chivaetsya nekotoraya rabota .
Obe poteri vyzyvayut povyshenie entalpii otrabo –
tavshego para po sravneniyu s teoreticheski vozmozhnym v
idealnoy mashine , tak kak zatrachennaya na preodolenie
etih soprotivleniy rabota prevrashchaetsya v teplotu .
V stupenyah s partsialnym podvodom para , krome ven-
tilyatsionnyh poter , imeyut mesto poteri na vykolachiva –
nie, svyazannye s tem, chto pri podhode k soplam rabochih
lopatok , kanaly mezhdu kotorymi zapolneny nerabotayu –
shchim parom , nuzhno prezhde vsego zatratit kakuyu -to ener –
giyu rabochey strui na vytalkivanie iz kanalov i uskore –
nie etogo para .
2.3.6 Poteri na utechki
para vyzvany tem, chto par,
utekayushchiy cherez zazory mezhdu diafragmami i valom ( u
aktivnyh turbin ), mezhdu rabochimi lopatkami i korpusom
turbiny i mezhdu napravlyayushchimi lopatkami i telom ro-

54tora ( u reaktivnyh turbin ) i cherez uplotnenie vala tur-
biny v mestah ego vyhoda iz korpusa , chastichno ili polno –
styu ne ispolzuetsya dlya soversheniya raboty .
Dlya turbin vysokogo davleniya eti poteri imeyut oso-
benno bolshoe znachenie i mogut okazatsya reshayushchimi
dlya ekonomichnosti turbiny .
2.3.7 Poteri na izluchenie vyzvany tem, chto
korpus
turbiny otdaet nekotoroe kolichestvo tepla v okruzhayu –
shchuyu sredu . Poteri eti ochen neveliki , v osobennosti esli
turbina horosho izolirovana materialom s nizkim koef –
fitsientom teploprovodnosti .
2.3.8 Poteri ot vlazhnosti para . V soplah i lopat –
kah teh stupeney turbiny , kotorye rabotayut vlazhnym pa-
rom, proishodyat dopolnitelnye poteri , vyzyvaemye ,
glavnym obrazom , deystviem
soderzhashchihsya v pare kapelek
vody . Obrazno eto mozhno predstavit tak: kapelki v mo-
ment ih zarozhdeniya (perehod para iz suhogo nasyshchennogo
vo vlazhnoe sostoyanie ) imeyut primerno takuyu zhe sko-
rost , kak i struya para ; zatem chastitsy vlagi nachinayut ot-
stavat ot chastits para , vsledstvie chego v strue voznikayut
vnutrennee trenie i udary , privodyashchie k snizheniyu ee
skorosti . Umenshenie kineticheskoy energii strui sopro –
vozhdaetsya povysheniem entalpii para , tak kak rabota , za-
trachennaya na trenie i udary , prevrashchaetsya v teplotu .
Krome togo, menshaya skorost chastits vody privodit k
udaram kapelek o spinki lopatok , proizvodyashchim nepo –
sredstvenno tormozyashchee dvizheniyu lopatok deystvie .
Mozhno prinimat , chto k.p.d. stupeni , rabotayushchey v
oblasti vlazhnogo para , raven k.p.d. stupeni , rabotayushchey v
teh zhe usloviyah , no v suhom pare , umnozhennomu na sred –
nyuyu suhost para h:

55.suh vlhη
η= (2.13)

2.3.9 Poteri davleniya pri vpuske i vypuske para . Pe-
red vstupleniem v sopla pervoy stupeni turbiny svezhiy
par dolzhen proyti cherez stopornyy i reguliruyushchiy kla-
pany i sootvetstvuyushchie truboprovody i kanaly v korpu –
se turbiny . Pri etom vse klapany byvayut otkryty polno –
styu tolko pri predelnoy nagruzke turbiny ; chto kasaet –
sya soedinitelnyh kanalov , to oni obychno imeyut krivo –
lineynye ochertaniya i ne vpolne gladkie vnutrennie po-
verhnosti . Eti obstoyatelstva vyzyvayut nekotoroe sni-
zhenie davleniya para pered soplami po sravneniyu s davle –
niem ego pered stopornym klapanom turbiny . Pri etom
entalpiya para ostaetsya neizmennoy , no umenshaetsya ras-
polagaemyy perepad tepla . Eto yavlenie nazyvaetsya dros –
selirovaniem ili tormozheniem para .
Pri vypuske otrabotavshego para takzhe proishodit
poterya davleniya , velichina kotoroy zavisit ot skorosti
para v vypusknom patrubke turbiny i ot konstruktsii po-
slednego . Eta poterya dostigaet zametnoy velichiny tolko
u kondensatsionnyh turbin , u kotoryh skorost proteka –
niya otrabotavshego para v vypusknom patrubke chasto pre-
vyshaet 100 m/sek.
V sovremennyh turbinah za schet horoshego proektiro –
vaniya vypusknogo patrubka eta poterya svoditsya k neznachi –
telnoy velichine .
2.3.10 K mehanicheskim poteryam otnosyatsya poteri ot
treniya v podshipnikah i zatrat energii na privod reguli –
ruyushchego mehanizma , maslyanyh nasosov , gidravlicheskih
kontsevyh uplotneniy i reduktora (esli on imeetsya ). Me-
hanicheskie poteri
prakticheski ne zavisyat ot nagruzki

56turbiny i sohranyayut svoyu polnuyu velichinu pri vrashche –
nii turbiny na holostom hodu .

Risunok 2.11 – Mehanicheskiy k.p.d. turbomashin .
Mehanicheskie poteri v turboagregate uchityvayutsya
mehanicheskim k.p.d. ηm . Summa mehanicheskih poter mo-
zhet byt opredelena tolko opytnym putem .
Pri raschetah mozhno polzovatsya krivymi ηm, prive –
dennymi na risunke 2.11, kotorye dayut predstavlenie o
sredney velichine mehanicheskogo k.p.d. turbin raznoy
moshchnosti , nahodyashchihsya v horoshem sostoyanii .
Perechislennye v etom razdele poteri v parovoy tur-
bine uchityvayutsya otnositelnym effektivnym k.p.d.
turbiny ηoe. Opredelenie velichin poter proizvoditsya
pri teplovom raschete turbiny .
Otmetim to obstoyatelstvo , chto v turbinah s neskol –
kimi stupenyami davleniya poteri , imeyushchie mesto v kakoy –
libo stupeni i privodyashchie k povysheniyu entalpii para ,
chastichno ispolzuyutsya v posleduyushchih stupenyah , poskol –
ku teplo , sootvetstvuyushchee poteryam , ne otvoditsya naruzhu ,
a vozvrashchaetsya rabochemu telu i idet na povyshenie en-

57talpii potoka , rabotayushchego v posleduyushchih stupenyah .
Pri etom obshchiy vozvrat tepla budet tem bolshe , chem
bolshe chislo stupeney davleniya ; eto obstoyatelstvo yavlya –
etsya odnim iz faktorov , obuslovlivayushchih mnogostupen –
chatuyu konstruktsiyu dlya vysokoekonomichnyh turbin .
Ochevidno , chto poteri na izluchenie , mehanicheskie po-
teri i vyhodnye poteri turbiny dolzhny byt otneseny k
chislu nevozvratnyh poter .
2.4 Teplovoy protsess v parovoy turbine na h-s
diagramme
Znaya teplovye poteri , kotorymi soprovozhdaetsya
rabochiy protsess turbiny , my mozhem izobrazit ego
graficheski na
hs-diagramme .
Rassmotrim , kak eto delaetsya na primere , vzyav dlya
prostoty nebolshuyu odnostupenchatuyu aktivnuyu tur-
binu , podobnuyu izobrazhennoy na risunke 1.1.
Dopustim , chto nasha turbina rabotaet parom s dav-
leniem pered soplami r0=1,0 MPa i t0=250 °S; v tur-
bine par rasshiryaetsya do r1=0,1 MPa (turbina rabotaet
na vyhlop v atmosferu ). Na hs-diagramme nahodim toch-
ki, sootvetstvuyushchie etim parametram pri adiabatiche –
skom rasshirenii para ; eto budut tochki A i V na ri-
sunke 2.12.
Opredeliv nachalnoe i konechnoe znachenie teoretiche –
skoy entalpii para (h0=2946 kDzh/kg i h1=2514 kDzh/kg),
nahodim raspolagaemyy perepad tepla : on sostavlyaet
h0 – h1 = 432 kDzh/kg. Teper my dolzhny uchest vse pote –
ri.
Poterya v soplah sostavit dlya takoy turbiny okolo
10 %; sledovatelno , entalpiya para po vyhode iz so-
pla budet na ~43 kDzh/kg vyshe teoreticheskoy , vozmozh –

58noy v idealnoy mashine . Otlozhiv vverh po adiabate
sootvetstvuyushchiy otrezok , nahodim tochku S, oprede –
lyayushchuyu entalpiyu para v kontse rasshireniya .

Risunok 2.12 – Izobrazhenie teplovogo protsessa odno –
stupenchatoy aktivnoy turbiny na h-s diagramme .

59Odnako davlenie para v kontse rasshireniya dolzhno
byt ravnoy 0,1 MPa . Poetomu provodim ot tochki S
gorizontalnuyu liniyu (liniyu postoyannoy entalpii )
do peresecheniya ee s liniey postoyannogo davleniya 0,1
MPa . Poluchennaya tochka D budet sootvetstvovat so-
stoyaniyu para po vyhode iz sopl , a krivaya AD pribli –
zhenno izobrazit deystvitelnyy (politropicheskiy )
protsess rasshireniya para v soplah .
Pri vyhode iz sopl par postupaet na rabochie lo-
patki ; zdes entalpiya ego snova vozrastaet po sravne –
niyu s teoreticheskim vsledstvie poter , no davlenie
ego ostaetsya neizmennym , tak kak mezhdu lopatkami ne
proishodit rasshireniya para . Prinyav poteri v kanalah ,
obrazovannyh rabochimi lopatkami ( s uchetom poter ot
vlazhnosti para ), v 20 % ot raspolagaemogo teplopere –
pada , otlozhim sootvetstvuyushchiy otrezok 86 kDzh/kg
vverh ot tochki S. Ot poluchennoy tochki E provodim go-
rizontal k linii postoyannogo davleniya 0,1 MPa ; toch-
ka F sootvetstvovala by sostoyaniyu para posle stupeni ,
esli by ne bylo eshche poter na trenie diska o par i
ventilyatsionnyh poter , a takzhe vyhodnoy poteri .
Otseniv pervye v 7 %, a poslednyuyu v 5 % ot raspo –
lagaemogo teploperepada , nanosim na adiabate tochki G
i K; teper tochka L budet sootvetstvovat deystvitel –
nomu sostoyaniyu otrabotavshego v turbine para .
Iz proizvedennogo nami graficheskogo postroeniya
my mozhem ustanovit sleduyushchee :
1) protsess rasshireniya para v turbine izobrazil –
sya krivoy ADL (AL);
2) ispolzovannyy turbinoy teploperepad mozhet
byt opredelen po otrezku AK adiabaty i ra-
ven ~ 251 kDzh/kg;

603) Summa teplovyh poter opredelyaetsya otrezkom
VK i ravna 181 kDzh/kg.
4) Otdelnye poteri izobrazilis na linii AV
sleduyushchimi otrezkami adiabaty :
a) VS – poteri v soplah ;
b) SE – poteri v lopatkah ;
v) EG – poteri na trenie diska i ventilyatsionnye ;
g) GK – vyhodnaya poterya .
Otnoshenie ispolzovannogo turbinoy teploperepada
k raspolagaemomu teploperepadu nazyvaetsya otnositel –
nym vnutrennim k.p.d. turbiny i oboznachaetsya ηoi.
.
0i
oihh
∆∆=
η (2.14)
Dlya dannogo primera
,,580432251
oi≈=
η
chto normalno dlya turbiny takogo tipa i nebolshoy
moshchnosti .
Chtoby opredelit otnositelnyy effektivnyy k.p.d.
ηoe , nuzhno vvesti eshche ne uchtennye nami mehanicheskie
poteri . Eti poteri uchityvayutsya mehanicheskim k.p.d. tur-
biny ηm. Dlya dannoy mashiny mozhem prinyat ηm=0,97 ili
97 %.
Togda
ηoe = ηoiηm=0,58⋅0,97=0,566, t.e. 56,6 %.
Rassmatrivaya graficheskoe postroenie , mozhno ustano –
vit eshche sleduyushchee obstoyatelstvo : rasshiryayas v dannoy
turbine , par snachala perehodit iz peregretogo sostoyaniya
vo vlazhnoe ( tochki D i F, lezhashchie nizhe pogranichnoy kri-
voy), a zatem , postepenno podsushivayas vsledstvie chas-

61tichnogo prevrashcheniya kineticheskoy energii v teplotu , vy-
hodit iz turbiny peregretym (tochki H i L).
Protsess rasshireniya v aktivnoy turbine s neskolki –
mi stupenyami davleniya izobrazhaetsya na hs-diagramme
analogichnym obrazom ; dlya kazhdoy stupeni krivaya ADL
stroitsya otdelno ; konechnaya tochka protsessa pervoy stupe –
ni ( tochka L) sluzhit nachalnoy tochkoy protsessa vtoroy
stupeni i t.d. Pri etom v kazhdoy stupeni nuzhno lish
uchest eshche poteri ot utechek para mimo protochnoy chasti .
Izobrazhennyy na risunke 2.13 protsess otnositsya k semi –
stupenchatoy turbine , prichem v pervoy stupeni etoy tur-
biny srabatyvaetsya teplovoy perepad , znachitelno bol –
shiy, chem v kazhdoy iz posleduyushchih stupeney .
Protsess rasshireniya para v stupeni reaktivnoy tur-
biny budet vyglyadet inache . Esli stepen reaktivnosti
21=
ρ , to raspolagaemyy teploperepad stupeni delitsya na
dve ravnye chasti , pervaya iz kotoryh prevrashchaetsya v kine –
ticheskuyu energiyu v napravlyayushchih lopatkah , a vtoraya – na
rabochih lopatkah . Graficheskoe izobrazhenie etogo protses –
sa dano na risunke 2.14. Rasshirenie para v napravlyayushchih
lopatkah ot r0 do r1 protekaet po krivoy AD, prichem tochka
D nahoditsya putem otlozheniya vverh po adiabate ot tochki
V otrezka VS, sootvetstvuyushchiy velichine poter v naprav –
lyayushchih lopatkah . Rasshirenie para v rabochih lopatkah ot
r1 do r2 protekaet po krivoy DG; tochka G nahoditsya analo –
gichnym obrazom otlozheniem na adiabate DE otrezka EF,
sootvetstvuyushchego velichine poter , imeyushchihsya v rabochih
lopatkah . Poteri na trenie v reaktivnyh stupenyah obychno
ochen maly , vyhodnaya skorost stupeni ispolzuetsya v
sleduyushchey stupeni i ne yavlyaetsya poteryannoy . Esli , nako –
nets, prenebrech poteryami ot utechki para , to tochku G mozh-
no schitat nachalnoy tochkoy protsessa sleduyushchey stupeni .

62Perepady tepla v reaktivnyh stupenyah obychno neveliki
(16-32 kDzh/kg). No v poslednih stupenyah krupnyh turbin
pri stepeni reaktivnosti ρ=0,5 perepady dostigayut bolee
120 kDzh/kg.

Risunok 2.13 – Izobrazhenie teplovogo protsessa ak-
tivnoy turbiny s semyu stupenyami davleniya na hs-
diagramme .

63

Risunok 2.14 – Izobrazhenie teplovogo protsessa v od-
noy stupeni reaktivnoy turbiny na hs-diagramme .

2.5 Koeffitsient poleznogo deystviya turbiny

Teplovoy protsess turbiny v hs-diagramme dlya ras-
chetnyh parametrov rabochego tela (r0 i t0 – davlenie i tem-
peratura pered turbinoy , rk – davlenie za turbinoy ) s uche-
tom vseh vnutrennih poter shematichno pokazan na risun –
ke 2.12.
Iz teplovogo protsessa imeem :
h0 , hkt – entalpiya pered turbinoy i v kontse
protsessa izoentropicheskogo rasshire –
niya;
hk – entalpiya otrabotavshego para ;
∆h0=h0 – hkt – raspolagaemoe teplopadenie turbiny ;
'
0'
0 kthhh−=∆ – raspolagaemoe teplopadenie protochnoy
chasti turbiny ;

64'
0 0 h h h ∆−∆=∆ – teplovye poteri ot drosselirovaniya v
klapanah kh∆ i vypusknom patrubke
ph∆;
∆hi=h0 – hk – polezno ispolzovannoe teplopadenie
turbiny , ravnoe summe teplopadeniy
vo vseh stupenyah .
Otnositelnyy vnutrenniy k.p.d. turbiny opredelya –
etsya otnosheniem ∆hi k ∆h0, t.e.
00hhi
i∆∆=
η , ( 2 . 1 5 )
Teoreticheskaya moshchnost turbiny N0, kVt, opredelya –
etsya uravneniem
0 0 hG N∆= , ( 2 . 1 6 )
vnutrennyaya moshchnost
i i i i N hGhG N00 00η
η=∆=∆= , (2.17)
gde G – rashod para cherez turbinu , kg/sek.
Effektivnaya moshchnost turbiny (moshchnost na
mufte )
m i e N N N ∆−= , (2.18)
gde mN∆ – poterya moshchnosti na preodolenie mehani –
cheskih soprotivleniy v podshipnikah , na
privod maslyanogo nasosa i sistemy regu-
lirovaniya .

65

Risunok 2.15 – hs- diagramma teplovogo protsessa
rasshireniya para v turbine .

Mehanicheskiy k.p.d. opredelyaetsya otnosheniem effek –
tivnoy moshchnosti turbiny k vnutrenney
ie
mNN=
η , (2.19)
otkuda , imeya v vidu (2.17)
mi mi e N N Nη
η
η00== . (2.20)
Otnoshenie Ne k N0 nazyvaetsya otnositelnym ef-
fektivnym k.p.d.:
ime
oeNN
0
0η
η
η == . (2.21)

66Otnoshenie moshchnosti na zazhimah elektricheskogo ge-
neratora Ne k effektivnoy moshchnosti Ne nazyvaetsya k.p.d.
elektricheskogo generatora :
ee
gNN=
η , (2.22)
otkuda , imeya v vidu (2.20),
gmi gee N N Nη
η
η
η00== . (2.23)
Otnositelnyy elektricheskiy k.p.d.
ge gime
oeNNη
η
η
η
η
η0 0
0= == . (2.24)
Iz opredeleniy otnositelnyh k.p.d., privedennyh
vyshe , sleduet , chto oni harakterizuyut meru sovershenstva
preobrazovaniya energii v mashine i predstavlyayut soboy
otnosheniya ispolzuemoy moshchnosti k teoreticheskoy .
Kak izvestno , termicheskiy k.p.d. ηt harakterizuet
termodinamicheskoe sovershenstvo tsikla . Primenitelno k
paroturbinnoy ustanovke on predstavlyaet soboy otnoshe –
nie raspolagaemoy energii turbiny ∆h0 k teplu q0, podve –
dennomu k rabochemu telu v kotloagregate , t.e.
00h
qt∆=
η . ( 2 . 2 5 )
Proizvedenie termicheskogo k.p.d. na otnositelnyy
vnutrenniy k.p.d. nazyvaetsya absolyutnym k.p.d. parotur –
binnoy ustanovki . Absolyutnyy k.p.d. harakterizuet eko-
nomichnost preobrazovaniya energii paroturbinnoy usta-
novki v tselom .
Takim obrazom , vvoditsya ponyatie
absolyutnogo vnutrennego k.p.d.
it i 0ηη
η= . ( 2 . 2 6 )

67Togda absolyutnyy effektivnyy k.p.d.
mi et eηη
ηη
η ==0 ; (2.27)
absolyutnyy elektricheskiy k.p.d.
gmigeeteη
ηη
η
η
ηη
η ===0 . (2.28)
Ukazannye vyshe k.p.d. sopostavim v vide tablitsy

№
p/p Nazvanie k.p.d. Otnositelnyy k.p.d.Absolyutnyy k.p.d.
1 Idealnoy
turbiny 1
00
qh
t∆=
η (termicheskiy )
2 Vnutrenniy
00hhi
i∆∆=
η
iti
iqhh
0
0ηη
η =−∆=
3 Effektivnyy mi oeη
η
η0= mimit et eηη
η
ηη
ηη
η = ==0 0
4 Elektricheskiy gmi oeη
η
η
η0= gmigmitgeeη
ηη
η
η
ηη
ηη
η = ==0

Rashod para cherez turbinu opredelyaetsya iz sovmestno –
go resheniya uravneniy (2.16) i (2.23)
ãìiý
hNGη
η
η00∆= . (2.29)
Pri opredelenii ozhidaemogo rashoda para cherez tur-
binu koeffitsienty i0η, mη i gη yavlyayutsya neizvestnymi
i ih sleduet predvaritelno prinimat .
Koeffitsient i0η v zavisimosti ot konstruktsii tur-
biny , ee moshchnosti , parametrov svezhego i otrabotavshego
para mozhet kolebatsya v bolshih predelah ot 0,76-0,78 do
0,83-0,86.
Ozhidaemoe znachenie otnositelnogo vnutrennego
k.p.d. turbiny

68me
iηη
η0
0= , ( 2 . 3 0 )
gde e0η prinimaetsya po grafiku risunok 2.16, a mη –
po risunku 2.11.
Koeffitsient gη zavisit ot moshchnosti generatora ,
chisla oborotov i sposoba ohlazhdeniya . Dlya generatorov
bolshoy moshchnosti (ot 50 000 kVt i vyshe ), pri n=3000
ob/min, s vodorodnym ohlazhdeniem mozhno prinimat
gη=0,985. K.p.d. generatora nebolshoy moshchnosti s voz-
dushnym ohlazhdeniem orientirovochno mozhno prinimat
po grafiku risunok 2.17.

Risunok 2.16 – Otnositelnyy effektivnyy k.p.d.
turbiny .

69

Risunok 2.17 – Koeffitsient poleznogo deystviya
generatorov po dannym zavoda «Elektrosila ».

Risunok 2.18 – Koeffitsient poleznogo deystviya
tihohodnyh generatorov i zubchatyh peredach .
U turbin nebolshoy moshchnosti s chislom oborotov
5000 ob/min i bolshe dlya snizheniya oborotov ot turbiny
k generatoru primenyayutsya zubchatye reduktory . Dlya takih
turbin rashod para nahoditsya po formule

70grmi00e
hNGη
η
η
η∆= , (2.31)
gde ηr – k.p.d. zubchatogo reduktora , znacheniya kotoro –
go mozhno prinimat po risunku 2.18; znacheniya ηg v etom
sluchae takzhe prinimayutsya po risunku 2.18.
Udelnyy rashod para de, kg/(kvtch ), nahodim po urav –
neniyu
eeNGd3600= . (2.32)

713 USTROYSTVO PAROVOY TURBINY
3.1 Trebovaniya k ustroystvu parovoy turbiny
Osnovnymi trebovaniyami , predyavlyaemymi k ustroy –
stvu parovoy turbiny , yavlyayutsya :
– nadezhnost , pod kotoroy ponimayut vysokuyu mehani –
cheskuyu prochnost ee detaley ( rabochih lopatok , korpu –
sa, rotora i t.d.), obespechivaemuyu ih pravilnym ras-
chetom , vyborom materialov , tehnologiey izgotovleniya
i normalnoy ekspluatatsiey ;
– ekonomichnost
, obespechivayushchaya minimalnyy ras-
hod topliva na vyrabatyvaemuyu energiyu ( teplo i elek-
trichestvo ) pri vseh rezhimah raboty ;
– deshevizna izgotovleniya , montazha , naladki i remon –
ta;
– manevrennost .
3.2 Materialy detaley turbin

V turbostroenii osnovnye detali izgotavlivayut iz
chuguna , stali , splavov i nekotoryh tsvetnyh metallov .
Chuguny . V zavisimosti ot togo, v kakom sostoyanii na-
hoditsya uglerod v chugune : himicheski svyazannom (tsementit
Fe2C) ili svobodnom , v vide plastinok , sharikov i t.d.,
razlichayut sleduyushchie vidy chuguna : belyy , seryy , kovkiy
i vysokoprochnyy .
V serom chugune uglerod nahoditsya v osnovnom v svo-
bodnom sostoyanii v forme cheshuek , kotorye v izlome ime-
yut seryy tsvet ( otsyuda i nazvanie ). Detali iz serogo chu-
guna ochen horosho lyutsya , horosho poddayutsya obrabotke
rezaniem .

72Marki serogo chuguna oboznachayutsya bukvami SCh i po-
sleduyushchimi dvumya dvuznachnymi chislami cherez defis ;
pervaya tsifra ukazyvaet minimalnoe znachenie predela
prochnosti na rastyazhenie dlya etoy marki v kgs/mm2, vtoraya
– na izgib . Naprimer , seryy chugun marki SCh 18-36 imeet
predel prochnosti pri rastyazhenii 18 kgs/mm2 ≈180 MPa , a
pri izgibe 36 kgs/mm2 ≈360 MPa .
Osnovnye marki seryh chugunov , primenyaemyh v tur-
bostroenii , i ih osnovnye svoystva privedeny v tablitse 3.1.
Tablitsa 3.1 – Mehanicheskie svoystva seryh chugunov i
oblast ih primeneniya

Marka
chuguna Predel prochnosti
σv, MPa pri Oblast primeneniya rastya –
zhenii izgibe
SCh 15-32 150 320 Korpusy TsND , vyhodnye patrub –
ki, korpusy podshipnikov , fun-
damentnye ramy
SCh 18-36 180 360 Korpusy TsND , vyhodnye patrub –
ki, diafragmy
SCh 21-40 210 400 Korpusy TsND , vyhodnye patrub –
ki, diafragmy , soplovye korob –
ki, korpusa maslyanyh nasosov
SCh 22-44 220 440 Diafragmy , korpusa podshipni –
kov
SCh 28-48
SCh 32-52
SCh 35-56
SCh 38-60 280
320 350
380 480
520 560
600 Nagruzhennye detali , zamenyayu –
shchie stalnoe lite

Chasto dlya izmelcheniya grafitovyh cheshuek , chto po-
vyshaet mehanicheskie svoystva chuguna , v nego dobavlyayut
modifikatory ( ferrosilitsiy ili ego splav s alyumini –
em). Takoy chugun nazyvayut modifitsirovannym .

73Primenenie seryh chugunov ogranichivaetsya tempera –
turoy 250 °S, modifitsirovannyh – temperaturoy 300 °S.
Pri bolshih temperaturah voznikaet yavlenie rosta chugu-
na: pri dlitelnom ili periodicheskom deystvii vysokih
temperatur proishodit raspad tsementita , soderzhashchegosya
v chugune , na zhelezo i svobodnyy uglerod , summarnyy ob-
em kotoryh bolshe , chem obem ishodnogo tsementita . V re-
zultate rosta chuguna ( inogda do 30 – 40 %) razmery deta-
li silno uvelichivayutsya i proishodit ee koroblenie . Sam
zhe material detali stanovitsya hrupkim i neprochnym . Dlya
umensheniya rosta chuguna v nego dobavlyayut prisadki ni-
kelya .
Dobavka k chugunu magniya v kolichestve 0,04-0,06 %
privodit k sferoidizatsii chastits grafita , chto rezko
uluchshaet mehanicheskie svoystva chuguna . Takoy chugun na-
zyvayut vysokoprochnym .
Dlya oboznacheniya marok vysokoprochnogo chuguna is-
polzuyut bukvy VCh i dva chisla , napisannye cherez defis .
Pervoe chislo –minimalno dopustimoe znachenie predela
prochnosti pri rastyazhenii v kgs/mm2 , vtoroe – minimal –
noe otnositelnoe udlinenie v protsentah . Naprimer , vy-
sokoprochnyy chugun VCh 45-2 imeet predel prochnosti pri
rastyazhenii 45 kgs/mm2 ≈ 450 MPa , a otnositelnoe udli –
nenie pri razryve 2 %.
V tablitse 3.2 predstavleny mehanicheskie svoystva
vysokoprochnyh chugunov , ispolzuemyh dlya detaley paro –
vyh turbin .

74Tablitsa 3.2 – Mehanicheskie svoystva vysokoprochnyh
chugunov i oblast ih primeneniya

Marka
chuguna σv,
MPa σS,
MPa δ,
% Oblast primeneniya
VCh 45-0
VCh 50-1,5
VCh 60-2
VCh 45-5
VCh 40-10 450
500 600
450
400 360
380 420
330
300 –
1,5
2
5
10 Vkladyshi opornyh podship –
nikov , napravlyayushchie vtulki ,
uplotnitelnye koltsa

Stali . Bolshinstvo detaley parovyh turbin vypol –
nyayut iz uglerodistyh ili legirovannyh staley .
Uglerodistaya stal – splav zheleza i ugleroda s so-
derzhaniem poslednego 0,05-1,7 %. V turbostroenii is-
polzuyut tolko kachestvennye konstruktsionnye stali –
stali , dlya kotoryh zavod -izgotovitel garantiruet meha –
nicheskie svoystva i himicheskiy sostav . Marka takih sta-
ley oboznachaetsya chislom , ukazyvayushchim soderzhanie ugle-
roda v sotyh dolyah protsenta . Naprimer , v stali 10 soder –
zhitsya 0,1 % ugleroda .
V tablitse 3.3 privedeny mehanicheskie harakteristi –
ki nekotoryh kachestvennyh staley i oblast ih primene –
niya.
Tablitsa 3.3 – Svoystva nekotoryh kachestvennyh ugle-
rodistyh staley i oblast ih primeneniya
Marka
stali σS,
MPa σv,
MPa δ,
% Oblast primeneniya
10
15
20 210
230
250 340
380
420 31
27
25 Listy dlya svarnyh korpusov
TsND
25
30 35
40 280
300 320
340 460
500 540
580 23
21 20
19 Krepezh razlichnogo
naznacheniya

75Osnovnye mehanicheskie svoystva lityh kachestvennyh
staley privedeny v tablitse 3.4.
Tablitsa 3.4 – Mehanicheskie svoystva lityh kachest –
vennyh uglerodistyh staley

Marka
stali σS,
MPa σv,
MPa δ,
% Oblast primeneniya
15L
20L
25L
30L
35L
40L
45L
50L
55L 200
220 240
260
280 300
320
340 350 400
420 450
480
500 530
550
580 600 240
230 190
170
150 140
120
110 100 Korpusa parovyh turbin , ar-
matura paroprovodov , dia-
fragmy , oboymy

Dlya uluchsheniya kachestva stali v nee vvodyat v bolshem
ili menshem kolichestve legiruyushchie elementy : hrom , mo-
libden , vanadiy , volfram , kobalt , niobiy , titan i dru-
gie.
Legiruyushchie elementy izmenyayut svoystva staley , ob-
razuya materialy s mehanicheskimi svoystvami , znachitel –
no prevoshodyashchimi harakteristiki uglerodistyh staley .
Dlya rasshifrovki sostava legirovannyh staley pol –
zuyutsya sistemoy spetsialnyh oboznacheniy : snachala tsif-
rami ukazyvayut soderzhanie v stali ugleroda ( odna tsifra
– v desyatyh dolyah , dve tsifry – v sotyh dolyah protsenta ), a
zatem po poryadku zapisyvayut bukvy russkogo alfavita ,
kotorymi oboznachayut sootvetstvuyushchie legiruyushchie ele-
menty , a posle kazhdoy iz nih – protsentnoe soderzhanie
legiruyushchego elementa . Esli soderzhanie legiruyushchego
elementa menee 1 %, tsifry opuskayutsya .

76Legiruyushchie elementy oboznachayut sleduyushchimi buk-
vami :
Hrom H, Alyuminiy Yu,
Molibden M, Med D,
Vanadiy F, Niobiy B,
Nikel N, Kobalt K,
Titan T, Bor R.
Volfram V,
Naprimer , v stali 15H12VNMF soderzhitsya 0,15 %
ugleroda , 12 % hroma i do 1 % kazhdogo iz elementov :
volframa , nikelya , molibdena i vanadiya , ostalnoe zhele –
zo.
Esli
v oboznachenii stali upotrebleny sochetaniya bukv
EI i EP, to eto oznachaet elektrostal issledovatelskaya
ili probnaya .
V tablitse 3.5 predstavleny mehanicheskie svoystva
nekotoryh naibolee upotrebitelnyh legirovannyh sta-
ley i oblast ih primeneniya .
Titanovye splavy . Perspektivnym materialom dlya
izgotovleniya rabochih lopatok parovyh turbin yavlyayutsya
titanovye splavy , imeyushchie plotnost 450 kg/m3, chto poch-
ti vdvoe menshe plotnosti staley . Vmeste s tem, ego proch –
nost (σS i σv ) nahoditsya na urovne prochnosti staley . Po-
etomu ego primenenie dlya izgotovleniya rabochih lopatok
poslednih stupeney pozvolyaet uvelichit ih dlinu , plo-
shchad vyhoda para i edinichnuyu moshchnost turboagregata .

77

Tablitsa 3.5 – Osnovnye svoystva nekotoryh legirovannyh staley i oblast ih primeneniya

78Na ryade turbin LMZ dlya izucheniya povedeniya titano –
vyh splavov v ekspluatatsionnyh usloviyah ustanovle –
ny titanovye lopatki poslednih stupeney . V etih
splavah imeetsya dobavka alyuminiya v kolichestve 3,5-4,5
%. Primernye mehanicheskie harakteristiki etih
splavov sleduyushchie : σS=710-750 MPa , σv=780-860 MPa ,
δ=12-14 %. K nastoyashchemu vremeni eti lopatki narabo –
tali neskolko desyatkov tysyach chasov .
Tsvetnye metally . Naibolee rasprostranennymi
tsvetnymi metallami v turbostroenii yavlyayutsya latuni ,
bronzy , babbity i serebryanyy pripoy .
3.3 Osnovnye elementy (detali ) parovoy turbiny
Turbina sostoit iz sleduyushchih osnovnyh chastey :
– korpusa (tsilindra ) s napravlyayushchimi (soplovymi )
apparatami , oboymami , diafragmami i uplotneniyami ;
– rotora ;
– podshipnikov ;
– soedinitelnyh muft ;
– valopovorotnogo ustroystva ;
– sistemy smazki , regulirovaniya i zashchity .
Vrashchayushcheysya chastyu
PT yavlyaetsya rotor . Nepodvizh –
nuyu chast PT nazyvayut statorom . Korpus turbiny chasto
nazyvayut tsilindrom .
3.3.1 Fundament turboagregata

Sovremennyy moshchnyy kondensatsionnyy turboagregat
obychno sostoit iz mnogotsilindrovoy turbiny i elektri –
cheskogo generatora , rotory kotoryh posle sborki muft
predstavlyayut edinoe tseloe . Rotor turboagregata vrashchaet –
sya v neskolkih podshipnikah , svyazannyh s korpusami tur-

79biny . Turboagregat ustanavlivayut na spetsialnyy fun-
dament .
Fundament (risunok 3.1) sostoit iz verhney i nizhney
plit , svyazannyh vertikalnymi kolonnami . Verhnyaya plita
sostoit iz prodolnyh i poperechnyh balok (rigeley ) i
sluzhit dlya ustanovki na ney turboagregata . Nizhnyaya plita ,
yavlyayushchayasya moshchnoy betonnoy konstruktsiey , prepyatstvuet
neodinakovoy osadke otdelnyh kolonn i, sledovatelno ,
neravnomernomu smeshcheniyu opor turboagregata .
Pomeshchenie mezhdu verhney i nizhney plitami nazyva –
etsya kondensatsionnym i ispolzuetsya dlya razmeshcheniya
kondensatora i vspomogatelnogo oborudovaniya : maslyano –
go baka , masloohladiteley i maslyanyh nasosov , setevyh i
regenerativnyh podogrevateley , kondensatnyh nasosov
i t.d.
V rabochih usloviyah na fundament turboagregata dey-
stvuyut vesma znachitelnye sily . On vosprinimaet ves
oborudovaniya , ustanovlennogo na nem, kotoryy dostigaet
neskolkih tysyach tonn .
Naprimer , massa turboagregatov moshchnostyu 500, 800
i 1200 MVt sostavlyaet sootvetstvenno 3027, 3475 i 5413 tonn .
Kazhdyy iz tsilindrov turbiny ustanavlivaetsya na
dvuh prodolnyh shponkah , obespechivayushchih sovpadenie
vertikalnyh ploskostey vseh tsilindrov . Vdol etih
shponok oni svobodno rasshiryayutsya . Dlya obespecheniya ne
tolko svobodnogo , no i strogo opredelennogo rasshireniya
pri progreve turbiny ustanavlivayut poperechnye shponki ,
obespechivayushchie rasshirenie korpusa otnositelno osi.
Peresechenie osey prodolnyh i poperechnyh shponok
obrazuet fiks -punkty («mertvye tochki ») turboagregata po
otnosheniyu k fundamentu (risunok 3.1).
Kak pravilo , vtorye i treti tsilindry nizkogo dav-
leniya imeyut svoi fikspunkty .

80Obychno fiks -punkty razmeshchayutsya v zone kondensato –
ra turbiny , s tselyu umensheniya ego peremeshcheniya , a zna-
chit i usiliya ot ego vesa na korpus turbiny .

1 – verhnyaya fundamentnaya plita ; 2 – kolonny ; 3 – nizhnyaya funda –
mentnaya plita ; 4 – rigeli ; 5 – pazy pod prodolnye shponki ;
6 – fundamentnaya rama perednego podshipnika ; 7 – fundamentnaya
rama srednego podshipnika ; 8 – fundamentnye ramy opor kon-
densatora ; 9 – pazy pod poperechnye shponki ; 10 – fundamentnye
ramy opor TsND ; 11 – fundamentnye ramy opor generatora ;
12 – fundamentnaya rama apparata shchetkoderzhateley ; F – fiks –
punkt turbiny .

Risunok 3.1 – Fundament turboagregata
K-300-240 HTGZ .

813.3.2 Stator turbiny
K statoru turbinu otnosyatsya korpus , oboymy dlya us-
tanovki i krepleniya diafragm i diafragmy .
Korpus turbiny nahoditsya pod deystviem bolshoy
raznosti davleniy , dostigayushchey bolee 10 MPa . Pri etom
korpus dolzhen sohranyat dostatochnuyu zhestkost dlya is-
klyucheniya zadevaniy , t.k. zazory mezhdu rotorom i stato –
rom maly , i plotnost
gorizontalnogo razema v techenie
vsego sroka ekspluatatsii ili hotya by mezhdu dvumya kapi –
talnymi remontami ( 3-4 goda).
Proparivanie razemov privodit k nedovyrabotke
elektroenergii , neobhodimosti vospolneniya poter para
kondensatom i povyshennoy vlazhnosti v mashinnom zale,
chto uhudshaet usloviya truda personala .
Osobenno vazhna plotnost flantsevyh soedineniy
turbin AES , rabotayushchih radioaktivnym parom . Polzu –
chest metalla korpusov , rabotayushchih pri vysokih para –
metrah para , privodit k korobleniyu flantsevogo razema i
neobhodimosti trudoemkih rabot po ego shabrovke , a me-
talla shpilek i boltov k umensheniyu napryazheniy v nih, a
znachit , k umensheniyu sily zatyazhki , chto vyzyvaet propa –
rivanie razema .
Polzuchest diafragm pod deystviem perepada davle –
niy vyzyvaet ostatochnyy progib , vyborku osevyh zazorov
i vozmozhnye zadevaniya .
Pri puskah turbin v tolstyh stenkah korpusa i shiro –
kih flantsah voznikayut bolshie temperaturnye napryazhe –
niya, chto privodit k termicheskoy ustalosti i poyavleniyu
treshchin v korpusah turbin .
Korpusa TsVD ( tsilindrov vysokogo davleniya ) sovre –
mennyh PT rabotayut pri vysokih i sverhvysokih para –
metrah para , chto vyzyvaet uslozhnenie konstruktsii paro –

82vpuska , kontsevyh i diafragmennyh uplotneniy , uveliche –
nie tolshchiny stenok i flantsev .
Na risunke 3.2 izobrazhen odnostennyy korpus TsVD s
davleniem parovpuska 10 MPa . Davlenie po hodu para
(sprava nalevo ) umenshaetsya , chto pozvolyaet umenshit
tolshchinu stenki chasti korpusa pochti v 2 raza.
Korpus sostoit iz dvuh chastey : nizhney 2 i kryshki 3.
Nizhniy 9 i verhniy 7 flantsy styagivayutsya shpilkami .
Nizhnyaya polovina korpusa lapami 31 ukladyvaetsya na
shponki . Ploshchadki 11 sluzhat dlya ustanovki vertikalnyh
shponok 6. K tortsam korpusa 12 prisoedinyayutsya dopolni –
telnye otseki uplotneniy .
Par podvoditsya cherez dva verhnih 4 i dva bokovyh 1
reguliruyushchih klapana i napravlyaetsya k chetyrem soplo –
vym korobkam 5, vvarennym v korpus . V protochki 15 so-
plovyh korobok ustanavlivaetsya soplovyy apparat pervoy
stupeni . Par iz korpusa otvoditsya dvumya vyhodnymi pat-
rubkami 20, raspolozhennymi v nizhney polovine korpusa .
V nizhney polovine korpusa vypolnyayut patrubki ot-
bora para dlya podogreva pitatelnoy vody . Polozhenie
patrubka 18 pervogo otbora vpolne opredelyaetsya zadannoy
temperaturoy pitatelnoy vody , postupayushchey v ekono –
mayzer . Tak kak pervyy po hodu para otbor pitaet posled –
niy po hodu pitatelnoy vody PVD , to otbor vypolnyaetsya
pri davlenii , kotoromu sootvetstvuet temperatura nasy –
shcheniya , blizkaya k temperature maksimalnogo podogreva
pitatelnoy vody . Na risunke 3.2 izobrazheny dva regene –
rativnyh otbora : vtoroy otbor 21 vypolnen v nizhney po-
lovine korpusa mezhdu dvumya vyhodnymi patrubkami .

83

Risunok 3.2 – Odnostennyy korpus TsVD .

84
Na vnutrenney poverhnosti korpusa vypolnyayutsya
rastochki 13 i 14, v kotoryh fiksiruyutsya oboymy dlya kre-
pleniya segmentov uplotneniy i diafragm . Patrubki 16, 17
i 22 sluzhat dlya otsosa para iz uplotneniy .
Kazhdaya soplovaya korobka 5 krepitsya v korpuse takim
obrazom , chtoby obespechit ee svobodnoe , no vpolne na-
pravlennoe teplovoe rasshirenie . Soplovaya korobka vva-
rivaetsya svoim podvodyashchim patrubkom v korpus , i ot mes-
ta svarki proishodyat ee svobodnye teplovye rasshireniya .
S pomoshchyu dvuh okruzhnyh shponok 10, ustanovlennyh po
krayam soplovoy korobki , obespechivaetsya ee svobodnoe
rasshirenie v ploskosti , strogo sovpadayushchey s osyu pat-
rubka soplovoy korobki . Etim isklyuchayutsya dopolnitel –
nye napryazheniya v svarnom shve v meste privarki soplovoy
korobki . Na kazhdoy soplovoy korobke strogo na osi pat-
rubka vdol nee ustanavlivaetsya vtoraya shponka 32. Takim
obrazom , os patrubka okazyvaetsya zafiksirovannoy po
otnosheniyu k korpusu , i vdol etoy osi i perpendikulyarno
ey proishodyat teplovye rasshireniya soplovoy korobki .
Vesma otvetstvennym elementom korpusa TsVD yavlya –
etsya flantsevoe soedinenie . Imenno s nim svyazano nai-
bolshee kolichestvo nepoladok .
Vnutrennee davlenie para ne tolko stremitsya razo-
rvat korpus , no i otorvat kryshku korpusa ot nizhney
poloviny . Etomu prepyatstvuyut shpilki ili bolty flan –
tsevogo soedineniya . Sila zatyazhki shpilek dolzhna byt
znachitelno bolshe sily otryva , dlya chego shpilki ras-
polagayutsya kak mozhno blizhe drug k drugu . Razmer shpil –
ki dostigaet sleduyushchih velichin : diametr do 160 mm, dli-
na do 1000 sm, ves do 100 kg.
Pri davleniyah svezhego para r0 ≥15 MPa tolshchina ste-
nok, flantsev i razmery krepezha odnostennogo TsVD stano –

85vyatsya netehnologichnymi , a ekspluatatsionnye kachestva
turbiny rezko uhudshayutsya . Dlya turbin na takie davleniya
para tselesoobrazna dvuhstennaya konstruktsiya , imeyushchaya
ryad preimushchestv : raznost davleniy para , postupayushchego v
korpus , i atmosfery raspredelyaetsya mezhdu dvumya korpu –
sami , poetomu kazhdyy iz korpusov vypolnyaetsya s bolee
tonkoy stenkoy i menshimi flantsami . Eto oblegchaet ra-
botu krepezha i uluchshaet manevrennye kachestva turbiny .
Krome togo, par vysokoy temperatury nahoditsya vnutri
parovpusknoy chasti vnutrennego korpusa . Eto pozvolyaet
vypolnyat iz zharoprochnogo i dorogogo metalla tolko
vnutrenniy korpus , a naruzhnyy – iz bolee deshevogo .
Konstruktivnye osobennosti korpusa tsilindra sred –
nego davleniya (TsSD ) svyazany s bolshimi obemami para
(po sravneniyu s TsVD ), postupayushchimi v tsilindr , t.k. dav-
lenie na vhode nahoditsya v predelah 3-4 MPa . Eto trebuet
uvelicheniya razmerov korpusa , parovpusknyh patrubkov i
neobhodimost dopolnitelnyh vertikalnyh razemov .
Odnim iz samyh otvetstvennyh elementov korpusa
TsSD yavlyaetsya parovpusk , cherez kotoryy postupaet par po-
sle promperegreva s temperaturoy 500-565 ° S.
Osnovnaya konstruktivnaya osobennost korpusa tsi-
lindra nizkogo davleniya (TsND ) sostoit v ego bolshih
razmerah , vyzvannyh stremleniem poluchit maksimal –
nuyu moshchnost pri malyh poteryah s vyhodnoy skorostyu .
Korpusa TsND obychno vypolnyayut iz otdelnyh svar-
nyh elementov , soedinyaemyh s pomoshchyu vertikalnyh i
gorizontalnyh flantsevyh razemov , t.k. iz-za bolshih
gabaritov i slozhnosti formy vypolnit lite nevozmozhno .
V verhnih polovinah vyhlopnyh patrubkov ustanav –
livayutsya atmosfernye klapany , avtomaticheski otkry –
vayushchiesya pri povyshenii davleniya vnutri korpusa vyshe
atmosfernogo .

86Korpusa TsND rabotayut pod vakuumom , poetomu osnov –
noy nagruzkoy , deystvuyushchey na nih, yavlyaetsya atmosfernoe
davlenie . Tem ne menee , iz-za bolshoy poverhnosti korpu –
sa eta nagruzka dovolno velika .
Dlya korpusov TsND ochen vazhna takzhe plotnost
flantsevyh soedineniy , t.k. cherez neplotnosti vnutr tsi-
lindra i zatem v kondensator popadaet vozduh , chto privo –
dit k uhudsheniyu vakuuma i kondensatsii para , a znachit ,
umensheniyu teploperepada na turbine i, sootvetstvenno ,
moshchnosti i ekonomichnosti .
Dlya razmeshcheniya soplovyh (napravlyayushchih ) lopatok ,
obrazuyushchih soplovye kanaly i obespechivayushchih effek –
tivnyy vhod para na rabochie lopatki sluzhat diafragmy ,
printsipialnoe ustroystvo kotoroy izobrazheno na ri-
sunke 3.3. Diafragma igraet rol korpusa dlya soplovyh
lopatok .

1, 6 – telo diafragmy ; 2, 5 – obod ; 3 – soplovye lopat –
ki; 4 – lapki podveski diafragmy v korpuse ; 7 – pro-
dolnaya shponka ; 8 – shponka ; 9 – polozhenie diafrag –
my v rastochke korpusa .
Risunok 3.3 – Printsipialnoe ustroystvo diafragmy .

87V sovremennyh moshchnyh turbinah ispolzuyut dva ti-
pa diafragm : litye i svarnye .
K materialu soplovyh lopatok i v tselom vsey dia-
fragmy predyavlyayutsya strogie trebovaniya : on dolzhen ob-
ladat vysokoy prochnostyu , soprotivleniem polzuchesti ,
korrozii i erozii .
Diafragmy parovoy turbiny ustanavlivayutsya libo
neposredstvenno v korpuse , libo v oboymah , obedinyayu –
shchih neskolko diafragm .
Primenenie oboym daet ryad preimushchestv : prostran –
stvo mezhdu sosednimi oboymami ispolzuetsya dlya razme –
shcheniya patrubkov otbora para na regenerativnyy podogrev
pitatelnoy vody , chto sposobstvuet umensheniyu osevogo
razmera turbiny . Teplovye deformatsii i korobleniya
korpusa , voznikayushchie pri perehodnyh rezhimah slabee
skazyvayutsya na zazorah i uplotneniyah .
Sborka tsilindra turbiny pri oboymennoy konstruk –
tsii proshche .
3.3.3 Rotor turbiny
Rotorom turbiny nazyvayut ee vrashchayushchuyusya chast :
val, diski , rabochie lopatki i vspomogatelnye detali ,
obespechivayushchie ego sborku i rabotu . On yavlyaetsya samym
nagruzhennym ee uzlom . Rabochie lopatki vmeste s naprav –
lyayushchimi obrazuyut protochnuyu chast .
Rotor turbiny vrashchaetsya s bolshoy chastotoy , poeto –
mu voznikayushchie tsentrobezhnye sily stremyatsya ego
razo-
rvat , osobenno pri sbrosah nagruzki , t.k. napryazheniya ot
tsentrobezhnyh sil proportsionalny kvadratu chastoty
vrashcheniya .

88Poleznaya moshchnost v turbine , nakaplivayas ot stupe –
ni k stupeni , dostigaet na mufte generatora maksimalno –
go znacheniya .
Okruzhnye sily , deystvuyushchie na rabochie lopatki ,
«skruchivayut » rotor , t.k. v generatore voznikayut sily ,
prepyatstvuyushchie svobodnomu vrashcheniyu rotora . Osobenno
opasno napryazhenie krucheniya pri korotkom zamykanii v
generatore , kogda ono uvelichivaetsya v 4-6 raz.
Rotory TsVD i TsSD rabotayut dlitelnoe vremya pri
povyshennyh temperaturah ( do 540 °S) i vysokih naprya –
zheniyah ot tsentrobezhnyh sil, chto vyzyvaet yavlenie pol-
zuchesti .
Usloviya raboty rotorov uslozhnyayutsya vibratsiey i
temperaturnymi napryazheniyami , voznikayushchimi ot nerav –
nomernogo progreva rotora pri puske , ot snizheniya tempe –
ratury svezhego para , izmeneniya nagruzki i.t.d.
Osobennostyu rotorov TsND yavlyayutsya bolshie razme –
ry, obuslovlennye neobhodimostyu uvelicheniya moshchnosti
turbiny , snizheniya poter s vyhodnoy skorostyu i
umensheniya chisla vyhodyashchih potokov para. K primeru ,
sredniy diametr posledney stupeni turbiny K-800-240-2 raven
2,46 m, vysota lopatki 0,96 m.
Poskolku metallurgicheskaya i metalloobrabatyvayu –
shchaya promyshlennost v nastoyashchee vremya ne mogut polu –
chit pokovku takih razmerov , to rotory TsND vypolnyayut
sbornymi (s nasadnymi diskami ) ili svarnymi .
Sbornyy rotor predstavlyaet soboy val s nasazhennymi
na nego (s natyagom ) diskami s rabochimi lopatkami . Dlya
garantii peredachi krutyashchego momenta mezhdu diskom i va-
lom ustanavlivayut shponku (risunok 3.4).
Rotory krupnyh turbin vypolnyayut s tsentralnym
otverstiem , t.k. na osi slitka kachestvo metalla nizkoe .

89

1 – sheyka dlya posadki polumufty ; 2 – sheyka vala pod
vkladysh podshipnika ; 3 – tortsevaya shponka ; 4 – balansi –
rovochnye gruzy ; 5 – nasadnye diski ; 6 – osevye shponki .
Risunok 3.4 – Sbornyy rotor dvuhpotochnogo TsND .

Risunok 3.5 – Svarnoy rotor dvuhpotochnogo TsND
turbiny HTGZ .

90Svarnye rotory (risunok 3.5) izgotavlivayut iz ot-
delnyh pokovok s posleduyushchey svarkoy koltsevymi
shvami . Svarnye rotory imeyut ryad preimushchestv pered
sbornymi : otsutstvuet posadka diska na val, chto isklyuchaet
problemu snyatiya diskov pri remonte rotorov ; disk ne imeet
tsentralnogo otverstiya , chto povyshaet ego prochnost . Vse
eto isklyuchaet neobhodimost primeneniya stupitsy , pro-
fil diskov vypolnyayut s plavno izmenyayushcheysya tolshchi –
noy, chto obespechivaet neizmennye napryazheniya po radiusu .
Osevye razmery stupeney pri takoy konstruktsii rotora
okazyvayutsya menshimi , a rotor – koroche , chto uvelichivaet
zhestkost rotora i snizhaet rashod metalla . Osnovnoy
trudnostyu pri izgotovlenii takih rotorov yavlyaetsya
svarka , kachestvo kotoroy dolzhno byt ochen vysokim .
Ispolzovanie nasadnyh detaley (diskov ), rabotayu –
shchih v usloviyah vysokih temperatur i yavlenie polzuchesti
nedopustimo v svyazi s posleduyushchim po vremeni oslable –
niem posadki .
Poetomu vse turbostroitelnye zavody vypolnyayut ro-
tory TsVD tselnokovanymi (risunok 3.6), t.e. diski turbiny
otkovyvayutsya zaodno s valom , chto znachitelno povyshaet na-
dezhnost rotora v svyazi s otsutstviem posadki i svarki .
Pravda , tehnologicheskie trebovaniya k protsessam po-
lucheniya slitka i posleduyushchey mehanicheskoy obrabotki
ogranichivayut maksimalnyy diametr rotora do 1,2 m.
Usloviya raboty rotorov TsSD turbin s promezhutoch –
nym peregrevom para v zone parovpuska napominayut uslo –
viya raboty v TsVD , a v zone vyhoda para – pervyh stupeney
TsND . Udelnyy obem para , postupayushchego v TsSD velik
po sravneniyu s TsVD i pri dalneyshem rasshirenii (rabo –
te) para razmery stupeney (diskov ) znachitelno uvelichi –
vayutsya i izgotovit ih zaodno s valom nevozmozhno . V to
zhe vremya temperatura para v protochnoy chasti snizhaetsya .

91

Risunok 3.6 – Tselnokovanyy rotor TsVD turbiny K-300-240.

92Poetomu dlya TsSD primenyayut kombinirovannye roto –
ry, t.e. v oblasti parovpuska on vypolnyaetsya tselnokova –
nym, a v oblasti vyhoda para iz TsSD – sbornym (s nasad –
nymi diskami ).
3.3.4 Valy parovyh turbin
V materiale vala turbiny voznikayut napryazheniya :
– ot izgiba pod deystviem vesa vala i diskov ;
– ot skruchivaniya vala
pod deystviem vrashchayushchego mo-
menta , peredavaemogo ot vala turbiny valu generatora ;
– ot neravnomernogo raspredeleniya osevogo usiliya ro-
tora na rabochie kolodki upornogo podshipnika ;
– pri korotkom zamykanii v generatore .
Pri raschete vala na prochnost proveryayutsya ego nai-
bolee opasnye secheniya , v kotoryh :
– izgibayushchiy moment naibolshiy ;
– krutyashchiy moment naibolshiy (na mufte mezhdu tur-
binoy i generatorom ), a takzhe sechenie vala pod upornym
diskom .
Krome togo, provoditsya proverka na prochnost pri
vozmozhnom korotkom zamykanii v generatore .
Nesmotrya na tshchatelnost izgotovleniya vala i diskov
i ih razdelnuyu balansirovku pered zavodskoy sborkoy ,
ne udaetsya dobitsya polnogo sovpadeniya tsentra tyazhesti
rotora s geometricheskoy osyu vala (dlya sbornyh rotorov ).
Sobrannyy rotor vsegda imeet nekotoryy nebalans ,
t.e. nesovpadenie tsentra tyazhesti s osyu vala. Rasstoyanie
mezhdu tsentrom tyazhesti i osyu vala nazyvaetsya ekstsen –
trisitetom (e). Pri nalichii nebolshogo ekstsentrisite –
ta vo vremya vrashcheniya poyavlyaetsya tsentrobezhnaya sila tem
bolshaya , chem vyshe chislo oborotov vala.

93

Risunok 3.7 – Polozhenie tsentra tyazhesti vala v
zavisimosti ot ego chisla oborotov .
Pod deystviem tsentrobezhnoy sily voznikaet progib
vala i poyavlyayutsya bieniya (vibratsii ).
Rassmotrim usloviya raboty vala, imeyushchego nekoto –
ryy nebalans , opredelyaemyy ekstsentrisitetom
e (risunok 3.7).
Tsentr tyazhesti vala S otstoit ot ego osi vrashcheniya na
velichinu e. Chtoby ne uchityvat pri vrashchenii vala progib
ot sobstvennogo vesa, raspolozhim ego vertikalno (risu –
nok 3.7, a).
Tsentrobezhnuyu silu , deystvuyushchuyu na val pri ego
vrashchenii (risunok 3.7, b), opredelyayut po formule
()2eymSω+= , (3.1)
gde ω – uglovaya skorost vrashcheniya vala, 1/sek;
m – massa vala, kg;
u – progib vala, sm.
Voznikayushchaya tsentrobezhnaya sila ot nebalansa
uravnoveshivaetsya uprugoy siloy vala

94y Pα= , (3.2)
gde α – sila , vyzyvayushchaya progib vala, ravnyy 1 sm, i
zavisyashchaya ot zhestkosti vala, ego dliny , raspredeleniya
nagruzki i sposoba zakrepleniya ego kontsov .
Uslovie ravnovesiya sil S i R vyrazhaetsya uravneniem
() y eymα
ω=+2. (3.3)
Iz etogo uravneniya nahodim progib vala
1222
−=−=ωα
ω
αω
me
mmey . (3.4)
Iz formuly (3.4) sleduet , chto kazhdomu znacheniyu ω
sootvetstvuet vpolne opredelennaya velichina u, naprimer ,
pri ∞==ym,12
ωα. Uglovaya skorost vala pri mω2=α
nazyvaetsya kriticheskoy skorostyu i opredelyaetsya po
formule
mkrα
ω= . (3.5)
Chislo oborotov rotora , chislenno ravnoe sobstvennoy
chastote ego poperechnyh kolebaniy , nazyvayut kriticheskim
i oboznachayut nkr.
Tak kak 30nkr
krπ
ω= , to iz formuly (3.5) mozhno po-
luchit kriticheskoe chislo oborotov vala
m55930nkr krα
ω
π,== . (3.6)
Takim obrazom , pri kriticheskom chisle oborotov vala
progib ego teoreticheski stremitsya k beskonechnosti i ra-

95bota turbiny pri nkr nedopustima . Chtoby obespechit na-
dezhnuyu rabotu vala, ego rabochee chislo oborotov ne dolzh –
no sovpadat s kriticheskim , t.e. s chastotoy sobstvennyh
poperechnyh kolebaniy . Pri udalenii chisla oborotov «n»
na 15-20 % ot nkr , kak pokazyvaet opyt ekspluatatsii , tur-
bina uzhe rabotaet vpolne udovletvoritelno .
Valy , u kotoryh rabochee chislo oborotov bolshe kri-
ticheskogo , nazyvayut gibkimi . Valy , imeyushchie rabochee
chislo oborotov menshe kriticheskogo , nazyvayut zhestki –
mi. Pri puske turbiny s gibkim valom kriticheskoe chislo
oborotov sleduet prohodit bystro s tem, chtoby izbezhat
chrezmernoy vibratsii i vozmozhnyh povrezhdeniy (v per-
vuyu ochered avariynogo iznosa opornyh podshipnikov ).
Harakternoy osobennostyu kriticheskogo chisla obo-
rotov vala yavlyaetsya to obstoyatelstvo , chto pri ukazannom
na chertezhe (risunok 3.7, v) kraynem polozhenii iskriv –
lennoy osi vala ekstsentrisitet e raspolagaetsya perpendi –
kulyarno k ploskosti chertezha , t.e. tsentr tyazhesti vala pro-
ektiruetsya v tochku S.
Teoriya i opyt pokazyvayut , chto pri n> nkr (risunok
3.7, g) tsentr tyazhesti vala (tochka S) raspolagaetsya mezhdu
punktirnoy i iskrivlennoy osyami vala.
V etom sluchae uravnenie ravnovesiya sil S i R imeet
vid
() 02=−− y eymα
ω , (3.7)
otkuda
222
1ωα
α
ωω
me
mmey
−=−= . (3.8)

96Soglasno (3.5) imeem 2
kr mω
α=/ , sledovatelno ,
vmesto (3.8) mozhno napisat :
22
kr1eyωω−=
. (3.8 a)
Iz etogo vyrazheniya vidno , chto s uvelicheniem ω veli –
china y umenshaetsya po sravneniyu s progibom pri kriti –
cheskom chisle oborotov . Eto obstoyatelstvo kak raz i po-
zvolyaet primenyat gibkie valy . Naprimer , pri ω=ωkr
u=∞, a pri ω=∞ u=e, t.e. pri beskonechno bolshom chisle
oborotov vala, tsentr ego tyazhesti (tochka S na risunke 3.7,d)
sovpadaet s osyu vrashcheniya .
Privedennye vyvody i rassuzhdeniya ostayutsya v sile
i dlya vala s nasazhennymi na nego diskami , t.e. dlya roto –
rov turbiny .
Iz formul (3.4) i (3.8) vidno , chto velichina progiba
zavisit takzhe i ot e, poetomu pri balansirovke rotora
vsegda sleduet stremitsya k polucheniyu minimalnoy ve-
lichiny e.
Pri gorizontalnom raspolozhenii vala (risunok 3.7,e)
pod deystviem ego vesa i vesa diskov dazhe v sostoyanii po-
koya imeetsya staticheskiy progib f0. Takim obrazom , os ro-
tora vsegda neskolko iskrivlena . Sledovatelno , pri
vrashchenii rotora val prognetsya vsledstvie nebalansa eshche
na dopolnitelnuyu velichinu u i budet kolebatsya otnosi –
telno linii staticheskogo progiba vala (risunok 3.7,e).

97Velichinu staticheskogo progiba opredelyayut po for-
mule α0
0Gf= , (3.9)
gde G0 massa vala ili rotora .
Progib f0 zavisit ot zhestkosti rotora , rasstoyaniya
mezhdu oporami i raspredeleniya nagruzki .
Dlya vala, svobodno lezhashchego na dvuh oporah s nagruz –
koy poseredine , progib ego v tochke prilozheniya sily raven
EIGf483
0
0l= , (3.10)
dlya vala s zadelannymi kontsami i nagruzkoy posere –
dine
EIGf1923
0
0l= , (3.11)
gde l – rasstoyanie mezhdu oporami vala;
E – modul uprugosti metalla , n/m2;
644dIπ= – moment inertsii secheniya vala,
d – diametr vala.

3.3.5 Rabochie lopatki
Rabochie lopatki yavlyayutsya odnim iz samyh otvetst –
vennyh elementov turbiny . Ustanovlennye na diske ili
neposredstvenno na rotore , oni obrazuyut rabochie kanaly ,
v kotoryh proishodit preobrazovanie potentsialnoy i
kineticheskoy energii potoka para v mehanicheskuyu ener –
giyu vrashcheniya rotora .

98Ot kachestva vypolneniya rabochih lopatok i sborki na
diske v znachitelnoy stepeni zavisit nadezhnost i k.p.d.
stupeni i vsey turbiny .
Polomka lopatok vlechet nemedlennuyu ostanovku tur-
biny ili ee avariyu , a v tyazhelyh sluchayah – chastichnoe ili
polnoe razrushenie turbiny . Poetomu k nadezhnosti lopa –
tok predyavlyayutsya isklyuchitelno vysokie trebovaniya .
Usloviya raboty turbinnyh lopatok ochen tyazhely .
Pri protekanii para v mezhlopatochnyh kanalah poyavlyayut –
sya poleznye sily , sozdayushchie krutyashchiy moment na valu
turbiny . Eti sily izgibayut lopatku v ploskosti diska v
napravlenii vrashcheniya . Pri znachitelnoy stepeni reak-
tsii, kogda raznost davleniy pered i za rabochey reshetkoy
velika , lopatka izgibaetsya i v ploskosti osi turbiny .
Ochen vazhno , chto eti izgibayushchie sily yavlyayutsya pe-
remennymi vo vremeni . Deystvitelno , vrashchayushchayasya lo-
patka prohodit pered soplovymi kanalami , iz kotoryh
vyhodyat strui para , kotorye na granitse mezhdu soplami ,
obrazuemoy vyhodnymi kromkami , imeyut ponizhennuyu
skorost (v tak nazyvaemom kromochnom slede ). Krome togo,
iz-za estestvennyh tehnologicheskih otkloneniy v razme –
rah kanalov kineticheskaya energiya vyhodyashchih struy raz-
nyh sopl budet razlichnoy . Poetomu na rabochie lopatki
budet deystvovat peremennaya sila , vyzyvayushchaya ih vib-
ratsiyu .
Pri vibratsii lopatka sposobna vyderzhat lish og-
ranichennoe chislo kolebaniy , posle chego v naibolee na-
pryazhennom meste lopatki poyavlyaetsya ustalostnaya tre-
shchina , razmery kotoroy sravnitelno medlenno uvelichi –
vayutsya do opredelennogo znacheniya s posleduyushchim vne-
zapnym otryvom lopatki .
Pri otryve lopatki , osobenno v poslednih stupenyah ,
proishodit razbalansirovka rotora i mozhet vozniknut

99nastolko intensivnaya ego vibratsiya , chto turbinu pridetsya
ostanovit avariyno . V praktike ekspluatatsii byvali
sluchai , kogda otryv lopatok privodil k polnomu razrushe –
niyu tsilindra .
Rabochie lopatki vrashchayutsya s ochen bolshoy okruzh –
noy skorostyu , tak kak chastota vrashcheniya i radius usta-
novki lopatok veliki . Eto vyzyvaet bolshie tsentrobezh –
nye sily , stremyashchiesya otorvat lopatku . Osobenno sil –
no oslablyaetsya soprotivlenie lopatki otryvu v sluchae
vozniknoveniya v ney dazhe malyh ustalostnyh treshchin .
Lopatki pervyh stupeney TsVD i TsSD (dlya turbin s
promezhutochnym peregrevom ) rabotayut pri vysokih tem-
peraturah , vyzyvayushchih v materiale yavlenie polzuchesti .
Pri polzuchesti lopatka medlenno udlinyaetsya , a radi –
alnye zazory umenshayutsya vplot do poyavleniya zadeva –
niy. Inogda udlinenie lopatki proishodit ochen medlen –
no, no zato, spustya znachitelnoe vremya , v naibolee nagru –
zhennom meste lopatki poyavlyaetsya treshchina dlitelnoy
prochnosti s takimi zhe vozmozhnymi posledstviyami , kak i
ot ustalostnoy treshchiny .
Lopatki poslednih stupeney turbin TES i AES rabo –
tayut vlazhnym parom , vyzyvayushchim ih eroziyu . Agressiv –
nye komponenty , soderzhashchiesya v pare, vyzyvayut korroziyu .
Na risunke 3.8 pokazana konstruktsiya prosteyshey ra-
bochey lopatki . Ee osnovnym elementom yavlyaetsya pero , ili
rabochaya chast , imeyushchaya profil secheniya , kotoryy obes –
pechivaet minimalnye poteri energii pri obtekanii po-
tokom para , vyhodyashchego iz soplovogo apparata .

100

1 – ship; 2 – rabochaya chast (pero ); 3 – bandazhnaya lenta ;
4 – hvostovik .

Risunok 3.8 – Konstruktsiya prosteyshey lopatki .
Rabochaya chast vypolnyaetsya zaodno s hvostovikom , po-
sredstvom kotorogo lopatka krepitsya na diske . Na tortse –
voy poverhnosti rabochey chasti lopatki frezeruetsya
ship
kruglogo ili pryamougolnogo secheniya . Na gruppu iz ne-
skolkih lopatok nadevaetsya bandazh s otverstiyami , shag i
razmery kotoryh otvechayut shagu i razmeram shipov na lo-
patkah , ustanovlennyh na diske . Posle ustanovki bandazha
shipy rasklepyvayut i, takim obrazom , lopatki okazyva –
yutsya obedinennymi na diske v pakety . Eto povyshaet ih
soprotivlenie ustalosti i pozvolyaet organizovat uplot –
nenie na periferii stupeni .
Konstruktivnoe vypolnenie rabochey chasti lopatki
zavisit ot ee dliny , tochnee , ot otnosheniya srednego dia-
metra stupeni k ee dline .
Korotkie lopatki , t.e. lopatki s bolshim otnosheni –
em l/d (obychno l/d >10), vypolnyayut postoyannym po
vysote profilem .

101V osobenno tyazhelyh usloviyah rabotayut lopatki par-
tsialnyh stupeney , v kotoryh peremennaya sostavlyayushchaya
nagruzki ochen velika , tak kak na lopatku deystvuet pol-
naya nagruzka pri ee prohozhdenii pered soplami i ne dey-
stvuet nikakaya nagruzka pri prohozhdenii lopatki vne du-
gi podvoda para . Poetomu rabochie lopatki reguliruyushchey
stupeni vsegda vypolnyayut s bolshey hordoy , chem lopatki
posleduyushchih stupeney .
Dlinnye lopatki vypolnyayut zakruchennymi i s
umenshayushcheysya ploshchadyu poperechnogo secheniya ot kornya
k vershine . Chem menshe otnoshenie l/d , tem silnee iz-
menyayutsya treugolniki skorostey po vysote lopatki i tem
silnee prihoditsya zakruchivat lopatku dlya obespecheniya
ekonomichnoy raboty stupeni . Odnovremenno pri etom ne-
obhodimo umenshat ploshchad secheniya lopatki ot kornya k
vershine dlya umensheniya deystvuyushchey na lopatku tsen-
trobezhnoy sily . Na risunke 3.9 pokazany fotografii lo-
patok poslednih stupeney , illyustriruyushchie zakrutku i
umenshenie ploshchadi secheniya lopatki k vershine .
Poverhnost lopatki tshchatelno obrabatyvaetsya po
vysokomu klassu chistoty , chto neobhodimo dlya obespeche –
niya vysokoy ekonomichnosti (pri sherohovatyh stenkah
kanalov rastut poteri na trenie ) i dlya povysheniya ustalo –
stnoy prochnosti lopatki , kotoraya silno snizhaetsya pri
nalichii risok i tsarapin na poverhnosti .
Lopatki poslednih stupeney podverzheny deystviyu
krupnyh kapel vlagi , sryvayushchihsya so stoyashchey vperedi
soplovoy reshetki i vyzyvayushchih eroziyu vhodnyh kromok
verhney chasti lopatki . Dlya umensheniya erozii v etih
mestah lopatki po ee spinke vypolnyayut zashchitu ustanov –
koy plastin iz stellita , soderzhashchego 60-65 % kobalta ,
25-28 % hroma , 4-5 % volframa , a takzhe kremniy , uglerod
i zhelezo .

102

a) b) v) g) d) e)

a – lopatka LMZ dlinoy 960 mm na n=50 1/s; b – lopat –
ka TMZ dlinoy 940 mm na n=50 1/s; v – lopatka LMZ iz
titanovogo splava dlinoy 1200 mm na n=50 1/s; g – lo-
patka shveytsarskoy turbiny dlinoy okolo 1 m na n=50
1/s; d – lopatka HTGZ dlinoy 1450 mm na n=25 1/s; e –
lopatka amerikanskoy turbiny dlinoy 1320 mm na
n=30 1/s.
Risunok 3.9 – Primery lopatok poslednih stupeney
moshchnyh parovyh turbin .
Odnim iz otvetstvennyh elementov lopatki yavlyaetsya
ee
hvostovik . Imenno on vosprinimaet vse nagruzki , dey-
stvuyushchie na lopatku , i peredaet ih disku . Hvostovye so-
edineniya dolzhny byt legkimi , tak kak tsentrobezhnye si-
ly, deystvuyushchie na nih v dalneyshem peredayutsya na
disk , no v to zhe vremya i nadezhnymi .

103Osnovnym faktorom , opredelyayushchim vybor tipa hvo-
stovogo soedineniya , yavlyaetsya nagruzka , vosprinimaemaya
hvostovikom .

a – hvostovoe rabochee soedinenie ; b – kolodets dlya za-
vodki lopatok ; v – kreplenie zamkovoy lopatki za-
klepkoy ; g – razgib shcheki diska tsentrobezhnoy siloy
lopatki .
Risunok 3.10 – Rabochaya lopatka s T-obraznym
hvostovikom .
Prostym i dostatochno nadezhnym dlya lopatok ne-
bolshoy dliny yavlyaetsya T-obraznyy hvostovik , shiroko
primenyaemyy LMZ i TMZ (risunok 3.10, a).
Dlya ustanovki lopatok na disk v ego obode vypolnyayut
paz po forme , sootvetstvuyushchey profilyu hvostovika . Dlya
zavodki
lopatok na dvuh protivopolozhnyh storonah oboda
diska delayut vyrezy (risunok 3.10, b) tak, chtoby lopatku
mozhno bylo zavesti v paz i prodvinut po okruzhnosti
vdol nego . Posle ustanovki vseh lopatok ustanavlivayut

104zamkovye lopatki (risunok 3.10, v), kotorye krepyat k obo-
du zaklepkami .
Tipy lopatochnyh hvostovikov predstavleny na risunke 3.11.

a, b – prosteyshiy gribovidnyy hvostovik s hvosto –
vym i zamkovym soedineniem sootvetstvenno ;
v – vilchatyy hvostovik ; 1 – hvostovik lopatki ; 2 – gre-
ben diska ; 3 – zaklepka ; g, d – zubchikovyy hvostovik s
hvostovym i zamkovym soedineniem sootvetstvenno .
Risunok 3.11 – Tipy lopatochnyh hvostovikov .

Hvostovye soedineniya treh poslednih stupeney tur-
biny K-300-240 LMZ pokazany na risunke 3.11. Lopatka
posledney stupeni imeet dlinu 960 mm i uderzhivaetsya
moshchnym vilchatym hvostom .

105

a – III stupen TsND ; b – IV stupen TsND ; v – poslednyaya
stupen TsND .
Risunok 3.12 – Hvostovye soedineniya dlinnyh
lopatok turbiny K-300-240 LMZ .
Vazhnymi elementami oblopachivaniya yavlyayutsya ban-
dazhi i provolochnye svyazi , osnovnoe naznachenie kotoryh
sostoit v umenshenii vibratsii .
Dlya stupeney TsVD primenyayut lentochnye bandazhi .
Gruppa lopatok , perevyazannyh bandazhom , nazyvaetsya pake –
tom. Obychno paket sostoit iz 6-14 lopatok .
Na risunke 3.13 privedena konstruktsiya paketa ,
pri-
menyaemogo HTGZ .
Dlya lopatok bolshoy dliny naryadu s lentochnym ban-
dazhom chasto primenyayut provolochnye svyazi (risunok 3.14).
Provoloki raspolagayut v otverstiyah lopatok i pripaiva –
yut k poslednim serebryanym pripoem . Ustanovka provo –
lochnoy svyazi pozvolyaet likvidirovat nekotorye opasnye
vidy kolebaniy .
Chasto provoloki ne pripaivayut k lopatkam , a svobod –
no propuskayut cherez otverstiya , primenyaya kakie -libo kon-
struktivnye mery ot smeshcheniya provolok vnutri paketa
(risunok 3.14, b). Takie provoloki nazyvayut dempferny –
mi. Pri vrashchenii kolesa tsentrobezhnye sily prizhimayut

106

Risunok 3.13 – Paket lopatok turbiny HTGZ .
provoloki k poverhnosti otverstiy , vyzyvaya sily treniya
pri kolebaniyah lopatok . Takim obrazom , dempfernye pro-
voloki gasyat (dempfiruyut ) kolebaniya .
V stupenyah s korotkimi lopatkami provoloki ispol –
zuyut ochen redko , tak kak v etom sluchae sechenie provolok
veliko otnositelno ploshchadi kanala dlya prohoda para ,
chto znachitelno snizhaet
KPD stupeni .
Dlya dlinnyh lopatok priklepannye lentochnye ban-
dazhi stanovyatsya neprimenimymi po usloviyam prochnosti .
S rostom razmerov stupeni tsentrobezhnaya sila bandazha
rastet , a periferiynyy profil lopatki stanovitsya vse
menee podhodyashchim dlya razmeshcheniya shipa dostatochnogo

107

a – paket s pripayannoy provolokoy ; b – paket s demp –
fernoy provolokoy .
Risunok 3.14 –Provolochnye bandazhi rabochih lopatok .

razmera . Eto svyazano s tem, chto periferiynuyu chast vy-
polnyayut kak mozhno menshego secheniya . Poetomu v stupenyah
bolshogo diametra otkazyvayutsya ot lentochnyh bandazhey ,
a stavyat 2 ili 3 ryada provolok i nazyvayut provolochnymi
bandazhami .

108Na risunke 3.15 pokazan paket iz dvuh lopatok , pri-
menyaemyh dlya reguliruyushchey stupeni (pervoy po hodu pa-
ra), poluchaemyy s pomoshchyu svarki .

Risunok 3.15 – Svarnoy paket iz dvuh lopatok dlya
reguliruyushchey stupeni .
3.3.6 Uplotneniya
V turbinah razlichayut tri vida uplotneniy :
–
kontsevye , obespechivayushchie minimum utechki para ;
– diafragmennye i nadbandazhnye , umenshayushchie
«parazitnyy » peretok para pomimo soplovyh i rabochih
lopatok .
Umensheniya utechek para mozhno dobitsya dvumya spo-
sobami :
– umensheniem zazorov v uplotneniyah ;
– uvelicheniem chisla uplotnitelnyh grebeshkov .
V pervom sluchae est opasenie zadevaniy v uplotne –
niyah pri puskah ili povyshennoy vibratsii , chto mozhet
privesti k tyazheloy avarii s progibom rotora , ispravle –
nie kotorogo vozmozhno tolko v zavodskih usloviyah .

109Vo vtorom sluchae rost chisla uplotnitelnyh grebesh –
kov privodit k uvelicheniyu dliny rotora i snizheniyu ego
zhestkosti . Kstati , vo mnogih turbinah dlina kontsevyh
uplotneniy dostigaet 40 % dliny vala.
Poetomu konstruktsiya uplotneniy dolzhna byt takoy ,
chtoby pri sluchaynyh zadevaniyah v uplotneniyah ne prois –
hodilo silnogo razogreva vala i pozvolyayushchey legkuyu za-
menu uplotneniy v usloviyah ekspluatatsii .
V sovremennyh turbinah , kak pravilo , primenyayut me-
tallicheskie uplotneniya (risunki 3.16, 3.17). Uplotnenie
TsND moshchnoy turbiny sostoit iz treh par ryadov segmen –
tov, ustanovlennyh v oboyme i nasazhennyh na val vtulok s
vystupami .

1 –rotor ; 2 – stopornoe koltso ; 3 – vtulki uplotne –
niya; 4 – disk posledney stupeni ; 5 – oboyma uplotne –
niya; 6 – flanets krepleniya oboymy ; 7 – pruzhina ;
8 – segment uplotneniya .
Risunok 3.16 – Uplotnenie TsND moshchnoy turbiny .

110Primenenie vtulok nadezhno zashchishchaet val ot progiba
pri zadevaniyah , a zamenoy vtulok legko vosstanavlivayutsya
iznoshennye uplotneniya .
Odnako , pri vysokih temperaturah (v TsVD ) primene –
nie takih vtulok netselesoobrazno , t.k. proishodit poste –
pennoe oslablenie posadki vtulki na valu ; vremennoe os-
lablenie posadki vozmozhno i pri rezkom izmenenii tem-
peratury .

a – obshchiy vid uplotneniya ; b – uplotnenie , raspolo –
zhennoe na storone , protivopolozhnoy upornomu pod-
shipniku ; v – uplotnenie u upornogo podshipnika ;
1 – segment uplotneniya ; 2 – oboyma uplotneniya ;
3 – korpus turbiny ; 4 – rotor ; 5 – zavaltsovannaya
provoloka ; 6 – teplovaya (kompensatsionnaya ) kanavka ;
7 – grebeshok uplotneniya .

Risunok 3.17 – Kontsevye uplotneniya TsVD .

Poetomu v uplotneniyah TsVD vtulki otsutstvuyut , a
uplotnyayushchie grebeshki vypolneny neposredstvenno na
valu (risunok 3.17, b, v), dlya chego na valu vypolnyayut ka-
navki , v kotorye ustanavlivayut tonkuyu lentu tolshchinoy

1110,2-0,3 mm iz zharoprochnoy nerzhaveyushchey stali s profi –
lem, sootvetstvuyushchim kanavke v rotore .
Dlya isklyucheniya progiba vala ot zadevaniy na poverh –
nosti rotora posle kazhdogo segmenta uplotneniy vypol –
nyayut okruzhnye kanavki , nazyvaemye teplovymi ili kom-
pensatsionnymi , t.e. v sluchae silnogo razogreva vala v
kakom -libo meste uchastok vala mezhdu teplovymi kanavka –
mi mozhet svobodno rasshiryatsya v osevom napravlenii ,
isklyuchaya ego progib .
Diafragmennye i nadbandazhnye uplotneniya otlichayutsya
ot kontsevyh tolko kolichestvom uplotnyayushchih grebeshkov .
Pri normalnoy rabote turbiny par na kontsevye up-
lotneniya postupaet ot stantsionnoy magistrali cherez re-
gulyator (risunok 3.18). V TsVD i TsSD uplotnyayushchiy par iz
kamery 2 prohodit v kameru 1, kuda postupaet i atmosfer –
nyy vozduh . V TsND uplotnyayushchiy par prohodit v kameru 1
i vnutr tsilindra . Iz kamery 1 parovozdushnaya smes na-
pravlyaetsya v salnikovyy podogrevatel , gde par otdaet
teplotu kondensatu (pitatelnoy vode ), a vozduh udalyaetsya
v atmosferu . Pri izbytke para ili bolshih zazorah v up-
lotneniyah proishodit ego vybros iz kamery 1, zatem on
mozhet popast v korpusa podshipnikov , vyzyvaya obvodne –
nie i porchu masla .
Pri nedostatochnom davlenii uplotnitelnogo para
atmosfernyy vozduh pronikaet v TsND i uhudshaet vakuum
v kondensatore , chto, v svoyu ochered , snizhaet ekonomich –
nost turbiny .

112

Risunok 3.18 – Shema truboprovodov uplotneniy
moshchnoy turbiny .
3.3.7 Podshipniki turbiny
Neobhodimoe polozhenie vrashchayushchegosya rotora otno –
sitelno detaley statora obespechivayut podshipniki tur-
biny , vosprinimayushchie usiliya , deystvuyushchie na rotor .
Kak pravilo , v turbostroenii primenyayutsya podshipniki
skolzheniya , kotorye horosho soprotivlyayutsya staticheskim
i dinamicheskim nagruzkam pri vysokih okruzhnyh skoro –
styah, dolgovechny i nadezhny .
Mezhdu rastochkoy
vkladysha podshipnika i sheykoy va-
la pri ego vrashchenii voznikaet polusuhoe (poluzhidkostnoe )
trenie , dlya umensheniya kotorogo rastochku vkladysha pokry –
vayut babbitom (antifriktsionnyy splav ), a v kachestve smazki
– neftyanoe turbinnoe maslo marki 22, kotoroe yavlyaetsya eshche i
ohladitelem trushchihsya poverhnostey .
K konstruktsii podshipnikov predyavlyaetsya ryad tre-
bovaniy :

113- rabota podshipnika dolzhna byt isklyuchitelno na-
dezhnoy , t.k. avarii s podshipnikami vlekut bolshie po-
vrezhdeniya protochnoy chasti i uplotneniy ;
– konstruktsiya dolzhna obespechivat naibolshuyu eko-
nomichnost turbiny , t.k. rabota i sostoyanie podshipnikov
obespechivayut optimalnye zazory v uplotneniyah i protoch –
noy chasti , chto neposredstvenno vliyaet na k.p.d. turbiny ;
– rabota sil treniya v smazochnom sloe podshipnika
dolzhna byt minimalnoy , t.k. ona sovershaetsya za schet
energii vrashcheniya vala.
Radialnye nagruzki , voznikayushchie ot sobstvennogo
vesa rotora , ego neuravnoveshennosti , rastsentrovki ot ne-
sbalansirovannyh sil v protochnoy chasti , osobenno pri
partsialnom podvode para , nepravilnoy raboty soedini –
telnoy mufty (gibkoy , poluzhestkoy ) ili reduktornoy
svyazi (pri nalichii reduktora ), vosprinimayut upornye
podshipniki .
Shema opornogo podshipnika , poyasnyayushchaya ego rabotu ,
pokazana na risunkah 3.19 i 3.20.

Risunok 3.19 – Shema opornogo podshipnika .
Sheyka vala
1 vrashchaetsya v rastochke vkladysha 2, dia-
metr kotoroy neskolko bolshe diametra sheyki vala.
Vkladysh , sostoyashchiy iz dvuh polovin , ustanavlivaetsya v

114korpuse 7 na opornyh kolodkah 6 tak, chtoby osi rastochki
vkladysha i kontsevyh i diafragmennyh uplotneniy sov-
padali . V rastochku vkladysha po truboprovodu 9 podaetsya
maslo ot nasosa . Mezhdu sheykoy vala i rastochkoy vklady –
sha obrazuetsya maslyanaya plenka , na kotoroy vrashchaetsya val.
Podacha masla v podshipnik reguliruetsya ogranichitelnoy
shayboy 8. Na kryshke korpusa 4 ustanovlen avariynyy ba-
chok, v kotoryy po trube 5 postupaet maslo .

a- polozhenie nepodvizhnoy sheyki vala vo vkladyshe ;
b – protok masla cherez vkladysh ; v – raspredelenie
davleniya v maslyanom sloe vkladysha s tsilindriche –
skoy rastochkoy ; g – to zhe dlya ovalnoy rastochki ;
1 – tsentr sheyki ; 2 – tsentr vkladysha ; 3 – klinovid –
nyy zazor .
Risunok 3.20 – Shemy , poyasnyayushchie rabotu opornogo
podshipnika .

V sluchae prekrashcheniya podachi masla v podshipnik (pri
avarii v maslosisteme ) turbogenerator zashchitoy otklyucha –
etsya ot seti i prekrashchaetsya podacha para v turbinu . oboro –
ty postepenno snizhayutsya i maslo v podshipnik budet po-
stupat iz avariynogo bachka .

115Na risunke 3.20 , b, v, g vidno kak pri uvelichenii obo-
rotov sheyka vala uvlekaet pod sebya maslo i mezhdu ney i
rastochkoy poyavlyaetsya ustoychivyy maslyanyy sloy (klin ),
blagodarya kotoromu sheyka vala kak by «plavaet ».
Dlya ustanovki rotora v osevom polozhenii i vospri –
yatiya osevyh usiliy , kotorye menyayutsya pri perehodnyh
protsessah (izmeneniya parametrov , sbrosy , nabrosy na-
gruzki ), izmeneniyah zazorov v protochnoy chasti (v uplotne –
niyah , pri zanose solyami ) sluzhit upornyy podshipnik .
V parovyh turbinah ispolzuyut tolko segmentnye
upornye podshipniki (risunok 3.21).
Vnutri vkladysha , sostoyashchego iz dvuh polovin 1 i 2,
soedinyaemyh gorizontalnymi flantsami , raspolozheno
koltso 3, na kotorom ustanovleny upornye kolodki 5. Na
valu turbiny imeetsya upornyy disk (greben ), prilegayu –
shchiy svoim tortsom k poverhnostyam upornyh kolodok , zali-
tyh babbitom . Upornyy disk (greben ) izgotavlivaetsya
zaodno s valom ili byvaet nasadnym .

Risunok 3.21 – Shema segmentnogo upornogo
podshipnika .
K upornym kolodkam podaetsya maslo , zapolnyayushchee
ves vkladysh i vytekayushchee v verhney polovine vklady –

116sha. Takim obrazom , greben 4 vrashchaetsya v maslyanoy vanne
i pridavlivaetsya osevym usiliem k poverhnosti kolodok .
Mezhdu grebnem i kolodkami obrazuetsya nesushchiy sloy
masla , isklyuchayushchiy metallicheskiy kontakt poverhnostey
kolodok i grebnya i obespechivayushchiy malye poteri na tre-
nie i neznachitelnyy iznos kolodok .
Izobrazhennyy na risunke 3.21 podshipnik mozhno is-
polzovat tolko pri uslovii , chto osevoe usilie naprav –
leno vsegda sleva napravo .
Krome togo, pri bolshom zazore sleva ot grebnya pri
maleyshem sdvige rotora vlevo proizoydet povrezhdenie
uplotneniy i protochnoy chasti . Poetomu v upornyh pod-
shipnikah krome osnovnyh (rabochih ) kolodok ustanavli –
vayut dopolnitelnye (ustanovochnye ) kolodki s protivo –
polozhnoy storony grebnya . S ih pomoshchyu ustanavlivayut
osevoy razbeg rotora mezhdu kolodkami . Pri sborke ego us-
tanavlivayut v predelah 0,5-0,6 mm, a v rabote on budet
0,4-0,5 mm.
V krupnyh mnogotsilindrovyh turbinah razlichiya v
rabote kolodok ne sushchestvuet , t.k. osevoe usilie mozhet
menyat svoe napravlenie pri izmenenii rezhima raboty .
Upornyy podshipnik dolzhen obladat absolyutnoy
nadezhnostyu , t.k. vyhod ego iz stroya vlechet za soboy tyazhe –
lye povrezhdeniya protochnoy chasti .
Chasto upornyy podshipnik obedinyayut s opornym ,
t.e. poluchaetsya kombinirovannyy oporno -upornyy pod-
shipnik .
Vkladyshi opornyh i upornyh podshipnikov pome –
shchayut v korpusa , ustanavlivaemye na fundament , ili pri-
soedinyaemye neposredstvenno k korpusu turbiny .
V korpuse podshipnika (obychno pervogo ) razmeshchayut
glavnyy maslyanyy nasos , elementy sistemy regulirova –
niya i zashchity turbiny .

1173.3.8 Soedinitelnye mufty
Rotory turbiny i generatora soedinyayutsya mezhdu so-
boy muftami , peredayushchimi krutyashchiy moment . Sovokup –
nost rotorov , skreplennyh muftami , nazyvaetsya valopro –
vodom .
Rabota muft v znachitelnoy mere opredelyaet nadezh –
nost turbiny , poetomu k kachestvu ih izgotovleniya , mon-
tazha , remonta i ekspluatatsii predyavlyayutsya strogie tre-
bovaniya .
Nablyudaemaya rastsentrovka rotorov izobrazhena
na ri-
sunke 3.22.

a – radialnaya ; b – uglovaya ; v – smeshannaya .
Risunok 3.22 – Rastsentrovka rotorov .
Vypolnenie i ih sborka dolzhny obespechivat veli –
chiny radialnoy (δ) i uglovoy (u) rastsentrovok v predelah
dopuskov , kotorye zavisyat ot tipa mufty .
Razlichayut mufty zhestkie (risunok 3.23), poluzhest –
kie (polugibkie risunok 3.24) i podvizhnye (gibkie risu –
nok 3.25).
V sovremennyh moshchnyh turbinah primenyayut tolko
zhest –
kie mufty (risunok 3.23), ne dopuskayushchie v usloviyah ra-
boty ni radialnoy , ni uglovoy rastsentrovki . Imi soedi –
nyayut rotory dvuh – i trehtsilindrovyh turbin s tselyu
primeneniya odnogo upornogo i treh opornyh podshipni –

118kov na dva rotora , chto pozvolyaet sokratit obshchuyu dlinu
turbiny . Dostoinstvom zhestkih muft yavlyaetsya ih prosto –
ta i nadezhnost , no oni trebuyut bolshoy tochnosti izgo-
tovleniya i vysokokachestvennogo montazha .

Risunok 3.23 – Zhestkaya mufta .

Risunok 3.24 – Poluzhestkaya mufta LMZ .

119

Risunok 3.25 – Gibkaya pruzhinnaya mufta .
Osnovnym nedostatkom zhestkoy mufty yavlyaetsya pere –
dacha vibratsii ot odnogo rotora k drugomu . Iz-za nedosta –
tochno tochnoy tsentrovki mufty ona mozhet byt sama is-
tochnikom vibratsii .
Poluzhestkaya (polugibkaya ) mufta (risunok 3.24) pri-
menyaetsya dlya soedineniya rotorov nizkogo davleniya s roto –
rami generatorov . Volnistaya polugibkaya chast mufty
yav-
lyaetsya zhestkoy v otnoshenii skruchivaniya i uprugoy v ot-
noshenii izgiba . Nalichie volnistoy chasti mufty smyagchaet
peredachu vibratsii ot odnogo rotora k drugomu . Dlya zhest –
kih i poluzhestkih muft ne trebuetsya smazka .
Pruzhinnye mufty (risunok 3.25) primenyalis LMZ
dlya turbin srednego davleniya moshchnostyu 50 i 100 MVt .
Flantsy , nadevaemye na valy , imeyut zubchatye prorezi , v
kotorye vstavlyayutsya sektsii volnistoy pruzhiny , pere –
dayushchey krutyashchiy moment . Takaya mufta dopuskaet osevoe
peremeshchenie rotorov , poetomu pri soedinenii turbinnyh
rotorov na oboih rotorah ustanavlivayut upornye pod-
shipniki . Dlya smazki mufty podvoditsya maslo .

1203.3.9 Valopovorotnoe ustroystvo (VPU )
Protsess ostyvaniya detaley turbiny posle ee ostanova
v zavisimosti ot moshchnosti turbiny i parametrov para
mozhet dlitsya desyatki chasov . Esli ostyvayushchiy val tur-
biny ostavit nepodvizhnym , to proizoydet ego vremen –
nyy izgib , ne pozvolyayushchiy pustit neostyvshuyu turbinu
iz-za silnoy vibratsii ot vremennoy razbalansirovki .

Risunok 3.26 – Valopovorotnoe ustroystvo turbin TMZ .

121Iskrivlenie nepodvizhnogo vala mozhet proizoyti pri
puske turbiny , kogda pered sozdaniem vakuuma na kontse –
vye uplotneniya podaetsya par (obychno s temperaturoy 140-
150 °S).
Poetomu pri ostyvanii turbiny i pered ee puskom
rotor turbiny vrashchaetsya s chastotoy 4-5 oborotov v minu –
tu valopovorotnym ustroystvom , predstavlyayushchim soboy
reduktor , vrashchaemyy elektrodvigatelem (risunok 3.26).
Pri tolchke rotora turbiny parom VPU avtomaticheski ot-
klyuchaetsya .
3.4 Kondensatsionnye ustroystva parovyh turbin
Termicheskiy k.p.d. paroturbinnoy ustanovki , ne
imeyushchey otborov para na regeneratsiyu , opredelyaetsya po
formule
kt
thhhh
−−=
02 0
η ,
gde h0 – entalpiya para pered turbinoy ;
h2t – teoreticheskaya entalpiya para za turbi –
noy (pri rasshirenii po izoentrope );
hk – entalpiya pitatelnoy vody (kondensata ).
Iz uravneniya sleduet , chto otnositelnoe izmenenie
chislitelya pri izmenenii h2t sushchestvenno bolshe , chem ot-
nositelnoe izmenenie znamenatelya pri izmenenii hk .
Poetomu rabota turbiny s glubokim vakuumom okazyvaetsya
ekonomicheski bolee vygodnoy .
Dlya kondensatsii otrabotannogo para i polucheniya va-
kuuma za turbinoy k ee vypusknomu patrubku prisoedinya –
yut spetsialnyy teploobmennik , nazyvaemyy kondensato –
rom.

122V paroturbinnyh ustanovkah primenyayutsya poverhno –
stnye kondensatory vodyanogo ili vozdushnogo tipa .
V sovremennyh statsionarnyh paroturbinnyh usta-
novkah primenyayutsya tolko vodyanye kondensatory po-
verhnostnogo tipa . Osnovnym ih preimushchestvom yavlyaetsya
sohranenie kondensata dlya pitaniya kotlov .
Vozdushnye kondensatory obladayut bolee slozhnoy
konstruktsiey , tak kak imeyut bolee nizkie koeffitsienty
teploperedachi . Oni ispolzuyutsya na energopoezdah i v
rayonah , gde net istochnikov vodosnabzheniya .
Otrabotavshiy par iz turbiny postupaet v kondensa –
tor, gde soprikasayas s holodnymi stenkami kondensator –
nyh trubok prevrashchaetsya v vodu . Vakuum obrazuetsya za
schet rezkogo umensheniya udelnogo obema para pri kon-
densatsii v 30-40 tysyach raz. Chem nizhe temperatura trubok
i chem bolshe rashod ohlazhdayushchey vody , tem bolee glubo –
koe razrezhenie (vakuum ) mozhno poluchit v kondensatore .

1 – korpus kondensatora ; 2 – trubnye doski ; 3 – kon-
densatornye trubki ; 4 i 5 – vodyanye kamery ; 6 – pod-
vod ohlazhdayushchey vody ; 7 – otvod ohlazhdayushchey vody ;
8 – gorlovina kondensatora ; 9- kondensatosbornik ;
10 – patrubok otsosa vozduha .
Risunok 3.27 – Shema ustroystva poverhnostnogo
kondensatora .

123Shema ustroystva vodyanogo poverhnostnogo kondensa –
tora predstavlena na risunke 3.27. Otrabotavshiy par iz
turbiny postupaet v kondensator cherez gorlovinu 8. Par,
omyvaya vneshnie poverhnosti holodnyh kondensatornyh
trubok 3, otdaet skrytuyu teplotu paroobrazovaniya ohlazh –
dayushchey vode , protekayushchey po trubkam , i kondensiruetsya .
Kondensatornye trubki zakreplyayutsya v trubnyh dos-
kah, ustanavlivaemyh v korpuse kondensatora . K trubnym
doskam primykayut vodyanye kamery . So storony vpuska i
vypuska vody vodyanye kamery 5 razdeleny peregorodkoy .
Takim obrazom , voda , postupivshaya v nizhnyuyu kameru 5,
prohodit posledovatelno cherez nizhniy i verhniy puchki
trubok . Nagretaya ohlazhdayushchaya (tsirkulyatsionnaya ) voda
udalyaetsya iz kondensatora po slivnoy trube 7.
Kondensat otrabotavshego para sobiraetsya v patrubke
9 (kondensatosbornik ), otkuda kondensatnymi nasosami
cherez podogrevateli nizkogo davleniya otkachivaetsya v de-
aerator . Glubokiy vakuum v kondensatore podderzhivaetsya
za schet otsosa vozduha cherez patrubok 10 ezhektorami (pa-
rostruynymi , vodostruynymi ).
Kondensator , kondensatnye i tsirkulyatsionnye naso –
sy, ezhektora obrazuyut kondensatsionnuyu ustanovku . Otsa –
syvaemaya parovozdushnaya smes i rabochiy par ezhektorov
ohlazhdayutsya osnovnym kondensatom turbiny v poverhno –
stnom ohladitele .
Kondensator dolzhen byt germeticheski plotnym so-
sudom . Maleyshaya neplotnost vakuumnoy sistemy konden –
satsionnoy ustanovki privodit k podsosu atmosfernogo
vozduha , uhudsheniyu vakuuma i ekonomichnosti turbiny .
Neplotnosti mezhdu parovym i vodyanym prostranstvami
privodit k podsosu syroy vody i uhudsheniyu kachestva
kondensata .

124Po hodu ohlazhdayushchey vody kondensatory byvayut
odno -, dvuh -, treh – i chetyrehhodovymi . Dlya vozmozhnosti
chistki trubnoy sistemy na rabotayushchey turbine ustanav –
livaetsya vertikalnaya peregorodka , razdelyayushchaya potok
ohlazhdayushchey vody na dva samostoyatelnh parallelnyh
potoka .
Trubnye doski , otdelyayushchie parovoe prostranstvo
kondensatora ot vodyanyh kamer podverzheny bolshim usi-
liyam iz-za raznosti davleniy v vodyanyh kamerah i paro –
vom prostranstve . Kondensatornye trubki zakreplyayutsya v
trubnyh doskah posredstvom valtsovki . Dlya raboty na
presnoy vode trubki izgotavlivayutsya iz latuni marki
L-68, dlya raboty na morskoy vode iz mednonikelevogo ili
alyuminievo -myshyakovistogo splavov .
Prisoedinyaetsya kondensator k vyhlopnomu patrubku
turbiny s pomoshchyu teleskopicheskogo salnikovogo kom-
pensatora , v nastoyashchee vremya s pomoshchyu svarki ili zhest –
kogo flantsa , chto obespechivaet luchshuyu germetichnost uzla
soedineniya .
Rashod ohlazhdayushchey vody dlya kondensatsii otrabo –
tavshego para opredelyaetsya po uravneniyu teplovogo balan –
sa v kondensatore
()()vv
kkpk ttW h hD1 2−=− , (3.12)
gde Dk – kolichestvo para , postupayushchego v kondensa –
tor v kg/sek ili t/chas;
hp i hk – entalpiya otrabotavshego para i ego konden –
sata, kDzh/kg;
Wk – rashod ohlazhdayushchey vody cherez kondensa –
tor v kg/sek ili t/chas;
vt2 i vt1 – temperatura ohlazhdayushchey vody na
vyhode i vhode v kondensator .

125Iz uravneniya (3.10) mozhno opredelit kratnost oh-
lazhdeniya kondensatora m, yavlyayushchuyusya osnovnym pokaza –
telem raboty kondensatorov turbin .
vvkp
kk
tthh
DWm
1 2−−== . (3.13)
Dlya sovremennyh turbin m=40÷70.
Kondensator harakterizuetsya parovym i gidravliche –
skim soprotivleniem .
Parovym soprotivleniem nazyvaetsya padenie davle –
niya na puti ot vhoda otrabotavshego para v kondensator do
mesta otsosa parovozdushnoy smesi ezhektorom . Ono zavi-
sit ot parovoy nagruzki kondensatora , konstruktsii trub –
nogo puchka , gidrodinamiki potoka , skorosti parovozdush –
noy smesi v mezhtrubnom prostranstve .
V sovremennyh turbinah parovoe soprotivlenie
dolzhno sostavlyat 2-3 mm.rt.st.
Gidravlicheskim soprotivleniem kondensatora nazy –
vayut padenie davleniya ohlazhdayushchey vody na puti ee
dvizheniya ot vhoda v kondensator do sliva v otvodyashchiy
truboprovod . Ono zavisit ot chisla hodov vody v kondensa –
tore , soprotivleniya techeniyu ohlazhdayushchey vody v vodya –
nyh kamerah i trubkah , chistoty kondensatornyh trubok
i t.d.
Turbostroitelnye zavody LMZ i HTGZ v kondensa –
torah moshchnyh turbin blochnyh elektrostantsiy primenyayut
deaeratsionnye ustroystva . Dvuhstupenchatoe udalenie ag-
ressivnyh gazov (kislorod i uglekislota ) iz pitatelnoy
vody predvaritelno v kondensatore i okonchatelno v de-
aeratore umenshaet korrozionnye protsessy v parovodya –
nom trakte blochnoy ustanovki .

126LITERATURA
1 Losev S.M. Parovye turbiny /S.M. Losev .-M.: Gos-
energoizdat , 1959.- 385 s.
2 Shlyahin P.N. Parovye i gazovye turbiny /
P.N. Shlyahin .-M.: Energiya , 1974.- 224 s.
3 Truhniy A.D. Statsionarnye parovye turbiny /
A.D. Truhniy , S.M. Losev .-M.: Energoizdat , 1981.- 456 s.
4 Benenson E.I. Teplofikatsionnye parovye turbiny
/
E.I. Benenson , L.S. Ioffe .-M.: Energoizdat , 1986.- 250 s.
5 Margulova T.H. Atomnye elektricheskie stantsiya /
T.H. Margulova .-M.: Vysshaya shkola , 1984.- 303 s.

127
Aleksandr Viktorovich Motorin
Ivan Vasilevich Raspopov
Ivan Dmitrievich Fursov

PAROVYE TURBINY

Uchebnoe posobie

Redaktor E. Fedyaeva

Podpisano v pechat 19.05.03. Format 60h84 1/16.

Pechat -rizografiya . Usl.p.l. 5,11. Uch.-izd.l. 4,85.
Tirazh 50 ekz. Zakaz 2004 –

Izdatelstvo Altayskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo
universiteta im. I.I. Polzunova ,
656099, g. Barnaul , pr-t Lenina , 46

Litsenziya na izdatelskuyu deyatelnost
LR№ 020822 ot 21.09.98 g.

Otpechatano v tipografii AltGTU

Litsenziya na poligraficheskuyu deyatelnost
PLD № 28-35 ot 15.07.97 g.