Совместными усилиями к общему успеху...

с 1997 года
Дистрибьютор производителей

Генеральный партнер компании
rus eng deu fra
ita esp lat lit
kaz ukr uzb turk
English (int.) Deutsch English (USA) English Español Français Italiano Português 日本語 简体中文

Изготовление, сборка, тестирование и испытание конденсационных паровых турбин
производится на заводах в Японии

Турбины. Паровые турбины

Производитель Shin Nippon Machinery (SNM), Япония

О производителе турбин. Производственные мощности завода

Компания Shin Nippon Machinery основана в 1951 году, является широко известным производителем турбин. Разработка, проектирование и изготовление паровых турбин происходит на заводах в Японии.

Название производителя турбин Shin Nippon Machinery Co., Ltd
Президент Masami Deguchi
Генеральный директор Kiyoshi Boda
Штаб-квартира ThinkPark Tower
1-1, Osaki 2-Chome, Shinagawa-ku
Tokyo 141-6025
Дата основания 7 декабря 1951 г.
Капитал 2 408,05 млн. иен (по состоянию на 31 марта 2014 г.)
Штат 355 сотрудник (по состоянию на 31 марта 2014 г.)
Объемы продаж 18 252 млн. иен (по состоянию на март 2014 г. за фискальный 2013 год)
Отделы сбыта Токио
Производственные мощности Амагасаки, Куре, Ниигата
Профиль Производство и продажа паровых турбин и насосов
Разрешение на строительство Разрешение губернатора (образец 21) № 132376 на установку механизмов и оборудования

Головной офис компании Shin Nippon Machinery (SNM)

Адрес ThinkPark Tower
1-1, Osaki 2-Chome Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Представители в странах СНГ компания ENCE GmbH и Интех ГмбХ:

Россия, Казахстан, Украина, Узбекистан, Латвия, Литва, Туркменистан

Производственные мощности производителя Shin Nippon Machinery (SNM)

Турбины. Паровые турбины

Завод Амагасаки

Почтовый индекс 660-0857
Адрес 93-3 NishiMukojima-cho, Amagasaki-shiHyogo, Japan
Турбины. Паровые турбины

Завод Куре

Почтовый индекс 737-0133
Адрес 1-2-10 Hiro Suehiro, Kure-shi Hiroshima, Japan
Турбины. Паровые турбины

Завод Ниигата

Почтовый индекс 737-0154
Адрес 1493-210 Sanbashi Dori, Nigata, Kure-shi Hiroshima, Japan
Цех производства турбин
Турбины. Паровые турбины  Турбины. Паровые турбины  Турбины. Паровые турбины

Общая информация о турбинах

Турбина – разновидность двигателя, рабочим органом которого является ротор с закрепленными на нем лопатками, на которые оказывает давление скоростной поток рабочей среды. На лопатках происходит переход кинетической энергии движущегося потока в механическую энергию вращения вала, на котором установлен ротор. Полученная механическая энергия впоследствии может быть использована в качестве энергии привода других машин или для выработки электроэнергии в электрическом генераторе.

В зависимости от типа рабочего вещества, которое создает направленный поток, турбины делятся на: гидравлические, паровые и газовые. Что следует из названий, эти турбины используют, соответственно, жидкость, пар и газ. Паровые и газовые турбины во многом схожи по своему строению, они имеют сопловой аппарат, в котором происходит расширение газа или пара, сопровождающееся падением давления и увеличением его скорости. Другими словами происходит частичный переход потенциальной энергии в кинетическую.

Принцип работы (действия)

В основе работы паровой турбины лежит процесс перехода кинетической энергии струи пара (активные турбины) или потенциальной энергии расширяющегося пара (реактивные турбины) в механическую энергию вращения ротора путем взаимодействия струи пара и лопаток ротора. Поскольку паровые турбины часто применяются на электростанциях и силовых установках, то получаемая механическая энергия в таких случаях далее переходит в электрическую благодаря подключенной к валу динамо-машине. Предварительные манипуляции происходят и с энергией пара. Поскольку парогенераторы выдают пар с высокой потенциальной энергией, а не кинетической, то в турбинах используются сопла, проходя через которые пар расширяется, вследствие чего его скорость возрастает, то есть происходит переход части потенциальной энергии в кинетическую.

Активный принцип действия Реактивный принцип действия
Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины

Основное превращение энергии происходит при взаимодействии пара и лопаток ротора. Создавая давление на лопатки, пар заставляет ротор вращаться и теряет часть своей энергии, что выражается в падении давления. Практика показала, что одной ступени часто недостаточно, чтобы в достаточной мере осуществить передачу энергии от пара к ротору турбины. Для решения этой проблемы турбины изготавливают многоступенчатыми, благодаря чему съем лопатками энергии пара происходит в более полном объеме. Работает такой принцип, что чем меньше скорость пара, тем длиннее должны быть лопатки ротора. По этой причине корпуса цилиндров турбин часто имеют форму конуса из-за расположенного в них набора венцов лопаток возрастающей длины.

Общая величина переданной энергии может быть оценена по перепаду давления пара на входе и выходе из турбины. Этот способ применим и для оценки отдельной ступени или цилиндра. Однако необходимо учитывать неизбежно возникающие потери энергии, приводящие к неполному переходу кинетической энергии в механическую. Эффективность турбины характеризуется ее коэффициентом полезного действия. КПД различных типов турбин отличаются при работе с паром различного давления, поэтому для увеличения общей эффективности в одной турбине комбинируют активные и реактивные ступени, чем достигается максимизация КПД каждой ступени или цилиндра, а следовательно, и турбины в целом.

Конструкция и чертеж паровой турбины

Несмотря на большое разнообразие существующих паровых турбин, конструктивно они довольно схожи, а большая вариативность достигается за счет изменения основных конструктивных элементов. Рабочим органом паровой турбины является ротор, представляющий собой закрепленный в подшипниках вал с венцами лопаток. Именно через лопатки турбины происходит перевод кинетической энергии струи пара в механическую энергию вращения за счет восприятия лопатками давления движущегося потока. Обычно лопатки имеют изогнутую или наклонную форму, чтобы они могли воспринимать поток пара с осевым направлением (осевые турбины), однако существуют и радиальные турбины, в которых лопатки не имеют наклона и способны воспринимать поток пара, направленный перпендикулярно оси вала.

Ротор турбины Лопатки турбины
Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины  Турбины. Паровые турбины

Ротор турбины заключен в статор - неподвижный корпус, который обычно изготавливают разъемным, а его крепление осуществляется к фундаменту или полу. Если на роторе происходит переход кинетической энергии в механическую, то на статоре осуществляется предшествующий ему процесс перехода потенциальной энергии пара в кинетическую энергию паровой струи. С этой целью на статоре устанавливаются сопла. Их также называют соплами первой ступени в случае, когда турбина имеет несколько ступеней. Последующие ступени также могут иметь свой набор сопел, обеспечивающих их работу. Роль сопел могут выполнять жестко закрепленные на корпусе венцы несимметричных лопаток, проходя через которые пар также подвергается расширению.

Нижняя часть корпуса паровой турбины
Турбины. Паровые турбины  Турбины. Паровые турбины

Ротор паровой турбины в процессе изготовления Турбина в сборе с редуктором и клапанами
Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины  Турбины. Паровые турбины

Турбины. Паровые турбины

Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины
Чертеж паровой турбины (3 вида)

Основные детали/узлы

Турбины. Паровые турбины
Паровая турбина. Сборочный чертеж
Обозначение детали Обозначение детали
1 Ротор 21 Крышка радиального подшипника (сторона низкого давления)
2 Лабиринтное уплотнение 22 Радиальный подшипник (сторона низкого давления)
3 Набивной сальник 23 Маслобарьерная изоляция (сторона высокого давления)
4 Лабиринтное уплотнение 24 Радиальный подшипник (сторона высокого давления)
5 Набивной сальник 25 Крышка подшипника (сторона высокого давления)
6 Лабиринтное уплотнение 26 Упорный подшипник
7 Набивной сальник 27 Крышка подшипника (сторона высокого давления)
8 Лабиринтное уплотнение 28 Редуктор датчика оборотов
9 Патрубок 2-ой ступени 29 Передняя крышка
10 Патрубок 3-й ступени 30 Корпус подшипника (сторона высокого давления)
11 Патрубок 4-ой ступени 31 Патрубок 1-ой ступени
12 Патрубок 5-ой ступени 32 Поворотная лопасть 1-ой ступени 1 ряда
13 Корпус (верхний) 33 Неподвижная лопасть 1 ступени
14 Набивной сальник 34 Поворотная лопасть 1-ой ступени 2 ряда
15 Лабиринтное уплотнение 35 Поворотная лопасть 2-ой ступени
16 Набивной сальник 36 Поворотная лопасть 3-й ступени
17 Набивной сальник 37 Поворотная лопасть 4-ой ступени
18 Лабиринтное уплотнение 38 Поворотная лопасть 5-ой ступени
19 Маслобарьерная изоляция (сторона низкого давления) 39 Корпус (нижний)
20 Крышка подшипника (сторона низкого давления) 40 Корпус подшипника (сторона низкого давления)

Производственная линейка паровых турбин производителя Shin Nippon Machinnery

Турбины серии Н

Являются стандартными одноступенчатыми, горизонтальными, малыми паровыми турбинами общего назначения.
Существует 5 типоразмеров, подходящих к любым конкретным условиям пара и выходной мощности. Данный ряд, от малых консольных типов, с диском и лопатками ротора, находящимися снаружи подшипников, до наибольших размеров с ротором P.C.D. 800 мм. Данные турбины подходят для всех типов применения.

Применение

Турбины серии Н в основном используются для привода насосов широкого диапазона применения в нефтехимической, химической, сахарной, лесной, пищевой промышленности, и в производстве удобрений. Турбины серии Н также используются для привода вентиляторов, компрессоров и генераторов.

Типы турбин и их характеристики
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Тип Н-124 – малый консольный роторный тип, используется в основном для насосов смазочного масла и насосов уплотняющего масла.

Тип Н-133, 142 и 163 - обработанные лопасти ротора установлены на диске ротора, который располагается между подшипниками.

Тип Н-183 - самый большой из Н серии, с максимальной выработкой 1500 кВт. Это эффективный, прочный и долговечный механизм. Обработанные лопатки установлены отдельно от диска ротора.

За исключением Н-124, существует высокая степень взаимозаменяемости компонентов между различными моделями данной серии, что ведет к снижению уровня запасов заказчика. Период поставки короток, главным образом вследствие достаточного уровня взаимозаменяемых деталей содержащихся на складе. Взаимозаменяемость деталей, надежность и эффективность данных турбин делает выбор наиболее экономически оправданным.

Модель H-124 H-134 H-142 H-163 H-183
Частота вращения (об/мин) 4200 4200 4200 4200 4200
Максимальная мощность на выходе (кВт) 50 300 600 1000 1500
Максимальное давление на входе (кгс/см²) 45 45 45 45 45
Максимальная температура на входе (°C) 450 450 450 450 450
Максимальное давление выхлопа (кгс/см²) 5 7 7 7 7
Номин. диаметр ротора (мм) 300 300 400 600 800
Диаметр ввода (мин/макс) (мм) 50 80 80/150 20/200 80/250
Диаметр выхлопа (мм) 100 150 200 250 300
Ручной игольчатый клапан (макс.) 0 1 2 2 2
Масса (max) (кг) 250 450 750 1200 1500

Турбины серии V

Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Отличаются от серии Н тем, что они имеют вертикальную конструкцию.

Эта серия в основном применяется для привода вертикальных насосов, но также отлично подходит для глубоких скважин, насосов для перекачки сжиженного нефтяного и сжиженного природного газа. Многие детали взаимозаменяемы со стандартной серией H


Модель V-136 V-145 V-156
Частота вращения (об/мин) 4200 4200 4200
Максимальная мощность на выходе (кВт) 300 500 600
Максимальное давление на входе(кгс/см²) 45 45 45
Максимальная температура на входе (°C) 450 450 450
Максимальное давление выхлопа (от вакуума до максимума) (кгс/см2) 7 7 7
Номин. Диаметр ротора (мм) 300 400 500
Диаметр ввода (min./max.)(мм) 80 80/150 80/150
Диаметр выхлопа (мм) 150 200 200
Ручной игольчатый клапан (макс.) 1 1 1
Масса (max.) (кг) 480 750 1000

Турбины серии НО

Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Турбины серии НО были разработаны на базе серии Н и имеют большую выходную мощность и более высокую частоту вращения. Как и все типы турбин SNM устройства этой серии легки в установке и имеют долгий срок службы. Эта серия применяется для комплектации оборудования на заводах, использующих малые турбогенераторы. Серия НО идеальна для привода генераторов.

Как и серия Н, эта серия также применяется для привода насосов на различных производствах, таких как аммиачное, этиленовое, производство минеральных удобрений, так же, турбины этого типа могут быть использованы для привода дутьевых вентиляторов и дымососов котельных установок в нефтепереработке и химической отрасли. Широкое применение этот тип турбин находит в сахарной промышленности.
Это одноступенчатая турбина с аксиальным входом пара. Также все главные детали взаимозаменяемы с серией Н.
Серия турбин НО имеет большие возможности и отвечает требованиям API-611

Модель V-136 V-145 V-156
Частота вращения (об/мин) 9000 9000 9000
Максимальная мощность на выходе (кВт) 600 1500 2500
Максимальное давление на входе (кгс/см²) 67 67 67
Максимальная температура на входе (°C) 500 500 500
Максимальное давление выхлопа (от вакуума до максимума) (кгс/см²) 15 15 15
Номин. диаметр ротора (мм) 400 600 800
Диаметр ввода (мин/макс) (мм) 80/150 80/200 80/250
Диаметр выхлопа (мм) 200 250 300
Ручной игольчатый клапан (макс.) 2 2 2
Масса (макс.) (кг) 800 1300 1700

Турбины серии СС

Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Описание
Частота вращения центробежных компрессоров повышается на различных аммиачных, этиленовых и нефтеперерабатывающих заводах, где они эксплуатируются.

Турбины серии СС высокоскоростной тип турбин – специально разработан для применения на таких компрессорах. Повышающий редуктор, который нужен, когда используется электропривод или привод двигателем внутреннего сгорания, для обеспечения требуемых 10000 об/мин и более, не требуется, при использовании турбины типа СС, которая может работать на скоростях до 15000 об/мин с максимальной выходной мощностью до 30000 кВт.

Применение:

Серия СС идеальна для высокоскоростных компрессоров, питательных насосов котельных агрегатов, дутьевых вентиляторов, высокоскоростных насосов, применяемых в технологических линиях нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий, для питательных насосов котельных агрегатов высокого давления. Турбины типа СС широко применяются для различных производств по всему миру.

Различные типы и их характеристики

Тип СС предназначен для прямого соединения, а тип CCR для соединения через редуктор. Одноступенчатые Rateau и двухрядные Curtis импульсные роторы используются с высокоэффективными соплами, лопатками и стационарными лопатками для обеспечения восстановления давления и минимизации потерь. Большое количество вариантов позволяет нам предложить широкий выбор турбин для самых разных требований

Модель CC-400 CC-401 CC-600 CC-601 CC-800 CC-802
Частота вращения (об/мин) 13000 15000 7500 7700 6200 4200
Максимальная мощность на выходе (кВт) 2000 1500 3000 2000 3000 3000
Максимальное давление на входе (кгс/см²) 67 67 67 67 67 67
Максимальная температура на входе (°C) 500 500 500 500 500 500
Максимальное давление выхлопа (от вакуума до максимума) (кгс/см²) 15 15 15 15 12 12
Номин. диаметр ротора (мм) 400 400 600 600 800 800
Диаметр ввода (min./max.) (мм) 100/200 100/200 100/250 100/250 100/250 100/250
Диаметр выхлопа (мм) 250 250 300 300 350 350
Ручной игольчатый клапан (макс.) 2 2 2 2 2 2
Масса (max.) (кг) 1900 1900 2100 2100 2400 2400
Модель HO-142 R
Мощность 250 кВт
Скорость 4005/490 об/мин
Давление входящего пара 42 кгс/см²
Температура 400 °С
Давление на выходе 13 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель HO -163 R
Мощность 535 кВт
Скорость 4005/490 об/мин
Давление входящего пара 42 кгс/см²
Температура 400 °С
Давление на выходе 13 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель B4-R4-R
Мощность 1800 кВт
Скорость 9889/1500 об/мин
Давление входящего пара 17 кгс/см²
Температура 265 °С
Давление на выходе 0,3 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель B6-R4
Мощность 7490 кВт
Скорость 6550 об/мин
Давление входящего пара 47 кгс/см²
Температура 420 °С
Давление на выходе 5 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель B10-R4-R
Мощность 20000 кВт
Скорость 4400/1500 об/мин
Давление входящего пара 20 кгс/см²
Температура 350 °С
Давление на выходе 2 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель C2C
Мощность 1479 кВт
Скорость 3650 об/мин
Давление входящего пара 38 кгс/см²
Температура 323 °С
Давление на выходе 0,74 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель С4-R4
Мощность 2620 кВт
Скорость 12090 об/мин
Давление входящего пара 17 кгс/см²
Температура 330 °С
Давление на выходе 0,82 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель С6-СR6
Мощность 1790 кВт
Скорость 5719 об/мин
Давление входящего пара 44 кгс/см²
Температура 399 °С
Давление на выходе 0,9 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель С7-R8
Мощность 10500 кВт
Скорость 5800 об/мин
Давление входящего пара 42,2 кгс/см²
Температура 400 °С
Давление на выходе 0,8 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель С8-R8-ЕR
Мощность 16280 кВт
Скорость 5000/1800 об/мин
Давление входящего пара 42,2 кгс/см²
Температура 371 °С
Давление на выходе 0,97 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель С8-R12-R
Мощность 10000 кВт
Скорость 5000/1500 об/мин
Давление входящего пара 60 кгс/см²
Температура 435 °С
Давление на выходе 0,92 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель C8-CR15-ER
Мощность 10800 кВт
Скорость 5000/1800 об/мин
Давление входящего пара 90,6 кгс/см²
Температура 516 °С
Давление на выходе 0,97 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Модель С10-R8
Мощность 13500 кВт
Скорость 3600 об/мин
Давление входящего пара 22 кгс/см²
Температура 270 °С
Давление на выходе 0,79 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery Модель С10-R9
Мощность 7500 кВт
Скорость 3600 об/мин
Давление входящего пара 16,9 кгс/см²
Температура 307 °С
Давление на выходе 0,97 кгс/см²
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Высокотехнологичные турбины производителя Shin Nippon Machinnery применяемые для комплектации инсинераторов

Промышленная паровая турбина С5

Многоступенчатая конденсационная турбина, с давлением вакуума на выхлопе турбины, является высокоэффективной, высокопроизводительной моделью, способной обеспечить полное преобразование тепловой энергии пара в скорость без каких-либо потерь. В зависимости от выбранного количества ступеней, сопло, лопатки, диски ротора, вал и корпус могут варьироваться, но все остальные основополагающие компоненты являются полностью унифицированными, и были разработаны с целью легкой установки и соответствия модели.

Модель: C5
Мощность на выходе: до 20 МВт
Частота вращения турбины: до 9800 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Нижний или верхний выхлоп
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С6

Многоступенчатая конденсационная турбина, с давлением вакуума на выхлопе турбины, является высокоэффективной, высокопроизводительной моделью, способной обеспечить полное преобразование тепловой энергии пара в скорость без каких-либо потерь. В зависимости от выбранного количества ступеней, сопло, лопатки, диски ротора, вал и корпус могут варьироваться, но все остальные основополагающие компоненты являются полностью унифицированными, и были разработаны с целью легкой установки и соответствия модели.

Модель: C6
Мощность на выходе: до 30 МВт
Частота вращения турбины: до 7800 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Нижний или верхний выхлоп
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С8

Многоступенчатая конденсационная турбина, с давлением вакуума на выхлопе турбины, является высокоэффективной, высокопроизводительной моделью, способной обеспечить полное преобразование тепловой энергии пара в скорость без каких-либо потерь.

В зависимости от выбранного количества ступеней, сопло, лопатки, диски ротора, вал и корпус могут варьироваться, но все остальные основополагающие компоненты являются полностью унифицированными, и были разработаны с целью легкой установки и соответствия модели.

Модель: C8
Мощность на выходе: до 40 МВт
Частота вращения турбины: до 6200 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Нижний или верхний выхлоп
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С9

Многоступенчатая конденсационная турбина, с давлением вакуума на выхлопе турбины, является высокоэффективной, высокопроизводительной моделью, способной обеспечить полное преобразование тепловой энергии пара в скорость без каких-либо потерь. В зависимости от выбранного количества ступеней, сопло, лопатки, диски ротора, вал и корпус могут варьироваться, но все остальные основополагающие компоненты являются полностью унифицированными, и были разработаны с целью легкой установки и соответствия модели.

Модель: C9
Мощность на выходе: до 50 МВт
Частота вращения турбины: до 4900 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Нижний или верхний выхлоп
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С10

Многоступенчатая конденсационная турбина, с давлением вакуума на выхлопе турбины, является высокоэффективной, высокопроизводительной моделью, способной обеспечить полное преобразование тепловой энергии пара в скорость без каких-либо потерь. В зависимости от выбранного количества ступеней, сопло, лопатки, диски ротора, вал и корпус могут варьироваться, но все остальные основополагающие компоненты являются полностью унифицированными, и были разработаны с целью легкой установки и соответствия модели.

Модель: C10
Мощность на выходе: до 70 МВт
Частота вращения турбины: до 3900 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Нижний или верхний выхлоп
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный или прямой привод для генератора
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С6Х

Турбина с осевым выхлопом была разработана как усовершенствованная модель конденсационной паровой турбины. Для того чтобы вернуть выхлоп в конденсатор, стандартная конденсационная паровая турбина обычно выбрасывает выхлоп вверх или вниз, под прямым углом к валу. Однако это означает, что при расположении узлов необходимо обеспечить достаточно пространства в верхнем или нижнем направлении. Турбина с осевым выхлопом была разработана компанией SNM для удаления выхлопа в направлении вала, к которому конденсатор может быть подсоединен напрямую. Простая схема расположения значительно уменьшила конструкционные затраты и в значительной мере способствовала сокращению времени и расходов на проверку и техническое обслуживание.

Модель: C6X
Мощность на выходе: до 30 МВт
Частота вращения турбины: до 7800 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Осевой выхлоп, диам.>1400 мм
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Низкий уровень установки – снижение затрат на фундамент и здание
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С8Х

Турбина с осевым выхлопом была разработана как усовершенствованная модель конденсационной паровой турбины. Для того чтобы вернуть выхлоп в конденсатор, стандартная конденсационная паровая турбина обычно выбрасывает выхлоп вверх или вниз, под прямым углом к валу. Однако это означает, что при расположении узлов необходимо обеспечить достаточно пространства в верхнем или нижнем направлении. Турбина с осевым выхлопом была разработана компанией SNM для удаления выхлопа в направлении вала, к которому конденсатор может быть подсоединен напрямую. Простая схема расположения значительно уменьшила конструкционные затраты и в значительной мере способствовала сокращению времени и расходов на проверку и техническое обслуживание.

Модель: C8X
Мощность на выходе: до 40 МВт
Частота вращения турбины: до 6200 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Осевой выхлоп, диам. более 1800 мм
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Опорное основание под турбиной для удобства установки
Низкий уровень установки – снижение затрат на фундамент и здание
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С9Х

Турбина с осевым выхлопом была разработана как усовершенствованная модель конденсационной паровой турбины. Для того чтобы вернуть выхлоп в конденсатор, стандартная конденсационная паровая турбина обычно выбрасывает выхлоп вверх или вниз, под прямым углом к валу. Однако это означает, что при расположении узлов необходимо обеспечить достаточно пространства в верхнем или нижнем направлении.

Турбина с осевым выхлопом была разработана компанией SNM для удаления выхлопа в направлении вала, к которому конденсатор может быть подсоединен напрямую. Простая схема расположения значительно уменьшила конструкционные затраты и в значительной мере способствовала сокращению времени и расходов на проверку и техническое обслуживание.

Модель: C9X
Мощность на выходе: до 50 МВт
Частота вращения турбины: до 4900 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Осевой выхлоп, диам. более 2200 мм
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный привод для генератора 1500 или 1800 об/мин
Низкий уровень установки – снижение затрат на фундамент и здание
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С10Х

Турбина с осевым выхлопом была разработана как усовершенствованная модель конденсационной паровой турбины. Для того чтобы вернуть выхлоп в конденсатор, стандартная конденсационная паровая турбина обычно выбрасывает выхлоп вверх или вниз, под прямым углом к валу. Однако это означает, что при расположении узлов необходимо обеспечить достаточно пространства в верхнем или нижнем направлении. Турбина с осевым выхлопом была разработана компанией SNM для удаления выхлопа в направлении вала, к которому конденсатор может быть подсоединен напрямую. Простая схема расположения значительно уменьшила конструкционные затраты и в значительной мере способствовала сокращению времени и расходов на проверку и техническое обслуживание.

Модель: C10X
Мощность на выходе: до 70 МВт
Частота вращения турбины: до 3900 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Осевой выхлоп, диам. более 2800 мм
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Редукторный или прямой привод для генератора
Низкий уровень установки – снижение затрат на фундамент и здание
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery
Промышленная паровая турбина С11Х

Турбина с осевым выхлопом была разработана как усовершенствованная модель конденсационной паровой турбины. Для того чтобы вернуть выхлоп в конденсатор, стандартная конденсационная паровая турбина обычно выбрасывает выхлоп вверх или вниз, под прямым углом к валу. Однако это означает, что при расположении узлов необходимо обеспечить достаточно пространства в верхнем или нижнем направлении. Турбина с осевым выхлопом была разработана компанией SNM для удаления выхлопа в направлении вала, к которому конденсатор может быть подсоединен напрямую. Простая схема расположения значительно уменьшила конструкционные затраты и в значительной мере способствовала сокращению времени и расходов на проверку и техническое обслуживание.

Модель: C11X
Мощность на выходе: до 100 МВт
Частота вращения турбины: до 3600 об/мин
Давление на входе: до 13 МПа изб.
Температура на входе: до 550°C
Давление на выходе: конденсации
Выхлопное сопло: Осевой выхлоп, диам. 3200 мм
Многоступенчатый вывод/подвод
Управляемый вывод: до 2
Прямой привод для генератора 3000 или 3600 об/мин
Низкий уровень установки – снижение затрат на фундамент и здание
Паровые Турбины Shin Nippon Machinery

Ступени скорости и давления в паровых турбинах

Как следует из названий, на каждой из ступеней своего типа происходит либо изменение скорости, либо давления. Активные турбины со ступенями давления представляют собой, фактически, несколько одноступенчатых турбин, расположенных последовательно на общем валу и заключенных в единый корпус. Каждая ступень отделяется от остальных разделительными диафрагмами, оснащенными соплами, обеспечивающими работу соответствующей ступени. Тем самым достигается большая мощность и эффективность всей активной турбины, но ее конструкция усложняется и как следствие удорожается.

Активная турбина со ступенями давления
Турбины. Паровые турбины

Ступени давления в реактивных турбинах создаются тем же способом, что и в активных турбинах. Отличительной же особенностью является то, что пар претерпевает расширение, как рабочих лопатках, так и на сопловых.

Реактивная турбина со ступенями давления
Турбины. Паровые турбины

Турбины со ступенями по скорости сегментируются за счет установки между венцами рабочих лопаток венцами неподвижных направляющих лопаток, закрепленных на корпусе. Неподвижные лопатки имеют симметричную форму, вследствие чего падения давления с последующим возрастанием скорости на них не происходит, то есть на направляющих лопатках не совершается работа. Для уточнения стоит заметить, что незначительное изменение скорости потока пара на направляющих лопатках все же происходит, но это связано с сопутствующими потерями на трение о лопатки и потерями, вызванными изменением направления потока. В итоге получается, что падение скорости потока пара, а значит и переход кинетической энергии в механическую, происходит в несколько этапов, благодаря чему возможно снижение частоты вращения вала и увеличение мощности, но это приводит к определенному снижению эффективности турбины.

Активная турбина со ступенями скорости
Турбины. Паровые турбины

Классификация

Классификация паровых турбин может быть проведена по разным признакам, но наиболее общая классификация идет по принципу действия и по характеру теплового процесса. Рассмотрим их более подробно.

По принципу действия:

  • активные
  • реактивные
  • смешанные

Активными называют турбины, в которых лопаткам ротора передается только кинетическая энергия потока пара, попадающего на них. Изначальный переход потенциальной энергии пара в кинетическую происходит во входных неподвижных соплах, и далее поток движется без расширения. После взаимодействия пара с лопатками, при котором доля кинетической энергии переходит в механическую, поток теряет часть скорости и продолжает движение по ходу турбины.

Схема активной турбины (со ступенями скорости)
Турбины. Паровые турбины

В случае реактивных турбин передача энергии от пара к лопаткам турбины происходит не только за счет передачи кинетической энергии потока (активная сила), но и за счет энергии давления расширяющегося пара (реактивная сила). Такие турбины часто изготавливаются многоступенчатыми, причем неподвижные направляющие лопатки каждой ступени, в отличие от активных турбин, имеют сложную форму. Каналы между направляющими лопатками постепенно сужаются по ходу движения, благодаря чему на выходе также происходит расширение пара, как и на входных соплах. Реактивные турбины работают с относительно малыми скоростями пара, что позволяет снизить потери и достичь большей эффективности. Минусом реактивных турбин являются возникающие в работе утечки пара сквозь радиальные зазоры лопаток, что может привести к значительному снижению КПД при больших рабочих давлениях пара.  

Схема реактивной турбины (со ступенями давления)
Турбины. Паровые турбины

Объединение в одной турбине цилиндров с разным принципом действия позволяет более эффективно организовать процесс работы турбины, которая будет называться смешанной. Первыми располагают блоки активного действия, а далее – реактивного. Благодаря этому пар поступает на реактивные ступени с меньшим давлением, что позволяет увеличить КПД всей установки.

По характеру теплового процесса:

  • конденсационные
  • теплофикационные
  • специального назначения

Данный вид классификации основывается на входных и выходных параметрах используемого турбиной пара. Турбины каждой из групп конструируются и рассчитываются таким образом, чтобы наиболее эффективно работать с тем или иным типом пара, а также давать на выходе тепловую и механическую энергии в нужных пропорциях. Такой вариант классификации позволяет оптимально подобрать оборудование под выполнение конкретной задачи, характерной для какой-либо отрасли.

Задача конденсационных турбин – использование максимально возможной энергии пара для превращения ее в механическую энергию вращения вала, которая в большинстве случаев далее используется для выработки электроэнергии. Отработанный пар конденсационных турбин уже не обладает достаточной энергией для дальнейшего эффективного использования, а давление его ниже атмосферного, поэтому он направляется в конденсационную установку, где происходит снятие оставшегося тепла и переход в жидкую фазу. Поскольку отработанный пар, проходя через турбину, расширяется до давления меньше атмосферного, в конденсаторе поддерживается вакуум для поддержания тока пара и выведения его из турбины. Конденсационные турбины чаще всего применяют для выработки электроэнергии, поэтому в них и стараются добиться максимальной возможной конвертации энергии пара в кинетическую энергию вала.

Схема работы конденсационной турбины
Турбины. Паровые турбины

Простейшая схема конденсационной турбины работает следующим образом. Образующийся в котельной установке перегретый пар по паропроводу подается на турбину, где происходит его расширение, сопровождаемое переходом части потенциальной энергии пара в кинетическую. Дальнейшее превращение кинетической энергии парового потока в механическую энергию вращения вала ротора протекает на лопатках. Вал турбины соединен с валом генератора электрического тока, что позволяет вырабатывать электроэнергию, используя полученную в турбине механическую энергию вращения ротора. Отработанный пар с давлением ниже атмосферного выходит из турбины и направляется в конденсатор, где при помощи охлаждающей воды пар конденсируется и переходит в жидкую фазу. После этого конденсат с помощью насоса вновь подается на котельную установку. Для восполнения потерь циркулирующей воды ее необходимое количество восстанавливают путем добавления свежей, предварительно прошедшей блок водоподготовки, в котором удаляются растворенные соли и газы. Дегазации также может подвергаться и циркулирующая вода, при этом из нее удаляют  растворенные кислород и углекислый газ, что снижает коррозионное воздействие на оборудование.

В свою очередь теплофикационные паровые турбины направлены как на выработку тепла, так и на получение электроэнергии, причем соотношение отбираемого пара к общей величине может быть как фиксированным, так и изменяемым. Станции, оснащенные теплофикационными турбинами, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Необходимость отбора пара обусловлена различными условиями, предъявляемыми к пару разными потребителями. Так для промышленных нужд требуется пар с давлением порядка 1,3 - 1,5 МПа, тогда как отопительные сети должны снабжаться паром с давлением гораздо ниже 0,05 – 0,25 МПа. В первом случае отбор называют промышленным, а во втором – теплофикационным. В большинстве случаев выходной пар теплофикационных турбин имеет давление выше атмосферного, поэтому их также называют турбинами с противодавлением.

Схема работы теплофикационной турбины (с промежуточным отбором)
Турбины. Паровые турбины

Принципиальная схема работы теплофикационной турбины несколько отличается от конденсационной. В данном случае представлена турбина и одним промежуточным отбором пара для сторонних нужд. Отобранный пар направляется в тепловой узел. Под тепловым узлом понимается некий потребитель пара, будь то бойлер для подогрева сетевой воды отопительной системы или химический реактор. Отработанный пар после теплового узла при необходимости так же подвергается конденсации и сливается с потоком, выходящим из конденсатора теплофикационной турбины. Объединенный поток воды затем направляется в котельную установку для последующего перехода в фазу перегретого пара и повторной подачи на лопатки турбины.  

Турбины специального назначения, как правило, имеют каждая свою узкую сферу применения и изготовляются специально под конкретный случай. Обычно такие турбины работают на пару, образующемся в процессе работы технологического процесса на предприятии. Его параметры являются отправной точкой для подбора и расчета турбины.

Выделяют следующие подвиды специальных турбин:

  • Турбины мятого пара
    Работают на отработанном пару паровых прессов или молотов, а также поршневых машин. Пар имеет давление ниже атмосферного, что является отличительной чертой этих турбин.
  • Турбины двух давлений
    Работают на нескольких потоках пара: свежем и отработанном с паровых механизмов. Отработанный пар подводится к турбине в одну из промежуточных ступеней.
  • Предвключенные турбины
    Работают с паром высокого давления, который на выходе с уже меньшим давлением подается на другие турбины. Применяются в случае, когда возникает необходимость использовать пар с давлением выше, чем рабочее давление у уже имеющихся турбин.
  • Приводные турбины
    Работают в качестве привода насосов и компрессоров. Способны развивать значительную мощность.
    Пар для потребителей может отбираться из теплофикационных турбин различными способами, в зависимости от чего выделяют следующие виды турбин:
    • с противодавлением
    • с нерегулируемым отбором пара
    • с регулируемым отбором пара
Схема работы турбины с противодавлением
Турбины. Паровые турбины

Турбины с противодавлением выдают на выходе пар, давление которого выше атмосферного. Полученный пар поступает не в конденсатор (как в конденсационных турбинах), а в полном объеме направляется на технологические нужды. Паровые турбины с противодавлением получили распространение в различных областях промышленности, где требуется получение технологического пара для различных нужд. Количество электроэнергии, вырабатываемое такой турбиной, напрямую зависит от текущего потребления пара. По этой причине часто паровая турбина с противодавлением работает параллельно с конденсационной турбиной, за счет которой покрывается недостаток электроэнергии в случае повышенного потребления пара от турбины с противодавлением.

Схема работы турбины с нерегулируемым отбором пара
Турбины. Паровые турбины

Нерегулируемый отбор, как следует из названия, производится не по предварительно установленным показателям, а по мере необходимости, и величина отбора может меняться. Обычно нерегулируемый отбор используется на конденсационных турбинах, где отводимый на промежуточных ступенях пар направляется на предварительный подогрев воды перед парогенератором.

Схема работы турбины с регулируемым отбором пара
Турбины. Паровые турбины

Если отбор пара регулируемый, то его величина и давление поддерживаются постоянными. Это необходимо в случае, когда для конечного потребителя важно получать пар с заданными параметрами. На приведенной выше схеме показан распространенный случай, при котором из турбины производится промышленный (давление пара 1,3 - 1,5 МПа) и теплофикацонный (давление пара 0,05 – 0,25 МПа) отборы.

По числу корпусов (цилиндров):

  • одноцилиндровые
  • двухцилиндровые
  • многоцилиндровые

Каждый цилиндр представляет собой отдельную турбину активного или реактивного действия, соединенную с остальными цилиндрами (в случае многокорпусной турбины) паропроводом. Причем роторы отдельных цилиндров могут иметь как общий вал, так и отдельный вал на каждый из цилиндров. В первом случае многоцилиндровые турбины называют одновальными, а во втором случае – многовальными.

Примеры одновальных и двухвальной турбин

Одновальная сдвоенная турбина параллельного действия Двухвальная турбина с одним потоком Одновальная сдвоенная турбина с противоположным направлением потоков
Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины Турбины. Паровые турбины

Однокорпусные турбины, как правило, маломощны, в то время как многокорпусные позволяют развивать значительно большую мощность, за счет чего происходит удешевление турбины, а, следовательно, и всей установки (к примеру, электростанции), на которой эта турбина используется. Большинство современных турбин стараются делать многокорпусными.

Пример многоцилиндровой одновальной турбины
Турбины. Паровые турбины

Преимущества и недостатки паровых турбин

Паровые турбины по праву заслужили свое место в современной промышленности. Их высокая эффективность определяется рядом существенных преимуществ, благодаря которым паровые турбины остаются конкурентоспособными по сей день.

К таким преимуществам относят:

  • возможность использования различных видов топлив
  • доступность теплоносителя
  • высокий ресурс работы
  • быстроходность и способность развивать большие мощности
  • экономичность и высокая эффективность
  • компактность

Как уже говорилось, “всеядность” паровых турбин в отношении используемых топлив является одним из определяющих преимуществ. Они не зависят от поставок конкретного вида топлива и не требуют конструктивных или технологических изменений при переходе с одного вида топлива на другой. Главное – бесперебойная подача пара с заданными параметрами. Точнее, для перехода на новый вид первичного топлива изменений требует только парогенератор, если рассматривать его как составную часть агрегата. Такая гибкость позволила паровым турбинам получить широкое распространение, как в отраслевом, так и географическом смыслах.

Использование водяного пара в качестве рабочего тела также имеет ряд преимуществ, сказывающихся на эксплуатационных качествах турбин. Перегретый водяной пар, использующийся в качестве рабочего тела, не несет с собой твердых частиц, которые могут стать причиной сильного абразивного износа лопаток. Кроме того, в отличие от паровых машин, отсутствие возвратно-поступательных движений в механизме турбины также положительно сказывается на сроке службы, потому как постоянно меняющиеся с высокой периодичностью нагрузки способствуют быстрому износу подвижных деталей и могут вызвать из повреждения и разрушение.

Паровые турбины снискали большую популярность в энергетике не в малой степени из-за своей высокой эффективности, особенно развитой в многоцилиндровых турбинах, а также возможностью создавать значительные мощности и скорости вращения. При всем этом, несмотря на огромные размеры промышленных паровых турбин, они достаточно компактны. Близкое расположение лопаток, занимающих собой большую долю проточной части, позволяет рационально использовать занимаемое турбиной пространство. Эта отличительная особенность становится особенно востребованной как раз при создании паровых турбин большой мощности, которые могут достигать в длину более 50 м.

Помимо неоспоримых достоинств, паровые турбины наделены также и рядом недостатков, учет которых необходим при подборе и проектировании турбины.

  • Инертность установки
  • Высокие требования к условиям эксплуатации и уровню обслуживания
  • Относительно малая доля производимой электрической энергии в сравнении с тепловой энергией

Пуск в работу паровой турбины – ответственный и не быстрый процесс, так как предварительно требуется запуск в работу котельной установки для создания потока перегретого пара и приведение в работу циркуляционного контура теплоносителя (воды, переходящей в паровую фазу и далее вновь конденсирующейся). Это не позволяет в короткие сроки запускать и останавливать турбину. Кроме того, сложность конструкции требует особо тщательного подхода к вопросам выбора и проектирования. В противном случае эксплуатация паровой турбины в ненадлежащих условиях может повлечь за собой значительное сокращение срока службы, что перечеркнет одно из важных преимуществ этого типа двигателей – высокий ресурс работы.


Антикоррозионная защита паровой турбины

Далее описаны методы окраски и антикоррозионной защиты во время транспортировки и хранения паровой турбины, включая вспомогательное оборудование, в течение 6 месяцев с момента отгрузки.

Работы по антикоррозионной защите

Предотвращение коррозии внутренних поверхностей и наружных обработанных поверхностей, которые не будут окрашены, осуществляется при помощи следующей антикоррозионной защиты:

  1. Работы по антикоррозионной защите будут проводиться после того, как все испытания и инспекция оборудования будут удовлетворительно завершены.
  2. Инородные материалы, такие как ржавчина, окалина и брызги металла удаляются механическими или химическими способами.
  3. Масло, консистентная смазка, маркировочная краска и другие инородные материалы удаляются путем погружения в растворитель или нанесения растворителя, и производится сушка очищенных поверхностей с использованием сжатого воздуха или горячего воздуха.
  4. После завершения подготовки поверхностей должна быть произведена антикоррозионная обработка
  5. После завершения антикоррозионной обработки оборудования должна быть обеспечена следующая защита:
    1. Все фланцевые отверстия должны быть снабжены металлическими крышками толщиной мин. 1,6 мм с бесасбестовыми или резиновыми листовыми набивками и по меньшей мере четырьмя болтами полного диаметра.
    2. Все резьбовые отверстия должны быть снабжены стальными заглушками или стальными крышками.
Nox-rust 366 Антикоррозионное ингибиторное масло, разбавленный растворителем тип
Rust Veto Midium Антикоррозионное ингибиторное масло, разбавленный растворителем тип
DIANA Летучий антикоррозионный ингибитор
  1. Эквивалентными антикоррозионными материалами для Rust Veto Mеdium являются следующие:
    SHELL: Shell Ensis Engin Oil 30
    MOBIL: Mobil Coat 503
    ESSO: Esso Anti-Rust P1030
  2. У SHELL, MOBIL и ESSO может не быть антикоррозионных материалов, эквивалентных Nox-rust 366 и DIANA.

Перечень по антикоррозионной защите

Местонахождение Наименование антикоррозионного средства Удаление на месте
1 Внутренние поверхности корпуса турбины, трубная обвязка для пара и другие поверхности, контактирующие с паром Антикоррозионное ингибиторное масло, разбавленный растворителем тип Продувка паром (рекомендуется)
2 Внутренние поверхности корпуса подшипника, подшипников, корпуса редуктора и другие поверхности, контактирующие с маслом Необязательно удалять антикоррозионное средство перед эксплуатацией.
3 Узел смазки, включающий маслобак, маслонасосы, охладитель масла, масляный фильтр и т.д. Летучий антикоррозионный ингибитор
4 Сальниковый конденсатор
5 Неокрашенные наружные обработанные поверхности Антикоррозионное ингибиторное масло, разбавленный растворителем тип
6 Запасные части и особый инструмент Органический растворитель на основе нефти

Применение паровых турбин

Паровые турбины, обладая рядом исключительных преимуществ, имеют очень широкую область применения. Из возможных вариантов использования паровых турбин можно выделить следующие наиболее значимые случаи:

Турбина в сборе
Турбины. Паровые турбины
  • Механические приводы машин и агрегатов
  • Приводы гребных винтов
  • Приводы насосов и компрессоров
  • Выработка электроэнергии
  • Утилизация тепловой энергии отработанного пара
  • Теплоснабжение и использование в отопительных сетях

Получаемая на роторе механическая энергия позволяет использовать турбины в качестве приводов различных механизмов, таких как насосы, компрессоры, центрифуги, вентиляторы и центробежные нагнетатели. Все эти машины, как правило, быстроходны и работают при большом числе оборотов, что делает паровые турбины особо подходящими. В то же время они могут служить приводами и тихоходных механизмов, но для этого между турбиной и механизмом включают понижающий редуктор. Такой вариант реализован в приводах гребных винтов судов, скорость которых обычно составляет величину на порядок меньше. Использование паровых турбин на судах обуславливается рядом уже рассмотренных выше преимуществ, таких как компактность, что особо актуально в ограниченном доступном месте на кораблях, и использование водяного пара в качестве рабочего тела. С помощью установок деминерализации, получение пригодной для использования в парогенераторе воды возможно в любой момент при возникновении в том необходимости.

Выработка электроэнергии – одно из самых важных применений паровых турбин. В этом случае турбина выполняет функции привода генератора переменного электрического тока. Поскольку частота тока в сетях электроснабжения строго определена и равна 50 Гц, то и скорость вращения турбины подстраивают под соответствующий генератор, чтобы на выходе тот выдавал нужное количество оборотов. Так для двухполюсного генератора подбирается скорость 3000 об/мин, а для четырехполюсного генератора – 1500 об/мин. Частота получаемого тока определяет качество работы все установки. Современные технологии позволяют контролировать выдаваемую турбиной скорость вращения вала с точностью до нескольких оборотов в минуту. Несомненным и одним из определяющих преимуществ паровых турбин в процессах получения электроэнергии является почти полная “всеядность” подобной установки в отношении первоначального топлива, расходуемого в парогенераторе. Это может быть уголь, природный газ, биогаз и т.д.

Существует целый ряд паровых турбин, для работы которых используется не специально полученный пар, а пар, образовавшийся вследствие работы других технологических процессов и установок. Такие турбины называют турбинами специального назначения. Так же возможны случаи, когда турбина работает как на свежем, так и на отработанном паре. Подобный вариант применения позволяет увеличить энергоэффективность исходного производства, где применяется турбина специального назначения, за счет рационального использования оставшейся энергии отработанного пара.

Кроме выработки электроэнергии паровые турбины также играют значительную роль в системе теплоснабжения. В этом случае используются теплофикационные турбины с одним или двумя точками отбора пара, которые называют промышленный и теплофикационный отбор. Количество отводимого пара регулируется, а конкретная величина отбора зависит от текущих потребностей теплосетей. Несмотря на то, что пар является основным продуктом теплофикационных турбин, она также вырабатывают и электроэнергию, которая может расходоваться на нужды самой теплоэлектростанции.

Основы расчета и подбора паровых турбин. Примеры решения

Полный расчет турбины – сложная и кропотливая работа, требующая как больших объемов вычисления, так и, зачастую, данных, полученных в ходе лабораторных испытаний. Для понимания принципов расчетов паровых турбин ниже будут приведены основные расчетные зависимости для наиболее простого варианта турбины – одноступенчатой активного действия.

В подобной турбине пар единожды будет подвержен адиабатическому расширению. Зная теплосодержание (энтальпию) пара на входе в турбину и теплосодержание пара после прохождения сопел, найдем общий теплоперепад:

Hоб = i0 - iр

где:

Hоб – общий теплоперепад, кДж/кг
i0 – энтальпия пара на входе в турбину, кДж/кг
iр – энтальпия пара посте адиабатического расширения в соплах, кДж/кг

Далее, если известен расход этого пара, то становится возможным нахождение мощности турбины. Однако важно отметить, что это полная мощность, в которой не учитываются потери:

Nт = (G·Hоб)/3600

где:

Nт – общая мощность турбины, кВт
Hоб – общий теплоперепад, кДж/кг
G – расход пара, кг/час

Поскольку процесс совершения работы на лопатках совершается не в полном объеме, как и не происходит полной передачи энергии к вращающемуся валу, то эффективная мощность турбины оказывается меньше ее полного знчения:

Nэф = (G·Hоб)/3600·ηот

где:

Nэф – эффективная мощность турбины, кВт
Hоб – общий теплоперепад, кДж/кг
G – расход пара, кг/час
ηот – относительный эффективный КПД турбины

Если паровая турбина используется для выработки электрической энергии, то вводится характеристика – электрическая мощность, отражающая количество работы, идущей непосредственно на выработку электроэнергии. Она связана с эффективной мощностью через следующее уравнение:

Nэл = Nэф·ηэг·ηр

Где:

Nэл – электрическая мощность на клеммах генератора, кВт
Nэф – эффективная мощность турбины, кВт
ηэг –КПД электрогенератора
ηр –КПД понижающего редуктора (ηрберется равным 1 если вал турбины напрямую соединен с валом генератора)

Если из уравнения для эффективной мощности турбины Nэф выразить переменную расхода пара G, то получится расчетная формула для рассмотренной величины. С помощью данной формулы можно оценивать необходимый расчет пара для обеспечения выработки предварительно заданной мощности.

G = (Nэф·3600)/(ηт·Hоб)

Если проделать операцию, аналогичную описанной выше, то получится уравнение, с помощью которого становится возможной оценка необходимого количества пара уже для создания предварительно заданной мощности на клеммах электрогенератора:

G = (Nэф·3600)/(Hоб·ηот·ηэг·ηр)

Важным параметром в турбине является угол наклона лопатки к плоскости вращения диска, несущего эти лопатки. Эта величина находится в зависимости от окружной скорости лопаток и скорости потока пара, падающего на лопатки, и выражается следующим уравнением:

u/c = cos(⁡α)/2

где:

u – окружная скорость лопаток, м/с
c – скорость потока пара, м/с
α – угол наклона лопаток а оси несущего их диска

Максимальное использование энергии пара было бы при угле α=0, но добиться такого значения практически невозможно, поэтому данный параметр обычно берут из промежутка от 12 до 220, что соответствует значениям скоростей u/c из промежутка от 0,465 до 0,49.

В одноступенчатой турбине скорость потока пара, падающего на лопатки, совпадает со скоростью истечения пара из входных сопел, которая может быть рассчитана по формуле:

Сис = 44,75·φ·√[(H0 + (с²вх)/2003)]

где:

Cис – скорость истечения пара из сопла, м/с
φ – скоростной коэффициент, учитывающий потери (берется из промежутка от 0,93 до 0,98 в зависимости от степени обработки сопел)
H0 – адиабатический теплоперепад на сопле, кДж/кг
Свх – скорость входа пара в сопло, м/с

Зная окружную скорость лопаток, можно определить число оборотов ротора турбины:

n = (60·u) / (π·d)

где:

n – скорость вращения ротора, об/мин
u – окружная скорость лопаток, м/с
d – средний диаметр венца лопаток, м

Для наглядности приведем решение несложной задачи:

Пример №1:

Одноступенчатая турбина активного действия соединена с электрогенератором через понижающий редуктор. В турбину продается пар с температурой t0=280°C под давлением P0=1,6 МПа. Противодавление турбины составляет Pпр=0,12 МПа. Электрогенератор развивает на клеммах мощность Nэ=90 кВт. Необходимо рассчитать требуемый расход пара. КПД турбины принять равным ηт=0,7, КПД редуктора - ηр=0,95, КПД генератора - ηг=0,94.

Решение:

Воспользуемся диаграммой состояния воды и водяного пара и определим энтальпию пара на входе в турбину. Энтальпия пара при t0=280°C0 и P0=1,6 МПа приблизительно равна:

i0 = 2990 кДж/кг

Поскольку пар подвергается адиабатическому расширению только в сопле, а на лопатках активной турбины изменения давления не происходит, то противодавление турбины можно принять равным давлению пара после прохождения сопел. Исходя из этого, вновь воспользуемся диаграммой состояния воды и водяного пара и определим его теплосодержание после адиабатического расширения:

i1 = 2420 кДж/кг

Далее мы можем найти общий теплоперепад на турбине:

H0 = i0 - i1 = 2990 - 2420 = 570 кДж/кг

Теперь можно воспользоваться формулой связи расхода пара и мощности на клеммах электрогенератора и найти искомую величину:

G = (Nэ·3600) / (H0·ηт·ηр·ηг) = (90·3600) / (570·0,7·0,95·0,94) = 909,33 кг/час

Также можно определить удельный расход пара на выработку одного кВт мощности:

Gу = G / Nэ = 909,33 / 90 = 10,1 кг/(кВт·час)

Пример №2:

Основываясь на данных предыдущей задачи, определить скорость вращения вала турбины и необходимое передаточное отношение редуктора, связывающего турбину и двухполюсной электрогенератор. Средний диаметр венца лопаток составляет d=0,7 м. Угол наклона сопла α=200. Скоростной коэффициент принять равным φ=0,96.

Решение:

Определим оптимальное соотношение окружной скорости лопаток и скорости потока пара по формуле:

u/c = cos(⁡α)/2 = cos(⁡20)/2 = 0,47

Перед тем как найти окружную скорость лопаток, необходимо рассчитать действительную скорость пара на выходе из сопел. Для этого воспользуемся формулой (входной скоростью пара на сопла пренебрегаем и полагаем ее равной 0), взяв из прошлой задачи значение H0=570 кДж/кг:

с = 44,75·φ·√(H0) = 44,75·0,96·√570 = 1025,66 м/сек

Теперь, используя полученное значение скорости потока пара, определим окружную скорость лопаток турбины:

u = [(cos⁡(α))/2]*c = 0,47*1025,66 = 482,06 м/сек

Далее становится возможным определение числа оборотов вала турбины:

n = (60*u)/(π*d) = (60*482,06)/(3,14*0,7) = 13159 об/мин

В нашем случае электрогенератор двухполюсной, поэтому его число оборотов ротора должно равняться 3000 в минуту. Исходя из этого, найдем необходимое передаточное число редуктора:

i = 3000/13159 ≈ 1/4,4

Данные о нагрузке паровой турбины

Положение нагрузки Название оборудования Статическая нагрузка (кг) Динамическая нагрузка (кг)
Верикальная (±) Горизонтальная (±) Осевая (±) Другие
Сила вакуума (±)
А1 Паровая турбина с плитой основания 750 1125 187 75 265
А2 750 1125 187 75 265
А3 750 1125 187 75 265
А4 750 1125 187 75 265
А5 750 1125 187 75 265
А6 750 1125 187 75 265
А7 750 1125 187 75 265
А8 750 1125 187 75 265
А9 750 1125 187 75 265
А10 750 1125 187 75 265
А11 750 1125 187 75 265
А12 750 1125 187 75 265
А13 750 1125 187 75 265
А14 750 1125 187 75 265
Итого 10500       3710

Примечание:
1. Вертикальная динамическая нагрузка включает статическую нагрузку

Турбины. Паровые турбины

Турбины. Паровые турбины

Примеры конденсационных паровых турбин

Конденсационные паровые турбины
Вариант-1
Тип паровая
Теплопроизводительность на выходе 32 300 кВт
Мощность на низкоскоростной муфте 13 200 кВт
Давление перед быстродействующим клапаном 42 бар (абс.)
Температура перед быстродействующим клапаном 435°С
Расход пара
Давление на выходе
Температура на выходе
53,1 т /ч
9,8 кПа (абс.)
45,4°С

Редуктор

Число оборотов 3000 об/мин
Турбины. Паровые турбины
Вариант-2
Тип паровая
Теплопроизводительность на выходе 15 750 кВт
Мощность на низкоскоростной муфте 6 000 кВт
Давление перед быстродействующим клапаном 34 бар (абс.)
Температура перед быстродействующим клапаном 435°С
Расход пара 25,4 т /ч
Давление на выходе 9,9 кПа (абс.)
Температура на выходе 45,6°С

Редуктор

Число оборотов 3000 об/мин

Объем поставки для каждой турбины:

  • турбина
  • редуктор
  • система контроля
  • рама основания с масляной системой
  • система измерения и регулировки
  • оборудование контроля (предохранительный и регулирующий клапаны)
  • регулируемая система смазки
  • изоляция
  • трубная обвязка

Опция:

  • конденсатор
  • всасывающая труба
  • строительные работы
  • шеф-монтаж и сборка
Вариант-3. Конденсационная турбина с генератором мощностью 12 МВт, охлаждающаяся пресной водой

Техническое описание

Турбина

Номинальная мощность турбины
Максимальная мощность
12000 кВт
13200 кВт
Частота вращения турбины
Давление пара на входе
3000 об/мин
42 бар (абс)
Температура пара на входе
Расход пара на входе
435°С
≈ 53 тонны / час
Давление пара на выходе
Требуемое кол-во охлаждающей воды
0.098 бар (абс)
≈3200 тонн / чаc

Температура охлаждающей воды

нормальная 32°С
максимальная 33°С
Температура питательной воды парового котла 143°С
Расход пара при номинальной мощности 4,42 кг/кВт*час

Система нагрева:

Нагреватель низкого давления 1 шт.
Нагреватель высокого давления 1 шт.

Генератор

Номинальная мощность
Коэффициент мощности
12 МВт
0.8
Номинальное напряжение
Частота тока
6,6 кВ или 11 кВ
50 Гц
Частота вращения вала генератора 3000 об/мин
Класс изоляция
Тип возбуждения
F
статическое
Шкаф управления турбины перед отгрузкой
Турбины. Паровые турбины

Объем поставки турбины

  • От главной паровой задвижки с фильтром (включая фланцы и соединительные болты) до выпускного фланца паровой турбины.
  • Муфта между турбиной и генератором
  • Регулирующая система, гидравлический электронный регулятор оборотов.
  • Конденсационная система: конденсатор, пароструйный питательный насос, перепускной клапан цилиндра, конденсационный насос.
  • Вытяжная труба между турбиной и конденсатором, включая, компенсационный шов.
  • Система подачи масла, включающая резервуар для масла, выполненный из материала Duplex маслоохладитель, выполненный из материала Duplex масляный фильтр смазочного масла и масла контура управления, вспомогательный смазочный насос с мотором, аварийный смазочный насос с мотором.
  • Местный датчик, местная панель приборов, управляющее устройство.
  • Впускной и сливной трубопровод для турбины.
  • Обшивка турбины
  • Анкерные болты и опорная плита
  • Необходимые запчасти на два года эксплуатации
  • Специальные инструменты

Объем поставки генератора:

  • Генератор в сборе
  • Воздухоохладитель генератора
  • Возбудитель генератора
  • Необходимые запчасти на два года эксплуатации
Вариант-4 Конденсационная турбина с генератором мощностью 6 МВт, охлаждающаяся пресной водой

Техническое описание.

Турбина

Номинальная мощность турбины
Максимальная производительность
6000 кВт
6600 кВт
Частота вращения турбины
Давление пара на входе
3000 об/мин
34 бар (абс)
Температура пара на входе
Расход пара на входе
435°С
≈ 28,8 тонны / час
Давление пара на выходе
Требуемое кол-во охлаждающей воды
0.099 бар (абс)
≈1850 тонн / чаc

Температура охлаждающей воды

нормальная 32°С
максимальная 33°С
Температура питательной воды парового котла 105°С
Расход пара при номинальной мощности 4,8 кг/кВт*час

Система нагрева:

Нагреватель низкого давления 1 шт.

Генератор

Номинальная мощность
Коэффициент мощности
6 МВт
0.8
Номинальное напряжение
Частота тока
6,6 кВ или 11 кВ
50 Гц
Частота вращения генератора 3000 об/мин
Класс изоляция
Тип возбуждения
F
статическое

Объем поставки турбины

  • От главной паровой задвижки с фильтром (включая фланцы и соединительные болты) до выпускного фланца паровой турбины.
  • Муфта между турбиной и генератором
  • Регулирующая система, гидравлический электронный регулятор оборотов.
  • Конденсационная система: конденсатор, пароструйный питательный насос, перепускной клапан цилиндра, конденсационный насос.
  • Вытяжная труба между турбиной и конденсатором, включая, компенсационный шов.
  • Система подачи масла, включающая резервуар для масла, выполненный из материала Duplex маслоохладитель, выполненный из материала Duplex масляный фильтр для смазочного масла и для масла контура управления, вспомогательный смазочный насос с мотором, аварийный смазочный насос с мотором.
  • Местный датчик, местная панель приборов, управляющее устройство.
  • Впускной и сливной трубопровод для турбины.
  • Обшивка турбины
  • Анкерные болты и опорная плита
  • Необходимые запчасти на два года эксплуатации
  • Специальные инструменты

Объем поставки генератора:

  • Генератор в сборе
  • Воздухоохладитель генератора
  • Возбудитель генератора
  • Необходимые запчасти на два года эксплуатации

История развития паровых турбин

Со времени, когда ручной труд перестал удовлетворять возрастающим потребностям человека, начался активный поиск альтернативных источников механической силы, которую можно было бы использовать. Было создано ветряное и водяное колесо, которое позволило использовать энергию ветра и воды. Уже это позволило автоматизировать некоторые виды работ, ранее выполняемых вручную. Но все эти изобретения не позволяли развивать больших механических усилий.

Эпоха индустриализации поставила перед человечеством ультиматум: новый источник энергии или стагнация. Настоящим прорывом стала возможность использовать энергию водяного пара. Потенциал пара был очевиден, ведь его легко получить, используя лишь воду и огонь, с ним легко работать, в отличие от той же молнии, а сокрытая в нем энергия явно превышает энергию той же текущей воды. Для подчинения силы пара необходимо было только придумать способ, как перевести заключенную в нем потенциальную энергию в полезную механическую работу. Два изобретения определили вектор развития науки и техники того времени на несколько десятилетий вперед. Это были паровая машина и паровая турбина.

Первой была создана паровая машина, которая во второй половине 18 века стала основным двигателем промышленности, как в прямом, так и в переносном смысле. Но новые возможности породили новые желания, удовлетворить которые паровым машинам стало не под силу уже к концу 19 века. Требовались большие мощности и большие скорости. Паровые машины нашли свою нишу применения, а в авангарде двигателей больших мощностей их заменили паровые турбины.

Шар Герона
Турбины. Паровые турбины

Сам принцип, по которому осуществляется работа паровой турбины, был известен еще как минимум 2000 лет назад, когда на примере того же шара Герона (полый металлический шар, внутрь которого подается пар, который далее истекает наружу через изогнутые трубки, чем приводит шар во вращательное движение) была показана принципиальная возможность получения механического движения с использованием энергии пара. Создание даже простейшей рабочей паровой турбины потребовало от человечества обширных знаний, как и передовых технологий. Без продвинутой металлургии невозможно создать вращающуюся с огромной скоростью (более 4000 об/мин) конструкцию, на которой должны быть установлены в строго определенном положении тонкие лопатки одинаковой формы. Также требуются глубокие знания по теории течения газов и жидкостей и так далее. Но, несмотря на все трудности, технология паровых турбин была разработана и позволила значительно продвинуть многие другие области науки и техники.

В первую очередь паровые турбины применялись в тех случаях, где не справлялись паровые машины, а также заменяли их в случаях, когда паровые машины оказывались слишком неэффективными. Можно было бы предположить, что наступит закат и эры паровых турбин, однако открытие и начало использования другого, гораздо более перспективного источника энергии - электрического тока – дало перовым турбинам второе дыхание. Для выработки электроэнергии в больших масштабах паровые турбины подходят как нельзя кстати. С их помощью возможно превращение энергии, выделяющейся при сгорании простых и доступных видов топлив, сперва в потенциальную энергию пара, затем в механическую энергию вращения вала турбины, а под конец уже в энергию электрического тока путем подсоединения вала турбины к динамо-машине.

Но, несмотря на все преимущества от использования пара, со времен шара Герона и до 19 века все изобретения, использующие кинетическую и потенциальную энергию пара, воспринимались не более как забавные технические игрушки, непригодные для использования в промышленности. Одной из первых ласточек новой эры стали простейшие паровые турбины, применявшиеся на лесопилках в США в 1883-1885 годах. Они служили в качестве приводов дисковых пил. Пар подавался к турбине через ось, после чего расширялся и поступал в радиально расположенные трубы, заканчивающиеся изогнутым наконечником. Эффективность таких машин была невысокой, но, что примечательно, для их работы использовались отходы лесопильного производства, которых было в достатке, что позволяло экономить на топливе, пуская в работу малопригодный материал. Тем не менее, эти турбины не получили широкого распространения в силу ряда недостатков, что не позволило им значительно повлиять на развитие паровых турбин в целом.

Сдвиг с мертвой точки же во многом произошел благодаря шведскому инженеру Карлу Густаву Патрику де Лавалю. Он вложил немалые средства в разработку турбин активного типа и уже в 1893 году на выставке в Чикаго представил рабочую турбину мощностью в 5 л.с. со скоростью вращения 30000 об./мин. С приемлемыми рабочими параметрами, эта турбина являлась наглядным примером того, что подобный вид паровых машин может и должен быть использован в промышленности. Однако нашелся один недостаток, серьезно ограничивший ее распространение. Такая турбина подразумевала использование понижающего редуктора из-за огромной рабочей скорости вращения, но на тот момент как раз ввиду отсутствия машин с подобными скоростями, редукторы выпускались в основном одноступенчатыми, не рассчитанными на подобные входные скорости. Не редко выходило так, что диаметр шестерни редуктора значительно превышал размеры самой турбины. Пусть детище де Лаваля и не смогло стать флагманом нового турбинного оборудования, но в ходе его разработки шведским инженером были выявлены и устранены многие технические проблемы, был заложен фундамент для дальнейшего совершенствования.

Другим человеком, внесшим весомый вклад, был англичанин Чарльз Алджерон Парсонс. Будучи талантливым инженером и изобретателем, а также сыном лорда по совместительству, Чарльз имел все возможности, как для изобретательской деятельности, так и для создания реальных машин по своим проектам. В 1884 году создается первая многоступенчатая реактивная турбина, предназначающаяся для совместной работы с электрическим генератором. Несмотря на небольшую мощность всего в 6 л.с., она показала всю перспективность использования паровых турбин для получения электрического тока. Парсонс продолжил работать над улучшениями, и уже к 1889 году общее число произведенных турбин достигло 300 штук при мощности до 100 л.с.

К началу двадцатого века Англия, не в последнюю очередь благодаря Чарльзу Парсонсу, занимала первое место в мире по производству и применению паровых турбин. В то же время передовые инженеры других стран осознали всю важность и необходимость этого изобретения для стремительно развивающейся энергетики. В дальнейшем внедрение и развитие паровых турбин только ширилось и ускорялось, но основа концепции практического получения механической энергии при помощи паровой турбины была заложена именно на рубеже девятнадцатого и двадцатого веков.

Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) всегда готов предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым паровым турбинам.

Турбины

Анализ риска на стадии проектирования паровых турбин
Меры и рекомендации по снижению уровня риска и обеспечению безопасности
Общие принципы обеспечения безопасности паровых турбин
Паровые турбины тип B, производство Shin Nippon Machinery
Паровые турбины тип C, производство Shin Nippon Machinery
Паровые турбины тип CC, производство Shin Nippon Machinery
Паровые турбины тип H, производство Shin Nippon Machinery
Паровые турбины тип V, производство Shin Nippon Machinery
Производство и восстановление лопастей и лопастных сегментов газовых турбин
Поверхностный конденсатор паровой турбины
Ремонт и установка турбин. Инструкция по эксплуатации паровой турбины
Требования к оператору и персоналу
Требования к управлению безопасностью при вводе в эксплуатацию турбины
Требования к управлению качеством для обеспечения безопасности при эксплуатации
Требования к управлению охраны окружающей среды при вводе в эксплуатацию, эксплуатации и утилизации
Турбины производителя Shin Nippon Machinery

Турбогенератор. Турбогенераторная установка
Промышленные электрогенераторы и газогенераторы
Паровые котлы

Центробежные насосы компании Shin Nippon Machinery
Центробежные насосы компании Shin Nippon Machinery


Информация о нашем генеральном партнере ENCE GmbH (Швейцария):
Центральный сайт и поставляемое оборудование
Представительства в России:
Москва Нижний Тагил Липецк Череповец
ООО Интех ГмбХООО "Интех ГмбХ"