Паровой турбиной называется тепловой двигатель с вращательным движением рабочего органа и непрерывным рабочим процессом двойного преобразования энергии пара: потенциальной энергии пара в кинетическую энергию движущейся струи, с последующим преобразованием ее в механическую энергию вращения ротора.
Паротурбинной энергетической установкой – ПТУ называется комплекс механизмов, аппаратов, устройств и систем, предназначенных для преобразования тепловой и кинетической энергии пара в механическую энергию вращения ротора турбины.
Судовые паровые турбины можно классифицировать по следующим признакам:
по назначению:
- на главные, передающие крутящий момент на вращение гребного вала судна; Главные турбины в свою очередь делятся на турбины переднего и турбины заднего хода;
- вспомогательные, приводящие в действие вспомогательные механизмы турбинной, парогенерирующей установок, и механизмы общесудового назначения;
по числу корпусов:
- на однокорпусные, у которых вся проточная часть находится в одном корпусе;
- многокорпусные, у которых проточная часть размещена в нескольких корпусах (как правило, не более трех), соединенных между собой пароперепускными трубами – ресиверами. В этом случае отдельные корпуса турбин называют турбинами высокого (ТВД), среднего (ТСД) и низкого (ТНД) давления;
по характеру рабочего процесса в проточной части:
- на активные турбины, в которых расширение пара происходит полностью в сопловом (направляющем) аппарате, а в каналах, образованных рабочими лопатками происходит только изменение направления движения потока пара;
- реактивные турбины, в которых расширение пара происходит как в направляющем аппарате, так и в каналах рабочих лопаток;
- комбинированные турбины, в проточной части которых используются активные и реактивные ступени;
по начальным параметрам пара:
- на турбины перегретого пара;
- турбины влажного пара;
по противодавлению:
- на турбины, работающие на противодавление (давление пара на выходе из турбины больше атмосферного). Как правило, к таким турбинам относятся турбины приводов вспомогательных механизмов;
- конденсационные турбины, в которых пар расширяется до давления много меньшего атмосферного; к таким турбинам относятся все главные турбины и турбины приводов вспомогательных механизмов большой мощности;
по способу передачи мощности:
- на прямодействующие турбины, передающие вращающий момент на потребители мощности без использования передачи (как правило, турбины высокооборотных вспомогательных механизмов);
- турбины с зубчатой или электрической передачами, передающие вращающий момент на потребитель через механическую или электрическую передачу;
по возможности осуществления реверса:
- на реверсивные турбины, у которых в состав проточной части входят ступени переднего и заднего хода, и имеющие возможность изменения направления вращения ротора на противоположное (как правило, все главные турбины);
- нереверсивные турбины, не имеющие в составе проточной части ступеней заднего хода;
по расположению оси корпусов:
- на горизонтальные;
- вертикальные;
по направлению потока пара:
- на аксиальные (осевые) турбины, в проточной части которых поток пара движется вдоль оси ротора;
- радиальные центробежные турбины, в проточной части которых поток пара движется от центра к периферии;
- радиальные центростремительные турбины, в проточной части которых поток пара движется от периферии к центру (оси ротора);
- радиально-осевые турбины, в которых поток пара входит в ступень турбины вдоль оси ротора, а выходит в направлении перпендикулярном оси ротора; или наоборот – входит в ступень в направлении перпендикулярном оси ротора, а выходит из ступени вдоль оси;
по числу потоков пара:
- на однопроточные турбины, в которых весь поток пара движется через единственную проточную часть;
- двухпроточные, в которых поток пара делится на две части, каждая из которых проходит через свою проточную часть; двухпроточные турбины в свою очередь могут быть со сходящимися и с расходящимися потоками пара.
Совокупность паровой турбины, зубчатого редуктора и главного конденсатора называют главным турбозубчатым агрегатом – ГТЗА. Иногда к ГТЗА относят также главный упорный подшипник и звукоизолирующую муфту. ГТЗА является единым блоком для выработки механической энергии и передачи ее движителю на судне с паросиловой энергетической установкой.
Особенностями паровых турбин, по сравнению с другими типами тепловых двигателей, являются:
- непрерывный процесс, позволяющий при постоянной мощности обеспечить постоянные давления и температуры на отдельных участках проточной части турбины, и соответственно – постоянные термические и механические напряжения;
- отсутствие возвратно-поступательного движения, что создает благоприятные условия для работы и снижает вибрацию установки;
- практически неограниченная мощность, заключенная в одном корпусе;
- низкая стоимость постройки и ремонта;
- относительно низкие массогабаритные показатели;
- простота устройства, регулирования мощности и эксплуатации.
Литература
Судовые энергетические установки. Котлотурбинные энергетические установки. Болдырев О.Н. [2004]
