ТУРБИНА

ТУРБИНА, двигатель с непрерывным рабочим процессом, в отличие от поршневых двигателей, характеризующихся прерывистостью (периодичностью) рабочего процесса. Главным рабочим органом Т. служат лопасти, или лопатки, вращающиеся при обтекании их потоком пара, газов или воды. Большое распространение получили гидравлические турбины (см. Гидравлический двигатель) и паровые турбины. На сельских гидроэлектрических станциях применяются, гл. обр., реактивные гидротурбины, к-рые характеризуются тем, что рабочее колесо у них помещается в камере, полностью заполненной водой без доступа воздуха, а давление воды при входе больше, чем давление воды при выходе из рабочего колеса.

Из реактивных гидротурбин наибольшее распространение получили: а) радиально осевые, с рабочим колесом, состоящим из большого количества двоякоизогнутых в радиальном и осевом направлении лопастей; б) пропеллерных, рабочее колесо к-рых состоит из 2 - 6 лопастей, расположенных в плоскости, нормальной к валу турбины.

Рис. 1. Рабочее колесо пропеллерной турбины

При изменяющихся расходах воды и при переменной нагрузке, характерной для сезонных потребителей электроэнергии, в с. х-ве наиболее экономичными агрегатами для сельских электрических станций являются реактивные гидротурбины с двойным регулированием. Поворотно-лопастное колесо этих Т. имеет спец. устройство, позволяющее при изменяющихся нагрузках и расходах воды регулировать на ходу угол наклона рабочих лопаток по отношению к валу турбины. Этим достигается сохранение высокого к. п. д. агрегата при любых нагрузках в то время, как обычная пропеллерная гидротурбина без поворота рабочих лопаток на ходу характеризуется значительным ухудшением к. п. д. при малых нагрузках. На рис. 1 приведён внешний вид рабочего колеса обычной пропеллерной Т. с жёстким закреплением рабочих лопаток, а на рис. 2 показана установка поворотно-лопастной гидравлической турбины; угол наклона рабочих лопастей изменяют спец. устройством и тягой, пропущенной через полый вал гидротурбины. Регулирование производится автоматическим регулятором, в зависимости от изменения нагрузки и связанной с этим изменением скорости вращения гидроагрегата.

Рис. 2. Турбина с двойным регулированием: 1 - установка лопастей, соответствующая большой нагрузке; 2 - установка турбины; 3 - установка лопастей, соответствующая малой нагрузке

Наряду с радиально-осевыми и пропеллерными Т., поворотно-лопастные гидротурбины с двойным регулированием изготовляются заводами Министерства машиностроения и приборостроения СССР для сельских электрических станций.

Турбины паровые в качестве двигателей, приводящих во вращение электрические генераторы (см.) на электрических станциях средней и крупной мощности, имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с поршневыми паровыми машинами. К этим преимуществам относят: а) быстроходность паровой Т., благодаря чему электрический генератор насаживается непосредственно на рабочий вал Т. и тем самым сокращаются размеры здания станции, т. к. исключаются громоздкие ремённые трансмиссии или другие передачи; б) меньший вес паровой турбины по сравнению с паровой машиной на единицу мощности (в 6 - 7 раз меньше); в) плавность и равномерность вращения вследствие отсутствия поршня и кривошипного механизма. Это требование весьма важно для нормальной работы электрической станции в смысле качества вырабатываемой электроэнергии и устойчивости параллельной работы отдельных агрегатов на общие сборные шины станции и отдельных электростанций в местной электроэнергетической системе. Так же как и гидротурбины, паровые Т. бывают активные и реактивные.

В активной Т. (рис. 3) пар из котельной под давлением поступает из паропровода в не подвижное и постепенно расширяющееся сопло 1, которое направляет его на изогнутые лопатки рабочего колеса 2. Сопло постепенно расширяется в своём сечении, поэтому и пар, поступающий в сопло под давлением, по мере движения в сопле расширяется и при выходе приобретает большую скорость. Так. обр., потенциальная энергия пара (давление) переходит в кинетическую энергию (скорость). Далее пар проходит между лопатками активного рабочего колеса, к-рые имеют изогнутую форму, и изменяет своё направление так. обр., что он выходит из рабочего колеса примерно под прямым углом к тому направлению, к-рое имел при выходе из сопла. В активном колесе используется исключительно кинетическая энергия пара (скорость), и поэтому давление пара перед рабочим колесом (после выхода из сопла) такое же, как при выходе из рабочего колеса. Внутри рабочего колеса расширения пара не происходит, и поэтому пространство между соседними рабочими лопатками имеет постоянное поперечное сечение.

Рис. 3. Схема действия активной паровой турбины

В реактивной Т. пар поступает в рабочее колесо под давлением, отличающимся от того давления, при к-ром он выходит из рабочего колеса, т. е. пар расширяется не только в подводящем сопле, но также и между самими рабочими лопастями колеса. В реактивной Т. используется потенциальная энергия пара - давление, а пространство между рабочими лопатками имеет неодинаковое сечение, т. к. пар должен расширяться в самом рабочем колесе. На практике в большинстве случаев применяются совмещённые активно-реактивные паровые Т. с многими ступенями рабочих колёс.

На сельских электрических станциях используются в качестве топлива местные топливные ресурсы; паровые турбины применяются при мощности одного агрегата от 750 квт и выше.

Литература: Барков Н. [и др.]. Эксплуатация гидроагрегатов, Л.-М., 1949.