Реакционная турбина

Реакционная паровая турбина

Реактивная паровая турбина — это турбина, в которой пар расширяется не только в соплах, но и внутри подвижных лопаток. Подвижные лопатки реактивной турбины подвергаются воздействию не только силы, создаваемой ударом потока пара, но и силы, возникающей в результате расширения и ускорения пара внутри самих лопаток.

В реактивной паровой турбине пар расширяется и ускоряется не только в соплах, но и при прохождении через каналы подвижных лопаток. Это означает, что внутри лопаточных каскадов направление потока пара изменяется, а его относительная скорость также увеличивается. Следовательно, на подвижные лопатки действуют как импульсная сила от высокоскоростной струи пара, выходящей из сопел, так и реактивная сила от пара, выходящего из лопаточных каскадов. Другими словами, реактивная паровая турбина использует как импульсный, так и реактивный принципы для совершения работы.

Реактивная паровая турбина — это тип паровой машины. Принцип её работы основан на расширении пара, происходящем как в неподвижных лопатках (соплах), так и в подвижных лопатках, при этом импульсная сила и сила реакции пара используются для вращения ротора.

Принцип работы и конструктивные особенности: В реактивной паровой турбине пар сначала расширяется и ускоряется внутри неподвижных лопаточных решеток, что приводит к падению давления и увеличению скорости. Затем он поступает в подвижные лопаточные решетки, где пар продолжает расширяться. Это расширение не только изменяет направление потока, создавая импульсную силу, но и, благодаря ускорению, вызванному расширением, создает реактивную силу. Эти две силы работают вместе, приводя в движение ротор и совершая работу. Такая конструкция приводит к разности давлений по обеим сторонам подвижных лопаток. Поэтому ротор обычно имеет барабанную конструкцию, чтобы избежать чрезмерной осевой тяги, и часто оснащается балансировочным поршнем для противодействия этой тяге. Конструктивно реактивные паровые турбины можно разделить на осевые (где пар течет вдоль оси, а лопатки установлены на барабане) и радиальные (где пар течет радиально, при этом два ротора вращаются в противоположных направлениях).

Сравнение с импульсными паровыми турбинами: Главное различие между реактивными и импульсными турбинами заключается в процессе расширения пара. В импульсных турбинах расширение пара происходит преимущественно в неподвижных лопатках, практически не затрагивая подвижные. В отличие от них, в реактивных турбинах расширение практически одинаково как в неподвижных, так и в подвижных лопатках. Следовательно, реактивные турбины обеспечивают более высокую эффективность ступеней. Однако они создают большую осевую тягу, обычно не могут работать с частичным подачей пара и часто используют импульсную ступень для первой ступени.

Преимущества реактивных паровых турбин проявляются главным образом в следующих аспектах:

1. Более высокая эффективность ступени: Пар расширяется как в неподвижных, так и в движущихся лопатках, используя как импульсные, так и реактивные силы для совершения работы. Это позволяет более рационально проектировать треугольник скоростей и приводит к снижению потерь потока. Поэтому эффективность одной ступени обычно на 2-3% выше, чем у импульсных паровых турбин.

2. Схожая конструкция лопастей снижает производственные затраты: поперечные сечения подвижных и неподвижных лопастей практически идентичны. Эта симметрия упрощает проектирование и производство лопастей, способствуя массовому производству и снижая затраты на запасные части.

3. Повышенная производительность при частичных нагрузках: Благодаря равномерному распределению процесса расширения пара по ступеням, реактивные паровые турбины могут поддерживать относительно высокую эффективность даже в условиях неполной нагрузки, демонстрируя более высокую адаптивность к работе при переменной нагрузке.

4. Подходит для работы в условиях среднего и низкого давления: их конструкция обеспечивает стабильную работу в условиях среднего и низкого давления пара. Кроме того, многоступенчатая структура позволяет использовать такие технологии, как повторный нагрев, для дальнейшего повышения общей эффективности.

5. Осевая тяга может компенсироваться балансировочным поршнем: Хотя осевая тяга значительна, ей можно эффективно противодействовать с помощью таких конструктивных решений, как барабанная конструкция и балансировочный поршень, обеспечивая тем самым стабильность работы.