Bug 'turbinasini kim va qachon yaratgan. Bug 'turbinali qurilmalar haqida umumiy ma'lumot

Nikolay Aleksandrov

O'n to'qqizinchi asr bug'lar asri deb atalishi bejiz emas edi, bug' mashinasi ixtiro qilinishi bilan sanoat, energetika va transportda haqiqiy inqilob yuz berdi. Ilgari juda ko'p odam qo'lini talab qiladigan ishlarni mexanizatsiyalash mumkin bo'ldi. Temir yo'llar quruqlik orqali yuk tashish imkoniyatlarini keskin kengaytirdi. Shamolga qarshi harakatlana oladigan va yuklarni o'z vaqtida etkazib berishni kafolatlaydigan ulkan kemalar dengizga chiqdi. Hajmlarni kengaytirish sanoat ishlab chiqarish energetika sanoati oldiga dvigatel quvvatini har tomonlama oshirish vazifasini qo'ydi. Biroq, dastlab bug 'turbinasini hayotga olib kelgan yuqori quvvat emas edi...

Suvning potentsial energiyasini aylanuvchi milning kinetik energiyasiga aylantirish uchun qurilma sifatida gidravlik turbina qadim zamonlardan beri ma'lum. Bug 'turbinasi ham xuddi shunday uzoq tarixga ega bo'lib, birinchi dizaynlardan biri Heron turbinasi sifatida tanilgan va miloddan avvalgi I asrga to'g'ri keladi. Biroq, darhol shuni ta'kidlaymizki, 19-asrga qadar bug 'bilan boshqariladigan turbinalar sanoatda qo'llaniladigan haqiqiy qurilmalardan ko'ra ko'proq texnik qiziqishlar, o'yinchoqlar bo'lgan.

Va faqat Evropada sanoat inqilobining boshlanishi bilan, D.Vattning bug 'dvigatelining keng miqyosda amaliyotga tatbiq etilishidan so'ng, ixtirochilar bug' turbinasini, ta'bir joiz bo'lsa, "yaqindan" ko'rib chiqa boshladilar. Bug 'turbinasi yaratish chuqur bilim talab qildi jismoniy xususiyatlar bug' va uning amal qilish qonunlari. Uni ishlab chiqarish faqat etarli darajada mumkin bo'ldi yuqori daraja metallar bilan ishlash texnologiyasi, chunki alohida qismlarni ishlab chiqarishda talab qilinadigan aniqlik va elementlarning mustahkamligi bug 'dvigateliga qaraganda ancha yuqori edi.

Bug'ning potentsial energiyasidan va xususan uning elastikligidan foydalangan holda ishni bajaradigan bug 'dvigatelidan farqli o'laroq, bug 'turbinasi bug' oqimining kinetik energiyasidan foydalanadi va uni milning aylanish energiyasiga aylantiradi. Eng muhim xususiyat suv bug'i - bu nisbatan kichik bosim farqi bo'lsa ham, uning bir muhitdan ikkinchisiga o'tishining yuqori tezligi. Shunday qilib, 5 kgf / m2 bosim ostida idishdan atmosferaga oqib chiqadigan bug 'jeti taxminan 450 m / s tezlikka ega. O'tgan asrning 50-yillarida samarali foydalanish uchun topilgan kinetik energiya juftlik, periferiyadagi turbina pichoqlarining periferik tezligi puflash reaktivining tezligining kamida yarmi bo'lishi kerak, shuning uchun turbinaning pichog'i radiusi 1 m bo'lganida, taxminan 4300 rpm aylanish tezligini saqlab turish kerak. 19-asrning birinchi yarmi texnologiyasi uzoq vaqt davomida bunday tezlikka bardosh bera oladigan rulmanlarni bilmas edi. O'zingizga asoslanib amaliy tajriba, D.Vatt mashina elementlari harakatining bunday yuqori tezligini printsipial jihatdan erishib bo'lmaydigan deb hisobladi va o'zi ixtiro qilgan bug 'dvigateliga turbinani yaratishi mumkinligi haqidagi ogohlantirishga javoban shunday javob berdi: "Biz qanday raqobat haqida gapirishimiz mumkin. Agar Xudoning yordamisiz ishchi qismlarini sekundiga 1000 fut tezlikda harakatga keltirish mumkin bo'lmasa?

Biroq, vaqt o'tdi, texnologiya yaxshilandi va bug 'turbinasidan amaliy foydalanish soati keldi. Birinchi marta ibtidoiy bug 'turbinalari 1883-1885 yillarda AQShning sharqiy qismidagi arra tegirmonlarida ishlatilgan. haydash uchun dumaloq arralar. Bug 'eksa orqali etkazib berildi va keyin kengayib, quvurlar orqali radial yo'nalishda yo'naltirildi. Quvurlarning har biri kavisli uchi bilan tugadi. Shunday qilib, dizaynda tasvirlangan qurilma Heron turbinasiga juda yaqin edi, unumdorligi juda past edi, lekin pistonli harakatga ega bug 'dvigateliga qaraganda yuqori tezlikda arralarni haydash uchun ko'proq mos edi. Bundan tashqari, bug'ni isitish uchun, o'sha davrdagi tushunchalarga ko'ra, chiqindi yoqilg'i - chiqindilar ishlatilgan arra ishlab chiqarish.

Biroq, bu birinchi Amerika bug 'turbinalari keng qo'llanilmadi. Ularning texnologiyaning keyingi tarixiga ta'siri deyarli yo'q. Shved ixtirolari haqida nima deyish mumkin emas? Fransuz kelib chiqishi de Laval, uning nomi bugungi kunda har qanday dvigatel mutaxassisiga ma'lum.

Karl Gustav Patrik de Laval

De Lavalning ajdodlari gugenotlar bo'lib, ular Shvetsiyaga hijrat qilishga majbur bo'lgan XVI oxiri asrlar davomida o'z vatanlarida ta'qiblar tufayli. Karl-Gustav-Patrik (Gustav nomi hali ham "asosiy" deb hisoblangan) 1845 yilda tug'ilgan va Uppsala shahridagi Texnologiya instituti va universitetini tamomlagan holda a'lo ta'lim olgan. 1872 yilda de Laval muhandis bo'lib ishlay boshladi kimyoviy texnologiya va metallurgiya, lekin tez orada samarali sut separatorini yaratish muammosi bilan qiziqib qoldi. 1878 yilda u keng tarqalib ketgan separator dizaynining muvaffaqiyatli versiyasini ishlab chiqishga muvaffaq bo'ldi; Gustav daromadni bug 'turbinasidagi ishlarni kengaytirish uchun ishlatdi. Aynan separator yangi qurilma ustida ishlashni boshlashga turtki bo'ldi, chunki unga kamida 6000 rpm aylanish tezligini ta'minlaydigan mexanik haydovchi kerak edi.

Har qanday ko'paytirgichlardan foydalanmaslik uchun de Laval ajratuvchi barabanni oddiy reaktiv turbinali bitta shaftaga joylashtirishni taklif qildi. 1883 yilda ushbu dizayn uchun ingliz patenti olingan. Keyin De Laval bir bosqichli faol turbinani ishlab chiqishga o'tdi va 1889 yilda u kengaytiruvchi nozul uchun patent oldi (va bugungi kunda "Laval nozul" atamasi keng tarqalgan bo'lib qo'llanilmoqda), bu esa uni kamaytirishga imkon beradi. bug 'bosimi va tezligini tovushdan yuqori darajaga oshiradi. Ko'p o'tmay, Gustav funktsional faol turbinani ishlab chiqarishda yuzaga kelgan boshqa muammolarni bartaraf etishga muvaffaq bo'ldi. Shunday qilib, u moslashuvchan mil va teng qarshilikli diskdan foydalanishni taklif qildi va diskdagi pichoqlarni mahkamlash usulini ishlab chiqdi.

1893 yilda Chikagoda bo'lib o'tgan Xalqaro ko'rgazmada 5 ot kuchiga ega kichik de Laval turbinasi taqdim etildi. 30 000 rpm aylanish tezligi bilan! Katta aylanish tezligi muhim texnik yutuq edi, lekin shu bilan birga u bunday turbinaning Axilles tovoniga aylandi, chunki amaliy qo'llash u elektr stantsiyasiga reduktor vites qutisini kiritishni o'z ichiga olgan. O'sha paytda vites qutilari asosan bir bosqichli vites qutilari sifatida ishlab chiqarilgan, shuning uchun katta vitesning diametri ko'pincha turbinaning o'lchamidan bir necha baravar katta edi. Katta hajmli reduktorlardan foydalanish zarurati de Laval turbinalarining keng qo'llanilishiga to'sqinlik qildi. 500 ot kuchiga ega eng katta bir bosqichli turbina. bug' iste'moli 6 ... 7 kg / ot kuchiga ega edi.

Qiziqarli xususiyat Lavalning ijodini uning "yalang'och empirizmi" deb hisoblash mumkin: u butunlay ishlaydigan konstruktsiyalarni yaratdi, ularning nazariyasi keyinchalik boshqalar tomonidan ishlab chiqilgan. Shunday qilib, egiluvchan mil nazariyasi keyinchalik chex olimi A. Stodola tomonidan chuqur o'rganildi va u ham teng qarshilikli turbinali disklarning mustahkamligini hisoblashning asosiy masalalarini tizimlashtirdi. Bu yaxshi nazariyaning yo'qligi de Lavalga katta muvaffaqiyatlarga erishishga imkon bermadi, bundan tashqari, u g'ayratli odam edi va bir mavzudan boshqasiga osongina o'tdi; Ishning moliyaviy tomoniga e'tibor bermagan bu iste'dodli eksperimentchi o'zining navbatdagi ixtirosini amalga oshirishga ulgurmay, tezda unga qiziqishni yo'qotdi va yangi g'oyaga berilib ketdi. Boshqa turdagi odam Lord Rossning o'g'li ingliz Charlz Parsons edi.

Charlz Algernon Parsons

Charlz Parsons 1854 yilda tug'ilgan va klassik ingliz ta'limini olib, Kembrij universitetini tamomlagan. U o'z kasbi sifatida mashinasozlikni tanladi va 1976 yildan boshlab Nyukasldagi Armstrong zavodida ishlay boshladi. Dizaynerning iste'dodi va zukkoligi ota-onasining moliyaviy imkoniyatlari bilan birgalikda Parsonsga tezda o'z biznesining rahbari bo'lishiga imkon berdi. 1883 yilda u Clark, Chapman, Parsons and Co. kompaniyasining hammuallifi bo'lgan va 1889 yilda Guitondagi o'zining turbinasi va dinamikasi zavodining egasi bo'lgan.

Parsons 1884 yilda birinchi ko'p bosqichli reaktiv turdagi bug 'turbinasini qurdi. U nisbatan kam quvvatli separatorlarni haydash uchun emas, balki elektr generatori bilan birgalikda ishlash uchun mo'ljallangan edi. Shunday qilib, Parsons birinchi qadamdanoq qo'llashning eng istiqbolli sohalaridan birini to'g'ri ko'rib chiqdi bug 'turbinalari, va kelajakda u o'z ixtirosi uchun iste'molchilarni qidirishi shart emas edi. Eksenel kuchni muvozanatlash uchun bug 'turbina milining o'rtasiga etkazib berildi va keyin uning uchlarigacha oqdi. Parsonsning birinchi bug 'turbinasi bor-yo'g'i 6 ot kuchiga ega edi. va turli sinovlarga duchor bo'ldi. Asosiy qiyinchiliklar pichoqlarning oqilona dizayni va ularni diskga ulash usullarini ishlab chiqish, shuningdek, muhrlarni ta'minlash edi. 1887 yilga borib taqaladigan dizaynda Parsons labirint muhrlaridan foydalangan, bu esa bir tomonlama bug 'oqimi bo'lgan turbinalarga o'tish imkonini berdi. 1889 yilga kelib, qurilgan turbinalar soni 300 donadan oshdi, ularning kuchi hali 100 ot kuchiga etmadi. taxminan 5000 rpm aylanish tezligida. Bunday turbinalar birinchi navbatda elektr generatorlarini boshqarish uchun ishlatilgan.

Klark, Chapman, Parsons va Ko.dagi sheriklar o'rtasidagi munosabatlar qizg'in emas edi va Parsons ketishga majbur bo'ldi. sobiq hamkasblar va rasmiy ravishda kompaniyaga tegishli bo'lgan mualliflik huquqlarining bir qismi. Shu munosabat bilan u uzoq vaqt davomida faol turbinalar yaratishdan (patent bilan himoyalangan) voz kechdi va radial ko'p bosqichli turbinalarni ishlab chiqishga o'tdi. Ushbu turni takomillashtirish orqali dizayner ta'sirchan natijalarga erisha oldi. Ha, u qisqartirdi maxsus iste'mol bug '44 dan 12,7 kg / kVt soatgacha, lekin shu bilan birga oldingi eksenel turdagi turbinaning hali ham istiqbolli ekanligini angladim. 1894 yildan boshlab patentga bo'lgan huquqlarni tiklab, Parsons yana aynan shunday turbinalar ustida ishlay boshladi.

O'z zavodida u eng ko'p sinovdan o'tgan turli materiallar turbina pichoqlari uchun, lekin to'yingan va o'rtacha darajada qizigan bug' uchun bronza, yuqori bosimli qism uchun sof mis va juda qizib ketgan bug' uchun nikel bronza. Bundan tashqari, bug 'berish regulyatorining oqilona dizaynini yaratish bo'yicha chuqur tadqiqotlar olib borildi. Aniqlikni oshirish uchun Parsons ishqalanishni kamaytirish uchun intervalgacha o'rni printsipidan foydalangan. Shu bilan birga, 1896 yilda ishlab chiqarilgan 400 kVt quvvatga ega turbina uchun o'ziga xos bug 'iste'molini 9,2 kg / kVt / soatgacha kamaytirishga olib keladigan boshqa yaxshilanishlar kiritildi.

Bug 'turbinasi - bu elektr stantsiyasining asosiy energiya texnologik birligi bo'lib, uni ishlab chiqarish jarayonida saqlanadigan bug'ning ichki energiyasi rotor aylanishining mexanik energiyasiga aylanadi. Bug'ning ichki energiyasini to'g'ridan-to'g'ri bug'ning elastik kuchlari yordamida harakatlanuvchi pistonning ishiga aylantiradigan bug 'dvigatelidan farqli o'laroq, bug' turbinasi nozul pichoqlari yordamida birinchi navbatda aylantiradi. ichki energiya bug 'ishchi suyuqlik oqimining kinetik energiyasiga, so'ngra oxirgisi - aylanadigan rotorning mexanik energiyasiga. "Turbina" atamasi so'zdan kelib chiqqan Fransuzcha so'z Lotincha "turbo" dan kelib chiqqan "turbina" - girdob, yuqori tezlikda aylanish, birinchi marta Aleksandriya Heron "aeolipilus" ning harakat tamoyilini tavsiflashda foydalangan.

Bug 'turbinasini yaratish bug'ning fizik xossalarini va uning oqimining qonuniyatlarini chuqur bilishni talab qildi. Termodinamika qonunlarini shakllantirishni yakunlash va yangilarini topish kerak edi muhandislik yechimlari suv va bug'ning termal xususiyatlaridan foydalangan holda ishlarni ishlab chiqarish. Turbinani ishlab chiqarish metallar bilan ishlash texnologiyalarini rivojlantirishning ancha yuqori darajasida mumkin bo'ldi, chunki alohida qismlarni olishning talab qilinadigan aniqligi va elementlarning mustahkamligi bug 'dvigateliga qaraganda ancha yuqori bo'lishi kerak edi.

Slovakiyalik muhandis va isituvchi olim Aurel Stodola qayd etdi butun chiziq bug 'turbinasi dvigatellarga nisbatan afzalliklari ichki yonish va bug 'dvigatellari. Ushbu afzalliklarga quyidagilar kiradi: harakatlanuvchi qismlarning kam soni, hech qanday aloqa qistirmalarining yo'qligi va ularning ishonchli ishlashini ta'minlash bilan bog'liq qiyinchiliklar (moylash tizimlari, aşınma bilan bog'liq muammolar va boshqalar), asbob-uskunalarni joylashtirish uchun zarur bo'lgan kichik hajmdagi ishlab chiqarish ob'ektlari, tartibga solishning afzalliklari, nisbatan past ta'mirlash xarajatlari. Bugungi kunda yana bir shubhasiz afzallik aniq bo'ldi - bugungi kunda bir yarim million kilovattga yetadigan ulkan birlik quvvati, bu ichki yonish dvigatellarida ham, bug 'dvigatellarida ham erishib bo'lmaydi.

Aurel Stodola (1859–1942) 1878 yilda Budapesht politexnika institutini, 1881 yilda Tsyurixdagi Oliy texnika maktabini tamomlagan. 1892 yildan 1929 yilgacha – Bunda “Mashinasozlik” kafedrasi professori ta'lim muassasasi. Uning asosiy asarlari bag'ishlangan avtomatik tartibga solish, bug' va gaz turbinalari qismlarini loyihalash va mustahkamligini hisoblash. Juda qiziqarli xususiyat Albert Eynshteyn Stodolaga shunday dedi: “Agar Stodola Uyg‘onish davrida tug‘ilgan bo‘lsa, u buyuk rassom yoki haykaltarosh bo‘lgan bo‘lardi, chunki uning shaxsiyatining asosiy xususiyati tasavvur va ijod kuchidir. 19-asrda bunday tabiatlar ko'pincha texnologiyaga murojaat qilishdi. Bu erda, texnologiyada, asrning ijodiy kuchi o'z ifodasini topdi, bu erda go'zallikka bo'lgan ishtiyoqli tashnalik, bu soha bilan tanish bo'lmagan odam taklif qilishi mumkin bo'lgan hamma narsadan ustun bo'lgan mujassamlash usullarini topdi. Stodolaning kuchli impulslari ko'p yillik o'qituvchilik davrida sovib ketmadi va talabalarga o'tdi - ularning ko'zlari porlaydi. haqida gapiramiz o'qituvchi haqida. Stodolaning yana bir kuchli jihati uning tinimsiz qiziquvchanligi va ilmiy tafakkurning noyob ravshanligidir. Birinchi bug 'turbinali dvigatel uchun patent 1857 yilda amerikalik dengiz muhandisi, admiral Benjamin Franklin Ezervud (1822-1915) tomonidan olingan. 1870 yilda muhandislik rivojlanishidan so'ng, bir bosqichli turbinaga asoslangan bir nechta bunday bug 'turbinalari harbiy fregatlarga joylashtirildi va ularga nisbatan yuqori tezlikka (33 km / soatgacha) erishishga imkon berdi. Biroq, bu bug 'turbinalari ishlab chiqarish uchun juda murakkab va bug' dvigatellariga qaraganda samaraliroq emas (samaradorlik 6-8%). 1883-1885 yillarda Birinchi marta ibtidoiy bug 'turbinalari dumaloq arralarni haydash uchun AQShning sharqiy qismidagi arra tegirmonlarida ham ishlatilgan.

Zamonaviy bug 'turbinalarining yaratilishi 19-asrning taniqli muhandislari: shved G. Laval va ingliz C. Parsons nomlari bilan bog'liq.

Lavalning asosiy xizmati shundaki, u turbinaning asosiy elementlarini yarata oldi, ularni mukammallikka keltirdi va ko'p jihatdan o'z vaqtidan o'nlab yillar oldinda bo'lgan amaliy dizaynga birlashtira oldi. Agar zamonaviy bir bosqichli faol turbinani Laval tomonidan yaratilgan katta buvisi bilan solishtirsak (3.2-rasm), ularning o'xshashligi hayratlanarli bo'ladi. Ma'lum bo'lishicha, texnologiyaning eng dinamik sohalaridan birida 100 yildan ortiq takomillashtirish davrida turbinali nozullar, pichoqlar va disklarning shakllari odatda kichik o'zgarishlarga duch kelgan. Bu texnologiya tarixida misli ko'rilmagan hodisa bo'lsa kerak. Bundan tashqari, indikator strukturaning mustahkamligi bilan bog'liq.

Karl Gustav Patrik de Laval Laval (1845-1913) ishining qiziqarli xususiyati uning "yalang'och empirizmi" deb hisoblanishi mumkin: u butunlay ishlaydigan dizaynlarni yaratdi, ularning nazariyasi keyinchalik boshqalar tomonidan ishlab chiqilgan. Shunday qilib, slovak olimi A. Stodola keyinchalik egiluvchan mil nazariyasini chuqur o'rgandi. Shuningdek, u teng qarshilikli turbinali disklarning mustahkamligini hisoblashning asosiy masalalarini tizimlashtirdi. Bu Lavalga katta muvaffaqiyatlarga erishishga imkon bermagan bug 'turbinalarining yaxshi nazariyasi yo'qligi edi, bundan tashqari, u g'ayratli odam edi va bir mavzudan boshqasiga osongina o'tdi. Ishning moliyaviy tomoniga e'tibor bermagan bu iste'dodli eksperimentchi o'zining navbatdagi ixtirosini amalga oshirishga ulgurmay, tezda unga qiziqishni yo'qotdi va yangi g'oyaga berilib ketdi.

Ingliz muhandisi Charlz Aljernon Parsons (1854-1931) boshqa turdagi odam edi. Uning ko'p bosqichli reaktiv turbinasida (3.3-rasm) bug'ning kengayishi nozul (statsionar) va ishlaydigan (aylanuvchi) panjaralarning bir necha bosqichlarida sodir bo'ldi. Buning yordamida mashinani ko'krak panjaralaridan chiqishda Laval turbinasiga qaraganda ancha past bug 'tezligi va ishlaydigan pichoqlarning past periferik tezligi bilan ishlatish mumkin bo'ldi.

Ushbu turbina elektr generatori bilan birgalikda ishlash uchun mo'ljallangan. Shunday qilib, Parsons birinchi qadamdanoq bug 'turbinalarini qo'llashning eng istiqbolli yo'nalishlaridan birini to'g'ri ko'rib chiqdi va kelajakda u o'z ixtirosi uchun iste'molchilarni izlashga majbur bo'lmadi. Eksenel kuchni muvozanatlash uchun turbina milining o'rta qismiga bug 'berildi va keyin uning uchlarigacha oqdi. Parsonsning birinchi bug 'turbinasi bor-yo'g'i 6 ot kuchiga ega edi. (taxminan 4,4 kVt) va turli sinovlarga duchor bo'ldi. Asosiy qiyinchiliklar pichoqlarning oqilona dizayni va ularni rotorga ulash usullarini ishlab chiqish, shuningdek, muhrlarni ta'minlash edi. 1887 yil dizaynida Parsons labirint muhrlaridan foydalangan, bu esa bir tomonlama bug 'oqimi bo'lgan turbinaga o'tish imkonini berdi. 1889 yilga kelib, qurilgan turbinalar soni 300 birlikdan oshdi va ular asosan elektr generatorlarini boshqarish uchun ishlatilgan. 1896 yilda ishlab chiqarilgan turbinada quvvat allaqachon 400 kVt ga yetgan, bug'ning solishtirma iste'moli esa 9,2 kg/kVt ga yetgan.

Energiya turbinasi qurilishi birinchi navbatda yuqori bosimli bug'dan foydalanish yo'nalishida rivojlangan. Mannheimdagi elektr stantsiyasi uchun Brown-Boveri zavodi 15,7 MPa bug 'bosimi va 430 ° S haroratda 7000 kVt quvvatga ega turbinani ishlab chiqardi. Langerbrugge elektr stantsiyasi uchun qurilgan bug 'turbinasi uchun bug' parametrlari yanada yuqoriroq tanlangan: bosim 22 MPa va harorat 450 ° C.

AQShda Schenectady shahridagi GE (General Electric) bosimni 84 atm (8,2 MPa) bilan cheklab, bitta o'rnatish quvvatini keskin oshira boshladi. Yigirmanchi asrning boshlarida 500, 1000, 2500 va 10 000 kVt quvvatga ega turbinalar ishlab chiqildi va ishlab chiqarildi. Dastlab, bu turbinalar vertikal dizaynda ishlab chiqarilgan. Biroq, operatsion tajriba kompaniyani vertikal dizayndan voz kechib, gorizontal turbina dizayniga o'tishga majbur qildi. Kompaniya uzoq vaqt davomida quvvati 14 000 kVt gacha, teskari bosim bilan esa 8 000 kVt gacha bo'lgan kondensatsiya rejimida ishlash uchun turbinalar ishlab chiqardi.

Charlz Algernon Parsons. Charlz Parsons va uning xodimlarining mehnati tufayli Angliya bug 'turbinalaridan foydalanish bo'yicha sayyoramizning qolgan qismidan oldinda edi: boshqa mamlakatlarda ular faqat bug 'turbinalariga qarashgan bo'lsa, Buyuk Britaniyada barcha bug' turbinalarining umumiy quvvati. 1896 yilda qurilgan 40 000 ot kuchidan oshdi. (29420 kVt). 1899 yilda qurilayotgan Elberfeld elektr stansiyasida (Germaniya) ikkita 1000 kVt quvvatga ega Parsons turbinasidan foydalanishga qaror qilindi. 1900 yilda nashr etilgan turbinalar sinovi natijalari ko'rsatilgan shubhasiz afzalliklar an'anaviy "bug 'dvigatellari" ga nisbatan qo'llaniladigan o'rnatish. Ko'p o'tmay, o'sha davrning eng yaxshi elektrotexnika firmalaridan biri, Badendagi (Shveytsariya) Braun-Boveri Parsons turbinalarini ishlab chiqarish uchun litsenziya oldi. Bundan tashqari, litsenziyalarni sotib olish bo'yicha takliflar qor to'pi kabi o'sishni boshladi: nemislardan tashqari, italiyaliklar va amerikaliklar (xususan, Westinghouse kompaniyasi) turbinalarga qiziqish bildirishdi. Turbinalar Shveytsariya, Frantsiya va Avstriya-Vengriyada ishlab chiqarila boshlandi. Agar 1903 yilda maksimal turbina quvvati 6500 kVt bo'lsa, 1909 yilda 10 000 kVt quvvatga ega bo'lgan agregatlar, 1915 yilda - 20 000 kVt, 1917 yilda - 30 000 kVt paydo bo'ldi. Turbina qurilishining "asoschilari" kompaniyasida frantsuz O. Rato va amerikalik C. Curtis nomlari paydo bo'ldi. Ammo Parsons turbinali muhandislik tarixiga birinchi darajali yulduz sifatida kirdi: sof "turbina" muammolaridan tashqari, u parkga yangi dvigatelni kiritish vazifasini o'z zimmasiga oldi (va muvaffaqiyatli hal qildi).

Kirillov Ivan Ivanovich (1902–1993) – eng yirik turbinali olimlardan biri bo‘lib, uning nomi jahon turbina fani tarixiga L. Eyler, A. Stodola va G. Flügellar nomi bilan birga haqli ravishda oltin harflar bilan yozilgan. U 1902 yilda Sankt-Peterburgda harbiy shifokor oilasida tug‘ilgan. 1924 yilda Leningrad texnologik institutini tugatgandan so'ng, o'ttizinchi yillarda Kirillov o'zini o'zi deb e'lon qildi. jiddiy mutaxassis bug 'turbinalarini hisoblash va loyihalash sohasida va Ikkinchi Jahon urushi boshida u turbin muhandislari orasida taniqli olim bo'lgan. 1945–1950 yillarda, keyin esa 1961–1980 yillarda. Leningradskiy bug' turbinalari va mashinalari bo'limi boshlig'i Politexnika instituti. 1951-1961 yillarda Bryansk transport muhandisligi institutida turbinali muhandislik kafedrasini tashkil qiladi va uning rahbari hisoblanadi. I.I. Kirillov 25 ta monografiya, darslik va o'quv qurollari, mahalliy va xorijiy jurnallarda 350 dan ortiq maqolalar, 80 ixtiro.

Shimoliy Amerikaning ikkinchi energetika kompaniyasi Westinghoyse ham 20-asrning 20-yillarida quvvati 30, 45 va 60 ming kVt bo'lgan bug 'turbinalari ishlab chiqarishni boshladi.

Yigirmanchi asrning 30-yillari boshlarida AQSHda quvvati 160 va hatto 208 MVt boʻlgan ulkan quvvatli bugʻ turbinali zavodlari ishga tushdi. Ovrupoliklar sanoat bug 'turbinalarining birlik quvvatini sezilarli darajada kamaytirish bilan cheklanishdi. Eng yiriklaridan biri Vitkovitsedagi (Chexiya Respublikasi) 30 va 18 MVt quvvatga ega ikkita turbinalar bilan jihozlangan o'rnatish hisoblanadi. Ushbu birliklarning aylanish tezligi Evropada qabul qilingan AC chastotasi (50 Gts) bilan aniqlangan 3000 rpm sifatida tanlangan. Shuni ta'kidlash kerakki, AQShda bug 'turbinalari "Amerika" o'zgaruvchan tok chastotasi 60 Gts tufayli 1800 yoki 3600 aylanish tezligiga ega edi.

Georgiy Sergeevich Jiritskiy (1893–1966) nafaqat turbomashinalarda muhandislik ta'limining fundamental asoslarini yaratgan, balki ko'plab muhandislar, yosh olimlar va o'qituvchilarni tayyorlagan mashhur turbinali olimdir. 1911 yilda Kiev birinchi gimnaziyasini oltin medal bilan, 1915 yilda esa Kiev politexnika institutining mexanika fakultetini tamomlagan. G.S. Jiritskiy 1918 yilda Kiev politexnika institutida o'qituvchi bo'ldi va muhandislik ishini o'qituvchilik faoliyati bilan birlashtirdi. 1925 yilda u bug 'dvigatellari kursida professor unvoniga sazovor bo'ldi. Jiritskiyning "Bug 'dvigatellari" monografiyasi beshta nashrdan o'tib chiqdi. 1926 yilda u Kiev politexnika institutining mexanika fakulteti dekani va bug 'dvigatellari kafedrasi mudiri etib tayinlandi. 1929 yilda u N.E.Bauman nomidagi oliy texnika maktabining bugʻ turbinalari kafedrasini boshqargan va bugʻ turbinalari nazariyasi va konstruksiyasining tizimli taqdimoti bilan ikki jildli oʻquv qoʻllanmasini nashr ettirgan. 1930-1932 yillarda uning rahbarligida. Moskva energetika institutida bugʻ turbinalari kafedrasi tashkil etilib, issiqlik-energetika boʻlimi tashkil etildi. 1947 yilda Georgiy Sergeevich Qozon aviatsiya institutida pichoq mashinalari kafedrasini yaratdi va 1965 yilgacha doimiy ravishda boshqargan.

Shcheglyaev Andrey Vladimirovich (1902–1970) - issiqlik energetikasi bo'yicha etakchi muhandis va olim, SSSR Fanlar akademiyasining muxbir a'zosi. 1921 yilda Shcheglyaev A.V. Moskva Oliy Texnika Universitetining mexanika fakultetiga o'qishga bordi va 1926 yilda institutni tugatdi va muhandis-mexanik unvonini olib, VTIda ishlashni davom ettirdi. muhandislik faoliyati Moskva oliy texnika universitetining pedagogika fakultetidan, 1930 yildan Moskva energetika institutida. Muhandislik va ilmiy faoliyat Andrey Vladimirovich Shcheglyaev SSSRda yangi issiqlik elektr stantsiyalarini ishlab chiqish va takomillashtirish, o'ta kritik bug' parametrlari uchun zamonaviy kuchli turbina agregatlarini yaratish, turbinalarning ishonchliligi va samaradorligini oshirish, ularni avtomatlashtirish bilan uzviy bog'liq edi. 1937 yildan beri u doimiy ravishda MPEIda bug' va gaz turbinalari bo'limiga rahbarlik qiladi, uning rahbarligi ostida yirik o'quv va ilmiy markazga aylandi. U turbin muhandislarining ilmiy maktabini yaratdi, ularning ko'p vakillari turbinalar qurish zavodlarida, energiya tizimlarida, ilmiy muassasalar Rossiya va chet elda. A.V. Shcheglyaev issiqlik elektr stansiyalari uchun turbinali qurilmalar nazariyasi va dizayni bo'yicha 100 dan ortiq ishlarning muallifidir. Uning “Bugʻ turbinalarini tartibga solish” va “Bugʻ turbinalari” kitoblari (bolgar, xitoy, gruzin, chex, venger, yapon, ispan tillari) – turbina muhandisligi talabalari uchun mashhur darsliklar.

Shubenko-Shubin Leonid Aleksandrovich (1907-1994) - taniqli muhandis, o'qituvchi, issiqlik energetikasi olimi, Ukraina Milliy Fanlar akademiyasining akademigi, ijodkor ilmiy maktab turbomashinalarning jarayonlari va konstruksiyalarini optimallashtirish masalalarini hal etish bo‘yicha, Xarkov turbinali zavodida Markaziy konstruktorlik-tadqiqot byurosini tashkil etish tashabbuskori, noyob mahalliy turbinali agregatlarni yaratish boshlig‘i. U kuchli bug ', gaz va maxsus turbinalar yaratish masalalarini chuqur nazariy tadqiq qildi, 200 dan ortiq nashr etilgan ilmiy ishlar muallifi. Qurilish Laval (Shvetsiya), Brown-Boveri Company (Shveytsariya), AEG (Berlin, Germaniya), Bergman (Berlin, Germaniya), Escher-Wies (Syurix, Shveytsariya), Rato (Fransiya) kompaniyalari tomonidan amalga oshirildi. Skoda (Chexiya), Parsons (Angliya), Metropolitan Vickers (Angliya), keyinchalik CEM va GEC-Alstom (Fransiya). Hozirgi vaqtda Yaponiyaning mashhur Mitsubishi, Toshiba, Hitachi kompaniyalari, Xarbin va Nankindagi Xitoy kompaniyalari va Germaniya kompaniyasi Siemens va Frantsiyaning Alstom kompaniyasi.

SSSRda birinchi bug 'turbinasi 1924 yilda Leningrad metall zavodida (LMZ) qurilgan. U 1,1 MPa, 300 ° S bug 'parametrlari uchun mo'ljallangan va 2 MVt quvvatga ega edi. 1926 yilda 3000 aylanish tezligida 10 MVt quvvatga ega turbina allaqachon ishlab chiqarilgan, 1930 yilda 2,55 MPa va 375 bug 'parametrlari uchun 3000 aylanish tezligida 24 MVt quvvatga ega turbina ishlab chiqarilgan. ° S, va 1931 g - 2,85 MPa va 400 ° S bug 'parametrlari uchun 1500 rpm chastotada 50 MVt quvvatga ega turbina.

1934 yilda Ukrainada Xarkov turbogenerator zavodi (XTGZ va hozirda "Turboatom" OAJ) ishga tushdi va 2,85 MPa va bug 'parametrlari uchun 1500 rpm chastotada 50 va 100 MVt quvvatga ega birinchi Ukraina turbinalarini ishlab chiqarishni boshladi. °C.

1940 yilda Sverdlovskda Ural turbomotor zavodi (UTMZ) qurildi, u ishlab chiqaradi. isitish turbinalari quvvati 12, 25, 50 MVt, keyinroq esa - 100 va 250 MVt bo'lgan boshqariladigan bug 'chiqarishlari bilan.

Aynan shu davrda 50 ming kVt quvvatga ega turbinalar ishlab chiqarila boshlandi - Xarkovda past tezlikda, Leningradda yuqori tezlikda. 1940 yilda LMZ va KhTGZ 100 ming kVt quvvatga ega bug 'turbinalarini ishlab chiqarishni boshladilar. Zuevskaya davlat elektr stantsiyasida past tezlikda ishlaydigan KhTGZ blokining ishlash tajribasi ijobiy bo'ldi. Umumiy soni Zuevskaya GRESidagi AK-100-29 turbinasidagi ish soatlari hisoblangan vaqtdan bir necha baravar oshdi.

Turbomashinalar nazariyasini yaratish va rivojlantirishga, statsionar bug 'va gaz turbinalari loyihalarini ishlab chiqish va amalga oshirishga taniqli olimlar va turbin muhandislari I.I. (3.6-kichik bo'limga qarang), Jiritskiy G.S., Deycha M.E., Arseneva V.G., Shcheglyaeva A.V., ShubenkoShubina L.A., Shnee Ya.I., Kosyaka Yu.F. va boshqa xorijiy olimlar B. Ekkert, K. Bammert, V. Xotorn, J. Xorlok, V. Traupel, Vu Chung-Xua va boshqalarning asarlari ma’lum.

1946 yildan boshlab zavodlar bug 'parametrlari 8,8 MPa, 500 ° S 25, 50 va 100 MVt quvvatga ega, 3000 rpm chastotada yuqori bosimli turbinalar ishlab chiqarishni boshladilar. 1952 yilda LMZ dastlabki bug 'parametrlari 16,6 MPa, 550 ° S haroratda 520 ° S gacha bo'lgan oraliq qizib ketish bilan 150 MVt quvvatga ega turbinani ishlab chiqardi, bu o'sha paytda Evropadagi eng kuchli bitta valli blok edi.

1958 yilda LMZ tipidagi K-200-130 va K-150130 tipidagi KhTGZ turbinalari 200 va 150 MVt quvvatga ega qo'rg'oshin namunalari 12,8 MPa, 565 ° S bug' parametrlari uchun, 1960 yilda esa qo'rg'oshin ishlab chiqarildi. LMZ va KhTGZ turbinalarining namunalari 300 MVt quvvatga ega K-300-240 tipidagi dastlabki superkritik bug 'parametrlari 23,5 MPa, 560 ° S va 565 ° S gacha bo'lgan oraliq qizib ketish bilan ishlab chiqarilgan. 1965 yilda LMZda quvvati 800 MVt bo'lgan ikki valli turbina va XTGZda 23,5 MPa va 540 ° S bug 'parametrlari uchun 540 ga oraliq qizib ketish bilan 500 MVt quvvatga ega bitta valli turbina ishlab chiqarildi. °C. 1969 yildan beri LMZ bir xil bug 'parametrlari uchun 800 MVt quvvatga ega K-800-240 tipidagi bitta valli turbinalarni ishlab chiqaradi.

1970 yildan beri Ural turbo dvigatel zavodi 250 MVt quvvatga ega T-250-240 tipidagi isitish turbinalari 23,5 MPa, 540 ° C, oraliq qizib ketish bilan 540 ° S gacha bo'lgan o'ta kritik bug' parametrlari uchun ishlab chiqarilmoqda. global turbina sanoatida.

1978 yilda LMZ 23,5 MPa boshlang'ich bug' parametrlari uchun 3000 rpm chastotada 1200 MVt quvvatga ega bo'lgan K-1200-240 tipidagi yagona vali turbinani ishlab chiqardi, 540 ° S gacha bo'lgan oraliq qizib ketish bilan 540 ° S gacha. yuqori bosimli isitgichlar o'chirilganda, quvvatni 1400 MVt ga oshirish uchun mo'ljallangan va dunyodagi eng katta bitta valli turbinasi hisoblanadi.

Bug 'turbinalarining asosiy turlari va ularning parametrlari

Turbinalarning quyidagi asosiy turlari ajratiladi:

• qadamlar soniga qarab - bir bosqichli (bir yoki bir nechta tezlik qadamlari) va
• ko'p bosqichli; binolar soniga qarab - bir tanali, ikki tanali(TsSVD va TsND) va ko'p korpusli (TsSVD, TsVD, TsSD, TsND), bir vali va ko'p milli;
• bug 'oqimi yo'nalishiga qarab - bug' turbina o'qi bo'ylab harakatlanadigan eksenel yoki eksenel turbinalar, bug'ning turbina o'qiga perpendikulyar harakatlanadigan radial turbinalar;
• bug 'ta'siri printsipiga asoslangan - faol turbinalar (bunda potentsial energiya bug' faqat statsionar yo'naltiruvchi to'rlarda kinetik energiyaga aylanadi va ishchi to'rlarda bug'ning kinetik energiyasiga aylanadi. mexanik ish) va reaktiv turbinalar (bunda bug'ning kengayishi har bir bosqichning har ikkala yo'riqnomasida va ishchi panjaralarida taxminan bir xil darajada sodir bo'ladi);
• termal jarayonning tabiatiga qarab - kondensatsiya bug 'turbinalari, ularda yangi bug'ning butun oqimi, regeneratsiya uchun tanlovlar bundan mustasno, oqim qismidan oqib o'tadigan va undagi atmosfera bosimidan pastroq bosimgacha kengaygan holda, chiqindi bug'ining issiqligi kondensatorga kiradi. sovutish suvi va foydali ishlatilmaydi, va orqa bosimli turbinalar, unda chiqindi bug 'issiqlik yoki sanoat maqsadlarida issiqlikdan foydalanadigan termal iste'molchilarga yuboriladi; boshqariladigan bug 'chiqarishga ega kondensatsiyali turbinalar, bunda bug'ning bir qismi oraliq bosqichdan olinadi va avtomatik ravishda ushlab turilgan doimiy bosimda issiqlik iste'molchisiga chiqariladi va bug'ning qolgan miqdori keyingi bosqichlarda ishlashni davom ettiradi va kondensatorga yuboriladi va nihoyat, boshqariladigan bug 'chiqarish va orqa bosimga ega turbinalar, bunda bug'ning bir qismi oraliq bosqichdan doimiy bosim ostida olinadi, qolgan qismi esa keyingi bosqichlardan o'tadi va issiqlik iste'molchisiga quyi bosimda chiqariladi;
• yangi bug' parametrlari bo'yicha - o'rta bosimli turbinalar (3,43 MPa, 435 ° S), yuqori bosimli turbinalar (8,8 MPa, 535 ° S), yuqori bosimli turbinalar (12,75 MPa, 565 ° S) va o'ta kritik turbinalar (23,55 MPa, 560 ° S) C);
• sanoatda foydalanish uchun - doimiy rotor tezligi (elektr stantsiyalarida ishlash uchun) va o'zgaruvchan rotor tezligi (nasoslar, kompressorlar uchun) bo'lgan statsionar turdagi turbinalar, shuningdek o'zgaruvchan rotor tezligiga ega statsionar bo'lmagan turbinalar (kema va transport). ).

3.1-jadval. Quvvati 200 MVt gacha bo'lgan ba'zi o'ta qizib ketgan bug 'turbinalarining asosiy ko'rsatkichlari

SM* - "Quvvat mashinalari".

3.2-jadval. 200 MVt dan yuqori quvvatga ega o'ta qizdirilgan bug 'turbinalarining asosiy ko'rsatkichlari

Turbinalarni belgilashda birinchi harf turbinaning turini tavsiflaydi: K - kondensatsiyalanuvchi, T - kogeneratsiya bug'ini olish bilan kondensatsiya, P - sanoat iste'molchilari uchun ishlab chiqarish bug'ini olish bilan, PT - ishlab chiqarish va isitish bilan boshqariladigan bug' olish bilan, P - bilan. orqa bosim, PR - ishlab chiqarishni tanlash va orqa bosim bilan.

Belgilanishdagi ikkinchi guruh (raqamlar) turbinaning quvvatini, MVtni ko'rsatadi (agar u kasr bo'lsa, u holda hisoblagich nominal, maxraj esa maksimal quvvat).

Belgilanishdagi uchinchi guruh (raqamlar) turbinani to'xtatuvchi valf oldidagi dastlabki bug 'bosimini, ata (kgf / sm2) yoki MPa ni ko'rsatadi. P, PT, R va PR turdagi turbinalar uchun chiziq ostida ko'rsatilgan nominal bosim ishlab chiqarish tanlovi yoki orqa bosim, ata (kgf/sm2) yoki MPa. Nominal quvvat turbina ishlab chiqishi kerak bo'lgan maksimal quvvatni anglatadi uzoq vaqt boshqa barcha asosiy parametrlarning nominal qiymatlarida va maksimal quvvat - bu tashqi issiqlik iste'molchilari uchun bug 'chiqishi bo'lmaganda turbinaning uzoq vaqt davomida rivojlanishi kerak bo'lgan maksimal quvvat.

Ukraina va Rossiyadagi issiqlik elektr stantsiyalarida o'rnatilgan zamonaviy qizdirilgan bug 'turbinalarining asosiy xususiyatlari va parametrlari Jadvalda keltirilgan. 3.1 va 3.2.

Keling, yopiq tasavvur qilaylik metall idish(qozon) qisman suv bilan to'ldirilgan. Agar siz uning ostida olov yoqsangiz, suv qiziy boshlaydi va keyin bug'ga aylanadi. Qozon ichidagi bosim kuchayadi va uning devorlari etarlicha kuchli bo'lmasa, u hatto portlashi mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, er-xotin energiya zahirasini to'plagan va bu nihoyat portlashda o'zini namoyon qilgan. Bug'ni har qanday foydali ishni majburlash mumkinmi? Bu savol uzoq vaqtdan beri olimlarni qiziqtirgan. Fan va texnika tarixi ko'p narsani biladi qiziqarli ixtirolar, unda inson bug' energiyasidan foydalanishga intilgan. Ushbu ixtirolarning ba'zilari foydali edi, boshqalari shunchaki aqlli o'yinchoqlar edi, lekin kamida ikkita ixtironi ajoyib deb atash kerak; ular fan va texnika taraqqiyotidagi butun davrlarni tavsiflaydi. Bu buyuk ixtirolar bug' mashinasi va bug' turbinasidir. Qabul qilingan bug 'dvigatel sanoat ilovasi 18-asrning ikkinchi yarmida texnologiyada inqilob qildi. U tezda sanoat va transportda ishlatiladigan asosiy dvigatelga aylandi. Lekin ichida XIX asr oxiri va 20-asr boshlari. bug 'dvigatelining erishish mumkin bo'lgan kuchi va tezligi allaqachon etarli bo'lmagan.

Katta qurilishga shoshilinch ehtiyoj bor elektr stantsiyalari, buning uchun kuchli va yuqori tezlikda ishlaydigan dvigatel kerak edi. Bunday dvigatel bug 'turbinasi edi, uni yuqori tezlikda ulkan quvvat ishlab chiqarish uchun qurish mumkin edi. Bug 'turbinasi tezda elektr stantsiyalari va yirik paroxodlarning bug' dvigatelini almashtirdi.

Bug 'turbinasini yaratish va takomillashtirish tarixi, har qanday yirik ixtiro kabi, ko'plab odamlarning ismlari bilan bog'liq. Bundan tashqari, odatdagidek, turbinaning asosiy ishlash printsipi fan va texnologiya darajasi turbinani qurishga ruxsat berishdan ancha oldin ma'lum edi.

Bug 'dvigatelining ishlash printsipi bug'ning elastik xususiyatlaridan foydalanishdir. Bug 'tsilindrga vaqti-vaqti bilan kiradi va kengayib, pistonni harakatlantirish orqali ishlaydi. Bug 'turbinasining ishlash printsipi boshqacha. Bu erda bug' kengayadi va qozonda to'plangan potentsial energiya yuqori tezlikda (kinetik) energiyaga aylanadi. O'z navbatida, bug' oqimining kinetik energiyasi turbina g'ildiragining aylanish mexanik energiyasiga aylanadi.

Turbinaning rivojlanish tarixi Iskandariya Heron to'pi va Branka g'ildiragidan boshlanadi. Mexanik harakatni ishlab chiqarish uchun bug' energiyasidan foydalanish imkoniyatini mashhur yunon olimi Aleksandriyalik Heron 2000 yildan ko'proq vaqt oldin qayd etgan. U Heron to'pi deb nomlangan qurilma yasadi (1-rasm).

To'p quvurlardan yasalgan ikkita tayanchda erkin aylanishi mumkin edi. Ushbu tayanchlar orqali qozondan bug 'to'pga kirdi va keyin to'g'ri burchak ostida egilgan ikkita quvur orqali atmosferaga chiqdi. To'p bug 'oqimlari oqimidan kelib chiqadigan reaktiv kuchlar ta'sirida aylangan.

Yana bir loyiha italyan olimi Giovani Branka (1629) ishida tasvirlangan. Qozonning yuqori qismiga trubka kiritilgan (2-rasm).

Qozon ichidagi bug 'bosimi qozon atrofidagi havoning atmosfera bosimidan kattaroq bo'lganligi sababli, bug 'trubkadan tashqariga chiqadi.

Naychaning bo'sh uchidan bug 'oqimi chiqib, g'ildirak pichoqlariga tegib, uning aylanishiga olib keladi.

Heron modeli va Branka g'ildiragi dvigatel emas edi, lekin ular allaqachon harakatlantiruvchi bug'ning energiyasidan foydalangan holda mexanik harakatni olishning mumkin bo'lgan usullarini ko'rsatib berdilar.

Heron to'pi va Branka g'ildiragining ishlash tamoyillarida farq bor. Heron to'pi, yuqorida aytib o'tilganidek, reaktiv kuchlar ta'sirida aylanadi. Bu raketani itarib yuboradigan bir xil kuchlar. Mexanikadan ma'lumki, bosim ta'sirida idishdan itarib yuborilgan reaktiv oqim, o'z navbatida, chiqish yo'nalishiga teskari yo'nalishda idishni bosadi. Bu aniq Nyutonning uchinchi qonuniga asoslanadi, unga ko'ra reaktivni itarib yuboruvchi kuch reaktivning idishdagi reaktsiya kuchiga teng va qarama-qarshi bo'lishi kerak.

Branka turbinasida bug'ning potentsial energiyasi birinchi navbatda quvurdan otilib chiqayotgan reaktiv oqimning kinetik energiyasiga aylanadi. Keyin, reaktiv g'ildirak pichog'iga urilganda, bug'ning kinetik energiyasining bir qismi g'ildirakning aylanish mexanik energiyasiga aylanadi.

Agar Heronning to'pi reaktiv kuchlar bilan harakat qilsa, u holda Branca turbinasi faol deb ataladigan printsipdan foydalanadi, chunki g'ildirak faol oqimdan energiya oladi.

Bug 'turbinasi dizaynidagi eng katta o'zgarishlar va uning keyingi rivojlanishi o'tgan asrning oxirida Shvetsiyada muhandis bo'lganida sodir bo'lgan. Gustav Laval va Angliyada Charlz Parsons mustaqil ravishda bug 'turbinasini yaratish va takomillashtirish ustida ishlay boshladilar. Ular erishgan natijalar bug 'turbinasiga oxir-oqibat generatorlarni boshqarish uchun asosiy dvigatel turiga aylanishiga imkon berdi elektr toki va oling keng qo'llanilishi fuqarolik va harbiy kemalar uchun dvigatel sifatida. 1883 yilda yaratilgan Laval bug 'turbinasida bug' bir yoki bir nechta parallel ulangan nozullarga kiradi, ularda sezilarli tezlikka ega bo'ladi va turbina milida o'tirgan va ish panjarasini hosil qiluvchi diskning chetida joylashgan ishlaydigan pichoqlarga yo'naltiriladi. kanallar.

Ishchi panjaraning kanallarida bug 'jetining aylanishidan kelib chiqadigan kuchlar diskni va u bilan bog'langan turbina milini aylantiradi. Ushbu turbinaning o'ziga xos xususiyati shundaki, nozullardagi bug'ning dastlabki bosimdan oxirgi bosimgacha kengayishi bir bosqichda sodir bo'ladi, bu juda yuqori bug 'oqimlarini keltirib chiqaradi. Bug'ning kinetik energiyasini mexanik energiyaga aylantirish bug'ning yanada kengayishisiz faqat pichoq kanallarida oqim yo'nalishining o'zgarishi tufayli sodir bo'ladi.

Ushbu printsip asosida qurilgan turbinalar, ya'ni. bug'ning kengayishi va bug' oqimining u bilan bog'liq tezlashishi butun jarayoni statsionar nozullarda sodir bo'ladigan turbinalar faol turbinalar deyiladi.

Faol bir bosqichli turbinalarni ishlab chiqishda bir qator echimlar hal qilindi murakkab masalalar, bu nihoyatda edi katta ahamiyatga ega bug 'turbinalarini yanada rivojlantirish uchun. Kengaytiruvchi nozullar qo'llanildi, ular bug'ning ko'proq kengayishiga imkon beradi va bug 'oqimining yuqori tezligiga (1200-1500 m / sek) erishishga imkon beradi. Yuqori bug' oqimi tezligidan yaxshiroq foydalanish uchun Laval yuqori periferik tezlikda (350 m / sek) ishlashga imkon beruvchi teng qarshilikli disk dizaynini ishlab chiqdi. Nihoyat, bir bosqichli faol turbinada bunday yuqori tezliklar (32 000 rpm gacha) ishlatilgan, bu o'sha paytda keng tarqalgan dvigatellarning tezligidan ancha yuqori edi. Bu moslashuvchan milya, chastota ixtirosiga olib keldi erkin tebranishlar bu ish tezligida bezovta qiluvchi kuchlarning chastotasidan kamroq.

Bir bosqichli faol turbinalarda qo'llaniladigan bir qator yangi dizayn echimlariga qaramasdan, ularning samaradorligi past edi. Bundan tashqari, qo'zg'atuvchi milning tezligini boshqariladigan mashina tezligi darajasiga kamaytirish uchun tishli uzatmadan foydalanish zarurati ham o'sha davrda bir bosqichli turbinalarning rivojlanishiga va, xususan, ularning kuchini oshirishga to'sqinlik qildi. . Shuning uchun, turbina konstruktsiyasi rivojlanishining boshida birliklar sifatida sezilarli darajada taqsimlangan Laval turbinalari bunday qilmadi. yuqori quvvat(500 kVtgacha), keyinchalik boshqa turdagi turbinaga o'z o'rnini bosdi.

1884 yilda Parsons tomonidan taklif qilingan bug 'turbinasi Laval turbinasidan tubdan farq qiladi. Undagi bug'ning kengayishi bitta nozullar guruhida emas, balki bir qator ketma-ket bosqichlarda amalga oshiriladi, ularning har biri statsionar yo'naltiruvchi qanotlardan (ko'krak massivlari) va aylanadigan pichoqlardan iborat.

Yo'naltiruvchi qanotlar turbinaning statsionar korpusiga o'rnatiladi va rotor qanotlari baraban ustidagi qatorlarda joylashgan. Bunday turbinaning har bir bosqichida bosimning pasayishi kuzatiladi, bu yangi bug 'bosimi va turbinani tark etayotgan bug' bosimi o'rtasidagi umumiy farqning faqat kichik bir qismini tashkil qiladi. Shunday qilib, har bir bosqichda past bug 'oqimi tezligi bilan va rotor pichoqlarining periferik tezligi Laval turbinasiga qaraganda pastroq bo'lgan holda ishlash mumkin edi. Bundan tashqari, Parsons turbinasi bosqichlarida bug'ning kengayishi nafaqat nozulda, balki ishchi panjarada ham sodir bo'ladi. Shuning uchun kuchlar ishchi pichoqlarga uzatiladi, bu nafaqat bug 'oqimi yo'nalishining o'zgarishi, balki ishchi panjara ichidagi bug'ning tezlashishi natijasida turbinaning ishchi pichoqlariga reaktiv kuchni keltirib chiqaradi.

Bug'ning kengayishi va ishlaydigan pichoqlar kanallarida bug 'oqimining tezlashishi bilan bog'liq bo'lgan turbina bosqichlari reaksiya bosqichlari deb ataladi. Shunday qilib, rasmda ko'rsatilgan. 4 turbinasi ko'p bosqichli reaktiv bug 'turbinalarining tipik vakili edi.

Har biri mavjud issiqlik farqining faqat bir qismini ishlatadigan bosqichlarni ketma-ket kiritish printsipi bug 'turbinalarining keyingi rivojlanishi uchun juda samarali bo'ldi. Bu turbina rotorining o'rtacha tezligida turbinada yuqori samaradorlikka erishish imkonini berdi, bu turbina milini elektr toki generatorining mili bilan to'g'ridan-to'g'ri ulash imkonini berdi. Xuddi shu printsip bitta blokda bir necha o'nlab va hatto yuz minglab kilovattlarga yetadigan juda yuqori quvvatli turbinalar ishlab chiqarishga imkon berdi.

Hozirgi vaqtda ko'p bosqichli reaktiv turbinalar statsionar qurilmalarda ham, parklarda ham keng tarqalgan.

Faol bug 'turbinalarining rivojlanishi ham bug'ning bir emas, balki birin-ketin joylashgan bir qancha bosqichlarda ketma-ket kengayish yo'lidan bordi. Ushbu turbinalarda bir qator disklar o'rnatilgan umumiy mil, diafragma deb ataladigan qismlarga bo'linadi, ularda sobit ko'krak panjaralari joylashgan. Shu tarzda qurilgan bosqichlarning har birida bug 'jami mavjud issiqlik yo'qotilishining bir qismida kengayadi. Ishchi panjaralarda faqat bug 'oqimining kinetik energiyasini konvertatsiya qilish ishlaydigan pichoqlar kanallarida bug'ning qo'shimcha kengayishisiz sodir bo'ladi. Faol ko'p bosqichli turbinalar statsionar qurilmalarda keng qo'llaniladi, ular dengiz dvigatellari sifatida ham qo'llaniladi.

Bug 'turbinaning o'qi (o'qi) yo'nalishi bo'yicha harakatlanadigan turbinalar bilan bir qatorda, turbinaning o'qiga perpendikulyar tekislikda bug' oqadigan radial turbinalarning konstruktsiyalari yaratilgan. Ulardan eng qiziqarlisi 1912 yilda Shvetsiyada aka-uka Ljungströmlar tomonidan taklif qilingan radial turbinadir.

Guruch.

1,2 - turbinali disklar; 3 - yangi bug 'liniyalari; 4, 5 - turbinali vallar; 6, 7 - oraliq bosqichlarning pichoqlari

1 va 2-disklarning yon yuzalarida jet bosqichlarining pichoqlari asta-sekin o'sib boruvchi diametrli halqalarda joylashgan. Bug' turbinaga quvurlar 3 orqali, so'ngra 1 va 2 disklardagi teshiklar orqali markaziy kameraga beriladi. Bu yerdan u ikkala diskda o'rnatilgan pichoqlar 6 va 7 kanallari orqali periferiyaga oqadi. An'anaviy dizayndan farqli o'laroq, Jungström turbinasi qattiq ko'krak panjaralari yoki yo'naltiruvchi qanotlarga ega emas. Ikkala disk ham qarama-qarshi yo'nalishda aylanadi, shuning uchun turbina tomonidan ishlab chiqilgan quvvat 4 va 5 vallar orqali uzatilishi kerak. Rotorlarning qarshi aylanish printsipi turbinani juda ixcham va tejamkor bo'lishiga imkon beradi.

1990-yillarning boshidan beri bug 'turbinalarining rivojlanishi juda tez sur'atlar bilan davom etdi. Bu rivojlanish asosan bir xil tez parallel rivojlanish bilan belgilandi elektr mashinalari va elektr energiyasini sanoatga keng joriy etish. Bug 'turbinasi samaradorligi va uning bir blokdagi quvvati yuqori qiymatlarga yetdi. Turbinalarning kuchi istisnosiz boshqa barcha turdagi dvigatellarning kuchidan ancha yuqori edi. 500 MVt quvvatga ega, elektr toki generatoriga ulangan turbinalar mavjud va bundan ham kuchliroq, kamida 1000 MVtgacha bo'lgan bloklarni ishlab chiqarish imkoniyati isbotlangan.

Bug 'turbinasi konstruktsiyasini rivojlantirishda turli vaqtlarda qurilgan turbinalar dizayniga ta'sir ko'rsatgan bir necha bosqichlarni qayd etish mumkin.

1914 yilgi imperialistik urushdan oldingi davrda yuqori haroratlarda metallarni ishlatish sohasidagi bilim darajasi yuqori bosim va haroratlarda bug'dan foydalanish uchun etarli emas edi. Shuning uchun, 1914 yilgacha bug 'turbinalari asosan o'rtacha bosimli bug' bilan (12 - 16 bar) ishlaydigan, 350 ° S gacha bo'lgan haroratlarda qurilgan.

Yagona blokning quvvatini oshirishga kelsak, allaqachon mavjud boshlang'ich davr Bug 'turbinalari rivojlanishida katta yutuqlarga erishildi.

1915 yilda alohida turbinalarning quvvati allaqachon 20 MVt ga yetdi. Urushdan keyingi davrda, 1918-1919-yillardan boshlab, hokimiyatni oshirish tendentsiyasi davom etdi. Biroq, kelajakda turbina konstruktorlari nafaqat blokning quvvatini, balki yuqori quvvatli turbinalarni bitta elektr toki generatori bilan ishlaganda ularning tezligini oshirish vazifasini oldilar.

Bir vaqtning o'zida dunyodagi eng kuchli tezyurar turbinasi (1937) Leningradskiy turbinasi edi. metall zavodi, 100 MVt quvvatda 3000 aylanish tezligida qurilgan.

1914 yilgi imperialistik urushdan oldingi davrda turbina zavodlari ko'p hollarda bitta turbina korpusida joylashgan cheklangan miqdordagi bosqichli turbinalar ishlab chiqargan. Bu turbinani juda ixcham va nisbatan arzon qilish imkonini berdi. 1914 yilgi urushdan so'ng, ko'pchilik mamlakatlar boshdan kechirgan yoqilg'i ta'minotidagi keskinlik turbinali bloklarning samaradorligini har tomonlama oshirishni talab qildi.

Turbinaning maksimal samaradorligiga har bir turbina bosqichida kichik issiqlik farqlaridan foydalanish va shunga mos ravishda ko'p sonli bosqichli turbinalar qurish orqali erishish mumkinligi aniqlandi. Ushbu tendentsiya bilan bog'liq holda, turbina konstruktsiyalari paydo bo'ldi, hatto o'rtacha yangi bug 'parametrlari bo'lsa ham, 50-60 ga etgan juda ko'p bosqichlarga ega edi.

Bosqichlarning ko'pligi, hatto turbina bitta elektr generatoriga ulangan bo'lsa ham, bir nechta korpusli turbinalar yaratish zarurligiga olib keldi.

Shunday qilib, ikki va uch korpusli turbinalar tarqala boshladi, ular juda tejamkor bo'lsa-da, juda qimmat va katta hajmli edi.

Turbina konstruktsiyasining keyingi rivojlanishida bu masalada turbinaning dizaynini soddalashtirish va uning bosqichlari sonini qisqartirish yo'lida ham ma'lum bir chekinish kuzatildi. 3000 aylanish tezligida 50 MVt gacha quvvatga ega turbinalar juda uzoq vaqt davomida faqat ikkita korpus bilan qurilgan. Etakchi zavodlar tomonidan ishlab chiqarilgan ushbu quvvatning eng yangi kondensator turbinalari bitta korpus bilan qurilgan.

O'rtacha bosimli turbinalar (20 - 30 bar) dizaynini takomillashtirish bilan bir vaqtda, 120 - 170 bargacha bo'lgan tejamkor yuqori bosimli qurilmalar 1920 yildan 1940 yilgacha tarqala boshladi.

Turbinani o'rnatish samaradorligini sezilarli darajada oshiradigan yuqori parametrli bug'dan foydalanish bug' turbinalarini loyihalash sohasida yangi echimlarni talab qildi. 500 - 550 ° S haroratda ancha yuqori oquvchanlik va past o'rmalash tezligiga ega bo'lgan qotishma po'latlardan foydalanishda sezilarli yutuqlarga erishildi.

Kondensatli turbinalarning rivojlanishi bilan bir qatorda, shu asrning boshlarida elektr energiyasi va issiqlikni birgalikda ishlab chiqarish uchun qurilmalar qo'llanila boshlandi, bu esa orqa bosimli va oraliq bug 'chiqaruvchi turbinalar qurishni talab qildi. Chiqarilgan bug'ning doimiy bosimini boshqaradigan birinchi turbina 1907 yilda qurilgan.

Shartlar kapitalistik iqtisodiyot Biroq, issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarishning to'liq afzalliklarini oldini olish. Aslida, imkoniyatlar issiqlik iste'moli chet elda ko'p hollarda turbina o'rnatilgan korxonaning iste'moli bilan cheklanadi. Shu sababli, chiqindi bug 'issiqligidan foydalanishga imkon beruvchi turbinalar ko'pincha chet elda kichik quvvatlar uchun (10 - 12 MVtgacha) quriladi va issiqlik va issiqlik bilan ta'minlash uchun mo'ljallangan. elektr energiyasi faqat yakka tartibdagi sanoat korxonasi. Eng katta (25 MVt, keyin esa 50 va 100 MVt) bug 'chiqaruvchi turbinalar Sovet Ittifoqida rejalashtirilgan ishlab chiqilganidan beri qurilganligi xarakterlidir. Milliy iqtisodiyot yaratadi qulay sharoitlar issiqlik va elektr energiyasini birgalikda ishlab chiqarish uchun.

Urushdan keyingi davrda barcha texnik jihatdan rivojlangan Evropa mamlakatlari, shuningdek, Qo'shma Shtatlar energetikaning jadal rivojlanishini kuzatdi, bu esa energiya birliklarining kuchini tobora ortib borishiga olib keladi. Shu bilan birga, tobora yuqori boshlang'ich bug' parametrlaridan foydalanish tendentsiyasi davom etmoqda.

Bir valda kondensatsiyalanuvchi turbinalar 500-800 MVt quvvatga etadi va ikki valli konstruktsiyada 1000 MVt quvvatga ega qurilmalar allaqachon qurilgan.

Quvvat oshgani sayin, 90, 130, 170, 250 va nihoyat, 350 bar darajasida tanlab olingan boshlang'ich bug' parametrlarini oshirish tavsiya etiladi, shu bilan birga dastlabki haroratlar ham ko'tarilib, 500 ga etdi. 535, 565, 590 va ba'zi hollarda 650 ° S gacha. Shuni esda tutish kerakki, 565 ° C dan yuqori haroratlarda juda qimmat va kam o'rganilgan ostenitik po'latlardan foydalanish kerak. Bu so'nggi paytlarda ostenitik po'latlardan foydalanish zaruratini bartaraf etadigan harorat oralig'iga biroz chekinish tendentsiyasi mavjudligiga olib keldi, ya'ni. 540 ° C haroratda.

Turbinaning rivojlanishi uchun katta ahamiyatga ega kam quvvat va, xususan, 1915-1920 yillarda kema bug 'turbinalarini rivojlantirish bo'yicha muvaffaqiyatlarga erishildi. vites qutisi qurilishi sohasida. Shu vaqtgacha kema turbinalari aylanishlar soniga teng bo'lgan bir qancha aylanishlarda ishlagan. pervanellar, ya'ni. 300 - 500 rpm, bu o'rnatish samaradorligini pasaytirdi va turbinalarning katta o'lchamlari va og'irligiga olib keldi.

Tishli reduktorlarning ishlashida to'liq ishonchlilik va yuqori samaradorlikka erishilgan vaqtdan boshlab, kema turbinalari tishli uzatmalar bilan jihozlangan va turbinaning eng qulay ish sharoitlariga mos keladigan yuqori tezlikda ishlaydi.

Statsionar kam quvvatli turbinalar uchun turbina va generator o'rtasida tishli uzatmadan foydalanish ham maqsadga muvofiq bo'ldi. Turbina vallari va 50 davrli o'zgaruvchan tok generatorini to'g'ridan-to'g'ri ulashda mumkin bo'lgan eng yuqori tezlik 3000 rpm ni tashkil qiladi. 2,5 MVt dan past quvvatlarda bu tezlik kondensatsiyalanuvchi turbinaga noqulay hisoblanadi. Vites qutisi texnologiyasining rivojlanishi bilan turbinalarni yuqori tezlikda (5000-10000 rpm) ishlab chiqarish imkoniyati paydo bo'ldi, bu kam quvvatli turbinalarning samaradorligini oshirish, eng muhimi, ularning hajmini kamaytirish va dizaynini soddalashtirish imkonini berdi.

Bug 'turbinalari ixtirosi.

Oldingi boblarning birida tasvirlangan gidravlik turbinalar bilan bir qatorda, bug 'turbinalari ixtirosi va tarqalishi energiya va elektrlashtirish uchun katta ahamiyatga ega edi. Ularning ishlash printsipi gidravlikaga o'xshash edi, ammo farqi shundaki, gidravlik turbinani suv oqimi, bug 'turbinasi esa qizdirilgan bug' oqimi bilan boshqargan. Suv turbinasi suv dvigatellari tarixida yangi so'zni ifodalaganidek, bug' turbinasi bug' dvigatelining yangi imkoniyatlarini namoyish etdi.

19-asrning uchinchi choragida o'zining yuz yilligini nishonlagan Vattning eski mashinasi past samaradorlikka ega edi, chunki aylanish harakati murakkab va mantiqsiz tarzda chiqdi. Aslida, biz eslayotganimizdek, bug 'aylanuvchi g'ildirakning o'zini harakatga keltirmadi, balki pistondan pistonga bosim o'tkazdi, novda, bog'lovchi novda va krank orqali harakat asosiy milga uzatildi; Ko'p o'tkazmalar va o'zgarishlar natijasida yoqilg'ining yonishi natijasida olingan energiyaning katta qismi, so'zning to'liq ma'nosida, hech qanday foydasiz kanalizatsiyaga uchib ketdi. Bir necha marta ixtirochilar oddiyroq va tejamkor mashina - bug 'turbinasi yaratishga harakat qilishdi, unda bug' oqimi to'g'ridan-to'g'ri pervanelni aylantiradi. Oddiy hisob-kitob shuni ko'rsatdiki, u Vatt mashinasidan bir necha baravar yuqori samaradorlikka ega bo'lishi kerak. Biroq, muhandislik tafakkuri yo'lida juda ko'p to'siqlar bor edi. Turbina haqiqatan ham yuqori samarali dvigatelga aylanishi uchun pervanel juda yuqori tezlikda aylanishi kerak edi. yuqori tezlik, daqiqada yuzlab aylanishlarni amalga oshirish. Uzoq vaqt davomida ular bunga erisha olmadilar, chunki ular bug 'jetiga to'g'ri tezlikni qanday berishni bilmaganlar.

Yangisini ishlab chiqishda birinchi muhim qadam texnik vositalar, bug 'dvigatelini almashtirgan shved muhandisi Karl Gustav Patrik Laval tomonidan 1889 yilda ishlab chiqarilgan. Laval bug' turbinasi pichoqli g'ildirakdir. Qozonda hosil bo'lgan suv oqimi quvurdan (ko'krakdan) qochib, pichoqlarni bosib, g'ildirakni aylantiradi. Turli xil bug' etkazib berish quvurlari bilan tajriba o'tkazgan holda, dizayner ular konus shakliga ega bo'lishi kerak degan xulosaga keldi. Bugungi kunga qadar ishlatilgan Laval nozli shunday paydo bo'ldi.

Faqat 1883 yilda shved Gustav Laval ko'p qiyinchiliklarni engib, birinchi ishlaydigan bug 'turbinasini yaratishga muvaffaq bo'ldi. Bir necha yil oldin Laval sut ajratuvchi uchun patent oldi. Uni quvvatlantirish uchun juda yuqori tezlikdagi haydovchi kerak edi. O'sha paytda mavjud bo'lgan dvigatellarning hech biri vazifani bajara olmadi. Laval faqat bug 'turbinasi unga kerakli aylanish tezligini berishiga ishonch hosil qildi. U uning dizayni ustida ishlay boshladi va oxir-oqibat o'zi xohlagan narsaga erishdi. Laval turbinasi engil g'ildirak edi, uning pichoqlarida bir necha bor edi o'tkir burchak nozullar bug' hosil qildi. 1889 yilda Laval nozullarga konusning kengaytirgichlarini qo'shish orqali o'z ixtirosini sezilarli darajada yaxshiladi. Bu gidravlik turbinaning samaradorligini sezilarli darajada oshirdi va uni universal dvigatelga aylantirdi.

Turbinaning ishlash printsipi juda oddiy edi. Yuqori haroratgacha qizdirilgan bug 'qozondan bug' trubkasi orqali nozullarga keldi va yorilib ketdi. Ko'kraklarda bug 'gacha kengaydi atmosfera bosimi. Ushbu kengayish bilan birga kelgan hajmning oshishi tufayli oqim tezligining sezilarli o'sishiga erishildi (5 dan 1 atmosferaga kengayishi bilan bug 'jetining tezligi 770 m / s ga etdi). Shunday qilib, bug 'tarkibidagi energiya turbinaning pichoqlariga o'tkazildi. Burunlar soni va bug 'bosimi turbinaning quvvatini aniqladi. Egzoz bug'i to'g'ridan-to'g'ri havoga chiqarilmaganda, lekin bug 'dvigatellarida bo'lgani kabi, kondensatorga yo'naltirilganda va past bosim ostida suyultirilganda, turbinaning kuchi eng katta edi. Shunday qilib, bug '5 atmosferadan 1/10 atmosferaga kengayganida, reaktiv tezligi tovushdan yuqori qiymatlarga yetdi.

Ko'rinib turgan soddaligiga qaramay, Laval turbinasi muhandislikning haqiqiy mo''jizasi edi. Ixtirochi o'z fikridan uzluksiz ishlash qanchalik qiyin bo'lganini tushunish uchun pervanel unda qanday yuklarni boshdan kechirganini tasavvur qilish kifoya. Turbina g'ildiragining ulkan tezligida, hatto og'irlik markazining engil siljishi ham o'qga kuchli yukni keltirib chiqardi va podshipniklarni ortiqcha yukladi. Bunga yo'l qo'ymaslik uchun Laval g'ildirakni aylanayotganda ozgina egilishi mumkin bo'lgan juda nozik o'qga qo'yish g'oyasini o'ylab topdi. Bo'shatilganda, u avtomatik ravishda qat'iy markaziy holatga keldi, keyin esa istalgan aylanish tezligida saqlanadi. Ushbu mohir yechim tufayli podshipniklarga halokatli ta'sir minimal darajaga tushirildi.

U paydo bo'lishi bilanoq, Laval turbinasi universal e'tirofga sazovor bo'ldi. Bu eski bug 'dvigatellariga qaraganda ancha tejamkor, ishlatish uchun juda qulay, kam joy egallagan va o'rnatish va ulash oson edi. Laval turbinasi yuqori tezlikda ishlaydigan mashinalar bilan birlashganda ayniqsa katta foyda keltirdi: arra, separatorlar, santrifüj nasoslar. U elektr generatori uchun haydovchi sifatida ham muvaffaqiyatli ishlatilgan, ammo baribir u juda yuqori tezlikka ega edi va shuning uchun faqat vites qutisi (turbina milidan harakatni uzatishda aylanish tezligini kamaytiradigan tishli g'ildiraklar tizimi) orqali ishlashi mumkin edi. generator mili).

1884 yilda ingliz muhandisi Parson ko'p bosqichli reaktiv turbinaga patent oldi, u elektr generatorini boshqarish uchun maxsus ixtiro qildi. 1885 yilda u ko'p bosqichli reaktiv turbinani loyihalashtirdi, keyinchalik u issiqlik elektr stantsiyalarida keng qo'llanildi. Unda bor edi keyingi qurilma, reaktiv gidravlik turbinali qurilmani eslatadi. Markaziy milga pichoqlar bilan bir qator aylanadigan g'ildiraklar o'rnatildi. Ushbu g'ildiraklar o'rtasida qarama-qarshi yo'nalishga ega bo'lgan pichoqli qattiq jantlar (disklar) mavjud edi. Turbinaning bir uchiga yuqori bosim ostida bug 'berildi. Boshqa uchidagi bosim kichik edi (atmosferadan kamroq). Shuning uchun bug 'turbina orqali o'tishga intilardi. Birinchidan, u birinchi tojning pichoqlari orasidagi bo'shliqlarga kirdi. Bu pichoqlar uni birinchi harakatlanuvchi g'ildirakning pichoqlariga yo'naltirdi. Ularning orasidan bug 'o'tib, g'ildiraklarning aylanishiga sabab bo'ldi. Keyin u ikkinchi tojga kirdi. Ikkinchi tojning pichoqlari bug'ni ikkinchi harakatlanuvchi g'ildirakning pichoqlari orasiga yo'naltirdi, u ham aylana boshladi. Ikkinchi harakatlanuvchi g'ildirakdan bug 'uchinchi halqaning pichoqlari orasidan oqardi va hokazo. Barcha pichoqlarga shunday shakl berildiki, interblade kanallarining kesishishi bug 'oqimi yo'nalishi bo'yicha kamaydi. Pichoqlar milga o'rnatilgan nozullarni hosil qilganga o'xshardi, undan kengayib, bug 'chiqardi. Bu erda ham faol, ham reaktiv quvvat ishlatilgan. Aylanib, barcha g'ildiraklar turbina milini aylantirdi. Tashqarida, qurilma kuchli korpusga o'ralgan edi. 1889 yilda ushbu turbinaning uch yuzga yaqini allaqachon elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan va 1899 yilda Elberfeldda Parson bug 'turbinalari bo'lgan birinchi elektr stantsiyasi qurilgan. Ayni paytda Parson o'z ixtirosining ko'lamini kengaytirishga harakat qildi. 1894 yilda u bug 'turbinasi bilan ishlaydigan eksperimental "Turbiniya" kemasini qurdi. Sinov paytida u 60 km/soat tezlikka erishdi. Shundan so'ng bug 'turbinalari ko'plab tezyurar kemalarga o'rnatila boshlandi.

Bug 'turbinalarining ixtiro tarixi

Bug 'turbinalarining ixtirosi va tarqalishi energiya va elektrlashtirish uchun katta ahamiyatga ega edi. Ularning ishlash printsipi gidravlikaga o'xshash edi, ammo farqi shundaki, gidravlik turbinani suv oqimi, bug 'turbinasi esa qizdirilgan bug' oqimi bilan boshqargan. Suv turbinasi suv dvigatellari tarixida yangi so'zni ifodalaganidek, bug' turbinasi bug' dvigatelining yangi imkoniyatlarini namoyish etdi.

19-asrning uchinchi choragida o'zining yuz yilligini nishonlagan Vattning eski mashinasi past samaradorlikka ega edi, chunki aylanish harakati murakkab va mantiqsiz tarzda amalga oshirildi. Aslida, biz eslayotganimizdek, bug 'aylanuvchi g'ildirakning o'zini harakatga keltirmadi, balki pistondan pistonga bosim o'tkazdi, novda, bog'lovchi novda va krank orqali harakat asosiy milga uzatildi; Ko'p o'tkazmalar va o'zgarishlar natijasida yoqilg'ining yonishi natijasida olingan energiyaning katta qismi, so'zning to'liq ma'nosida, hech qanday foydasiz kanalizatsiyaga uchib ketdi. Bir necha marta ixtirochilar oddiyroq va tejamkor mashina - bug 'turbinasi yaratishga harakat qilishdi, unda bug' oqimi to'g'ridan-to'g'ri pervanelni aylantiradi. Oddiy hisob-kitob shuni ko'rsatdiki, u Vatt mashinasidan bir necha baravar yuqori samaradorlikka ega bo'lishi kerak. Biroq, muhandislik tafakkuri yo'lida juda ko'p to'siqlar bor edi. Turbina haqiqatan ham yuqori samarali dvigatelga aylanishi uchun pervanel juda yuqori tezlikda aylanishi va daqiqada yuzlab aylanishlarni amalga oshirishi kerak edi. Uzoq vaqt davomida ular bunga erisha olmadilar, chunki ular bug 'jetiga to'g'ri tezlikni qanday berishni bilmaganlar.

Bug 'dvigatelini almashtirgan yangi texnik vositalarni ishlab chiqishda birinchi muhim qadam 1889 yilda shved muhandisi Karl Gustav Patrik Laval tomonidan qo'yilgan. Laval bug 'turbinasi pichoqli g'ildirakdir. Qozonda hosil bo'lgan suv oqimi quvurdan (ko'krakdan) qochib, pichoqlarni bosib, g'ildirakni aylantiradi. Turli xil bug' etkazib berish quvurlari bilan tajriba o'tkazgan holda, dizayner ular konus shakliga ega bo'lishi kerak degan xulosaga keldi. Bugungi kunga qadar ishlatilgan Laval nozullari shunday paydo bo'ldi.

Faqat 1883 yilda shved Gustav Laval ko'p qiyinchiliklarni engib, birinchi ishlaydigan bug 'turbinasini yaratishga muvaffaq bo'ldi. Bir necha yil oldin Laval sut ajratuvchi uchun patent oldi. Uni quvvatlantirish uchun juda yuqori tezlikdagi haydovchi kerak edi. O'sha paytda mavjud bo'lgan dvigatellarning hech biri vazifani bajara olmadi. Laval faqat bug 'turbinasi unga kerakli aylanish tezligini berishi mumkinligiga ishonch hosil qildi. U uning dizayni ustida ishlay boshladi va oxir-oqibat o'zi xohlagan narsaga erishdi. Lavalning turbinasi engil g'ildirak bo'lib, uning pichoqlariga o'tkir burchak ostida joylashgan bir nechta nozullar orqali bug 'induktsiya qilingan. 1889 yilda Laval nozullarga konusning kengaytirgichlarini qo'shish orqali o'z ixtirosini sezilarli darajada yaxshiladi. Bu gidravlik turbinaning samaradorligini sezilarli darajada oshirdi va uni universal dvigatelga aylantirdi.

Turbinaning ishlash printsipi juda oddiy edi. Yuqori haroratgacha qizdirilgan bug 'qozondan bug' trubkasi orqali nozullarga keldi va yorilib ketdi. Ko'kraklarda bug 'atmosfera bosimiga qadar kengaydi. Ushbu kengayish bilan birga kelgan hajmning oshishi tufayli oqim tezligining sezilarli o'sishiga erishildi (5 dan 1 atmosferaga kengayishi bilan bug 'jetining tezligi 770 m / s ga etdi). Shunday qilib, bug 'tarkibidagi energiya turbina pichoqlariga o'tkazildi. Burunlar soni va bug 'bosimi turbinaning quvvatini aniqladi. Egzoz bug'i to'g'ridan-to'g'ri havoga chiqarilmaganda, lekin bug 'dvigatellarida bo'lgani kabi, kondensatorga yo'naltirilganda va past bosim ostida suyultirilganda, turbinaning kuchi eng katta edi. Shunday qilib, bug '5 atmosferadan 1/10 atmosferaga kengayganida, reaktiv tezligi tovushdan yuqori qiymatlarga yetdi.

Ko'rinib turgan soddaligiga qaramay, Laval turbinasi muhandislikning haqiqiy mo''jizasi edi. Ixtirochi o'z fikridan uzluksiz ishlash qanchalik qiyin bo'lganini tushunish uchun pervanel unda qanday yuklarni boshdan kechirganini tasavvur qilish kifoya. Turbina g'ildiragining ulkan tezligida, hatto og'irlik markazining engil siljishi ham o'qga kuchli yukni keltirib chiqardi va podshipniklarni ortiqcha yukladi. Bunga yo'l qo'ymaslik uchun Laval g'ildirakni aylanayotganda ozgina egilishi mumkin bo'lgan juda nozik o'qga qo'yish g'oyasini o'ylab topdi. Bo'shatilganda, u avtomatik ravishda qat'iy markaziy holatga keldi, keyin esa istalgan aylanish tezligida saqlanadi. Ushbu mohir yechim tufayli podshipniklarga halokatli ta'sir minimal darajaga tushirildi.

U paydo bo'lishi bilanoq, Laval turbinasi universal e'tirofga sazovor bo'ldi. Bu eski bug 'dvigatellariga qaraganda ancha tejamkor, ishlatish uchun juda qulay, kam joy egallagan va o'rnatish va ulash oson edi. Laval turbinasi yuqori tezlikda ishlaydigan mashinalar: arra, separatorlar, markazdan qochma nasoslar bilan birlashganda ayniqsa katta foyda keltirdi. U elektr generatori uchun haydovchi sifatida ham muvaffaqiyatli ishlatilgan, ammo baribir u juda yuqori tezlikka ega edi va shuning uchun faqat vites qutisi (turbina milidan harakatni uzatishda aylanish tezligini kamaytiradigan tishli g'ildiraklar tizimi) orqali ishlashi mumkin edi. generator mili). bug 'turbinasi laval

1884 yilda ingliz muhandisi Parson ko'p bosqichli reaktiv turbinaga patent oldi, u elektr generatorini boshqarish uchun maxsus ixtiro qildi. 1885 yilda u ko'p bosqichli reaktiv turbinani loyihalashtirdi, keyinchalik u issiqlik elektr stantsiyalarida keng qo'llanildi. U reaktiv gidravlik turbinani eslatuvchi quyidagi qurilmaga ega edi. Markaziy milga pichoqlar bilan bir qator aylanadigan g'ildiraklar o'rnatildi. Ushbu g'ildiraklar o'rtasida qarama-qarshi yo'nalishga ega bo'lgan pichoqli qattiq jantlar (disklar) mavjud edi. Turbinaning bir uchiga yuqori bosim ostida bug 'berildi. Boshqa uchidagi bosim kichik edi (atmosferadan kamroq). Shuning uchun bug 'turbina orqali o'tishga intilardi. Birinchidan, u birinchi tojning pichoqlari orasidagi bo'shliqlarga kirdi. Bu pichoqlar uni birinchi harakatlanuvchi g'ildirakning pichoqlariga yo'naltirdi. Ularning orasidan bug 'o'tib, g'ildiraklarning aylanishiga sabab bo'ldi. Keyin u ikkinchi tojga kirdi. Ikkinchi tojning pichoqlari bug'ni ikkinchi harakatlanuvchi g'ildirakning pichoqlari orasiga yo'naltirdi, u ham aylana boshladi. Ikkinchi harakatlanuvchi g'ildirakdan bug 'uchinchi halqaning pichoqlari orasidan oqardi va hokazo. Barcha pichoqlarga shunday shakl berildiki, interblade kanallarining kesishishi bug 'oqimi yo'nalishi bo'yicha kamaydi. Pichoqlar milga o'rnatilgan nozullarni hosil qilganga o'xshardi, undan kengayib, bug 'chiqardi. Bu erda ham faol, ham reaktiv quvvat ishlatilgan. Aylanib, barcha g'ildiraklar turbina milini aylantirdi. Qurilmaning tashqi tomoni kuchli korpus bilan o'ralgan edi. 1889 yilda ushbu turbinaning uch yuzga yaqini allaqachon elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan va 1899 yilda Elberfeldda Parson bug 'turbinalari bo'lgan birinchi elektr stantsiyasi qurilgan. Ayni paytda Parson o'z ixtirosining ko'lamini kengaytirishga harakat qildi. 1894 yilda u bug 'turbinasi bilan ishlaydigan eksperimental "Turbiniya" kemasini qurdi. Sinov davomida u 60 km/soat tezlikka erishdi. Shundan so'ng, bug 'turbinalari ko'plab tezyurar kemalarga o'rnatila boshlandi.