Przykłady budowy turbin parowych dużej i wielkiej mocy

      Powiększenie mocy turbin parowych wymaga pokonania szeregu różnorodnych i poważnych trudności konstrukcyjnych. Przy określonym układzie cieplnym moc turbiny można zwiększać w sposób istotny wyłącznie przez powiększanie strumienia masy pary. Stąd jedną z zasadniczych trudności jest konstrukcja odpowiedniej części niskoprężnej, a w szczególności konstrukcja ostatniego stopnia turbiny. Wielka moc wymaga bowiem zwielokrotnionych wylotów o znacznych wymiarach. Obniżenie prędkości obrotowej turbiny o połowę (tj. np. budowa turbin wolnobieżnych na 1500 obr/min zamiast 3000 obr/min) pozwala zwiększyć moc czterokrotnie. Wobec różnych wad takiego rozwiązania jest ono obecnie stosowane zasadniczo w turbinach największych mocy dla elektrowni jądrowych. Obecnie stosowane łopatki stalowe (kute z najlepszych wysokostopowych stali) umożliwiają uzyskanie, przy prędkości obrotowej = 3000 obr/min, powierzchni wylotu 9- 10 m2 i mocy granicznej 130-180 MW. Łopatki wirujące ostatnich stopni turbin kondensacyjnych o granicznych mocach należą do konstrukcji wyjątkowo silnie obciążonych. Ich prędkości obwodowe wynoszą ok. 600 m/s (średnica podziałowa ok. 3m, długość łopatki ok. l m, prędkość obrotowa = 3000 obr/min). W związku z tym jako materia wprowadza się stopy tytanu, których wytrzymałość jest większa od stali.


Przekrój osiowy turbiny 13 K 215 kondensacyjnej z przegrzewem międzystopniowym

Stwierdzić też należy, że turbiny o mocy granicznej mają gorszą sprawność. Widać stąd, że jeśli moc turbiny przekracza wskazane wartości, to konieczne jest odpowiednie zwielokrotnienie liczby strumieni pary i wylotów Wymaga to w konsekwencji budowy turbin wielokadłubowych, gdyż w jednym kadłubie udaje się pomieścić zasadniczo tylko dwa wyloty. Zwielokrotnienie części niskoprężnej turbiny, niezbędne przy wielkiej mocy, znacznie wydłuża turbinę, z czym z kolei są związane inne istotne trudności natury konstrukcyjnej, montażowej i eksploatacyjnej. Długość obecnie realizowanych jednostek największej mocy przekracza 50 m, a łącznie z prądnicą i wzbudnicą - nawet 70 m. Opanowanie wydłużeń cieplnych wielokrotnie przewyższających stosowane luzy w części przepływowej i uszczelnieniach turbiny, wymaga specjalnych zabiegów. Tak długi układ komplikuje również łożyskowanie, sprzęganie i montaż linii wału z wymaganą dużą dokładnością oraz utrudnia opanowanie drgań turbiny. Ponadto przy wielkich mocach turbozespołów, nie spotykanych w innych dziedzinach, problemem są nawet zwykłe zagadnienia ogólnej budowy maszyn (przenoszenie momentu obrotowego, konstrukcja łożysk i inne). Z powyższych względów nie stosuje się obecnie na jednym wale więcej niż 5 kadłubów. Jeśli liczba kadłubów wynikająca z wymaganej mocy turbiny, jest większa, niezbędne jest układu dwuwałowego lub obniżenie o połowę prędkości obrotowej tj. budowa turbiny wolnobieżnej.


Dwuwałowy turbozespół o mocy 1300MW