Современные турбины отличаются высокими КПД, частотой вращения ротора, температурой рабочего тела и повышенными характеристиками безопасности.

Самими распространенными агрегатами для преобразования мощности входящих веществ являются большие энергетические турбины: паровая и газовая, а также микротурбинные установки.

Большая газовая турбина

Газовая турбина представляет собой лопаточный механизм, который служит для превращения мощности расширенного воздуха в механическую работу по генерированию энергии.

Конструкция турбины включает в себя два элемента – ротор и статор. Первый представляет собой подвижный вал, на котором установлены диски с рабочими лопатками. Второй – это неподвижный корпус, на котором располагаются направляющие пластины.


Газовая турбина


Принцип работы основан на подаче на рабочие лопатки горячего газа под давлением. Благодаря этому приводится в движение вал, соединенный с генератором энергии.

Для функционирования газовой турбины обязательно нужны дополнительные механизмы – компрессор и камера сгорания. Вместе они образуют газотурбинную установку.

С самого начала воздух набирается в компрессор, сжимается и по трубопроводу переходит в камеру сгорания. Там он смешивается с горючим (природным газом) и продукты сгорания подаются на рабочие лопатки через пластины статора.

Под действием давления газа лопасти приводят в движение вал, соединенный с генератором энергии.

Газовые микротурбины

Газовая микротурбинная установка необходима для автономного обеспечения электроэнергией жилых домов, торговых и других помещений. Это достигается благодаря компактным размерам и низкому уровню шума.

Газовые микротурбины работают на многих видах жидкого и газообразного топлива, самым распространенным является метан.


Преимущества использования микротурбинных установок:

  • Низкий уровень вредных выбросов в атмосферу
  • Высокая мощность при малых размерах
  • Отказ от смазочной жидкости и масляного оборудования
  • Длительный срок службы за счет применения газодинамических подшипников и уменьшения количества подвижных деталей
  • Простота серийного выпуска

Газовые микротурбины могут выступать в качестве аварийного источника электроэнергии.

Большая паровая турбина

Принцип действия паровой турбины повторяет работу газовой – рабочее тело подается на лопатки и раскручивает вал, соединенный с энергогенератором.


Паровая турбина


Основная разница между паровой и газовой турбинами состоит в рабочем теле, в первую входит пар.

Этим объясняются отличия конструкции паросиловой установки. Из нее исключается воздушный компрессор, вместо камеры сгорания устанавливаются котлы, которые сжигают твердое топливо и нагревают жидкость, превращая ее в горячий пар.

Большая газовая турбина значительно компактнее, чем паровая. При одинаковых размерах КПД газовой будет больше, чем паровой. Однако КПД ни одной турбины не превышает 45 процентов.


Для увеличения производительности агрегатов была создана парогазовая установка, имеющая в своей конструкции два двигателя – газовый и паросиловой. Повышение КПД до 60 процентов объясняется использованием отработанных газов первой турбины для подогрева воды для функционирования второй.

Паровая микротурбина

Паровые микротурбины применяются с целью экономного расходования топлива и других ресурсов. Они используют избыточную энергию различных энергетических станций, работающих с паровыми котлами.

Паровая микротурбина позволяет увеличить суммарный КПД энергетического предприятия и снизить стоимость единицы создаваемой энергии.

При установке микротурбины на паровые котлы с давлением в 10 бар обеспечивается 1 дополнительный МВт энергии.

Вал турбины вращается за счет попадания на лопатки излишнего пара от котла, благодаря чему приводится в движение генератор энергии.


Сферы применения паровой микротурбины:

  • ТЭЦ, паровые котельные
  • Заводы по сжиганию отходов
  • Деревообрабатывающая, перерабатывающая промышленность
  • Предприятия с системами выпаривания
  • Производства с контуром охлаждения

Паровые микротурбины не занимают много места и не требуют изменения схемы получения и передачи энергии. Они устанавливаются возле нового или уже функционирующего котла.

Обслуживание турбин

Для обеспечения стабильной и длительной работы высоконагруженных узлов и механизмов, функционирующих при высоких температурах, применяют специальные защитные покрытия.

На хвостовики лопаток, подшипники скольжения, ходовые винты, крепежные детали, конденсатоотводчики, прессовые посадки больших турбин наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1001, MODENGY 1002, MODENGY 1005, MODENGY 1014. Благодаря этому снижается трение сопряженных деталей, обеспечивается защита от коррозии и разрушения под воздействием высоких температур, повышается ресурс установок.


Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия


Для лепестковых подшипников микротурбин применяют материал MODENGY 2560, который снижает фрикционный разогрев и предотвращает износ пластин в моменты пуска-останова агрегата.

Современные турбины в России

Главным достижением современного российского турбостроения является создание первой отечественной газотурбинной установки высокой мощности. Она была введена в эксплуатацию в 2019 году и прошла необходимые испытания.


Российская газовая турбина


Преимущества российской турбины:

  • Высокое качество производимой энергии
  • Экономный расход горючего
  • Возможность применения для различных станций: ТЭЦ, компрессорные установки
  • В рамках отечественного использования обеспечивается снижение затрат на транспортировку и обслуживание
  • Перспектива выхода на международный рынок

По результатам тестов было доказано, что по производительности она не уступает иностранным аналогам, при этом она намного компактнее.