Общая классификация паровых и газовых турбин

1. По принципу действия: активные и реактивные,
2. По количеству ступеней: одноступенчатые и многоступенчатые.
Многоступенчатые, в свою очередь, могут быть со ступенями давления, со ступенями скоро-сти и комбинированные (как со ступенями скорости, так и со ступенями давления).
3. По направлению потока рабочего вещества:
осевые, радиальные и тангенциальные.
Подразделение турбин по принципу действия
Активные турбины (турбинные ступени)
Проточная часть, состоящая из одного ряда сопел и одного ряда рабочих лопаток, образует простейшую турбинную ступень.
В активном варианте ступени расширение рабочего вещества (падение давления) имеет место только в соплах; на рабочих лопатках давление остается постоянным.
Работа осуществляется за счет непосредственного ударного действия потока на лопатки.
Характер изменения давления и скорости показан на графике, рис.2, где Р0 – Р1 – Р2 – линия изменения давления, а С0 – С1 – С2 – линия, характеризующая изменение абсолютной скорости потока; С – сопловой аппарат, РЛ – рабочие лопатки.
Реактивные турбинные ступени
Расширение рабочего вещества имеет постепенный характер: давление частично падает в соплах, а затем – до конечного значения – на рабочих лопатках, что обусловливается соответст-вующим профилем проточной части.
На лопатках, вследствие наличия перепада давлений, наряду с непосредственным ударным (активным) действием струи, появляется реактивная отдача, т.е., полная сила, действующая на лопатку, складывается из двух составляющих.
Характер изменения давления и абсолютной скорости дан на рис.За, а действующих сил – на рис.3б, где Рд – сила активного воздействия, Рр – реактивная сила, а Р – полная сила, действующая на рабочую лопатку.
Подразделение турбин по количеству ступеней
Одноступенчатые турбины
Комбинация одного ряда (по окружности) сопел и одного венца рабочих лопаток называется активной или реактивной ступенью.
Многоступенчатые турбины
Турбины со ступенями давления
В данном случае турбина состоит из нескольких, последовательно расположенных простей-ших одноступенчатых турбин, являющихся “ступенями” многоступенчатой турбины. Расширение рабочего вещества происходит постепенно, от ступени к ступени. Такие турбины могут быть как активного, так и реактивного типа.
Турбины со ступенями скорости
Идея ступеней скорости состоит в том, что кинетическая энергия, полученная в соплах, пре-вращается в механическую работу не на одном венце рабочих лопаток, а на нескольких, располо-женных последовательно. Между венцами рабочих лопаток находятся венцы (ряды) направляю-щих лопаток для придания струе нужного направления.
В этом случае каждый из рабочих венцов представляет собой ступень скорости. Турбины та-кого типа могут быть двух- и трехвенечными.
На рис.5а показана проточная часть двухвенечной турбины. Здесь С – сопла; РЛ1 – рабочие лопатки первого венца; НЛ – направляющие лопатки; РЛ2 – рабочие лопатки второго венца.
Турбины со ступенями скорости и давления (комбинированные)
В этом случае обычно первая ступень выполняется в виде колеса с двумя венцами скорости, а остальные – ступени давления активного или реактивного типа.
Подразделение турбин по направлению потока рабочего вещества
Турбины могут быть осевого типа, радиальные и тангенциальные.
Турбины осевого типа
В турбинах осевого типа генеральное направление движения рабочего тела совпадает с на-правлением оси ротора. К турбинам такого типа относятся все выше рассмотренные конструкции, и это самый распространенный вариант турбин, используемых для привода электрогенераторов.
Турбины радиального типа
В турбинах такого типа генеральное направление движения рабочего потока осуществляется в радиальном направлении: либо из района оси ротора к периферии дисков, либо наоборот – от пе-риферии в район оси
Турбина с единой проточной частью имеет два диска, наса-женных на отдельные валы, и вращающихся в разные стороны. Соответственно, единый турбоаг-регат имеет два электрогенератора. Путь пара на рис.6а показан стрелками, а на рис.6б изображена проточная часть. В турбине нет неподвижных направлявших аппаратов; все расширение рабочего вещества происходит на рабочих лопатках.
Второй вариант радиальной турбины (центростремительный) . Рабочее тело подводится к диску через сопловой аппарат, расположенный по периферии, и, после взаимодействия с рабочими перегородками, на диске, отводится вдоль оси.
Этот вариант имеет место при создании турбин для газотурбинных установок малой мощно-сти.
Турбины тангенциального типа
Рабочее вещество подходит к колесу почти по касательной (тангенциально) к его наружной части, где располагаются лопаточные карманы.