История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
когда паровые машины начали применяться в качестве двигателя
электрогенераторов электрических станций (с 80-90-х годов XIX в. по 10-е
годы XX в.).
Генератор электрического тока предъявил к первичному двигателю
требования, заключавшиеся в большом числе оборотов, высокой равномерности
вращательного движения и непрерывно возрастающей мощности. Последней
требование однозначно решило борьбу в пользу паров0"1 турбины, мощность
которой в 20-х годах XX в. достигла 20 000 кет. В агрегатах до 2 000 л.
с. использовалась пар0 вая машина, и в указанный период конструкторы
паровЬ1 машин решали проблемы быстроходности и равномерное1" • 381
решение проблемы быстроходности свелось к нримене-¦ию вертикальных
многоцилиндровых машин тройного расширения (см. рис. 7-14). Достигнутые
максимальные показатели такого рода машин были таковы: вертикальная
лашина тройного расширения завода Делоне-Бельвиль мощностью 1 750 л. с. с
числом оборотов 250; вертикаль-ная машина тройного расширения (четыре
цилиндра) завода Борзиг мощностью 2 200 л. с. с числом оборотов 83,5. При
этом следует отметить, что чем больше мощность машины, тем труднее
сделать ее быстроходной вследствие увеличения инерции больших движущихся
масс.
Возможности горизонтальных машин были еще меньше. Так, четырехцилиндровая
горизонтальная машина тройного расширения Аугсбургского завода мощностью
1 900 л. с. развивала только 72 обочин.
Большая работа была проведена по расчету и конструированию регулирующих
систем, подготовившая базу для регулирования более сложных паровых
турбин. Центробежные регуляторы, применявшиеся со времен Уатта, получили
дальнейшее развитие в связи с предложением схемы ререгулирования с
обратной связью (Фарко, 1873 г.) и теоретической разработкой регуляторов
прямого и непрямого действий (И. А. Вышнеградский, 1878 г.). Увеличение
мощности машин потребовало увеличения мощности регулятора, а позднее-
введения непрямого регулирования. В так называемых "плоских" регуляторах
был использован инерционный принцип, получивший широкое распространение в
последних моделях быстроходных машин, предназначавшихся для привода
электрических генераторов.
Приведенные -пределы технических возможностей порш-11евого парового
двигателя - паровой машины,- являвшееся универсальным двигателем
'промышленности и транспорта в течение всего XIX в., показывают, что эти
возможности ие соответствовали потребностям, возникшим в кон-Не XIX в. '
Новые потребности привели в конечном счете к началу Рнзвития нового
теплового двигателя-паровой турбины*.
7-4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
пострРвые 0ПЬ|ТЫ Возникновение и последующее
- °турбинаР°ВЫХ внедрение в производство новой тех-п ники всецело
определяются острой
стя^е^Ностью в нев> когДа существующая техника пере-а ет Удовлетворять
новые нужды', возникающие в произ-Стве. Потребность в паровой турбине
возникла в про-
*5 Метоп
иРия энергетической техники. 385
Ў
мышленности в связи с начавшимся применением рабочих машин, обладающих
высокой скоростью вращения: дисковых пил, центрифуг, вентиляторов,
центробежных насосов сепараторов, наконец, генераторов электрического
тока. '
Ряд попыток построения паровых турбин, основанных на реактивном принципе,
показанном еще Героном в его "эолипиле", начался в 1791 г. (Садлер) и
продолжался д0 1837 г. (Жаюме). Опыты Сен-Венана и Вантцеля над
истечением пара показали, что имелись большие трудности в осуществлении
паровой турбины, связанные с высокими скоростями пара. Открытое на основе
эксплуатации гидравлических турбин рациональное отношение между
скоростями движущей среды и воспринимающей работу лопатки показало, что
паровая турбина может эффективно работать только при очень больших числах
оборотов.
В опубликованной в 1853 г. работе Делоншана указывалось, что "...пар, как
бы ни было мало его давление, имеет чрезвычайно большую скорость при
истечении из сосуда, в котором он заключался. Для того чтобы дать хороший
к. п. д., скорость на окружности колеса, приводимо- . го в движение
паром, не должна быть меньше половины скорости пара, и это обстоятельство
мешало до сих пор употреблению реактивных колес. Действительно, водяной
пар при 5 атмосферах начального давления вытекает в воздух со скоростью
500 м/сек. Колесо, которое этим паром приводится в движение, должно иметь
скорость на окружности около 300 м/сек. Следовательно, если диаметр этого
колеса был бы равен 0,95 ж, то оно должно было бьь делать 6 000 об/мин и
ось этого колеса при каком угодно диаметре вращалась бы с такой
быстротой, какой не могли бы выдержать никакие подшипники, так как они
загорелись бы через короткий промежуток времени".
Таким образом, перед изобретателями паровых турбин намечались два
возможных пути: изыскание способов снижения числа оборотов паровых турбин
без потери к. п.Д-и разработка конструкций, способных работать с большим
(несколько тысяч в минуту) числом оборотов.
Первое направление в принципе было намечено Лер>а еще в 1840 г. Оно
