background image

Мићић Драган                                                              Превентивно одржавање 

парних турбина

 

1

background image

Мићић Драган                                                              Превентивно одржавање 

парних турбина

1. УВОД У ПАРНЕ ТУРБИНЕ

Топлотне турбине представљају машине које прво претварају топлотну 

енергију у кинетичку енергију урећење струје радног флуида, а затим ову 

у механички рад у облику обртаја ротора, затим се тај процес преко 

вратила турбине преноси до радне машине. У најчешћем  случају се као 

радна   машина   среће   генератор,   у   којем   се   добијени   механички   рад 

претвара   у   електричну   енергију.   Осим   као   генератор,   радна   машина 

може бити турбокомпресор. За добијање механичког рада из топлоте, 

поред парне турбине, мора постојати и извор топлоте и топлотни понор. 

Као извор топлоте може послужити  топлота добијена из хемијског или 

нуклеарног извора горива, која се затим предаје радном медијуму ( пара 

или   гас),   док   се   у   топлотном   понору,   топлота   која   се   није   могла 

искористити   за   добијанје   механичког   рада,   предаје   околини,   преко 

хладњака измењивача или цевовода или се у кружном   процесу опет 

враћа у систем. Све заједно са турбогенератором назива се  

постројење 

топлотне турбине

.

Ако је турбина у турбо постројењу парна односно гасна, онда се 

ради о парном односно гасном постројењу. Ако се ради о блоку парне 

турбине извор топлоте је парни котао или нуклеарни реактор. У случају 

гасне   турбине   извор   топлоте   је   комора   за   сагорјевање,   површински 

загрејач или нуклеарни реактор хлађен водом или гасом. На слици 1.1 

дата је шема термодинамичког процеса код парних турбина.

 

1

Page 3 is redacted
background image

Мићић Драган                                                              Превентивно одржавање 

парних турбина

Слика 1.2 Херонова „ парна турбина“ (обртна лопта, еолипил), 120 

п.н.е

Након Херона, први следећи писани траг о обртној турбомашини, 

намјењеној за добијање механичког рада, срећемо тек после 16. векова. У 

својим списима, сличну машину је нацртао и Леонардо Да Винчи, око 

1500. године. 

И   ако   по   изгледу   и   принципу   рада   не   одговарају   датој   дефиницији 

турбомашине,   ипак,   ти   уређаји   представљају   прве   покушаје   да   се   уз 

помоћ   топлотне   енергије   нагомилане   у   воденој   пари     или   топлом 

ваздуху, претворе у механички рад, уз реализацију ротационог кретања. 

После Леонарда Да Винчија, опис акционе парне турбомашинекоји 

покреће   млаз   паре,   пишући   о   Исламском   инжињерству   дао   је 

проналазач   Дино.   Идеја   о   томе   уређају   је   стотинак   година   касније 

инспирисала   итал.   апотекара   Де   Бранка,   који   је   применио   принцип 

обртне лопте за израду погонског уређаја сличног воденичком точку, 

који је покретан воденом паром. 

Значајније   напредовање   према   модерним   турбомашинама 

остварено је у 18. веку. Папин је 1705. године публиковао потпуни приказ 

центрифугалне дуваљке и пумпе коју је он развио. После тога је велики 

швајцарски   математичар   Ојлер,   дефинисао   принципијалне   основе 

Теорије турбомашина

Прво велико изучавање турбомашина на бази модела тестирао је 

британски научник Смитон, током 1752 године, а наставњено је у даљем 

периоду. Од тада почиње употреба назива „турбине“, од стане научника 

Клауде   Бордина,   која   је   настала   од   синтагме   „то   што   обрће   као 

центрифугални тон“. Ово је све допринело значајнијем убрзању развоја и 

пројектовања турбомашина. 

 

3

background image

Мићић Драган                                                              Превентивно одржавање 

парних турбина

2.1

Историјски развој парних турбина 

У току XVII века због све веће индустрализације јавља се потреба за 

истраживањем такве врсте погона, у току тог века предлагани су многи 
начини како би се топлотна енергија  пребацила у механичку енергију, 
користећи  брзински напон водене паре, али би се све завршавало  без 
практичне реализације. 

Од 1831 године  W. Averi је у USA изградио преко 50 парних турбина, 

што уједино и преставља масовни почетак коришћења ових машина. У 
почетку оне су служиле већином у пилању и обради дрвета. Окретање 
ротора  код ових машина је била последица реакције парног млаза. Ипак 
због   веома   захтевног   одржавања,   као   и   учесталих   отказа   и   отежане 
регулације     броја   обртаја,   ове   машине   нису   се   много   задржале   у 
употреби. Током наредних година сличне парне турбине су израђиване у 
Енглеској као и Русији, ипак примена ових турбина је била ограничена, 
јер још није био изумљен електрични генератор.

Прву индустријску примењиву парну турбину патентирао је шведски 

инжењер Патрик Де Лавар   1883. године. Турбина је била мале снаге 
(370kW) и са великим бројем обртаја (433s

-1

). такође турбина је имала 

делимично   попуњење   по   обиму.   После   тога,   овај   инжењер   1897 
конструише турбину под називом Де Лавалова турбина. Код ове турбине, 
експанзија паре се одвија само у статорској решетки, при чему је брзина 
паре на самом излазу имала јако високу вредност.

Енглески   инжењер   Чарлс   Парсонс   је   1884   године   конструисао 

вишестепену   аксијалну   реакциону   парну   турбину,   која   је   остварила 
7456(kW) и обртала се брзином 17000(мин

-5

) (слика број 1.3).

 

4

Page 6 is redacted
background image

Мићић Драган                                                              Превентивно одржавање 

парних турбина

2.2

Технички развој парних турбина

Топлотне   турбомашине   у   суштини,   представљају   машине   које   су 

једноставне по идеји, али су по конструкцији и захтевима за њихову 
изградњу сложене. Стално повећање потрошње електричне енергије у 
20. веку условили су убрзан развој и усавршавање турбомашина. Након 
проналаска   високо   отпорних   материјала,   превазиђене   су   одређене 
препреке за бољу експлоатацију турбо машина. 

Почетком 20. века почиње убрзан развој турбомашина 1907. године 

направљена је прва турбомашина са одвођењем паре за регенеративно 
загребање напојне воде, чиме је побољшан укупан степен искоришћења 
горива. Тада се и направио и први ротор који је био састављен из једног 
комада челичног ингота, тежине 3 тоне, док су раније коришћени ротори 
састављени из више сегмената прављени од разног лима. 

У развоју парних турбина можемо приметити неколико етапа које су 

карактеристичне за њихово усавршавање:

- I период основног и релативно спорог развоја ( до 1914. године),

-   II  период   интензивног   развоја   турбомашина     (   од   1915   до   1940 

године),

- III период усавршавања и оптимизације турбинских постројења или 

етапа савремених парних и турбинских постројења ( од 1941. године па 
до данас).

Ова три периода наишла су на низ лимитирајућих конструктивних 

фактора које је требало решити, међу њима су најзначајнија: 

а) развој знања о издржљивости и понашању материјала у областима 

високих притисака и температура, посебно оних материјала који улазе у 
састав лопатица парних турбина и чврстоћа ротора.,

б) конструктивно решење последњег ступња развоја турбине ниског 

притиска (ТНП).,

 

6