Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество. Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт. В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Паровые турбины должны обеспечивать длительную работу при температуре охлаждающей воды до 33 0 С и допускать работу при скользящих начальных параметрах пара.охлаждающей воды Турбины должны обеспечивать продолжительную надежную работу при нагрузке от 30 до 100% номинальной для регулирования графиков электрической нагрузки. Конденсационные турбины должны обеспечивать длительную работу при температуре выхлопного патрубка до 70 0 С. В регулировочном диапазоне конденсационные турбины должны допускать изменение установившейся мощности на 5% номинальной со скоростью 2% в секунду от номинальной мощности при любом виде воздействия для целей обеспечения автоматического регулирования частоты в сети и перетоков по ЛЭП. Турбины должны обеспечивать длительную работу в регулировочном диапазоне при отклонении частоты вращения ротора от 98 до 101% номинальной. Система регулирования турбины при внезапном сбросе мощности с отключением ТГ от сети во всем диапазоне мощностей, должна ограничивать динамический заброс частоты вращения ротора, не допуская срабатывания автомата безопасности (отрегулированных на срабатывание при повышении частоты вращения на 10-12% сверх номинальной).

Турбины должны допускать возможность мгновенного сброса электрической нагрузки до нуля. Турбины должны обеспечивать восстановление нагрузки до исходного или любого другого значения в регулировочном диапазоне со скоростью не менее 10% номинальной мощности в секунду. Паровые турбины с теплофикационными отборами должны предусматривать возможность их использования для планового регулирования эл. нагрузки электросети. Конденсационные турбины рассчитаны на общее количество пусков за весь период эксплуатации не менее 1000 из холодного состояния (остановы на часов) и 2000 из горячего состояния (5- 8 часов). Теплофикационные турбины рассчитаны на общее число пусков за весь срок эксплуатации не менее 600 из различных тепловых состояний.

Турбины должны допускать следующие режимы работы: с отключенными подогревателями высокого давления (ПВД)подогревателями высокого давления (ПВД) с нагрузкой собственных нужд после сброса нагрузки 40 минут на холостом ходу после сброса электрической нагрузки не менее 15 минут на холостом ходу после пуска турбины для проведения испытания генератора не менее 20 часов в моторном режиме (длительность указана в ТУ на турбины конкретных типов)

Надежность турбин : срок службы между ремонтами (со вскрытие цилиндров)не менее 4 лет; для вновь проектируемого не менее 5 лет. Наработка на отказ не менее 6000 часов (после периода освоения) Коэффициент готовности не менее 0,98. Полный срок службы не менее 30 лет, за исключением быстроизнашивающихся деталей (для вновь проектируемых турбин 40 лет).

Принятая еще в СССР и во всех странах Европы частота электрического тока 50 пер/сек приводит к тому, что число оборотов турбины, непосредственно соединенной с генератором, должно быть 1000, 1500 или 3000 в минуту. Из двух турбин одной и той же мощности и конструкции меньших размеров будет та, которая делает больше оборотов в минуту. Вес турбины на 3000 об/мин в полтора два раза меньше веса турбины такой же мощности и рассчитанной на те же параметры пара, но на 1500 об/мин. Кроме того, основные детали быстроходной турбины (валы, диски, корпуса) имеют значительно меньшие размеры, и следовательно, изготовление отливок и поковок и обработка их на заводе облегчаются, удешевляются и не требуют такого мощного оборудования, как для тихоходной турбины такой же мощности. Снижение веса машины имеет большое экономическое значение.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными. Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 к Вт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности. Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой. В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара. У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт). Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного. Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты. Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д. Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Преимущества: работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое высокая единичная мощность свободный выбор теплоносителя широкий диапазон мощностей внушительный ресурс паровых турбин Недостатки: высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова) дороговизна паровых турбин низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии дорогостоящий ремонт паровых турбин снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Активные турбины - расширение пара происходит только в неподвижных соплах (до вступления его на рабочие лопатки). Реактивные турбины – тепло падение в соплах составляет менее 50% от общего теплопадения пара. Расширение (тепло падение) пара более 50% происходит во время прохождения его между рабочимим лопатками ротора турбины Активно – реактивные турбины ( с реакцией).

Кроме того паровые турбины можно классифицировать по: 1. числу оборотов 2. направлению движения потока пара 3. числу корпусов 4. числу валов 5. расположению конденсационной установки

На фото турбина мощностью 50 м Вт. на фото турбины мощностью 50 м Вт и 900 м Вт

На фото турбина мощностью 900 м Вт.