Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ТУ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 16 (всего у книги 40 страниц)
Турбина
Турби'на (французское turbine, от лат. turbo, родительный падеж turbinis – вихрь, вращение с большой скоростью), первичный двигатель с чисто вращательным движением рабочего органа – ротора и непрерывным рабочим процессом, преобразующий в механическую работу кинетическую энергию подводимого рабочего тела – пара, газа или воды. Стационарные паровые и газовые Т. применяют для привода генераторов электрического тока (турбогенераторы), центробежных компрессоров и воздуходувок(турбокомпрессоры, турбовоз духодувки), питательных, топливных и масляных насосов (турбонасосы). Транспортные паровые и газовые Т. используют в качестве главных судовых двигателей. Газовые Т. используются также в качестве авиационных двигателей (турбовинтовые и турбореактивные двигатели) и в отдельных случаях – на локомотивах (газотурбовозы) и специальных автомобилях, требующих особо мощных двигателей. Гидравлические Т. строят только в стационарном исполнении для привода тихоходных генераторов электрического тока (гидрогенераторы) на гидроэлектрических станциях. К 1976 мощность паровых Т. достигла 1300 Мвт, газовых – 100 Мвт, гидравлических – более 600 Мвт в агрегате. Благодаря хорошей экономичности, компактности, надёжности и возможности осуществить большую единичную мощность Т. практически вытеснили поршневые паровые машины из современной мировой энергетики. См. также ст. Газовая турбина, Гидротурбина, Паровая турбина.
С. М. Лосев.
Турбина собственных нужд
Турби'на со'бственных нужд, турбогенератор, обеспечивающий потребность электростанции в электроэнергии; предназначается для питания вспомогательных механизмов (насосы, вентиляторы, шаровые мельницы), систем автоматики, осветительных устройств и т.д. От Т. с. н. требуются высокая надёжность и возможность быстрого пуска. На современных мощных электростанциях, работающих на Единую электроэнергетическую систему, нет необходимости в Т. с. н., так как электростанции взаимно страхуют друг друга от аварийного обесточивания. Т. с. н. иногда называют хаус-турбиной. См. также ст. Паровая турбина.
Турбинное бурение
Турби'нное буре'ние, способ бурения с применением в качестве рабочего органа турбобура. Радикальное решение проблемы Т. б. было получено с использованием многоступенчатого турбобура при скоростном вращении долота, равном 600—800 об/мин. В пределах этих скоростей вращения зубчатые конические шарошки долота при осевых нагрузках до 1—1,5 т/см диаметра долота при перекатывании по забою эффективно разрушают породу, обеспечивая интенсивное углубление забоя. С начала 50-х гг. Т. б. – основной метод бурения в СССР и составляет 70—80% от общего объёма проходки скважин на нефть и газ (1975).
Создание способа наклонно-направленного Т. б. позволило проходить наклонные скважины с теми же скоростями, что и вертикальные. Большое экономическое значение наклонно-направленное Т. б. получило при кустовом бурении с морских оснований на Каспийском море и в Западной Сибири. Для повышения износостойкости шарошечных долот Т. б. осуществляется при 300—400 об 1 мин, а в сверхглубоких скважинах – 150—250 об/мин. Высокооборотные турбобуры используются в основном при бурении алмазными долотами.
Применение турбобуров с наклонной линией давления позволяет контролировать скорость вращения долота на забое и оптимизировать режимы бурения. Максимальные механические скорости бурения в мягких породах при Т. б. до 40—50 м/ч.
Т. б. применяется в породах любой крепости (твёрдости) как в эксплуатационном, так и разведочном бурении. Максимальная глубина скважины, достигнутая при Т. б., 7500 м.
Лит. см. при ст. Турбобур.
Р. А. Иоаннесян.
Рис. 1. Секционный шпиндельный турбобур: 1 – статор турбины; 2 – ротор турбины; 3 – радиальный резинометаллический подшипник; 4 – конусошлицевая муфта; 5 – сальник; 6 – многоступенчатая осевая опора; 7 – верхняя секция; 8 – нижняя секция; 9 – шпиндель.
Рис. 2. Турбобур с разделённым потоком: 1 – верхняя секция; 2 – нижняя секция; 3 – низконапорная турбина; 4 – высоконапорная турбина; 5 – зона разделения потока.
Турбинные масла
Турби'нные масла', группа смазочных масел, используемых для смазки подшипников и вспомогательных механизмов паровых и водяных турбин, турбонасосов, турбокомпрессорных машин (воздушных, газовых и холодильных), а также в качестве смазывающей и рабочей жидкости в различных промышленных механизмах с циркуляционными системами. Т. м. – глубокоочищенные дистиллятные масла нефтяныеиз малосернистых беспарафиновых или сернистых парафиновых нефтей с добавками, состоящими из комплекса антиокислительных, антикоррозионных, деэмульгирующих, антипенных, в отдельных случаях антиизносных присадок. Характеризуются высокой устойчивостью против окисления, хорошими антикоррозийными и деэмульгирующими свойствами, малой вспениваемостью. Т. м. с вязкостью при 50 ° С 20—23×10-6 м2/сек (20—23 сст) применяются в быстроходных турбоагрегатах (3000 об/мин и выше), а с вязкостью 28—48×10-6 м2/сек (28—48 сст) и более – в тихоходных и мощных, в том числе судовых, турбоагрегатах (турборедукторных установках).
Для систем регулирования мощных паровых турбин находят применение синтетические Т. м. на основе триксиленилфосфата. Их преимущество – высокая огнестойкость. Однако они дороги и обладают некоторой токсичностью.
Лит.: Справочник по применению и нормам расхода смазочных материалов, под ред. Е. А. Эминова, 3 изд., кн. 1—2, М., 1969; Товарные нефтепродукты, их свойства и применение, под ред. Н. Г. Пучкова, М., 1971.
Е. А. Эминов.
Турбинский могильник
Ту'рбинский моги'льник, археологический памятник на правом берегу р. Камы против устья р. Чусовой. Предположительная дата – 15—14 вв. до н. э. Открыт в 1891, раскапывался в 1924—60. Скелеты не сохранились. По погребальному инвентарю из камня (кремнёвые наконечники стрел и копий, ножи, скребки и пр., плоские нефритовые кольца), бронзы (кельты, копья, ножи, украшения, вислообушные топоры) и серебра (копье, часть браслетов) выделяется около 200 захоронений. Т. м. имеет ближайшие аналогии в Сейминском могильнике.
Лит.: Бадер О. Н., Древнейшие металлурги Приуралья, М., 1964.
Турбобур
Турбобу'р, забойный гидравлический двигатель для бурения глубоких скважин преимущественно на нефть и газ. На первом этапе турбинного бурения (1924—34) применялся Т., изобретённый в СССР в 1922 М. А. Капелюшниковым совместно с Н. А. Корневым и С. М. Волохом. В этом Т. высокооборотная одноступенчатая турбина передавала вращение долоту через планетарный, заполненный маслом редуктор.
В 1935—50 применялся безредукторный Т. с многоступенчатой турбиной, вал которой непосредственно вращает долото (авторы П. П. Шумилов, Р. А. Иоаннесян, Э. И. Тагиев, М. Т. Гусман). В многоступенчатом Т. общий перепад давлений дифференцируется по ступеням турбины, а момент на валу определяется суммой моментов, развиваемых каждой ступенью. Многоступенчатый Т. – машина открытого типа, вал его вращается в радиальных и осевых резинометаллических подшипниках, смазкой и охлаждающей жидкостью для которых является циркулирующая промывочная жидкость – глинистый раствор. Для получения максимальных значений кпд лопатки турбины профилируют так, чтобы безударный режим их обтекания совпадал с максимумом мощности турбины. Выполняют турбины цельнолитыми, общее число ступеней турбины достигает 120, рабочие диаметры Т. для бурения глубоких и сверхглубоких скважин – 164, 172, 195, 215, 240, 280 мм, частота вращения вала турбины от 150 до 800—1000 об/мин. Рабочий момент на валу Т. зависит от его диаметра и составляет от 1 до 5—6 кнм (1 нм = 0,1 кгсм). С 1950 для увеличения вращающего момента на валу применяют многосекционные Т., в которых последовательно соединяются 2—3 секции турбин Т. с общим числом ступеней 300—450 (рис. 1). Это позволило наряду с увеличением вращающего момента снизить частоту вращения вала турбины до 300—400 об/мин (для более эффективной работы шарошечных долот). В этих Т. шаровая осевая опора вынесена в специальный шпиндель, присоединяемый к нижней секции Т. В шпинделе имеются также радиальные опоры и сальник, позволяющий использовать гидромониторные долота. С 1970 для дальнейшего снижения частоты вращения вала турбины в Т. применяют ступени гидродинамического торможения, позволившие бурить при 150– 250 об/мин. С начала 70-х гг. внедряются Т. с независимой подвеской секции и с демпфирующими устройствами, которые обладают увеличенным сроком межремонтной работы и улучшают условия работы шарошечных долот за счёт снижения вибрации бурильной колонны. Для работы с гидромониторными долотами, без дополнительного нагружения буровых насосов, начато применение Т. с разделённым потоком на нижней секции (рис. 2), который отличается тем, что перепад давлений, срабатываемый в его нижней секции, равен перепаду давлений в штуцерах гидромониторного долота. При этом нижняя секция Т. работает на части потока, подаваемого в скважину.
В разведочном бурении для отбора керна в полом валу Т. размещается съёмная грунтоноска. Для бурения в условиях борьбы с кривизной ствола скважины используют Т. с вращающимся корпусом.
Ведутся работы (1975) по созданию комплексного инструмента «Т. – шарошечное долото», который позволит значительно повысить частоту вращения долота.
Лит.: Иоаннесян Р. А., Основы теории и техники турбинного бурения, М.– Л., 1953; Ioannesian R. A., Les voix dernieres du developement de la technique du forage a la turbine, в кн.: Proceedings of the 7-th World petroleum congress, v. 3, Essex – Amst. – N. Y., 1967; Joannesian R. A.,Joannesian Y. R.,Gusman М. Т., Development of deep well turbodrilling techniques, в кн.: Proceedings of the 8-th World petroleum congress, v. 3, L., 1971.
Р. А. Иоаннесян.
Турбов
Ту'рбов, посёлок городского типа в Липовецком районе Винницкой области УССР. Расположен в 25 км к С.-В. от Винницы, на р. Десне (приток Южного Буга). Конечный пункт железнодорожной ветки от линии Казатин – Винница. Заводы: сахарный, машиностроительный, стекольный, каолиновый.
Турбовентиляторный двигатель
Турбовентиля'торный дви'гатель,двухконтурный турбореактивный двигатель, у которого отношение расходов воздуха через внешний и внутренний контуры больше 1.
Турбовинтовой двигатель
Турбовинтово'й дви'гатель (ТВД), авиационный газотурбинный двигатель, в котором основная тяга создаётся воздушным винтом, а дополнительная тяга (до 8—12%) – струей газов, вытекающих из реактивного сопла. ТВД используются на до звуковых самолётах и вертолётах. Атмосферный воздух, поступающий в ТВД при полёте, сжимается в воздухозаборникеи далее в турбокомпрессоре, а затем подаётся в камеру сгорания, в которую впрыскивается жидкое химическое топливо (обычно авиационный керосин). Образовавшиеся при сгорании топлива газы расширяются в турбине, вращающей компрессор и воздушный винт; окончательное расширение газов происходит в реактивном сопле. Для согласования скорости вращения ротора турбокомпрессора и воздушного винта либо (у вертолётов) для передачи вращающего момента на винт, ось которого расположена под углом к оси турбины, используется редуктор. Привод компрессора и воздушного винта у вертолётных ТВД обычно осуществляется механически не связанными турбинами. См. также Авиационный двигатель.
В. И. Бакулев.
Принципиальная схема вертолетного турбовинтового двигателя: 1 – воздушный винт; 2 – редуктор; 3 – воздухозаборник; 4 – осевой компрессор; 5 – камера сгорания; 6 – турбины для привода компрессора и воздушного винта; 7 – сопло для отвода газов.
Турбовоз
Турбово'з, автономный локомотив, первичным двигателем которого служит турбина. На Т. могут использоваться паровые и газовые турбины. Паровая турбина не нашла применения на локомотивах, главным образом из-за громоздкости паротурбинной установки и низкого общего кпд. В качестве первичного двигателя используются газовые турбины. Первый газотурбовозбыл создан и начал эксплуатироваться в 1948 (США). Однако больших успехов турбовозостроение не достигло. Развитие и совершенствование Т. связано с возможностью создания локомотива большой агрегатной мощности (с кпд до 30%) при достаточно низкой удельной массе (масса, приходящаяся на единицу мощности) и с дальнейшим улучшением их энергетических и конструктивных качеств.
Турбогенератор
Турбогенера'тор, генератор электрической энергии, приводимый во вращение паровой или газовой турбиной. Обычно Т. – это синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции (ТЭС). Так как турбины, используемые на ТЭС, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то Т., находящиеся на одном валу с турбинами, должны быть быстроходными. Частота вращения n Т. определяется из условия f = р (n) где f – частота переменного тока, р – число пар полюсов Т. В СССР промышленная частота тока f = 50 гц, поэтому наивысшая частота вращения Т. составляет 50 сек– –1(при р = 1).
Т. – электромашина горизонтального исполнения (рис.). Обмотка возбуждения Т. расположена на роторе с неявно выраженными полюсами, трёхфазная рабочая обмотка – на статоре. Ротор, испытывающий наиболее сильные механические напряжения, выполняют из целых поковок высококачественных сталей. По условиям прочности линейная скорость точек ротора v не должна превышать 170—190 м/сек, что ограничивает его диаметр при n = 50 сек –1 величиной D = v/pn = 1,2—1,3 м. Относительно малый диаметр ротора обусловливает его сравнительно большую длину, которая, однако, ограничена допустимым прогибом вала и не превышает 7,5—8,5 м. На поверхности ротора профрезерованы продольные пазы, в которые укладывают витки обмотки возбуждения. Обмотку крепят клиньями, закрывающими пазы, и массивными бандажами из немагнитной стали, охватывающими лобовые (торцевые) части обмотки. Питается обмотка от возбудителя электрических машин.
Статор Т. состоит из корпуса и сердечника с пазами для обмотки. Сердечник изготовляют из нескольких пакетов, набираемых из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, покрытых слоем лака. Между отдельными пакетами оставляют вентиляционные каналы шириной 5—10 мм. В пазах обмотку крепят клиньями, а её лобовые части укрепляют на специальных кольцах, расположенных в торцевой части статора. Сердечник помещают в стальной сварной корпус, закрываемый с торцов щитами.
Т. атомных электростанций обладают некоторыми особенностями, связанными с тем, что пар, вырабатываемый в ядерном реакторе, имеет относительно низкие параметры, обусловливающие экономическую целесообразность применения турбин с частотой вращения 25 сек –1. Такая частота требует наличия двух пар полюсов на роторе Т. и позволяет выполнять сам ротор с большим диаметром (до 1,8 м). При этом размер поковки ротора ограничивается технологическими возможностями её изготовления (максимальная масса поковки достигает 140—180 т).
Т. мощностью до 30 Мвт имеют замкнутую систему воздушного охлаждения; при мощности свыше 30 Мвт воздушную среду заменяют водородной (с избыточным давлением около 5 кн/м2). Использование водорода в качестве теплоносителя позволяет увеличить съём тепла с охлаждаемых поверхностей (так как теплоёмкость водорода в несколько раз превышает теплоёмкость воздуха) и соответственно повысить мощность Т. при заданных размерах. Циркуляция теплоносителя обеспечивается вентиляторами, расположенными на одном валу с Т. Тепло снимается с поверхностей изолированных проводников и стальных сердечников. Нагревшийся теплоноситель поступает в специальный охладитель (при водородном охлаждении он встраивается в Т. и вся система охлаждения тщательно герметизируется). Для интенсификации охлаждения при мощности Т. свыше 150 Мвт давление водорода в системе повышают до 300—500 кн/м2, а при мощности свыше 300 Мвт используют внутреннее охлаждение проводников обмотки водородом или дистиллированной водой. При водородном охлаждении проводники обмотки делают с боковыми вырезами-каналами, а при водяном охлаждении применяют полые проводники. В крупных Т. охлаждение обычно комбинированное: например, обмотки статора и ротора охлаждаются водой, а сердечник статора – водородом.
Повышение мощности Т. приводит к снижению удельного расхода материалов и в конечном счёте к снижению затрат на его изготовление (в расчёте на квт мощности). Так, у Т. мощностью 30 Мвт расход материала на каждый квт мощности составляет 2,75 кг, а у Т. мощностью 200, 500, 800 и 1200 Мвм – соответственно 1,53, 0,69, 0,58 и 0,457 кг. Таблица иллюстрирует рост мощности Т., выпускаемых в СССР
Рост максимальной мощности турбогенераторов, производимых в СССР.
| Мощность, Мвт | 1925 | 1931 | 1937 | 1945 | 1964 | 1969 | 1975 |
| 5 | 24 | 100 | 200 | 500 | 800 | 1200 |
Кпд Т. 98—99%, напряжение на зажимах – до нескольких десятков кв.
Лит.: Вольдек А. И., Электрические машины, Л., 1974.
М. Д. Находкин.
Турбогенератор мощностью 1200 Мвт (напряжение 24 кв, частота вращения ротора 50 сек—1, кпд 99%).
Турбокомпрессор
Турбокомпре'ссор, 1) основной агрегат турбокомпрессорного двигателя, состоящий из механически связанных компрессора и авиационной газовой турбины. Иногда Т. применяют для наддува поршневых двигателей внутреннего сгорания; в этом случае выхлопные газы двигателя расширяются в турбине, которая вращает компрессор, повышающий давление подаваемого в цилиндры воздуха. 2) Лопаточный компрессор (центробежный или осевой) для сжатия и подачи газов; обеспечивает больший, чем у поршневого компрессора, кпд и исключает пульсации давления подаваемого газа.
Турбокомпрессорный двигатель
Турбокомпре'ссорный дви'гатель,газотурбинный двигатель. Применяемые в авиации Т. д. разделяются на турбовинтовые двигатели, в которых основная тяга создаётся воздушным винтом, и турбореактивные двигатели, в которых тяга создаётся струей газов, вытекающих из реактивного сопла.
Турбомолекулярный насос
Турбомолекуля'рный насо'с, вакуумный насос, действие которого основано на сообщении молекулам откачиваемого газа дополнительной скорости в направлении их движения вращающимся ротором. Ротор состоит из системы дисков. Вакуум, получаемый Т. н., до 10–8н/м2(10-10мм рт. ст.).
Турбонасосный агрегат
Турбонасо'сный агрега'т, агрегат системы подачи жидких компонентов ракетного топлива или рабочего телав жидкостном ракетном двигателе либо жидкого горючего в некоторых авиационных двигателях (например, в прямоточном воздушно-реактивном двигателе). Т. а. состоит из одного или нескольких насосов и приводящей их авиационной газовой турбины. Рабочее тело турбины Т. а. обычно образуется в газогенераторах или парогазогенераторах. Жидкостные ракетные двигатели с Т. а. применяются в ракетах-носителях космических аппаратов и межконтинентальных ракетах.
Турбопоезд
Турбопо'езд, поезд из одного или нескольких вагонов, часть из которых моторные, оборудованные газотурбинными двигателями. Т. экономичны, характеризуются высокими скоростями (до 200—250 км/ч), осуществляют перевозки пассажиров и грузов. В СССР, США, Канаде, Великобритании, Франции и др. странах Т. с 1968 находятся в опытной эксплуатации и начинают использоваться в регулярном движении. В определённых условиях эксплуатации Т. могут конкурировать с электрической и тепловозной тягой. См. также ст. Моторвагонный подвижной состав.
Турборакетный двигатель
Турбораке'тный дви'гатель (ТуРкД), комбинированный двигатель, в котором рабочее тело для привода турбины турбореактивного двигателя с форсажной камерой вырабатывается жидкостным ракетным двигателем. Перспективно применение ТуРкД на воздушно-космических самолётах и первых ступенях ракет-носителей.
Турбореактивный двигатель
Турбореакти'вный дви'гатель (ТРД), авиационный газотурбинный двигатель, в котором тяга создаётся струей газов, вытекающих из реактивного сопла. ТРД применяются на сверхзвуковых самолётах как маршевые двигатели либо как подъёмные двигатели на самолётах вертикального взлёта и посадки. Атмосферный воздух, поступающий в ТРД при полёте, сжимается в воздухозаборнике и далее в турбокомпрессоре. Сжатый воздух подаётся в камеру сгорания, в которую впрыскивается жидкое химическое топливо (обычно авиационный керосин). Образовавшиеся при сгорании газы частично расширяются в турбине, вращающей компрессор; окончательное расширение газов происходит в реактивном сопле. Тяга ТРД может быть значительно увеличена (примерно на 30—40%) путём дополнительного сжигания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом. Для увеличения диапазона устойчивой работы компрессора ТРД и ТРД с форсажной камерой могут выполняться по двухвальной (двухкаскадной) схеме, при которой турбокомпрессор составляется из двух механически не связанных последовательных каскадов. Перспективно использование ТРД на первых ступенях воздушно-космических самолётов. См. также Авиационный двигатель.
В. И. Бакулев.
Принципиальная схема двухвального турбореактивного двигателя с форсажной камерой для сверхзвуковых самолетов: 1 – воздухозаборник; 2 – осевой компрессор; 3 – камера сгорания; 4 – турбина; 5 – форсажная камера; 6 – реактивное сопло.
