Промышленный туризм в России набирает все большую популярность и наша команда регулярно рассказывает о промышленных предприятиях по всей России. Мы хотим показать вам, где производят турбины для тепловых и атомных электростанций, а так же продемонстрировать как тут все устроено, как работают те или иные механизмы и машины и как это красиво.
Встречайте ЛМЗ - «Ленинградский Металлический завод», входящий в состав компании «Силовые машины», где производят турбины для тепловых и атомных электростанций.
ЛМЗ имеет огромную историю и является пионером отечественного энергетического турбиностроения.
В 1857 году купцом первой гильдии Сергеем Нефедьевичем Растеряевым был основан Санкт-Петербургский Металлический завод.
История предприятия началась с выпуска простейших изделий из металла, но уже вскоре завод наладил изготовление приборов отопления и вентиляционных устройств, а также начал выпускать металлоконструкции производственного назначения.
С начала 20 века ЛМЗ специализируется на разработке и изготовлении турбин и в настоящее время производит широкую линейку турбин для различных объектов энергетики. На сегодняшний день ЛМЗ изготовил свыше 2300 паровых и более 790 гидравлических турбин.
Но давайте разберемся, зачем нужна турбина на электростанциях? В современном мире основным производителем электроэнергии являются тепловые электростанции ТЭЦ, АЭС и ГЭС. На ТЭЦ и АЭС воду превращают в пар путем нагрева, а пар пускают в паровую турбину. На ГЭС же воду сбрасывают с большой высоты по специальным водоводам с верхнего бьефа плотины, и она крутит водяную турбину. Сами турбины соединены с электрогенератором, который и вырабатывает электричество.
На фото — одна из самых фотогеничных и наукоемких частей паровой турбины - ротор (в данном случае ротор низкого давления). Он больше человеческого роста! Когда турбина собрана, ротор закрыт прочным корпусом, но на производстве есть возможность увидеть его:
Как работает ротор турбины?
В середину турбины, называемую проточной частью, подают пар высокого давления, и он протекает сквозь лопатки, с силой нажимая на них и заставляя вращаться турбину. Каждое последующее турбинное колесо крупнее предыдущего, чтобы максимально собрать энергию остаточного давления пара турбиной. Все просто!
Ротор турбины состоит из огромного вала, на который устанавливают лопатки. Его размеры и массивность хорошо видны на этом фото:
В цех привозят заготовки вала, где они механически обрабатываются на гигантских станках. Как максимально точно сделать такую крупную штуку как вал?
Есть два способа. В первом берется огромная цельная болванка, обтачивается под нужную форму, а потом шлифуется на гигантских токарных станках вроде такого:
Во втором способе грубые заготовки разного диаметра последовательно привариваются друг к другу на вертикальном стенде, уходящим вниз на несколько этажей.
Во время сварки, заготовки прогревают на специальной установке. Если их не прогреть, то разность температур при сварке вызовет большие напряжения в металле, что может привести к его деформации или возникновению трещин из-за большой температурной разности (т.к. горячий металл увеличивается в размерах и пытается оторваться от холодного).
Расточенные и отшлифованные валы ждут следующего этапа работ — установки лопаток.
Чем больше диаметр турбины и скорость ее вращения, тем критичнее любые отклонения веса, которые могут вызвать биение ротора и разрушение подшипников в которых он вращается. Очень хорошо с этой проблемой знакомы автомобилисты на примере балансировки автомобильных колес. Для роторов турбин балансировка также актуальна, только в куда большем масштабе. Балансировать ротор можно распределяя вес лопаток. У каждой изготовленной лопатки известна её точная масса, значит, можно так рассортировать комплект лопаток, чтобы вес был равномерно распределен по диску. Потому диски турбины набирают (этот процесс называется «облопачивание») исключительно вручную из предварительно рассортированных лопаток:
Но даже этого недостаточно, настолько массивны роторы турбин. Потому после сборки их обязательно балансируют динамически. Все та же аналогия с колесами автомобилей: с виду идеально выглядящие, они имеют незаметные глазу небольшие неравномерности массы, вызывающие дисбаланс на высоких оборотах. Стенд для балансировки роторов выглядит как гигантская камера со сдвижной дверью. Так как воздух будет влиять на показания (все же у нас турбина, а не колесо), из камеры стенда откачивают воздух и ротор прокручивают на высоких оборотах:
Немного цифр: рабочая скорость вращения быстроходной турбины – 3000 оборотов в минуту или 50 оборотов в секунду! (Те самые 50гц в розетках бытовой электросети.) А линейная скорость на краю турбины диаметром 3 метра (как на фото в начале статьи) будет достигать 471 м/с, что превышает скорость звука почти в полтора раза! (скорость звука у поверхности земли примерно 330 м/с.) Поэтому надо откачивать воздух из стенда. В реальных условиях эксплуатации давление и температура пара таковы, что скорость звука в нем превышает линейную скорость вращения турбины и выхода на сверхзвуковые режимы не происходит.
Еще для турбины понадобится корпус, в котором разместят роторы. Корпуса состоят из нескольких прочных деталей, в которых есть каналы для отвода пара и уплотнения, чтобы пар утекал только сквозь лопасти турбин, а не через щели и зазоры. Детали корпуса выглядят примерно вот так:
Или вот так:
Отлитые из металла корпуса турбин проходят финишную обработку и расточку на огромных, уникальных по своим размерам станках:
После балансировки турбины собирают на испытательном стенде, размещенном в гигантском цехе. Это аналог машинного зала ТЭЦ или АЭС. Перед отправкой собранные турбины проходят здесь полный цикл испытаний на так называемом «валоповоротном устройстве», раскручивающим турбину. Постановка на валоповорот — один из важнейших этапов производства, своеобразный экзамен сделанному узлу. Его основная задача — проверить правильность сборки турбины и точность центровки, соосности всех ее элементов.
После испытаний турбину разбирают и по частям отправляют на ТЭЦ или АЭС для которой она была построена, где заново соберут в машинном зале и еще раз проверят «холодной прокруткой».
Следующий этап - упаковка! Готовые, отбалансированные и проверенные роторы с установленными лопатками, размещаются в вот таких огромных контейнерах, а корпуса к ним поедут отдельно.
И напоследок – еще несколько красивых видов с производства турбин на ЛМЗ.
Коллектив канала благодарит пресс-службу компании «Силовые машины» за возможность посетить столь впечатляющее производство!
Авторы Russian Travel Team - Envy и Дюжова Анна
Каталог постов: #rutravelteam russia