ЭНЕРГОКОМПЛЕКС С ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ

Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к энергокомплексам с паровыми турбинами на водяных подшипниках.
Известны атомные энергетические установки с паровой турбиной, работающие на электростанциях России и за рубежом (см. Справочник «Тепловые и атомные электрические станции» т.3 под ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина, из-во МЭИ, Москва, 2003 г, с.244-245, 494-496). Существенный недостаток таких установок - применение масляной смазки подшипников скольжения, т.е. в одной установке используется два типа рабочих сред, смешение которых недопустимо.
Известны одноконтурные атомные энергетические установки, в которых паровая турбина имеет водяную смазку подшипников скольжения (Орлов О.В., Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Калуга, 2003 г.). Важным недостатком таких установок является опасность взрыва или возгорания водородно-кислородной смеси, образующейся в виде продуктов электролиза или пиролиза конденсата (бидистиллята). Побудителем взрыва и (или) возгорания может стать электрический разряд между ротором и статором турбины.
Преодоление этих недостатков возможно, если обеспечить надежный электрический контакт между ротором с не заземленным источником электрогенерации (или без него) и статором паровой турбины, установленном на заземленном фундаменте.
На фиг.1 приведена схема энергокомплекса с паровой турбиной. Он состоит из паропроизводящего устройства 1 (парового котла, атомного реактора), трубопроводов пара 2 и конденсата 3, паровой турбины 4 с нагрузочным устройством 5, конденсатора 6 с конденсатно-питательным (конденсатным) насосом 7, корпуса (статора) 8, установленного на заземленном фундаменте 11, ротора 9 с рабочими дисками и незаземленным источником электрогенерации 10, подшипниками скольжения на водяной смазке 12, смазываемого конденсатом, электропроводного кабеля 13 и установленной на роторе контактной группы 14, соединенной электропроводным кабелем с корпусом статором)турбины 8.
Энергокомплекс работает следующим образом. Пар из паропроизводящего устройства (ППУ) 1 по трубопроводу 2 поступает на вход паровой турбины и приводит во вращение ротор 9 с рабочими дисками и незаземленным источником электрогенерации, который опирается на подшипники скольжения на водяной смазке 10, закрепленные в корпусе 8, установленном на заземленном фундаменте 11. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе 6 и конденсатно-питательным насосом 7 по трубопроводам 3 подается в паропроводящую установку 1 и на смазку подшипника 10.
При отсутствии электроконтакта между ротором 9 с не заземленным источником электрогенерации и корпусом 8, установленном на заземленном фундаменте 11 при вращении ротора 9 на нем может возникать электрический заряд, в том числе статический, создающий разность потенциалов и порождающий электрический ток между ротором 9 и корпусом 8 и фундаментом 11 через водяную (паровую) смазку подшипника 10. Течение электрического тока через водяную (паровую) смазку приводит к появлению электролиза воды (пара) с выделением водорода и кислорода, что создает опасность взрыва или возгорание их смеси. При работе турбины с паром высокой температуры (T>500°C) может возникать пиролиз. Высокая температура пара может возникать, в частности из-за трения элементов проточной части турбины или подшипникового узла. Возникновению электрического тока может способствовать использование в элементах турбины разных материалов: сталь, титановый сплав, подшипники, содержащие алюминий, карбид, кремний, графит, вольфрам, никель. Материалы, входящие в элементы энергокомплекса могут являться катализаторами процессов горения (окисления).
Наличие установленной на роторе контактной группы 14 и электропроводного кабеля 13 выравнивает электрический потенциал ротора 9 и корпуса 8 и заземленного фундамента, исключает процесс электролиза и опасность, связанную с наличием водородно-кислородной смеси.
Предложенное устройство существенно повышает взрыво- и пожаробезопасность энергетического комплекса.