Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Увенчанный премиями Фурнейрона и Понселе, награжденный всеми знаками отличия, Рато был в 1918 году избран членом Французской академии наук и деканом вновь организованного Отдела прикладных наук.
Тип активной многоступенчатой турбины, предложенный Рато, получил большое развитие в Швейцарии, Германии и Франции.
Особенное значение в этом деле получило конструктивное осуществление активной турбины со ступенями давления, данное Генрихом Целли.
Положив в основу своей конструкции идею Рато, Целли внес ряд усовершенствований. Прежде всего он сократил число ступеней, принятых Рато, до десяти. В скором времени образовался синдикат из нескольких заводов для постройки турбин Целли. Постройкой их затем занялись многие заводы, в том числе и «Общество постройки турбин Лаваля» в Стокгольме. Некоторые из этих заводов сохранили основной тип «Рато — Целли», то есть турбины с одними ступенями давления, другие же стали строить комбинированные активные турбины с колесами Кэртиса в верхней части турбины.
Двухвенечный диск Кэртиса дает возможность снизить скорость лопаток вчетверо против скорости пара, а трехвенечный — в девять раз.
В системе Кэртиса пар проходит через расширяющееся сопло Лаваля, но скорость пара используется не в одном ряде лопаток, как у Лаваля, а в двух или более. Эти ряды лопаток размещаются обыкновенно на одном диске; в промежутках между двумя подвижными рядами лопаток помещается неподвижный ряд лопаток, служащий для изменения направления движения пара.
Осуществление турбин Кэртиса приняла на себя американская компания «Дженераль электрик», которая начала строить эти турбины в 1902 году.
Производство турбин типа Кэртиса не было охранено в Европе патентом, и многие фирмы, строившие первоначально турбины типа «Рато — Целли», перешли к постройке смешанных турбин с колесом Кэртиса в верхней части и с несколькими ступенями давления — в нижней.
Этот тип сделался наиболее распространенным и в общих чертах удерживается до сих пор.
Паровые турбины в дореволюционной России строились в незначительном количестве, только на Металлическом заводе в Петербурге. Первоначально завод строил турбины системы Рато, но число построенных им до революции стационарных турбин было чрезвычайно незначительно.
Судовые турбины строились исключительно для военных судов, причем для линейных кораблей и больших крейсеров применялись турбины Парсонса. Право производства их приобрели Балтийский судостроительный, Франко-русский и Николаевский судостроительный заводы.
Турбины для контрминоносцев и небольших крейсеров строились Металлическим заводом и Судостроительным заводом в Ревеле (ныне Таллин).
Уже в самом начале реконструктивного периода социалистическое хозяйство нашей страны приступило к развитию собственного турбостроения.
Трудности, стоявшие перед советскими заводами, были огромны. Не только отсутствовал опыт, оборудование, технические материалы, даже чертежи; все это можно было получить без большого затруднения при техническом содействии иностранных фирм, всячески добивавшихся того, чтобы заставить советские предприятия строить турбогенераторы по их типу, их чертежам. Дело заключалось в том, чтобы создать советский турбогенератор, по качеству стоящий выше машин этих фирм.
В 1930 году завод имени Кирова построил генератор мощностью в 50000 киловатт для Каширской электростанции. Коэффициент полезного действия у него оказался выше, чем у турбогенератора «Сименс — Шуккерт».
В подобных же условиях развивалось и турбостроение на Металлическом заводе в Ленинграде. Перед рабочими и инженерно-техническим составом завода стояла задача освободить советскую электропромышленность от необходимости соединять советские генераторы с заграничными турбинами. Металлический завод искал новых и лучших конструкций. Бюро паровых турбин завода под руководством инженера М. И. Гринберга разрабатывало одновременно чертежи новейших комбинированных турбин, переходя к крупнейшим мощностям.
Заложив в 1931 году серию крупных турбин, завод сдал в эксплуатацию для целого ряда советских электростанций шестнадцать турбин мощностью в 24 000 киловатт каждая и две турбины мощностью по 50 000 киловатт для Невдубстроя. Начиная с 1930 года заводом были также запроектированы крупные теплофикационные турбины, то есть турбины промышленные, специального назначения.
Первые две турбины этого типа установлены на Московской и Ленинградской электростанциях. Московская турбина мощностью в 12 тысяч киловатт, давая ток электростанции, пропущенным через турбину паром отапливает Кремль и прилегающие к нему в центре города здания: Академический Большой театр и другие.
Таким образом, наши заводы не только освоили производство лучших типов мощных и сверхмощных турбин, но и начали производить по собственным чертежам мощные теплофикационные турбины.
Не имея своего опыта в постройке мощных турбин, завод в то же время не мог слепо следовать чужому, так как без изменений в конструкциях и производстве европейские типы турбин невозможно было использовать. Завод не располагал оборудованием, рассчитанным на производство турбин мощностью в 50 ООО киловатт. Трудности изготовления подобной турбины связаны главным образом с ее размерами. Цилиндр низкого давления такой турбины в собранном виде настолько превышает габариты железнодорожного транспорта, что для перевозки к месту назначения он должен делаться разъемным, а для этого необходима исключительная тщательность обработки отдельных частей, чтобы удержать в конденсаторе вакуум.
К десятилетию первого советского турбогенератора объединенными силами Металлического завода и завода «Электросила» импорт турбогенераторов был совершенно прекращен. Турбогенераторы 1934 года были уже построены целиком из советских материалов. С этого же года начинается изготовление турбогенераторов для внешнего рынка.
Десятилетие первого советского турбогенератора совпало и с двумя другими моментами, чрезвычайно значительными для развития советского турбостроения. К концу года Металлический завод и завод «Электросила» приступили к изготовлению рабочих чертежей турбогенератора на 100 000 киловатт. Этот турбогенератор рассчитан на три тысячи оборотов в минуту, причем размеры машины не превышают размеров пятидесятитысячных турбогенераторов.
В том же юбилейном году вступил в строй новый Турбогенераторный завод в Харькове, представляющий собой исключительное предприятие как по оборудованию и размерам, так и по мощности своей продукции. Он рассчитан на изготовление турбин мощностью до 200 000 киловатт. Первой турбиной его была турбина мощностью в 50 000 киловатт для Зуевской электростанции, но в конструкторском бюро были готовы все рабочие чертежи и для изготовления турбогенератора мощностью в 100000 киловатт.
Несмотря на полное прекращение котлотурбинного производства в начале Великой Отечественной войны, строители котлов и турбин, твердо веря в победу советского оружия, шли по пути творческих исканий.
Конструкторское бюро Ленинградского металлического завода было эвакуировано в один из далеких районов Урала. В дни сталинградских боев этому коллективу было поручено приступить к проектированию мощных турбин и барабанного котла высокого давления. Это был смелый шаг вперед.
Кончилась война. Прошел год мирного труда. Дружный коллектив турбостроителей не только восстановил свой завод, но и построил первую турбину высокого давления пара мощностью в 100 ООО киловатт.
Чем же она замечательна?
Турбина рассчитана на давление пара в 90 атмосфер и температуру 480 градусов при трех тысячах оборотов в минуту. По своей экономичности она не уступает лучшим образцам современных турбин. Быстроходные турбины лучших американских фирм имеют, например, два вала, турбина же советского завода — одновальная. Это дает ей значительный выигрыш в размерах, затрате металла, упрощает ее изготовление и эксплуатацию.
В Советском Союзе выпускаются не только эти самые мощные в мире одновальные быстроходные турбины высокого давления, но и турбины сверхвысокого давления — 150000 киловатт, 170 атмосфер! В Соединенных Штатах Америки и в Западной Европе турбины мощностью около 100000 киловатт и выше изготовлялись тихоходными и двухвальными, более тяжелыми по сравнению с советскими турбинами. Но за последние годы турбинные фирмы США стали на советский путь проектирования паровых турбин и освоили производство турбин такого типа мощностью до 200000—300000 киловатт.
В послевоенные годы советские ученые совместно с турбостроительными и котлостроительными заводами решили важную задачу технического прогресса нашей энергетики: перевод тепловых электростанций с довоенных параметров пара — 29 атмосфер, 400 градусов на более высокие — 90 атмосфер, 500 градусов.
