Паровые турбины, впервые представленные в конце 19 века, до сих пор не утратили востребованность в области выработки электроэнергии, создания судовых двигателей и промышленного производства. С их помощью генерируется около 80% электроэнергии в мире – как посредством сжигания углеводородного ископаемого топлива и применения ядерной энергии, так и с помощью ряда возобновляемых источников энергии. Вероятнее всего, паровые турбины продолжат генерировать большую часть электричества во всем мире и в обозримом будущем, тогда как международные добровольные стандарты на основе консенсуса продолжат помогать инженерам и изобретателям при совершенствовании рассматриваемой технологии.
Отлаженная технология
Паровые турбины, которые используют тепло из ядерных реакторов, тепловую энергию, полученную за счет сжигания ископаемого топлива (угля или нефти) или биомассы, а также поступающую из ряда других возобновляемых источников энергии, приводят в движение электрогенераторы, которые были впервые представлены в 90-х годах позапрошлого века.
Разработанные на основе первоначального проекта британского инженера Чарльза Парсонса, датированного 1884 годом, паровые (и гидравлические) турбины быстро стали основным механизмом выработки электроэнергии. Технология, предполагающая использование связки паровой турбины и генератора, за все эти годы значительно улучшилась, при этом гибкость паровых турбин позволяет использовать их в разрезе широкого спектра приложений, сочетая эти устройства с различными источниками тепловой энергии и другими системами для повышения их общей эффективности.
Повышение эффективности
Производители паровых турбин выпускают модели, которые могут использоваться с различными типами топлива и для решения различных задач (при внесении некоторых модификаций). Например, ведущие производители паровых турбин предлагают клиентам и партнерам машины для использования в ТЭС и в геотермальных установках, при этом последующие изменения конструкционного плана позволяют оптимизировать устройства для работы в различных условиях и с альтернативными источниками тепла.
Повышение эффективности тепловых электростанций возможно при сочетании газовых и паровых турбин, благодаря чему на выходе получается установка с комбинированным циклом. В данном случае одна или несколько паровых турбин устанавливаются на ТЭС, чтобы использовать остаточное тепло от газовых турбин.
Газовые установки имеют термический коэффициент полезного действия на уровне 35% - 40%. Тем не менее, если они используются в комбинированной конфигурации с дополнительными паровыми турбинами, общий термический КПД может подняться до 60% и выше.
Кроме того, на электростанциях, использующих паровые турбины, остаточное тепло от турбин высокого давления может быть использовано для оптимизации работы турбин с более низким давлением, что также увеличивает общий термический КПД системы.
Огромный мировой рынок
Согласно декабрьскому докладу от исследовательской компании GlobalData, озаглавленному "Паровые турбины в теплоэнергетике – 2013" (Steam Turbines in Thermal Power, 2013), мировой рынок паровых турбин активно развивается благодаря увеличению спроса на электроэнергию, что влечет за собой создание новых электрогенерирующих установок и модернизацию старых. Его оборот по итогам прошлого года составил 14.1 миллиарда долларов США. При этом аналитики прогнозируют, что данный сегмент будет расти на 4,3% в год (среднегодовой темп роста в сложных процентах), в результате чего к 2020 году его оборот сможет достичь 19 миллиардов долларов США.
По прогнозам экспертов, оборот мирового рынка услуг по техническому обслуживанию, текущему и капитальному ремонту паровых турбин вырастет почти в два раза в период между 2012 и 2017 годами. Данный сегмент будет расти на 9.6% в год и достигнет оборота в 35.4 миллиарда долларов США к концу прогнозного периода.
Международные стандарты имеют значение
Паровые турбины активно используются вот уже более века. Данная технология является относительно зрелой. Тем не менее, работы по ее улучшению все еще ведутся. И международные добровольные стандарты на основе консенсуса играют в данной области не последнюю роль. Активнее всего разработкой и улучшением подобных документов занимается один из технических комитетов в составе Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission; IEC; МЭК).
Технический комитет (ТК) 5 "Паровые турбины" включает в себя специалистов в области стандартизации из 13 наиболее развитых с промышленной точки зрения стран мира. Еще 13 стран участвуют в работе ТК на правах наблюдателей.
В международных стандартах, созданных и улучшаемых специалистами ТК 5, содержатся технические спецификации на рассматриваемое оборудование ( IEC 60045-1:1991 "Паровые турбины - Часть 1: Технические условия"), рекомендации по приемочным испытаниям, связанные с точностью оценки КПД турбин различных типоразмеров и систем контроля скорости (IEC 61064:1991 "Приемочные испытания для систем управления скорости паровых турбин" ). Стандарты на тепловые испытания модернизированных паровых турбин также крайне важны (линейка стандартов IEC 60953 "Правила приемочных термических испытаний паровых турбин"), поскольку на сегодняшний день рынок услуг по модернизации старых машин или их компонентов можно сравнить с рынком новых машин.
Специалистами TC 5 также была опубликована техническая спецификация IEC/TS 61370:2002 "Турбины паровые - Чистота пара" на системы оценки чистоты пара. Этот фактор является весьма важным с точки зрения минимизации риска отказа или потери эффективности турбины из-за коррозии. Однако эта спецификация не распространяется на геотермальные электростанции, в которых турбина запитывается напрямую из геотермальных источников, при этом пар из этих источников может содержать твердые частицы и едкие химикаты природного происхождения.
Следует отметить, что многие производители рассматриваемого оборудования подчеркивают важность соответствующих международных добровольных стандартов на основе консенсуса от МЭК в своих документах, отмечая, в частности, что результаты испытаний их паровых турбин демонстрируют соответствие требованиям, установленным стандартами Международной электротехнической комиссии.
