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 50 000 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 100 000 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 100 000 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 — 150 000 киловатт, 170 атмосфер! В Соединенных Штатах Америки и в Западной Европе турбины мощностью около 100 000 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 200 000–300 000 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.
В настоящее время Центральный научно-исследовательский котлотурбинный институт имени И. И. Ползунова в содружестве с котлотурбинными заводами работает над созданием котельных и турбинных агрегатов с давлением пара: 90–200 атмосфер и с температурой в 535–600 градусов и выше.
Мощность паровых турбин повышается со 100 000–150 000 киловатт до 200 000–250 000 киловатт. В будущем даже турбина мощностью в 200 000–250 000 киловатт будет снабжаться паром от одного сверхмощного котельного агрегата. Такой принцип строительства электростанций значительно снизит стоимость их сооружения и в несколько раз уменьшит численность эксплуатационного персонала.
Успехи, достигнутые в области турбостроения, велики, однако экономический коэффициент полезного действия конденсационных турбин в лучшем случае только сравнялся с коэффициентом полезного действия двигателей Дизеля. Таким образом, единственным путем, по которому могло идти дальнейшее экономическое использование тепла в силовых установках, оставался путь использования отходящего пара для нужд производства. Прямым результатом предложений, сделанных в этой области и разработанных отдельными конструкторами, было распространение паровых турбин на фабриках и заводах, где они при современных технологических процессах оказались наиболее выгодными и удобными двигателями.
Дело в том, что современное производство почти всегда нуждается в теплоте и электрической энергии. Тепло подводится обычно в виде пара. Теплосиловая установка и состоит в том, что пар из котлов высокого давления сначала направляется в паровую турбину, где теряет часть своего давления, а затем идет на тепловые нужды производства, в то время как турбина снабжает предприятие электрической энергией. Типы турбин такого промышленного назначения чрезвычайно разнообразны. Современная техника, легко преодолевая конструктивные трудности, имеет возможность удовлетворить запросы любого предприятия так, что в теплосиловой установке используется теплотворная способность топлива на 80–90 процентов.
В условиях капиталистического общества основным препятствием к распространению и развитию этих промышленных турбин среди многих других является раздробленность предприятий. Крупные теплосиловые установки с использованием отходящего тепла требуют объединения нескольких предприятий, часто разнородных.
Последним достижением энергетической техники в полной мере смогло воспользоваться, как и многими другими, только советское социалистическое плановое хозяйство.
Среди советских предприятий, осуществивших у себя впервые почти полное использование тепла сжигаемого топлива, характерным является паросиловое хозяйство Балахнинского бумажного комбината.
Для производства бумаги нужно очень много пара, идущего на обогревание каландров бумагоделательной машины. Каландры сушат и гладят превращающуюся в бумажную ленту древесную массу. Котельная установка фабрики состоит из нескольких паровых котлов высокого давления. Пар отсюда по паропроводам направляется сначала в паровую турбину, вращающую генератор электрического тока, а затем идет уже в каландры бумагоделательной машины. После этого он поступает еще в радиаторы парового отопления зданий фабрики.
Теплосиловая установка, таким образом, обслуживает все потребности комбината в тепле и частью — в электроэнергии, потребной для электродвигателей, приводящих в действие бумагоделательную машину.
Так как не всякое предприятие нуждается в соответствующем количестве тепла и электроэнергии, то мы создаем теплоэлектроцентрали, представляющие самостоятельное предприятие, вырабатывающее пар и электрический ток. Вокруг этой теплоэлектроцентрали строятся фабрики и заводы, которые она снабжает паром и током с таким расчетом, чтобы тепло и ток централи использовались этими предприятиями полностью.
Совершенно ясно, что осуществление подобных установок возможно только в плановом, социалистическом хозяйстве и немыслимо при частновладельческой системе. Этот факт с горечью отмечал в 1930 году Международный энергетический конгресс в Берлине.
Советская энергетика является носителем наиболее передовых тенденций современной техники. По темпам развития электрификации Советскому Союзу принадлежит первое место в мире. Многие достижения советской научно-технической мысли являются наивысшими в современной технике и получают общее признание во всем мире.
4. Газовые турбины
Как только выяснились преимущества паровой турбины над паровой машиной, так тотчас же появились теоретические исследования о рабочем процессе газовой турбины и начались практические опыты ее осуществления. Проблема газовой турбины представляет большие трудности и до последнего времени не могла считаться решенной, если говорить о настоящей турбине внутреннего сгорания, в которой сгорание газовой смеси происходит в самой турбине. От них надо отличать турбины, работающие продуктами сгорания, выходящими из тех или иных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Такую турбину предложил, как мы уже говорили, впервые Рато для повышения зарядки двигателей самолета на большой высоте. Подобные турбины создавались и целым рядом других изобретателей и заводов преимущественно с той же целью подзарядки двигателей, в том числе и дизелей.
В настоящей турбине внутреннего сгорания воздух и газ в случае, если как горючее применяется газ, сжимаются отдельно до более высокого давления, затем сжигаются в какой-либо камере и подводятся к турбине, в которой происходит расширение продуктов сгорания до атмосферного давления.