Îndrumar de practică organologie - instalații de turbine cu abur

Turbinele cu abur sunt acele masini la care energia neelectrica a fluidului de lucru se

transforma in lucru mecanic. Aceste masini se intalnesc sub forma instalatiilor de turbine cu abur

in centralele termoelectrice sau in centralele electrice de cogenerare si in intreprinderile

industriale. Instalatia de turbina cu abur este un turbomotor care transforma energia unui debit

de abur in energie mecanica. Turbina cu abur este deci un motor termic rotativ in care se produce

lucru mecanic pe seama destinderii aburului.

Din faptul ca e motor rotativ decurg cateva consecinte favorabile:

a) Organul activ, rotorul, se invarte continuu, ceea ce conduce la o transformare

energetica continua si la o curgere continua a fluidului. De aici, rezulta o mare capacitate de

transformare energetica si de curgere, deci putere unitara mare. Transformarea energetica se face

prin mijlocirea miscarii de rotatie a aburului, deci prin intermediul energiei cinetice.

b) Miscarea continua a rotorului conduce la absenta fortelor de inertie, deci la o

functionare linistita, la o oboseala redusa a materialelor, deci la o durata lunga de viata.

Turbina cu abur este o masina termica rotativa.

1.1. Principiul turbinei cu abur

O turbina elementara cuprinde doua grupe de organe functionale:

-A - aparatul director constituit dintr-un sir de canale fixe numite ajutaje, in care aburul se

destinde marindu-si viteza, adica energia potentiala (entalpia) se transforma in energie cinetica;

-P - paletele - constituite dintr-un sir de piese profilate, care fiind lovite de abur se pun in

miscare. Deci, in palete energia cinetica se transforma in lucru mecanic (Fig.1.1).

Fig..1.1

Pentru ilustrarea transformarii energiei potentiale se prezinta schema de mai jos.

energie potentiala energie cinetica lucru mecanic

De remarcat ca energia cedata de abur in turbina este imensa, deci caderea termica este foarte

mare. Aceasta energie imensa nu poate fi transformata dintr-o data, intr-o singura treapta, cu

randament bun. Se recurge astfel la metoda treptelor de presiune, adica destinderea se face treptat

in mai multe siruri de ajutaje care alterneaza cu siruri de palete.

AJUTAJE PALETE

Pentru turbinele energetice care antreneaza generatoare electrice se foloseste turatia

sincrona maxima (corespunzatoare la o pereche de poli): 3000 rot/min la frecventa? ? 50 Hz (in

Europa) si 3600 rot/min la 60 Hz (in America si Asia).

1.2. Scurt istoric

Ideea turbinei cu abur este foarte veche. In anul 120 i.e.n., Hieron din Alexandria

mentioneaza ca preotii egipteni aveau in temple "moristi" cu abur (cu reactiune) si ca forta

aburului era folosita pentru deschiderea usilor templelor.

In 1629 Giovanni da Branca breveteaza o turbina cu actiune radiala, dar a ramas in

stadiul acesta deoarece nu exista necesitatea sociala a turbinei, nu exista masina de lucru care sa

fie antrenata.

Necesitatea turbinei apare odata cu electrificarea. In 1880 francezul Deprez construieste o

linie de inalta tensiune de 3 kV, prin care dovedeste ca se poate transporta economic energia

electrica la distanta si astfel devine posibila concentrarea producerii de energie electrica in

centrale mari.

Dupa aceasta data apar toate inventiile de turbine. In 1883 inginerul suedez Gustav de

Laval construieste o prima turbina intr-o singura treapta cu care invartea centrifugele de lapte.

In 1884 si 1903 francezul Rateau si elvetianul Zolly construiesc turbina cu trepte de

presiune cu rotor cu discuri.

In 1896 avocatul american Curtis breveteaza roata cu trepte de viteza.

In 1910 fratii suedezi Ljungstrom construiesc turbina radiala cu 2 rotoare.

Turbinele s-au orientat spre puteri mari, astfel in 1900 - 1,5 MW; 1914 - 25 MW; 1929 -

208 MW la n = 1200 rot /min pe 3 linii de arbori si foarte multe trepte.

Mergand pe linia turatiei sincrone maxime, progresele au fost mai lente dar continui. In

1952 in URSSS - 150 MW, iar in 1960 - 300 MW. In 1965 in Anglia - 550 MW. In 1966 in

Franta - 600 MW. In 1967 - in USA - 1000 MW pe 2 linii de arbori cu 2 generatoare electrice,

unul la 3600 rot/min, iar altul la 1800 rot/min. In 1970 in SUA - 1300 MW - la fel pe 2 linii de

arbori dar, foarte scumpa.