CUPRINS

 

Prefaţă

3

Notaţii

5

Partea I

PROCESE  TERMODINAMICE  ÎN  TURBINE  CU ABUR  ŞI  CU  GAZE

1.  Generalităţi

15

1.1.  Evoluţia turbinelor cu abur

15

1.2.  Descrierea şi funcţionarea turbinelor cu abur

21

1.3.  Clasificarea turbinelor cu abur

23

1.4.  Descrierea, funcţionarea şi clasificarea turbinelor cu gaze

29

1.5.  Istoricul turbinelor cu gaze

32

1.6.  Norme şi standarde. Turbine cu abur fabricate în România

39

2.  Principalele relaţii ale curgerii fluidelor compresibile

45

2.1.  Ecuaţia de stare

46

2.2.  Ecuaţia continuităţii curgerii

46

2.3.  Ecuaţia conservării energiei

48

3.  Curgerea prin tuburi şi reţele de palete fixe

52

3.1.  Curgerea prin tuburi

52

3.2.  Curgerea prin ajutaje neglijând frecarea

55

3.3.  Funcţionarea ajutajului convergent în regim izentropic, variabil

60

3.4.  Funcţionarea ajutajului convergent-divergent în regim izentropic,

variabil

65

3.5.  Curgerea prin ajutaje luând în considerare şi frecarea

67

 

3.6.  Curgerea din ajutaje cu secţiunea finală oblică

72

 

3.7.  Răcirea ajutajelor

76

4.  Transformările termodinamice din reţelele de palete mobile

80

4.1.  Relaţiile fundamentale ale turbinelor axiale

80

4.2.  Randamentul la palete în cazul turbinelor axiale

87

4.2.1.  Randamentul la paletele turbinelor axiale cu acţiune

87

4.2.2.  Randamentul la paletele turbinelor axiale cu reacţiune

90

4.3.  Curgerea în reţelele da palete lungi ale turbanelor axiale

92

4.4.  Relaţiile fundamentale ale turbinelor radiale

98

4.5.  Răcirea paletelor rotorului

102

4.6.  Turaţia specifică a turbinelor

104

5.  Mijloace pentru micşorarea  vitezei periferice optime

107

5.1.  Necesitatea micşorării vitezei periferice optime

107

5.2.  Etajarea vitezei

108

5.3.  Etajarea presiunilor

113

6.  Cercetări experimentale asupra curgerii în reţele de palete

114

6.1.  Condiţiile similitudinii şi încercările aerodinamice pe modele

115

6.2.  Caracteristicile geometrice ale reţelelor de palete

118

6.3.  Caracteristicile aerodinamice ale reţelelor de palete

121

6.4.  Pierderile din reţelele de palete

121

6.4.1.  Pierderile de profil din reţelele de palete

122

6.4.2.  Pierderile de capăt ale reţelelor de palete

128

6.5.  Comportarea reţelei de palete la viteze mari de curgere

131

6.6.  Cercetări aerodinamice pe reţele de palete fixe

132

6.7.  Cercetări aerodinamice pe machete de turbine

135

6.8.  Cercetări experimentale privind curgerea aburului umed  în

reţelele de de palete

137

6.9.  Trasarea profilelor de palete

138

7.  Pierderi şi randamente

144

7.1.  Pierderile din ajutaje

144

7.2.  Pierderile din paletele rotorului

145

7.3.  Pierderile de la ieşire

147

7.4.  Pierderile prin frecarea discului şi ventilaţia paletelor

148

7.5.  Pierderile prin neetanşeităţi

155

7.6.  Pierderile prin umiditatea aburului

166

7.7.  Pierderile mecanice

167

7.8.  Pierderile prin radiaţie

168

7.9.  Randamentele turbinelor

169

7.10.  Consumul specific de abur

175

7.11.  Factorul de calitate

177

8.  Ciclurile şi influenţa lor asupra randamentului

178

8.1.  Mijloacele pentru îmbunătăţirea randamentului

178

8.2.  Ciclurile turbinelor cu abur

179

8.2.1.  Influenţa presiunii şi temperaturii iniţiale ale aburului

181

8.2.2.  Influenţa presiunii finale

182

8.2.3.  Ciclul regenerativ

187

8.2.4.  Influenţa resupraîncălzirii aburului

192

8.2.5.  Influenţa producţiei combinate de energie electrică şi căldură

193

8.2.6.  Consumul specific de căldură

195

8.3.  Ciclurile ideale ale turbinelor cu gaze

197

8.3.1.  Ciclul Carnot

197

8.3.2.  Ciclul Ericson

197

8.3.3.  Ciclul cu destindere şi compresiune izentropică

198

8.3.4.  Ciclul cu destindere izentropică şi cu compresiune izotermă

202

8.3.5.  Ciclul ideal cu ardere fracţională

203

8.4.  Ciclurile reale ale turbinelor cu gaze

204

8.4.1.  Ciclul real simplu

204

8.4.2.  Mijloace pentru îmbunătăţirea caracteristicilor ciclului termic

209

8.4.3.  Consumul de combustibil şi de aer

213

8.5.  Cicluri combinate abur-gaze

215

9.  Calculul termodinamic al turbinelor pentru regimul economic

217

9.1.  Alegerea tipului şi a caracteristicilor principale ale turbinei

217

9.2.  Mersul calculului

223

9.3.  Reprezentarea preliminară a procesului termic în diagrama i-s

226

9.4.  Calculul turbinelor axiale cu acţiune

227

9.4.1.  Calculul turbinelor monoetajate

227

9.4.2.  Calculul turbinelor cu trepte de viteză

229

9.4.3.  Calculul turbinelor multietajate

229

9.4.4.  Calculul treptelor având reţelele de palete lungi

239

9.5.  Calculul turbinelor axiale cu reacţiune

241

9.6.  Calculul turbinelor radiale monoetajate

245

9.6.1.  Calculul dimensiunilor principale

245

9.6.2.  Calculul detaliat al turbinei

250

9.7.  Calculul secţiunilor de curgere ale reţelelor de palete

252

9.7.1.  Calculul secţiunilor de curgere ale reţelelor cu profil constant

252

9.7.2.  Calculul secţiunilor curgere ale rebelelor cu profil variabil

255

9.8.  Calculul tehnico-economic al turbinelor

256

9.9.  Exemplu de calcul termodinamic

257

9.9.1.  Calculul  termodinamic al unei turbine cu  abur cu condensaţie

de 3 MW de tipul cu acţiune

257

10.  Funcţionarea turbinei  în regim variabil

289

10.1.  Funcţionarea unei trepte în regim variabil

290

10.2.  Calculul unei trepte în regim variabil

293

10.3.  Calculul detaliat al turbinelor multietajate în regim variabil

298

10.4.  Repartiţia presiunilor şi căderilor de entalpie pe treptele turbinelor

multietajate în regim variabil

299

10.5.  Reglarea turbinelor cu abur

306

10.5.1.  Procedeele de reglare a  turbinelor cu abur

306

10.5.2.  Reglarea prin laminare

308

10.5.3.  Reglarea prin admisiune

311

10.5.4.  Reglarea prin by-pass

316

10.5.5.  Alegerea procedeului de reglare

320

10.5.6.  Calculul ventilelor

323

10.6.  Reglarea turbinelor cu gaze

329

10.6.1.  Reglarea turbinelor cu gaze în circuit deschis

329

10.6.2.  Reglarea turbinelor cu gaze în circuit închis

330

10.7.  Diagramele de consum al  turbinelor cu abur

332

10.7.1.  Diagramele de consum al turbinelor cu condensaţie fără prelevare de abur

332

10.7.2.  Diagramele de consum al turbinelor cu contrapresiune fără prize de abur

337

10.7.3.  Diagramele de consum al turbinelor cu o priză de abur reglată

338

10.7.4.  Recalcularea diagramei de consum în funcţie de puterea la bornele generatorului

343

Partea a II-a

CONSTRUCŢIA  Şl  CALCULUL  DE  REZISTENŢĂ  ŞI  DE  VIBRAŢII

11.  Paletele rotorului

345

11.1.  Construcţia paletelor rotorului

345

11.2.  Construcţia pieselor de închidere

355

11.3.  Bandaje, sârme de rigidizare şi sârme de amortizare

356

11.4.  Calculul de rezistenţă al paletelor

358

11.5.  Determinarea caracteristicilor geometrice şi mecanice ale profilului

377

11.6.  Determinarea experimentală   a tensiunilor din palete

382

11.7.  Calculul bandajului, sârmei de rigidizare şi sârmei de amortizare

383

11.8.  Coeficienţi de siguranţă şi solicitări admisibile

385

11.9.  Oscilaţiile paletelor

388

11.9.1.  Oscilaţii libere şi oscilaţii forţate

388

11.9.2.  Caracterul periodic al forţelor de impuls

390

11.9.3.  Oscilaţiile paletelor individuale

391

11.9.4.  Calculul frecvenţelor proprii ale paletelor individuale

393

11.9.4.1.  Oscilaţiile de încovoiere ale paletelor cu profil constant

393

11.9.4.2.  Calculul frecvenţelor proprii ale paletelor individuale

cu profil variabil

399

11.9.4.3.  Oscilaţiile de torsiune ale paletelor

404

11.9.4.4.  Influenţa turaţiei

407

11.9.5.  Oscilaţiile pachetelor de palete

408

11.9.6.  Determinarea experimentală a frecvenţelor proprii

409

11.9.7.  Apariţia rezonanţei şl evitarea ei

414

11.10.  Materiale pentru paletele rotorului

416

12.  Discurile rotorului

427

12.1.  Construcţia discurilor

427

12.2.  Calculul coroanei discului

435

12.3.  Ecuaţia diferenţială a discurilor rotitoare

437

12.4.  Calculul discului de grosime constantă

440

12.5.  Calculul discului conic

442

12.6.  Calculul discului de egală rezistenţă

446

12.7.  Calculul discului cu un profil oarecare

447

12.8.  Calculul discurilor cu calculatoare electronice cifrice

455

12.9.  Influenţa concentratorilor

459

12.10.  Valori recomandate şi solicitări admisibile

459

12.11.  Oscilaţiile discurilor

461

12.12.  Materiale pentru discuri

469

12.13.  Exemplu de calcul de rezistenţă al unui disc

470

13.  Arborele turbinei

481

13.1.  Construcţia arborelui

481

13.2.  Calculul de rezistenţă al arborelui

482

13.3.  Calculul turaţiei critice a rotorului prin metodele clasice

484

13.4.  Calculul turaţiei critice a agregatului cu calculatoare

electronice cifrice

485

13.5.  Materiale pentru  arbori

488

14.  Echilibrarea împingerilor axiale

488

15.  Cuplajele şi virorul

489

16.  Paletele statorului

491

16.1.  Ajutajele şi coroanele cu ajutaje

491

16.2.  Paletele directoare ale turbinelor cu reacţiune cu rotorul în tambur

495

16.3.  Paletele redresoare

496

16.4.  Canalele redresoare

498

16.5.  Diafragmele

498

16.5.1.  Construcţia diafragmelor

498

16.5.2.  Calculul diafragmelor

502

16.6.  Materiale pentru ajutaje şi diafragme şi coeficienţi de siguranţă

507

17.  Elansările

508

17.1.  Etanşările intermediare

508

17.2.  Etanşările exterioare

509

18.  Carcasele

515

18.1.  Construcţia carcaselor

515

18.2.  Calculul de rezistenţă al carcaselor

526

18.3.  Calculul şuruburilor carcaselor

527

18.4.  Materiale pentru carcase

529

19.  Lagărele

532

19.1.  Lagărele radiale

532

19.2.  Lagărele axiale

535

20.  Îmbrăcămintea şi izolaţia turbinci

537

20.1.  Izolaţia turbinei

537

20.2.  Îmbrăcămintea turbinei

537

21.  Sistemul de reglare

539

21.1.  Generalităţi

539

21.2.  Reglarea turaţiei

541

21.3.  Caracteristicile sistemelor de reglare a turaţiei

549

21.4.  Reglarea turbinelor cu condensaţie cu resupraîncălzitoare de abur

552

21.5.  Reglarea presiunii

554

21.6.  Reglajul combinat de turaţie şi presiune

556

21.7.  Regulatoarele izodrome

557

21.8.  Reglarea debitului

559

21.9.  Dispozitive de siguranţă

560

22.  Instalaţia de ungere

565

22.1.  Uleiurile de turbine

565

22.2.  Instalaţia de ungere

568

23.  Instalaţia de condensare

574

23.1.  Construcţia condensatoarelor

574

23.2.  Calculul condensatorului

581

23.3.  Calculul de rezistenţă al condensatoarelor

587

23.4.  Maşinile auxiliare ale instalaţiei de condensare

588

24.  Separatorul de umiditate

591

25.  Camera de ardere

596

26.  Conductele instalaţiei

598

27.  Instalaţia de automatizare, măsurare şi prelucrate a datelor

602

27.1.  Conducerea procesului

602

27.2.  Sistemul de comenzi automate

603

27.3.  Aparatele de măsurare si de semnalizare

605

27.4.  Cooperarea intre sistemul de reglare şi instalaţia de automatizare

şi de protecţie

605

27.5.  Instalaţia de prelucrare a datelor

606

28.  Fundaţia

607

29.  Construcţii de turbine

610

29.1.  Turbine cu abur supraîncălzit

610

29.2.  Turbine cu abur saturat

614

29.2.1.  Turbinele cu abur din centralele nuclearo-electrice

614

29.2.2.  Turbinele cu abur din centralele geotermice

616

29.3.  Turbine cu gaze

619

Anexe

Transformarea formulelor din sistemul de unităţi de măsură MKfS

în sistemul internaţional

 

620

Fig. 29.1. Turbina cu abur ACS 4,5 fabricată de4 U.C.M.R.

Fig. 29.1. (continuare)

Fig. 29.2. Turbina cu condensaţie de 50 MW tip BK150-1

realizată de L.M.Z.

Fig. 29.2. (continuare)

Fig. 29.3. Turbina cu condensaţie de 150 MW tip CBK-150

realizată de L.M.Z.

Fig. 29.3. (continuare 1)

Fig. 29.3. (continuare 2)

Fig. 29.4. Turbina cu compresiune de 3 MW tip AKP 3 executată

de U.C.M.R.

Fig. 29.4. (continuare)

Fig. 29.5. Turbina cu abur cu condensaţie cu două prize de abur reglate

de 50 MW tip DSL 50 executată de U.C.M.R.

Fig. 29.5. (continuare 1)

Fig. 29.5. (continuare 2)

Fig. 29.6. Turbina cu abur cu  AK 0,15 tip U.C.M.R.

Fig. 29.6. (continuare)

Fig. 29.7. Turbina cu abur cu condensaţie tip AC-12 executată de I.M.G.B.

Fig. 29.7. (continuare)

Fig. 29.8. Turbina cu o priză de abur reglată de 7 MW tip AS-7,

executată de I.M.G.B.

Fig. 29.8. (continuare)

Fig. 29.9. Turbina cu două prize de abur reglate, de 12 MW,

tip ASL-12-1 executată de I.M.G.B.

Fig. 29.9. (continuare)

Fig. 29.10. Turbina cu abur cu compresiune cu o priză de abur reglată,

de 6 MW, tip AKSR-6, executată de I.M.G.B.

Fig. 29.10. (continuare)

Fig. 29.11. Turbina cu abur cu condensaţie, cu resupraîncălzirea

aburului, de 330 MW, tip F1C-330, executată de I.M.G.B.

Fig. 29.11. (continuare)

Fig. 29.14. Turbina cu abur de mare putere pentru CNE

Fig. 29.11. (continuare)

Bibliografie

623

Cuprinsul