Turbomaşini

1

1. TURBOMAŞINI. DEFINIŢII, ROL, CARACTERISTICI

Prin definiţie, maşina este un „sistem tehnic alcătuit din piese cu mişcări determinate, care transformă o formă de energie în altă formă de energie sau în lucru mecanic”, iar prefixul turbo se referă la o maşină rotativă.

Astfel, prin turbomaşină înţelegem o maşină compusă obligatoriu dintr-un rotor şi facultativ dintr-un stator.

Din motive care ţin de alcătuirea programei didactice universitare, obiectul acestui curs se referă la turbomaşinile motoare, în care o formă diferită de energie se transformă în lucrul mecanic.

Pentru a înţelege mai lesne rolul şi caracteristicile turbomaşinilor, le vom analiza în comparaţie cu maşinile cu piston.

1. În turbomaşini, curgerea agentului motor este continuă, la fel şi

transformarea energetică, pe când în motorul cu piston curgerea este fragmentată de cei 2 (4) timpi, iar transformarea energetică este limitată de volumul cilindrilor;

2. În consecinţă, la aceeaşi putere, gabaritul turbomaşinilor va fi mai mic decât cel al maşinilor cu piston, sau, la acelaşi gabarit, puterea generată în turbomaşini va fi mai mare decât cea produsă de motorul cu piston;

3. Turbomaşinile sunt destinate aplicaţiilor staţionare, cu precădere producerii centralizate de energie electrică (şi eventual termică), prin cuplarea cu generatoare electrice, pe când motoarele cu piston sunt montate pe autovehicule, ambarcaţiuni, etc. Sigur că există şi excepţii care confirmă regula, cum ar fi turbinele cu gaze care propulsează avioanele sau motoarele cu gaz utilizate pentru cogenerare;

4. Prin structura axial-simetrică, turbomaşinile au o funcţionare liniştită, singurele frecări au loc în lagăre, pierderile mecanice fiind foarte mici în comparaţie cu puterea maşinii. În motorul cu piston, pe lângă frecările din lagăre apare suplimentar şi frecarea pistoanelor în cilindri. Se manifestă şi forţe inerţiale importante la schimbarea sensului de mişcare al pistonului în cilindru;

5. Din punct de vedere al regimului vibraţiilor , turbomaşinile sunt mai puţin afectate decât maşinile cu piston;

6. Toate aceste deosebiri contribuie la următoarele considerente: turbomaşinile au o durată de viaţă mai mare, la un consum de ulei mai redus şi un necesar de mentenanţă sensibil mai scăzut decât motoarele cu piston;

7. Din punct de vederea al concepţiei, turbomaşinile sunt mai simple decât motoarele cu piston, dar execuţia este mai dificilă, ţinând cont de jocurile mici necesare între stator şi rotor.

Capitolul 1. Turbomaşini. definiţii, rol, caracteristici

2

În ţara noastră există în exploatare turbine cu abur în gama de putere 1...700 MW, turbine cu gaze până la 280 MW, turbine hidraulice în gama 1...190 MW şi turbine eoliene de până la 2,5 MW.

Constructorii de maşini din România au realizat turbine cu abur pentru termocentrale şi alte instalaţii industriale din ţară şi din străinătate, bazate pe conversia energiei combustibililor fosili în energie mecanică (Tabelul 4.1).

De asemenea, multe din turbinele hidraulice ce echipează hidrocentralele patriei sunt rodul cercetării, proiectării şi industriei autohtone.

Turbomaşinile au constituit obiect de studiu în universităţile tehnice româneşti începând cu perioada interbelică, dar cele mai importante contribuţii în acest domeniu s-au adus după 1950, când planurile de electrificare a ţării au impus creşterea cererii de maşini şi echipamente energetice şi implicit de oameni pregătiţi să le proiecteze, realizeze şi exploateze în mod eficient.

Prezenta lucrare se adresează studenţilor anului IV al Facultăţii de Energetică (secţia Informatizarea şi conducerea proceselor energetice) şi constituie totodată un omagiu adus de autor pionierilor studiului turbomaşinilor din Universitatea Politehnică din Bucureşti, Profesorii Titus Grecu şi Alexandru Seleşteanu.