7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 1/40

TURBINA CU GAZE

STANILA RADU-COSTIN

GRUPA 4512

1

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 2/40

Turbina cu gaz  O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a unui gaz sau aunui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui ax aunei cantităţi de energie mecanică disponibilă la cupla turbinei.[1][2] Turbina cu gaze mai estecunoscută i sub denumirea de instalaţie de turbină cu gaze !"T#$. %in punct de &ederetermodinamic o turbină cu gaze 'uncţionează destul de asemănător cu motorul unui automobil. (eruldin atmos'eră este admis într)un compresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducereaunui combustibil, aprinderea i arderea lui într)o cameră de ardere. #azele de ardere se destind într)o

turbină, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi sunt e&acuate în atmos'eră. *rocesul estecontinuu, iar piesele execută doar micări de rotaţie, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalaţiei mai mică. +a urmare, turbinele cu gaze s)au dez&oltat în special ca motoare dea&iaţie, însă îi găsesc aplicaţii în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne 'iindtermocentralele cu cicluri combinate abur)gaz.

  c-ema 'uncţionării unei turbine cu gaze cu compresor axial.

2

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 3/40

Cu!rin"

• 1 "storic• 2 +lasi'icarea turbinelor cu gaze

o 2.1 %upă destinaţieo 2.2 %upă modul de recuperare a căldurii e&acuateo 2./ %upă 'elul ciclului în care lucrează

• / *rincipiul de 'uncţionareo /.1 +iclul 0ouleo /.2 +iclul 0oule cu recuperator o /./ +iclu cu 'racţionarea compresiei sau a destinderiio /. +iclu desc-is i înc-is

•  *oluarea cauzată•  %escrierea părţilor componente

o .1 +ompresorulo .2 +amera de ardereo ./ Turbinao . (rborele

• 3 4xemple de utilizări ale turbinelor cu gazeo 3.1 Turbine cu gaze pentru a&iaţieo 3.2 Turbine cu gaze pentru tracţiune terestrăo 3./ Turbine cu gaze pentru tracţiune na&alăo 3. #rupuri de turbosupraalimentareo 3. Turbine cu gaze energetice

• 5 Turbine cu gaze 'abricate în 6om7nia• 8 (&antaje, deza&antaje i perspecti&e• 9 Tipuri de turbine• 1: ;ibliogra'ie• 11 ;ibliogra'ie adiţională

/

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 4/40

I"#$ric  %ez&oltarea turbinelor cu gaze este de dată mult mai recentă dec7t a turbinelor  în general,i de dată mai recentă dec7t a turbinelor cu abur .

• <n 1591 englezul 0o-n ;arber a bre&etat prima ade&ărată turbină cu gaze, turbină care a&ea principalele elemente din turbinele cu gaze moderne.

• <n 1852 %r. =. tolger din #ermania a construit prima turbină cu gaze, care însă n)a'uncţionat niciodată independent.

• <n 19:/ nor&egianul >gidius 4lling a construit prima turbină cu gaze 'uncţională, care a produs lucru mecanic, e&eniment important, lu7nd în considerare lipsa de cunotinţe de

aerodinamică a &remii. Turbina sa a reuit să producă o putere de 11 cai putere, 'oarte mult pentru zilele respecti&e. %in turbina sa s)a inspirat =ran? @-ittle.

• <n 191 +-arles +urtis a realizat prima aplicaţie practică a unei turbine cu gaze.• <n 1918 #eneral 4lectric, unul din cei mai mari producători, inclusi& din zilele noastre, îi

începe producţia de turbine cu gaze.

Turboreactor 6%)::, clonă a 6olls)6oAce Bene, 'abricat în C6.• <n 19/: englezul =ran? @-ittle bre&etează proiectul unei turbine cu gaze pentru propulsia

a&ioanelor !motor cu reacţie$. 6ealizarea practică a acestui proiect s)a 'ăcut însă abia în anul19/5. +ompresorul acestui motor era de tip centri'ugal, i pe baza lui s)a dez&oltat motorul6olls)6oAce Welland , care a ec-ipat a&ionul #loster Deteor .

• <n 19/3 Eans &on O-ain i Dax Ea-n dez&oltă în #ermania un motor cu reacţie bazat pe un bre&et propriu. +ompresorul acestui motor era de tip axial, i pe baza lui s)a dez&oltatmotorul 0un?ers Jumo 004 care a ec-ipat a&ionul Dessersmitt De 232.

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 5/40

C%a"i&icara #urbin%$r cu gaz

<n a'ară de clasi'icarea turbinelor termice în general, turbinele cu gaze se pot clasi'ica

Du!' ("#ina)i*

• turbine de tracţiune pentru a&iaţie ! turboreactoare, turbopropulsoare, turbo&entilatoare iturbine pentru antrenarea elicelor  elicopterelor $F

• turbine de tracţiune na&aleF• turbine de tracţiune terestre !pentru locomoti&e, auto&e-icule, motociclete, tancuri etc.$F• turbine de supraalimentare a motoarelor cu ardere internă.• turbine energetice !pentru termocentrale cu ciclu cu gaze simplu sau cu ciclu combinat abur )

gaz$F

Du!' +$(u% ( rcu!rar a c'%(urii ,acua#

• turbine cu recuperatorF• turbine 'ără recuperator.

Du!' &%u% cic%u%ui n car %ucraz'

• cu ciclu înc-isF• cu ciclu desc-is.

C%a"i&icara in"#a%a)ii%$r ( #urbin cu gaz

  +lasi'icarea instalaţiilor de turbine cu gaze, se poate 'ace după c7te&a categorii de bază   1$ după tipul combustibilului 'olosit   a$ instalaţii cu combustibil clasic ! lic-id,gaz sau solid$F  b$ instalaţii cu reactor nuclearF  2$ după modul de realizare a ciclului   a$ cu ciclu înc-isF  b$ cu ciclu desc-isF

/$ după numărul treptelor de comprimare

  a$ cu o treaptăF  b$ cu doua trepteF  c$ cu trei trepte i răcire intermediară intre trepteF  $ după modul cum decurge arderea în camerele de ardere  a$ ardere la presiune constantă !pGcst.$F  b$ ardere la &olum constant !HGcst.$F  $ după modul de generare a gazelor  a$ instalaţii clasice cu cameră de ardere i compresor F  b$ instalaţii cu generatoare de gaze cu pistoane libere !##*I$F  3$ după modul cum se produce destinderea în turbinele cu gaze

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 6/40

  a$ cu acţiuneF  b$ cu reacţiuneF  c$ cu trepte de &itezeF  d$ mixte  5$ după modul de utilizare a gazelor ce ies din turbine

  a$ 'ără recuperare a călduriiF  b$ cu recuperare a călduriiFHarietatea principalelor tipuri constructi&e precum i di&ersitatea domeniilor de utilizare

conduc la existenţa unor tipuri &ariate de instalaţii de turbine cu gaze a căror clasi'icare generală este prezentă în tabelul următor

+riteriul declasi'icare

Tipul instalaţieide turbine cu

gaze+aracteristica principală Obser&aţii

1 2 /

+ondiţiile deardere

+u ardere la presiuneconstantă

+amera de ardere este pre&ăzută cu supape de

admisie i supape dee&acuare

1. 6andamentul micdepinde de β ) raportul de

cretere a presiunii întimpul comprimăriiλ  ) raportul de cretere a presiunii în procesul deardere4ste complicată constructi&datorită mecanismului pentru comanda supapelor J nu se mai construiete.

+u ardere la&olum constant

+amera de ardere nu aresupape 'iind alimentatăcontinuu cu aer comprimat

i combustibil

1. 6andamentul termicdepinde de

β ) raportul de cretere a presiunii în timpulcomprimării

ϕ ) raportul de creteretotală a temperaturii

3

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 7/40

+irculaţiaagentului

termic

+u circuitdesc-is

#azele e&acuate din camerade ardere trec prin turbină iapoi sunt e&acuate înatmos'eră la temperaturi de/:): grade +elsius

1. 6andamentul estescăzut !13)18 K$datorită pierderilorde căldură, dar aumasă i &olum

redus.2. 6andamentul poatecreste p7nă la !/:):$ K prinintroducerea unuirecuperator decăldură care însădetermină cretereamasei i a&olumului.

+u circuit înc-is

<n general agentul motor este aerul curat care e&acuat

din turbină într)unsc-imbător de căldură este

aspirat de compresor.

1. %atorită creterii presiunii medii în circuit, la puteri egale, aredimensiunii mai mici cainstalaţia de turbină cu gazeîn circuit desc-is.

+u circuit mixt

4ste compusă dintr)uncircuit înc-is comune pe o

 porţiune) compresorul de înaltă

 presiune alimentează at7t

camera de ardere c7t iturbina.

1.6andamentulinstalaţiei este de !/:)/2 K$.2.%atorită complexităţiisunt 'olosite doar pentru

unităţi de mare putere.Turbină cuexpansiune

Halori'icareacăldurii

reziduale!e&acuate din

turbină$

=ără recuperare%in turbină gazele, la

temperaturi de /:): :+,sunt e&acuate în atmos'eră .

1. %atorită pierderilorde căldură randamentultermic este mic !13)18 K$.

2. (u a&antajul maseimici i &olumului redus.

+u recuperare #azele e&acuate de turbinătrec dintr)un recuperator de

căldură care 'olosetetemperatura acestora pentruîncălzirea aerului re'ulat în

compresor.

1. 4ste o metodă decretere a randamentului

termic !de la 18K p7nă la:K$.2. +rete masa

&olumului i complexitateainstalaţiei.

5

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 8/40

+u cicluricombinate

+ele mai utilizate suntciclurile combinate gaze)abur. #azele e&acuate din

turbină cu gaze sunt trimiseîntr)un cazan recuperator 

 pentru producerea de abur supraîncălzit.+u termo'icare

istemul dealimentare al

turbinei

+u cameră deardere

+amera de ardere estecomponenta instalaţiei în

care energia c-imică acombustibilului este

trans'ormată în energietermică a gazelor de ardere

cu care este alimentată

turbina.

1. +onstructi&camerele de ardere pot 'iînc-ise !se utilizează rar$ idesc-ise.

Princi!iu% ( &unc)i$nar

Cic%u% .$u%

+ea mai simplă turbină cu gaze este 'ormată dintr)un compresor , care este montat pe acelai ax cu o

turbină. +ompresorul absoarbe aerul din atmos'eră i îl comprimă la presiunea de c7ţi&a bar. (erulcomprimat ajunge într)o cameră de ardere, în care este introdus i un combustibil. (ici are locarderea la presiune constantă, cu creterea temperaturii i a &olumului gazelor produse prin ardere.#azele de ardere se destind în turbină, produc7nd lucru mecanic, iar apoi sunt e&acuate în atmos'eră.+iclul termodinamic al unei ast'el de turbine cu gaze este ciclul Joule, cunoscut în literatura englezăde specialitate ca ciclul Brayton.

8

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 9/40

Trans'ormările care au loc în di'eritele părţi componente ale unei turbine cu gaze.

Trans'ormările termodinamice din ciclu sunt

• 1 J 2 compresie izoentropicăF• 2 ) / încălzire izobarăF• / ) destindere izoentropicăF• ) 1 răcire izobară.

6andamentul termic al ciclului Joule ideal  'ără recuperator este

unde este raportul de compresie G p2 L p1, iar k  este exponentul adiabatic al gazului.

*entru aer, cu k  G 1, , i pentru un raport de compresie de 1 !&aloare uzuală$, randamentul termical ciclului este de :,/9. 6andamentul termic al ciclului 0oule ideal crete continuu cu creterearaportului de compresie, însă creterea acestui raport este limitată de rezistenţa materialelor i de pierderile din ciclul real.

9

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 10/40

+iclul 0oule real ! cu albastru$, 'aţăde ciclul 0oule ideal !cu negru$.

6andamentul termic al ciclului Joule real  'ără recuperator, lu7nd în considerare i randamenteleinterne ale turbinei i compresorului este [11]

*entru aer, un raport de compresie de 1, T 1 G /:: M , T / G 1:: M, G :,8 i G :,5 !&aloriuzuale$ randamentul ciclului real este de :,/:: , mult mai mic dec7t al ciclului ideal. 6andamentultermic al ciclului 0oule real are un maxim pentru un anumit raport de compresie !pentru exemplul de

mai sus, c-iar acel 1$. <n practică, randamentele e'ecti&e !la cuplă$ sunt i mai mici dec7t celetermice, datorită in'luenţei randamentului mecanic al agregatului.

Cic%u% .$u% cu rcu!ra#$r

+iclul 0oule cu recuperarea căldurii e&acuate.

1:

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 11/40

*entru mărirea randamentului termic se 'olosesc recuperatoare care recuperează o parte din căldurae&acuată odată cu gazele arse în atmos'eră q)N i o reintroduc în ciclu q2)2N. 6andamentul termic alciclului 0oule ideal cu recuperator este [12]

*entru exemplul de mai sus cu G 1, din trans'ormarea izoentropică se obţin T 2 G 3: M , T  G 392M, cu care randamentul ciclului este de :,35, ce&a mai mare dec7t a ciclului 'ără recuperator. <nexemplul prezentat di'erenţa între T  i T 2 este mică, deci c7tigul dat de recuperator este mic. <n practică este greu de obţinut o di'erenţă de temperaturi mare, din cauza limitărilor date de materiale.<n ciclul real in'luenţa recuperatorului este ce&a mai mare, dar nu cu mult. 4xpresia matematică arandamentului termic al ciclului 0oule real cu recuperator se complică 'oarte mult.

Cic%u cu &rac)i$nara c$+!r"ii "au a ("#in(rii

O altă cale de îmbunătăţire a randamentului termic al ciclului este 'racţionarea compresiei, curăcirea intermediară a aerului, respecti& 'racţionarea destinderii în turbină, cu reîncălzirea agentuluitermic, aspecte detaliate în ciclu termodinamic.

6ealizarea practică a răcirii intermediare a aerului comprimat se poate 'ace

• la turbine cu gaze de a&iaţie, unde greutatea agregatului e critică, prin injecţie de apă întretreptele compresoruluiF

• la celelalte turbine, prin sc-imbătoare de căldură montate între trepte.

6ealizarea practică a reîncălzirii gazelor se poate 'ace

•  prin arderea unei cantităţi suplimentare de combustibil în camere de ardere intermediare întrecorpurile turbineiF

•  prin sc-imbătoare de căldură montate între corpurile turbinei.

(mbele metode măresc mult dimensiunile instalaţiei i nu sunt adec&ate pentru turbinele cu gaze dea&iaţie.

Cic%u ("c/i" 0i nc/i"

Ia turbinele cu gaze care lucrează cu aer absorbit din atmos'eră i e&acuează gazele de ardere tot înatmos'eră !majoritatea cazurilor$, ciclul nu este e'ectuat complet în instalaţie, trans'ormarea 4-1 e'ectu7ndu)se în atmos'eră. e spune că turbina lucrează în ciclu deschis. %acă însă se 'olosete unalt agent termic, di'erit de aer, acesta trebuie reţinut, caz în care toate trans'ormările din ciclu serealizează în instalaţie, i se spune că turbina lucrează în ciclu închis. (st'el de cicluri înc-ise seînt7lnesc în centrale nucleare, iar agentul termic este uzual dioxidul de carbon sau -eliul.

  <n aplicaţiile na&ale motoarele turboreactor asigură propulsia na&elor 'ie ca sursă unică de putere, 'ie în combinaţie cu motoare cu piston sau turbine cu abur.c "nstalaţiile de 'orţă na&ale cu turbine cu gaze sunt compuse din două părţi distincte

11

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 12/40

  a$ o parte care generează gazele de lucru, în care energia c-imică a combustibilului estetrans'ormată în energie termică rezult7nd gazele de ardere, cu o anumită energie potenţială icinetică, corespunzătoare cantităţii de combustibil arse în instalaţie.  b$ o parte care dez&oltă putere, în urma trans'ormării entalpiei gazelor de lucru în energiemecanică, pe care o dă la axul turbinei cu gaze.

  <n 'uncţie de modul cum sunt generate gazele de ardere, instalaţiile de turbine cu gaze seîmpart în două mari categorii   a$ instalaţii cu compresor de aer i cameră de ardere sau instalaţii de tip clasicF  b$ instalaţii cu generatoare de gaze cu pistoane libere !##*I$. 

Princi!iu% ( &unc)i$nar a in"#a%a)ii%$r ( &$r)' na,a% cu #urbin cu gaz

"nstalaţiile de 'orţă din această categorie sunt compuse din două părţi distinctea$ o parte care generează gazele de lucru, în care energia c-imică a combustibilului

este trans'ormată în energie termică, rezult7nd gazele de ardere, cu o anumită energie potenţială i cinetică, corespunzătoare cantităţii de combustibil arse în instalaţieF

 b$ o parte care dez&oltă putere, în urma trans'ormării entalpiei gazelor de lucru înenergie mecanică, pe care o dă la axul turbinei cu gaze.  <n 'uncţie de modul cum sunt generate gazele de ardere, instalaţiile de turbine cu gaze seîmpart în două mari categorii

a$ instalaţii cu compresor de aer i cameră de ardere sau instalaţii de tip clasic !'igura "".2.2.a$F b$ instalaţii cu generatoare de gaze cu pistoane libere!##*I 'ig. "".2.2.b$.

  <n 'igura !"".2.2.a$ este dată sc-ema de principiu pentru o instalaţie de turbine cu gaze cuardere la presiune constantă, în 'orma cea mai simplă. (erul aspirat din exterior este comprimat decompresorul 2 i re'ulat în camera de ardere 12, unde este introdus i combustibilul !lic-id, gazossau solid sub 'orma de pra'$. (rderea amestecului de aer i combustibil are loc la presiune constantă,dată de compresor, iar gazele rezultate în urma arderii sunt introdu)se în turbina cu gaze

,3 la o temperatură ridicată i o anumită entalpie, unde are loc trans'ormarea energiei potenţiale icinetice în energie mecanică. 4nergia mecanică, prin intermediul reductorului de turaţie 5 i a linieiaxiale 8, este transmisă elicei 9 care realizează 'orţa de propulsie.  +ompresorul de aer este antrenat de turbina compresorului , cu care 'ormează grupulturbocompresor ce acţionează i pompa de injecţie a combustibilului /. *ul&erizarea combustibiluluiîn camera de ardere se 'ace prin injectorul 1:, iar aprinderea iniţială prin bujia 11, 'lacăra 'iindîntreţinută mai departe datorită temperaturii ridicate din camera de ardere.  <n 'aza de pornire a instalaţiei se utilizează motorul electric care acţionează grupulturbocompresor, p7nă c7nd intră în 'uncţiune turbina compresorului.  *rin in&ersorul 1/ se poate 'ace in&ersarea sensului de rotaţie !de mar$, aliment7nd 'ieturbina cu gaze de mar înainte , 'ie turbina cu gaze la mar înapoi 3.  <n 'igura de mai jos este dată sc-ema de principiu pentru o instalaţie de turbine cu gazela presiune constantă, în 'orma cea mai simplă.

12

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 13/40

 =ig. "".2.2.a c-ema instalaţiei de turbine cu gaze cu ardere la presiune constantă, de tip clasic cucompresor i arzător 

1) motor electric de pornire , 2) compresor de aer, /) pompa de injecţie pentru combustibil, )turbina cu gaze pentru antrenarea compresorului, ) turbina cu gaze pentru mar înainte, 3)turbinacu gaze pentru mar înapoi, 5)reductor de turaţie, 8) linia axiala , 9) elice pentru propulsie cu pas 'ix,1:) injectorul de combustibil, 11) bujia pentru aprinderea combustibilului, 12) camera de ardere la presiune constanta, 1/) in&ersor de mar.

=ig."".2.2.a c-ema instalaţiei de propulsie cu turbine cu gaze1) compresor de aer, 2) compresor de aer, /) turbina de presiune înaltă, ) turbina de joasă presiune,

) camera de ardere, 3) sc-imbător de căldură, 5)sc-imbator de căldură. 

<n 'igura !"".2.2.b$ este reprezentată sc-ema de principiu a unei instalaţii de turbine cu gaze,cu generatoare de gaze cu pistoane libere!##*I$. <n sc-emă este dat un singur generator, dar înrealitate sunt mai multe generatoare grupate, care debitează gazele de ardere într)un colector comun1 de unde se poate alimenta 'ie turbina cu gaze de mar înainte 2/, 'ie cea de mar înapoi 2. +ele

1/

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 14/40

două turbine acţionează elicea de propulsie 21 prin intermediul reductorului de turaţie 19 i liniaaxială 2:.  #eneratorul de gaze cu pistoane libere este 'ormat dintr)un cilindru)motor 11, situat intre doicilindri)compresori . în cilindru)motor se a'lă două pistoane opuse 5, care sunt rigide cu partea decompresie / i se pot mica liber, neexist7nd alte piese în micare!nu au ambreiaj$.

  <n cilindrul)motor are loc un ciclu identic ca la motoarele diesel în doi timpi cu înaltăsupraalimentare i baleiaj în ec-icurent, în care se produce trans'ormarea energiei c-imice acombustibilului în energia termică a gazelor de lucru, corespunzător unei anumite entalpii, i energiacinetică i potenţială a gazelor de lucru.  *entru pornirea generatorului de gaze cu pistoane libere se introduce aer sub presiune încilindrul tampon 2 , prin tubulatura de aer 1, care împinge pistoanele libere 5 spre interior,comprim7nd în acelai timp aerul din cilindrii)compresori i cilindrul)motor 11.+and pistoaneleajung în *.D.". are loc injecţia combustibilului, aprinderea, arderea i destinderea, în acelai mod cala motoarele diesel în doi timpi.

%eplasarea pistoanelor libere 5 pune în 'uncţiune i treptele de compresie , ast'el că ladeplasarea lor spre exterior are loc aspiraţia în cilindrii)compresori , totodată a&7nd loc i o

compresie a pernelor de aer din cilindrii)tampon 2, cu trans'ormarea energiei cinetice de micare a pistoanelor în energie potenţială a aerului comprimat din perne, 'r7n7nd elastic micarea pistoanelor.+ursa de întoarcere !spre interior$ este produsă de energia pernelor de aer 2, în acelai timp a&7ndloc i comprimarea aerului din cilindrii)compresori i re'ulat în colectorul de baleiaj 12, prinsupapele de re'ulare 3.<n acelai timp are loc i comprimarea aerului din cilindrul motor 11.%incolectorul de baleiaj 12, aerul intră prin 'erestrele de admisie i baleiaj 8, în cilindrul motor 11,realiz7nd baleiajul în ec-icurent i umplerea cu aer a cilindrului motor. O parte din aerul de baleiajiese prin 'erestrele 1, împreună cu gazele de e&acuare, i ajunge în colectorul de gaze 1/.(mesteculde aer la baleiaj cu gazele de e&acuare 'ormează gazele de lucru ce alimentează turbinele cu gaze.

%eoarece compresiunea i re'ularea aerului de baleiaj se 'ace în timpul cursei spre interior a pistoanelor libere, acestea sunt de tipul spre interior cu pistoane opuse.

<n principiu, aceste instalaţii pot 'i cu simplă sau dublă acţiune, cu un piston sau pistoaneopus, de tip spre interior sau spre exterior.Ia ieirea din instalaţie, gazele de lucru au o entalpie ridicată, pe care o cedează în procesul

de destindere în turbina cu gaze, în urma trans'ormării rezult7nd lucrul mecanic de acţionare a elicei.incronizarea micării celor două pistoane libere este asigurată de dispoziti&ul de

sincronizare 2.<n comparaţie cu instalaţiile clasice de turbine cu gaze, generatoarele de gaze cu pistoane

libere înlocuiesc compresorul de aer, camera de ardere i turbina de acţionare a compresorului.

1

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 15/40

=ig. "".2.2.b c-ema instalaţiei de turbine cu gaze cu generatoare de gaze cu pistoane libere#.#.*.I.

a) sc-ema 1) tubulatura de aer comprimat pentru pornire!lansare$ , 2) cilindru)tampon!camera amortizorului$, /) partea de compresie a pistonului liber, ) cilindru)compresor, )supapa de aspiraţie, 3) supapa de re'ulare, 5) piston liber !partea din motor$, 8) 'erestre de

 baleiaj, 9) corpul, 1:) injectorul de combustibil, 11) cilindru)motor, 12) colectorul de baleiaj,1/) colector secundar de gaze !indi&idual$, 1) 'erestre de e&acuare, 1) colector de gaze principal, 13) &al&ula principala pentru tubulatura de gaze a turbinei de mar înapoi, 15)

tubulatura de gaze pentru turbina de mar înapoi, 18) turbina cu gaze pentru mar înapoi, 19)reductorul de turaţie, 2:) linia axială !arborele portelice$, 21) elicea pentru propulsie !cu pasul'ix$, 22) tubulatura de e&acuare a gazelor, 2/) turbina de gaze pentru mar înainte, 2) &al&ula principală pentru tubulatura de gaze a turbinei de mar înainte, 2) &al&ula principală pentru

tubulatura de gaze a turbinei de mar înapoi, 2) dispoziti&ul de sincronizare

P$%uara cauza#'*oluanţii emii de turbinele cu gaze sunt aceiai ca în oricare alt proces de ardere dioxizii de carbon!+O2$ i de sul'  !O2$, monoxidul de carbon !+O$ i oxizii de azot !BOx$.

6educerea +O2 este limitată de 'enomenul de ardere în sine, cantităţile emise 'iind proporţionale cucantităţile de combustibil ars. 6educerea acestor emisii se poate 'ace prin îmbunătăţirearandamentului ciclului termic, îmbunătăţire care, pentru o putere dată a turbinei, determină unconsum de combustibil mai redus.

1

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 16/40

6educerea O2 se poate obţine numai 'olosind un combustibil 'ără sul' . %e aceea este pre'erat gazulnatural. %acă se 'olosesc combustibili lic-izi !de exemplu la turbinele mobile$, este pre'erabilădesul'urarea prealabilă a combustibilului la ra'inărie.

6educerea +O se poate obţine printr)o ardere completă din punct de vedere chimic !ardere perfectă$

a combustibilului, lucru care necesită cantităţi de aer sporite în procesul de ardere, însă acest lucrunu este o problemă la turbinele cu gaze, care oricum 'uncţionează cu cantităţi de aer mai mari dec7tstrict cele necesare arderii. 4&entualele urme pot 'i eliminate prin metode +6 ) reducere selecti&ăcatalitică !engleză elective !atalytic "eduction$.

6educerea BOx se poate obţine prin scăderea temperaturilor de ardere, ceea ce însă a'ecteazărandamentul ciclului, sau prin reducerea c-imică a BOx 'ormat, de exemplu prin procedee +6 sauB+6 ) reducere selecti&ă necatalitică !engleză elective #on$!atalytic "eduction$. (mbele procedee au deza&antaje, +6 necesită catalizatori scumpi, care se consumă, iar B+6 produceemisii de amoniac !BE/$.

Dăsurile de reducere ale poluanţilor sunt costisitoare i se justi'ică în cazul emisiilor totale mari, înspeţă pentru ţările industrializate.

D"crira !'r)i%$r c$+!$nn#

 C$+!r"$ru%

6olul compresorului este de a realiza comprimarea agentului termic !de obicei aerul$, realiz7ndtrans'ormarea 1 2 din ciclul 0oule. e 'olosesc exclusi& compresoare cu palete.

+ompresoarele pot 'i

• centri'ugaleF • axiale.

!ompresoarele centrifu%ale au un raport de compresie pe treaptă mai mare, deci pentru un raport decompresie total dat trebuie mai puţine trepte, deci agregatul rezultă mai uor. 6andamentul acestorcompresoare este însă mai mic. +ompresorul centri'ugal s)a 'olosit la primele motoare cu reacţie alelui =ran? @-ittle, inclusi& la motorul 6olls)6oAce #ene. (ctual este 'olosit pe scară largă laturbinele cu gaze pentru elicoptere mici, agregate care trebuie să 'ie c7t mai uoare.

!ompresoarele axiale au un raport de compresie pe treaptă mai mic, deci pentru un raport de

compresie total dat trebuie multe trepte, deci agregatul rezultă mai lung, însă de diametru mai mic.6andamentul acestor compresoare este mai bun. +ompresorul axial este 'olosit pe scară largă laturbinele cu gaze pentru toate turbinele pentru propulsia a&ioanelor, unde contează diametrul mic irandamentul bun, i toate turbinele energetice, unde contează randamentul bun.

 

13

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 17/40

+ompresoarele de aer, ca elemente principale de bază ale instalaţiilor cu gaze, trebuie săasigure următoarele condiţii

a$ să 'urnizeze în camerele de ardere un curent de aer uni'orm, continuu i 'ără pulsaţiiF

 b$ să asigure un grad de comprimare al aerului c7t mai mare i la un randament

maximFc$ să aibă greutatea i dimensiunile c7t mai reduse, pentru un anumit consum de aer i un anumit grad de comprimareF

d$ să prezinte o mare siguranţă în exploatare i să aibă o construcţie c7t mai simplă.

<n compresorul centri'ugal, energia mecanică este utilizată pentru accelerarea aerului, latrecerea acestuia prin rotor, energia cinetică trans'orm7ndu)se în energie potenţială, o parte în rotor,iar alta în stator.

<n trecerea aerului prin rotor i stator, acesta îi sc-imbă direcţia, su'erind în 'iecare treaptă oîntoarcere la 9:o, una la 18:o i încă una la 9:o.

Temperatura aerului la ieirea din compresor c7nd nu se 'ace răcirea este de circa

1:.2:

o

+. <n mod normal, se 'ace răcirea aerului între trepte sau intre compresoare., c7nd acesteasunt legate în serie. 4lementul principal al compresorului este rotorul 2, 'ormat dintr)un disc cu oserie de palete radiale drepte 3. *eretele discului i pereţii paletelor 'ormează canalele de scurgere aaerului.

%i'uzorul / este o supra'aţă inelară plană sau conică, dispusă concentric în jurul rotorului. 4l poate 'i 'ără palete!'ig."".2..1.2.a$ sau cu palete de dirijare a aerului!'ig."".2..1.2.b.$. %i'uzorul cu palete este precedat de un spaţiu inelar liber. %upă di'uzor urmează ajutajele de ieire, care dirijeazăaerul spre camera de ardere.

+ompresoarele centri'ugale pot a&ea rotoare cu palete pe o singură 'aţă !'ig."".2..1.2.$ sauambele 'eţe, i cu aspiraţie bilaterală !'ig."".2..1.1.$.<n cazul paletelor pe ambele 'eţe, pentru aceeai&iteză a aerului la intrarea în rotor diametrele de intrarea i ieire a aerului din rotor sunt mai mici.

*rincipiul de 'uncţionare a compresorului este următorul aerul a'lat între paletele rotoruluise pune în micare de rotaţie odată cu rotorul compresorului i, sub acţiunea 'orţelor centri'ugale, sedeplasează spre peri'erie, cre7nd în acelai timp o depresiune la intrarea în rotor, ceea ce 'ace caaerul din a'ara sa pătrundă în compresor prin canalul de intrare. <n rotor, presiunea i &iteza aeruluicresc datorită 'orţei centri'uge. O parte din energia cinetică acumulată de aer în rotor se trans'ormăîn energie potenţială în di'uzor, unde presiunea continuă să crească datorită micorării &itezei. %easemenea, în ajutajele de ieire, c7t i în canalele ce duc la camera de ardere.

=ig."".2..1.1. c-ema principală a compresorului =ig."".2..1.2. c-ema de principiu a centri'ugal cu palete pe ambele 'ete i aspiraţie compresorului centri'ugal, cu

15

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 18/40

 palete pe bilaterală o 'aţă, cu una si cudoua trepte de a) secţiune longitudinalăF compresie

 b) &edere laterală a rotorului cu palete radiale a) compresorul centri'ugal cu o treaptăsi di'uzorul cu palete de dirijare a aerului. 1) canalul de intrareF

  2) rotorulF

  /) di'uzorul 'ără palete de dirijare aaeruluiF  ) ajutajul de ieireF  ) axul de antrenareF  3) palete radialeF  5) statorulF b) &edere laterala a rotorului cu paleteradiale i di'uzorulF

 c) compresorul centri'ugal cu douatrepte.

 

=ig."".2..1./. c-ema compresorului centri'ugal cu di'uzor spiral i polispiral)rectiliniu a) cu di'uzor spiralF b) cu di'uzor polispiral)rectiliniu.

Ca+ra ( ar(r

6olul camerei de ardere este de a realiza introducerea căldurii în ciclu prin arderea unuicombustibil, realiz7nd trans'ormarea 2  din ciclul 0oule. +amerele de ardere au în interior ocămaă răcită cu aerul de diluţie, cămaă care ecranează 'lacăra i protejează ast'el corpul exterior alcamerei. (prinderea iniţială se 'ace cu o bujie.

+amerele de ardere pot 'i

18

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 19/40

• indi&idualeF• inelare.

!amerele de ardere individuale sunt de 'ormă tubulară i se montează mai multe în jurul axuluiagregatului. <n camerele de ardere indi&iduale este mai uor de asigurat stabilitatea arderii, adică se

e&ită ruperea 'lăcării, iar în caz de rupere, ruperea nu se propagă în celelalte camere, ba din contră,acestea, prin canalizaţii pre&ăzute special în acest scop ajută la reaprindere. Bu întotdeauna 'iecarecameră de ardere are bujie proprie, deoarece, cum s)a spus, camerele comunică între ele i 'lacăra setransmite.

!amerele de ardere inelare au un spaţiu de ardere unic, inelar. <n aceste camere este mai greu destabilizat 'lacăra, dozajul aer)combustibil, &itezele de introducere a aerului prin di&ersele secţiuni igeometria camerei 'iind critice. +amerele inelare însă au mai puţine repere i sunt mai uoare, 'iinddin punct de &edere te-nologic mai e&oluate.

!ombustibilii 'olosiţi la turbinele cu gaze sunt

• combustibili lichi&i ) nu sunt necesari combustibili cu 'racţiuni uoare, cum ar 'i benzina, se pot 'olosi combustibili mai grei, ca petrol, ?erosen !petrol de a&iaţie$, gazolină, combustibillic-id 'olosit la încălziri i, la instalaţiile staţionare, c-iar păcură.

• combustibili %a&o'i ) gaz natural, biogaz, gaz de aer , gaz de apă, gaz de gazogen, gaz desinteză, gaz de 'urnal, gaz de cocserie i c-iar -idrogen !experimental$.

%ei camerele de ardere pot arde i combustibili solizi !cărbune sub 'ormă de pra'$, cenua conţinutăde acest tip de combustibili este abrazi&ă, ast'el că ei nu sunt 'olosiţi. %acă totui se dorete

'olosirea lor drept combustibili pentru turbine cu gaze, cea mai bună soluţie este gazei'icarea lor prealabilă. %e asemenea, gazele care conţin pra' trebuie în prealabil despră'uite.

 +amera de ardere 'iind un element component important, siguranţa i e'icacitatea'uncţionării instalaţiilor de turbine cu gaze depind de construcţia sa i de modul cum decurge procesul de ardere în cameră.

  +amera de ardere trebuie sa îndeplinească următoarele condiţiia$ aprinderea să 'ie simplă i c7t mai sigură la pornirea instalaţieiF b$ arderea să 'ie stabilă !'ără pulsaţii, întreruperi, înăbuirea sau aruncarea 'lăcării$ la orice

regim de 'uncţionareF

c$ lungimea 'lăcării c7t mai sigură, c7t mai scurtă, pentru a nu pleca pe e&acuarea spreturbină,d$ răcirea sigură în zonele unde au loc supraîncălziri!circa 2:::o+$, pierderea de căldură în

timpul arderii sa 'ie minime!prin pereţii camerei de ardere sau prin arderi c-imice incomplete$,e$ rezistenţa aero i gazodinamică să 'ie c7t mai micăF'$ randamentul sa 'ie c7t mai mare,g$ dimensiunile camerei de ardere să 'ie c7t mai reduse pentru o anumită cantitate de căldură

realizată.<n general, camerele au corpul !carcasa exterioară$ în 'orma tubulară.

19

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 20/40

<n interior, concentric cu aceasta, se a'lă camera sau tubul de 'oc. Ia toate camerele deardere, aerul care pătrunde prin secţiunea de intrare 1 se împarte în două părţi o cantitate mică deaer, aerul primar în proporţie de 2:/:K din debitul total, este îndreptată direct în zona de ardere,care ocupă partea din 'aţă a camerei i asigură arderea întregii cantităţi de combustibil, realiz7ndu)seo temperatură de circa1::..18::o+, care 'a&orizează stabilitatea 'lăcării. O mare cantitate de aer ,

aerul secundar, în proporţie de 5:)8:K din debitul total, circulă prin exteriorul tubului de 'oc,ocolind zona de ardere, i apoi pătrunde în zona de amestec din partea posterioară a camerei deardere! partea dinspre turbină$, printr)o serie de ori'icii i canale speciale. în zona de amestec, aerulse amestecă cu gazele rezultate în zona de ardere, reduc7ndu)le temperatura i totodată determinăarderea produselor oxidate incomplet i o cantitate de combustibil neras. Temperatura amestecului semicorează p7nă la temperatura admisibilă în 'aţa turbinelor , adică 8::o+ pentru instalaţiilena&ale. (erul secundar mai are i rolul de a răci pereţii tubului de 'oc i de a 'orma un strat izolator de căldură între aceasta i carcasa exterioară a camerei de ardere. Ia un exces de ardere prea mare,amestecul de aer i combustibil se aprinde mai greu, iar procesul de ardere este instabil i deintensitate mică. +-iar dacă amestecul se aprinde, 'lacăra poate 'i întreruptă 'oarte uor de curent deaer care trece prin aceasta. %e asemenea, 'lacăra care apare în zona de ardere este stabilă numai dacă

&iteza aerului care pătrunde este mai mică dec7t &iteza aerului la intrarea în camera de ardere p7nă lao &iteză de :.3: mLs, prin mărirea secţiunii de trecere respecti&e.  +urenţii de gaze calde, turbionate în sens contrar aerului, asigura aprinderea amestecului proaspăt i arderea lui stabilizată. "niţial, la pornirea camerei de ardere se utilizează bujia electrică 8,cu ajutorul căreia se amorsează arderea amestecului de aer i combustibil.

  =ig."".2..2.1. c-ema camerei deardere indi&iduale simple  a ) camera de ardereF 1)tubulatura de combustibilF 2)carcasa exterioaraF /) camera!tubul$ de 'ocF ) ecranul

!stabilizatorul de 'lacără$F )injectorul cu diuză pentru pul&erizareF

3) turbionatorul de aerF 5)intrarea aerului comprimat încamera de ardereF 8) bujia pentru aprindereacombustibiluluiF 9) conductorelectric de înalta tensiuneF 1:)ieirea amestecului de gaze iaer din camera de ardereF

  b ) diagramele de &ariaţie atemperaturii !T$ i a &itezei gazelor,de)a lungul camerei de ardere.

2:

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 21/40

4cranele stabilizatoare de 'lăcări au 'orma unor trunc-iuri de con goale, cu numeroaseori'icii, i îndreptate cu baza mare spre zona de ardere!'ig."".2..2.2.$ sau 'orma unor grătare planesau tronconice, 'ormate din placi subţiri cu un mare număr de ori'icii !'ig."".2..2.2.$ care permittrecerea aerului primar. Tot în scopul obţinerii unui amestec uni'orm i intensi& al aerului primar cucombustibilul injectat se montează în acelai plan cu injectorul sau în 'ata acestuia turbionatoare

speciale 3, 'ormate dintr)o serie de palete 'ixe radiale i curbate, dispuse sub un ung-i anumit.%eoarece turbionarea amestecului duce la aruncarea unor părticele de combustibil părţile laterale alecamerei de ardere, o parte din aerul secundar se duce la peri'eria zonei de ardere printr)o serie deori'icii practicate în peretele tubului de 'oc /.

=ig."".2..2.2.c-ema camerei de ardere cu &aporizare prealabila a combustibilului1) tubulatura de combustibilF 2) carcasa exterioaraF /) camera ! tubul $ de 'ocF ) ecranul!stabilizatorul de 'lacăra $F ) injectorul cu diuza pentru pul&erizareF3) turbionatorul de aerF 5) intrarea aerului comprimat în camera de ardereF 8) bujia pentruaprinderea combustibiluluiF 9) conductor electric de înalta tensiuneF 1:) ieirea amestecului de

gaze i aer din camera de ardereF 11) tuburile de &aporizare a combustibiluluiF 12) camera de&aporizare.

  *entru obţinerea unui amestec mai bun de aer i combustibil, a micorării timpului de arderei a măririi stabilităţii 'lăcării, se poate 'olosi &aporizarea prealabilă a combustibilului !'ig."".2..2.2.$, unde este prezentată o cameră de ardere cu &aporizare prealabilă a combustibilului. <naceasta cameră de ardere 'aţă de cea prezentată anterior apare în plus camera de &aporizare cutuburile de &aporizare a combustibilului, care sunt în&ăluite la exterior de gazele 'ierbinţi. #radul de pul&erizare al combustibilului in'luenţează procesul de ardere în sensul măririi &itezei de ardere i propagare a 'lăcării, cu c7t pul&erizarea este mai 'ină i mai uni'ormă. Dărind presiunea de injecţie,gradul de pul&erizare crete.

+lasi'icarea camerelor de ardere1$ după 'elul combustibilului a$ lic-id cu injectoareF   b$ gazos cu arzătoareF  c$ solid pul&erizat cu un curent de aerF2$ după direcţia i sensul de introducere a aerului i a combustibilului  a$ ec-icurentF

  b$ contracurentF  c$ ung-iulară unde aerul este perpendicular pe

direcţia de micare a gazelor arse.

21

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 22/40

  d$ ciclon constă în introducerea tangenţială a aeruluiîn camera de ardere.

Turbina

6olul turbinei este de a realiza destinderea agentului termic !de obicei gaze de ardere$, realiz7ndtrans'ormarea 4 din ciclul 0oule. Turbina trans'ormă entalpia a gazelor înt7i în energie cinetică, prin accelerarea prin destindere a agentului termic i trans'ormarea de către palete a acestei energiiîn lucru mecanic, transmis discurilor turbinei i apoi arborelui.

*aleta unei turbine cu gaze 6olls)6oAceLTurbo)Cnion 6; 199. *e bordul de atac se obser&ăori'iciile pentru obţinerea 'ilmului de aer necesar pentru răcirea paletei.

*iesele esenţiale sunt a(uta(ele turbinei !a nu se con'unda cu ajutajul unui turboreactor$ i paletele, piese supuse unor solicitări termice i mecanice extreme. %e aceea ele trebuie construite din

materiale speciale, rezistente la temperaturi c7t mai mari i se pre&ăd cu sisteme de răcire. (ctual,temperaturile la intrarea în turbină au depăit în unele cazuri !turbine pentru a&ioane militare$temperatura de 18:: P+, paletele 'iind 'ăcute în acest caz din materiale ceramice poroase, prin poriilor circul7nd aer pro&enit de la compresor, relati& rece.

 

Arb$r%

Turboreactorul 6olls)6oAce )lympus *+, cu doi arbori coaxiali, 'olosit la motorizarea a&ionului+oncorde.

22

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 23/40

Turbo&entilatorul 6olls)6oAce "B -.. cu trei arbori coaxiali, 'olosit la motorizarea a&ionuluiIoc?-eed I)1:11 QTritarR.

(rborele turbinei asigură transmiterea puterii între turbină, compresor, cuplă, demaror, pompe etc.Cn singur arbore nu asigură turaţiile optime pentru toate componentele, aa că există construcţii pe

unul sau pe mai mulţi arbori coaxiali.• c-emele cu un arbore sunt speci'ice primelor turbine cu gaze. (ceste sc-eme permit

antrenarea compresorului la turaţia turbinei i, printr)un reductor a elicelor, pompelor  saugeneratoarelor electrice.

• c-emele cu doi arbori au pe arborele exterior turbina de înaltă presiune i compresorul deînaltă presiune, iar pe arborele interior turbina de joasă presiune, compresorul de joasă presiune i e&entual acţionarea reductorului. (ceste sc-eme sunt obinuite la turbinele dea&iaţia actuale.

• c-emele cu trei arbori au pe arborele exterior turbina de înaltă presiune i compresorul deînaltă presiune, pe arborele intermediar turbina de medie presiune i compresorul de joasă

 presiune, iar pe arborele interior turbina de joasă presiune i acţionarea reductorului. Iasc-emele cu trei arbori este 'oarte di'icilă coordonarea lor i 'oarte puţini producători dinlume dispun de te-nologia necesară în aceste caz.

Turbina cu gaz

  %in punct de &edere constructi& i al principiului de 'uncţionare, turbinele cu gaze suntasemănătoare cu turbinele cu abur 'olosite i ele la propulsia na&elor. %atorită înlocuirii agentului

termic !a aburului cu gaze$, turbinele cu gaze au un număr de trepte mai mic i o serie de particularităţi constructi&e prin care se deosebesc de turbinele cu abur. *entru a scoate în e&idenţăaceste particularităţi se iau pentru analiza două instalaţii de aceeai putere ::: ?@ i turaţie /3::rot.Lmin., una a&7nd turbina cu gaze i cealaltă turbina cu abur. %acă la turbina cu abur este necesar un debit de abur :,5m/Ls!2tL-$, la o temperatură de :o+, o presiune de /2daBLcm2 la intrare i o presiune :,:daBLcm2  la condensor, pentru turbina cu gaze este necesar un debit de gaze de28:m/Ls!2/:tL-$ la o temperatură de 3:o+, o presiune de 3daBLcm2  la intrarea în turbină i o presiune de e&acuare de 1,:/daBLcm2. 6ezultă pentru turbina cu gaze un consum speci'ic de3?gL?@L-, iar pentru cea cu abur un consum speci'ic de ,8?g.L?@L-, debitul necesar de gaze înm/Ls 'iind de : de ori mai mare dec7t debitul de abur. (ceasta este o consecinţă a 'aptului că, la

2/

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 24/40

aceeai temperatură, entalpia gazelor este mult mai mică dec7t entalpia aburului, de aceea turbina cugaze are trepte mai puţine.

<n prezent, cele mai 'olosite turbine cu gaze sunt cele cu reacţiune. *entru cazul analizat maisus, raportul dintre debitul &olumetric la intrarea i ieirea din turbina cu abur este de 2:, ceea ceînseamnă că, în primul caz, &olumul aburului crete, prin destinderea în turbină, de 2: de ori, iar în

al doilea caz, &olum gazelor creste de /,9 ori.+a urmare, lungimea paletelor la turbina cu gaze &ariază 'oarte puţin de la o treaptă la alta,însă paletele primei trepte &or 'i mai mari dec7t la turbina cu abur, tocmai datorită debitului&olumetric mare la intrarea în turbină în plus, primele palete ale turbinei cu gaze este limitată delungimea paletelor primei trepte, 'aţă de turbina cu abur, unde puterea este limitată de lungimea paletelor ultimei trepte. %in comparaţia 'ăcuta anterior rezultă ca turbinele cu gaze necesită o presiune a gazelor mult mai mică dec7t a turbinelor cu abur. %e asemenea, datorită entalpiei reduse agazelor 'aţă de abur, trebuie ca temperatura gazelor la intrarea în turbină să 'ie de peste ::o+ maimare dec7t la turbina cu abur, însă la temperaturi de peste 5:o+ este necesară răcirea paletelor 'ixei mobile mai ales la prima treaptă prin 'olosirea unor materiale rezistente la temperaturi ridicate.*entru temperaturi sub ::o+, piesele se 'ac din otel carbon obinuitF între :: i 3:: o+ se 'olosesc

oţeluri slab aliate cu molibdenF între 3::)5::

o

+ oţeluri austenitice, iar peste 5::

o

+ se 'olosesc aliajede cobalt, nic-el, titan. <n cazul c7nd nu se 'olosesc aliaje speciale i pentru temperaturi sub 5:: o+este necesară răcirea paletelor 'ixe i mobile cu apă sau aer !la interior$.

  =ig."".2../. Turbina cu gaze cu o singură treaptă i compresor axial

1) strat de material temo)izolantF 2) material izolant între cele două carcaseF/) carcasaF ) disc 'orjat integral cu arboreF ) arboreF 3) cuplaj turbinăcompresorF 5) disc integral cu rotorul compresorului.

Turbina cu gaze este maina energetică în care are loc trans'ormarea energiei potenţiale agazelor în energie mecanică, care realizează rotirea arborelui turbinei. *rin cuplarea arboreluiturbinei cu un consumator, se realizează trans'ormarea energiei mecanice în di'erite 'orme deenergie dictate de scopul utilizării acestuia.

  *rincipalele elemente componente ale turbinei cu gaze sunt) rotorul turbineiF) statorul turbineiF) instalaţiile auxiliare ale turbineiF) 'undaţia !postamentul$turbinei.

2

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 25/40

R$#$ru% #urbini cu gaz+onstrucţia rotorului depinde de tipul turbinei cu acţiune sau reacţiune)de dimensiunile i

turaţia lui, de temperatura la care 'uncţionează , etc. /aletele rotorului  ) se con'ecţionează din oţeluri 'eritice !:)3: +$, oteluriaustenitice !3:)8::: +$ i aliaje speciale !condiţii deosebit de grele de lucru$. =orma pro'ilului paletei se alege 'uncţie de tipul paletei !cu acţiune sau cu recţiune$ i de numărul Dac-corespunzător &itezei relati&e de la intrare a gazelor.

*aleta rotorului are trei părţi partea acti&ă ) 'ormează pereţii laterali ai canaluluiF piciorul paletei ) 'ixarea paletei de discF capul paletei ) partea opusă piciorul paletei la extremitatea căreia sea'lă cepul pentru 'ixarea bandajului ce acoperă canalul interpaletar.

+onstructi& paletele pot 'i laminate, 'rezate, răsucite sau tubulare. (cestea se 'ixează îndiscuri cu ajutorul unor piese de înc-idere, prin sudură, nituire sau cu ti'turi cilindrice.

;andajul poate 'i realizat dintr)o bucată cu paleta sau separat din tablă 'ixată de capul

 paletelor, prin cepuri. iscurile rotorului J pot 'i executate în corp comun cu arborele sau separat i montate peacesta prin presare la cald.

6otorul turbinei cu acţiune se execută deseori în construcţie monobloc, discurile 'ac corpcomun cu arborele. 6otorul monobloc este o soluţie constructi&ă simplă, compactă i sigură, dar este limitată de posibilităţile te-nologice de 'orjare. <n cazul unor diametre mari discurile se executăseparat i se montează pe arbore prin presare la cald.

4lementele componente ale discului rotorului sunt1. coroana discului J pe aceasta se 'ixează paleteleF2. butucul discului J pe acesta se 'retează pe arboreF/. p7nza discului J leagă coroana, de butuc.

%upă paletare, discurile rotorului se ec-ilibrează static, iar rotorul complet asamblat seec-ilibrează dinamic.Ia turbinele cu recţiune de dimensiuni moderate, a căror &iteză peri'erică nu depăete de

obicei 18:mLs se utilizează rotoarele în tambur.Ia dimensiuni mari, tamburul se con'ecţionează gol în interior, iar la diametre mari se

realizează rotoarele în tambur obţinute prin asamblarea prin sudare a mai multe discuri negăurite cucoloana lată.

%iscurile împreună cu paletele sunt componentele cele mai solicitate ale turbinei'uncţion7nd în acelai mediu. %eoarece discurile nu sunt supuse acţiunii de eroziune i coroziune agazelor, pentru con'ecţionarea acestora se utilizează oţeluri carbon de calitate O.I.+. !sub /::grade +elsius$ sau oţeluri slab aliate cu Dg, +r, Bi, i H!peste /:: grade +elsius$.

 1rborele rotorului ) poate 'i executat în construcţie monobloc cu discurile rotorului sau poate 'i o piesa separată de discuri. *e arbore în a'ară de e&entualele discuri 'recate se maimontează buce de distanţă între discuri, buce pentru labirinţi exteriori, discul lagărului axial,discul de ec-ilibrare, semicupla, inele aruncătoare de ulei, roata dinţată a angrenajului careantrenează pompa de ulei, etc. Dajoritatea acestor piese se 'ixează pe arbore prin str7ngere la caldi se asigură contra rotirii de obicei cu o pană.

*entru uurarea montării pe arbore a pieselor prezentate mai sus, acestea se con'ecţioneazăcu grosimea &ariabilă în trepte. Cneori se 'olosesc doi arbori coaxiali pentru realizarea a două liniide arbori.

2

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 26/40

(rborele corpului de joasă presiune al turbinei cu diametrul pană la 3::mm i la puteri'oarte mari se execută din oţel carbon de calitate O.I.+./ sau O.I.+.. <n cazul rotoarelor monobloc i în cazul arborilor care 'uncţionează la temperaturi mai mari , se utilizează oţeluri slabaliate cu +r, Bi, Dg, H.

!upla(ele ri%ide )!cu discuri ,cu ti'turi, etc.$c7t i cuplajele elastice !cu burdu', cu dinţi

,etc.$ sunt utilizate la cuplarea rotoarelor turbinei cu gaze, deoarece permit deplasări relati&e aleacestora.2irorul - este un dispoziti& de rotire a rotorului pentru a asigura răcirea uni'ormă a acestuia

după oprirea turbinei cu gaze de obicei aceasta se îmbină cu cuplajul turbinei. (cţionarea &iroruluise poate realiza manual !acţionare intermitentă$ sau cu un motor electric!acţionare continuă$.

 S#a#$ru% #urbini cu gaz

 1(uta(ele - asigură destinderea gazelor i creterea &itezei acestora. +onstrucţia ajutajelor este determinată de presiunea i temperatura gazelor, de dimensiunile secţiunilor de curgere, de

locul pe care)l ocupă în ansamblul turbinei, etc.  (jutajele se con'ecţionează prin turnare !normală sau de precizie$,'rezare !pretenţioasă icostisitoare$ sau sudare.

 iafra%mele ) sunt piese ale statorului în care se 'ixează ajutajelor turbinelor cu acţiune saureacţiune a căror rotor este sub 'ormă de discuri.

<n partea de înaltă presiune a turbinei dia'ragmele se pre&ăd cu ajutaje 'rezate în construcţiesudată sau turnată, iar pentru temperaturi joase dia'ragmele se pre&ăd cu palete din tablă încastrate prin turnare în corpul de 'ontă a acestora. %ia'ragmele se execută din două bucăţi cu planul deseparare în planul orizontal de separare a carcaselor pentru a se asigura montarea i demontareauoară a acestora. *entru temperaturi sub 2: grade dia'ragmele se con'ecţionează din 'ontă perlitică !cu adaos de Bi i +r$ turnate, iar peste 2: grade se con'ecţionează din oţel turnat, 'orjat

sau laminat. /aletele directoare ) 'olosite pentru turbinele cu reacţiune care au rolul în tambur suntasemănătoare cu paletele rotorului. (cestea pot 'i cu pro'il constant sau &ariabil i se 'ixează deobicei în carcasă. Cn disc i un r7nd de palete directoare sau un disc i o dia'ragmă, constituie otreaptă a turbinei.

!arcasa ) asigură 'ixarea dia'ragmelor treptelor sau ale paletelor directoareF aducereagazelor la turbină , distribuirea lor la ajutajele primei trepte, conducerea între trepte i e&acuareaacestora din turbină F izolarea treptelor 'aţă de exterior i 'ixarea în extremităţi a lagărelor turbinei.+arcasa are controlul bine determinat, at7t de dimensiunile i 'orma rotorului, c7t i de traiectoriagazelor la intrarea i ieirea din turbină.

*entru montarea i demontarea mai uoară a rotorului, carcasa se execută din două părţi,separate printr)un plan orizontal care trece prin axa rotorului.

In"#a%a)ii% au3i%iar a% #urbini cu gaz

"nstalaţiile auxiliare ale turbinei cu gaze asigură at7t 'uncţionarea normală a acesteia, c7t iadaptarea 'uncţionarii acesteia 'uncţie de puterea cerută de consumator.

1$ "ăcirea cu aer  a paletelor turbinei este cea mai des utilizată i poate 'ia$ răcirea exterioară unde aerul se prelinge în lungul supra'eţelor exterioare ale rotoruluiF b$ răcirea interioară ce constă în introducerea aerului în interiorul arborelui, de unde prin nite

canale radiale este dirijat spre canalele interioare practicate în paleteF

23

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 27/40

c$ răcire combinată exterioară i interioară.2$ !ontrolul func3ionarii turbinei istemul de controlul al turbinei cu gaze trebuie sa îndeplinească multe 'uncţiuni, care sunt

&itale pentru buna 'uncţionare. 4l trebuie sa controleze &iteza arborelui, sa programeze curgereacombustibilului în timpul pornirii i în alte condiţii tranzitorii i să pre&ină supratemperatura în

camera de ardere i în componentele turbinei.*entru îndeplinirea acestor 'uncţii, sistemul de control este 'ormat dintr)o serie de dispoziti&eseparate, combinate în di&erse sisteme

a$ controlul i măsurarea &itezei este realizata prin intermediul unui regulator de turaţiede tip centri'ugal, care, printr)un sistem -idraulic!o &al&ula pilot i piston$ acţionează&al&ula principala de combustibil, pentru reglarea curgerii acestuia, control7nd înacest 'el turaţia i puterea mainii.

 b$ controlul puterii este mai important dec7t controlul &itezei, în instalaţiile marine demari dimensiuniF ca sistem de reglare a &itezei turbina trebuie sa dispună i de unregulator de oprire la supraturaţie.

c$ controlul temperaturii este realizat cu ajutorul termocuplelorF pentru protecţia la

supratemperatură sunt 'olosite întrerupătoare termice care pot întrerupe circuitul decomandă i opri sistemul. <n acest scop pot 'i 'olosite comenzi pneumatice. emnalultermocuplelor poate 'i ampli'icat electronic i introdus în sistemul de comandă pentrua modula curgerea combustibilului.

d$ controlul i măsurarea combustibilului este 'ăcută prin intermediul regulatoarelor de putere, turaţie i temperatură. <n plus, trebuie reglată curgerea combustibilului petimpul pornirii i asigurarea unei cantităţi su'iciente, pentru pre&enirea stingerii'lăcării. Ia turbinele marine alimentarea se 'ace cu combustibil la presiune poziti&ăi, dacă este necesar, încălzit pentru menţinerea &7scozităţii necesare. %upă 'iltrarecombustibilul ajunge la pompa principală de combustibil, care poate 'i cu roţi dinţatesau cu piston i este antrenată de arborele turbinei. %e la pompa de combustibil

ajunge în camera de ardere.e$ protecţia la supraturaţie controlează &iteza arborelui turbinei pentru menţinerea ei înlimitele prescrise. (cest lucru este 'ăcut prin intermediul unui regulator de oprire lasupraturaţie. Cn ast'el de dispoziti& se montează pe 'iecare arbore, iar c7nd turaţiaatinge &aloarea de 11:K taie alimentarea cu combustibil. Decanismul este de tipcentri'ugal, care acţionează asupra &al&ulele de combustibil sau asupra unor contacteelectrice care, în mod similar, taie curgerea combustibilului.

  /$ !u&ine3ii etan'ările 'i un%erea5

+uzineţii turbinelor cu gaze se împart în două clase a$ anti'ricţiune sau cu rulmenţiF b$ cu bucă sau de alunecare i lagăre de împingere cu 'ilm de ulei.

Ia turbinele na&ale sunt 'olosite lagăre de alunecare sau cu 'ilm de ulei. 6a%ărele antifric3iune cu bile sau role pot asigura o 'uncţionare de lungă durata dar au o

&iaţă limitată. *entru acest tip de lagăre, 'iecare rotor este susţinut de două sau mai multe lagăre. Cnlagăr, în mod 'rec&ent, este cu role cilindrice pentru a pre&eni micarea axială a rotorului, iar celelalte lagăre care susţin rotorul i preiau împingerea axială sunt cu rulmenţi. Iagăreleanti'ricţiune au ne&oie de o mică cantitate de ulei pentru ungere. (cesta însă trebuie răcit pentru a păstra jocurile i pentru a e&ita zgomotele i blocarea. 0etul de ulei trebuie direcţionat pe arboreadiacent la inelul interior al rulmentului i în jurul carcasei, pentru a menţine lagărul rece 'ără să 'iene&oie ca prin acesta sa treacă o cantitate mare de ulei.

25

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 28/40

 6a%ărele de alunecare sunt cu 'ilm de ulei 'ormat dintr)o cantitate adec&ată de ulei cu&7scozitate potri&ită. Iagărele sunt placate cu material anti'ricţiune, iar 'orma găurii este eliptică.

 6a%ărele de împin%ere au rolul de a prelua împingerea netă a turbinei, adică di'erenţa dintreîmpingerea compresorului i împingerea turbinei în cazul generatorului de gaz, sau împingereaturbinei plus sau minus împingerea cuplajului în cazul turbinelor de putere.

=iecare rotor dispune de lagărul sau de împingere 'ormat din lagăre cu 'ilm de ulei. <n modnormal, lagărul cuprinde un guler de împingere 'erm ataat arborelui cu placi de împingere înambele parţi.

Iagărele de alunecare i de împingere necesită o cantitate mare de ulei răcit, de bună calitate, pentru ungere i răcire.

 7tan'area arborelui ser&ete pentru etanarea, controlul sau pre&enirea scurgerii lic-iduluide)a lungul arborelui, la trecerea acestuia printr)un perete sau o dia'ragmă care separă două zonea'late la presiuni di'erite sau conţin două 'luide di'erite.

4tanarea poate 'i 'ăcută prina$ contact   i constă din inele de cărbune sau gra'it ţinute în contact cu

supra'aţa bine lustruită a arborelui prin intermediul unui resort. upra'aţa metalului este călită,

iar materialul inelelor este ales să dea minimum de 'recare i uzură. (cest sistem de etanare, încazul turbinelor cu gaze, lucrează 'ără ungere. b$ labirin3i al căror principiu de lucru este acela de a 'orma o serie de

strangulări, prin intermediul unui număr de dinţi metalici practicaţi pe componente 'ixe, sau pearbore i uneori pe ambele componente. %inţii sparg di'erenţa totală de presiune a 'luiduluidintre cele două parţi ale etanării într)o serie de trepte, pentru a controla curgerea prin spaţiilede toleranţă dintre &7r'urile dinţilor i supra'aţa prelucrată. Hiteza creată în spaţiul de toleranţă, prin căderea de presiune este parţial disipată în turbulenţa din spaţiul dintre dinţii adiacenţi,reduc7nd mult curgerea.

istemul de un%ere are rolul de asigura ungerea organelor turbinei, li&r7nd în mod continuu ocantitate de ulei, la presiune i temperatură corectă.

<n mod normal, un sistem de ungere constă dintr)un rezer&or de ulei, una sau mai multe pompe !care li&rează uleiul la cuzineţi, reductor i la sistemul de comandă $, regulatoare de presiune,răcitoare i 'iltre de ulei.

Tancul de ulei este amplasat sub turbină, iar capacitatea lui este 'uncţie de curgerea pompeiast'el ca, în caz de accident tancul să poată li&ra timp de minute.

Tancul de ulei trebuie să 'ie pre&ăzut cu sticlă de ni&el i cu autocla&ă destul de mare pentrua permite curăţirea, precum i cu sisteme de alarmă pentru ni&el minim i maxim.

Tubulaturile de alimentare i scurgere sunt 'abricate prin laminare i sunt din oţel inoxidabil.4ste o practică uzuală ca tubulatura de alimentare să treacă prin interiorul tubulaturii de scurgere peo distanţă c7t mai mare. <n acest 'el tubulatura de scurgere acţionează ca o linie de siguranţă îne&entualitatea a&arierii liniei de alimentare care, în caz contrar, ar putea împrătia ulei pestecomponentele calde ale instalaţiei i ar produce incendii. *entru reducerea riscului de 'oc, numărultubulaturilor i al conexiunilor sunt reduse la minim, iar acolo unde sunt necesare conexiuni, acestease 'ac prin sudare.

(a cum se &ede în 'igură, instalaţia este pre&ăzuta cu sisteme de 'iltrare i răcire a uleiului.=iltrele dispun de capacitatea de a asigura 'iltrări cuprinse în gama 1:S2 microni. Bu se admite bA) pass)area 'iltrelor întruc7t, la ungerea lagărelor ar putea pătrunde o mare cantitate de impurităţi.

6egulatoarele de presiune, uzual, sunt &al&ule de golire pre&ăzute cu resort. Cnele sisteme'olosesc două ni&eluri de presiune, unul pentru controlul 'uncţionarii i altul de joasă presiune pentru ungere. *ompa principală de ungere este de tipul cu roti dinţate i este antrenată de arborele

28

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 29/40

 principal al turbinei. *entru ungere mai pot 'i 'olosite i pompe centri'uge acţionate de arboreleturbinei sau de electromotor.

=ig."".2.././.1. istemululeiului de ungere, aranjament

tipic pentru propulsia cu turbinecu gaze 1) tanc de uleiF 2) răcitorul deuleiF /) reductor de turaţieF )cuzinet de împingereF ) pompa principală de uleiF 3) pompa de baleiajF 5) 'iltruF 8) pompa detrans'erF 9) 'iltru 'oarte 'inF() accesoriu pentru acţionarea

 pompeiF ;) comanda-idraulicăF

a) cuzinetul nr. 1F b) cuzinetulnr. 2F c) cuzinetul nr. /F d)cuzinetul nr. F +6) conexiunede recepţie.

Daterialele 'olosite la construcţia turbinelor cu gaze trebuie să corespundă cerinţelor impusede condiţiile de operare a componentelor turbinelor expuse la temperaturi i presiuni ridicate, carelucrează la turaţii mari.

+erinţe stricte se impun materialelor 'olosite la 'abricarea discurilor, paletelor, rotoarelor,tubulaturilor de gaze i a componentelor camerei de ardere. Daterialele trebuie sa reziste latemperatura, presiune, coroziune i eroziune i sa nu 'ie scumpe.

  Temperatura componentelor turbinei în plus 'aţă de solicitarea mecanică, apărută în rotor ialte componente ale turbinei, temperatura gazului de lucru produce solicitări termice de omagnitudine considerabilă. %in acest moti& temperatura rotorului, discurilor i a paletelor estecalculată sau determinată experimental. %istribuţia temperaturii unui rotor cu discuri integrale înstare staţionară este prezentată în 'igura următoare

=ig."".2.././.2. %istribuţia temperaturii într)un rotor cu discuri intregale al unei turbine oprite

8../.. 6ecuperatorul de căldură

29

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 30/40

6ecuperatorul de căldură are rolul important în instalaţiile de turbine cu gaze, prinintermediul lor put7ndu)se 'olosi o parte din căldura gazelor, e&acuate din turbine, la preîncălzireaaerului comprimat înainte de a intra în camera de ardere. *ractic, recuperatoarele de căldură suntsc-imbătoare de căldură tubulare, la care aerul circulă în interiorul tuburilor, iar gazele e&acuate prinspaţiile dintre tuburi. 6ecuperatoarele de căldură pot 'i cu curent încruciat c7nd gazele circulă

 perpendicular pe ţe&i, sau în contracurent, c7nd gazele circulă de)a lungul ţe&ilor i în sens in&erscirculaţiei aerului din tuburi. 6ecuperatoarele din contracurent au ţe&ile cu ner&uri longitudinale,ast'el coe'icientul ec-i&alent de con&ecţie de la gaze la pereţi este mai mare!.8 ori$ dec7t încazul ţe&ilor netede. 6ecuperatoarele de căldură se montează c7t mai aproape de compresor iturbină cu scopul de a simpli'ica instalaţia i a reduce căderile de presiune at7t pe traseul de gaze,c7t i de aer.

E3+!% ( u#i%iz'ri a% #urbin%$r cu gaz

 Turbin cu gaz !n#ru a,ia)i

Turboreactor cu compresor centri'ugal.

/:

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 31/40

Turboreactor cu compresor axial.

Turbinele cu gaze pentru a&iaţie sunt cunoscute i sub numele de motoare cu reacţie, însă denumireade motor cu reacţie acoperă o arie mai largă, ea cuprinde i agregatele de tracţiune prin reacţie carenu au turbine.

Turb$rac#$ru% !engleză Turbo(et $ este o turbină cu gaze la care destinderea în turbină se 'ace p7năla o presiune anume, peste presiunea atmos'erică, ast'el înc7t turbina extrage din 'luxul de gaze arsedoar puterea necesară antrenării compresorului. <n continuare, gazele de ardere se destind p7nă la presiunea atmos'erică într)un ajutaj plasat după turbină, ajutaj care generează 'orţa de propulsie pentru a&ion. Turboreactoarele sunt e'iciente la &iteze de zbor relati& mari, cu numărul Dac- peste:,8 !cca. 9:: ?mL- la ni&elul solului, respecti& cca. 8:: ?mL- la ni&elul zborului de croazieră$.

Turb$!r$!u%"$ru%  !engleză Turboprop$ este o turbină cu gaze la care destinderea în turbină se 'ace p7nă la presiunea atmos'erică, ast'el că turbina extrage din 'luxul de gaze arse o putere mai maredec7t cea necesară antrenării compresorului. *uterea în plus este 'olosită la antrenarea unei elice

 plasată în 'aţa motorului. Turbopropulsoarele sunt e'iciente la &iteze de zbor mai mici, cu numărulDac- între :, i 1,: !cca. 3:: J 12:: ?mL- la ni&elul solului, respecti& cca. :: J 1::: ?mL- lani&elul zborului de croazieră$.

Turbo&entilator.

Turb$,n#i%a#$ru% !engleză Turbofan$ este un turbopropulsor cu o elice carenată i cu multe pale !numită &entilator $, cu 'uncţionare economică i gener7nd un zgomot redus. O parte din 'luxul deaer antrenat de &entilator intră în compresor, iar restul curge în jurul carenajului motorului, gener7ndi el o 'orţă de tracţiune.

Turbin cu gaz !n#ru #rac)iun na,a%'

/1

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 32/40

%atorită raportului excelent putereLgreutate, turbinele cu gaze au 'ost 'olosite i la acţionarea na&elor rapide. 4xemple de ast'el de na&e au 'ost în (nglia &edetele 89B -00+ i 'regatele Type :., înuedia &edetele torpiloare din clasa ; pica, acţionate de turbine *roteus 1282 'abricate de ;ristoliddeleA, în =inlanda cor&etele din clasa Turunmaa, acţionate de turbine 6olls)6oAce OlAmpusTD;/, în +anada distrugătoarele port)elicopter din clasa !anadian <roquois, iar în C( cuterele

din clasa =amilton ale C. +oast #uard.

Gru!uri ( #urb$"u!raa%i+n#ar

Cn grup de turbosupraalimentare este o mică turbină ce gaze, la care rolul de cameră de ardere îl joacă un motor cu combustie internă. copul nu este producerea de energie, ci alimentarea motoruluicu aer comprimat, ceea ce duce la creterea puterii i randamentului termic al motorului. Turbina !în'igură cu rou$ recuperează energia cinetică a gazelor e&acuate din motor i o 'olosete la antrenareacompresorului !în 'igură cu albastru$.

Turbin cu gaz &abrica# n R$+nia

<n 195 Turbomecanica începe 'abricaţia turbinelor cu gaze pentru tracţiune. (ici s)au 'abricat sublicenţă motoarele Hiper DM 3/2)1 !licenţă 6olls)6oAce$ (rtouste """); i Turmo "H +( !licenţeTurbomeca$.

• Turbina cu gaze 2iper 8> ;,-$4.este un turboreactor care ec-ipează a&ioanele "(6 9/ !c7tedouă agregate pe un a&ion$ i "(6 99 QoimR !un agregat pe un a&ion$. 4ste o turbină cu unsingur arbore, compresorul a&7nd 8 trepte, iar turbina 2 trepte. +amera de ardere este inelară.

Dasa sa este de /58 ?g, iar turaţia este de 2/: rotLs. 6ealizează o tracţiune la punct 'ix de15,3: ?B !::: lbs$ în acord cu limitările B(TO pri&ind aplicaţiile militare pentru ţările carela &remea respecti&ă nu 'ăceau parte din această organizaţie.

/2

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 33/40

Turbina cu gaze (rtouste """);.• Turbina cu gaze 1rtouste <<<$B este un agregat care propulsează elicopterul "(6 /13 ; 

!(louette """$. 4ste o turbină cu greutatea de 158 ?g, turaţia de 8 rotLs i care produce o putere la cuplă de : ?@.

• Turbina cu gaze Turmo <2 !1 este un agregat care propulsează elicopterul "(6 //: Q*umaR!c7te două agregate pe un elicopter$. 4ste o turbină cu greutatea de 225 ?g, care produce o putere la cuplă de 111 ?@.

%e asemenea, la Eidromecanica ;rao& s)au 'abricat !i se mai 'abrică$ grupuri deturbosupraalimentare pentru motoarele cu combustie internă 'abricate în 6om7nia, exemple 'iindgrupurile HT6)2:: i HT6)2:, care 'ac parte din seria T6.

<n 198: Tehnoimportexport  a obţinut de la 6olls)6oAce licenţa de 'abricaţie a turbo&entilatoruluipey *.-$.4 W  ci&il, pentru ec-iparea a&ionului 6OD;(+ 1)11)::.

INSTALAIA 6 * -15-E*entr o mai bună înţelegere a exploatării instalaţiilor de propulsie cu turbine cu gaze &om

aborda un tip de instalatie compusă din următoarele parţi !=ig.""".1.2.$1. %oua turbine de mars, notate cu T.D.2. %oua turbine de 'ortaj, notate cu T.=./. %oua reductoare de mars, notate cu 6.D.. %oua reductoare de 'ortaj, notate cu 6.=.. +ompresoare de aer de joasa presiune, notate cu M.0.*.3. +ompresoare de inalta presiune, notate cu M.".*.5. +amera de ardere, notata cu +.(.

8. (x port elice.9. (x intermediar.si a&and puterile, numarul de trepte de turatii, c7t i circuitul gazelor de ardere i aer, atat pentrumars inainte!D.".$, mars în gol!D.#.$, c7t i pentru mars inapoi)re&ers!D.6.$ prezentate în 'igurade mai jos.

%e semenea instalatia mai este pre&azuta cu tancurile de ulei ale turbinelor, reductoarelor demar, reductoarelor de 'orţaj, 'iltre de ulei,tancurile de combustibil, butelii de aer,instalatiile decombustibil, instalatie de racire, instalatie de aer, redresoare, (.D.+., punct de comanda central*.+.+. , punct de comanda masini *.+.D. , punct de comanda de rezer&a *.+.6ez.

8.5.1. TC6;"B( +C #(U4 +C TC6;"BV %4 IC+6C 64H46";"IV

1.1 TC6;"B( %4 D(6 ) *utere max.G::: +.*. la Dar <  T"* %.6. 53

) *utere max.G::+.*. la Dar 6   ) +onsumul speci'ic de motorină G 222gL+*-

+onsum de combustibil G888MgL- la *. max  G51:MgL- la *G/2::  GMgL- la *G2::

//

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 34/40

  G88MgL- la D.6 

a$Iungime G/8:5 mm b$Iăţime G 5 mmc$<nălţime G 13 mm

d$#reutate G 2::Mge$+onsum ulei G1,MgL-

1.2. 64%C+TO6CI %4 D(6G(xial, planetar în / trepte cu două &iteze cu posibilitateade a transmite puterea la celălalt bord.

T"* 6O) 53)t7nga i dreapta  )+onsumul de uleiG1MgL-  )6aportul de transmisie la linia axială  a$ la &iteza " G22,18

  b$ la &iteza ""G 9,3/

  )Turaţia axului la ieire din reductorFa$la &iteza " G W 82 rotLmin b$la &iteza ""G W 92: rotLmin.

+uplarea i decuplarea &itezelor se 'ace pneumatic)greutatea

1./. TC6;"B( %4 =O6T(0 )*utere max. G 11/:: la mar <  T"* %.6. 55)I)%64(*T( G 12:: la mar 6   )*)TXB#( )+onsum comb. G 22: MgL- la *G12::: +.*.  G 192: MgL- la *G1:::: +.*.

  G 1/3 MgL- la *G 8::: +.*.  G 1152 MgL- la *G 3:::+.*.  G 538 MgL- la *G ::: +.*.  G 195 Mg.- la D.6.

Iungime G 5:1 mmIăţime G12 mm<nălţime G19/9 mm#reutate G/1/ Mg+onsum de ulei G 2 MgL-1.. 64%C+TO6CI %4 =O6T(0 G neung-iular cu o &iteză în 2 trepte

T"* 6.O.)55  G consum de ulei G 1MgL-  G raport de translaţie la linia axială G5,9  G turaţia axului la ieirea din reductor W 92: rotLmin

1.. +OD*OB4BY( TC6;"B4")=CB+Y"OB(64

/

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 35/40

  T.=. T.D.  M.0.*. cu G 8 trepte G 8 trepte  M.<.*. cu G 1: trepte G 9 trepte

  +amere de ardere G 1: injectoare de ardere G9 injectoare ardere  G 2 injectoare de pornire G2 injectoare de pornire  T.0.*.G cu o treaptă T.0.*. G cu o treapta  T.".*.G cu o treaptă T.<.*.G cu o treaptă  T.I. G cu / trepte T.I. G cu/ trepte " G / r7nduri

  "" G r7nduri  """ G r7nduri

M.0.*. i M.<.*. împreună cu T.0.*. i T.<.*. 'ormează 2 cascade comune care nu sunt legatecinematic între ele.

T.I. este dispusă după T.0.* i nu au legătură între ele.

 b$ %upă pătrunderea aerului în M.0.* aerul este comprimat i &a 'i trimis de M.".* unde i semărete &olumul i presiunea.  %in M.".*. aerul pătrunde în camera de ardere în care există combustibil pul&erizat de la

cele 1: injectoare. (mestecul de gaze 'ormat acţionează palele T.<.*., T.0.* i T.I. care transmite puterea

reductorului i celorlalte agregate.  %upă reductoare puterea se &a transmite la axul port)elice.

1..1.+OD*64O6CI %4 0O(V *64"CB4 +.0.*.

)se 'olosete pentru comprimarea aerului atmos'eric i transmiterea acestuia la +.<.*. sub presiune.

)are 8 r7nduri de paleţi 'ixaţi indi&idual pe coroană)are un r7nd de paleţi de lucru iar între ei are paleţi 'ici direcţionali 'ixaţi pe corpul

turbinei.a$ *rincipalele elemente componente)partea de intrare a aerului)partea de re'ulare a aerului)compresorul propriu)zis)rotorul b$ "nstalaţia de intrare a aerului 'olosete la aspiraţia lenta in compresor 'iind compusă din

co'a externa si cea internă+oa'a exterioară se compune din paleţi dispui circular)reglabili Z / &iteze pentru spălarea

turbinei !în partea din 'aţa$c$Decanismul de reglare al paleţilor se compune dintr)un mecanism acţionat pneumatic

!&ine presiune din M.<.*.$ acesta 'iind acţionat de la J1: :+ ) Z1:+ !presiunea aerului de actionare'iind de 3,8)1:,5 Mg'.

 1..2. +OD*64O6CI %4 <B(ITV *64"CB4 +.<.*.

/

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 36/40

e 'olosete pentru comprimarea aerului i trimiterea lui în camera de ardere.(re 1: r7nduri de paleţi.1../ +(D46( %4 (6%464e 'olosete pentru obţinerea amestecului !a gazelor la o anumita temperatură$ prin

'olosirea ! arderea $ combustibilului în aerul trimis de +.<.*. si trimiterea gazelor în turbinele de

înaltă presiune, joasă presiune i de lucru .a$ %escriere ) circulară)turbională cu jet de aer in&ers) are 1: tuburi de ardere dispuse paralel cu axul turbinei circular.

 b$ e compune din 1. di'uzorul din 'aţă !'ace corp comun cu +.<.*$2. în&eli exterior/. în&eli interior . cuplajul camerei de ardere cu restul turbinei. are c7te1!un$ injector pe 'iecare tub de ardere cu c7te două canale3. un canal de combustibil

5. un canal de aer c$ (prinderea se 'ace cu doi electrozi 'ixaţi între tuburile de ardere 2)/ i 8)9.d$ *e c7mpul camerei de ardere se 'ixează 2!la T.D.$ i !la T.=$ supapa de trecere a

aerului i de ieire a aerului.1$ Tubul de 'oc se compune din

)corpul din oţel special)sistemul de turbionare a aerului)inele de dirijare

2$ +onstrucţia aspiratorului)corp)injector 

)bujie termică)'iltru)cămaă de protecţie

/$ "njectoarele pentru pornire sunt de tip desc-is cu bujie i lucrează la o presiune de 1,)/,8 MgL'.

 $ "njectoarele de mar au 2 canale de pul&erizare, pe unul intră combustibil, iar pe aldoilea se lucrează la o presiune de :,8)1 MgL'.

1...TC6;"B( %4 <B(ITV *64"CB44ste axială cu o treaptă i acţionează +.<.*. i agregatele dispuse în partea superioară i

 partea in'erioară.e compune din  )partea de aspiraţie  )discul turbinei de înaltă presiune! cu paleţi$(erul intră printre paleţi, 'ormează un loca pro'ilat care asigură deblocarea liberă i

radială a aerului.*rin pală există nite ori'icii prin care iese aerul de răcire a piesei.

1...TC6;"B( %4 0O(V *64"CB4.4ste axială cu o treaptă i acţionează +.0.*e compune din

/3

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 37/40

  )ajutajul numărul "  )rotorul  )coroana de sprijin pe care sunt dispuse mecanismele de re&ers destinate pentru obţinerea D.<. sau D.6. a T.I.

  ) ajutajul nr. "" se compune din

1. corpul exterior F2. pac-etele de paleţi F/. garnitura de etanare F. dia'ragma F

+orpul exterior este 'ixat în partea din 'aţă de corpul primului ajutaj în partea din spate decoroana de sprijin

*alele sunt răcite cu ulei pe acelai principiu ca T.".*.6otorul este 'ormat din ) disc) pale ! 'ixe pe disc cu cleme de siguranţă pentru a nu se deplasa axial se &or 'ixa i

segmenţii $

1..3. TC6;"B( %4 IC+6C4ste de tipul cu / trepte pentru D.<. i o treaptă pentru D.6..*une în micare prin intermediul reductorului linia axială.a$ (re 2 contururi pentru circulaţia gazelor ) interior ) pt.D.<.  ) exterior) ptr. D.6."ar circulaţia gazelor prin cele două contururi este dată de poziţia mecanismului de

sc-imbare a sensului de mar. b$ e compune din următoarele părţi i elemente

) ajutajul al treilea ) prima treaptă de lucru,) ajutajul al patrulea ) a doua treaptă de lucru,

) ajutajul al cincilea ) a treia treaptă de lucru) rotorul) coroana de sprijin

  ) cuplajul elastic ! 'olosete la transmiterea momentului de axul T.I. lareductor$.

c$ +oroana de sprijin constituie o componentă de bază a rezistenţei de 'orţă i se 'olosetela dispunerea rotorului de sprijin a T.I. în spate .

) partea curgătoare a gazelor între T.I. i e&acuare.) partea de 'orţă a coroanei de sprijin, corectă din corpul coroanei de sprijin, corpul

lagărului i braţele de sprijin care unete corpul comun de sprijin cu corpul lagărului.d$ +aptatorul de sesizare a T.D. se 'olosete la trimiterea segmentului care acţionează

repede la oprirea turbinei în cazul depăiri to maxime permise a turbinei rotaţii a M.<.*. i M.0.*. b$ *ercuţia mecanismelor de jos se a'lă

) agregatul de ungere F) separatorul de aerF) pompa de alimentare cu combustibil F

*rin cutia mecanismelor de jos se 'ace scurgerea releului din partea de jos a M.<.*. idin cutia principală de transmisie în ca&itatea agregatului de ungere.

ungerea perec-ii de rulmenţi conici i canelurile axului de transmisie a agregatului deungere se 'ace prin jigleoare

/5

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 38/40

TURBINA T7NE

Dodulul turbinei marinizate tip 6D1+Turbina cu gaze TB4 tip 6D1+!9:2$

Dodul #T+CIungime 3.23 cm 29.:8 cmIăţime 212.:9 cm 12:.:1 cm<nălţime 231.32 cm 1::.// cm#reutate 1/.32 t 1.2512 t+ombustibil. (limentarea din tancurile na&ei.

U%iuri ( ungr*

#T+C O\ 22#T+C capacitatea tancului 11/.32/ l6eductorul primar OD 1::(gent de curăţare umedă apă potabilă i ++"==luid de neutralizare a bacteriilor *\ 26aport de transmisie ,:51Carac#ri"#ici ( &unc)i$nar**uterea de ieire la 1: + i 1,:1/bar /: ;E* !9: E*$*uterea de ieire maximă continuă /: ;E* !9: E*$Turaţia maximă 1/95: rpmTuraţia maximă a compresorului de j.p. 1::: rpm

Turaţia nominală a compresorului de j.p. 3/:1: rpmTemperatura maximă la intrarea înturbina de putere 5::: +Temperatura în conducta de e&acuare 11: +Temperatura uleiului 1:: +Temperatura uleiului din turbină 5:: +

Si"#+u% ( c$+bu"#ibi% a% #urbini**resiunea maximă de re'ulare a pompei de combustibil 83.18 bar  *resiunea nominală a pompei de combustibil /5.2/22.58/ bar  +onsumul speci'ic de combustibil :.21/ lLb-pL-*resiunea minimă de combustibil la o presiune maximă de aspiraţie

Daxim 1.52 bar  Dinim :./ bar  

*resiunea de desc-idere a &entilului de presiune minimă 2.1/S2.58 bar 

Si"#+u% ( ungr a% #urbini**resiunea maximă de ulei /.5S/.592 bar  *resiunea minimă de ulei 2.58S/.1:/ bar  +onsum minim de ulei :.5/ lL-6eglarea presiunii de siguranţă la ulei .1/5 bar  

/8

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 39/40

Ti+! ( #ranzi)i(nsamblul de joasă i înaltă presiune 1:)1: sec. mediu

11: sec. minimumTurbina de putere 8:)9: sec. mediu

3: sec. minimul

INTRODUCERE

Daina !motorul$ de propulsie TB4 pro&ine dintr)o turbină TB4 utilizată cu succes în a&iaţiaci&ilă i militară.Turbina cu gaz TB4 este în mod normal numită #T+C.Dodulul #T+C !unitatea bloc turbină$ pe 'undaţia sa, cu un amortizor acustic i reductor primar 'ormează modulul denumit 6D 1+. u'ixul Q+R este codul de putere !Q+R J /:;E* continuu$.(&antajele construcţiei modulare sunt

a. *robleme !incidente$ minimeF b. *robleme minime după o înlocuire a turbineiFc. implitatea montărilorFd. *re&enirea zgomotelor produse de aer i apăFe. (cces uor la montare)demontare.

DESCRIERE GENERAL8

istemul TB4 este compus din două turbine într)o singură treaptă, un compresor axial în

3 trepte de joasă presiune, un compresor axial în 9 trepte de înaltă presiune. O turbină în două trepteantrenează un reductor primar care transmite puterea în exterior.#eneratorul de gaz i turbina de putere 'ormează #T+C i este ansamblul care se sc-imbă

la comandă.#T+C este instalat într)un modul care încorporează o incintă acustică, un sistem de

conducte de aspiraţie, o reţea de conducte de re'ulare.*uterea la pornire este scăzută deoarece doar arborele de înaltă presiune !E*$ trebuie rotit.

Cn sistem antiîng-eţare a aerului la admisie este disponibil pentru zonele de 'uncţionare cutemperaturi 'oarte scăzute.

Iagărele mainii sunt ast'el alese înc7t să nu permită ungerea în staţionare

Bib%i$gra&i• 6ăduleţ, 6. i colab. 6exiconul Tehnic "om?n !IT6$, 4ditura Te-nică, ;ucureti, 195)1933.• *opa, ;azil !1983$. 8anualul in%inerului termotehnician @8<TA vol - !ed. 4d. a 2)a$.

;ucureti 4ditura Te-nică.• +reţa, #a&ril !1993$. Turbine cu abur 'i cu %a&e !ed. 4d. a 2)a$. ;ucureti 4ditura Te-nică.

";B 95/)/1):93)5. • "spas, te'an !1991$. 8otorul turboreactor istorie pre&ent perspective. ;ucureti 4ditura

Te-nică. ";B 95/)/1):25/)/.

/9

7/18/2019 Turbină Cu Gaze

http://slidepdf.com/reader/full/turbina-cu-gaze-56d4f6b3a2905 40/40

• T-eil, Eelmut !1952$. Termotehnică 'i ma'ini termice. Timioara Iitogra'ia Cni&.Q*olite-nicaR.

• uben?o)ubin, I. (. !193:$. 1tlas $ >onstruk3ii i shem %a&oturbinîh ustanovok . Mie&Dos?&a.

Bib%i$gra&i a(i)i$na%'(lte lucrări pe pro'il care se găsesc în bibliotecile din 6om7nia

•   it Domi ;artorelli 6e moderne Turbine a %as, 4d Clrico Eoepli, Dilano, 199• #. . 0iriţ?i Turbine cu %a&e pentru avia3ie, !traducere din limba rusă$, 4ditura Te-nică,

;ucureti, 192.• H. *imsner .a. /rocese în ma'ini termice cu palete $ aplica3ii 'i probleme, 4ditura Te-nică,

;ucureti, 1983.

Lg'#uri 3#rn•   en 4nciclopedia ;6"T(BB"+( online •   en Eo^tu''@or?s•   en #as Turbine IaboratorA at D"T •   en (D4 "nternational #as Turbine "nstitute