TURBINE CU ABUR
GENERALITATI
EVOLUTIA TURBINELOR CU ABUR
De la aparitia lor, in secolul al - IX - lea, turbinele cu abur au avut o larga raspindire industriala si constructiv, s-au perfectionat in mod continuu.
Turbinele s-au impus ca masini de forta principale si auxiliare in serviciul maritim.
In
anul 1883, inginerul suedez CARL GUSTAV de
Turbina realizeaza turatie mare: 500 rot/s., si pentru a putea fi folosita necesita un reductor de turatie.
Turbina este cu actiune si este folosita pentru puteri mici.
In anul 1184, inginerul englez CHARLES ALYERON PARSON construieste o turbina multietajata cu reactiune cu o turatie de 284 rot/s.
Ulterior turatia turbinei este adusa in limite convenabile si in perioada 1896 - 1903, este folosita ca masina de propulsie pe yachtul "TURBINIA".
La evolutia turbinelor si-au adus contributia: americanul CURTIS care construieste o turbina in care energia cinetica este utilizata in trepte, francezul RATEAU care construieste turbine multietajate, etc.
Prima nava echipata cu turbina, ca masina de propulsie, in 1907, a facut traversarea Atlanticului in patru zile si jumatate in loc de 29 de zile, cit le trebuiau navelor propulsate cu masini alternative.
Comparativ cu masinile alternative, turbinele cu abur prezinta urmatoarele avantaje:
a). - din cauza lipsei maselor oscilante pot realiza puteri mari;
b). - neavind piese in miscarea de translatie in contact cu aburul, pot
c). - functioneaza economic si la presiuni mici;
d). - realizeaza turatii mari;
e). - aburul evacuat este complet lipsit de ulei;
f). - consumul de abur nu creste i 242h721c n timp decit in foarte mica masura;
g). - consumul de ulei este foarte redus;
h). - pentru montaj in sala de masini se foloseste o fundatie de mici
i). - realizeaza un cuplu motor uniform; etc.
4.1.2. FUNCTIONAREA TURBINEI CU ABUR
Turbina transforma energia aburului in energie mecanica prin intermediul unor palete in miscare de rotatie.
Destinderea aburului se face cu ajutorul paletelor care formeaza rotorul turbinei.
Admisia aburului in turbina se face prin intermediul unui racord de admisie. In interior, carcasa este compartimentata cu ajutorul unor diafragme, montate perpendicular pe ax, in compartimente de presiuni diferite.
In diafragme sunt montate ajutajele in care are loc destinderea aburului si cresterea vitezei, dupa care aburul este dirijat intre paletele fixate pe discurile rotorului.
O treapta a turbinei este formata dintr-o diafragma si un disc cu palete. Numerotarea treptelor se face in ordinea numerelor crescatoare in sensul scurgerii aburului. Uzual, diafragma primei trepte lipseste.
Evacuarea aburului lucrat in turbina se face printr-un racord de evacuare. Etansarea dintre diafragma si rotor, in zona trecerii arborelui prin diafragma, se face cu labirinti. Acest tip de etansare este numit - intermediar - iar etansarea, atunci cind se afla linga prima treapta a turbinei, este numita - labirint de inalta presiune, iar cind este vorba de de cea de linga ultima treapta, este numita - labirint de joasa presiune.
Rotorul turbinei este sustinut de un lagar radial de inalta presiune, fixat in partea de intrare a aburului si un lagar radial de joasa presiune situat in zona de iesire a aburului. Pozitia axiala a rotorului este asigurata de catre un lagar axial.
In afara celor specificate, turbinele mai sunt prevazute cu un sistem de reglaj, cu aparate si instrumente de masurare si semnalizare si cu instalatii auxiliare: de ungere si racire a lagarelor, de condensare a aburului, pentru preincalzirea apei de alimentare a caldarii si altele.
Generatorul de aburi, indiferent de tipul sau, nu face parte din instalatia turbinei cu abur.
Complexitatea instalatiilor auxiliare este cu atit mai mare cu cit puterea turbinei este mai mare.
Turbinele navale se clasifica dupa cum urmeaza:
turbine principale sau de propulsie;
turbine auxiliare.
b. dupa valoarea presiunii initiale a aburului:
turbine supracritice - p > 225 bar;
turbine de inalta presiune - p = 50 - 225 bar;
turbine de medie presiune - p < 50 bar;
turbine de joasa presiune - p = 1,2 - 2 bar.
c. dupa natura procesului de lucru in palete:
turbine cu actiune sau cu impuls;
turbine cu reactiune;
turbine combinate.
d. dupa felul in care se utilizeaza energia aburului:
turbine cu o treapta sau monoetajate;
turbine cu trepte sau etaje de viteza;
turbine cu trepte sau etaje de presiune;
turbine cu trepte sau etaje de viteza si de presiune.
e. dupa directia de curgere a aburului:
turbine axiale sau elicoidale;
turbine radiale centrifuge sau centripete.
f. dupa modul de admisie al aburului:
turbine cu injectie totala;
turbine cu injectia partiala.
g. dupa modul de evacuare al aburului:
turbine cu condensatie;
turbine cu contrapresiune;
turbine cu prize de abur.
h. dupa modul de constructie:
turbine cu rotor si diafragme sau turbine multicelulare;
turbine de tip tambur.
TURBINE CU ACTIUNE
Fig. 1 Schema turbinei cu actiune cu o singura treaptã:
1- conductã de abur; 2 - ventil de reglare; 3 - canal în treapta cu actiune a turbinei Laval pentru distributia aburului; 4 - ajutaj; 5 - palete mobile; 6 - discul rotorului; 7 - canal pentru colectarea aburului; 8 - racord de evacuare; 9 - carcasa turbinei.
În figura 2 este reprezentata, la scarã mãritã, sectiunea A-B desfãsuratã, a turbinei Laval, împreunã cu variatia vitezei si a presiunii aburului, care au loc datoritã destinderii lui în ajutajul 4 si transformãrii energiei sale cinetice, în energie mecanica pe paletele active, mobile 5. La iesirea din turbina, aburul este condus prin racordul de evacuare 8.
Jetul
de abur, cu o presiune 
si viteza 
, se destinde în ajutajele statorului pânã la presiunea 
, atingând viteza 
; cu aceastã viteza,
sub un unghi 
, atacã paletele mobile (active) ale rotorului, cãruia îi
imprimã o miscare de rotatie prin transformarea energiei sale cinetice în
energie mecanica, datoritã micsorãrii
vitezei de la la 
.
Cunoscându-se
, si viteza tangentiala
de miscare a paletelor:
în care:
d - diametrul rotorului, considerat la jumãtatea paletei;
n - numarul de rotatii pe minut, efectuate de palete.
Din
triunghiul de viteze la introducerea aburului între palete (fig. 3), se determina viteza relativã 
.
Fig. 3. Triunghiul de viteze pentru turbinele cu
actiune cu o singura treaptã
Pentru
a nu se produce pierderi la introducerea aburului între palete, este necesar ca jetul de abur sã intre
tangent la suprafata paletei, astfel încit 
sã fie egal cu
unghiul fãcut de tangenta la suprafata paletei în punctul de intrare, si planul rotii.
Dupã
ce curge prin canalul dintre palete, în care suferã o abatere datoritã profilului curbat al paletelor,
aburul pãrãseste canalul cu viteza relativã
tangenta la ultimul element de suprafata al paletei.
Teoretic, aceastã viteza se considerã
egalã cu , dar datoritã
pierderilor prin frecare, este mai micã decât aceasta, micsorare de care se
tine seama prin coeficientul de reducere a vitezei între paletele mobile 
, astfel cã 
. În functie de
ungiul de curburã 
se obtine coeficientul
, iar în functie de viteza rezultã coeficientul 
, cu care, 
.
Astfel, cu viteza relativa 
determinata si u
cunoscut, viteza absolutã se obtine, fie din triunghiul de viteze la iesire (fig. 3), fie analitic:
Pentru simplificare graficã, cele 2 triunghiuri de viteze se construiesc în aceeasi figura (fig. 4) si alcãtuiesc diagrama de viteze, trasatã într-un sistem rectangular, având ca axe directia tangentiala si cea axialã, virfurile triunghiurilor fiind construite în originea sistemului de coordonate. Valorile unghiurilor se noteazã pe prelungirea vectorilor vitezelor.
a)
b) 
Fig. 4. Diagramele de viteze pentru turbinele
cu actiune cu o singura treaptã:
Cunoscând
din diagrama de viteze unghiurile si 
se poate determina
forma paletei, dictatã de faptul cã teoretic 
, ceea ce conduce la 
si îngrosarea
profilului paletei în mijlocul ei (fig. 3), în asa fel încât partea convexã a unei palete sã fie concentricã cu cea
concavã a paletei vecine.
Deoarece aburul iese din ajutaje cu viteze mari, este necesar ca muchia de intrare a paletelor sã fie ascutitã cu o grosime de 0,2.0,3 mm.
Lucrul
mecanic util efectuat de cãtre o cantitate unitarã de abur, sau cãderea termica
utilã 
a turbinei, este:
în
care semnul plus sau minus se considerã dupã cum , sau .
Lucrul
mecanic specific, teoretic, de destindere a aburului în ajutaje, în cazul
inexistentei pierderilor, respectiv prin considerarea vitezei teoretice 
, ptr 
, se determina cu relatia:
Cãderea
termica teoreticã a turbinei, daca 
este entalpia aburului
la intrarea în ajutajele statorului, iar 
est entalpia la
iesirea din acesta este:
Randamentul turbinei, la periferia rotorului este:
Pentru a se obtine randamentul la periferia rotorului în functie de parametrii caracteristici, din triunghiurile de viteza (fig. 4) se determinã:
-ptr
: 
-ptr
: 
Considerând:
, 
si 
relatia devine:
Prin
luarea în considerare a coeficientului 
de reducere a vitezei
în ajutaj, viteza realã a aburului este:
Se va obtine:
din care
se observa dependenta randamentului la periferia rotorului de raportul dintre
viteza perifericã a rotorului si viteza de intrare a aburului în paletele
active, 
celelalte mãrimi
considerându-se constante pentru un anumit tip de turbina.
Valoarea maxima a randamentului se obtine din anularea derivatei acestuia:
TURBINE CU REACTIUNE
Turbinele cu reactiune, la care destinderea aburului din ajutaje este continuatã si în palete, prezintã caracteristici constructive speciale, care o deosebesc de turbina cu actiune.
Aburul
livrat de cãldare, cu presiunea si viteza absolutã , pãtrunzând în turbina cu reactiune, a cãrei schemã este
prezentatã în figura 6, se repartizeaza pe întreaga circumferintã a acesteia,
admisia fiind totalã, pentru ca prin destinderea treptatã în paletele fixe 3,
prinse în carcasã si în paletele mobile 2, fixate pe suprafata rotorului 4
(construit dintr-un tambur), sã pãrãseascã turbina, având presiunea p si viteza
absolutã .
necesitatea admisiei totale, datoritã faptului cã sub actiunea diferentei de presiune, aburul curge prin toate spatiile disponibile;
pierderi mici în paletele mobile, deoarece spatiul dintre palete este ocupat în întregime de abur, neproducându-se zone de vârtejuri marginale, existente la turbinele cu actiune (fig. 7);
prezenta fortei axiale executatã asupra rotorului în sensul scãderii presiunii, adicã în sensul curgerii aburului si care trebuie compensatã.
În
paletele fixe ale unei trepte de turbina cu reactiune, prezentatã schematic,
împreunã cu diagrama vitezei, în figura 8, aburul pãtrunde cu viteza absolutã de iesire din paletele
mobile ale treptei precedente pentru a le pãrãsi cu viteza absolutã majoratã , dependentã de viteza teoreticã .
Cu aceste precizãri, cãderea termica teoreticã, respectiv lucrul mecanic specific, teoretic, de destindere a aburului în paletele fixe ale treptei, are expresia:
a) b)
- conductã de legãturã între etansãrile terminale.
Pierderi mecanice, 
O
parte din puterea obtinuta la arborele turbinei se consumã prin frecarea în
lagãre, sau prin antrenarea mecanismelor auxiliare (pompa de ulei, regulator
etc.), conducând la pierderile mecanice de energie termica, a cãror valoare,
exprimatã în procente din puterea turbinei si determinata experimental, este
cuprinsã între 10 si 12% la turbinele de 100..200 Kw, la cele de peste 20 Mw
fiind sub 1,8 %.
Pierderi prin radiatie si conductivitate, 
Datorita fluxului termic propagat spre exterior prin radiatie si
conductivitate, aceste pierderi pot fi neglijate, valoarea lor fiind mult
diminuatã prin izolarea corespunzãtoare a carcasei turbinei.
4.4. TURBINA CU TREPTE DE PRESIUNE
În scopul majorãrii randamentului, care, atât la turbina Laval cât si la roata Curtis, are valori scãzute din cauza pierderilor importante în ajutaje si palete (datorate vitezei foarte mari pe care o obtine aburul prin destinderea lui totalã într-un singur rând de ajutaje), în turbina cu actiune cu trepte de presiune destinderea aburului se realizeaza fractionat, prin împãrtirea cãderii de presiune într-un numar de trepte.
Prin repartitia cãderii termice totale pe treptele turbinei, se realizeaza viteze periferice corespunzãtoare si pierderile prin frecare fiind mai mici, se obtin randamente îmbunãtãtite.
O treaptã de presiune este constituitã dintrun rând de ajutaje, urmat de unul de palete mobile.
Fig. 18. Schema turbinei cu actiune cu 3 trepte de presiune:
1- ajutaj; 2 - paletã mobilã; 3 - disc; 4 - arbore; 5 - diafragmã; 6 - carcasã
Fig. 19. Destinderea aburului în turbina cu i trepte de presiune
Turbina cu actiune cu trepte de presiune (figura 18) este formatã dintr-o alternantã de ajutaje 1, practicate din diafragmele 5, fixate în carcasa 6, si de paletele mobile 2, sustinute de mai multe discuri 3, fixate pe arborele turbinei 4.
Turbina
fiind axialã, aburul circulã în lungul turbinei, paralel cu axul ei,
destinzându-se din treaptã în treaptã. Presiunea aburului scade în ajutaje si
rãmâne
Destinderea aburului având loc de-a lungul întregii turbine, datoritã cresterii volumului sãu specific, dimensiunile paletelor se mãresc la fiecare treaptã.
În
diagrama dinamicã din figura 19 este reprezentatã destinderea aburului de la
presiunea la 
, atât în ajutajele fixe ale unei turbine cu actiune cu o
singura treaptã, caz în care aria închisã a diagramei reprezinta lucrul mecanic
de destindere l, cât si destinderea realizatã fractionat, în i trepte ale unei
turbine cu actiune cu trepte de presiune, suprafata închisã fiind compusã din
lucrurile mecanice:
În
primul caz, considerând viteza absolutã de iesire a aburului dintre paletele
mobile 
, viteza absolutã de intrare a aburului
între paletele mobile, produsã pe seama lucrului mecanic de destindere, are
expresia:
Daca între valorile lucrurilor mecanice, produse prin destinderea aburului în cele i trepte ale turbinei cu actiune cu trepte de presiune, existã relatia:
valoarea vitezei absolute de intrare în fiecare treaptã este:
Ultima
relatie aratã cã vitezele absolute ale aburului la intrare între paletele
mobile ale turbinei cu actiune cu trepte de presiune sunt mai mici cu 
decât viteza corespunzãtoare
turbinei cu actiune cu o singura treaptã, functionând între aceleasi presiuni
extreme.
Concomitent cu micsorarea vitezelor absolute, se micsoreazã atât vitezele periferice u cât si pierderile în palete, o datã cu care, randamentul turbinei cu mai multe trepte creste; numarul treptelor este însã limitat de majorarea pierderilor prin frecare.
Turbina cu actiune cu treptele de presiune formate din trepte de viteza, are pe fiecare disc al rotorului, respectiv în fiecare treaptã de presiune, mai multe coroane de palete mobile, între care se gãsesc paletele fixe, directoare.
Având putine trepte de presiune, maxim 4, datoritã faptului cã în treptele de viteza se realizeaza o cãdere adiabaticã mare, acest tip de turbina este ieftin, dar prezentând randament slab se utilizeaza numai la serviciile auxiliare.
Turbina cu trepte de presiune cu roatã de reglaj, prezintã în fata discului primei trepte de presiune o distanta mai mare 5.15 cm, înaintea cãreia se gãseste o roatã cu trepte de viteza, obisnuit douã.
Deoarece în treptele de viteza are loc o cãdere mare de presiune, acest tip de turbina se utilizeaza în cazul aburului de parametri foarte înalti, dând posibilitatea reducerii numarului treptelor de presiune, în care aburul pãtrunde cu parametrii mai scãzuti.
Prima roatã a turbinei se numeste roatã de reglaj, deoarece face posibil reglajul prin admisie, prin repartizarea uniformã a aburului pe toatã periferia, în spatiul lãsat în acest scop; în treptele de presiune urmãtoare putându-se lucra cu un alt grad de admisie decât cel al rotii. Astfel, în timp ce prima treaptã lucreazã cu un grad de admisie variabil, urmãtoarele, la care debitul se modificã prin schimbarea numarului de ajutaje active, adicã a gradului de admisie, lucreazã cu admisie constanta.
4.5. TURBINA CU TREPTE DE VITEZA (CURTIS)
Conceputã
în scopul diminuãrii pierderilor prin energie cinetica rezidualã, adicã a
reducerii vitezei de iesire a aburului din
paletele mobile, turbina cu actiune cu trepte de viteza dã posibilitatea
îmbunãtãtirii randamentului tubinei cu actiune cu o singura treaptã, prin
refolosirea energiei cinetice a aburului într-unul sau mai multe rânduri de
palete.
În turbina cu actiune cu trepte de viteza (roata Curtis), aburul se destinde total în ajutajele directoare, în care are loc transformarea energiei sale termice în energie cinetica, dupã care, în mai multe coloane de palete solidarizate în acelasi motor, energia cinetica a aburului este transformatã în lucru mecanic.
Fig. 20. Schema turbinei cu actiune cu 3 trepte de viteza:
1 - ajutaj convergent-divergent; 2,4,6 - primul, al doilea si al treilea rând de palete mobile; 3,5 - palete directoare; 7 - stator; 8 - rotor.
Figura 20 reprezinta schema unei turbine cu actiune cu 3 trepte de viteza
Admisia
aburului în turbina, cu presiune 
si viteza 
, este partialã, ajutajele convergent-divergente 1 fiind
grupate numai într-o zonã a periferiei; din acestea, aburul destins pânã la
presiunea si viteza 
, intrã în primul rând de palete mobile 2, din care, suferind
o abatere de directie, iese cu aceeasi presiune si viteza scãzutã .
În continuare, în paletele directoare, sau
redresoare 3, fixate pe stator, jetul de abur îsi mentine presiunea
Desi
în paletele directoare nu se produce lucru mecanic, datoritã frecarii viteza
aburului scade pânã la valoarea 
cu care intrã în
paletele mobile 4, în care, prin producere de lucru mecanic îsi micsoreazã din
nou energia cinetica, iesind cu viteza 
Procesul se repetã de-a
lungul paletelor directoare 5 si a celor mobile 6, pentru ca la pãrãsirea
turbinei aburul sã aibã o viteza redusã, respectiv o
energie cinetica redusã.
Fig. 22. Diagrama vitezei pentru cazul teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de viteza, comparativ cu cea a turbinei cu o singurã treaptã
În figura 20 este reprezentata variatia presiunii si a vitezei absolute ale aburului de-a lungul turbinei.
Din
figura 21, în care sunt prezentate triunghiurile de viteza pentru cele 3 trepte
ale turbinei cu actiune, se observa cã pe mãsura majorãrii numarului de trepte,
cresc si pierderile prin frecare, fapt evidentiat prin modificarea tot mai accentuatã
a unghiului .
Coroanele
de palete mobile fiind fixate pe discul comun al rotorului, viteza perifericã u
are aceesi valoare în fiecare treaptã. Tinând seama de acest lucru si
considerând cazul teoretic al inexistentei pierderilor prin frecare, adicã 
, compunerea vectorialã a vitezei se face, în aceeasi
diagramã de viteza (figura 21) prin rabaterea în jurul axei tangente verticale,
a triunghiurilor de iesire peste cele de intrarea a aburului între paletele mobile.
Din
aceastã diagramã a cazului teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de
viteza, peste care se suprapune cea a turbinei cu actiune cu o singura treaptã,
la care se considerã aceeasi viteza , viteza absolutã de iesire a aburului fiind 
, se constatã cã în timp ce la turbina cu 2 trepte de viteza,
viteza perifericã este u, la cea cu o singura treaptã aceasta prezintã valoarea
. Cu alte cuvinte, valoarea vitezei periferice în cazul
teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de viteza, se reduce la jumãtate
fatã de cea a turbinei cu actiune cu o singura treaptã lucrând între aceleasi
viteze absolute limitã.
Teoretic
deci, viteza teoreticã a unei turbine cu actiune cu i trepte de viteza, are
valoarea, fatã de cea cu o singura treaptã: 
, numarul de trepte fiind însã limitat la 3 si în cazuri
exceptionale 4, datoritã pierderilor prin frecare devenite importante.
Lucrul mecanic util, specific, este rezultatul actiunii fortei tangentiale totale, produsã în coroanele de palete datoritã variatiei jetului de abur.
Unghiurile crescând de la prima, spre ultima treaptã (figura 21), paletele au o curburã din ce în ce mai redusã (figura 20), odatã cu care, forta de impuls creste.
Deoarece paletele sunt fixate pe acelasi rotor, forta totalã reprezinta suma fortelor dezvoltate în fiecare treaptã, corespunzãtor cãreia se produce lucru mecanic util:
Randamentul la periferia rotorului, pentru turbina cu actiune cu i trepte de viteze, are valoarea:
Deoarece lucrul mecanic în paletele rotii Curtis se produce prin scãderea energiei cinetice obtinute de abur în ajutaje, pentru realizarea unui randament cât mai bun trebuie ca o cât mai mare parte din energia cinetica a aburului sã se transforme în lucru mecanic, adicã pierderile prin frecare în palete sã fie minime si viteza de iesire a aburului din ultimul rând de palete sã fie cât mai micã.
Pentru cazul functionãrii optime:
Din
ultima relatie rezultã cã pentru obtinerea unui randament maxim la turbina cu
actiune cu trepte de viteza, unghiul trebuie sã aibã o
valoare cât mai micã, iar raportul 
.
Prin
cresterea numarului de trepte, viteza u se micsoreazã, conducând la cresterea
vitezei si la scãderea
unghiului , ceea ce are ca rezultat sporirea frecarii în primul rând de
palete mobile.
Din aceastã cauzã randamentul maxim al turbinei cu actiune cu trepte de viteza scade cu cresterea numarului de trepte.
4.6. ORGANELE FIXE SI
ALE TURBINELOR
CARCASA
Turbinele navale moderne, ca si cele stationare sunt în general construite cu carcase duble, adicã cu o parte exterioara si o parte interioara.
Carcasa se executã în functie de temperatura aburului prin turnare din fontã de calitate superioara sau din otel carbon (pânã la 250oC), otel slab aliat cu molibden (pentru temperaturi cuprinse între 250oC si 400oC), otel aliat cu crom si molibden (420 - 550 oC) si oteluri aliate cu crom, molibden si vanadiu pentru temperaturi mai mari.
În scopul micsorãrii pierderilor de cãldura, suprafetele exterioare ale carcasei se izoleazã termic cu saltele de pânzã de azbest umplute cu vatã de sticlã, sau vatã mineralã. Peste izolatie, pentru a împiedica deteriorarea acesteia, pentru a reduce radiatia termica si pentru a da o formã esteticã turbinei, se monteazã o îmbrãcãminte (manta din otel sau de Al).
Lagãrele turbinei sunt elemente care au rolul de a sustine rotorul, si lãsându-i posibilitatea de a se învârti, nu permit deplasãri ce ar putea duce la atingeri între rotor si pãrtile fixe ale turbinei.
Pentru ca frecarea în lagãre sã fie cât mai micã si pentru ca fusul arborelui si lagãrele sã se uzeze cât mai putin, este necesar ca în timpul functionarii sã se asigure ungerea cu ulei a lagãrelor.
În fig.24 este prezentatã o sectiune schematicã printr-un lagãr radial. Diametrul interior al lagãrului este ceva mai mare decât diametrul axului, astfel cã axul se miscã în lagãr cu un oarecare joc.
Când axul nu se învârteste, el coboarã din cauza greutatii în punctul cel mai de jos si se sprijinã direct pe suprafata lagãrului (fig.24a).
În momentul punerii în functiune a turbinei, axul se învârteste si uleiul care intrã prin dreapta este tras în partea de jos, astfel presiunea lui creste (fig.24b).
Formarea penei de ulei necesitã în primul rând existenta unui joc în lagãr (cam 2,5% din diametrul arborelui) si în al 2 lea rând asigurarea unei vâscozitati corespunzãtoare a uleiului. La temperatura de 80oC vâscozitatea uleiului scade repede, uleiul nu va mai fi antrenat si lagãrul se topeste. De aceea, nu este permisã depãsirea temperaturii de 70oC. De asemenea, nici temperatura prea scãzutã nu este admisã, întrucât uleiul devine prea vâscos si nu se mai reparti-zeazã uniform. Este indicat ca temperatura uleiului la intrarea în lagãr sã fie 35-45oC. De remarcat cã necesitatea functionarii de duratã, la turatii foarte mari ca si jocurile reduse dintre rotor si stator, impun folosirea unei pompe care sã refuleze mereu ulei rece în lagãr. O astfel de ungere se numeste ungere sub presiune.
Lagãrele unei turbine sunt de 3 feluri: radiale, axiale si radial - axiale.
a. Lagãrele radiale sustin rotorul preluând greutatea acestuia si împiedicând în acelasi timp deplasarea radialã a lui.
Turbinele sunt prevãzute cu cel putin 2 lagãre radiale. La turbina cu mai multi arbori, pentru fiecare arbore existã câte 2 lagãre radiale.
Partea principalã a lagãrului radial cu cuzinetul (fig.25), este împãrtitã printr-un plan orizontal în 2 jumãtati: cuzinetul superior 1 si cuzinetul inferior 2, aceasta deoarece pana de ulei se realiz doar în partea inferioara si de asemenea pentru usurinta montajului.
Cuzinetii se executã prin turnare din fontã sau otel si au suprafata interioara acoperitã cu un aliaj antifrictiune 3 (numit compozitie pentru lagãre, babbit sau metal alb), constituit dintr-o masã de bazã moale, care preia forma fusului si cristale dure înglobate în masa de bazã.
 |
Fig. 25. Lagãr radial:
b. Lagãrul axial este destinat sã preia eforturile axiale ale rotorului.
În principiu un lagãr axial (fig.26) constã dintr-un disc plan 2 asezat pe arborele rotorului 1 între douã coroane 3 cu segmenti (pastile) pentru preluarea eforturilor axiale în ambele sensuri.
Segmentii dinspre capatul turbinei care lucreazã în mod normal se numesc segmenti activi, spre deosebire de cei aflati în partea opusã a discului care se numesc segmenti inactivi.
Segmentii au fata dinspre discul rotitor acoperitã cu compozitie pentru lagãre 4, fiind asezati cu spatele pe un suport fix plan 3.
 |
Fig.26 Lagãr axial:
1-arborele rotorului; 2- disc plan; 3-coroane cu segmenti (pastile)
În timpul functionarii turbinei uleiul este dus în spatiul în care se gãsesc segmentii si axul.
Segmentii având spatele (fata opusã) cilindric sau cu prag oscileazã asezându-se putin înclinat fatã de suportul fix 3, astfel încat se formeazã între discul 2 si suprafata segmentului un joc în formã de panã în care pãtrunde uleiul de ungere.
Controlul functionarii lagãrului axial se face prin 2 termometre plasate în zona de iesire a uleiului, de-o parte si de alta a discului.
În practica exploatarii turbinelor cu abur prevãzute cu lagãr axial, precum si cel descris mai sus, au avut loc o serie de cazuri de rupere a arborelui în zona discului 2, din cauza distributiei inegale a presiunii dintre pãrtile active.
În afara tipurilor de lagãre descrise mai sus, turboagregatele navale sunt prevãzute în plus cu lagãre pentru preluarea eforturilor axiale ce apar în timpul functionarii turbinei în linia de arbori si în elice.
În practicã acestea se mai numesc si lagãre de împingere.
 |
Fig.27 Lagãr de împingere:
1-inel de împingere; 2-perne de împingere; 3-corpul lagãrului
Lagãrul de împingere se monteazã pe lina de arbori, de obicei dupã reductor, el preluând împingerea axialã a elicei. Asa cum se poate observa în fig.27 acest tip de lagãr are un singur inel de împingere 1, forjat dintr-o bucatã cu arborele sau fixat pe acesta.
Pe inel sunt asezate 6.12 dispozitive de împingere (perne) 2, care se sprijinã printr-o articulatie de corpul lagãrului 3.
La rotirea arborelui, uleiul este antrenat în spatiul dintre inel si perne formând o peliculã de ulei. Înclinarea pernelor se produce automat, datoritã antrenãrii uleiului.
Pernele de împingere se executã din bronz fosforos. Prelucrarea pernelor trebuie sã se execute cu mare atentie, astfel încât grosimea lor sã nu difere cu mai mult de 0,02 mm.
c. Lagãrul radial - axial reprezinta în principiu o combinare a celor 2 tipuri de lagãre mentionate, utilizat fiind la o serie de constructii moderne de turbine.
Se reuseste astfel evitarea unor avarii precum si cea amintitã anterior.
La aceste lagãre portiunea de reazem a cuzinetului are o formã sfericã, fapt care asigura autocentrarea sa, functie de pozitia arborelui turbinei.
Prin autocentrarea cuzinetului se realizeaza o distributie uniformã a fortelor axiale dintre segmenti micsorându-se astfel posibilitatea aparitiei unui cuplu de forte.
|
