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 LAVAL construieste o turbina, care consta dintr-o roata cu palete asupra carora actioneaza aburul trimis cu mare viteza prin intermediul unor ajutaje convergent - divergente, care inca de atunci s-au numit ajutaje Laval.

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 treaptă:

1- conductă 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.

Fig. 2. Variatia presiunii si a vitezei aburului

În figura 2 este reprezentata, la scară mărită, sectiunea A-B desfăsurată, a turbinei Laval, împreună cu variatia vitezei si a presiunii aburului, care au loc datorită destinderii lui în ajutajul 4 si transformării 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 până la presiunea , atingând viteza ; cu această viteza, sub un unghi , atacă paletele mobile (active) ale rotorului, căruia îi imprimă o miscare de rotatie prin transformarea energiei sale cinetice în energie mecanica, datorită micsorării vitezei de la la .

Cunoscându-se , si viteza tangentiala de miscare a paletelor:

în care:

d - diametrul rotorului, considerat la jumătatea paletei;

n - numarul de rotatii pe minut, efectuate de palete.

Din triunghiul de viteze la introducerea aburului între palete (fig. 3),   se determina viteza relativă .

Fig. 3. Triunghiul de viteze pentru turbinele cu

actiune cu o singura treaptă

Pentru a nu se produce pierderi la introducerea aburului între palete, este necesar ca jetul de abur să intre tangent la suprafata paletei, astfel încit să fie egal cu unghiul făcut de tangenta la suprafata paletei în punctul de intrare, si planul rotii.

După ce curge prin canalul dintre palete, în care suferă o abatere datorită profilului curbat al paletelor, aburul părăseste canalul cu viteza relativă tangenta la ultimul element de suprafata al paletei. Teoretic, această viteza se consideră egală cu , dar datorită pierderilor prin frecare, este mai mică decât aceasta, micsorare de care se tine seama prin coeficientul de reducere a vitezei între paletele mobile , astfel că . În functie de ungiul de curbură se obtine coeficientul , iar în functie de viteza rezultă coeficientul , cu care, .

Astfel, cu viteza relativa determinata si u cunoscut, viteza absolută se obtine, fie din triunghiul de viteze la iesire (fig. 3), fie analitic:

Pentru simplificare grafică, cele 2 triunghiuri de viteze se construiesc în aceeasi figura (fig. 4) si alcătuiesc diagrama de viteze, trasată într-un sistem rectangular, având ca axe directia tangentiala si cea axială, virfurile triunghiurilor fiind construite în originea sistemului de coordonate. Valorile unghiurilor se notează pe prelungirea vectorilor vitezelor.

a)

b)

Fig. 4. Diagramele de viteze pentru turbinele

cu actiune cu o singura treaptă:

Cunoscând din diagrama de viteze unghiurile si se poate determina forma paletei, dictată de faptul că teoretic , ceea ce conduce la constanta sectiunii canalului dintre palete, realizată prin: lătimea canalului b = constant si îngrosarea profilului paletei în mijlocul ei (fig. 3), în asa fel încât partea convexă a unei palete să fie concentrică cu cea concavă a paletei vecine.

Deoarece aburul iese din ajutaje cu viteze mari, este necesar ca muchia de intrare a paletelor să fie ascutită cu o grosime de 0,2.0,3 mm.

Lucrul mecanic util efectuat de către o cantitate unitară de abur, sau căderea termica utilă a turbinei, este:

în care semnul plus sau minus se consideră după 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:

Căderea termica teoretică 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 determină:

-ptr :

-ptr :

Considerând:

, si

relatia devine:

Prin luarea în considerare a coeficientului de reducere a vitezei în ajutaj, viteza reală a aburului este:

Se va obtine:

din care se observa dependenta randamentului la periferia rotorului de raportul dintre viteza periferică a rotorului si viteza de intrare a aburului în paletele active, celelalte mărimi 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 continuată si în palete, prezintă caracteristici constructive speciale, care o deosebesc de turbina cu actiune.

Aburul livrat de căldare, cu presiunea si viteza absolută , pătrunzând în turbina cu reactiune, a cărei schemă este prezentată în figura 6, se repartizeaza pe întreaga circumferintă a acesteia, admisia fiind totală, pentru ca prin destinderea treptată în paletele fixe 3, prinse în carcasă si în paletele mobile 2, fixate pe suprafata rotorului 4 (construit dintr-un tambur), să părăsească turbina, având presiunea p si viteza absolută .

necesitatea admisiei totale, datorită faptului că 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 executată asupra rotorului în sensul scăderii presiunii, adică în sensul curgerii aburului si care trebuie compensată.

În paletele fixe ale unei trepte de turbina cu reactiune, prezentată schematic, împreună cu diagrama vitezei, în figura 8, aburul pătrunde cu viteza absolută de iesire din paletele mobile ale treptei precedente pentru a le părăsi cu viteza absolută majorată , dependentă de viteza teoretică .

Cu aceste precizări, căderea termica teoretică, respectiv lucrul mecanic specific, teoretic, de destindere a aburului în paletele fixe ale treptei, are expresia:

a)                                            b)

- conductă de legătură între etansările terminale.

Pierderi mecanice, O parte din puterea obtinuta la arborele turbinei se consumă prin frecarea în lagăre, sau prin antrenarea mecanismelor auxiliare (pompa de ulei, regulator etc.), conducând la pierderile mecanice de energie termica, a căror valoare, exprimată în procente din puterea turbinei si determinata experimental, este cuprinsă 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 diminuată prin izolarea corespunzătoare a carcasei turbinei.

4.4. TURBINA CU TREPTE DE PRESIUNE

În scopul majorării randamentului, care, atât la turbina Laval cât si la roata Curtis, are valori scăzute din cauza pierderilor importante în ajutaje si palete (datorate vitezei foarte mari pe care o obtine aburul prin destinderea lui totală într-un singur rând de ajutaje), în turbina cu actiune cu trepte de presiune destinderea aburului se realizeaza fractionat, prin împărtirea căderii de presiune într-un numar de trepte.

Prin repartitia căderii termice totale pe treptele turbinei, se realizeaza viteze periferice corespunzătoare si pierderile prin frecare fiind mai mici, se obtin randamente îmbunătătite.

O treaptă de presiune este constituită dintrun rând de ajutaje, urmat de unul de palete mobile.

Fig. 18. Schema turbinei cu actiune cu 3 trepte de presiune:

1- ajutaj; 2 - paletă mobilă; 3 - disc; 4 - arbore; 5 - diafragmă; 6 - carcasă

Fig. 19. Destinderea aburului în turbina cu i trepte de presiune

Turbina cu actiune cu trepte de presiune (figura 18) este formată dintr-o alternantă 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 axială, aburul circulă în lungul turbinei, paralel cu axul ei, destinzându-se din treaptă în treaptă. Presiunea aburului scade în ajutaje si rămâne constanta în palete, iar viteza absolută creste în ajutaje, prin destinderea aburului si scade în palete, producându-se lucru mecanic. Din reprezentarea variatiei presiunii si vitezei (figura 18) se constată că turbina cu actiune cu trepte de presiune reprezinta combinarea mai multor turbine cu actiune cu o singura treaptă, trensformările de energie având loc similar, dar repetat la fiecare treaptă.

Destinderea aburului având loc de-a lungul întregii turbine, datorită cresterii volumului său specific, dimensiunile paletelor se măresc la fiecare treaptă.

În diagrama dinamică din figura 19 este reprezentată destinderea aburului de la presiunea la , atât în ajutajele fixe ale unei turbine cu actiune cu o singura treaptă, caz în care aria închisă a diagramei reprezinta lucrul mecanic de destindere l, cât si destinderea realizată fractionat, în i trepte ale unei turbine cu actiune cu trepte de presiune, suprafata închisă fiind compusă din lucrurile mecanice:

În primul caz, considerând viteza absolută de iesire a aburului dintre paletele mobile , viteza absolută de intrare a aburului între paletele mobile, produsă 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, există relatia:

valoarea vitezei absolute de intrare în fiecare treaptă este:

Ultima relatie arată că vitezele absolute ale aburului la intrare între paletele mobile ale turbinei cu actiune cu trepte de presiune sunt mai mici cu decât viteza corespunzătoare turbinei cu actiune cu o singura treaptă, functionând între aceleasi presiuni extreme.

Concomitent cu micsorarea vitezelor absolute, se micsorează atât vitezele periferice u cât si pierderile în palete, o dată cu care, randamentul turbinei cu mai multe trepte creste; numarul treptelor este însă 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 treaptă de presiune, mai multe coroane de palete mobile, între care se găsesc paletele fixe, directoare.

Având putine trepte de presiune, maxim 4, datorită faptului că în treptele de viteza se realizeaza o cădere adiabatică mare, acest tip de turbina este ieftin, dar prezentând randament slab se utilizeaza numai la serviciile auxiliare.

Turbina cu trepte de presiune cu roată de reglaj, prezintă în fata discului primei trepte de presiune o distanta mai mare 5.15 cm, înaintea căreia se găseste o roată cu trepte de viteza, obisnuit două.

Deoarece în treptele de viteza are loc o cădere 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 pătrunde cu parametrii mai scăzuti.

Prima roată a turbinei se numeste roată de reglaj, deoarece face posibil reglajul prin admisie, prin repartizarea uniformă a aburului pe toată periferia, în spatiul lăsat în acest scop; în treptele de presiune următoare putându-se lucra cu un alt grad de admisie decât cel al rotii. Astfel, în timp ce prima treaptă lucrează cu un grad de admisie variabil, următoarele, la care debitul se modifică prin schimbarea numarului de ajutaje active, adică a gradului de admisie, lucrează cu admisie constanta.

4.5. TURBINA CU TREPTE DE VITEZA (CURTIS)

Concepută în scopul diminuării pierderilor prin energie cinetica reziduală, adică a reducerii vitezei de iesire a aburului din paletele mobile, turbina cu actiune cu trepte de viteza dă posibilitatea îmbunătătirii randamentului tubinei cu actiune cu o singura treaptă, 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, după care, în mai multe coloane de palete solidarizate în acelasi motor, energia cinetica a aburului este transformată 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 partială, ajutajele convergent-divergente 1 fiind grupate numai într-o zonă a periferiei; din acestea, aburul destins până la presiunea si viteza , intră în primul rând de palete mobile 2, din care, suferind o abatere de directie, iese cu aceeasi presiune si viteza scăzută .

În continuare, în paletele directoare, sau redresoare 3, fixate pe stator, jetul de abur îsi mentine presiunea constanta fiind dirijat în directia necesară intrării în următorul sir de palete mobile 4. Paletele directoare sunt practicate numai pe o parte din circumferintă, în dreptul ajutajelor, în restul periferiei peretii se execută plini, mascând paletele mobile pentru a evita efectul de ventilatie.

Desi în paletele directoare nu se produce lucru mecanic, datorită frecarii viteza aburului scade până la valoarea cu care intră în paletele mobile 4, în care, prin producere de lucru mecanic îsi micsorează din nou energia cinetica, iesind cu viteza Procesul se repetă de-a lungul paletelor directoare 5 si a celor mobile 6, pentru ca la părăsirea turbinei aburul să aibă o viteza redusă, respectiv o energie cinetica redusă.

Fig. 21. Diagrama vitezei pentru turbina cu actiune cu trei trepte de viteză

Fig. 22. Diagrama vitezei pentru cazul teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de viteza, comparativ cu cea a turbinei cu o singură treaptă

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 că pe măsura majorării numarului de trepte, cresc si pierderile prin frecare, fapt evidentiat prin modificarea tot mai accentuată a unghiului .

Coroanele de palete mobile fiind fixate pe discul comun al rotorului, viteza periferică u are aceesi valoare în fiecare treaptă. Tinând seama de acest lucru si considerând cazul teoretic al inexistentei pierderilor prin frecare, adică , compunerea vectorială a vitezei se face, în aceeasi diagramă 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 această diagramă a cazului teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de viteza, peste care se suprapune cea a turbinei cu actiune cu o singura treaptă, la care se consideră aceeasi viteza , viteza absolută de iesire a aburului fiind , se constată că în timp ce la turbina cu 2 trepte de viteza, viteza periferică este u, la cea cu o singura treaptă aceasta prezintă valoarea . Cu alte cuvinte, valoarea vitezei periferice în cazul teoretic al turbinei cu actiune cu 2 trepte de viteza, se reduce la jumătate fată de cea a turbinei cu actiune cu o singura treaptă lucrând între aceleasi viteze absolute limită.

Teoretic deci, viteza teoretică a unei turbine cu actiune cu i trepte de viteza, are valoarea, fată de cea cu o singura treaptă: , numarul de trepte fiind însă limitat la 3 si în cazuri exceptionale 4, datorită pierderilor prin frecare devenite importante.

Lucrul mecanic util, specific, este rezultatul actiunii fortei tangentiale totale, produsă în coroanele de palete datorită variatiei jetului de abur.

Unghiurile crescând de la prima, spre ultima treaptă (figura 21), paletele au o curbură din ce în ce mai redusă (figura 20), odată cu care, forta de impuls creste.

Deoarece paletele sunt fixate pe acelasi rotor, forta totală reprezinta suma fortelor dezvoltate în fiecare treaptă, corespunzător căreia 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 scăderea 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 să se transforme în lucru mecanic, adică pierderile prin frecare în palete să fie minime si viteza de iesire a aburului din ultimul rând de palete să fie cât mai mică.

Pentru cazul functionării optime:

Din ultima relatie rezultă că pentru obtinerea unui randament maxim la turbina cu actiune cu trepte de viteza, unghiul trebuie să aibă o valoare cât mai mică, iar raportul .

Prin cresterea numarului de trepte, viteza u se micsorează, conducând la cresterea vitezei si la scăderea unghiului , ceea ce are ca rezultat sporirea frecarii în primul rând de palete mobile.

Din această cauză randamentul maxim al turbinei cu actiune cu trepte de viteza scade cu cresterea numarului de trepte.

4.6. ORGANELE FIXE SI MOBILE

ALE TURBINELOR

CARCASA

Turbinele navale moderne, ca si cele stationare sunt în general construite cu carcase duble, adică cu o parte exterioara si o parte interioara.

Carcasa se execută în functie de temperatura aburului prin turnare din fontă de calitate superioara sau din otel carbon (până la 250^oC), otel slab aliat cu molibden (pentru temperaturi cuprinse între 250^oC si 400^oC), otel aliat cu crom si molibden (420 - 550 ^oC) si oteluri aliate cu crom, molibden si vanadiu pentru temperaturi mai mari.

În scopul micsorării pierderilor de căldura, suprafetele exterioare ale carcasei se izolează termic cu saltele de pânză de azbest umplute cu vată de sticlă, sau vată minerală. Peste izolatie, pentru a împiedica deteriorarea acesteia, pentru a reduce radiatia termica si pentru a da o formă estetică turbinei, se montează o îmbrăcăminte (manta din otel sau de Al).

4.6.2. LAGARELE

Lagărele turbinei sunt elemente care au rolul de a sustine rotorul, si lăsându-i posibilitatea de a se învârti, nu permit deplasări ce ar putea duce la atingeri între rotor si părtile fixe ale turbinei.

Pentru ca frecarea în lagăre să fie cât mai mică si pentru ca fusul arborelui si lagărele să se uzeze cât mai putin, este necesar ca în timpul functionarii să se asigure ungerea cu ulei a lagărelor.

În fig.24 este prezentată o sectiune schematică printr-un lagăr radial. Diametrul interior al lagărului este ceva mai mare decât diametrul axului, astfel că axul se miscă în lagăr cu un oarecare joc.

Când axul nu se învârteste, el coboară din cauza greutatii în punctul cel mai de jos si se sprijină direct pe suprafata lagărului (fig.24a).

În momentul punerii în functiune a turbinei, axul se învârteste si uleiul care intră prin dreapta este tras în partea de jos, astfel presiunea lui creste (fig.24b).

Formarea penei de ulei necesită în primul rând existenta unui joc în lagăr (cam 2,5% din diametrul arborelui) si în al 2 lea rând asigurarea unei vâscozitati corespunzătoare a uleiului. La temperatura de 80^oC vâscozitatea uleiului scade repede, uleiul nu va mai fi antrenat si lagărul se topeste. De aceea, nu este permisă depăsirea temperaturii de 70^oC. De asemenea, nici temperatura prea scăzută nu este admisă, întrucât uleiul devine prea vâscos si nu se mai reparti-zează uniform. Este indicat ca temperatura uleiului la intrarea în lagăr să fie 35-45^oC. De remarcat că necesitatea functionarii de durată, la turatii foarte mari ca si jocurile reduse dintre rotor si stator, impun folosirea unei pompe care să refuleze mereu ulei rece în lagăr. O astfel de ungere se numeste ungere sub presiune.

Lagărele unei turbine sunt de 3 feluri: radiale, axiale si radial - axiale.

a. Lagărele radiale sustin rotorul preluând greutatea acestuia si împiedicând în acelasi timp deplasarea radială a lui.

Turbinele sunt prevăzute cu cel putin 2 lagăre radiale. La turbina cu mai multi arbori, pentru fiecare arbore există câte 2 lagăre radiale.

Partea principală a lagărului radial cu cuzinetul (fig.25), este împărtită printr-un plan orizontal în 2 jumătati: 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 execută prin turnare din fontă sau otel si au suprafata interioara acoperită cu un aliaj antifrictiune 3 (numit compozitie pentru lagăre, babbit sau metal alb), constituit dintr-o masă de bază moale, care preia forma fusului si cristale dure înglobate în masa de bază.

Fig. 25. Lagăr radial:

b. Lagărul axial este destinat să preia eforturile axiale ale rotorului.

În principiu un lagăr axial (fig.26) constă dintr-un disc plan 2 asezat pe arborele rotorului 1 între două coroane 3 cu segmenti (pastile) pentru preluarea eforturilor axiale în ambele sensuri.

Segmentii dinspre capatul turbinei care lucrează în mod normal se numesc segmenti activi, spre deosebire de cei aflati în partea opusă a discului care se numesc segmenti inactivi.

Segmentii au fata dinspre discul rotitor acoperită cu compozitie pentru lagăre 4, fiind asezati cu spatele pe un suport fix plan 3.

Fig.26 Lagăr axial:

1-arborele rotorului; 2- disc plan; 3-coroane cu segmenti (pastile)

În timpul functionarii turbinei uleiul este dus în spatiul în care se găsesc segmentii si axul.

Segmentii având spatele (fata opusă) cilindric sau cu prag oscilează asezându-se putin înclinat fată de suportul fix 3, astfel încat se formează între discul 2 si suprafata segmentului un joc în formă de pană în care pătrunde uleiul de ungere.

Controlul functionarii lagărului 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 prevăzute cu lagăr 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 părtile active.

În afara tipurilor de lagăre descrise mai sus, turboagregatele navale sunt prevăzute în plus cu lagăre pentru preluarea eforturilor axiale ce apar în timpul functionarii turbinei în linia de arbori si în elice.

În practică acestea se mai numesc si lagăre de împingere.

Fig.27 Lagăr de împingere:

1-inel de împingere; 2-perne de împingere; 3-corpul lagărului

Lagărul de împingere se montează pe lina de arbori, de obicei după reductor, el preluând împingerea axială a elicei. Asa cum se poate observa în fig.27 acest tip de lagăr are un singur inel de împingere 1, forjat dintr-o bucată cu arborele sau fixat pe acesta.

Pe inel sunt asezate 6.12 dispozitive de împingere (perne) 2, care se sprijină printr-o articulatie de corpul lagărului 3.

La rotirea arborelui, uleiul este antrenat în spatiul dintre inel si perne formând o peliculă de ulei. Înclinarea pernelor se produce automat, datorită antrenării uleiului.

Pernele de împingere se execută din bronz fosforos. Prelucrarea pernelor trebuie să se execute cu mare atentie, astfel încât grosimea lor să nu difere cu mai mult de 0,02 mm.

c. Lagărul radial - axial reprezinta în principiu o combinare a celor 2 tipuri de lagăre mentionate, utilizat fiind la o serie de constructii moderne de turbine.

Se reuseste astfel evitarea unor avarii precum si cea amintită anterior.

La aceste lagăre portiunea de reazem a cuzinetului are o formă sferică, fapt care asigura autocentrarea sa, functie de pozitia arborelui turbinei.

Prin autocentrarea cuzinetului se realizeaza o distributie uniformă a fortelor axiale dintre segmenti micsorându-se astfel posibilitatea aparitiei unui cuplu de forte.