Turbina cu abur

Clasificarea turbinelor cu abur

Turbinele se clasifică în funcţie de diferite criterii.

După principiul termodinamic de funcţionare

• Turbine cu acţiune, la care toată căderea de entalpie a aburului, disponibilă pe turbină este transformată în energie cinetică numai în paletele statorului, paletele rotorului având doar rolul de a transforma energia cinetică a aburului în energie mecanică. Turbina cu abur cu acţiune se caracterizează prin existenţa diafragmelor.

• Turbine cu reacţiune, la care căderea de entalpie este transformată în energie cinetică parţial în paletele statorului, numite şi palete directoare, iar restul în paletele rotorului. Deoarece aburul se destinde şi în paletele rotorului, forţa tangenţială ce acţionează asupra acestora provine atât din devierea jetului de abur, cât şi din forţa reactivă datorită accelerării jetului.

• Turbine combinate, care au atât trepte cu acţiune (de obicei în partea de înaltă presiune - IP), cât şi trepte cu reacţiune (în partea de joasă presiune - JP).

Faptul că aburul se destinde complet sau nu în ajutaje, adică o treaptă este cu acţiune sau cu reacţiune depinde strict de forma profilelor ajutajelor şi paletelor, cum este ilustrat în figura alăturată.

După numărul de trepte

• Turbine monoetajate, care sunt turbine cu acţiune la care căderea de entalpie este transformată într-o singură treaptă. Un exemplu este turbina de Laval. Aceste turbine sunt simple şi ieftine, însă pot prelucra doar căderi de entalpie relativ mici şi pot livra puteri mici, la turaţii mari, uneori peste 300 rot/s. Necesitatea existenţei unui reductor limitează aplicaţiile practice.

• Turbine cvasietajate, numite şi turbine cu trepte de viteză, sau turbine Curtis (in dreapta 1-ajutaj ; 2-coroana de palete rotorice; 3-palete redresoare) , care sunt turbine cu acţiune la care căderea de entalpie a aburului este transformată în energie cinetică într-o singură coroană de ajutaje (ca la turbina monoetajată), dar energia cinetică este transformată în energie mecanică în două sau trei coroane de palete fixate pe rotor. Între coroanele rotorului sunt plasate coroane de palete redresoare fixe, care reorienteză convenabil jetul de abur care iese din coroana (treapta) precedentă. Turbinele Curtis pot prelucra căderi de entalpie mai mari decât turbinele monoetajate, însă au un randament intern mai mic.

• Turbine multietajate, numite şi turbine cu trepte de presiune, la care entalpia aburului este transformată în mai multe trepte dispuse în serie. Ele pot fi atât cu acţiune, cât şi cu reacţiune. Căderea de entalpie pe treaptă este mai mică, ceea ce duce la turaţii mai mici, preferate la acţionarea generatoarelor electrice, care lucrează la 50 rot/s sau 25 rot/s în Europa, respectiv la 60 rot/s sau 30 rot/s în SUA. Aceste turbine pot prelucra căderi de entalpie mari, pot fi construite pentru puteri foarte mari şi au cele mai mari randamente efective. Au însă construcţii complicate, mase mari, sunt scumpe şi sunt pretenţioase la exploatare şi întreţinere.

După direcţia de curgere a aburului

• Turbine axiale, la care curgerea generală a aburului se face paralel cu axa de rotaţie a rotorului. Ele pot fi de orice tip descris mai sus. Turbinele axiale cu acţiune se mai numesc turbine Rateau, iar cele cu reacţiune turbine Parsons. Aceste turbine au numeroase avantaje: au o distribuţie a eforturilor mai favorabilă, construcţie, montaj şi reglare mai simple şi pot fi construite pentru puteri foarte mari, avantaje care le asigură cea mai mare răspândire.

• Turbine radiale, la care curgerea generală a aburului se face într-un plan perpendicular pe axa turbinei. Curgerea poate fi centripetă sau centrifugă. Ele pot fi cu acţiune sau cu reacţiune, monoetajate sau multietajate. Cea mai cunoscută este turbina Ljungström, care este o turbină cu reacţiune, multietajată, cu curgere centrifugă, cu paletele plasate alternativ pe două rotoare care se rotesc în sensuri contrare. Turbinele radiale au o construcţie foarte compactă, însă, datorită schemei defavorabile de solicitări, nu pot fi construite pentru puteri foarte mari.

După presiunea finală

• Turbine cu condensaţie, la care destinderea aburului se face până la o presiune inferioară presiunii atmosferice, presiune realizată de un condensator în care este evacuat aburul ieşit din turbină.

• Turbină cu emisiune în atmosferă la care aburul este evacuat direct în atmosferă, la o presiune cu foarte puţin mai mică decât presiunea atmosferică. Aceste turbine au randament termic redus şi se utilizează doar ca turbine auxiliare pentru puteri foarte mici.

• Turbină cu contrapresiune, la care aburul este evacuat din turbină la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică, în vederea utilizării lui în scopuri tehnologice sau de încălzire (termoficare industrială).

După prizele de prelevare a aburului

• Turbine fără prelevare, la care întreaga cantitate de abur ce intră în turbină străbate toate treptele.

• Turbine cu prize nereglate, la care o parte din abur este preluată dintre trepte şi folosită pentru preîncălzirea regenerativă a apei de alimentare a cazanelor. Presiunea la aceste prize nu este necesar să aibă valori fixe (să fie reglată), de unde denumirea lor.

• Turbine cu prize reglate, la care o parte din abur este preluată dintre trepte şi folosită în scopuri tehnologice sau de termoficare. Presiunea la aceste prize este necesar să aibă valori fixe.