Echipamente Electrice - Curs 1

1. Analiza comparativa a instalatiilor si ciclurilor termice din C(T)E si CET cu ITA, ITG si MP

Criteriul de analiza, tipul de instalatie

Instalatia cu Turbine cu Abur (I.T.A.) Instalatia cu Turbine cu Gaze (I.T.G.) Motoare cu Piston în aplicatii Energetice (M.P.E.)

Modul de preluare a caldurii de la sursa calda

I.T.A. utilizeaza “arderea externa”. Agentul de lucru nu vine în contact direct cu sursa de caldura. Aceasta permite folosirea multor tipuri de surse calde (combustibil fosil inferior, reactoare nucleare, caldura geotermala, etc.). Pentru combustibilul clasic, arderea atmosferica reduce încarcarea specifica si mareste volumul focarului. Transferul de caldura de la sursa la agentul motor are loc printr-o suprafata, fapt ce mareste consumul de metal si impune folosirea în zona fierbinte a ciclului a unor materiale speciale, care sa reziste la o temperatura mai mare decât ceea mai mare temperatura a agentului motor. Aceasta limiteaza posibilitatile de crestere a temperaturii medii superioare Tms. I.T.G. si M.P.E. folosesc “arderea interna”. Agentul care întretine arderea, respectiv care rezulta din ardere este si agent de lucru. Pentru limitarea eroziunii si coroziunii combustibilul folosit trebuie sa fie “curat” (fara cenusa, sulf, etc.), fapt ce limiteaza aceste instalatii la combustibil gazos si lichid si mareste cheltuielile cu combustibilul. Arderea sub presiune si în interiorul agentului de lucru majoreaza încarcarea specifica si elimina necesitatea transferului de caldura prin suprafata. În ansamblu instalatiile îsi reduc consumul de metal, volumul si costul. În zona fierbinte a ciclului materialele pot fi racite la temperaturi mai mici decât cele ale agentului motor, fapt ce permite cresterea Tms.

Agentul de lucru

I.T.A. energetice utilizeaza apa-abur. În ciclul termodinamic agentul îsi schimba starea de agregare. Compresia are loc în stare lichida la densitati mari si debite volumice mici; aceasta reduce lucrul mecanic de compresie în raport cu cel de destindere si mareste lucrul mecanic net pe kilogram. Agentul motor are caldura specifica mare si caldura latenta de vaporizare mare. Cantitatile de caldura si de lucru mecanic pe kilogramul de agent sunt mari, fapt ce avantajeaza unitatile de puteri mari. I.T.G. si M.P.E. folosesc aer-gaze de ardere, fara schimbarea starii de agregare în ciclul termodinamic. Compresia aerului la densitati mici si volume mari necesita un lucru mecanic ce reprezinta circa 50 % din cel de destindere; aceasta reduce lucrul mecanic net pe kilogram. Caldura specifica a aerului, respectiv gazelor de ardere este de circa patru ori mai mica decât a apei, respectiv de circa 2,5 ori mai mica decât a aburului. Agentul motor schimba numai caldura sensibila, iar cantitatile de caldura si de lucru mecanic pe kilogramul de agent sunt mai mici. Aceasta limiteaza posibilitatile de crestere a puterii unitare.

Tipul masinilor mecanoenergetice

I.T.A. si I.T.G. utilizeaza masini mecano-energetice de compresie (pompe, compresoare) si destindere (turbine) de tip rotativ. Ele functioneaza fara socuri si cu vibratii mici. Fortele inertiale (centrifugale) solicita piesele mobile într-un singur sens (numai la întindere), fapt ce reduce oboseala materialului. Turatiile de lucru pot fi mari si sunt limitate numai de forta centrifuga. Punctele de frecare sunt putine (numai în lagare) si pot fi bine controlate si unse. Ponderea frecarilor mecanice este mica si randamentele mecanice sunt bune. Uzura prin frecare este redusa, iar degradarea uleiului este mica. Nu este necesara completarea cu ulei si schimbarea uleiului se face rar. Rezulta caracteristici bune de fiabilitate, disponibilitate si mentenabilitate. M.P.E. folosesc acelasi tip de masina mecano-energetica cu piston atât pentru compresie, cât si pentru destindere. M.P. functioneaza cu socuri si vibratii mari, datorita schimbarii sensului de miscare a principalei piese mobile (pistonul). Fortele inertiale solicita numeroase piese atât la întindere cât si la comprimare, aceasta mareste oboseala mecanica a materialelor. Turatiile de lucru sunt limitate atât mecanic cât si termodinamic (viteza de ardere). Punctele de frecare sunt numeroase si dificil de controlat (piston – cilindru – bolt – biela - arbore cotit - maneton). Randamentele mecanice sunt reduse si uzura prin frecare este accentuata. Degradarea mecanica si termica a uleiului este mare, exista consum de ulei ce se compenseaza prin completare. Schimbarea uleiului se face la intervale mai scurte. Caracteristicile de fiabilitate, disponibilitate si mentenabilitate sunt inferioare celor de la I.T.A. si I.T.G.

Curgerea în instalatie a agentului motor

La I.T.A. si I.T.G. curgerea este continua. Transformarea ciclica se realizeaza prin aceea ca fluidul parcurge, pe rând, diferite instalatii. Aceste instalatii pot fi uzinate separat si asamblate pe amplasament (la I.T.A.). Pentru I.T.G. mici si medii gradul de preasamblare poate fi comparabil cu cel de la M.P.E.. Debitele masice si volumice mari favorizeaza cresterea puterii unitare. La M.P.E. aceeasi masina mecano-energetica (cu piston) serveste pe rând la compresie si la destindere; în aceasta având loc si arderea. Gabaritul instalatiei este mic si gradul de tipizare este mare. M.P.E. au grad mare de preasamblare. Pe de alta parte curgerea este discontinua, debitele de agent scad si puterile unitare realizabile sunt mai mici.