1. On augmente la chute enthalpique en agissant sur la pression et la température de la vapeur vive, puis en utilisant une resurchauffe et enfin en réduisant la valeur de la pression finale du condenseur. Sur les installations de puissance, on admet de la vapeur vive vers 165 bar et 560 °C, avec resurchauffe à moins de 40 bar jusqu’à 560 °C, et enfin une pression au condenseur de 30
à 50 mbar.
2. On réduit les pertes au condenseur en réchauffant l’eau d’alimentation par des soutirages de vapeur. Chaque soutirage est obtenu en utilisant de la vapeur ayant déjà converti en travail une partie de son énergie thermique ; les calories de la vapeur d’eau soutirée restent dans le cycle au lieu d’être emportées par l’eau de refroidissement du condenseur, et, de ce fait, la quantité de vapeur traversant les aubages BP est réduite ; donc les pertes à l’échappement diminuent. Sur les installations de puissance, on prévoit généralement jusqu’à 8 ou 9 soutirages, et le volume total de vapeur soutirée peut atteindre 40 p. 100 du débit total de vapeur vive.
Compte tenu de l’accroissement considérable du volume spécifique au cours des diverses détentes, on évite ainsi des dimensions trop élevées pour les étages BP.
Technologie d’une turbine à
vapeur
Une turbine à vapeur comprend un
nombre variable d’étages, dont chacun est constitué d’un distributeur et d’une roue. L’ensemble des roues est géné-
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La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 19
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ralement monté sur un arbre unique, en bout duquel est fixée une machine réceptrice telle qu’un alternateur électrique. Chaque étage correspond à une chute enthalpique de 7 à 11 kcal/kg ; il faut donc de trente à quarante étages pour une turbine de puissance. Sur tous les types de turbines, il y a des étages à action et des étages à réaction ; toutefois, une installation à action est souvent dotée de réaction sur les derniers étages BP, alors qu’une installation à réaction est généralement précédée d’un étage de réglage à action. Comme le volume spécifique augmente considérablement au cours de la détente, les étages HP ont une section très faible et les étages MP sont nécessairement plus nombreux ; les étages BP sont souvent constitués de six ou huit ensembles montés en parallèle, avec, en outre, de grandes sections de sortie ; les dernières ailettes BP d’une installation in-
dustrielle de 600 MW ont une longueur voisine de 1 m, ce qui correspond à un diamètre total de roue voisin de 3 m.
Le condenseur est un échangeur
thermique dont la surface est d’autant plus grande que l’on veut un refroidissement plus énergique ; c’est en effet la valeur de la température de vapeur à la sortie du condenseur qui détermine la valeur déjà pression finale, c’est-à-dire du « vide relatif du condenseur ».
À la sortie du condenseur, l’eau doit être de nouveau transformée en vapeur vive, ce qui nécessite l’installation d’une chaudière et d’une pompe alimentaire. La chaudière fonctionne à partir d’un combustible tel que le charbon ou le fuel-oil, et, sur les centrales nucléaires, les calories proviennent du coeur du réacteur par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur. La pompe alimentaire est destinée à mettre sous pression l’eau liquide (préalablement chauffée afin de réduire les résistances de frottement dues à la viscosité). Elle est entraînée par une turbine auxiliaire alimentée par un soutirage de vapeur spécialement prévu à cet effet.
Toute installation est complétée par un système de régulation (mécanique, électrique ou électronique) destiné à maintenir constant le régime de rotation de l’arbre, et cela quelle que soit la charge extérieure.
En outre, un moteur spécial, appelé vireur, est prévu pour l’entraînement de l’arbre quand les roues ne sont plus alimentées ; le régime de rotation est de 90 à 100 tr/mn, ce qui permet :
— au démarrage, de « décoller »
l’arbre avant l’admission de la vapeur dans la turbine ;
— après une période de fonction-
nement, de maintenir un refroidissement symétrique de toutes les roues, sans risques pour l’ensemble de
l’installation.
Réalisations industrielles
y Dans le cadre de l’augmentation
constante de la demande de puis-
sance, l’Électricité de France, après
avoir installé de nombreux groupes de 125 et 250 MW, a adopté le palier de 700 MW avec une seule ligne
d’arbre, solution sans équivalent dans le monde. Seize centrales sont en
cours d’installation d’ici à 1976. La centrale de Porcheville B a été mise en service la première, le 25 juillet 1968 ; elle a été suivie en 1969 par celle du Havre II.
y La centrale de Martigues-Ponteau est la première centrale thermique importante implantée sur le littoral méditerranéen. L’énergie consommée dans cette région aura quadruplé entre 1960 et 1976, passant de 5 à 20 milliards de kilowatts-heures soit alors 10 p. 100 de la consommation totale française. La réfrigération des condenseurs est assurée par l’eau de mer ; l’absence de marées facilite les problèmes de prise d’eau. Quatre tranches de 250 MW sont en service depuis 1974. Le matériel utilisé pour les régulations est entièrement électronique, à l’exception des servomoteurs, qui sont à commande pneu-
matique. Outre les indicateurs (une soixantaine par tranche) et les enregistreurs (environ 40), la surveillance de l’état du matériel est confiée à un consignateur d’états à 500 directions ainsi qu’à un scrutateur de température des paliers.
y Les centrales thermiques nucléaires (c’est-à-dire les installations de turbines à vapeur dans lesquelles les calories de chauffage sont produites par un combustible nucléaire) représentent en France une puissance instal-lée d’environ 7 000 MW (1975). Les plus importantes se trouvent à Bugey (540 MW), à Chinon (3e tranche :
480 MW) et à Saint-Laurent-des-
Eaux (480 et 515 MW). Avec une
autre filière, celle des réacteurs à eau bouillante, la société américaine General Electric a déjà réalisé plus de vingt installations à vapeur. Plusieurs autres sont en commande, et la toute dernière, passée par la Tennessee
Valley Authority, porte sur quatre réacteurs de 1 200 MW chacun, en
construction.
Développement de la turbine à
vapeur
La turbine à vapeur constitue à coup sûr la source industrielle de puissance la plus importante. La vapeur d’eau est produite à partir d’un fluide condensable, donc récupérable, ne faisant pas défaut dans le monde, et le combustible utilisé est très varié : charbon, fuel-oil, gaz naturel ou source calorifique d’un réacteur nucléaire. D’autre part, on trouve de très nombreuses centrales utilisant bien souvent un combustible non vendable, provenant de résidus de diverses industries ; elles ont pour objet soit de fournir de la chaleur et de l’énergie mécanique, soit d’entraîner une pompe ou un compresseur. Enfin, la turbine à vapeur a permis de nombreuses réalisations dans le domaine de la propulsion des navires (paquebots, cargos, minéraliers, pétroliers, etc.).
Turbine à gaz
La turbine à gaz (fig. 6) est un moteur thermique à combustion interne constitué essentiellement d’un compresseur, d’une ou de plusieurs chambres de
combustion et d’une turbine. Il s’agit donc d’une machine semblable à une turbine à vapeur, mais, contrairement à ce qui se passe dans cette dernière, le fluide de travail ne subit pas de changement d’état. Le cycle comporte la compression et l’échauffement du gaz, puis sa détente à travers la turbine, avec production d’une énergie utile égale à la différence entre la puissance développée par la détente et celle qui est absorbée pour l’entraînement du compresseur. Un tel moteur peut fonc-downloadModeText.vue.download 603 sur 631