Bli ferdig. Furnitura. Reparasjoner. Installasjon. Valg. Åpning
Imidlertid bemerket eksperter ineffektiviteten av gassbruk på foreldede enheter, samt det lave effektivitetsnivået til tradisjonelle dampende turbiner, som ikke overstiger 38%. I sentraliserte nettverk produseres varmen hovedsakelig på utstyret til tidligere generasjoner, overskudd av varmen "varmer" luften.
Bruken av lokale elektriske og termiske produksjonssystemer som bruker gasturbinekraftverk (GTU)Arbeidet med naturgass eller propan er en av de mulige løsningene på denne oppgaven.
I denne forbindelse har det vært en tendens til konstruksjonen av desentraliserte kombinerte kilder til elektro og varmeforsyning (den såkalte kraftmodus), installert både i eksisterende varmekjeler og ny under byggekilder av varme. Den mest relevante er overgangen til nye små gjenstander ved hjelp av moderne gasturbiner som gir kraftvarme.
I utviklede land øker andelen lave energiinstallasjoner med en kraftkvalitets syklus, noe som gjør det mulig å optimalisere produksjonen av varme og elektrisitet av sosial og industriell infrastruktur, samt gi effektiv energibesparelse. For eksempel, i USA og Storbritannia, kommer andelen kraftvarme i liten energi 80%, i Nederland - 70%, i Tyskland - 50%. I utlandet støttes denne prosessen aktivt av staten og gjennom lovgivningsregulering, og gjennom budsjettfinansiering.
Grunnlaget for den økonomiske effektiviteten av gasturbinekranerative energiplanter er deres høye elektriske og termiske effektivitet, oppnådd på bekostning av grunnmodus for deres arbeid med varmeforbruk (oppvarming, varmtvannsforsyning, varmeavbrudd for produksjonsbehov).
Gassturbininstallasjoner er for tiden anerkjent i kraftverk, som fullt utviklet, pålitelig utstyr.
Operasjonelle indikatorer på GTU på kraftverk er på samme nivå som tradisjonelt energiutstyr. De er preget av beredskap for arbeid for 90% kalendertid, 2 - 3 år gammel reparasjonssyklus, bryterpauser 95 - 97%.
Små andel, kompaktitet, enkelhet av transport og enkel installasjon er en av de viktigste fordelene med gasturbininstallasjoner, mest attraktive når det gjelder bruk.
Fordelene med GTU inkluderer også korte byggedatoer, og forbedrer påliteligheten av varme- og strømforsyningen av forbrukerne, minimal volum av skadelige utslipp i miljøet, reduserer tregningen av termisk regulering og tap i termiske nettverk, i forhold til nettverkene som er koblet til en stor RTS og CHP.
Beskrivelse gasubbin teknologi .
Grunnlaget for GTU er en gassgenerator som fungerer som en kilde til komprimerte varme forbrenningsprodukter for å drive en kraftturbin.
Gassgeneratoren består av en kompressor, forbrenningskammer og kompressorstasjonsturbin. Kompressoren komprimerer den atmosfæriske luften, som kommer inn i forbrenningskammeret, hvor drivstoffet tilføres det gjennom dysene (vanligvis gass), og deretter brennstoffforbrenningen i luftstrømmen. Forbrenningsproduktene blir matet til kompressor turbinen og kraftturbinen (med en enkelt utførelsesform, kompressoren og kraftturbinen er kombinert). Kapasiteten utviklet av kraftturbinen overstiger kraften som forbrukes av kompressoren på luftkompresjonen, også som overvinne friksjonen i lagrene og kraften brukt på stasjonen på hjelpeaggregatene. Forskjellen mellom disse verdiene er den nyttige kraften til GTU.
En turbogenerator (elektrisk generator) er plassert på turbinakselen.
Avgass i gasturbingasser gjennom eksosanordningen og lyddemperen går inn i røykrøret. Det er mulig å utnytte varmen av eksosgasser, når eksosgassene går til resirkuleringskjelen, hvor termisk energi er produsert som damp og / eller varmt vann. Par eller varmt vann fra resirkulatorkokeren kan overføres direkte til den termiske forbrukeren.
Elektrisk effektivitet av moderne gasturbininnstillinger er 33-39%. Men med hensyn til høy temperatur på eksosgassene i kraftige gasturbininstallasjoner, er det imidlertid mulig å kombinere bruken av gass- og dampturbiner. En slik ingeniørfag kan øke effektiviteten av drivstoffbruk betydelig og øker den elektriske effektiviteten til innstillingene opptil 57-59%.
Fordelene med gasturbininstallasjoner er små proporsjoner, kompaktitet, enkel transport og enkel installasjon. Montering GTU på den tekniske gulvet i bygningen eller taket på lav-power gasturbininstallasjoner er tillatt. Denne nyttige egenskapen til GTU er en viktig faktor i urbane utvikling.
Ved drift av gasturbininstallasjoner er innholdet av skadelige utslipp av NOx og CO i eksosgasser minimal. Slike gode miljøkvaliteter gjør det mulig å plassere gasturbininstallasjoner i umiddelbar nærhet av folks opphold.
I tillegg leveres lav-effekt GTU vanligvis i form av en eller flere blokker med fullstendig fabrikkberedskap, som krever en liten mengde installasjonsarbeid, og deres relativt små dimensjoner gjør at de kan installeres i forholdene til en trangt hovedplan. Dermed den relative cheapness av bygging og installasjonsarbeid.
Gasturbininstallasjoner har mindre vibrasjoner og lyder innen 65-75 dB (som tilsvarer støynivået til lyden av støvsugeren i en avstand på 1 meter). Som regel er det ikke nødvendig med spesiell lydisolasjon for slik høyteknologisk generasjonsutstyr.
Moderne gasturbininstallasjoner preges av høy pålitelighet. Det er data om kontinuerlig drift av enkelte enheter i flere år. Mange leverandører av gasturbiner produserer overhaling utstyr på stedet, og produserer en erstatning av individuelle noder uten transport til anlegget - produsenten, som betydelig reduserer kostnadene ved vedlikehold av aggregatet.
De fleste gasturbinplanter har evnen til å overbelaste, dvs. Øk strømmen over nominelt. Dette oppnås ved å øke temperaturen på arbeidsfluidet.
Produsenter pålegger imidlertid alvorlige restriksjoner på varigheten av slike moduser, slik at arbeid med unntak av den opprinnelige temperaturen på ikke mer enn noen få hundre timer. Overtredelse av disse restriksjonene reduserer installasjonsressursen betydelig.
En skje med tjære.
Men i innføringen av energikongen turbininstallasjoner er det vanskeligheter. Dette er først og fremst behovet for pre-komprimering av gassbrensel, som markant øker kostnaden for energiproduksjon, spesielt for liten GTU, og i noen tilfeller er et betydelig hinder for deres implementering i energi. For moderne GTU med høye grader av luftkompresjon, kan det nødvendige drivstoffgastrykket overstige 25-30 kg / cm2.
En annen signifikant ulempe med GTU er en kraftig nedgang i effektiviteten når lasten er redusert.
Tjenesten livet til GTU er betydelig mindre enn for andre energiplanter og er vanligvis i området 45-125 tusen timer.
Historisk ble det plantet at pionerene i utviklingen av gasturbin-teknologi var skaperne av motorer for skip og fly. Derfor har de for tiden akkumulert den største opplevelsen i dette området og er de mest kvalifiserte fagfolkene.
I Russland er ledende stillinger i produksjonen av gasturbinenergiinstallasjoner okkupert av firmaer som utvikler og produserer luftfartsturbin-menneskehandlere og gasturbininstallasjoner opprettet spesielt for energibruk:
- JSC "Lulleka Saturn" (Moskva),
- OJSC "Rybinsky Motors" (Rybinsk),
Begge er inkludert i NPO "Saturn",
- Npp dem. V.ya. Klimova. (Saint Petersburg),
- FSUE MMPP "Salute" (Moskva),
annen
I 2004-2006 i Moskva med deltakelse OJSC Saturn - Gassturbiner Konstruksjonen og driften av eksperimentelle gassturbinplanter (GTU) på RTS Kuryanovo og RTS Polyagino ble utført. Hovedoppgaven med å bruke gasturbinplanter er å sikre uavhengig tilførsel av elektrisitet og varme av boliger og fellesfasiliteter. I begge RTS ble to gasturbinaggregater installert GTA-6RM. en enkelt kraft på 6 MW. GTA-6RM er en av hovedtyper av Ground Products of NPO Saturn.
GTA-6RM gasturbinaggregater er montert på grunnlag av seriell, relativt billig, luftfartsmotorer D-30K / KPBevist som den mest pålitelige motoren i Russland, som drives på masseflyet IL-62M, TU-154M og IL-76. Den totale driften av disse motorene oversteg 36 millioner timer.
Enheter er tilgjengelige i blokkmodulær og verksted (stasjon) utførelse og kan betjenes under enkeltoperasjon, eller i et kompleks, med turbogeneratorer av forskjellige serier med identiske ytelsesegenskaper, vannoppvarming eller dampkjeler - Utilisatorer.
I 2005 var GTA-6RM blant de 100 beste produktene i Russland, han ble offisielt tildelt statusen til "Pride of the Faderland".
Forsøket viste at bruken av GTU i RTS-systemet tillater deg å øke påliteligheten i å gi varmen av urban økonomi og boligsektoren i hovedstaden ved å duplisere og reservere eksisterende levebrødsystemer, samt å øke energiintensiteten til Urban økonomi.
Og jeg må si at Moskva-regjeringen ble alvorlig gjort en innsats på massebruk av GTU i kapitalkomplekset i hovedstaden.
Her er utdrag fra beslutningen fra 29. desember 2009 n 1508-PP "På varmeforsyningsskjemaet til byen Moskva for perioden frem til 2020."
Prioritetsretningen for utviklingen av varmeforsyningen til byen Moskva for perioden frem til 2020 er implementeringen av teknologien til kombinert varmegenerering og elektrisitet med ytterligere involvering av varmeessurs og belegg av termisk og elektrisk belastning av forbrukere av forbrukerne av byen av ny gasturbinekraftverk.
....................................
Videreutvikling av varmeforsyningssystemet bør være basert på:
.............................................
- Installasjon på kraftverk av autonome generasjonskilder ( gasturbininstallasjoner) For å starte et kraftverk med tap av kommunikasjon med kraftsystemet og autonome strømforsyning av toppvannskjeler i nødmodus.
Mens vi snakket bare om gasturbinen selv, ikke
* * Vurdere spørsmålet, hvor gassen kommer fra, noe som fører det til handling.
I dampturbinen kommer arbeiderparet fra dampkokeren. Hvilke enheter er nødvendig for å mate gasturbin gasturbinen?
For driften av gasturbinen er det nødvendig med gass som har en stor energi av energi. Gassenergi - dens evne til å utføre under visse forhold mekanisk arbeid - avhenger av trykk og temperatur. Jo sterkere gassen er komprimert og jo høyere temperatur, jo større mekanisk arbeid er det i stand til å gjøre med utvidelsen. Så, for Turbines arbeid er nødvendig komprimert og oppvarmet gass. Herfra er det klart hvilke enheter som skal inkluderes i gasturbininstallasjonen (eller gasturbinemotoren). Dette er først en enhet for komprimering av luft, for det andre, en enhet for oppvarming
Og for det tredje, gassurbinen selv, omdanne den indre energien til komprimert og oppvarmet gass i mekanisk arbeid.
Luftkompresjon er en vanskelig oppgave. Det er mye vanskeligere å utføre enn å betjene flytende drivstoff i forbrenningskammeret. For eksempel, for å strømme inn i forbrenningskammeret med et trykk på 10 atmosfærer ett kilo kerosen per sekund, er det nødvendig å bruke ca. 2 hestekrefter, og for kompresjon på opptil 10 atmosfærer på ett kilo luft per sekund, ca. 400 hestekrefter er nødvendig. Og i gasturbininstallasjoner står ett kilo parafin i ca. 60 kilo luft.
Så, på lufttilførselen i forbrenningskammeret med et trykk på 10 atmosfærer, er det nødvendig å bruke 12 tusen ganger større kraft enn tilførselen av flytende brensel.
For luftkomprimering brukes spesielle maskiner, kalt superladere eller kompressorer. De mottar den mekaniske energien som er nødvendig for sitt arbeid fra gasturbinen selv. Kompressor og tur
|
Referent kompressor. |
|
Kompressor. |
Bina er festet på en aksel, og turbinen under drift gir en del av sin kraft til luftkompressoren.
Gasturbininstallasjonene bruker kompressorer av to typer: sentrifugal og aksial.
I en sentrifugalkompressor (figur 6), som navnet viser, brukes en sentrifugalkraft til å komprimere luft. En slik kompressor består av et innløpsrør, som den ytre luften kommer inn i kompressoren; disk med arbeidsblad kalt ofte impeller (figur 7); Den såkalte diffusoren, hvor luft- og utløpsdysene kommer ut av pumpehjulet, og reduserer trykkluft til destinasjonen, for eksempel til forbrenningskammeret i gasturbinenheten.
Luften, en del av sentrifugalkompressoren, blir plukket opp av bladene i den raskt voksende pumpehjulet og under virkningen av sentrifugalkraft kasseres fra midten til sirkelen. Flytter gjennom kanalene mellom bladene og snu sammen med disken, komprimeres den av sentrifugalkrefter. Jo raskere rotasjonen av pumpehjulet, desto større kompresjon av luften. I moderne kompressorer når den perifere hastigheten til pumpehjulet 500 meter per sekund. Samtidig er lufttrykket ved pumpehjulets utløp ca. 2,5 atmosfære. I tillegg til økt trykk, kjøper luften, som passerer mellom bladene, en større hastighet, nær i størrelse til den perifere pumpehastigheten. Deretter føres luften gjennom diffusoren - en gradvis ekspanderende kanal. Når du kjører på denne kanalen, reduseres lufthastigheten, og trykket vokser. Ved utløpet av diffusoren er luften vanligvis trykket på ca. 5 atmosfærer.
Centrifugal kompressorer er enkle i design. De har lav vekt, kan fungere relativt effektivt med forskjellige rolvernumre og luftstrøm. Disse egenskapene ga dem utbredt bruk i teknikken. Imidlertid er sentrifugalkompressorer ikke høye nok effektivitet - bare 70-75%. Derfor, i gasturbininstallasjoner, hvor mye energi blir brukt på komprimering av luft, brukes kompressorene til aksiale type. Deres nyttighetskoeffisient er høyere, den når 85-90%. Men på enheten er den aksiale kompressoren mer komplisert av sentrifugalen og har større vekt.
Den aksiale kompressoren består av flere arbeidshjul, stivt forsterket på akselen og plassert i kanalen, som beveger luften. Hver pumpehjul er en disk med kniver på felgen. Med en rask rotasjon av pumpehjulet, komprimeres luften av luften som passerer over kanalen og øker hastigheten.
Hver pumpehjul plasserte en serie faste kniver - styrapparatet, som ytterligere øker trykket i luften og forteller den forsterkede retningen.
Pumpehjulet med en rekke faste kniver av styrapparatet som ligger bak det kalles kompressorens stadium. Ett trinn i den aksiale kompressoren øker lufttrykket med ca. 1,3 ganger. For å få mer press, bruk aksiale kompressorer med flere trinn. For å oppnå høyt trykk, brukes aksiale kompressorer med
|
Fig. 8. Rotor femten-trinns aksial kompressor. |
14, 16 og et stort antall trinn. I multistage aksiale kompressorer er arbeidsbladene noen ganger festet ikke på separate disker, men på den generelle hule akselen, den såkalte trommelen. Den roterende delen av kompressoren (trommelen med rader med kniver eller arbeidshjul, styrket på akselen) kalles rotoren (figur 8) og faste føringsblader, styrket på kompressorhuset, statoren.
Den aksiale kompressoren mottok navnet fordi luften beveger seg langs sin akse, i motsetning til sentrifugalkompressoren, hvori luften beveger seg i radialretningen.
Luften komprimert i kompressoren til høyt trykk tilføres til forbrenningskammeret. Her injiseres luftstrømmen gjennom sprøyter-dyser med flytende brensel, som er brannfarlig på samme måte som det er gjort i forbrenningsmotorer - ved hjelp av elektriske komponenter. Elektrocaps fungerer bare under starten av motoren. Deretter skjer brenningen kontinuerlig. Dette fremhever en stor mengde varme. Ved forbrenning av ett kilo kerosen er 10.500 varmelekalorier skilt.
Jo mer varme er uthevet ved forbrenning av drivstoff, desto høyere vil gasstemperaturen på slutten av forbrenningskammeret være. Hvis det er 1 kilo kerosen med 15 kilo luft, vil temperaturen på gassene nå ca. 2500 ° C. Ved en slik høy gasstemperatur, vil driften av gasturbinenheten være svært effektiv. Imidlertid kan materialet i dysemeldingsapparatet og bærebladene i turbinen ikke tåle slik oppvarming. De beste moderne varmebestandige legeringene som brukes i luftfartsturbinemotorer, tillater deg å operere ved en gasstemperatur på ca. 900 ° C. I turbinene som arbeider i kraftverk hvor lengre levetid krever billigere legeringer, er tillatelige gasser temperaturen enda lavere . Derfor, i forbrenningskamrene av gasturbininstallasjoner på
1 kilo kerosen eller olje serveres 50-80 kilo luft. Med dette forholdet på enden av forbrenningskammeret tillates gassens temperatur av kniven av bladene.
Utformingen av forbrenningskammeret for gasturbininstallasjoner er et komplekst vitenskapelig og teknisk problem. En rekke strenge krav til forbrenningskammeret, som avhenger av ytelsen til hele installasjonen. Her er de viktigste av disse kravene. Først er det nødvendig å sikre fullstendig forbrenning av drivstoff. Hvis drivstoffet ikke har tid til å brenne i forbrenningskammeret, vil noe av sin energi gå tapt forgjeves. Kostnadseffektiviteten til gasturbinanlegget vil falle. Dessuten vil drivstoffet som ikke hadde tid til å brenne i forbrenningskammeret, være å komme til turbinen mellom bladene, noe som vil føre til øvelsen og sammenbrudd av bladene, det vil si, for ulykken. Det er også umulig å tillate gass å gå inn i turbinen i stedet for samme temperatur gjennom tverrsnittet, på ett sted, for eksempel 600 ° C, og i den andre - 1200 °. Derfor er det nødvendig å gi en god blanding av gasser før du forlater kammeret, eliminerer muligheten for penetrering i turbinen til individuelle "fakler" av gass med forhøyede temperaturer. Til slutt er det nødvendig å avkjøle veggene i forbrenningskammeret for å beskytte dem mot roten.
For å løse alle disse oppgavene, er luftstrømmen i forbrenningskamrene av gasturbinemotorer delt inn i to deler (figur 9). En mindre del av strømmen sendes til innsiden av kammeret - i det såkalte varmeøret. Der brennstoff kombinerer ved høye temperaturer (høy temperatur lar deg oppnå nok
Full forbrenning). Resten av luften deltar ikke i brenning. Den vaskes fra utsiden av varmeøret og avkjøles det. Deretter blander du kald luft med varme gasser. For bedre blanding i rørveggene, blir et stort antall fine hull gjort gjennom hvilke kjøleluften er i små porsjoner innover og blandet med varme gasser. På grunn av denne tilførselen av kjøleluft er gasstemperaturen nær veggene lavere enn i midten av varmeøret. Det bidrar også til sin beskyttelse.
Gasturbinforbrenningskammeret er vanligvis plassert mellom kompressoren og turbinen. Med denne plasseringen går strømmen av gasser direkte fra installasjonen av installasjonen til utgangen. Men i midten av installasjonen er det en aksel som forbinder turbinen med en kompressor. Denne akselen skal ikke være veldig varm, ellers vil styrken bli redusert. Derfor gjør forbrenningskammeret en ring eller en
Generalkammeret erstattes med 6-10 separate kameraer som ligger rundt sirkelen rundt akselen.
Du møtte tre hoveddeler av gasturbinenheten: en luftkompressor, forbrenningskammer og gasturbin. I fig. 10 viser en gasturbinemotorskjema. Slik fungerer det.
Kompressoren suger luften fra atmosfæren og komprimerer den. Komprimert luft kommer inn i forbrenningskammeret, hvor, på grunn av forbrenning av drivstoff, øker temperaturen i flere hundre grader. Trykkgass
Det forblir omtrent konstant. Derfor kalles motorene av denne typen gasturbinemotorer med konstant kompresjonstrykk. Fra forbrenningskammeret av høytrykksgass og temperatur, og derfor, med en stor energismargin seg til turbinen. Det er en prosess med overgang av energien til komprimert og oppvarmet gass til nyttig arbeid.
Gass gjør arbeid i turbinen i ekspansjonsprosessen, det vil si når dets trykk er redusert. I de fleste gasturbinplanter reduseres gastrykket til atmosfærisk. Det betyr at prosessen oppstår i turbinen, det motsatte som det som går i kompressoren.
Hvis lufttemperaturen ved utgangen av kompressoren og ved inngangen til turbinen var den samme, da da det ble brukt det samme arbeidet som det ble brukt på kompresjonen i kompressoren - forutsatt at der ville ikke være noe energitap på skremming av luft og hans vridning. Og med disse tapene ville luften ha utført en mindre jobb i turbinen enn arbeidet som kreves for kompressorens rotasjon. Det er klart at det ikke ville være noen fordel av en slik installasjon. Men kald luft komprimeres i kompressoren, og turbinen gjør en sterkt oppvarmet gass. Derfor er gassutvidelsesarbeidet 1,5-2 ganger mer enn nødvendig for kompressoren. For eksempel, hvis gasturbinen utvikler strømmen på 10 LLC av hestekreftene, er det nødvendig å bruke rundt 6000 hestpekiner for å rotere kompressoren knyttet til den.
Krefter. Den gjenværende frie kraften på 4000 hestekrefter kan brukes til å rotere den elektriske generatoren, skiftskruen, luftskruen eller andre mekanismer.
For driften av gasturbinemotoren er det nødvendig med en rekke tilleggsenheter: Drivstoffpumper, automatiske enheter som styrer drift, smøremiddel og kjølesystem, kontrollsystem, etc.
For å starte en gasturbinemotor, er det nødvendig å fremme rotoren (figur 11) til flere hundre omdreininger per minutt. Til dette formål serveres en liten hjelpemotor, kalt startpakken. Store gasturbinemotorer serverer ofte små gasturbinemotorer med en kraft på ca. 100 hestekrefter, og noen ganger mer. Disse forretter i sin tur er ukontrollert av små elektriske motorer som mottar batteridrevet.
Zhdsl om muligheten til å bruke strømmen av varm hektar - *** Ring for mekanisk arbeid oppsto i svært lang tid. For ytterligere 450 år siden ga den store italienske forskeren Leonardo da Vinci en beskrivelse av hjulet med kniver installert i skorstein over ilden. Under virkningen av gassstrømmen kan et slikt hjul rotere og aktivere spyttet. Hjul Leonardo da Vinci kan betraktes som en prototype av en gasturbin.
I 1791 tok British John Barber et patent for en gasturbininstallasjon. Ifølge tegningen festet til patentet var det mulig å underkaste at installasjonen, ifølge forfatterens tanke, var å arbeide med en brennbar gass oppnådd ved destillasjon av fast eller flytende brensel. Gass med en primitiv kompressor ble injisert i tanken. Fra ham dro han til forbrenningskammeret, hvor han ble blandet med luften som ble levert av den andre kompressoren og gledet. Forbrenningsprodukter kom fra kammeret til turbinhjulet. Men med teknologienivået som eksisterte da, var gasturbinen ikke mulig. Den første gasturbinen ble opprettet bare i enden av XIX-tallet av den russiske oppfinneren P. D. Kuzminsky, som, som vi sa, bygget den første dampturbinen for maritime domstoler.
Gassturbinemotoren, bygget i 1897, ifølge prosjektet P. D. Kuzminsky, besto av en luftkompressor, forbrenningskamre og en radial turbin (figur 12). Kuzminsky anvendt avkjøling av forbrenningskammeret med vann. Vannet avkjølt veggene og deretter kom inn i kammeret. Vannstrømmen reduserte temperaturen, og økte samtidig massen av gasser som kom inn i turbinen, som skulle ha økt effektiviteten til installasjonen. Dessverre møtte Kuzminsky arbeidet ikke noen støtte fra den kongelige regjeringen.
Etter 7 år, i 1904, ble en gasturbin bygget i utlandet, en gasturbin på prosjektet av en tysk Gallez-ingeniør, men hun mottok ikke praktisk anvendelse, siden det hadde mange feil.
I 1906 bygde de franske ingeniører av Armango og Lelm en gasturbin med en kapasitet på 25 hestekrefter, og deretter en annen - med en kapasitet på 400 hestekrefter. Effektiviteten til denne installasjonen var bare 3%.
Tester av de første gasturbininstallasjonene har vist at det for å øke effektiviteten er nødvendig for å oppnå en betydelig økning i kompressorens og turbinens effektivitet, samt heve
Temperaturen på gassene i forbrenningskammeret. Dette førte til at mange oppfinnere skal se etter andre design av gasturbiner. Det var et ønske om å bli kvitt kompressoren for å unngå store energitap når komprimert luft. Men turbinen kan bare fungere når trykket av gasser i forbrenningskammeret er høyere enn bak turbinen. Ellers vil gassen ikke strømme fra kammeret til turbinen og vil ikke bli drevet av dens pumpehjul. Med en kontinuerlig forbrenningsprosess i kammeret er en komprimert luftkompressor uunngåelig. Men hvis brennprosessen er intermittent, kan du nekte
Fra kompressoren eller bruk en kompressor som gir et lite luftprodukt og følgelig med dette bestående mindre kraft. Luften leveres til et slikt pulserende kammer på en tid når det ikke er noe brennende og trykk er svært lavt. Etter at luftinntaket og drivstoffinnsprøytningen, lukkes kameraets innløp, et utbrudd forekommer. Siden kameraet er stengt og gassene ikke kan utvides, øker trykket i det kraftig. Etter at gassene strømmer ut av kammeret til turbinen, åpnes inntaksventilen og en ny del av luften er inkludert i kammeret. Så, som utfører forbrenningsprosessen med et konstant volum av gasser, det vil si i et lukket kammer, det er mulig å øke presset uten hjelp fra kompressoren.
I 1908, russisk ingeniør V. V.
Karodin skapte en erfaren modell av en slik gasturbin (figur 13). Avslutningen av kammeret i forbrenningsperioden ble utført i den ved bruk av en spesiell ventil. Turbinen hadde fire forbrenningskamre, hvorav gass i fire lange dyser gikk til pumpehjulet. Ved testing har modellen utviklet en kapasitet på 1,6 hestekrefter; Effektiviteten til den nyttige handlingen var bare 3%. For industriell bruk, er denne turbinen heller ikke egnet ennå.
Over opprettelsen av gasturbiner med en konstant forbrenning fungerte den tyske ingeniøren Holz - vorte i lang tid. Ifølge hans prosjekter i perioden 1914-1920 var
Det er flere turbiner med en kapasitet på 500 til 2000 hestekrefter. Imidlertid var ingen av dem egnet for industriell utnyttelse. Bare på 1930-tallet klarte det sveitsiske selskapet "Brown-Boverter" å skape en noe egnet for praktisk utnyttelse av turbiner med brenning med et konstant volum. For tiden er arbeid på slike turbiner nesten helt avsluttet.
Våre forskere gikk på en annen måte. Ingeniør
V. X. Abians i sin bok "Teori om Aviation Gas Turbines" skriver om Sovjetiske spesialisters verk:
"En av de viktigste fortjeneste av sovjetiske forskere er at de underbygger feasibility og prospekter for utvikling av turbin med konstant trykk av forbrenning, mens utenlandske (spesielt tysk) gassturbinister jobbet innen turbiner med et konstant forbrenningsvolum. All den påfølgende utviklingen av gasturbiner, inkludert luftfart, briljant, bekreftet prognosene til sovjetiske forskere, fordi banen for opprettelse av turbiner med konstant trykk av forbrenning ble vist for å være banen til gasturbinen.
Sovjetiske forskere har vist at gasturbinplanter med konstant kompresjonstrykk i tilstrekkelig høye gasser kan ha en høy effektivitet.
I 1939 ble professor V. M. Makovsky bygget på Kharkov Turbogenerator-anlegget, en gasturbin med konstant trykk av forbrenning. Dens kapasitet var 400 kilowatt. Akselen, disken og hule turbinbladene ble avkjølt med vann. Makovsky Turbine var ment å jobbe på en brennbar gass som er oppnådd som følge av underjordisk forgasning av steinkull. Det ble installert og vellykket testet på en av gruvene i Gorlovka.
For tiden produserer våre fabrikker ulike typer svært effektive gasturbiner.
Selv om gasturbininstallasjonen på enheten er enklere enn stempelforbrenningsmotoren, var det nødvendig å skape et stort forskningsarbeid. Det er derfor bare i vår tid, basert på moderne prestasjoner av vitenskap og teknologi, klarte å skape en effektiv gasturbinemotor.
Hvilke vitenskapelige problemer må løse forskere før du gjør opprettelsen av gasturbininstallasjoner?
Når du lager en gasturbin, var det nødvendig å forsøke å sikre at det er mulig å fullt ut bruke gassenergi, ekstremt redusert friksjon og virvelutdanning. Den høye hastigheten på gassbevegelsen gjennom turbinen lar deg få en stor kraft av en liten størrelse på installasjonen. Men samtidig betaler slik hastighet faren for store energitap. Jo større hastigheten på væske eller gass, desto større er tapet av energi for friksjon og dannelsen av vorter.
For å bygge en gasturbininstallasjon med høy effektivitet, var det nødvendig å velge de høyeste dimensjonene, formen og gjensidig plassering av kompressorene og turbiner. Og for dette var det nødvendig å studere bevegelsen av gasser og lære hvordan de påvirker de faste kroppsstrømmene. Studien av gassbevegelsen var pålagt å utvikle mange næringer.
Den første oppgaven med forskere i dette området var å utforske bevegelsen av gass ved relativt lave hastigheter når den praktisk talt ikke komprimeres. Siden bevegelsen av den inkomprimerbare gassen er underlagt de samme lovene som bevegelsen av væsken, kalles denne delen av vitenskapen hydrodynamikk ("Hydra" - i gresk vann).
Samtidig utviklet vitenskapen om den molekylære strukturen av gass, på prosessene for endringer i tilstanden under virkningen av trykk og temperatur. Det kalles termodynamikk (fra det latinske ordet "termo" - varme).
I prosessen med utviklingen av hydrodynamikk var det nødvendig å ta hensyn til de karakteristiske egenskapene til gass som skiller den fra væsken. Og på grunnlag av hydrodynamikk oppstod aerodynamikk - vitenskapen om lovene i luftstrømmen og strømme rundt kroppene med luftstrømmen. Samtidig spurte fremveksten av dampturbiner de termodynaminene for å utforske slike problemer som utløpet av gasser og damp fra dysene.
I prosessen med utviklingen, hydrodynamikk og termodynamikk, som utvider sirkelen av de studerte problemene, gjennomfører alt dypere og dypere inn i essensen av fysiske fenomener, nærmet seg hverandre. Dermed oppstod en annen ny del av vitenskapen - gassdynamikk, som studerer gassbevegelseslover med høye hastigheter og termiske prosesser som forekommer i gasstrømmen.
Denne vitenskapen tjente som teoretisk grunnlag for utviklingen av gasturbinemotorer. Det første grunnleggende arbeidet på teorien om gasturbiner ble utført av en fremragende tsjekkisk forsker av Stodol, sovjetiske professorer V. M. Makovsky, V. V. Uvarov og en rekke andre forskere.
Utvikling av de teoretiske grunnlaget for gasturbinmaskiner og det eksperimentelle arbeidet begynte i mange land i dette området viste at den viktigste oppgaven i utviklingen av motorer av denne typen var forbedringen av deres løpende del, dvs. de elementene i motoren for Hvilken gass flyter: luftinntak, kompressor, kameraforbrenning, turbiner og dyser. Først og fremst var det spørsmålet om utviklingen av teorien om kompressorer og turbiner, som ofte kalles en term "skovle maskiner". Det var løsningen på denne grunnleggende oppgaven at sovjetiske forskere tok opp. Basert på de geniale verkene til Euler, Bernoulli, Zhukovsky, har ChaLlin Sovjetforskere skapt teorien om gasturbinemotorer.
Eksepsjonelt verdifullt bidrag til teorien om gasturbinemotorer ble introdusert av akademiker B. S. Stechkin. Hans verk ble opprettet en slank teori om skaleringsmaskiner. De utviklet metoder for beregning av aksiale og sentrifugalkompressorer. Han er en skaperen av teorien om de vanligste gasturbinen luft-jetmotorer i moderne luftfart.
Deep teoretiske studier og fruktbart eksperimentelt arbeid på kompressorer ble holdt av professor K. A. Ushakov, V.N. Dmitrievsky, K. V. Kholevovnikov, P. K. Kazanjan og en rekke andre forskere. Arbeidet med den ukrainske akademikeren til G. F. Proskura "Hydrodynamikk av Turboomachines" var et betydelig bidrag til teorien om skovlebiler, publisert i 1934.
Teorien om gasturbiner og gasturbinemotorer som helhet var viet til professorer G. S. Zh -
Ridky, A. V. Kvasnikova, P. I. Kirillova, YA. I. Shnee, G. P. Zotikova og mange andre.
Bedre arbeid ble gjort av forskere for å skape den mest lønnsomme form for turbinblad. Arbeidet i turbinbladene har mye til felles med arbeidet til flyfløyen. Det er imidlertid betydelige forskjeller mellom dem. Vingen fungerer isolert, og et turbinblad er i nabolaget med andre kniver. I sistnevnte tilfelle viser det seg å si, "Grille profiler". Påvirkningen av nærliggende kniver endrer sterkt mønsteret med gassstrøm rundt bladprofilen. I tillegg er vingen blåst av luftstrømmen som har samme hastighet langs hele vingens omfang. Og gasshastigheten i forhold til turbinbladene er ikke det samme for lengden. Det avhenger av bladets omkretshastighet. Siden bladene er gjort ganske lang, er omkretshastigheten til roten av bladet betydelig mindre enn dens ende. Det betyr at gasshastigheten i forhold til bladet fra roten vil være forskjellig fra pumpehjulets ytre sirkel. Derfor bør profilen til bladene være slik at bladet i det hele tatt vil i sin lengde med størst effektivitet. Oppgaven med å skape slike kniver ble løst av professor V. V. Uvarov og andre forskere.
Det viktigste problemet, hvorfra etableringen av økonomiske gasturbinemotorer avhenger, var problemet med varmebestandige materialer. Effektiviteten til gasturbininstallasjonen øker med økende gasser. Men at turbinen kan fungere pålitelig ved høye temperaturer, er det nødvendig å produsere bladene og en disk fra slike legeringer, hvor den styrken er bevart og med en stor oppvarming. Derfor, for utviklingen av gasturbin teknikker, var det nødvendig med et høyt nivå av metallurgi. For tiden skapte Metallurgistene legeringer som er i stand til å motstå større temperaturer. Turbinbladene laget av slike legeringer kan operere uten spesiell kjøling ved temperaturer av gasser som kommer inn i turbinen til 900 ° C.
I tillegg til legeringer er det andre varmebestandige materialer, som for eksempel spesialkaramika. Men keramikk er ganske skjøre, det forhindrer bruk i gasturbiner. Ytterligere arbeid med å forbedre varmebestandig keramikk kan imidlertid ha betydelig innvirkning på utviklingen av gasturbiner.
Gasturbinekonstruktører utvikler også kniver med kunstig kjøling. Inne i bladene gjør kanalene for hvilken luft eller væske passerer. Turbinskiven blir vanligvis blåst av luft.
Betingelsene for brennstoff i gasturbininstallasjoner varierer vesentlig fra betingelsene i brannboksene til dampkjeler eller i sylinindrene i stempelmotorer. Gassturbinemotoren er i stand til å utføre stort arbeid på små størrelser. Men for dette må du brenne i det lille volumet av kameraet et stort antall drivstoff. Dette kan bare oppnås med svært høy brennhastighet. Drivstoffpartikler er lokalisert i forbrenningskammeret i gasturbinemotoren mindre enn hundrevis av et sekund. I løpet av en så kort tid, god blanding av drivstoff med luft, bør fordampningen og fullstendig forbrenning oppstå.
For å lykkes med å løse problemet, er det nødvendig å studere fysikk av brenning. Det er store grupper av forskere i vår tid.
Forskere studerte i detalj spørsmålet om maksimal bruk av varme som er tildelt under drivstoffforbrenning i gasturbininstallasjoner. Fra pumpehjulet i turbinen kommer gassene ut med høy temperatur og bærer derfor en stor mengde indre energi med dem i atmosfæren. Det var et naturlig ønske om å bruke varmen av eksosgasser. For dette ble følgende installasjonsordning foreslått. Gasser fra pumpehjulet Før du når atmosfæren, passerer gjennom varmeveksleren, der de overfører en del av sin varme med trykkluft, frigjort fra kompressoren. Luften varmer opp i varmeveksleren øker sin energi uten et forbruk av noe brensel. Fra varmeveksleren er luften rettet mot forbrenningskammeret, hvor temperaturen stiger enda høyere. Enheten av slike varmevekslere kan betydelig redusere drivstofforbruket for gassoppvarming og dermed øke kostnadseffektiviteten til installasjonen. Varmeveksleren er en kanal gjennom hvilke varme gasser strømmer. Inne i kanalen er plassert et bunt av stålrør som ligger i en strøm av gasser eller vinkelrett på den. Inne i disse rørene strømmer strømmen. Gassvarmer rørveggene og luftstrømmen inne i dem. Det er en tilbakebetaling av varmen fra de utgående gassene til arbeidsflyten. Denne prosessen kalles varme regenerering prosess. Og varmevekslere kalles ofte regeneratorer.
Gasturbininstallasjoner med varmeegenerering er betydelig mer økonomiske enn vanlige turbiner. Dessverre er varmevekslere veldig tøffe i sin størrelse, noe som gjør det vanskelig å bruke dem på noen transportanlegg.
Blant de vitenskapelige problemene som ligger til grunn for gasturbinutstyr, bør styrken av strukturene noteres. For konstruksjonen av slitesterke forbrenningskamre er det nødvendig å kjenne metodene for beregning av tynnveggede skall. Dette gjøres av en av de nye seksjonene av vitenskapen om motstanden av materialer. En utfordrende oppgave er å sikre styrken til de arbeidende bladene i turbinen. Turbinrotoren gjør et meget stort antall omdreininger (5000-10 LLC svinger per minutt, og i enkelte strukturer eller mer), og store sentrifugalkrefter virker på bladene (flere tonn per spade).
Vi fortalte bare her om de viktigste vitenskapelige problemene, hvor løsningen som var nødvendig for utviklingen av gasturbin teknikker. Forskere og ingeniører fortsetter å jobbe med å forbedre gasturbinemotorer. Det er fortsatt mange uløste problemer foran dem, mange interessante og viktige problemer.
For eksempel, arbeid på etableringen av gasturbiner som bruker steinkull som drivstoff, er ekstremt viktig. Det er kjent at kull er mined mer enn olje, og han er billigere. Brenningen av kull i forbrenningskammeret i gasturbinen er en vanskelig oppgave. Det må male, bli til kullstøv. Gasser som kommer fra forbrenningskammeret må rengjøres av aske. Hvis gassen inneholder partikler av askeformat selv ved 0,03-0,05 millimeter, vil turbinbladene begynne å kollapse, og turbinen vil mislykkes.
Å skape gassrengjøringsmidler er en komplisert sak. Men det er mulig å løse en slik oppgave for en gasturbinemotor. I forbrenningsmotorene oppstår luftkompresjon, forbrenning og gassutvidelse på ett sted i sylinderen. Installer i sylinderen Noen renere var umulig. Derfor forsøker fortsatt å brenne kull i sylinderne av forbrenningsmotorer ikke ført til noe. I gasturbininstallasjonen utføres komprimering, forbrenning og ekspansjon på forskjellige steder. Luftkomprimering utføres i kompressoren, oppvarming - i kammeret, og utvidelsen er i turbinen. Rengjøringen kan plasseres mellom kammeret og turbinen. Det er bare nødvendig at han ikke i stor grad reduserer trykket av gasser som passerer gjennom den og ikke var for stor i størrelse.
I dag er forskning på vei for å skape Atomic gassturbinemotorer. I disse motorene utføres luftoppvarming ikke ved å brenne drivstoff, og på grunn av varme frigjort i atomkokeren. Mange vanskeligheter må overvinne forskere på denne banen. Men det er ingen tvil om at Atomic gassturbinemotorer har en stor fremtid.
Det er elektrisk kraft på enheten fra tjue kilowatt (mikroturbiner) og opp til flere dusin Megawatt er klassiske gasturbiner.
Elektrisk effektivitet i moderne gasturbininstallasjonerer 33-39%. Effektiviteten av gasturbinplanter er generelt lavere enn for gassrørledningskraftenheter. Men med gasturbininstallasjoner er oppgaven med å skaffe seg høy kraft av kraftverket betydelig forenklet. Når man implementerer hele termisk potensialet for gasturbiner, blir betydningen av høy elektrisk effektivitet for forbrukerne mindre relevante. Gitt den høye temperaturen av eksosgasser i kraftig gasturbininstallasjoner Det er en mulighet til å kombinere gass- og dampturbiner. En slik ingeniørfag kan øke effektiviteten av drivstoffbruk betydelig og øker den elektriske effektiviteten til innstillingene opptil 57-59%. Denne metoden er god, men fører til takknemlighet og komplikasjon av prosjektet.
Forholdet mellom elektrisk energi produsert til varmeenergi er ~ 1: 2. Det vil si at en gasturbinenhet med en elektrisk kraft på 10 MW er i stand til å utstede ~ 20 MW termisk energi. For å overføre MW til GKAL, brukes koeffisienten 1.163 ( 1.163 MW \u003d 1163 kW \u003d 1 GCAL).
Avhengig av behovene er de i tillegg utstyrt med damp- eller vannkjeler, noe som gjør det mulig å ha par av forskjellig press for produksjonsbehov eller varmt vann med standard temperaturer (DHW). I den kombinerte bruken av energien til to arter øker brennstoffkoeffisienten (kit) gasturbin termisk kraftverk til 90%.
Modus for drift av kraftverket, ved hjelp av samtidig termisk energi, har sin egen tekniske term - kraftvarme.
Muligheten for å motta OT Gasturbininstallasjoner Store mengder fri termisk energi innebærer å returnere en raskere refusjon.
applikasjon gasturbininstallasjoner Som kraftig utstyr for kraftige TPPS og mini-chps er begrunnet økonomisk, siden kraftverkene som opererer på gassbrensel er mest attraktive for forbrukeren verdt den spesifikke kostnaden for bygging og lave kostnader under etterfølgende drift.
Et overskudd av fri varmeenergi når som helst på året, får anledningen, gjennom Chillers - Abch, uten kostnaden for elektrisitet, for å etablere en fullverdig klimaanlegg av enhver destinasjon. Kjøleren avkjølt på denne måten kan søkes til industrielle formål, i ulike produksjonssykluser. Denne teknologien kalles trigere.
Effektivitet av bruk gasturbininstallasjoner Gitt i et bredt spekter av elektriske belastninger fra minimum 1-3% til maksimalt 110-115%.
Positiv faktorbruk gasturbininnstillinger - GTU Direkte på bostedet til mennesker, er at innholdet av skadelige utslipp er minimal og er på nivå på 9-25 ppm. Slike gode miljøkvaliteter gjør at du kan plassere uten problemer. gasturbininstallasjoner I nærheten av plasseringen av folk.
Dette kriteriet Gasturbininnstillinger - GTU Litt bedre enn de nærmeste konkurrentene til gasturbiner - stempelkraftverk.
Ved bruk av gasturbininstallasjoner mottar forbrukeren kontantbesparelser på katalysatorer og under bygging av skorsteiner.
På bildet viser gasturbininstallasjonSiemens SGT-700 Med en kapasitet på 29 MW.
Gasturbininstallasjonerhar mindre vibrasjoner og lyder innen 65-75 dB (som tilsvarer støynivået på lyden av en støvsuger i en avstand på 1 meter). Som regel er det ikke nødvendig med spesiell lydisolasjon for slik høyteknologisk generasjonsutstyr.
Gasturbininstallasjonerhar relativt kompakte størrelser og en liten spesifikk vekt. Montering er tillatt Gtu. på den tekniske gulvet i bygningen eller taket på lavkraften gasturbininstallasjoner. Dette er en nyttig egenskap Gtu. Det er en viktig finansiell faktor i byutvikling, fordi det gir deg mulighet til å spare dyre underskuddsfasere og i mange situasjoner gir flere tekniske romingeniører for å løse oppgaven med å plassere et autonomt kraftverk.
Gasturbininstallasjoner - GTUforskjellig med høy pålitelighet og upretensiøsitet. Det er bekreftet fabrikkdata om non-stop-drift av noen gasturbininstallasjoner. - GTU i 5-7 år.
Noen produsenter av moderne gasturbiner utfører reparasjon av noder uten transport til produsenten, mens andre produsenter bringer et utskiftbart turbin- eller forbrenningskammer på forhånd, noe som reduserer tidspunktet for overhaling til 4-6 virkedager. Disse tiltakene reduserer kostnadene ved vedlikehold av installasjoner.
Fordel gasturbininnstillinger - GTU er en lang ressurs (full opptil 200.000 timer, for å overhale 30000-60000 timer). I driftssyklusen av gasturbininstallasjoner gjelder ikke motorolje. Det er en liten mengde reduksjonsolje, hvorav erstatningsfrekvensen er sjelden.
Fraværet av vannkjøling skiller gunstig gasturbinplanter fra stempelkraftverk. Mange GTU-merkevarer fungerer pålitelig ved ulike typer gassbrensel, inkludert tilhørende petroleumsgass (PNG). Men så vel som for andre typer kraftverk, krever tilknyttet gass med hydrogensulfid spesiell trening. Uten moderne installasjon - Gassforberedelsesstasjon reduseres livscyklusen til kraftverket av en hvilken som helst type med 4-5 ganger. Konsekvensene av driften av GPP eller GTU uten PHP-prepareringsstasjonene er ofte bare dødelige.
Gasturbininstallasjonerforberedt på drift i ulike klimatiske forhold. Bygning gasturbininstallasjoneri fjerntliggende områder gjør det mulig å få besparelser av midler ved å eliminere dyr konstruksjon av kraftledninger (LPP). På steder med mer utviklet infrastruktur gasturbininstallasjonerØke påliteligheten av elektrisk og termisk forsyning.
En av bruken gasturbininnstillinger - GTU er begrepet blokkmodulære systemer (klynger). Modulær gasturbininstallasjoner - GTU Består av enhetlige strømforsyninger og generelle styringssystemer, noe som gjør det mulig å øke elektrisk kraft med de minste finans- og tidskostnadene på kort tid.
Blokkere variasjoner gasturbininnstillinger - GTU Gi et høyt nivå av fabrikkberedskap. Dimensjoner av moduler gassturbinplanter - GTU,som regel, standard. Det er mobile GTU, som raskt kan beveges fra ett strømforsyningsobjekt til et annet, men slike installasjoner har som regel ikke ha muligheten til å produsere termisk energi.
Automatiserte styringssystemer for gasturbinekraftverk gir deg mulighet til å forlate den umiddelbare tilstedeværelsen av servicepersonell. Overvåking av arbeid gasturbininnstillinger - GTU Det kan gjøres eksternt gjennom ulike telekommunikasjonskanaler. I tilfelle freelance situasjoner er det anordnet integrert automatisk beskyttelse og brannslukningsanlegg.
Gassturbininstallasjoner - GTU - Arbeidsprinsipp
I gasturbininstallasjoner - GTU Multistagekompressoren komprimerer den atmosfæriske luften, og sukker høytrykk i forbrenningskammeret. I forbrenningskammeret gasturbininnstillinger - GTU En viss mengde drivstoff serveres. Når en kollisjon med høy hastighet, drivstoff og luftflammer. Drivstoff- og luftblandingen brenner, fremhever en stor mengde energi. Deretter omdannes energien til gassformige produkter av forbrenning til mekanisk arbeid på grunn av rotasjonen av turbinbladene til den hakkede gassen.
Ordninger og indikatorer på gasturbininstallasjoner av kraftverk
Gasturbinekraftverk i USSR som uavhengige energiinstallasjoner ble oppnådd begrenset fordeling. Serial gassturbinplanter (GTU) har lav effektivitet, forbruker som regel av høy kvalitet drivstoff (flytende eller gassformig). Med små kapitalutgifter er de preget av høy manøvrerbarhet, så i enkelte land, for eksempel i USA, blir de brukt som toppkraftverk. GTU har økt støyegenskaper sammenlignet med dampturbiner, og krever ekstra lydisolering av motorrommet og luftinntakene. Luftkompressoren forbruker en betydelig andel (50-60%) av den indre kraften i gasturbinen. På grunn av det spesifikke forholdet mellom kompressorens kapasitet og gasturbinen er rekkevidden av endringer i den elektriske belastningen av GTU liten.
Enhetens kraft av de installerte gasturbinene overstiger ikke 100-150 MW, som er betydelig mindre enn den nødvendige enhetens kraft av store strømstyrke.
De fleste moderne GTU opererer i henhold til kontinuerlig forbrenning av drivstoff og utføres i henhold til den åpne (åpne) eller lukket (lukket) syklus, avhengig av hvilken type drivstoff som brennes.
I GTU åpen syklussom drivstoff, er flytende liten gasturbinbrensel eller naturgass anvendt, som tilføres forbrenningskammeret (Fig. 9.1). Luften rengjøres i kompleks luftrenser (filter) og komprimert i kompressoren til MPA-trykkkompressoren. For å oppnå en gitt gase temperatur før gasturbin 
° C i forbrenningskammeret opprettholdes den ønskede overflødig luft (2,5-5,0), med tanke på teoretisk temperatur i brennstoffforbrenningen, typen av brennstoff, fremgangsmåte for forbrenning, etc. Varmgasser er en arbeidslegeme i en gass turbin hvor de ekspanderer og deretter temperaturen 
° C kastes i røykrøret.
Fig. 9.1. Den grunnleggende termiske kretsen på GTU av den åpne syklusen:
TIL- luftkompressor; GT.- gassturbin; G -elektrisk generator; PU.- Start-enhet; F-luftfilter; Ks.- Brenselforbrenningskammer
GTU lukket syklus(Fig. 9.2) Tillat deg å bruke både faste og høyfyrte flytende brensel (drivstoffolje), som kombineres i forbrenningskammeret, hvor arbeidsfluidvarmeren er installert, vanligvis luft. Inkluderingen av luftkjøleren reduserer kompresjonsoperasjonen i kompressoren, og regeneratoren øker kostnadseffektiviteten til GTU. Inntil vi mottok bruken av en lukket syklus GTU med andre arbeidslegemer (helium, etc.).
De viktigste fordelene med GTU for strømsystemet er mobilitet. Avhengig av hvilken type installasjon er starten og lastetiden 5-20 minutter. GTU er preget av en lavere spesifikk verdi (50-80% mindre enn den for grunnleggende kraftenheter), en høy grad av beredskap for å starte, mangelen på etterspørsel i kjølevann, muligheten for rask konstruksjon av TPPS med liten størrelse på kraftverk og mindre miljøforurensning. Samtidig har GTU en lav effektivitet av elektrisitetsproduksjonen (28-30%), fabrikkproduksjonen er mer komplisert enn dampturbiner, de trenger dyre og knappe typer drivstoff. Disse omstendighetene har identifisert det mest rasjonelle bruken av GTU i kraftsystemet som topp og vanligvis autonomt lanserte installasjoner ved hjelp av den installerte kapasiteten på 500-1000 h / år. For slike installasjoner er en strukturkrets foretrukket i form av en enkelt syklus av en enkel syklus uten regenerering eller med en regenerator av varmen til de utgående gassene (Fig. 9,3, A, B). En slik ordning er preget av en stor enkelhet og kompaktitet av installasjonen, som i stor grad er produsert og montert på fabrikken. Energy GTU, driften som er planlagt i semipaldelen av den elektriske lastgrafen, er det kostbart frikjent å utføre i en mer kompleks konstruktiv ordning (figur 9,3, b).
Fig. 9.2. Skjematisk diagram av GTU av en lukket syklus:
Vp.- Luftvarmer; GT.- gassturbin; R.- Regenerator; VC.-luftkompressor; G.- Elektrisk generator; PU.- Start-enheten
Fig. 9.3. Konstruktive ordninger av ulike typer GTU:
men- MTU av en enkel syklus uten regenerering; B - GTU av en enkel syklus med en regenerator av varmen i de utgående gassene; i- To-verdsatt GTU med to-trinns brennstoff varmeforsyning: T.- drivstofftilførsel; KVD. KPD.- Høy og lavtrykksluftkompressorer; GTVD, GTRD -gasturbiner høyt og lavt trykk
Sovjetunionen benytter gasturbinekraftverk med GT-25-700-typer, GT-45-3, GT-100-750-2 og andre med de innledende gassene foran gasturbinen 700-950 ° C. Leningrad Metal Plant utviklet prosjekter av den nye GTU-serien med en kapasitet på henholdsvis 125-200 MW ved den første temperaturen av gassene, henholdsvis 950, 1100 og 1250 ° C. De er laget i henhold til en enkel krets med en åpen operasjonssyklus, kompositt, uten en regenerator (tabell 9.1). Den termiske ordningen med gasturbininstallasjon GT-100-750-2 LMZ er vist på fig. 9.4, og og utforming av et kraftverk med slike turbiner - i fig. 9.4, b. Disse GTU utnyttes til Krasnodar ChP, på Gres. CLARSONE MOSENERGO, på PEAK TPP i byen Inota av den ungarske folks republikk, etc.
Tabell 9.1.
| Indikatorer GTU | |||||
| Gasturbininstallasjon | Elektrisk kraft, MW | Luftstrøm gjennom en komprimering, kg / s | Kompressiv grad i trykk | Innledende gasser av gasser, o | Elektrisk effektivitet,% |
| GT-25-700 * | 194,5 | 4,7/9,7 | |||
| GT-35-770. | 6,7 | 27,5 | |||
| GTE-45-2 ** | 54,3(52,9) | 7,7 | 28(27,6) | ||
| GT-100-750-2M * | 4,5/6,4 | 750/750 | |||
| Gte-150. | |||||
| GTE-200. | 15,6 | ||||
| M9 7001 "General Electric" | 9,6 | 30,7 |
* Dobbelt turbiner kompressor; Akselet med en turbin og høytrykkskompressor har økt rotasjonshastighet.
** Masturbation på naturgass (flytende gassturbinbrensel).
 |
Fig. 9.4. GT-Turbine Installasjon GT-100-750-2 LMZ:
men- Termisk ordning: 1-8 - Lagrene GTU; / - luft fra atmosfæren; II.- kjølevann; III.- drivstoff (naturgass); / V - Utgående gasser; V - damp til utløser turbinen (P \u003d 1,2 MPa, t \u003d 235 ° C); GS.lyddemper støy; Knd - lavtrykkskompressor; I- luftkjølere; KVD.- Høytrykkskompressor; KSVD -høytrykksforbrenningskammer; Twe.- Høytrykksturbin; Ksd -lavtrykksforbrenningskammer; TDD.- lavt trykk turbin; Vp.- Innvendig lager; I- patogen; Pt.- Starturbin; Apk -anti-gassventiler for Cund; B - Layout (tverrsnitt): / - KND; 2-i; 3 - QW; 4 - KSVD; 5 - Twe; 6 - KSND; 7-tnt; 8 - PT; 9 - skorstein; 10 - Anti-gassventil (APK); L-elektrisk generator (G); 12- overhead kran; 13- luftrensing filtre; 14 - Silencers av støy; 15 - Oljepumper i reguleringssystemet; 16- varmevarmere; / 7 - Skumre på avgassstasjonene; 18 - Olje kjølere
Flytende gassturbinbrensel som brukes til innenlands GTU, filtreres kraftverket og vaskes fra alkalimetallsalter. Legg deretter til et additiv til magnesium for å forhindre vanadiumkorrosjon til drivstoffet. Ifølge drift bidrar slik forberedelse av drivstoff til den lange driften av gasturbiner uten forurensning og korrosjon av løpende del.
Rostov Office of Apeep utviklet et typisk prosjekt av et topp gassturbinekraftverk med GTU GTE-150-1100. I fig. 9.5 Et grunnleggende termisk diagram av en slik GTU designet for å brenne flytende gasturbinbrensel eller naturgass. GTU er laget i henhold til en enkel åpen skjema, rotorene i gasturbinen og kompressoren er plassert i ett transportabelt tilfelle, noe som betydelig reduserer datoene for installasjons- og arbeidskostnadene. Gasturbinenheter er installert på tvers av kraftverket på maskinhallen med en span 36 og en blokk med en blokk på 24 m. Røggassene slippes ut i røykrøret med en høyde på 120 m med tre metallgassfôringstrups.
Fig. 9.5. Det grunnleggende termisk diagram av gasturbininstallasjon LMZ GTE-150-1100:
VC.- Hjelpebrensel Pneumatisk kompressor: Pt.- damp turbin; R.- Reducer av en blokk med akselerasjonsanordning; Ed -elektrisk motorhjelpskompressor GT.- gassturbin; T.- Støtte av flytende brensel tilsvarende GOST 10743-75, \u003d 42,32 MJ / kg (10 110 kcal / kg) DT.- skorstein; APK- Anti-Scaled Valve
Et viktig trekk ved gasturbininstallasjoner er avhengigheten av deres indikatorer fra de ytre luftparametrene, og først og fremst temperaturen. Under sin innflytelse endres luftstrømningshastighet gjennom kompressoren, forholdet mellom kompressorens og gasturbinens indre kapasitet og gasturbinen og til slutt - den elektriske kraften til GTU og dens effektivitet. I Mei, multivariate beregninger av driften av GTE-150 på flytende gassturbinbrensel og på tyumen naturgass avhengig av temperatur og trykk av den ytre luften (figur 9,6, 9,7). Resultatene som er oppnådd, bekrefter økningen i den termiske effektiviteten av GTU med en økning i gassene foran gasturbinen og reduseres i utetemperaturen. Temperaturen øker fra \u003d 800 ° C til \u003d \u003d 1100 ° C øker den elektriske KPD av GTU med 3% ved \u003d -40 ° C og med 19% ved \u003d 40 ° C. Nedgangen i den ytre lufttemperaturen fra +40 til -40 ° C fører til en betydelig økning i GTUs elektriske kraft. For forskjellige innledende temperaturer er denne økningen 140-160%. For å begrense veksten av Power GTU, når man senker utetemperaturen og tar hensyn til muligheten for en elektrisk generatoroverbelastning (i tilfelle under vurdering, må TGV-200-typen) påvirkes enten på gasstemperaturen foran Gasturbinen, reduserer drivstofforbruket (kurver 4 i fig. 9,6 og 9,7), eller på utetemperaturen, blanding av en liten mengde utgående gasser (2-4%) til en ubrukt luftkompressor. Permanent luftstrøm i lastområdet på 100-80% kan også opprettholdes med dekselet på inngangsstyringsapparatet (VNA) kompressor GTU.
Fig. 9.6. Avhengigheten av den elektriske kraften i GTU på utetemperaturen:
1- \u003d 1100 ° C; 2- \u003d 950 ° C; 3 - \u003d 800 ° C; 4- \u003d; - Arbeid GTU på naturgass; Arbeid GTU på flytende drivstoff
Fig. 9.7. Avhengigheten av den elektriske effektiviteten av GTU på den ytre lufttemperaturen (se betegnelsen i fig. 9.6)
Endringen i den elektriske effektiviteten i retning av nedgangen er spesielt signifikant for den ytre luft-emperturen over 5-10 ° C (figur 9,7). Med en økning i den ytre lufttemperaturen fra +15 til +40 C med denne effektiviteten minker med 13-27%, avhengig av gasstemperaturen før gasturbinen og typen av brensel brent.
Økningen i utelufttemperaturen øker overflødig luftkoeffisienten bak gasturbinen og temperaturen i de utgående gassene, som bidrar til forringelse av energiindikatorene til staten GTU.
Om artikkelen der syklusen til PSU-450 er beskrevet i detalj og enkle ord. Artikkelen er veldig lett absorbert. Jeg vil fortelle om teori. Kort, men ved å gjøre.
Jeg lånte materiale fra læreboken "Introduksjon til kraftteknikken". Forfattere i denne håndboken - I. Z. Poleshchuk, N. M. Tsirelman.Håndboken tilbys til Ugatu-studenter (UFA State Aviation Technical University) for å studere disiplinen med samme navn.
Gasturbinenheten (GTU) er en termisk motor der den kjemiske drivstoffenergien omdannes først til varme, og deretter til mekanisk energi på den roterende akselen.
Den enkleste GTU består av en kompressor, hvor den atmosfæriske luften komprimeres, forbrenningskammeret, hvor drivstoff og turbiner brennes i mediet i denne luften, hvor forbrenningsproduktene ekspanderer. Siden den gjennomsnittlige gasstemperaturen med ekspansjon er betydelig høyere enn luften under kompresjon, er kraften utviklet av turbinen større enn den kraften som kreves for å rotere kompressoren. Deres forskjell er den nyttige kraften i GTU.
I fig. 1 viser en skjema, en termodynamisk syklus og en termisk balanse av en slik installasjon. Prosessen (syklus) av GTU-operasjonen på denne måten kalles åpen eller åpen. Arbeidsfluidet (luft, forbrenningsprodukter) gjenopptas kontinuerlig - lukket fra atmosfæren og tilbakestilles i den. Effektiviteten av GTU, som en hvilken som helst termisk motor, er forholdet mellom den nyttige kraften til N GTU til strømningshastigheten som er oppnådd under brenselforbrenning:
η gtu \u003d n gtu / q t.
Fra balansen av energi følger det at N GTU \u003d q t - σQ N, hvor σQ N er totalt varme ut fra syklusen, lik summen av eksterne tap.
Hoveddelen av varmetapet på MTU av en enkel syklus utgjør tap med utgående gasser:
ΔQu ≈ Q - QB; ΔQuz - QB ≈ 65 ... 80%.
Andelen andre tap er betydelig mindre:
a) Tap fra inkonsekvenser i forbrenningskammeret ΔQX / QT ≤ 3%;
b) tap på grunn av lekkasjer av arbeidslegemet; ΔQut / qt ≤ 2%;
c) Mekaniske tap (ekvivalent med den varmen er utladet fra syklusen med olje, kjølelager) ΔNMEC / QT ≤ 1%;
d) tap i elektrisk generator Δneg / qt ≤ 1 ... 2%;
e) tap av varmekonveksjon eller stråling i miljøet Δqocar / qt ≤ 3%
Varmen som er utladet fra GTU-syklusen med eksosgassene, kan delvis brukes utenfor GTU-syklusen, spesielt i dampsyklusen.
Kretsdiagrammer av dampinnstillingene for forskjellige typer er vist på fig. 2.
I det generelle tilfellet av effektiviteten til PSU:
Her - Qtu mengden varme som leveres til arbeidslegemet av GTU;
QPS - Mengden varme som leveres til dampmediet i kjelen.
Fig. 1. Handlingsprinsippet til den enkleste GTU
a-skjematisk diagram: 1 - Kompressor; 2 - Kameraforbrenning; 3 - Turbin; 4 - Elektrisk generator;
b - termodynamisk syklus GTU i TS-diagrammet;
b - Balanse av energi.
I den enkleste binære dampenheten i henhold til diagrammet vist på fig. 2 A, alle par er produsert i avfallshåndtering: η UG \u003d 0,6 ... 0,8 (avhengig, hovedsakelig på temperaturen til de utgående gassene).
På t g \u003d 1400 ... 1500 k η GTU ≈ 0,35, og deretter kan effektiviteten til den binære PSU dykke til 50-55%.
Temperaturen på de gass-brukte gassene som tilbrakte i turbinen er høy (400-450 ° C), derfor tapet av varme med eksosgasser og effektiviteten av gasturbinekraftverk er 38%, det vil si det nesten Det samme som effektiviteten til moderne dampturbinekraftverk.
Gasturbininstallasjoner opererer på gassbrensel, som er betydelig billigere enn drivstoffolje. Enhetskapasiteten til moderne GTU når 250 MW, som nærmer seg kraften til dampturbininstallasjoner. Fordelene med GTU sammenlignet med Paroturban-installasjoner inkluderer:
- et mindre behov for kjølevann;
- mindre masse og mindre kapitalkostnad per kraftenhet;
- evnen til å raskt starte og laste belastningen.
Fig. 2. Konseptordninger av ulike dampinstallasjoner:
a - PGU med en recyguing type dampgenerator;
b - PGU med en dump av gasser i kjelenes brannboks (NPG);
b - PGU på dampgassblandingen;
1 - luft fra atmosfæren; 2 - drivstoff; 3 - Gaza som tilbrakte i turbinen; 4 - Utgående gasser; 5 - vann fra nettverket for kjøling; 6 - Fjerning av kjølevann; 7 - friske par; 8 - Næringsstoffer vann; 9 - Intermediate overoppheting av damp; 10 - Regenerativt par søppel; 11 - Steam kommer etter en turbin i forbrenningskammeret.
K - Kompressor; T - Turbin; PT - dampturbin;
GW, GG - Gassvannsberedere Høyt og lavt trykk;
PVD, PND - Regenerativ High og Low Pressure Næringsstoffer Vannvarmere; NPG, UGG - lavtrykk, utnyttelse av dampgeneratorer; Cop - kamera forbrenning.
Kombinere parrostedeturbin- og gasturbininstallasjoner med en felles teknologisk syklus, motta en dampgassinstallasjon (PGU), en effektivitet av effektiv effektivitet enn effektiviteten av separat tatt dampturbin og gasturbinplanter.
Effektiviteten til dampgassekraften er 17-20% mer enn et konvensjonelt parrostedeturbinekraftverk. I varianten av den enkleste GTU med utnyttelsen av varmen til de utgående gassene, når brukskoeffisienten av brennstoffets varme 82-85%.