Энергетические газотурбинные установки. циклы газотурбинных установок

Всё о газотурбинных установках можно узнать на выставке

Ежегодно данное международное мероприятие демонстрирует всему миру высококачественное и современное электрическое оборудование, которое может применяться в электротехнике, энергетике, промышленной сетевой технике, для автоматизации предприятия и многого другого.

На выставке «Электро», проходящей в ЦВК «Экспоцентр», каждый желающий сможет ознакомиться с передовыми достижениями в данной отрасли, инновационными технологиями, узнать, какова конструкция газотурбинных установок, и многое другое.

Данное мероприятие позволит произвести эффективную модернизацию вашего предприятия, производить более качественную готовую продукцию, что никак не останется без внимания со стороны ваших заказчиков.

Также вы узнаете способы во много раз снизить затраты на электроэнергию и себестоимость.

Ремонт газотурбинных установокГазотурбинная установкаГазотурбинные установки малой мощности

Сравнение паротурбинных и парогазовых установок

В парогазовых установках, базирующихся на ГТУ, ближайшей и реальной перспективой стало получение КПД 65 % и более. В то же время для паротурбинных установок (развиваемых в СССР), только в случае успешного решения ряда сложных научных проблем, связанных с генерацией и использованием пара сверхкритических параметров, можно надеяться на КПД не более 46-49 %. Таким образом, по экономичности паротурбинные системы безнадежно проигрывают парогазовым.

Существенно уступают паротурбинные электростанции также по стоимости и срокам строительства. В 2005 году на мировом энергетическом рынке цена 1 кВт на ПГУ мощностью 200 МВт и более составляла 500-600 $/кВт. Для ПГУ меньших мощностей стоимость была в пределах 600-900 $/кВт. Мощные газотурбинные установки соответствуют значениям 200-250 $/кВт. С уменьшением единичной мощности их цена растет, но не превышает обычно 500 $/кВт. Эти значения в разы меньше стоимости киловатта электроэнергии паротурбинных систем. Например, цена установленного киловатта у конденсационных паротурбинных электростанций колеблется в пределах 2000-3000 $/кВт.

Циклы газотурбинных установок

Данный агрегат может быть изготовлен с различными циклами своей работы:

  • замкнутый;
  • разомкнутый.

Замкнутый цикл Брайтона для газотурбинной установки говорит о том, что газ поступает через компрессор в теплообменник. Сюда же поступает и тепло от различных источников извне. После этого газ направляется в газовую турбину. Тут и происходит его расширение. Давление его при этом получается меньше.

На следующем этапе цикла газ поступает в специальную холодильную камеру. Тепло отдаётся во внешнюю среду, после чего газ направляется в компрессор. Затем весь этот цикл повторяется.

Агрегаты с замкнутым циклом в нынешнее время в энергетике практически не применяются. Обусловлено это их большими габаритами, потерями и низким значением КПД, которые зависит от температуры газа.

ГТУ с разомкнутым циклом используются намного чаще. Принцип действия газотурбинной установки тут основывается на подаче компрессором воздуха в камеру сгорания из окружающей среды под высоким давлением.

При сжигании топлива его температура может достигать величины порядка 2000 градусов, что, несомненно, приведёт к повреждению внутреннего металла камеры.

Чтобы избежать этого, сюда подаётся огромное количество воздуха (в 5 раз больше, чем это необходимо). В результате этого удаётся снизить температуру сжигаемого в камере газа, а также защитить металл.

Устройство газотурбинной установки с разомкнутым циклом выглядит следующим образом: топливо поступает в форсунки, которые находятся внутри жаропрочной трубы. Сюда же происходит нагнетание воздуха. Всё это приводит к сгоранию топлива. Данных труб в устройстве несколько. Все они расположены концентрически.

Воздух поступает в зазоры, которые находятся между этими трубами. В результате этого формируется некий защитный барьер, блокирующий возгорание. Также такая конструкция из труб и потока воздуха между ними надлежащим образом защищает камеру от перегревания. При этом температура газа на выходе ниже, чем у топлива.

Самым основным отличием газотурбинной установки закрытого типа от открытого является то, что в первом варианте отсутствует камера сгорания.

Тут используется специальный нагреватель, который осуществляет нагревание воздуха. Он не принимает никакого участия непосредственно в процессе формирования тепла. Именно поэтому такие агрегаты изготавливаются с горением при постоянном давлении. Для этого используется ядерное либо же органическое топливо. При этом в ядерных установках вместо воздуха используют другие вещества: гелий, азот или углекислый газ.

К особенностям данных агрегатов можно отнести тот факт, что тут возможно применение тепла атомного распада, выделяемого в атомных реакторах. Довольно высокого коэффициента тепловой отдачи удалось достичь при помощи большой концентрации рабочего тепла. Всё это приводит к высокой регенерации, однако данные ГТУ широко пока не используются.

Другие особенности газотурбинных установок

Газотурбинные установки экологичны, экономичны, не создают шума и имеют небольшой вес и размер. Могут работать длительное время практически на «холостом» ходу. На выставке представлены аппараты, которые можно размещать на крышах, работающие на различных видах газа, импортных и отечественных производителей.

Газотурбинная установка состоит из следующих деталей:

  1. Двигатель.
  2. Редуктор.
  3. Генератор.
  4. Вспомогательные детали.

К вспомогательным деталям относятся не менее важные детали:

  1. Устройство пуска.
  2. Компрессоры.
  3. Аппарат для теплового баланса или обмена.
  4. Котлы утилизаторы – перерабатывающий отсек.

Газовое топливо подвергается обработке. В лопатки турбины попадает единый поток, тем самым восстанавливает движение ротора. Прибор активизируется после воздействия с генератором.

Главным устройством для вырабатывания электроэнергии является генератор – он имеет возможность выработать электрическую энергию.

Применение газотурбинных установок:

Газотурбинные установки могут применяться:

– в энергетике – как для компенсации потерь во время пиковых нагрузок, так и для постоянного режима работы;

– в металлургии, лесной и деревообрабатывающей промышленности;

– на предприятиях газодобычи, химической и нефтехимической отраслей;

– в сельскохозяйственной сфере;

– на магистральных газопроводах в качестве привода для нагнетания природного газа;

– на водоочистных сооружениях и мусороутилизирующих комплексах;

– в машиностроении, где газотурбинные модули устанавливаются на авиа, железнодорожный, морской и автомобильный транспорт.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Коэффициент востребованности
87

Конструкция

Благодаря тому, что у этого агрегата отсутствуют возвратно-поступательно двигающиеся части, а также тому, что его ротор обладает высокой частотой вращений, можно существенно уменьшить габаритные размеры и удельную массу этого двигателя (если сравнивать с дизелем). А это, в свою очередь, позволяет рассмотреть его как перспективный агрегат. Итак, чтобы создать газотурбинный двигатель своими руками (данным процессом интересуются многие – это реально, однако весьма трудно), нужно иметь турбины, камеру сгорания и компрессор. Также в его комплектацию входят стартер, масляный насос, регулятор частоты вращений и другое оборудование. Как правило, в автомобильных двигателях газотурбинного типа применяется центробежный одноступенчатый компрессор, при помощи которого давление воздуха увеличивается в 3,5 раза. Чтобы достичь указанного давления, нужно, чтобы компрессорное колесо вращалось с как можно большей скоростью. А она составляет около 420-450 метров в секунду.

Принцип работы

Газ под высоким давлением поступает через сопловой аппарат турбины в область низкого давления, при этом расширяясь и ускоряясь. Далее, поток газа попадает на рабочие лопатки турбины, отдавая им часть своей кинетической энергии и сообщая лопаткам крутящий момент. Рабочие лопатки передают крутящий момент через диски турбины на вал. Газовая турбина чаще всего используется как привод генераторов.

Механически газовые турбины могут быть значительно проще, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Более сложные турбины (которые используются в современных турбореактивных двигателях), могут иметь несколько валов, сотни турбинных и статорных лопаток, а также обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Упорные подшипники и радиальные подшипники являются критическими элементами разработки. Традиционно — это были гидродинамические или охлаждаемые маслом шарикоподшипники. Их превзошли воздушные подшипники, которые успешно используются в микротурбинах и вспомогательных силовых установках.

Судовые газотурбинные установки

ГТУ активно используются и на судах. Их эксплуатация приносит довольно неплохие результаты. Таким образом, увеличивается полезное водоизмещение, скорость самого судна и дальность его плавания. Данное устройство успешно конкурирует во флоте с аналогичным дизельным и паротурбинным оборудованием.

СГУ более компактная, ремонтопригодна, лучше адаптирована для автоматизации и обладает небольшим удельным весом.

Также, корабельные газотурбинные установки могут использоваться совместно с другими типами энергетических установок. Служат они для обеспечения хода самого судна и обеспечения необходимым видом энергии (электронной, тепловой и т.д.). Самыми характерными чертами данных установок является простое обслуживание, небольшой вес и безотказная работа.

Данные устаноки классифицируются согласно используемого вида топлива на: органические и ядерные. Все такие установки между собой отличаются габаритами, весом, приспособленностью к автоматизации, ремонтопригодностью и дистанционным управлением.

Использование газотурбинных установок на судах впервые было применено в 1961 году в России. Тогда в состав силовой установки входили четыре свободно-поршневые генераторы. С их помощью вырабатывался газ для турбины, мощность которой составляла 3800 л.с.

Сегодня же победу одержали дизельные суда, но большинство мирового тоннажа осуществляют теплоходы. Кроме этого, активно развивается строение и спуск на воду судов-гигантов, супертанкеров, круизных лайнеров и т.д.

Для того чтобы такие судна смогли набирать нужную скорость одного дизельного двигателя сгорания крайне мало. И тогда остро стаёт вопрос о применении СГУ.

Сегодня газотурбинные двигатели устанавливаются в основном на кораблях, относящихся к военно-морскому флоту. Применение их на коммерческих суднах было не оправдано. Обусловлено это небольшим коэффициентом полезного действия и отсутствием реверса.

Но ГТУ можно использовать и в качестве дополнительных двигателей на тех судах, которые имеют винтовые крылья либо же воздушную подушку.

Преимущества современных газотурбинных установок:

– незначительный вред, причиняемый окружающей среде. Выброс в атмосферу вредных веществ у современных газотурбинных установок составляет порядка 25 ppm;

– малый расход масла;

– способность работать на отходах самого производства;

– небольшие габариты и вес. Это позволяет располагать данное оборудование на небольших площадках;

– незначительный уровень шума, а также вибрации. Данный показатель находится в пределах 80 – 85 дБА;

– способность газотурбинного оборудования работать на различном топливе;

– продолжительная работа с минимальной нагрузкой. Это касается и режима холостого хода;

– отсутствие водяного охлаждения;

– высокая надежность работы;

– продолжительный ресурс работы (около 200 000 часов);

– возможность использования оборудования в любых климатических условиях;

– умеренная цена строительства и небольшие затраты во время самой работы, ремонта и технического обслуживания.

Устройство газотурбинной установки

Газотурбинная установка состоит из трех основных элементов: газовой турбины, камер сгорания и воздушного компрессора.

На рис. 1-а показана газотурбинная установка, компрессор 1, камеры сгорания 2 и газовая турбина 3 которой расположены в едином сборном корпусе. Роторы 6 и 5 компрессора и турбины жестко соединены друг с другом и опираются на три подшипника. Четырнадцать камер сгорания располагаются вокруг компрессора каждая в своем корпусе. Воздух поступает в компрессор через входной патрубок и уходит из газовой турбины через выхлопной патрубок. Корпус газотурбинной установки опирается на четыре опоры 4 и 8, которые расположены на единой раме 7.

Тепловая схема такой газотурбинной установки показана на рис. 1-б. В камеры сгорания топливным насосом подаются топливо и сжатый воздух после компрессора. Топливо перемешивается с воздухом, который служит окислителем, поджигается и сгорает. Чистые продукты сгорания также смешиваются с воздухом, чтобы температура газа, получившегося после смешения, не превышала заданного значения. Из камер сгорания газ поступает в газовую турбину, которая предназначена для преобразования его потенциальной энергии в механическую работу. Совершая работу, газ остывает и давление его уменьшается до атмосферного. Из газовой турбины газ выбрасывается в окружающую среду.

Из атмосферы в компрессор поступает чистый воздух. В компрессоре его давление увеличивается и температура растет. На привод компрессора приходится отбирать значительную часть мощности турбины.

Газотурбинные установки, работающие по такой схеме, называют установками открытого цикла. Большинство современных ГТУ работает по этой схеме.

Кроме того, применяются замкнутые ГТУ (рис. 2). В замкнутых ГТУ также имеются компрессор 1 и турбина 2. Вместо камеры сгорания используется источник теплоты 4, в котором теплота передается рабочему телу без перемешивания с топливом. В качестве рабочего тела может применяться воздух, углекислый газ, пары ртути или другие газы.

Рис. 2. Схема замкнутой ГТУ:1 — компрессор, 2 — турбина, 3 — электрический генератор,4 — источник теплоты, 5 — регенератор, 6 — охладитель

Рабочее тело, давление которого повышено в компрессоре, в источнике теплоты 4 нагревается и поступает в турбину 2, в которой отдает свою энергию. После турбины газ поступает в промежуточный теплообменник 5 (регенератор), в котором он подогревает воздух, а затем охлаждается в охладителе 6, поступает в компрессор 1, и цикл повторяется. В качестве источника теплоты могут использоваться специальные котлы для нагрева рабочего тела энергией сжигаемого топлива или атомные реакторы.

Газотурбовоз в наши дни

В настоящее время к теме газотурбовозов вернулись снова. Наши Российские инженеры спроектировали, а заводы воплотили в металле два газотурбовоза – ГТ1-001 (впоследствии добавился символ «h», что означает: гибрид), теперь это ГТ1h-001 и ГТh1-002.

Первый газотурбовоз вышел из ворот Воронежского тепловозоремонтного завода в 2007 году. Он был построен на базе двухсекционного грузового электровоза постоянного тока ВЛ15, в его кузове и с его экипажной частью – по две двухосные тележки на каждую секцию, восьмиосный. Оба газотурбовоза работают на сжиженном газе.

Мощность данного локомотива составила 11284 л.с., за что ОАО РЖД в 2009 году было удостоено диплома Книги рекордов Гиннесса за создание самого мощного локомотива в мире, повторюсь, 11284 л.с. в одной секции. А 7 сентября 2011 года этот же ГТ1h-001 попал второй раз в Книгу рекордов Гиннесса, так как провел по испытательному кольцу ВНИИЖТ (ст. Щербинка) грузовой состав весом 16000 тонн (170 вагонов). Вот такой оказался знаменитый отечественный газотурбовоз.

В 2013 году Людиновский тепловозостроительный завод построил второй газотурбовоз ГТ1h-002. Это двухсекционный локомотив, той же мощности, но на четырехосных (тепловоз ТЭМ7) тележках, шестнадцатиосный.

В первой секции размещена силовая установка (газовая турбина), вторая секция бустерная, с резервуаром для сжиженного газа. Оба локомотива имеют электрическую передачу переменно-постоянного тока.

Газотурбовозы в настоящее время трудятся на железных дорогах нашей страны. ОАО РЖД планирует в будущем активно закупать газотурбовозы для вождения тяжеловесных поездов, особенно на дорогах, расположенных в регионах с активной добычей природного газа. Так что век газотурбовозов уже начинается, эти очень мощные локомотивы еще покажут себя во всей своей красоте и мощности на железных дорогах нашей страны.

Компания РЖД подготовила ролик, рассказывающий об устройстве газотурбовоза ГТ1h, предлагаю вам его посмотреть:

ГАЗОТУРБОВОЗ - самый мощный локомотив в мире! Как устроен и работает газотурбовозГАЗОТУРБОВОЗ — самый мощный локомотив в мире! Как устроен и работает газотурбовоз

Раздел I. ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Газотурбинная установка (рис. 1-1 и 1-2) состоит из двух механически несвязанных между собой турбин (турбины высокого давления — для привода воздушного компрессора и силовой турбины — для привода газового нагнетателя), воздушного компрессора, камеры сгорания, воздухоподогревателя, пускового турбодетандера. а также систем смазки, регулирования, защиты и управления, обеспечивающих нормальную работу и обслуживание установки. Воздух из атмосферы через фильтры засасывается и сжимается осевым компрессором и поступает в воздухоподогреватель, где его температура повышается за счет тепла отработавших в турбине продуктов сгорания. Подогретый воздух направляется в камеру сгорания, куда подается л топливо. Продукты сгорания из камеры направляются в турбину высокого давления, мощность которой используется для привода осевого компрессора; далее продукты сгорания попадают в силовую турбину, вращающую нагнетатель. После турбины продукты сгорания проходят через воздухоподогреватель, отдают часть тепла воздуху, и выпускаются Р атмосферу через дымовую трубу (рис. 1-3).  Пуск агрегата осуществляется пусковым турбодетандером, работающим на перекачиваемом по магистрали газе. Топливом является перекачиваемый природный газ. Обе турбины выполнены в общем литом корпусе, имеющем внутреннюю тепловую изоляцию. Ротор турбины высокого давления состоит из одновенечного диска, укрепленного на консоли вала воздушного компрессора, который вращается в двух подшипниках (один из подшипников опорно-упорный). Одно венечный диск турбины низкого давления крепится на консоли силового вала, который вращается в двух подшипниках, расположенных в общем корпусе (один из подшипников опорно-упорный). Воздушный компрессор осевого типа имеет 10 ступеней. Направляющие лопатки укреплены в литом чугунном корпусе. Ротор компрессора барабанного типа. Рабочие лопатки крепятся к ротору при помощи зубчатых хвостов. Вся нитрогруппа смонтирована на общей сварной раме-маслобаке.

Камера сгорания горизонтальная, прямоточная, состоит из корпуса, фронтового устройства, горелками, огневой части и смесительного устройства. Воздухоподогреватель выполнен из профильных листов и состоит из двух секций. Движение продуктов сгорания через подогреватель осуществляется одним ходом по каналам двуугольной  формы, образованным штампованным профилем листов между которыми также движется и подогреваемый воздух.

Пусковой турбодетандер установлен на блоке переднего подшипника компрессора, соединяется с ротором турбины высокого давления зубчатой передачей и снабжен расцепным устройством. Соединение роторов нагнетателя и газовой турбины осуществляется при помощи промежуточного вала с зубчатыми соединительными муфтами.

Масляная система агрегата состоит из главного маслонасоса, установленного на валу турбины высокого давления, пускового электронасоса, резервного электронасоса, насосов уплотнения нагнетателя, маслобака (рама турбогруппы), аккумулятора масла, маслопроводов с арматурой, подогревателя масла и фильтров тонкой очистки.

Система управления, регулирования и защиты  агрегата обеспечивает:

  • поддержание заданной скорости вращения вала нагнетателя
  • поддержание заданного перепада давления между маслом уплотнения и газом в полости нагнетателя;
  • управление операциями пуска и остановки агрегата;
  • защиту агрегата от недопустимых режимов  условий работы.

Пуск, загрузка, управление и остановка агрегата осуществляется автоматически с центрального щита пли щита агрегата. Система контроля агрегата осуществляет дистанционное измерение основных эксплуатационных параметров.

  • Название: техническое описание ГТК-10-4
  • Авторы:——
  • Издательство: Невский завод
  • Год:1976
  • Страниц: 113
  • Формат: .pdf
  • Размер:18 мб (архив)
  • Качество: Отличное
  • Серия или Выпуск:—-

Компоновка оборудования электровоза 2ЭС10

Сервис газовых турбин

Газовые турбины функционируют при экстремальных температурах и нагрузках, поэтому их элементы должны иметь высокую жаропрочность, жаростойкость и удельную прочность.

Ресурс деталей существенно снижается во время пусков и остановок агрегата, поэтому необходимо использовать материалы, способные защищать узлы как при высоких, так и при низких нагрузках.

С этой целью конструкторы применяют инновационные смазочные материалы, которые обеспечивают долговременную защиту механизмов от коррозии и износа, обладают высокой несущей способностью и устойчивостью к экстремальным температурам.

Для облегчения сборки и демонтажа лопаток турбин, а также защиты от фреттинг-коррозии на их хвостовики наносят материал MODENGY 1001.

Рис. 2. Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия на хвостовики

Для подшипников скольжения газовых турбин применяют MODENGY 1001 и MODENGY 1002, прессовых посадок – MODENGY 1005, ходовых винтов – MODENGY 1001, конденсатоотводчиков – MODENGY 1001, крепежных деталей – MODENGY 1014.

На лепестковые газодинамические подшипники микротурбин наносят высокотемпературное покрытие MODENGY 2560.

Данные составы применяются на этапе производства элементов и не требуют обновления весь период функционирования газотурбинных установок.

Какой выбрать?

Приступая к выбору светильника для бани, нужно учитывать не только технические характеристики, хотя они, безусловно, в приоритете, но и эстетическую составляющую.

Стилистика помещения и светильника тоже должны совпадать. Для современных интерьеров бань интересным решением будет сочетание сразу нескольких типов световых источников. Например, использование комбинированного светодиодного и оптоволоконного освещения создаст красивую иллюминацию, а подсвеченная таким образом вода в бассейне внутри сауны создаст неповторимую атмосферу.

Выпуском специализированных осветительных приборов для бань и саун, способных выдерживать большие температурные нагрузки занимаются ряд известных фабрик:

продукция шведской компании Tylo и финской Harvia заслуженно пользуется повышенным спросом у покупателей. В изделиях, производимых ими, учтены все технические требования к светильникам, эксплуатирующихся в экстремальных условиях повышенной влажности и высоких температур. Изделия влагозащищённые, поэтому их можно размещать в любом месте, даже на потолке. Благодаря прочности и герметичности такие светильники способны работать длительное время. Помимо надёжности, долговечности и безопасности, все модели Tylo и Harvia имеют привлекательный дизайн и выпускаются в широком ценовом диапазоне. Это позволяет приобрести осветительный прибор, который будет отвечать запросам даже самого требовательного потребителя;

  • компания Linder. Модели, произведённые на фабриках этой компании, немного уступают в своих эксплуатационных качествах изделиям Tylo и Harvia, но благодаря невысокой цене, герметичному корпусу, который без опасений можно использовать в моечных и душевых, светильники этого производителя так же востребованы на рынке осветительных приборов для бань;
  • осветительные приборы немецкой компании Steinel набирают популярность у потребителей. Благодаря встроенному в них сенсорному датчику движения свет зажигается только по мере необходимости, что значительно экономит электроэнергию и позволяет устанавливать светильники, не используя выключателей, гарантируя безопасное использование. Производитель гарантирует долгий срок службы и надёжность изделий, которые отличаются оптимальным соотношением цены и качества.

Установки прерывистого горения

В установках прерывистого горения применяются два клапана вместо одного.

  • Компрессор нагнетает воздух в камеру сгорания через первый клапан при закрытом втором клапане.
  • Когда давление в камере сгорания поднимается, первый клапан закрывают. В результате объем камеры оказывается замкнутым.
  • При закрытых клапанах в камере сжигают топливо, естественно, его сгорание происходит при постоянном объеме. В результате давление рабочего тела дополнительно увеличивается.
  • Далее открывают второй клапан, и рабочее тело поступает в газовую турбину. При этом давление перед турбиной будет постепенно снижаться. Когда оно приблизится к атмосферному, второй клапан следует закрыть, а первый открыть и повторить последовательность действий.

Оценка качества работы ГТУ

Газотурбинные установки работают по определенному графику, называемому диспетчерским и устанавливающему вырабатываемую мощность и время, когда эта мощность должна быть выработана. Чтобы обеспечивать работу в таком режиме, ГТУ должны быть надежны. Вместе с тем заданная мощность должна вырабатываться с наименьшими затратами, т.е. ГТУ должны быть экономичными.

Надежной считается установка, способная без перерывов, вызванных неполадками и авариями, устойчиво работать в течение межремонтного периода на заданных режимах.

Для планирования выработки мощности необходимо иметь количественную оценку надежности. Одной из таких оценок является коэффициент готовности.
Газотурбинные установки не все календарное время находятся в работе. Часть времени они стоят в резерве. Кроме того, обязательно выделяется время, необходимое для плановых обслуживания, среднего и капитального ремонтов. От надежности установки зависит время вынужденного простоя в результате аварий и неполадок.

Коэффициент готовности — представляет собой вероятность работоспособности ГТУ в периоды между остановами на плановые ремонты и обслуживание.

Отношение времени нахождения ГТУ в резерве к количеству отказов а называют средней наработкой на отказ.

Коэффициент технического использования представляет собой вероятность работоспособности ГТУ в течение заданного календарного времени.

Наиболее часто условия эксплуатации газотурбинных установок оцениваются коэффициентами рабочего времени и использования установленной мощности.

При эксплуатации важно знать, что газотурбинные установки можно запустить в нужный момент. На практике не все запуски бывают удачными

Надежность ГТУ при пусках характеризуют два показателя: коэффициент безотказности пусков и наработка на запуск.

Коэффициент безотказности пусков определяет долю удачных пусков в их общем числе.

Наработка на запуск равна среднему времени работы на один удачный пуск. Эти показатели используются для количественной оценки эксплуатационных качеств базовых ГТУ.

Пиковые ГТУ значительную часть времени находятся в резерве. В течение этого времени могут быть выполнены многие работы по их обслуживанию и ремонту, т.е. время их нахождения в резерве и время вынужденного простоя частично перекрываются. Поэтому для оценки надежности пиковых ГТУ используют условный коэффициент готовности.

Установлены нормы на коэффициенты, определяющие надежность ГТУ. Так, коэффициенты готовности и технического использования энергетических ГТУ соответственно составляют 0,98 и 0,92, а наработка на отказ — около 3000 ч. Коэффициент готовности пиковых ГТУ равен 0,97—0,98.

Почти три четверти неполадок ГТУ возникает вследствие дефектов оборудования. Вместе с тем доля неполадок, возникающих в результате нарушения режимов эксплуатации, также велика и составляет от 10 до 25%. Причинами этого являются ошибки при управлении газотурбинной установки и ее техническом обслуживании.

Экономичность ГТУ тесно связана с надежностью, хотя прежде всего она определяется условиями эксплуатации. Ряд факторов, влияющих на экономичность ГТУ, не зависит от обслуживающего персонала (уровень вырабатываемой мощности, количество и частота пусков, используемое топливо, параметры и состояние окружающей среды). В то же время персонал может влиять на экономичность, поддерживая номинальные температуру и давление газа перед турбиной, экономно используя топливо, увеличивая скорость пуска, а также совершенствуя качество эксплуатации и технического обслуживания.

Своевременная очистка проточной части компрессоров и турбин, а также трактов теплообменных аппаратов позволяет поддерживать их кпд на заданном уровне и уменьшить потери. Утечки воздуха и газа, топлива, масла и воды обнаруживают при внешнем осмотре ГТУ и принимают срочные меры по устранению неплотностей.

Циклы газотурбинных установок

Данное оборудование может быть выполнено с разными циклами работы.

Замкнутый цикл газотурбинной установки подразумевает под собой следующее: газ через компрессор подается в калорифер (теплообменник), куда поступает тепло от внешних источников. Затем он подается в газовую турбину, где осуществляется его расширение. Давление газа при этом получается меньше.

После этого газы попадают в холодильную камеру. Тепло оттуда выводится во внешнюю среду. Потом газ направляется в компрессор. Затем цикл возобновляется заново. Сегодня в энергетике аналогичное оборудование почти не применяется.

Производство газотурбинных установок такого типа осуществляется в больших размерах. Также, имеются потери и низкое значение КПД, напрямую зависящее от температурных показателей самого газа до турбины.

Разомкнутый цикл газотурбинной установки используют намного чаще. В этом оборудовании компрессором осуществляет подача воздуха из окружающей среды, который при высоком давлении попадает в специально предназначенную камеру сгорания. Тут происходит сжигание топлива.

Температура органического топлива достигает отметки в 2000 градусов. Это может привести к повреждению металла самой камеры. Чтобы предотвратить это, в нее подается много воздуха, чем это нужно (примерно в 5 раз). Это существенно снижает температуру самого газа и защищает металл.

Газотурбинный двигатель принцип работы

Смысл двигателестроения, достижение повышенного значения полезного коэффициента. В нашем случае, требуемые результаты, напрямую связаны с горением смеси и при этом обширном выделении тепла. Это не так просто, как кажется, основополагающее препятствие – материал изделия, которому сложно выдержать температуру и напор. По этой причине, проведено много расчётов, направленных на снятие тепла с турбины и применение в ином русле. Усилия не пропали даром, повторное использование энергии стало возможным и нагревало сжатые воздушные массы перед горением, а не терялось зря. Без таких устройств «теплообменников» достичь значений полезного действия было бы не возможно.

Для достижения повышенных показателей мощи, турбинные лопатки раскручивают до как можно больших показателей. Скорость вращения обусловлена напором выходящих газов. Чем меньше размер установки, тем выше частота оборотов, поскольку только так достигается стабильность работы.

Газотурбинный двигатель Т 80:

Когенерация

Производство электричества с одновременной выработкой сопутствующей тепловой энергии называется когенерацией. Эта технология позволяет значительно повысить экономическую эффективность использования топлива. В зависимости от нужд газотурбинная установка дополнительно может оснащаться водогрейными или паровыми котлами. Это дает возможность получать горячую воду или пар различного давления.

При оптимальном использовании двух видов энергии достигается максимальный экономический эффект когенерации, а коэффициент использования топлива (КИТ) достигает 90%. В этом случае тепло выхлопных газов и тепловая энергия из системы охлаждения агрегатов, вращающих электрогенераторы (по сути, бросовая энергия), используется по назначению. При необходимости утилизируемое тепло может использоваться для производства холода в абсорбционных машинах (тригенерация). Система когенерации состоит из четырех ключевых частей: первичный двигатель (газовая турбина), электрогенератор, система теплоутилизации, система управления и контроля.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий