Газовая турбина кпд – Газовая турбина — это… Что такое Газовая турбина?

Содержание

Газовая турбина - это... Что такое Газовая турбина?

Промышленная газовая турбина в разобранном виде.

Га́зовая турби́на (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — это двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу.[1][2] Горение топлива может происходить как вне турбины, так и в самой турбине.[источник не указан 404 дня] Основными элементами конструкции являются ротор (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) и статор, выполненный в виде выравнивающего аппарата (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).

Газовые турбины используются в составе газотурбинных двигателей, стационарных газотурбинных установок (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ).

История

Попытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно. Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 в. до н. э.). В восемнадцатом веке англичанин Джон Барбер получил патент на устройство, которое имело большинство элементов, присутствующих в современных газовых турбинах. В 1872 году Франц Столц разработал газотурбинный двигатель.

[источник не указан 404 дня] Однако только в конце XIX века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, Густаф Лаваль (Швеция) и Чарлз Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга создали пригодные для промышленного использования паровые турбины.[3]

Принцип работы

Question book-4.svg В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

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 элементом разработки. Традиционно они были гидродинамические, или охлаждаемые маслом шарикоподшипники. Их превзошли воздушные подшипники, которые успешно используются в микротурбинах и вспомогательных силовых установках.

Типы газовых турбин

Газовые турбины часто используются во многих ракетах на жидком топливе, а также для питания турбонасосов, что позволяет использовать их в легковесных резервуарах низкого давления, хранящих значительную сухую массу.

Промышленные газовые турбины для производства электричества

Question book-4.svg
Газовая турбина серии GE H. Эта 480-мегаваттная турбинная установка имеет тепловой кпд 60 % в конфигурациях комбинированного цикла.

Отличие промышленных газовых турбин от авиационных в том, что их массогабаритные характеристики значительно выше, они имеют каркас, подшипники и лопастную систему более массивной конструкции. По размерам промышленные турбины варьируются от монтируемых на грузовики мобильных установок до огромных комплексных систем. Парогазовые турбины могут иметь высокий КПД — до 60 % — при использовании выхлопа газовой турбины в рекуперативном генераторе пара для работы паровой турбины. С целью увеличения КПД они также могут работать в когенераторных конфигурациях: выхлоп используется в системах теплоснабжения - ГВС и отопления, а также с использыванием абсорбционных холодильных машинах в системах хладоснабжения. Одновременное использование выхлопа для получения тепла и холода называется режимом тригенерации. Коэффициент использования топлива в тригенераторном режиме, в сравнении с когенераторным может достигать более 90 %.[источник не указан 404 дня]

Турбины в больших промышленных газовых турбинах работают на синхронных с частотой переменного тока скоростях — 3000 или 3600 оборотов в минуту (об./мин.).

[источник не указан 404 дня]

Газовые турбины простого цикла могут выпускаться как для большой, так и для малой мощности. Одно из их преимуществ — способность входить в рабочий режим в течение нескольких минут, что позволяет использовать их как мощность во время пиковых нагрузок. Поскольку они менее эффективны, чем электростанции комбинированного цикла, они обычно используются как пиковые электростанции и работают от нескольких часов в день до нескольких десятков часов в год, в зависимости, от потребности в электроэнергии и генерирующей емкости. В областях с недостаточной базовой нагрузкой и на электростанциях, где электрическая мощность выдается в зависимости от нагрузки, газотурбинная установка может регулярно работать в течение большей части суток. Типичная турбина простого цикла может выдавать от 100 до 300 мегаватт (МВт) мощности и иметь тепловой КПД 35-40 %.[источник не указан 404 дня] Максимальные КПД турбин простого цикла достигает 41 %.[источник не указан 404 дня]

Микротурбины

Отчасти, успех микротурбин обусловлен развитием электроники, делающей возможной работу оборудования без вмешательства человека. Микротурбины применяются в самых сложных проектах автономного электроснабжения.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

Question book-4.svg В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 11 ноября 2011.

Преимущества газотурбинных двигателей

  • Очень высокое отношение мощности к весу, по сравнению с поршневым двигателем;
  • Возможность получения большего количества пара при работе (в отличие от поршневого двигателя)
  • В сочетании с паровым котлом и паровой турбиной более высокий КПД по сравнению с поршневым двигателем
  • Перемещение только в одном направлении, с намного меньшей вибрацией, в отличие от поршневого двигателя.
  • Меньшее количество движущихся частей, чем у поршневого двигателя.
  • Существенно меньше выбросов вредных веществ по сравнению с поршневыми двигателями
  • Низкие эксплуатационные нагрузки.
  • Низкая стоимость и потребление смазочного масла.
  • Низкие требования к качеству топлива. ГТД потребляют любое горючее, которое можно распылить: газ, нефтепродукты, органические вещества и пылеобразный уголь.

Недостатки газотурбинных двигателей

  • Стоимость намного выше, чем у аналогичных по размерам поршневых двигателей, поскольку материалы применяемые в турбине должны иметь высокую жаростойкость и жаропрочность, а также высокую удельную прочность. Машинные операции также более сложные;
  • Имеют меньший КПД при любом режиме работы, чем поршневые двигатели. (Официальные данные (стр.3) КПД на максимальной нагрузке 25-33%, при этом Официальные данные по поршневым двигателям - 41-42%)
  • Низкий механический и электрический КПД (потребление газа более чем в 1.5 раза больше на 1 кВтЧ электроэнергии по сравнению с поршневым двигателем)
  • Резкое снижение КПД на малых нагрузках (в отличие от поршневого двигателя)
  • Необходимость использования газа высокого давления, что обуславливает необходимость применения дожимных компрессоров с дополнительным расходом энергии и падением общей эффективности системы.
  • Задержка отклика на изменения настроек мощности.
  • Медленный запуск и выход на режим
  • Существенное влияние пусков-остановов на ресурс

Эти недостатки объясняют, почему дорожные транспортные средства, которые меньше, дешевле и требуют менее регулярного обслуживания, чем танки, вертолеты и крупные катера, не используют газотурбинные двигатели, несмотря на неоспоримые преимущества в размере и мощности. А также то, почему в аэропортах при короткой стыковке двигатели самолета не останавливают - излишне потребленное топливо дешевле ремонта турбин из-за пусков-остановов.

Примечания

  1. ГОСТ Р 51852-2001 Установки газотурбинные. Термины и определения  (рус.) (2003). — «Газовая турбина: компонент газотурбинного двигателя, преобразующий потенциальную энергию нагретого рабочего тела под давлением в механическую работу.»  Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 11 ноября 2011.
  2. Д. Н. Ушаков. Толковый словарь Ушакова. — 1940.
  3. Константин Владиславович Рыжов. [lib.aldebaran.ru/author/ryzhov_konstantin/ryzhov_konstantin_100_velikih_izobretenii/ 100 великих изобретений]. — М., 2006. — ISBN 5‑9533‑0277‑0

Литература

  • Дейч М. Е. Техническая газодинамика. — М.: Энергия, 1974.
  • Дейч М. Е. Газодинамика решёток турбомашин. — М.: Энергоатомиздат, 1996.

См. также

Ссылки

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 мая 2011.

dic.academic.ru

Как отличаются КПД ГТУ и КПД ПГУ для отечественных и зарубежных электростанций

Поделиться "Как отличаются КПД ГТУ и КПД ПГУ для отечественных и зарубежных электростанций"

В статье рассказывается о том, как вычисляется КПД простейшей ГТУ, даны таблицы разных ГТУ и ПГУ для сравнения их КПД и других характеристик.

В области промышленного использования газотурбинных и парогазовых технологий Россия значительно отстала от пере­довых стран мира.

Мировые лидеры в производстве газовых и парогазовых энергоустановок большой мощности: GE, Siemens Wistinghouse, ABB — достигли значений единичной мощности газотурбинных установок 280—320 МВт и КПД свыше 40 %, с утилизационной паросиловой надстройкой в парогазовом цикле (называемом также бинарным) — мощности 430—480 МВт при КПД до 60 %. Если есть вопросы по надежности ПГУ - то читайте эту статью.

Эти впечатляющие цифры служат в качестве ори­ентиров при определении путей развития энергомашиностро­ения России.

Как определяется КПД ГТУ

Приведем пару простых формул, чтобы показать, что такое КПД газотурбинной установки:

Внутренняя мощность турбины:

  • Nт = Gух * Lт, где Lт – работа турбины, Gух – расход уходящих газов;

Внутренняя мощность ГТУ:

  • Ni гту = Nт – Nк, где Nк – внутренняя мощность воздушного компрессора;

Эффективная мощность ГТУ:

  • Nэф = Ni гту * КПД мех, КПД мех – КПД связанный с механическими потерями в подшипниках, можно принимать 0,99

Электрическая мощность:

  • Nэл = Ne * КПД эг, где КПД эг – КПД связанный с потерями в электрическом генераторе, можно принять 0,985

Располагаемая теплота топлива:

  • Q расп = Gтоп * Qрн, где Gтоп – расход топлива, Qрн – низшая рабочая теплота сгорания топлива

Абсолютный электрический КПД газотурбинной установки:

  • КПДэ = Nэл/Q расп

парогазовая тэц

КПД ПГУ выше, чем КПД ГТУ так как в Парогазовой установке используется тепло уходящих газов ГТУ. За газовой турбиной устанавливается котел-утилизатор в котором тепло от уходящих газов ГТУ передается рабочему телу (питательной воде) , сгенерированный пар отправляется в паровую турбину для генерации электроэнергии и тепла.

КПД ПГУ обычно представляют соотношением:

  • КПД пгу = КПД гту*B+(1-КПД гту*B)*КПД псу

B – степень бинарности цикла

КПД псу – КПД паросиловой установки

Qкс – теплота топлива, сжигаемого в камере сгорания газовой турбины

Qку – теплота дополнительного топлива сжигаемого в котле-утилизаторе

При этом отмечают, что если Qку = 0, то B = 1, т. е. установка является полностью бинар­ной.

Влияние степени бинарности на КПД ПГУ

B КПД гту КПД псу КПД пгу
1 0,32 0,3 0,524
1 0,36 0,32 0,565
1 0,36 0,36 0,590
1 0,38 0,38 0,612
0,3 0,32 0,41 0,47
0,4 0,32 0,41 0,486
0,3 0,36 0,41 0,474
0,4 0,36 0,41 0,495
0,3 0,36 0,45 0,51
0,4 0,36 0,45 0,529

Давайте приведем последовательно таблицы с характеристиками эффективности ГТУ и вслед за ними показатели ПГУ с этими газовыми машинами, и сравним КПД отдельной ГТУ и КПД ПГУ.

Характеристики современных мощных ГТУ

Газовые турбины фирмы ABB

Характеристика Модель ГТУ
GT26ГТУ с промперегревом GT24ГТУ с промперегревом
Мощность ISO МВт 265 183
КПД % 38,5 38,3
Степень повышения давления компрессора 30 30
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 562 391
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1260 1260
Температура рабочего тела на выхлопе С 610 610
Частота вращения генератора 1/с 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами ABB

Характеристика Модель ГТУ
GT26ГТУ с промперегревом GT24ГТУ с промперегревом
Состав газотурбинной части ПГУ 1х GT26 1х GT24
Модель ПГУ КА26-1 КА24-1
Мощность ПГУ МВт 387.0 267.3
КПД ПГУ % 58.5 57.3

Газовые турбины фирмы GE

Характеристика Модель ГТУ
MS7001FA MS9001FA MS7001G MS9001G
Мощность ISO МВт 159 226,5 240 282
КПД % 35,9 35,7 39,5 39,5
Степень повышения давления компрессора 14,7 14,7 23,2 23,2
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 418 602 558 685
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1288 1288 1427 1427
Температура рабочего тела на выхлопе С 589 589 572 583
Частота вращения генератора 1/с 60 50 60 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами GE

Характеристика Модель ГТУ
MS7001FA MS9001FA MS7001G MS9001G
Состав газотурбинной части ПГУ 1хMS7001FA 1хMS9001FA 1хMS9001G 1хMS9001H
Модель ПГУ S107FA S109FA S109G S109H
Мощность ПГУ МВт 259.7 376.2 420.0 480.0
КПД ПГУ % 55.9 56.3 58.0 60.0

Газовые турбины фирмы Siemens

Характеристика Модель ГТУ
V64.3A V84.3A V94.3A
Мощность ISO МВт 70 170 240
КПД % 36,8 38 38
Степень повышения давления компрессора 16,6 16,6 16,6
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 194 454 640
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1325 1325 1325
Температура рабочего тела на выхлопе С 565 562 562
Частота вращения генератора 1/с 50/60 60 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами Siemens

Характеристика Модель ГТУ
V64.3A V84.3A V94.3A
Состав газотурбинной части ПГУ 2хV64.3A 2хV84.3A 2хV94.3A
Модель ПГУ GUD2.64.3A GUD2.84.3A GUD2.94.3A
Мощность ПГУ МВт 205.0 499.0 705.0
КПД ПГУ % 54.4 56.9 57.2

Газовые турбины Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Характеристика Модель ГТУ
501F 501G 701F 701G1 701G2
Мощность ISO МВт 167 235,2 251,1 271 308
КПД % 36,1 39 37 38,7 39
Степень повышения давления компрессора 14 19,2 16,2 19 21
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 449,4 553,4 658,9 645 741
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1260 1427 1260 1427 1427
Температура рабочего тела на выхлопе С 596 590 569 588 574
Частота вращения генератора 1/с 60 60 50 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Характеристика Модель ГТУ
501F 501G 701F 701G1 701G2
Состав газотурбинной части ПГУ 1x501F 1x501G 1x701F 1x701G1 1x701G2
Модель ПГУ 1x1501F 1x1501G 1x1701F 1x1701G1 1x1701G2
Мощность ПГУ МВт 256.4 349.1 356.1 400 454
КПД ПГУ % 56.2 58.3 55.1 58 58

Газовые турбины АО ЛМЗ и СПБ «Машпроект»

Характеристика Модель ГТУ
ГТЭ-150 ГТГ-110
Мощность ISO МВт 160 110
КПД % 32,1 36
Степень повышения давления компрессора 12,6 14,7
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 630 367
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1068 1163
Температура рабочего тела на выхлопе С 525 517
Частота вращения генератора 1/с 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами АО ЛМЗ и СПБ «Машпроект»

Характеристика Модель ГТУ
ГТЭ-150 ГТГ-110
Состав газотурбинной части ПГУ 2хГТЭ-150 2хГТГ-110
Модель ПГУ ПГУ-480 ПГУ-325
Мощность ПГУ МВт 482 315
КПД ПГУ % 50 51,5

Поделиться "Как отличаются КПД ГТУ и КПД ПГУ для отечественных и зарубежных электростанций"

(Visited 6 698 times, 9 visits today)

Читайте также

ccpowerplant.ru

Основные плюсы и минусы газовой турбины

Основные плюсы и минусы газовой турбины

На сегодняшний день многие слышали о таком оборудовании как турбинное. Оно используется в основном для того, чтобы производить энергию для разных сфер жизнедеятельности. Установки применяются в теплоснабжении, промышленности по добыче нефти и по обработке компонентов, на электростанциях, а также на любых энергоустановках.

На сегодняшний день одним из вариантов является газовая турбина, которая широко применяется во многих областях. Именно поэтому стоит рассмотреть, что это такое и на чём построен принцип работы.

Общая информация о газовой турбине

Газовая турбина – это установка, которая позволяет преобразовывать энергию сжатого воздуха в механическое действие. Это категория двигателей внутреннего сгорания, где газ поступает в турбину под давлением. После этого он попадает в низкое давление и при этом ускоряет движение. Поток газа примыкает к лопастям и обеспечивает хороший крутящий момент. При этом, часть энергии отдаётся. Лопасти будут сообщать движения через диски валу.

Среди главных газовых турбин можно отметить два вида:

  1. Микротурбина. Чаще всего используется для систем снабжения электричеством. Это современное оборудование, которое имеет высокую точность.
  2. Промышленные установки, которые часто являются элементом турбогенератора. Такие установки используются в промышленности. Область применения начинается от энергетики и заканчивается машиностроением.

Перед тем как приобретать газовые турбины, стоит рассмотреть все достоинства и недостатки. Такое устройство уже достаточно изучено, поэтому о положительных и отрицательных особенностях можно узнать без особых проблем.

Газовая турбина в разрезе

Плюсы газовых турбин

Газовая турбина – это устройство, которое может использоваться во многих сферах жизнедеятельности. Среди главных положительных характеристик нужно отметить следующее:

  • Такая установка достаточно простая по устройству. Если сравнивать её с паросиловой, то из-за отсутствия котельной, сложной системы проводов, конденсатора, а также большого числа вспомогательных элементов, газовая турбина считается элементарной. При этом вес и количество металлов становится значительно меньше, чем в других подобных устройствах.
  • Для работы установки необходим небольшой расход воды. Она идёт только на то, чтобы охлаждать масло, которое направляется к подшипникам.
  • Для такой установки характерна скорость ввода в работу. Пуск занимает примерно 15-20 минут, в то время, как подготовка другой установки может занимать несколько часов.
  • Такая установка потребляет не только меньше воды, но и меньше масла. Именно поэтому её работа эффективна и малозатратна.
  • Если говорить о качестве топлива, которое должно использоваться в газовом двигателе, то это абсолютно неважно. Агрегат не будет работать как-то по-другому, если будет залито топливо низкого качества. Никаких сбоев в работе в дальнейшем также не ожидается.
  • Двигатель отличается хорошей экологичностью. Она основывается на том, что там образуется меньшее число вредных выбросов.
  • Установка долговечная за счёт того, что при работе создаётся меньшее число вибраций и там присутствует малое количество трущихся частей.
  • Хороший КПД, поэтому очень часто газовую турбину используют в энергоустановках.
  • Имеет огромный диапазон работы, который позволяет маневрировать в любых условиях. Именно поэтому газовые установки сейчас находят широкое распространение во многих сферах использования.
  • Все затраты, которые исходили из покупки такого оборудования всегда будут оправданы и окупятся полностью в самый минимальный срок.

Достоинств у газовой турбины достаточно много. Именно поэтому она и находит свое широкое распространение. Но всё же не стоит судить только по положительным моментам об установке. Лучше всего посмотреть на недостатки, которые возникают при работе.

Новая газовая турбина

Минусы газовой турбины

Как и в любом другом устройстве, здесь есть свои недостатки. Все они исходят из определенных критериев по устройству, принципам работы. Среди главных отрицательных характеристик можно отметить следующее:

  • Большой уровень шума во время эксплуатации. Если говорить о паротурбинных установках, то они будут работать намного тише. Именно поэтому газовые турбины очень часто не выбираются предприятиями.
  • Мощность такой установки будет ограничена. Ещё недавно она составляла величину до 150 мегаватт. Это обусловлено тем, что установка имеет огромное габариты, а также невысокое начальное давление и меньшие способности, нежели в других устройств.
  • В таких установках нельзя применять твёрдое топливо по стандартной схеме. Самыми лучшими видами для этого является газ природный, а также сырье. Чаще всего в качестве него выступает керосин. Если говорить о мазуте, то его лучше всего специально подготовить перед работой и удалить все шлакообразующие примеси.
  • На компрессор расходуется около 70% мощности, которая развивается турбиной. Именно поэтому полезная мощность будет меньше фактической намного.
  • Чтобы установка выдавала хорошую полезную мощность, начальная температура при работе должна быть 550 градусов. Это весьма высокий показатель, и часто из-за этого возникают определенные трудности. Для изготовления обычно должны использоваться специальные жаростойкие материалы, которые выдерживают всю специфику дальнейшей работы. Помимо этого, там придумываются специальные системы охлаждения наиболее нагреваемых частей.

Газовая турбина в работе

Выводы и рекомендации

Нужно отметить, что такой агрегат как газовая турбина стоит достаточно дорого. Но вложения всегда будут оправданы за короткий промежуток времени. Именно поэтому многие промышленные предприятия используют такую установку для постоянной работы.

Сейчас существует огромный ассортимент выбора, из которого можно определиться с итогом. Именно поэтому, тщательно рассматривайте достоинства и недостатки, а только после этого делайте покупку.

Похожие записи

plusiminusi.ru

Газовая турбина — Википедия. Что такое Газовая турбина

Промышленная газовая турбина в разобранном виде

Га́зовая турби́на (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение) — это лопаточная машина, в ступенях которой энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу[1][2]. Основными элементами конструкции являются ротор (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) и статор, именуемый сопловым аппаратом (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).

Газовые турбины используются в составе газотурбинных двигателей, стационарных газотурбинных установок (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ).

История

Попытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно. Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 в. до н. э.). В восемнадцатом веке англичанин Джон Барбер получил патент на устройство, которое имело большинство элементов, присутствующих в современных газовых турбинах. В конце XIX века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, Густав Лаваль (Швеция) и Чарлз Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга создали пригодные для промышленного использования паровые турбины[3].

Первые опыты с газовой турбиной (в качестве перспективного двигателя для торпед) осуществил также Чарлз Парсонс, однако вскоре пришёл к выводу, что имеющиеся сплавы из-за низкой жаропрочности не позволяют создать надёжный механизм, который приводился бы в движение струёй раскалённых газов либо парогазовой смесью, после чего сосредоточился на создании паровых турбин[4].

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.

Типы газовых турбин

Газовые турбины часто используются во многих ракетах на жидком топливе, а также для питания турбонасосов, что позволяет использовать их в легковесных резервуарах низкого давления, хранящих значительную сухую массу.

Промышленные газовые турбины для производства электричества

Отличие промышленных газовых турбин от авиационных в том, что их массогабаритные характеристики значительно выше, они имеют каркас, подшипники и лопастную систему более массивной конструкции. По размерам промышленные турбины варьируются от монтируемых на грузовики мобильных установок до огромных комплексных систем. Парогазовые турбины могут иметь высокий КПД — до 60 % — при использовании выхлопа газовой турбины в рекуперативном генераторе пара для работы паровой турбины. С целью увеличения КПД они также могут работать в когенераторных конфигурациях: выхлоп используется в системах теплоснабжения - ГВС и отопления, а также с использованием абсорбционных холодильных машин в системах хладоснабжения. Одновременное использование выхлопа для получения тепла и холода называется режимом тригенерации.

Газовые турбины простого цикла могут выпускаться как для большой, так и для малой мощности. Одно из их преимуществ — способность входить в рабочий режим в течение нескольких минут, что позволяет использовать их как мощность во время пиковых нагрузок. Поскольку они менее эффективны, чем электростанции комбинированного цикла, они обычно используются как пиковые электростанции и работают от нескольких часов в день до нескольких десятков часов в год, в зависимости, от потребности в электроэнергии и генерирующей ёмкости. В областях с недостаточной базовой нагрузкой и на электростанциях, где электрическая мощность выдается в зависимости от нагрузки, газотурбинная установка может регулярно работать в течение большей части суток.

Микротурбины

Отчасти успех микротурбин обусловлен развитием электроники, делающей возможной работу оборудования без вмешательства человека. Микротурбины применяются в самых сложных проектах автономного электроснабжения.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

Преимущества газотурбинных двигателей

  • Очень высокое отношение мощности к весу, по сравнению с поршневым двигателем.
  • Возможность получения большего количества пара при работе (в отличие от поршневого двигателя)
  • В сочетании с паровым котлом и паровой турбиной более высокий КПД по сравнению с поршневым двигателем. Отсюда - использование их в электростанциях.
  • Перемещение только в одном направлении, с намного меньшей вибрацией, в отличие от поршневого двигателя.
  • Меньшее количество движущихся частей, чем у поршневого двигателя.
  • Существенно меньше выбросов вредных веществ по сравнению с поршневыми двигателями
  • Низкая стоимость и потребление смазочного масла.
  • Низкие требования к качеству топлива. ГТД потребляют любое горючее, которое можно распылить: газ, нефтепродукты, органические вещества и пылеобразный уголь.
  • Высокая маневренность и диапазон регулирования.

Недостатки газотурбинных двигателей

  • Стоимость намного выше, чем у аналогичных по размерам поршневых двигателей, поскольку материалы применяемые в турбине должны иметь высокую жаростойкость и жаропрочность, а также высокую удельную прочность. Машинные операции также более сложные;
  • При любом режиме работы имеют меньший КПД, чем поршневые двигатели. (КПД на номинальной нагрузке до 39%, при этом официальные данные по поршневым двигателям - 41-42%). Требуют дополнительной паровой турбины для повышения КПД.
  • Низкий механический и электрический КПД (потребление газа более чем в 1.5 раза больше на 1 кВтЧ электроэнергии по сравнению с поршневым двигателем)
  • Резкое снижение КПД на малых нагрузках (в отличие от поршневого двигателя)
  • Необходимость использования газа высокого давления, что обуславливает необходимость применения дожимных компрессоров с дополнительным расходом энергии и падением общей эффективности системы.
  • Высокие эксплуатационные нагрузки. Следствием которых является использование дорогих жаропрочных сплавов.
  • Более медленный пуск, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания.
  • Существенное влияние пусков-остановок на ресурс.

Эти недостатки объясняют, почему дорожные транспортные средства, которые меньше, дешевле и требуют менее регулярного обслуживания, чем танки, вертолеты и крупные катера, не используют газотурбинные двигатели, несмотря на неоспоримые преимущества в размере.

Примечания

Литература

  • Дейч М. Е. Техническая газодинамика. — М.: Энергия, 1974.
  • Дейч М. Е. Газодинамика решёток турбомашин. — М.: Энергоатомиздат, 1996.
  • Butz, J. S. Powerplants — Piston & Turbine. // Flying Magazine. — November 1963. — Vol. 73 — No. 5 — P. 33-36, 102-104.

См. также

Ссылки

wiki.sc

Газовая турбина - Gas turbine

Тип двигателя внутреннего сгорания

Газовая турбина , которая также называется турбиной внутреннего сгорания , представляет собой тип непрерывного сгорания , двигатель внутреннего сгорания . Есть три основных компонента:

  1. Выше по потоку вращающейся газовый компрессор ;
  2. Ниже по потоку турбины на одном валу;
  3. Камера сгорания или область, называемую камеру сгорания , в период между 1 и 2 выше.

Четвертый компонент часто используются для повышения эффективности ( турбовинтового , турбовентиляторный ), чтобы преобразовать энергию в механическую или электрическую форму ( турбовальный , электрический генератор ), или для достижения большей мощности масса / объем (отношение к форсажному ).

Основная операция газовой турбины является циклом Брайтона с воздухом в качестве рабочей жидкости . Свежий атмосферный воздух проходит через компрессор , который приводит его к более высокому давлению. Энергия затем добавляют путем распыления топлива в воздух и зажигая его так , сгорание создает поток высокой температуры. Этот высокотемпературный газ под высоким давлением поступает в турбину, где он расширяется до давления выхлопных газов, производя выходной рабочий вал в процессе. Работа вал турбины используется для привода компрессора; энергия , которая не используется для сжатия рабочей текучей среды выходит в выхлопных газах , которые могут быть использованы , чтобы сделать внешнюю работу, например, непосредственно производя тягу в турбореактивном двигателе, или вращении второго, независимая турбина (известная как силовая турбина) который может быть соединен с вентилятором, воздушным винтом, или электрический генератор. Целью газовой турбины определяет конструкцию таким образом , чтобы наиболее желательное разделение энергии между тягой и работой вала достигается. Четвертый этап цикла Брайтона (охлаждение рабочей жидкости) опущен, так как газовая турбина открытых систем , которые не используют один и тот же воздух снова.

Газовая турбина используется для питания самолетов, поездов, кораблей, электрических генераторов, насосов, газовых компрессоров и резервуаров .

Хронология развития

Эскиз Джон Барбер газовой турбины, от его патента
  • 50: Самые ранние записи героя двигателя ( aeolipile ). Это , скорее всего , не служил никакой практической цели, и было скорее из любопытства; nonethless, он продемонстрировал важный принцип физики , что все современные газотурбинные двигатели положиться.
  • 1000: «лошадиной рыси Lamp» ( китайский : 走马灯 , zŏumădēng ) использовался китайцами на фонарных ярмарках еще в династии Северная Сун . Когда лампа горит, поднимается поток теплого воздуха и приводит в рабочее колесо с конные фигуры приложенных на нем, чьи тени затем проецируется на внешний экран фонаря.
  • 1500: Камин Джек был нарисован Леонардо да Винчи : Горячий воздух от пожара поднимается через одноступенчатый осевой ротор турбины , установленный в выпускном канале камина и поворачивая вертел обжарки соединения шестеренных цепей.
  • Тысяча шестьсот двадцать девять: Струи пара вращается импульсную турбину , которая затем водил рабочую штамповку мельницу с помощью конической зубчатой передачей , разработанной Giovanni Бранка .
  • 1678: Фердинанд Вербист построил модель каретку , опираясь на паровой струи власти.
  • 1 791: Патент был дан Джон Barber , англичанин, для первой истинной газовой турбины. Его изобретение было большинство элементов , присутствующих в современных газовых турбинах дня. Турбина была разработана для питания безлошадных кареток .
  • 1861: британский патент №. 1633 был предоставлен Марк Антуан Франсуа Mennons для «Калорийность двигателя». Патент показывает , что это была газовая турбина и чертежи показывают , что применяется к локомотиву. Также названный в патенте был Николя де Telescheff (иначе Николас А. Телешов), русский пионер авиации .
  • 1872: Газотурбинный двигатель разработан берлинской инженером Францем Stolze , как полагают, является первой попыткой создать рабочую модель, но двигатель никогда не бежал под его собственной силой.
  • 1894: Сэр Чарльз Парсонс запатентовал идею метательного корабля с паровой турбиной, и построил демонстрационный сосуд, в Турбинии , легко самое быстрое судно на плаве в то время. Этот принцип движения еще некоторое использование.
  • 1895: были установлены три 4-тонные 100 кВт генераторов потока Парсонс радиальных в Кембриджской электростанции, и используются для питания первой электрической схемы уличного освещения в городе.
  • 1899: Чарльз Гордон Кертис запатентовал первый газотурбинный двигатель в США ( «Устройство для генерирования механической энергии», патент № US635,919).
  • 1900: Sanford Александр Мосс представил диссертацию на газовых турбинах. В 1903 году Мосс стал инженер General Electric Паровой турбинного отделения «s в Линн, штат Массачусетс . В то время как там, он применил некоторые из его концепций в развитии турбонагнетателя . Его конструкция используется небольшое турбинное колесо, движимая выхлопными газами, чтобы включить нагнетатель.
  • 1903: Норвежский, Гидия Эллинг , построила первый газовый турбин , которая была в состоянии производить больше энергии , чем это необходимо для выполнения своих собственных компонентов, который считается достижением в то время , когда знания об аэродинамике были ограничены. Используя роторные компрессоры и турбины было произведено 11 лошадиных сил.
  • 1906: Газотурбинный двигатель Armengaud-Lemale во Франции с камерой сгорания с водяным охлаждением.
  • 1910: Хольцварт импульсной турбины (сгорание импульсов) достигается 150 киловатт.
  • 1913: Никола Тесла патентует турбина Тесла на основе пограничного слоя эффекта.
  • 1920 - й года практическая теории газового потока через проходы были разработаны в более формальные (и применимые к турбинам) теорий газового потока последних аэродинамических профилей с помощью А. Гриффита приводит к публикации в 1926 году из An теории Аэродинамической турбинного дизайна . Рабочие конструкции стендов осевых турбин , пригодных для приведения в движение пропеллер были разработаны Королевского авиационного Создание доказательства эффективности аэродинамического формирования лопастей в 1929 году.
  • 1930: Имея не нашли никакого интереса от RAF для его идей, Фрэнк Уиттл запатентовал конструкцию центробежной газовой турбины для реактивного движения . Первое успешное использование его двигатель произошло в Англии в апреле 1937 года.
  • 1932: Би Браун, Бовери & Cie Швейцарии] начинает продажи осевого компрессора и турбины турбоагрегатов как часть турбинным парогенераторные Velox котел . В соответствии с принципом газовой турбины, пар испарительных трубы расположены внутри камеры сгорания газовой турбины; первый завод Velox был возведен в Mondeville, Кальвадос, Франция.
  • 1934: Рауль де Пескара Pateras запатентовала свободные поршневой двигатель в качестве генератора газа для газовых турбин.
  • 1936 Виттл с другими поддержанными формами инвестиций питание Jets Ltd
  • 1937 Рабочая проверка концепции прототипа реактивный двигатель работает в Великобритании (Frank Виттл) , и Германии ( Ханс фон Ohain «s Хейнкель HeS 1 ). Генри Tizard обеспечивает Великобританию государственного финансирование для дальнейшего развития Силового Джетса двигателя.
  • 1939: Во-первых 4 МВт генерации энергосистема газовой турбины от BBC Браун, Бовери & Cie для электростанции чрезвычайным ситуациям в Невшатель, Швейцария..
  • 1944 Junkers Jumo 004 введите полное производство, питание во- первых, немецкие, военные самолеты таких Messerschmitt Me 262 . Газовая турбина царствовать в небе начинается.
  • 1946 Национальные газовая турбина Учреждения формируется из энергии струй и турбинное отделения РАЭ сближать УИТТЛ и Constant Хейн «s работу. В Бецнау , Швейцарии был введен в эксплуатацию первый коммерческий подогревают / выздоровел блок генерации 27 МВт.
  • 1 963 Пратт и Уитни ввести GG4 / FT4 , который является первым коммерческим Турбинный газовой турбины.
  • 1995 Сименс является первым производителем больших электроэнергий производят газовые турбины для включения монокристаллической лопаток турбины технологии в свои серийных модели, что позволяет более высокие рабочие температуры и более высокую эффективность.
  • 2011 Mitsubishi Heavy Industries испытывает первый> 60% КПД газовой турбины (The M501J) на своем Такасаго, Хиого, работает.

Теория Операции

В идеальной газовой турбине, газа подвергается четыре термодинамических процессов: изэнтропическим сжатие, изобарно сгорание (постоянное давление), изэнтропическое расширения и отвод тепла. Вместе они составляют цикл Брайтона .

В реальном газовой турбине, механическая энергия изменяются необратимо (из - за внутреннее трение и турбулентность) в давление и тепловую энергию , когда газ сжимается (либо в центробежном или осевом компрессоре ). Тепло добавляется в камере сгорания и удельного объема газа увеличивается, сопровождается небольшой потерей давления. Во время расширения через статор и ротор проходы в турбине, преобразование энергии необратима снова происходит. Свежий воздух забирается в, на месте отвода тепла.

Если двигатель имеет силу для приведения в действии промышленного генератора или вертолет ротора турбины, то давление на выходе будет как близко к давлению входа , как это возможно только с достаточным количеством энергии влево , чтобы преодолеть потери давления в выпускном воздуховоде и изгнать выхлоп. Для турбовинтового двигателя будет конкретный баланс между мощностью пропеллера и реактивной тяги , который дает наиболее экономичный режим работы. В турбореактивном двигателе только достаточное давление и энергия извлекаются из потока для привода компрессора и других компонентов. Остальная высокое давление газа ускоряется через сопло для обеспечения струи , чтобы продвинуть самолет.

Чем меньше двигатель, тем выше скорость вращения вала (ов) должно быть , чтобы достичь требуемой скорости наконечника лезвия. Скорость лезвия-наконечник определяет максимальное отношение давлений , которые могут быть получены с помощью турбины и компрессора. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность и эффективность , которую можно получить с помощью двигателя. Для того , чтобы скорость наконечника , чтобы оставаться постоянной, если диаметр ротора уменьшается наполовину, то частота вращения должна удвоить. Например, большие реактивные двигатели работают около 10,000-25,000 оборотов в минуту, в то время как микро турбины вращаются так же быстро , как 500000 оборотов в минуту.

Механически, газовая турбина может быть значительно менее сложной , чем внутренние сгорание поршневых двигателей. Простые турбины могут иметь одну основную подвижную часть, ротор в сборе компрессора / вала / турбины (см рисунок выше), с другими подвижными частями в топливной системе. Это, в свою очередь, может перевести на цену. Так , например, стоимость 10000  ℛℳ материалов, то Jumo 004 оказалось дешевле , чем Junkers 213 поршневого двигателя, который был 35000  ℛℳ , и потребовался всего 375 часов низкого навык труда для завершения ( в том числе изготовления, сборки и доставки), по сравнению с 1400 для BMW 801 . Это, однако, также переведены на низкую эффективность и надежность. Другая газовая турбина продвинутой (такие , как те , что в современных реактивных двигателях или электростанция с комбинированным циклом) может иметь 2 или 3 валы (бобины), сотни лопаток компрессора и турбины, подвижные лопатки статора, и обширный внешний трубопровод для топлива, масла и воздуха системы; они используют стойкие сплавы температуры, и сделаны с жесткими спецификациями , требующей точностью изготовления. Все это часто делает конструкцию простой газовой турбины более сложной , чем поршневой двигатель.

Кроме того, для достижения оптимальной производительности в современных газотурбинных электростанциях необходимо быть готовыми к спецификации точного топлива газа. Системы кондиционирования газа Топливо рассматривать природный газ, чтобы достичь точных технических характеристик топлива перед входом в турбину с точки зрения давления, температуры, состава газа, и связанный с ним Воббе-индекса.

Основное преимущество газотурбинного двигателя является его соотношением мощности и веса. Поскольку значительная полезную работа может быть сгенерирована с помощью относительно легкого двигателя, газовая турбина идеально подходит для воздушного судна в движении.

Упорные подшипники и подшипники скольжения являются важной частью дизайна. Они являются гидродинамическими подшипниками масла или масляным охлаждением подшипников качения . Фольга подшипники используются в некоторых небольших машинах , такие как микро - турбин , а также имеют большой потенциал для использования в небольших газовых турбинах / вспомогательных силовых установках

Ползать

Основная проблема , стоящие перед конструкцией турбины является снижение ползучести , что индуцируется при высоких температурах. Из - за стрессов эксплуатации, турбинных материалов, особенно лопаток турбины , повреждения с помощью этих механизмов. Как температура увеличивается в целях повышения эффективности турбины, ползучесть становится более значительной. Для того, чтобы ограничить ползучесть, термические покрытия и суперсплавы с упрочнением твердого раствора и укреплением границ зерен используются в конструкции лопаток. Защитные покрытия используются для уменьшения термического повреждения и ограничить окисление . Эти покрытия часто стабилизированные диоксид циркония основанной керамики. Использование теплового защитного покрытия ограничивает воздействие температуры никелевого суперсплава. Это снижает механизмы ползучести испытываемые в лезвии. Окислительные покрытия ограничивают потери эффективности , вызванные накоплением на внешней стороне лопастей, что особенно важно в условиях высокой температуры. Лопасти на основе никеля сплавляют с алюминием и титаном , чтобы улучшить прочность и сопротивление ползучести. Микроструктура этих сплавов состоит из различных областей композиции. Однородный дисперсия гамма-штрих фазы - это сочетание никеля, алюминия и титана - способствует прочность и сопротивление ползучести лезвия за счет микроструктуры. Огнеупорные элементы , такие как рений и рутений могут быть добавлены в сплав для улучшения прочности при ползучести. Добавление этих элементов снижает диффузию прайма фазы гаммы, таким образом , сохраняя усталость сопротивление, прочность и сопротивление ползучести.

Типы

Реактивные двигатели

Типичная осевой газовая турбина турбореактивный, то J85 , разрезали для отображения. Поток слева направо, многоступенчатого компрессора на левой, центральной камеры сгорания, двухступенчатой турбины на правом

Airbreathing реактивных двигателей являются газовой турбиной , оптимизированной для получения тяги от выхлопных газов, а также от канальных вентиляторов , подключенных к газовым турбинам. Реактивные двигатели , которые производят тяги от прямого импульса выхлопных газов часто называют ТРД , в то время как те , которые генерируют тяги с добавлением импеллера часто называют турбовентиляторные или (редко) вентилятор форсунки.

Газовая турбина также используется во многих жидких топливе ракет , где газовая турбина используется для питания ТНО , чтобы разрешить использование легких, резервуаров низкого давления, уменьшая вес пустой ракеты.

турбовинтовые двигатели

Турбовинтовой двигатель представляет собой газотурбинный двигатель , который приводит в движение пропеллер самолета с помощью редуктора. Турбовинтовые двигатели используются на небольших самолетах , такие как генерал-авиация Cessna 208 Caravan и Embraer EMB 312 Tucano военного тренер, средние пригородный самолеты , такие как тир Bombardier 8 и больших самолеты , такие как A400M Airbus транспорт и 60-летние Туполев Ту-95 стратегический бомбардировщик.

Турбинный газовые турбины

Aeroderivatives также используется в производстве электроэнергии из - за их способность быть закрыт и ручка нагрузка изменяется быстрее , чем промышленные машины. Они также используются в морской промышленности для снижения веса. General Electric LM2500 , General Electric LM6000 , Rolls-Royce RB211 и Rolls-Royce Avon являются общими моделями этого типа машины.

Любительская газовая турбина

Увеличение числа газовых турбин используются или даже построен любителями.

В своей самой простой форме, это коммерческие турбины , приобретенные через военные излишки или помойка продаж, а затем работать для показа как часть хобби сбора двигателя. В самом крайней форме, любители даже перестроены двигатели , помимо профессионального ремонта и затем использовали их , чтобы конкурировать за Land Speed Record .

Простая форма , возведенные газовая турбина использует автомобильный турбокомпрессор в качестве основного компонента. Камера сгорания изготовлена и вертикально между секциями компрессора и турбины.

Более сложные ТРД также построены, где их тяга и легкий вес достаточно для питания большой модели самолета. Schreckling конструкция создает весь двигатель от сырья, включая изготовление центробежного колеса компрессора из фанеры, эпоксидной смолы и обернутых нити из углеродного волокна.

Несколько небольших компаний в настоящее время производство небольших турбин и части для любителя. Большинство турбореактивных самолетов модели в настоящее время используют эти коммерческие и полукоммерческий микротурбины, а не Schreckling, как дома-сборки.

Вспомогательные блоки питания

ВС небольшая газовая турбина , предназначенная для подачи вспомогательной энергии на более крупные, мобильные, машины , такие как самолеты . Они обеспечивают:

  • сжатый воздух для кондиционирования воздуха и вентиляции,
  • сжатый воздух пуск мощности для больших реактивных двигателей ,
  • механическая (вал) мощность к коробке передач для привода голенища принадлежностей или для запуска больших реактивных двигателей, а также
  • электрические, гидравлические и другие источники питания передачи к потребляющим устройствам удаленным от ВС.

Промышленная газовая турбина для выработки электроэнергии

Промышленная газовая турбина отличается от авиационных конструкций в том , что кадрах, подшипниках, и лопатках имеют более тяжелую конструкцию. Кроме того, они гораздо более тесно интегрированы с устройствами их включения питания часто электрический генератор -и вторично-энергетическое оборудование, которое используется для восстановления остаточной энергии ( в основном тепло).

Они варьируются по размеру от портативных мобильных установок до больших, сложных систем весом более ста тонн , размещенных в специально построенных зданиях. Когда газовая турбина используются исключительно для мощности на вал, его термический КПД составляет около 30%. Тем не менее, это может быть дешевле покупать электроэнергию , чем для его генерации. Поэтому многие двигатели используются в ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) конфигурации , которые могут быть достаточно малы , чтобы быть интегрированы в портативные контейнерах конфигурации.

Газовая турбина может быть особенно эффективной , когда отработанное тепло от турбины извлекает с помощью генератора тепла восстановления пара для питания обычной паровой турбины в комбинированном цикле конфигурации. 605 МВт General Electric 9HA достигнута скорость КПД 62,22% с температурой выше , чем 1540 ° C (2800 ° F). Для 2018 года, GE предлагает своим 826 МВт HA на КПД свыше 64% в комбинированном цикле благодаря достижениям в аддитивных производства и сжигания прорывов, по сравнению с 63,7% в 2017 году заказов , и на пути к достижению 65% в начале 2020 - х годов.

Турбинный газовые турбины могут быть также использованы в комбинированных циклах, что приводит к более высокой эффективности, но это не будет столь же высокой , как специально разработанной промышленной газовой турбины. Они также могут быть запущены в когенерационной конфигурации: выхлоп используются для космического или нагрева воды, или приводят в действии холодильных поглощений для охлаждения приточного воздуха и увеличить выходную мощность, технологию , известную как турбина на вход воздушного охлаждения .

Еще одним важным преимуществом является их способность быть включен и выключен в течение нескольких минут, обеспечивая питание во время пика, или внеплановой, спрос. Так как один цикл (только для газовой турбины) электростанция менее эффективна , чем комбинированный цикла, они, как правило , используются в качестве пика электростанций , которые работают от нескольких часов в день до нескольких десятков часов в год, в зависимости от спроса на электроэнергию и тому генерирующих мощностей в регионе. В районах с нехваткой базовой нагрузки и следующей электростанции нагрузки мощностью или с низкими затратами на топливо, газовая турбина силовая установка может работать на регулярной основе большинства часов в день. Большой один цикл газовой турбины , как правило , производит от 100 до 400 мегаватт электроэнергии и имеет 35-40% тепловой коэффициент полезного действия .

Промышленная газовая турбина для механического привода

Промышленная газовая турбина, которые используются исключительно для механического привода или используемая совместно с парогенератором восстановления отличается от мощности генерации наборов в том, что они часто меньше и имеют конструкцию двойного вала, в отличии от одного вала. Диапазон мощности варьируется от 1 МВт до 50 МВт. Эти двигатели соединены непосредственно или через редуктор к любому насосу или узлу компрессора. Большинство установок используются в нефтяной и газовой промышленности. приложения механического привода повысить эффективность примерно на 2%.

Нефтяные и газовые платформы требуют этих двигателей для привода компрессоров для закачки газа в скважины, чтобы заставить масло до через другой ствол, или для сжатия газа для транспортировки. Они также часто используется для обеспечения питания для платформы. Эти платформы не должны использовать двигатель в сотрудничестве с ТЭЦ системы за счет получения газа на чрезвычайно сниженной цене (часто свободный от выжечь газа). Те же компании используют насосный агрегат для привода жидкости на землю и по трубопроводам в различных интервалах.

Сжатый воздух хранения энергии

Одно современное развитие стремится улучшить эффективность другим способом, путем отделения компрессора и турбины с воздушным магазина сжатым. В обычной турбине, до половины генерируемой мощности используются приведение в действии компрессора. В конфигурации для хранения сжатого энергии воздуха, мощность, возможно, от ветра фермы или куплены на открытом рынке в период низкого спроса и низкой цены, используется для приведения в действие компрессора, а сжатый воздух выпущен для работы турбины, когда это требуется.

турбовальные двигатели

Турбовальные двигатели часто используются для привода поезда сжатия (например , в газовых насосных станциях или природного газ для сжижения растений) и используются для питания почти все современные вертолетов. Первичный вал несет компрессор и высокоскоростной турбиной (часто называемый как газовый генератор ), в то время как второй вал несет на низкой скорости турбины (а силовой турбины или свободного хода турбины на вертолетах, особенно, так как газовый генератор турбина вращается отдельно от силовой турбины). В действительности разделение газового генератора, с помощью гидравлической муфты (горячего богатой энергии продуктов сгорания), из силовой турбины является аналогом к автомобильной трансмиссии гидромуфте . Такое устройство используется для увеличения мощности на выходе гибкости с соответствующим высоконадежными механизмами контроля.

Радиальная газовая турбина

В 1963 году Ян Mowill инициировал развитие в Kongsberg Våpenfabrikk в Норвегии . Различные преемники добились значительного прогресса в уточнении этого механизма. Благодаря конфигурации , которая удерживает тепло от некоторых подшипников долговечность машины улучшается в то время как радиальная турбина хорошо подобраны по требованию скорости.

Масштаб реактивных двигателей

Масштаб реактивных двигателей масштабируется вниз версии этой ранней полномасштабную двигателя

Также известно как миниатюрные газовые турбины или микро-струи.

Имея это в виду , пионер современных микро-Jets, Курт Шреклинг , создал одну из первых в мире микротурбин, в FD3 / 67. Этот двигатель может производить до 22 ньютонов тяги, и может быть построен наиболее механически мыслящими людьми с основными инженерными инструментами, такие как металлический токарный станок .

Микротурбины

Evolved от поршневых двигателей турбокомпрессоров , самолеты APUs или небольших реактивных двигателей , микротурбины от 25 до 500 кВт турбина размер холодильника . Микротурбины имеют около 15% эффективности без рекуператора , от 20 до 30% с одним , и они могут достигать 85% в сочетании термической-электрической эффективность когенерации .

Внешнее сгорание

Большинство газовых турбин являются двигателями внутреннего сгорания , но также возможно изготовление внешнего сгорания газовой турбины , которая является, фактически, версией турбины с воздушным двигателем горячим . Эти системы, как правило , обозначены как EFGT ( с внешним огневым нагревом газовой турбины) или IFGT (Косвенно сгорели газовую турбину).

Внешнее сгорание было использовано с целью использования пылевидного угля или биомассы мелко молотой (например, древесные опилок) в качестве топлива. В косвенной системе, теплообменник используются и только чистый воздух без каких - либо продуктов сгорания проходит через силовую турбину. Тепловой КПД ниже в косвенном типа внешнего сгорания; Однако лопатки турбины не подвергаются продуктов сгорания и гораздо более низкого качества (и , следовательно , более дешевые) топливо в состоянии быть использованы.

Когда внешнее сгорание используются, то можно использовать отработанный воздух из турбины в качестве первичного воздуха для горения. Это эффективно снижает глобальные потери тепла, хотя тепловые потери, связанные с выхлопом сгорания остается неизбежными.

Газовые турбины замкнутого цикла на основе гелия или сверхкритической двуокиси углерода также перспективны для использования с будущей высокой температуры солнечной и ядерной энергетики.

В поверхностных транспортных средствах

1968 Howmet TX , единственный турбинных гоночный автомобиль , чтобы выиграть гонку

Газовые турбины часто используются на судах , локомотивах , вертолетов , танков , и в меньшей степени, на автомобили, автобусы и мотоциклы.

Ключевым преимуществом самолетов и турбовинтовых для приведения в движение самолета - их превосходные характеристики на большой высоте по сравнению с поршневыми двигателями, в частности безнаддувных из них - не имеет значения в большинстве автомобильных применений. Их мощности к весу преимущество, хотя и менее критичен , чем для воздушных судов, по - прежнему важно.

Газовая турбина предлагает большую мощность двигателя в очень маленьком и легком корпусе. Тем не менее, они не столь гибкие и эффективные в виде небольших поршневых двигателей в широком диапазоне оборотов в минуте и полномочий , необходимых в эксплуатации транспортного средства. В серии гибридных транспортных средств , в качестве движущей электродвигатели механически отделена от генерирующего двигателя электроэнергии, оперативности, низкой производительности при низкой скорости и низкой эффективности при низких выходных проблемах гораздо менее важно. Турбина может работать с оптимальной скоростью для его выходной мощности, а также батареи и суперконденсатор могут подавать питание в случае необходимости, с двигателем циклическим и выключать , чтобы запустить его только при высокой эффективности. Появление бесступенчатой передачи может также облегчить проблему отзывчивости.

Турбина исторически была более дорогой в производство , чем поршневые двигатели, хотя это отчасти потому , что поршневые двигатели были массовое производство в огромных количествах в течение десятилетий, в то время как турбинные двигатели небольших газовых редкости; однако, турбины выпускаются серийно в тесно связанной форме турбокомпрессора .

Турбокомпрессора в основном компактный и простой свободного радиального вала газовой турбины , которая приводится в движение поршневого двигателя отработавшего газа . Центростремительное колесо турбины приводит в действие центробежный компрессор колеса через общий вращающегося вала. Это колесо суперзарядами воздухозаборник двигателя до такой степени , что можно управлять с помощью вестгейтом или путем динамического изменения геометрии в корпус турбины (как в VGT турбокомпрессор). Оно служит главным образом в качестве устройства для восстановления питания , который преобразует большой в противном случае неиспользуемой тепловой и кинетической энергии в двигателе импульс .

Турбо-сложные двигатели ( на самом деле использовали на некоторых грузовиках ) снабжены продувке турбин , которые аналогичны по конструкции и внешнему виду к турбонагнетателя для вала турбины , за исключением механически или гидравлически соединен с коленчатым валом двигателя , а не к центробежного компрессора, тем самым обеспечивая дополнительный источник питания , а не повышение. В то время как турбокомпрессор давление турбины, восстановление мощности турбины является скорость один.

Пассажирские автотранспортные средства (автомобили, мотоциклы, автобусы и)

В ряде экспериментов был проведен с газотурбинным питанием автомобилей , самым большим по Chrysler . Совсем недавно был достигнут некоторый интерес к использованию газотурбинных двигателей для гибридных электромобилей. Например, консорциум во главе с микро газовой турбины компанией Bladon Jets обеспечила инвестиции от стратегии Совета технологии для разработки сверхлегкого Range Extender (ULRE) для следующего поколения электрических транспортных средств. Цель консорциума, который включает в себя роскошный автомобиль производитель Jaguar Land Rover и ведущие электрические машины компании SR Drives, является производство первого в мире коммерчески жизнеспособный - и экологичного - газотурбинный генератор , разработанный специально для автомобильных применений.

Общий турбонагнетатель для бензиновых или дизельных двигателей также производная турбины.

Концепт-кары

Первое серьезное исследование с использованием газовой турбины в автомобилях было в 1946 году , когда два инженер, Роберт Кафка и Роберт Engerstein из Carney Associates, Нью - Йорк инжиниринговой фирмы, придумали концепцию , где уникальный компактного дизайн газотурбинного двигателя будет обеспечивать питание для привод на задние к

ru.qwertyu.wiki

Газовая турбина — Википедия

Промышленная газовая турбина в разобранном виде

Га́зовая турби́на (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение) — это лопаточная машина, в ступенях которой энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу[1][2]. Основными элементами конструкции являются ротор (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) и статор, именуемый сопловым аппаратом (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).

Газовые турбины используются в составе газотурбинных двигателей, стационарных газотурбинных установок (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ).

История

Попытки создать механизмы, похожие на турбины, делались очень давно. Известно описание примитивной паровой турбины, сделанное Героном Александрийским (1 в. до н. э.). В восемнадцатом веке англичанин Джон Барбер получил патент на устройство, которое имело большинство элементов, присутствующих в современных газовых турбинах. В конце XIX века, когда термодинамика, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня, Густав Лаваль (Швеция) и Чарлз Парсонс (Великобритания) независимо друг от друга создали пригодные для промышленного использования паровые турбины[3].

Первые опыты с газовой турбиной (в качестве перспективного двигателя для торпед) осуществил также Чарлз Парсонс, однако вскоре пришёл к выводу, что имеющиеся сплавы из-за низкой жаропрочности не позволяют создать надёжный механизм, который приводился бы в движение струёй раскалённых газов либо парогазовой смесью, после чего сосредоточился на создании паровых турбин[4].

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.

Типы газовых турбин

Газовые турбины часто используются во многих ракетах на жидком топливе, а также для питания турбонасосов, что позволяет использовать их в легковесных резервуарах низкого давления, хранящих значительную сухую массу.

Промышленные газовые турбины для производства электричества

Отличие промышленных газовых турбин от авиационных в том, что их массогабаритные характеристики значительно выше, они имеют каркас, подшипники и лопастную систему более массивной конструкции. По размерам промышленные турбины варьируются от монтируемых на грузовики мобильных установок до огромных комплексных систем. Парогазовые турбины могут иметь высокий КПД — до 60 % — при использовании выхлопа газовой турбины в рекуперативном генераторе пара для работы паровой турбины. С целью увеличения КПД они также могут работать в когенераторных конфигурациях: выхлоп используется в системах теплоснабжения - ГВС и отопления, а также с использованием абсорбционных холодильных машин в системах хладоснабжения. Одновременное использование выхлопа для получения тепла и холода называется режимом тригенерации.

Газовые турбины простого цикла могут выпускаться как для большой, так и для малой мощности. Одно из их преимуществ — способность входить в рабочий режим в течение нескольких минут, что позволяет использовать их как мощность во время пиковых нагрузок. Поскольку они менее эффективны, чем электростанции комбинированного цикла, они обычно используются как пиковые электростанции и работают от нескольких часов в день до нескольких десятков часов в год, в зависимости, от потребности в электроэнергии и генерирующей ёмкости. В областях с недостаточной базовой нагрузкой и на электростанциях, где электрическая мощность выдается в зависимости от нагрузки, газотурбинная установка может регулярно работать в течение большей части суток.

Микротурбины

Отчасти успех микротурбин обусловлен развитием электроники, делающей возможной работу оборудования без вмешательства человека. Микротурбины применяются в самых сложных проектах автономного электроснабжения.

Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

Преимущества газотурбинных двигателей

  • Очень высокое отношение мощности к весу, по сравнению с поршневым двигателем.
  • Возможность получения большего количества пара при работе (в отличие от поршневого двигателя)
  • В сочетании с паровым котлом и паровой турбиной более высокий КПД по сравнению с поршневым двигателем. Отсюда - использование их в электростанциях.
  • Перемещение только в одном направлении, с намного меньшей вибрацией, в отличие от поршневого двигателя.
  • Меньшее количество движущихся частей, чем у поршневого двигателя.
  • Существенно меньше выбросов вредных веществ по сравнению с поршневыми двигателями
  • Низкая стоимость и потребление смазочного масла.
  • Низкие требования к качеству топлива. ГТД потребляют любое горючее, которое можно распылить: газ, нефтепродукты, органические вещества и пылеобразный уголь.
  • Высокая маневренность и диапазон регулирования.

Недостатки газотурбинных двигателей

  • Стоимость намного выше, чем у аналогичных по размерам поршневых двигателей, поскольку материалы применяемые в турбине должны иметь высокую жаростойкость и жаропрочность, а также высокую удельную прочность. Машинные операции также более сложные;
  • При любом режиме работы имеют меньший КПД, чем поршневые двигатели. (КПД на номинальной нагрузке до 39%, при этом официальные данные по поршневым двигателям - 41-42%). Требуют дополнительной паровой турбины для повышения КПД.
  • Низкий механический и электрический КПД (потребление газа более чем в 1.5 раза больше на 1 кВтЧ электроэнергии по сравнению с поршневым двигателем)
  • Резкое снижение КПД на малых нагрузках (в отличие от поршневого двигателя)
  • Необходимость использования газа высокого давления, что обуславливает необходимость применения дожимных компрессоров с дополнительным расходом энергии и падением общей эффективности системы.
  • Высокие эксплуатационные нагрузки. Следствием которых является использование дорогих жаропрочных сплавов.
  • Более медленный пуск, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания.
  • Существенное влияние пусков-остановок на ресурс.

Эти недостатки объясняют, почему дорожные транспортные средства, которые меньше, дешевле и требуют менее регулярного обслуживания, чем танки, вертолеты и крупные катера, не используют газотурбинные двигатели, несмотря на неоспоримые преимущества в размере.

Примечания

Литература

  • Дейч М. Е. Техническая газодинамика. — М.: Энергия, 1974.
  • Дейч М. Е. Газодинамика решёток турбомашин. — М.: Энергоатомиздат, 1996.
  • Butz, J. S. Powerplants — Piston & Turbine. // Flying Magazine. — November 1963. — Vol. 73 — No. 5 — P. 33-36, 102-104.

См. также

Ссылки

wikipedia.green

Газовая турбина. Устройство и принцип действия. Промышленное оборудование :: SYL.ru

«Турбонаддув», «турбореактивные», «турбовинтовые», - эти термины прочно вошли в лексикон инженеров XX века, занимающихся проектированием и обслуживанием транспортных средств и стационарных электрических установок. Их применяют даже в смежных областях и рекламе, когда хотят придать названию продукта какой-то намек на особую мощность и эффективность. В авиации, ракетах, кораблях и на электростанциях чаще всего применяется газовая турбина. Как она устроена? Работает ли на природном газе (как можно подумать из названия), и какими вообще они бывают? Чем турбина отличается от других типов двигателя внутреннего сгорания? В чем ее преимущества и недостатки? Попытка как можно полнее ответить на эти вопросы предпринята в этой статье.

газовая турбина

Российский машиностроительный лидер ОДК

России, в отличие от многих других независимых государств, образовавшихся после распада СССР, удалось в значительной мере сохранить машиностроительную промышленность. В частности, производством силовых установок особого назначения занимается фирма «Сатурн». Газовые турбины этой компании находят применение в судостроении, сырьевой отрасли и энергетики. Продукция высокотехнологична, она требует особого подхода при монтаже, отладке и эксплуатации, а также специальных знаний и дорогостоящей оснастки при плановом обслуживании. Все эти услуги доступны заказчикам фирмы «ОДК - Газовые турбины», так сегодня она называется. Таких предприятий в мире не так уж много, хотя принцип устройства главной продукции на первый взгляд несложен. Имеет огромное значение накопленный опыт, позволяющий учитывать многие технологические тонкости, без чего добиться долговечной и надежной работы агрегата невозможно. Вот лишь часть ассортимента продукции ОДК: газовые турбины, электростанции, агрегаты для перекачки газа. Среди заказчиков – "Росатом", "Газпром" и другие «киты» химической промышленности и энергетики.

Изготовление таких сложных машин требует в каждом случае индивидуального подхода. Расчет газовой турбины в настоящее время полностью автоматизирован, но имеют значение материалы и особенности монтажных схем в каждом отдельном случае.

А начиналось все так просто…

одк газовые турбины

Поиски и пар

Первые опыты преобразования поступательной энергии потока во вращательную силу человечество провело еще в глубокой древности, применив обычное водяное колесо. Все предельно просто, сверху вниз течет жидкость, в ее поток помещаются лопатки. Колесо, снабженное ими по периметру, крутится. Так же работает и ветряная мельница. Затем настал век пара, и вращение колеса убыстрилось. Кстати, так называемый «эолипил», изобретённый древним греком Героном примерно за 130 лет до Рождества Христова, представлял собой паровой двигатель, работающий именно по такому принципу. В сущности, это была первая известная исторической науке газовая турбина (ведь пар - это газообразное агрегатное состояние воды). Сегодня все же принято разделять эти два понятия. К изобретению Герона тогда в Александрии отнеслись без особого восторга, хотя и с любопытством. Промышленное оборудование турбинного типа появилось только в конце XIX века, после создания шведом Густафом Лавалем первого в мире активного силового агрегата, оснащенного соплом. Примерно в том же направлении работал инженер Парсонс, снабдив свою машину несколькими функционально связанными ступенями.

Рождение газовых турбин

Столетием ранее некоему Джону Барберу пришла в голову гениальная мысль. Зачем нужно сначала нагревать пар, не проще ли использовать непосредственно выхлопной газ, образующийся при сгорании горючего, и тем самым устранить ненужное посредничество в процессе преобразования энергии? Так получилась первая настоящая газовая турбина. Патент 1791 года излагает основную идею использования в безлошадной повозке, но его элементы сегодня применяются в современных ракетных, авиационных танковых и автомобильных моторах. Начало процессу реактивного двигателестроения дал в 1930 году Фрэнк Уиттл. Ему пришла идея использовать турбину для приведения в движение самолета. В дальнейшем она нашла развитие в многочисленных турбовинтовых и турбореактивных проектах.

сатурн газовые турбины

Газовая турбина Николы Тесла

Знаменитый ученый-изобретатель всегда подходил к изучаемым вопросам нестандартно. Для всех казался очевидным тот факт, что колеса с лопатками или лопастями «улавливают» движение среды лучше, чем плоские предметы. Тесла, в свойственной ему манере, доказал, что если собрать роторную систему из дисков, расположениях на оси последовательно, то за счет подхватывания пограничных слоев потоком газа, она будет вращаться не хуже, а в некоторых случаях даже лучше, чем многолопастный пропеллер. Правда, направленность подвижной среды должна быть тангенциальной, что в современных агрегатах не всегда возможно или желательно, но зато существенно упрощается конструкция, - в ней совершенно не нужны лопатки. Газовой турбины по схеме Тесла пока не строят, но возможно, идея лишь ждет своего времени.

Принципиальная схема

Теперь о принципиальном устройстве машины. Она представляет собой совокупность вращающейся системы, насаженной на ось (ротора) и неподвижной части (статора). На валу размещен диск с рабочими лопатками, образующими концентрическую решетку, на них воздействует газ, подаваемый под давлением через специальные сопла. Затем расширившийся газ поступает на крыльчатку, также оборудованную лопатками, называемыми рабочими. Для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска (выхлопа) служат особые патрубки. Также в общей схеме участвует компрессор. Он может быть выполнен по различному принципу, в зависимости от требуемого рабочего давления. Для его работы от оси отбирается часть энергии, идущая на сжатие воздуха. Газовая турбина работает за счет процесса сгорания воздушно-топливной смеси, сопровождающегося значительным увеличением объема. Вал вращается, его энергию можно использовать полезно. Такая схема называется одноконтурной, если же она повторяется, то ее считают многоступенчатой.

 промышленное оборудование

Достоинства авиационных турбин

Примерно с середины пятидесятых годов появилось новое поколение самолетов, в том числе и пассажирских (в СССР это Ил-18, Ан-24, Ан-10, Ту-104, Ту-114, Ту-124 и т. д.), в конструкции которых авиационные поршневые двигатели окончательно и бесповоротно были вытеснены турбинными. Это свидетельствует о большей эффективности такого типа силовой установки. Характеристики газовой турбины превосходят параметры карбюраторных моторов по многим пунктам, в частности, по отношению мощность/вес, которое для авиации имеет первостепенное значение, а также по не менее важным показателям надежности. Ниже расход топлива, меньше подвижных деталей, лучше экологические параметры, снижен шум и вибрации. Турбины менее критичны к качеству горючего (чего нельзя сказать о топливных системах), их легче обслуживать, они требуют не так много смазочного масла. В общем, на первый взгляд кажется, что состоят они не из металла, а из сплошных достоинств. Увы, это не так.

лопатки газовой турбины

Есть у газотурбинных двигателей и недостатки

Газовая турбина во время работы нагревается, и передает тепло окружающим ее элементам конструкции. Особенно это критично опять же в авиации, при использовании реданной схемы компоновки, предполагающей омывание реактивной струей нижней части хвостового оперения. Да и сам корпус двигателя требует особой теплоизоляции и применения особых тугоплавких материалов, выдерживающих высокие температуры.

Охлаждение газовых турбин – сложная техническая задача. Шутка ли, они работают в режиме фактически перманентного взрыва, происходящего в корпусе. КПД в некоторых режимах ниже, чем у карбюраторных моторов, впрочем, при использовании двухконтурной схемы этот недостаток устраняется, хотя усложняется конструкция, как и в случае включения в схему компрессоров «дожима». Разгон турбин и выход на рабочий режим требует некоторого времени. Чем чаще происходит запуск и остановка агрегата, тем быстрей он изнашивается.

расчет газовой турбины

Правильное применение

Что же, без недостатков ни одна система не обходится. Важно найти такое применение каждой из них, при котором ярче проявятся ее достоинства. Например, танки, такие как американский «Абрамс», в основе силовой установки которого – газовая турбина. Его можно заправлять всем, что горит, от высокооктанового бензина до виски, и он выдает большую мощность. Пример, возможно, не очень удачный, так как опыт применения в Ираке и Афганистане показал уязвимость лопаток компрессора к воздействию песка. Ремонт газовых турбин приходится производить в США, на заводе-изготовителе. Отвести танк туда, потом обратно, да и стоимость самого обслуживания плюс комплектующие…

Вертолеты, российские, американские и других стран, а также мощные быстроходные катера в меньшей степени страдают от засорений. В жидкостных ракетах без них не обойтись.

Современные боевые корабли и гражданские суда также имеют газотурбинные двигатели. А еще энергетика.

характеристики газовой турбины

Тригенераторные электростанции

Проблемы, с которыми сталкивались авиастроители, не так волнуют тех, кто производит промышленное оборудование для производства электроэнергии. Вес в этом случае уже не так важен, и можно сосредоточиться на таких параметрах, как КПД и общая эффективность. Генераторные газотурбинные агрегаты имеют массивный каркас, надежную станину и более толстые лопасти. Выделяемое тепло вполне возможно утилизировать, используя для самых различных нужд, - от вторичного рециклинга в самой системе, до отопления бытовых помещений и термального питания холодильных установок абсорбционного типа. Такой подход называется тригенераторным, и КПД в этом режиме приближается к 90 %.

Ядерные энергоустановки

Для газовой турбины не имеет принципиальной разницы, каков источник разогретой среды, отдающей свою энергию ее лопаткам. Это может быть и сгоревшая воздушно-топливная смесь, и просто перегретый пар (не обязательно водяной), главное, чтобы он обеспечивал ее бесперебойное питание. По своей сути энергетические установки всех атомных электростанций, подводных лодок, авианосцев, ледоколов и некоторых военных надводных кораблей (ракетный крейсер «Петр Великий», например) имеют в своей основе газовую турбину (ГТУ), вращаемую паром. Вопросы безопасности и экологии диктуют закрытый цикл первого контура. Это означает, что первичный тепловой агент (в первых образцах эту роль выполнял свинец, сейчас его заменили парафином), не покидает приреакторной зоны, обтекая тепловыделяющие элементы по кругу. Нагрев рабочего вещества осуществляется в последующих контурах, и испаренный углекислый газ, гелий или азот вращает колесо турбины.

охлаждение газовых турбин

Широкое применение

Сложные и большие установки практически всегда уникальны, их производство ведется малыми сериями или вообще изготовляются единичные экземпляры. Чаще всего агрегаты, выпускаемые в больших количествах, находят применение в мирных отраслях хозяйства, например, для перекачки углеводородного сырья по трубопроводам. Именно такие и производятся компанией ОДК под маркой «Сатурн». Газовые турбины насосных станций полностью соответствуют по назначению своему названию. Они действительно качают природный газ, используя для своей работы его же энергию.

www.syl.ru

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *