Газовая турбина кпд: Газовая турбина: назначение и области применения

Содержание

Газовая турбина: назначение и области применения

Газовые турбины являются приводом генераторов, превращая энергию входящего воздуха в механическую работу вала. Они очень надежны и высокопроизводительны, за счет чего их доля в структуре мировой энергетики растет стремительными темпами.

Назначение и принцип действия

Газовая турбина является лопаточной установкой, необходимой для обеспечения движения электрогенератора.

Ее основными частями являются ротор и статор с лопатками.

Лопатка – это металлическая деталь, представляющая собой пластину с хвостовиком, прикрепляющуюся к диску. Как правило, ширина этой пластины составляет четверть от ее длины.

Ротор – подвижный вал, на котором установлены диски с лопатками. Один диск называется ступенью ротора. Количество ступеней и размер лопаток на каждой из них зависит от особенностей работы и требуемой мощности агрегата.

Статор – неподвижный элемент турбины, представляющий собой лопатки другой формы, закрепленные в корпусе вокруг ротора. Он служит для направления газа на пластины ротора под нужным углом. Благодаря этому повышается КПД и надежность работы, а также предотвращается нарушение потока вещества.

Вместе с камерой сгорания газовая турбина представляет собой газотурбинную установку.


Рис. 1. Газотурбинная установка

Процесс работы

С помощью турбокомпрессора входящий воздух сжимается и подается в камеру сгорания. Там он нагревается и расширяется.

Продукты сгорания под давлением подаются на лопатки турбины, чем приводят в движение ротор, который является приводом электрогенератора.


Отличительные особенности

Главной особенностью газового устройства по сравнению с паровыми и парогазовыми турбинами является неизменность агрегатного состояния входящего вещества на протяжении всего рабочего процесса. Это позволяет им функционировать при более высоких температурах и увеличивать КПД.

При одинаковой мощности с паровыми газовые установки имеют меньший вес и габариты, быстрее вводятся в эксплуатацию, проще в обслуживании.

В отличие от двигателя внутреннего сгорания, в газовой турбине меньшее количество движущихся элементов и низкая вибрация при работе, более высокое соотношение мощности к габаритам, малое количество вредных выбросов, а также низкие требования к используемому топливу.

Применение газовых турбин связано и с некоторыми недостатками. Среди них высокая стоимость за счет сложности производства деталей, высокое потребление электроэнергии, медленный пуск по сравнению с ДВС, низкий КПД при малых нагрузках.


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.


Виды газовых турбин

Газовые турбины делятся на два вида:

  • Промышленные – крупногабаритные установки с высоким КПД, применяемые на различного вида электростанциях
  • Микротурбины – используются для обеспечения автономного энергоснабжения. Они производят экологически чистую энергию и могут являться аварийным источником питания


Рис. 3. Устройство микротурбины

Области применения

Газовые турбины часто устанавливаются в ракеты на жидком топливе, мощные компрессорные установки, системы хладоснабжения.

Наибольшую популярность получило применение газовых турбин на электростанциях за их высокую мощность при сниженных габаритах. Они могут обеспечить население теплом, светом и другой энергией в больших количествах.

Микротурбины производят электричество для торговых комплексов, строительных площадок, оборудования утилизирующей промышленности, аграрного сектора. Они эффективно работают в экстремальных условиях окружающей среды, например, на Крайнем Севере.

Высший класс технологий и КПД — Энергетика и промышленность России — № 19 (351) октябрь 2018 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 19 (351) октябрь 2018 года

В рамках конференции «Новые продукты для российского рынка энергетики», состоявшейся 20 сентября на территории предприятия «Сименс Технологии Газовых Турбин» (СТГТ) под Санкт-Петербургом, специалисты компании представили новую турбину, рассказали о ее технических характеристиках и перспективах применения, а также продемонстрировали гостям конференции производственный комплекс СТГТ, сервисный центр и удаленный мониторинговый центр.

Новая газовая турбина HL-класса

Ключевой темой мероприятия, безусловно, стала новая газовая турбина HL-класса. Представляя инновационную разработку, руководитель группы проектирования турбин и новых технологий инженерно-конструкторского департамента «Сименс Технологии Газовых Турбин» Александр Павлов обратился к истории создания других классов турбин, которые стали предшественниками HL.

«Турбины серии 8000H имеют более 650 000 часов наработки и эксплуатируются на четырех континентах, – рассказал он. – Линейка газовых турбин Siemens нового поколения – это сочетание технологий, опробованных на протяжении десятилетий. Турбины нового класса HL – это эволюционное развитие зарекомендовавшей себя конструкции H-класса. При этом доля новых технологий в турбинах HL-класса достигает 65 %. В этой турбине компания сохранила тенденции лидерства в производстве надежных и высокоэффективных больших газовых турбин с воздушным охлаждением. В частности, турбина обладает повышенным КПД и мощностью, еще более совершенными характеристиками, обеспечивающими минимальные затраты на жизненный цикл и эксплуатационную гибкость.

Компоновка, унаследованная от турбин серии 8000H, представляет собой симбиоз надежных конструктивных решений. А именно: повышенный КПД при работе с полной нагрузкой и при быстрых повторных пусках; высокую сервисопригодность благодаря стальному ротору с возможностью разборки на площадке и хиртовому зацеплению дисков. Одно из фирменных решений компании Siemens, которое остается неизменным на протяжении полувека, – это 4‑ступенчатая турбина с воздушным охлаждением. И наконец, сохранившаяся с прежних турбин класса H конструкция камеры сгорания, обеспечивающая повышенную температуру сгорания и дополнительную эксплуатационную гибкость, например, скорость набора мощности составляет 85 МВт / мин (SGT5-8000H: 55 МВт / мин).

Siemens продолжает опираться на проверенные подходы при разработке газовых турбин новых конструкций с применением ключевых технологических решений. За счет пространственно-профилированных лопаток турбина имеет повышенные значения КПД в режиме ПГУ и удельной мощности, меньшие габаритные характеристики ГТУ, более совершенные рабочие показатели в режиме частичной нагрузки и расширение температурного диапазона.

В новой версии турбины усовершенствована система сгорания, которая обеспечивает повышенную температуру сгорания и большую эксплуатационную гибкость.

Инновационные многослойные термобарьерные покрытия за счет сокращения расхода охлаждающего воздуха обеспечивают повышенный КПД установки в режиме ПГУ, увеличивают сервисный интервал, снижают затраты на жизненный цикл и повышают коэффициент готовности. Усовершенствованы технологии изготовления, обеспечивающие реализацию сложной схемы воздушного охлаждения. Турбулизаторы усовершенствованной конструкции улучшили теплопередачу, а система распределения охлаждающего воздуха оптимизирована с учетом локальных тепловых нагрузок. Улучшенная форма стержня дает высокий КПД в режиме ПГУ.

Крупногабаритные консольные лопатки 4‑й ступени позволяют снизить потери на выходной кромке, повысить выходную мощность, а также обеспечивают высокую температуру в выхлопном патрубке и, как следствие, – высокую эффективность режима ПГУ».

Как подчеркнул Александр Павлов, все технологии тщательно отработаны на испытательных стендах компании Siemens и в производственных условиях. Стоит отметить, что сотрудники «Сименс Технологии Газовых Турбин» внесли существенный вклад в новую разработку.

«Вовлечение специалистов СТГТ в этот проект международного класса состоялось два года назад, – продолжил Александр Павлов. – Полный состав инженерно-конструкторского департамента СТГТ участвовал в разработках компании по созданию турбины HL-класса в части проектирования компонентов газовой турбины и испытательных стендов. Испытательный стенд камеры сгорания турбин HL-класса, который располагается в испытательном центре камер сгорания компании Siemens под Берлином, спроектирован нашими инженерами. Кроме того, цикл испытаний по использованию новой системы привода поворотных направляющих аппаратов компрессора был проведен здесь, в СТГТ – инженеры СТГТ не только спроектировали эту систему, но и провели комплексные испытания на стенде. Если в целом говорить, то российские специалисты в течение двух лет непрерывно работали над проектированием практически всех элементов турбины HL-класса. Это интереснейшая работа в тесной кооперации с зарубежными коллегами. C самых первых дней работы СТГТ мы справлялись с поставленными перед нами задачами и подтвердили квалификацию при создании новых версий газовых турбин класса Е, F и Н. Как результат «Сименс АГ» привлек российских инженеров к разработке турбины HL-класса».

Принципы проектирования турбины класса HL основаны на проверенной конструкции турбин серии 8000H и на испытанных технологиях. По словам А. Павлова, застрахован даже первый случай убытков от перерыва производственной деятельности. Это еще один шаг эволюционного развития наиболее безотказной газовой турбины (8000H).

«Эти турбины – актуальный проект для российского рынка, так как они обладают небывалым КПД ПГУ – 63 %, – подчеркнул Александр Павлов. – Если говорить о возможных рисках, то они минимальны. Всемирно известная страховая компания «Альянс» подтвердила, что наш головной образец приравнен к серийной турбине. Иными словами, машина застрахована без какого‑либо риска для заказчиков с точки зрения страхового случая».

«Российский рынок очень перспективен, и наши клиенты здесь уже проявляют заинтересованность, – отметил директор по развитию газовых турбин HL-класса «Сименс АГ» Франк Шнайдер. – На основе нашего глобального опыта мы понимаем: необходимо быть ближе к заказчикам и оперативно реагировать на их запросы».

Руководитель департамента продаж СТГТ Олег Одиноких детально рассказал о перспективах применения турбины HL-класса в российской генерации в рамках модернизации или нового строительства.

«Переход на парогазовый цикл – это качественный скачок, который фактически позволяет использовать в два раза меньше топлива для получения большего объема мощности, – отметил он. – Дальнейшие шаги, которые могут изменить рынок, – это цифровые, аддитивные технологии. Через годы мы получим повсеместное использование деталей, сделанных на основе технологий 3D, и это полностью изменит структуру производства, в том числе и по стоимости».

Турбины класса HL оснащены новейшей АСУ ТП, включающей в себя оптимизированные КИПиА и «умную» систему регулирования, надежную систему передачи и аналитической обработки данных, интегрированную в среду MindSphere, описание ресурсов и документацию заказчика в цифровой форме.

О цифровых решениях, предлагаемых и реализуемых Siemens на энергетическом рынке, рассказала заместитель руководителя группы продаж цифровых технологий «Сименс АГ» Анника Герлофф. По ее словам, цифровизация меняет способ предоставления услуг и создает дополнительную ценность для заказчиков. Так, например, современные концепции управления оптимизируют комбинированный или паротурбинный энергоблок, сводя к минимуму механические модификации, кибербезопасность обеспечивается системными решениями, а благодаря подключению сервисных команд производитель получает поддержку оборудования в режиме реального времени по всему миру.

Газовая турбина Н-100

Еще один новый для российского рынка продукт представил Даниил Михайлов, ведущий менеджер по продажам СТГТ. В 2017 году компании «Сименс Технологии Газовых Турбин» и Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) подписали лицензионное соглашение на передачу российскому предприятию прав на продажу, изготовление, монтаж, пусконаладку и сервисное обслуживание газотурбинной установки Н-100 мощностью 118 МВт для применения на тепловых электростанциях России и СНГ.

Как сообщил Даниил Михайлов, в рамках соглашения будет осуществляться поэтапная локализация этих турбин в России.В своем докладе он рассмотрел технические характеристики Н-100 и возможные варианты ее применения на ТЭС.

Компания Siemens интересуется не просто идеей поставки и производства своих турбин в России. Несколько лет на предприятии СТГТ работает удаленный мониторинговый центр (УМЦ), который занимается изучением состояния технологических процессов и компонентов оборудования, а также анализом текущего состояния основных агрегатов для технической поддержки.

Ведущий инженер по сервису СТГТ Александр Лошаков рассказал о полном спектре услуг центра мониторинга, а также привел примеры, когда специа­листы центра смогли спрогнозировать возможные отклонения задолго до предупреждающих сигналов.

Siemens давно работает на российском рынке, и судя по тому, что технологии компании находят положительный отклик у заказчиков, можно уверенно заявить: по отдельным направлениям и разработкам Siemens идет на шаг впереди мировых конкурентов. Повышенный КПД турбин, универсальность их использования и высокие технические характеристики – все это открывает Siemens новые возможности для внедрения своих разработок в рамках предстоящей масштабной программы ДПМ-2.

Коэффициент полезного действия ТЭЦ газовой турбины

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ГАЗОВЫХ ТУРБИН  [c.249]

Основным термодинамическим циклом газотурбинной установки является цикл, состоящий из адиабатического сжатия, подвода тепла при постоянном давлении и адиабатического расширения. Большое количество избыточного воздуха, необходимое для поддержания на сравнительно низком уровне максимальной температуры газа, поступающего на лопатки турбины, является причиной низкого отношения величины полезной работы газовой турбины к величине доли ее работы, затраченной на привод компрессора. В то же время благодаря высокой степени сжатия воздуха в компрессоре его температура на выходе из компрессора сравнительно высока, что ограничивает возможность введения большого количества тепла с подаваемым в камеру сгорания топливом, чтобы не превысить допустимое значение температуры газа перед турбиной. Так, при температуре газа на входе в турбину 815° С с увеличением степени сжатия компрессора от 2 до 4 (при коэффициенте полезного действия как турбины, так и компрессора равном 80%), значение условного коэффициента полезного действия на валу газотурбинного двигателя снижается с 51,1 до 42,3%.  [c.200]


Коэффициент полезного действия современных ТЭС с паровыми турбинами достигает 40 %, с газовыми турбинами — не превышает 34 %. На ТЭС с паротурбинным приводом возможно использование любого вида топлива газотурбинные станции пока используют только жидкое и газообразное. Однако паровая турбина не столь маневренна, как газовая. Дело в том, что давление пара, подаваемого в турбину, высокое — до 23,5 МПа и корпус турбины для обеспечения прочности очень массивен. Это не позволяет быстро и равномерно прогреть паровую турбину при пуске. Газовые турбины работают при давлениях рабочего тела не более 1 МПа, их корпус много тоньше, прогрев осуш,ествляется быстрее. Поэтому газотурбинные агрегаты на ТЭС рассматриваются в перспективе как пиковые — для обеспечения выработки электроэнергии при кратковременном увеличении в ее потребности — для снятия пиков электрической нагрузки.  [c.185]

Комбинированный цикл, включающий паровую турбину, работающую на паре, произведенном и перегретом в трубных пучках, непосредственно омываемых кипящим слоем, и газовую турбину, приводимую в движение отходящими газами от сжигания топлива, согласно расчетам, должен обеспечить коэффициент полезного действия преобразования энергии от 40 до 42 % по сравнению с 36—38 7о, достигаемыми на обычных угольных электростанциях. А это сулит 10 %-ную экономию топлива.  [c.171]

Применение парогазового цикла за счет впрыска получаемого в теплоутилизационных установках перегретого водяного пара в газовые турбины. Осуществление впрыска пара в действующие газовые турбины обеспечивает повышение их мощности и экономичности (коэффициент полезного действия может быть повышен до 30-32%).  [c.266]

Вроде бы, очень мало по сравнению с тем, что мы ожидали, недопустимо мало Сможет ли газовая турбина с таким коэффициентом полезного действия конкурировать с паровой турбиной  [c.60]

Компрессорные машины. В производстве завода находилось 32 типа центробежных компрессорных машин. Из этого количества 12 типов машин были запущены в серийное производство в 1957—58 гг. и, следовательно, не могли быть проверены в длительной эксплуатации. Несмотря на то, что показатели этих машин (коэффициент полезного действия, весовые данные и габариты) были по тому времени на высоком уровне, длительная их эксплуатация определила необходимость конструктивной их доработки с целью улучшения технологичности, качества, а также повышения надежности и долговечности. Особенно это относилось к нагнетателям 280-11-1 с электрическим приводом и 280-11-2 с приводом от газовой турбины ГТ-700-4. Обнаруженные в процессе эксплуатации дефекты машин были следствием недостаточной конструктивной отработки деталей и узлов нагнетателей и запуском их в серийное производство без доводки на стендах завода. Многие машины не удовлетворяли по своим технико-экономическим показателям уровню техники того периода и подлежали снятию с производства.  [c.475]


От этого недостатка свободен двигатель внутреннего сгорания другого типа — газовая турбина. Имея высокий термический коэффициент полезного действия и обладая при этом всеми преимуществами ротационного двигателя, т. е. возможностью сосредоточения больших мощностей в малогабаритных установках, газовая турбина является весьма перспективным двигателем. Ограниченное применение газовых турбин в высоко экономичных крупных энергетических установках в настоящее время объясняется в основном тем, что из-за недостаточной жаропрочности современных конструкционных материалов турбина может надежно работать в области температур, значительно меньших, чем двигатели внутреннего сгорания поршневого типа, что приводит к снижению термического к. п. д. установки. Дальнейший прогресс в создании новых прочных и жаростойких материалов позволит газовой турбине работать в области более высоких температур.  [c.330]

В дальнейшем мощности газовых турбин фирмы Броун Бовери, а также их коэффициент полезного действия будут постоянно увеличиваться.  [c.57]

Коэффициент полезного действия ПГУ по рассматриваемой схеме примерно такой же, как в схеме с высоконапорным парогенератором при одинаковых газотурбинных и паротурбинных установках. Объясняется это тем, что удельный расход уходящих газов в обеих схемах практически одинаков, одинакова и их температура. Примерно одинакова степень вытеснения паровой регенерации. Некоторое различие к. п. д. вызывается тем, что в схеме с высоконапорным парогенератором массовый расход газа через турбину при одинаковой подаче воздуха компрессором ГТД на несколько процентов больше, чем в схеме с обычным парогенератором, за счет того, что в ВП сжигается все топливо, расходуемое ПГУ, а при ПГУ с обычным парогенератором только часть этого топлива. Большему расходу газа соответствует большая мощность газовой турбины (при про-  [c.134]

Теплозащитные барьерные покрытия относятся, вероятно, к самой многообещающей и стимулирующей новые разработки области исследований покрытий для суперсплавов за последние годы. Желание повысить коэффициент полезного действия и/или выходную мощность газовых турбин (для чего необходимо увеличить впускную температуру в турбине) является движущей силой для проявления интереса к любому способу повышения предельной температуры, в том числе и за счет преодоления ограничений, накладываемых материалами для высокотемпературных узлов и элементов. Применение тепло-116  [c.116]

Повышение коэффициента полезного действия в результате использования более жаропрочных и высокопрочных материалов в деталях турбины, конечно, также стимулирует разработку усовершенствованных металлических сплавов для этих объектов. Значительные успехи, достигнутые разработчиками сплавов, позволили существенно усовершенствовать действующие газовые турбины за период их более чем 30-летней истории. Кроме того, оригинальные усовершенствования в конструкции газовых турбин, в частности применение воздушного охлаждения горячих металлических деталей, дали возможность эксплуатировать турбины при температуре газового потока даже выше точки плавления применяемых в них материалов. На протяжении последнего десятилетия усовершенствование конструкций вызывало непрерывное повышение требований к разрабатываемым материалам. В связи с этим композиционные материалы по свойствам должны достичь или превзойти обычные сплавы, чтобы быть конкурентноспособными.  [c.166]

Современная авиационная газовая турбина работает при температуре рабочего газа 900° С и выше и имеет так называемый адиабатический коэффициент полезного действия свыше 90%. При этом мош ность на ее валу достигает десятков тысяч лошадиных сил. Турбореактивные двигатели имеют в настоящее время тягу у земли в одном агрегате 10 ООО кг и более и могут увеличить ее путем форсирования на 40-50% при дожигании топлива за турбиной. При полетах со скоростью более скорости звука дожиганием топлива тяга в полете может быть увеличена в 2-2,5 раза.  [c.386]


Примером использования газотурбинных двигателей в военной технике может также служить созданный в последнее время в Англии экспериментальный газотурбинный танк (без башни). Хотя сам танк особого интереса не представляет, однако некоторые данные его двигателя интересны. Двигатель этого танка мощностью в 1000 л. с. выполнен по двухвальной схеме. Газогенераторная секция состоит из одной ступени центробежного компрессора и одной аксиальной ступени газовой турбины. Температура рабочего газа 800° С эффективный коэффициент полезного действия 16%. Использование на танке газовой турбины взамен поршневого двигателя позволяет сократить объем моторного отделения, уменьшить число передач в трансмиссии до двух—трех, а также значительно упростить конструкцию коробки передач. Вместе с тем серьезные трудности вызывает большой расход топлива, а также необходимость иметь дешевые жаростойкие материалы. Известные неудобства может представлять и значительный шум, возникающий при работе газовой турбины.  [c.387]

Важное принципиальное преимущество газовых турбин заключается в том, что для них характерна высокая начальная температура рабочего тела (легко достигаемая, поскольку последнее представляет собой продукты сгорания топлива) и как следствие принципиальная возможность получения более высокого коэффициента полезного действия цикла. Однако на практике переход в область высоких температур ухудшает условия работы металла (приходится применять опециальные жаропрочные шлавы) и создает большие затруднения конструктивного и технологического характера. Поэтому в реальных условиях приходится (искусственно уменьшать температуру продуктов сгорания, смешивая их, например, с окружающим воздухом.  [c.223]

Циклы реактивных двигателей ничем не отличаются от циклов газовых турбин. Прямоточные реактивные двигатели работают по циклу, изображенному на рис. 56. Своеобразной особенностью прямоточных двигателей является только то, что в них процесс адиабатного сжатия воздуха 1—2 происходит в диффузоре за счет скоростного напора воздуха. Коэффициент полезного действия цикла определяется выражением ( 34)  [c.228]

Задача 4.25. В камере сгорания газотурбинной установки сжигается топливо с низшей теплотой сгорания Qp =41 ООО кДж/кг. Определить расход топлива при работе газовой турбины, тепловую производительность и объемную теплонапряженность камеры сгорания, если известны количество поступающего в камеру сгорания воздуха Ов — ЗЗ кг/с, температура воздуха на входе в камеру сгорания в = 300° С, теплоемкость воздуха Ср.в = = 1,047 кДж/(кг-К), температура газа на выходе из камеры сгорания г=700°С, теплоемкость продуктов сгорания Ср.г=1,08 кДж/(кг-К), энтальпия топлива, поступающего в камеру сгорания 1т=183 кДж/кг, коэффициент полезного действия камеры сгорания т]к.с = 0,97 и объем камеры сгорания Ук.с = 0,55  [c.167]

На атомных электростанциях возможно применение и газовых турбин, например, работающих по замкнутой схеме с гелием, с перепадом давления от 70 до 30 ат и температуры от 760 до 506° С. Коэффициент полезного действия такой электростанции с турбиной 60 Мвт может достичь 40% (проект фирмы Эшер-Висс). На АЭС возможно также использование отработавшего тепла турбин для внешних потребителей, т. е. выполнение их в виде ТЭЦ.  [c.380]

При подсчете механического коэффициента полезного действия ГТУ учитывают потери в подшипниках, перетекание рабочего тела через внешние лабиринты и расходы по охлаждению рабочих элементов газовой турбины последние при неудачном конструктивном решении могут составить значительную величину.  [c.85]

Термический коэффициент полезного действия газовой турбины не меньше к.п.д. других тепловых двигателей. Известно, что в поршневых дв1игателях невозможно осуществить адиабатное расширение до атмосферного давления. Когда поршень доходит до нижнего крайнего положения (точка 4 на фиг. 8. 2, 8. 5), то в цилиндре двигателя существует еще давление выше атмосферного и этот перепад давления (р4—рг) не используется для совершения поршнем работы, т. е. дальнейшее расширение рабочего агента не осуществляется, открываются выхлопные клапаны, в процессе истечения газов давление в цилиндре падает до атмосферного давления. Следовательно, в силу самого принципа работы дв1игателя использовать перепад Р4—Р1 невозможно, что приводит к потере определенной работы. В газотурбинных же двигателях полное расширение вполне осуществимо, что увеличивает Т1( цикла.  [c.174]

Авиация — молодая отрасль техники, наименее консервативная, наименее застойная. Новейшие открытия науки и достижения техники нередко в первую очередь в авиации находят еебе применение, а уже затем нисходят на землю. И многие решили, что газовая турбина в ближайшие годы станет самым распространенным двигателем на всех видах транспорта. Ведь она, по расчетам специалистов, может обеспечить невиданный не только по сравнению с паровой турбиной, а и вообще с любым другим тепловым двигателем коэффициент полезного действия — 55—60 процентов, а то и еще выше  [c.61]

Роковое слово если в полном хонтексте знЭ Менитой фразы читается так стационарная газовая турбина может развить коэффициент полезного действия, равный  [c.63]

Над- преодолением этого рокового если , над обеспечением возможности газовой турбине работать с высокими температурами газов горения перед лопатками работают металлурги. Но получение жаропрочных и жаростойких сталей — дело не простое. За последние десять лет всего на 70—100 градусов позволили металлурги поднять температуру газов горения. Если они будут работать такими же темпами, только через пятьдесят лет достигнет газовая турбина действительно пленяюще высокого коэффициента полезного действия.  [c.65]


Для того чтобы достигнуть в газовых турбинах значения коэффициента полезного действия того же порядка, что и в паровых, начальная температура газа должна быть на 100—150° выше, чем температура пара. Высокая температура, низкие давления, большие расходы и малое число ступеней придают конструкциям газовых турбин специфический характер. Как правило, облопачивание первых ступеней газовых турбин выполняется из жаропрочной стали аустенитного класса. Это относится как к рабочим, так и к направляющим лопаткам, так как при температуре 650—750°, характерной для современных газовых турбин, даже при сравнительно невысоких напряжениях в направляющих лопатках приходится выбирать окалиностойкие материалы. По тем же соображениям горячие газовпускные патрубки турбин, внутренние части камер сгорания и внутренние обечайки горячих газопроводов выполняются из жаростойкой аустенитной стали.  [c.16]

Осуществ.1ение столь высоких значеии11 коэффициента полезного действия турбины и компрессора стало возможно лишь в последние годы в итоге больших исследовательских работ по газовой динамике компрессоров и турбин. Прп указанном выше минимальном значении коэффициента полезного действия вся величина избыточного давления перед турбиной (по сравнению с давлением перед компрессором) должна быть истрачена Tia покрытие потерь в турбокомпрессорном устройстве. На этом режиме тяга двигателя на месте равна нулю, а в полёте она получается только за счёт скоростного наддува, т. е. турбореактивный двигатель работает как прямоточный и турбоком-ирессорное устройство является лишним грузом.  [c.699]

Таким образом, внедрение жаростойких покрытий в практику позволяет повыщать эффективность и экономичность различных промышленных и транспортных установок и устройств или их деталей, работающих в условиях высоких температур. Например, увеличение температуры газа на лопатках газовой турбины до 1200—1300° (вместо достигнутых сейчас 650—750°) позволило бы поднять коэффициент полезного действия газотурбинной установки до 50—55%, сократить ее вес и габариты в 2—2,5 раза.  [c.319]

Многие области техники используют достижения механики жидкости к газа. Авиация и кораблестроение, основными проблемами которых являются скорость, устойчивость и управляемость самолета, ходкость, устойчивость и управляемость судна, неразрывно связаны с аэродинамикой и гидродинамикой. Такая смежная с авиацией отрасль техники, как реактивная техника, не только использовала достижения предыдущей эпохи, но и поставила, главным образом, перед газовой динамикой, ряд новых задач, послуживших дальнейшему значительному развитию этой сравнительно молодой отрасли механики жидкости и газа. Так, например, конкретная задача о возвращении космического корабля или баллистической ракеты на землю через плотные слои атмосферы вызвала к жизни многочисленные исследования по борьбе с разогревом поверхности твердого тела за счет тепла, возникающего при диссипации механичес ой энергии потока вблизи поверхности тела (в пограничном слое), с плавлением или сублимацией (непосредственным испарением твердой поверхности без прохождения процесса предварительного оплавления) поверхности корпуса ракеты. Совокупность этих и многих других близких задач привела к образованию нового раздела механики жидкости и газа — аэротермодинамики. Отметим еще важное значение гидроаэродинамики и газодинамики в турбостроении и двигателестрое-НИИ, особенно в создании реактивных и ракетных двигателей. Проточные части гидротурбины, паровой и газовой турбин, реактивного двигателя, компрессора или насоса представляют собой сложные конструкции, состоящие из ряда неподвижных (направляющие аппараты) и подвижных (рабочие колеса) лопастных систем. При вращении рабочих колес составляющие их лопатки обтекаются с большими относительными скоростями водой, газом или паром. От правильного гидродинамического расчета формы профилей и конструкции лопаток рабочих колес зависит достижение требуемой мощности машины, ее высокого коэффициента полезного действия. Надо также уметь рассчитывать и лопастные направляющие аппараты водяной, воздушной или газовой 1урбины, улучшать и другие элементы проточной асти, от гидроаэродинамического совершенства которых зависит качество турбины в целом.  [c.16]

В 1905—1906 гг, во Франции была построена газовая турбина с постоянным давлением сгорания, рассчитанная на мощность 400 л. с. при 4 250 об/мин. Температур. продуктов сгорания путем вярыска охлаждающей воды понижалась перед оплами турбины до 560″ С Коэффициент полезного действия этого агрегата был еще очень низок — менее 3%,  [c.477]

Предназначены для использования тепла отработавших в газовой турбине продуктов сгорания в целях подогрева циклового воздуха. Воздухоподогреватели иногда называются регенераторами. В воздухоподогревателях газовых турбин с открытым циклом происходит теплообмен между продуктами сгорания и цикловым воздухом, причем давление продуктов сгорания близко к атмосферному, а давление воздуха определяется напором, создаваемым осевым компрессором. Подогрев циклового воздуха повышает коэффициент полезного действия газотурбинной установки. Для газотурбинных установок типа ГТ-700-5 и ГТ-700-4 применяются пластинчатые воздухоподогреватели, где в качестве поверхности теплообмена используются профильные листы из аустенитной стали. Выштамповка листов образует каналы для прохода продуктов сгорания и волнообразную щель для йрохода циклового воздуха.  [c.67]

Одним из перспективных является также газоохлаждаемый реактор По мнению иностранных специалистов, атомные газотурбинные установки, выполненные по одноконтурной схеме, должны быть на 20—25% легче АЭУ с реакторами водо-водя-ного типа. Параметры (не более 50—75 кГ см и 700—800° С) обеспечивают повышенные коэффициенты полезного действия теплового цикла энергетических установок. После тщательной отработки можно будет успешно применять в подводном кораблестроении одноконтурные АЭУ с высокотемпературными реакторами и газовыми турбинами.  [c.211]


ГАЗОВАЯ ТУРБИНА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

ГАЗОВАЯ ТУРБИНА

Астало время, когда творческий труд ученых и изобре­тателей по созданию газотурбинных двигателей стал приносить свои замечательные плоды. Мы живем в годы, когда газовая турбина проникает во все новые и новые области техники. Она применяется теперь на электростан­циях, в металлургической и химической промышленно­сти и на транспорте.

Двигатели, предназначенные для работы на электро­станциях или промышленных предприятиях, в отличие от транспортных двигателей называются стационарными. Стационарные газотурбинные установки, как правило, имеют большие теплообменники, позволяющие предельно снизить расход топлива. Современные газотурбинные уста­новки с регенерацией тепла имеют коэффициент полез­ного действия 25—30%.

В настоящее время в различных странах построено и работает около 200 стационарных газотурбинных уста­новок. Общая мощность всех этих установок уже пре­высила миллион лошадиных сил.

Познакомимся с одной из стационарных газотурбин­ных установок Невского машиностроительного завода имени Ленина (НЗЛ). Она имеет осевой шестнадцатисту­пенчатый компрессор, повышающий давление воздуха до 4,6 атмосферы. Коэффициент полезного действия ком­прессора равен 86%. Ротор турбины вращается со ско­ростью 5000 оборотов в минуту. Турбина питается газом с температурой 600° С и развивает мощность 6100 кило­ватт. Из них 4600 киловатт затрачивается на работу ком­прессора. Таким образом, полезная мощность установки, передаваемая электрогенератору, составляет 1500 кило­ватт.

Ленинградский металлический завод производит более мощные стационарные газовые турбины. Одна из таких установок имеет три компрессора (низкого, среднего и высокого давления) и две турбины, из которых одна вы­сокого, а вторая низкого давления. Турбина высокого давления соединена общиг*! валом с компрессором высо­кого давления и электрогенератором. Она развивает мощ­ность 22 000 киловатт. Из них 10 000 киловатт идет на компрессор и 12 000 — на генератор. Выходящие из этой турбины газы с давлением в 3 атмосферы и температу­рой 420° С и направляют в промежуточную камеру сгора­ния, где их температура поднимается до 650° С, Оттуда они поступают в турбину низкого давления, которая раз­вивает мощность 19 000 киловатт. Вся эта мощность рас­ходуется на работу компрессоров низкого и среднего давления. Коэффициент полезного действия всей уста­новки равен примерно 25%.

Приведенные здесь примеры советских стационарных газотурбинных установок говорят об их высокой эффек­тивности. А ведь это только первые практические шаги нового двигателя. Перед ним еще простирается широкий путь усовершенствований. Например, повысив темпера­туру газов на входе в турбину с 600—700° до 900° С, можно повысить коэффициент полезного действия уста­новки примерно до 40%. Тогда газотурбинный двигатель по своей экономичности превзойдет не только паротур­бинную установку, но и лучшие современные поршневые двигатели внутреннего сгорания. «При современных техни­ческих средствах,— пишет автор ряда фундаментальных трудов по теории газовых турбин профессор П. П. Кирил­лов,— усовершенствование газовых турбин протекает та­кими темпами, которых не знала еще история теплотех­ники».

Очень широко развернулись работы по созданию га­зовых турбин и за рубежом. Так, на одной из швейцар­ских электростанций в течение последних шести лет ра­ботает мощная газотурбинная установка с коэффициен­том полезного действия, равным 32%. В этой установке

Рис. 14. Стационарная газотурбинная установка.

Воздух в процессе сжатия трижды охлаждается в спе­циальных холодильниках. Охлаждение воздуха значи­тельно снижает потребляемую компрессором мощность. Между турбинами высокого и низкого давления осуще­ствляется дополнительное подогревание газа. Установка имеет регенератор тепла.

Швейцарская фирма «Броун-Бовери» построила около сорока газотурбинных установок для привода электроге­нераторов. Суммарная мощность этих установок — при­мерно 300 тысяч киловатт. Начато изготовление и мелких газотурбинных двигателей для применения в промыш­ленности и на транспорте. Один из таких двигате­лей показан на рис. 15. При весе в 128 килограммов он развивает мощность 450 лошадиных сил. На свою

Работу двигатель расходует около 60 граммов топлива в секунду.

По надежности работы современные стационарные газовые турбины уже достигли весьма высоких показа­телей. Например, одна из газотурбинных установок в США проработала более 35 тысяч часов.

В качестве топлива для газовых турбин используют не только жидкое топливо, но и многие горючие газы. Нередко на химических заводах в виде отходов произ­водства получаются газы, способные гореть. Вместо того

Рис. 15. Небольшой газотурбинный двигатель для применения в про­мышленности или на транспорте. Его вес 128 килограммов, мощность 450 лошадиных сил.

Чтобы выпускать эти газы в атмосферу (что к тому же приводит к отравлению воздуха вблизи завода), их можно использовать для работы газотурбинных устано­вок как «даровое» горючее.

С развитием газотурбинной техники растет мощность газовых турбин. Большое количество действующих газо­турбинных установок имеет мощность свыше 10 ООО ло­шадиных сил. Самая большая мощность работающей в настоящее время стационарной газотурбинной установки составляет 27 ООО лошадиных сил. Возможно создание газовых турбин мощностью и в 100—150 тысяч лошади­ных сил.

После второй мировой войны начали проводиться опыты с газотурбинными двигателями для судов. Был создан проект быстроходного пассажирского судна с двумя газотурбинными установками мощностью по 7100 лошадиных сил каждая. Установка состоит из двух ком­прессоров (низкого и высокого давления) и четырех газо­вых турбин. Две из этих турбин приводят в дей­ствие компрессоры, а две вращают гребной вал. Так как гребной вал делает всего 125 оборотов в минуту, то турбины соединяются с ним с помощью зубчатых меха­низмов.

Известны также проекты газотурбинных установок для военных кораблей, например проект эсминца с двумя газотурбинными двигателями по 16 000 лошадиных сил и двумя дизелями мощностью по 2000 лошадиных сил. Турбины работают при большой скорости корабля, когда требуется максимальная мощность.

В настоящее время первые судовые газотурбинные двигатели уже построены и испытаны. Например, англий­ский танкер «Орис», оборудованный опытной газотур­бинной установкой, четыре года находился в эксплуата­ции. В течение этого времени морская газовая турбина показала свою надежность в работе. Танкер совершал большие рейсы, такие, как Европа — Центральная Аме­рика. Судно прошло около 300 тысяч километров.

Его газовая турбина имеет мощность в 860 киловатт; она установлена на корабле вместо одного из 4 дизелей. В этой установке воздух сжимается в 24-ступенчатом компрессоре и поступает далее в трубчатый теплообмен­ник. Из теплообменника воздух направляется в две ка­меры сгорания. Нагретые газы расширяются сначала в семиступенчатой турбине, приводящей в действие ком­прессор, а затем в шестиступенчатой турбине, передающей свою мощность на вал винта. Коэффициент полезного действия турбины при полной нагрузке и при температуре наружного воздуха 20° С достигает 20%.

Железные дороги называют жизненными артериями страны. Миллионы тонн различных грузов перевозятся железнодорожным транспортом. Поэтому повышение экономичности локомотивов имеет исключительно боль­шое значение. Современные локомотивы-газотурбовозы (рис. 16) достигли коэффициента полезного действия в 15—20%, тогда как у паровозов он составляет всего лишь

Рис. 16. Газотурбовоз.

5—8%. На рис. 17 изображена силовая установка с гене­ратором для газотурбовоза.

Газотурбовоз имеет и другие преимущества перед па­ровозом. Он не требует для своей работы воды. Это осо­бенно важно в южных маловодных районах.

Рис. 17. Силовая установка с генератором для газотурбовоза.

Как уже говорилось, газотурбинная установка рабо­тает с большим числом оборотов, а ведущие оси локомо­тива даже при очень большой скорости делают не более 1000 оборотов в минуту. Поэтому между валом турбины и ведущими осями необходимо вводить какую-то пере­дачу. Эта передача может быть механической, гидроме­ханической и электрической.

Механическая передача представляет собой зубчатый механизм, работающий по такому же принципу, как, на­пример, коробка скоростей на автомобиле. Но этот меха­низм очень сложен и громоздок. Поэтому на большин­стве газотурбовозов применяется передача иного типа. Газотурбинная установка приводит в действие один или несколько электрогенераторов. Выработанный ими элек­трический ток питает электромоторы, вращающие оси локомотива.

Для запуска газотурбинной установки необходим внешний источник энергии. На газотурбовозах для этой цели обычно применяется вспомогательный дизель, со­единенный с генератором. Ток от этого генератора питает электромоторы, раскручивающие ротор турбины. На га­зотурбовозах с электрической передачей в качестве та­кого мотора используется один из главных генераторов, который в период запуска турбины работает как элек­тромотор.

Можно использовать для запуска турбины и ток от аккумуляторной батареи (так запускается двигатель ав­томобиля), но в этом случае надо иметь батарею значи­тельной емкости.

Экономичность газотурбовоза зависит от развиваемой им мощности. Наибольший коэффициент полезного дей­ствия получается при мощности, равной примерно 75% от максимальной. При всяком изменении мощности коэф­фициент полезного действия снижается. Как же сохра­нить достаточно высокую экономичность при разных ре­жимах? Предлагают, например, ставить на газотурбовоз две турбинные установки и при работе на малой мощно­сти включать только одну из них. Когда же нагрузка велика, работают оба двигателя.

Коэффициент полезного действия газотурбинной уста­новки сильно зависит от температуры окружающего воз­духа. Чем она ниже, тем выше мощность и эко­номичность газотурбовоза.

Первый газотурбовоз был построен в 1941 году в Швейцарии. Он весил 100 тонн и имел газотурбинную установку мощностью в 2200 лошадиных сил. Этот газо- турбовоз работал на швейцарских железных дорогах и показал хорошие результаты. Его коэффициент полезного действия при максимальной мощности составлял 16%, а при мощности 1750 лошадиных сил достигал 18%. Рас­ход топлива был очень невелик — всего 0,176 килограмма на одну лошадиную силу в час при наиболее экономич­ном режиме работы и 0,195 килограмма при максималь­ной мощности. Полезная мощность газотурбинной уста­новки, расходуемая на вращение электрогенератора, пред­ставляла собой небольшую долю — всего около 30%. Остальные 70% мощности затрачивались на работу ком­прессора.

При изменении температуры окружающего воздуха мощность этого газотурбовоза изменялась так: при по­вышении температуры до 40° С максимальная мощность снижалась до 1700 лошадиных сил, а когда температура наружного воздуха падала до 16° мороза, то мощность возрастала до 3000 лошадиных сил и коэффициент по­лезного действия увеличивался до 23%.

В Англии построен газотурбовоз для обслуживания тяжелых пассажирских поездов. Его вес 120 тонн. Он развивает максимальную силу тяги 27,2 тонны и рассчи­тан на движение со скоростью 150 километров в час. В силовую установку газотурбовоза входят: пятнадцати­ступенчатый осевой компрессор, который при 7000 оборо­тов в минуту подает 22,5 килограмма воздуха в секунду с давлением 5,25 атмосферы, камера сгорания, состоящая из 6 отдельных камер, выполненных в виде труб из жаро­прочной стали, и пятиступенчатая газовая турбина. Ро­тор этой турбины показан на рис. 18.

Газотурбинная установка приводит в движение три главных генератора. Каждый из генераторов питает элек­троэнергией два тяговых электродвигателя. Газотурбовоз имеет шесть ведущих осей.

Коэффициент полезного действия газотурбовоза — около 16%. Максимальная мощность его — 3500 лошади­ных сил. Для запуска установки один из генераторов ис­пользуется как мотор и питается током от аккумулятор­ной батареи. По достижении 1000 оборотов в минуту в камеры начинает подаваться топливо, и при 2100 оборо­тах в минуту питание электромотора током автоматиче —

Ски отключается, и турбина сама повышает число оборо­тов до 4000. Продолжительность запуска составляет 65 секунд. После прогрева двигателя в течение 10 минут он включается на полную нагрузку.

Рис. 18. Ротор пятиступенчатой газовой турбины.

Известная фирма «Вестингауз» построила газотурбо­воз для вождения пассажирских поездов. Он имеет две

Рис. 19. Силовая установка газотурбовоза фирмы «Вестингауз»: 1 — газовая турбина, 2 — камеры сгорания, 3 — компрессор, 4 — ре­дуктор, 5 — генераторы.

Турбинные установки мощностью по 2000 лошадиных сил (рис. 19). Они имеют 23-ступенчатые осевые ком­прессоры, сжимающие воздух до давления 2,5—5,0 атмо­сферы в зависимости от развиваемой мощности. Сжатый в компрессоре воздух идет в 12 отдельных камер, где нагревается до температуры 735° С и поступает в восьми­ступенчатую газовую турбину. Ее мощность достигает 6000 лошадиных сил, из которых 4000 тратится на работу компрессора и 2000 лошадиных сил передается двум ге­нераторам.

Запускается турбина от аккумуляторных батарей од­ним из генераторов, который в этом случае работает как пусковой двигатель. Работают установки на тяжелом топливе.

Газотурбовоз с такими силовыми установками обла­дает скоростью 160 километров в час.

Швейцарская фирма «Броун-Бовери», много лет ра­ботающая в области газотурбинной техники, также по­строила газотурбовоз. Его турбина развивает мощность

10 300 лошадиных сил, из них 7800 поглощает компрес­сор и 2500 лошадиных сил передается генераторам. Наи­большая скорость локомотива — 150 километров в час. Весит он 115 тонн-.

У нас на Коломенском заводе строится газотурбовоз мощностью 6000 лошадиных сил.

Оценивая перспективы применения газотурбовозов, крупнейший советский специалист по газовым турбинам профессор В. В. Уваров писал: «Эффект от внедрения га — зотурбовоза будет огромный. Но, для того чтобы возмож­ность стала действительностью, необходимо еще много работать и работать. Газовые турбины — это как бы «целинные земли» в технике, на освоение которых должны быть брошены крупные научные и производст­венные силы».

Надо сказать, что созданные газотурбовозы еще не­достаточно совершенны. Они стоят дороже паровозов и расходуют дорогое жидкое топливо, в то время как в топках паровозов сгорает более дешевый каменный уголь. Однако нет сомнения, что дальнейшее развитие газотур­бинной техники позволит усовершенствовать газотурбо­возы и откроет им путь к широкому применению на же­лезных дорогах.

Большое будущее за газотурбовозами, работающими на твердом топливе. В настоящее время значительная часть всего добываемого в нашей стране угля сжигается в топках паровозов. И если заменить паровозы вдвое более экономичными газотурбовозами, то сэкономлен­ного топлива хватит для работы всех тепловых электро­станций Советского Союза.

Первые образцы газотурбовозов, работающих на твер­дом топливе, сейчас уже построены. Они имеют коэф­фициент полезного действия до 18%.

Газотурбинный двигатель можно успешно использо­вать не только на локомотиве, но и на автомобиле.

Важным преимуществом газотурбинного двигателя для автомобиля является его небольшой вес. Кроме то­го, у нового двигателя нет системы охлаждения, которая требует большого внимания, особенно в зим­них условиях. Газотурбинный двигатель быстро запу­скается и может переходить на полную мощность без прогрева.

Газотурбинные двигатели могут работать на любых сортах жидкого топлива, включая тяжелое топливо для дизелей. Расход смазочного масла у этих двигателей ни­чтожно мал — всего около 0,05 грамма в час на одну лошадиную силу.

Газотурбинные двигатели универсальны: один и тот же двигатель может применяться и на автобусах,- и на грузовых, и на легковых автомобилях.

Положительное качество газотурбинного двигателя еще в том, что его выхлопные газы не имеют неприятного запаха. Температура газов примерно такая же, как у поршневого бензинового двигателя.

Предложение применять газотурбинный двигатель на автомобиле было высказано еще в 1906 году. Однако уровень развития техники того времени не позволил тогда осуществить эту идею. Практические работы по постройке газотурбинных автомобилей начались лишь в последнее десятилетие. В 1948 году английская фирма «Центракс» выставила на Бирмингамской промышленной выставке автомобильный газотурбинный двигатель мощностью 160 лошадиных сил, другая английская фирма, «Ровер», проводила испытания газотурбинных двигателей мощно­стью в 100 и 150—180 лошадиных сил. Второй из этих двигателей в 1950 году был установлен и испытан на автомобиле (рис. 20).

В 195! году на автомобильной выставке в Париже демонстрировался десятитонный грузовой автомобиль с газотурбинным двигателем мощностью в 180—200 лоша­диных сил. При испытаниях этот автомобиль развил ско­рость более 100 километров в час, а в 1952 году автомо­биль фирмы «Ровер» с газотурбинным двигателем мощ­ностью в 230 лошадиных сил развил скорость уже 244,5 километра в час.

В 1954 году в США фирмой «Крайслер» был создан газотурбинный двигатель мощностью 120 лошадиных сил

С теплообменником. Благодаря использованию теплооб­менника экономичность двигателя сильно возросла. При его испытаниях на легковом автомобиле расход бензина составил 15—16 литров на 100 километров пути, то есть приближался к расходу топлива поршневых автомобиль­ных двигателей.

За последнее пятилетие в разных странах построено большое количество опытных автомобилей с газотурбин­ными двигателями.

Расчеты и испытания показывают, что, повысив рабо­чую температуру газа перед турбиной до 870—900° С, можно создать автомобильный газотурбинный двигатель с теплообменником, у которого расход топлива будет та­кой же, как у поршневого двигателя. Однако создание небольших по размерам теплообменников с высоким коэффициентом возврата тепла — задача трудная. Это одна из основных причин, ограничивающих применение газотурбинных двигателей на автомобилях.

Как уже отмечалось, мощность и экономичность газо­турбинных двигателей повышаются при понижении тем­пературы окружающего воздуха. В автомобильных газо­турбинных двигателях на каждые 10° снижения темпера­туры расход топлива сокращается в среднем на 4—5%. Поэтому в северных и высокогорных районах применение газотурбинных автомобилей будет наиболее выгодно.

Наконец, еще одна область техники, где газотурбин­ный двигатель уже сейчас занял господствующее положе­ние. Эта область — авиация. Подавляющее большинство вновь создаваемых самолетов имеют газотурбинные дви­гатели. Без этих двигателей мы не имели бы современной скоростной авиации.

Чем больше скорость полета, тем более мощная сило­вая установка требуется самолету. Например, 20-мест­ному пассажирскому самолету для полета со скоростью 300 километров в час необходима силовая установка мощ­ностью в 1000 лошадиных сил. Этому же самолету при сохранении его веса и внешних форм для движения со скоростью 600 километров в час потребуется установка примерно в 8000 лошадиных сил. А повышение скорости самолета до 1200 километров в час потребовало бы уве­личить мощность моторной установки по меньшей мере в 20 раз, т. е. до 160 000 лошадиных сил.

Улучшая внешнюю форму самолетов, удается не­сколько уменьшить сопротивление воздуха и этим самым снизить величину потребной мощности. самолету все-таки требуется мощ­ность в десятки тысяч лошадиных сил. Поэтому вся исто­рия борьбы за скорость полета есть прежде всего история борьбы за повышение мощности авиационных двигателей.

Качество авиационных двигателей характеризуется в первую очередь величиной мощности, приходящейся на один килограмм веса конструкции, т. е. так называемой удельной мощностью двигателя. К концу второй мировой войны авиационные установки имели удельную мощность порядка 2 лошадиных сил на килограмм веса. Пока мощ­ности не превосходили 2—3 тысяч лошадиных сил, такая величина удельной мощности удовлетворяла заспросам авиационной техники. Но когда скорости полета стали

Рания, 6 — турбина, 7 — сопло.

Приближаться к скорости звука и потребовались мощ­ности в десятки тысяч лошадиных сил, поршневые авиа­ционные двигатели оказались не в состоянии обеспечить развитие авиации. Чрезмерный вес поршневых двигате­лей непомерно обременял скоростной самолет.

Для успешного развития авиации потребовался новый двигатель, способный при малых размерах и весе разви­вать мощность в десятки тысяч лошадиных сил. Таким двигателем и явилась газотурбинная установка.

В настоящее время создано много различных типов авиационных газотурбинных двигателей. Для полетов со скоростью до 800—900 километров в час применяются газотурбинные двигатели, которые приводят в движение воздушный винт. Это так называемые турбовинтовые дви­гатели, или, сокращенно, ТВД. Для движения со скоро­стью более 1000 километров в час применяются реактив­ные двигатели. Техника наших дней создала большое количество различных типов реактивных двигателей. И среди них самым распространенным в авиации яв­ляется газотурбинный реактивный двигатель, или, как его именуют, турбореактивный двигатель ТРД.

Рассмотрим оба эти типа современных авиационных газотурбинных двигателей[34]).

Для знакомства с современными турбовинтовыми дви­гателями приведем технические данные одного из ТВД. Этот двигатель развивает мощность более 6000 лошади­ных сил при весе немногим более одной тонны. Он имеет

Ркс. 22. Внешний вид турбовинтового двигателя, схема которого показана на рис. 21.

Осевой семнадцатиступенчатый компрессор, поднимаю­щий давление воздуха в 6,3 раза, и четырехступенчатую газовую турбину. Мощность этого ТВД в три раза пре­восходит мощность поршневого двигателя такого же веса. Строятся турбовинтовые двигатели и еще большей мощ­ности. Например, один из построенных в последние годы ТВД при весе около двух тонн развивает мощность в одиннадцать с половиной тысяч лошадиных сил.

Замечательным примером успешного применения тур­бовинтовых двигателей является пассажирский много­местный самолет «Украина», построенный по проекту конструктора О. К. Антонова. На этом воздушном корабле установлено четыре ТВД, благодаря которым он получил прекрасные летные качества. 3 * Я 8

Рис. 23. Схема турбореактивного двигателя: 1—компрессор низкого давления, 2— компрессор высокого давления, 3 — камера сгорания, 4 — первая ступень турбины, 5 — вторая ступень турбины, 6 — реак­тивное сопло.

Называют «свободной» мощностью — используется для вращения ротора электрогенератора, вала гребного винта, колес локомотива или автомобиля.

В турбовинтовом двигателе газовая турбина приводит в действие компрессор и развивает свободную мощность. Последняя идет на вращение воздушного винта. А винт создает тягу, необходимую для продвижения самолета.

Реактивные двигатели не нуждаются в воздушном винте. Развиваемая ими тяга является результатом реак­ции газов, вылетающих из сопла двигателя с большой скоростью. Значит, в турбореактивном двигателе турбина должна развить только такую мощность, которая необхо­дима для привода компрессора и нескольких вспомога­тельных механизмов (например, топливного насоса). Ни­какой избыточной (свободной) мощности от турбины ТРД не требуется.

Как работает такой двигатель?

Во время полета встречный поток воздуха с большой скоростью входит в расширяющийся канал двигателя, на­зываемый диффузором. В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а его давление возрастает. Затем воздух по­ступает в компрессор, где давление повышается еще больше. В камере сгорания воздух нагревается и идет в газовую турбину. В газовой турбине ТРД, в отличие от газовых турбин других транспортных и стационарных установок, срабатывается не весь перепад давления между камерой сгорания и атмосферой, а только часть его, т. е. газы расширяются не полностью, их давление понижается не до атмосферного, а до некоторого избыточ­ного давления, например до давления в 2—3 атмосферы.

Сравним работу газовых турбин в двух авиационных двигателях: ТВД и ТРД. Предположим, что в обоих слу­чаях давление газа в камерах сгорания будет равно 12 атмосферам. В ТВД газ, проходя через турбину, поте­ряет почти все избыточное давление. С 12 атмосфер оно снизится до одной. Следовательно, перепад давления со­ставит примерно 11 атмосфер. Величина работы расшире­ния газа зависит от того, во сколько раз упадет давление, т. е. от отношения давления газа перед турбиной к давле­нию за ней. В рассматриваемом случае давление газа при его течении через турбину ТВД уменьшилось в 12 раз. А в турбине ТРД давление газа упадет лишь до 3 атмо­сфер и, значит, уменьшится всего в 4 раза. При таком расширении газа турбина получает от него меньшее коли­чество энергии, чем при полном расширении, и развивает лишь такую мощность, которая требуется для вращения компрессора.

Выходящие из турбины газы, имея высокое давление и большую температуру, поступают в реактивное сопло. Там происходит дальнейшее расширение газа. Его давле­ние снижается до атмосферного. За счет снижения давле­ния сильно возрастает скорость газа. Вылетая из сопла с большой скоростью, газы создают реактивную силу. Эта реактивная сила газов и используется для движения само­лета.

Турбореактивные двигатели могут эффективно рабо­тать при скоростях полета до 3000 километров в час и на высоте до 25—30 километров от поверхности земли.

Приведем характеристику одного из образцов ТРД (рис. 24). Этот двигатель имеет тринадцатиступенчатый осевой компрессор, состоящий из двух частей: компрес­сора низкого давления и компрессора высокого давления. Компрессор приводится в действие двухступенчатой тур­биной и в 10 раз повышает давление воздуха. Двигатель развивает тягу в 5000 килограммов при расходе немногим более 1 килограмма горючего в секунду. Вес двигателя со­ставляет примерно 1500 килограммов.

Рис. 24. Турбореактивный двигатель, схема которого показана на

Рис. 23.

Турбореактивные двигатели, как и все двигатели реак­тивного типа, характеризуются не мощностью, а величи­ной развиваемой ими тяги. Но легко оценить и мощность, развиваемую реактивным двигателем. Для этого надо лишь знать скорость движения самолета. Известно, что полезная мощность, развиваемая двигателем на самолете, равна произведению силы тяги на скорость полета. Чтобы выразить мощность в лошадиных силах, полученное про­изведение делят на 75. В нашем примере ТРД при полете со скоростью 300 метров в секунду (1080 километров в час) дает полезную мощность 20 000 лошадиных сил. На каждый килограмм его веса придется около 14 лошади­ных сил — в семь раз больше, чем у лучших поршневых двигателей.

В настоящее время турбореактивный двигатель зани­мает господствующее положение в военной авиации всех стран.

Для иллюстрации современного уровня развития реак­тивной авиации приведем данные одного из реактивных истребителей с ТРД. Скорость этого самолета около 1700 километров в час. Его «потолок» равен 20 километ­рам. Двигатель самолета развивает тягу в 7 тонн. Он имеет шестнадцатиступенчатый компрессор, повышающий давление воздуха в 12,5 раза. Для привода компрессора в двигателе установлена трехступенчатая турбина.

Применяются ТРД и на бомбардировщиках. В каче­стве примера можно указать на средний бомбардировщик

Рис. 25. Реактивный бомбардировщик с четырьмя газотур­бинными двигателями.

С полетным весом 70 тонн. На нем установлены 4 турбо­реактивных двигателя с тягой по 3600 килограммов. Ра­диус действия этого самолета более 4000 километров. Максимальная скорость 1100 километров в час (рис. 25).

Для выяснения условий полета при больших сверх­звуковых скоростях строятся экспериментальные само­леты, которые играют роль летающих лабораторий. На рис. 26 показан один из таких самолетов. Силовая уста­новка этого самолета состоит из двух турбореактивных двигателей. Он предназначен для полета со скоростью, в три раза превосходящей скорость звука, то есть более 3000 километров в час. Раньше с такой скоростью летали только артиллерийские снаряды, а теперь благодаря при­менению реактивных двигателей к ней подходят и само­леты. Внешние формы таких самолетов, как видно из ри­сунка, приближаются к формам снарядов.

В последние годы строятся и гражданские самолеты с ТРД. Например, с 1955 года установлено регулярное почтово-грузовое сообщение на реактивных самолетах между Москвой и Новосибирском.

Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание развитию гражданского воз­душного флота. В директивах XX съезда КПСС по ше­стому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1960 гг. записано решение: «Внедрить

Рис. 26. Экспериментальный самолет с двумя газотурбинными дви­гателями, предназначенный для полета со скоростью более 3 тысяч километров в час.

В эксплуатацию на магистральных воздушных линиях ско­ростные многоместные пассажирские самолеты». Одним из таких скоростных самолетов явился реактивный пас­сажирский самолет «ТУ-104» конструкции А. Н. Туполева (рис. 27).

Этот громадный воздушный корабль со взлетным ве­сом в 70 тонн предназначен для перевозки 50 пассажиров с багажом (всего он может взять на борт до 70 пассажи­ров). Экипаж самолета «ТУ-Ш4» состоит из 6 человек: двух летчиков, штурмана, радиста, борт-инженера, борт­проводника. Пассажиры и экипаж размещаются в двух герметических кабинах.

Силовая установка самолета «ТУ-104» состоит из двух турбореактивных двигателей. В случае остановки одного из них самолет может совершать полет и с одним рабо­тающим двигателем.

Двигатели, установленные на этом воздушном корабле, являются самыми мощными современными турбореактив­ными двигателями. Через каждый из них за одну только секунду проходит примерно полтораста кубометров воз­духа. На сжатие такого количества воздуха в компрессоре при полете на малой высоте затрачивается более ста ты­сяч лошадиных сил. Эту громадную мощность развивает установленная в двигателе газовая турбина. Пройдя через турбину, поток газа поступает в реактивное сопло, где его скорость увеличивается до 500 м/сек. Вылетая из сопла с такой скоростью, громадная масса газов создает силу тяги величиною в несколько тонн. Чтобы получить такую тягу при крейсерской скорости полета «ТУ-104»

Рис. 27. Пассажирский 50-местный самолет «ТУ-104» с двумя газо­турбинными двигателями.

С помощью прежних винто-моторных установок, потребо­валось бы установить на крыле самолета тридцать порш­невых двигателей мощностью в тысячу лошадиных сил каждый.

Самолет оснащен современным радионавигационным и радиолокационным оборудованием, радиосвязью, сред­ствами слепой посадки и автоматического пилотирования. Благодаря этому он может совершать полеты независимо от метеорологических условий и вести регулярные рейсы на дальние расстояния в любое время года.

Крейсерская скорость «ТУ-104» 800—830 км/час, вы­сота полета свыше 10 000 метров.

Самолет «ТУ-104» используется на дальних маги­стральных линиях Аэрофлота, например на таких, как Москва — Хабаровск. Сейчас скорый поезд проходит этот путь за 9 суток, самолет с винто-моторной группой покры­

Вает это расстояние примерно за 30 часов. А реактивный самолет «ТУ-104» прилетает в Хабаровск через 10 часов после вылета из Москвы.

Путь от Москвы до Пекина этот замечательный реак­тивный корабль может совершить всего лишь с одной оста­новкой в Новосибирске. Первый полет из Москвы в Пекин самолет «ТУ-104» выполнил с двумя остановками в Омске и Иркутске за 11 часов 30 минут, в том числе в воздухе он находился 8 часов 20 минут.

* *

Когда-то знаменитый русский ученый К. Э. Циолков­ский писал: «За эрой аэропланов винтовых должна следо­вать эра аэропланов реактивных, или аэропланов страто­сферы». Теперь его слова сбылись. И эти замечательные успехи современной авиации стали возможны благодаря применению газовой турбины.

Пока мы говорили только о самой газовой турбине, не * * задавая вопроса, откуда берется газ, приводящий ее в действие. В паровую турбину рабочий пар поступает из паро­вого котла. Какие …

Разовая турбина — это такой тепловой двигатель, рабо- * чие части которого совершают лишь вращательное движение под действием струи газа. Главной частью турбины служит рабочее колесо — диск, на ободе …

Настоящее и будущее электроэнергетики России связано со строительством новых объектов (ГТУ-ТЭС и ПГУ-ТЭС), создаваемых на основе энергоэффективного оборудования — современных газовых турбин, паротурбинных установок и котлов-утилизаторов.

Немаловажное значение для развития отрасли имеет реконструкция действующих объектов, целью которой является переход на работу по когенерационному или парогазовому циклу. В итоге такой модернизации снижается уровень экологических проблем, а средний КПД электростанций поднимается до 45% и выше, что приводит к значительной экономии топлива.


Существует прямая зависимость: чем выше проектный КПД турбины, тем жестче требования к топливному газу. В связи с этим трудно переоценить значение газоподготовки.

Газоподготовка в электроэнергетике – это комплекс технологических мероприятий для обеспечения генерирующего оборудования качественным топливным газом с установленными параметрами по чистоте, влажности, давлению, температуре и расходу – в строгом соответствии со стандартами работы сопряженных турбин.

Это направление деятельности является одним из приоритетных для Группы компаний ЭНЕРГАЗ. Мы оснащаем новые и модернизируемые электростанции надежными технологическими установками – дожимными компрессорными станциями (ДКС) и блочными пунктами подготовки газа (БППГ).

В зависимости от проектных требований и качества исходного газа ДКС и БППГ могут поставляться отдельно (для автономной работы) или объединяться на единой площадке в систему комплексной газоподготовки и газоснабжения.

ЭНЕРГАЗ участвует в проектах любого масштаба и сложности. В электроэнергетике наше оборудование обеспечивает топливом турбины широкого диапазона электрической мощности – от 3,5 до 187 МВт.

Установки газоподготовки «ЭНЕРГАЗ» действуют в сопряжении с энергоагрегатами ведущих отечественных и мировых производителей: «ОДК-Газовые турбины» и «ОДК-Сатурн», «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-Авиадвигатель», Казанское и Уфимское моторостроительные производственные объединения, «Невский завод», «Русские газовые турбины», «Силовые машины», Alstom, Turbomach, Centrax, Solar, Pratt&Whitney, Rolls-Royce, Kawasaki, Wartsila, Siemens, General Electric.

* Группа ЭНЕРГАЗ выполнила в электроэнергетике 48 проектов, в рамках которых поставила 89 установок (по состоянию на 24.09.2017)

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА

Парогазовая установка электрической мощностью 190 МВт введена в промышленную эксплуатацию на Новомосковской ГРЭС в 2013 году. В основе ПГУ: газовая турбина Frame 9E (PG9171E) производства General Electric, паровая турбина Siemens SST PAC 600 и котёл-утилизатор. Топливо — природный газ.

Необходимое качество газа с проектными параметрами по чистоте, температуре и давлению обеспечивает система газоподготовки «ЭНЕРГАЗ», в состав которой входят блочный пункт подготовки газа и дожимная компрессорная станция из двух агрегатов.

Блочный пункт подготовки газа (БППГ) производства ООО «БелгородЭНЕРГАЗ» представляет собой многофункциональную технологическую установку максимальной заводской готовности. Основное назначение — измерение расхода газа и фильтрация газа. Производительность БППГ марки GS-FME-5000/12 составляет 60 000 м3/ч.

БППГ оборудован узлом коммерческого учета газа и высокоэффективной сепарационной системой. Степень очистки газа от механических примесей и капельной влаги (размером свыше 10 мкм) достигает 99,98%. Предусмотрена возможность быстрой замены фильтрующих элементов.

Блок дополнительно укомплектован резервной линией фильтрации и потоковым измерителем температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб.

БППГ размещается в отдельном звуко- и теплоизолированном модуле с интеграцией оборудования на единой раме; действует в автоматическом режиме, оснащен системами жизнеобеспечения и безопасности.

Дожимная компрессорная станция, поставленная компанией ЭНЕРГАЗ, выполняет компримирование и подачу топливного газа в турбину под рабочим давлением 3,2 МПа. ДКС состоит из двух компрессорных установок (КУ) винтового типа, производительность каждой – 16 500 м3/ч.

КУ оборудованы двухуровневыми системами регулирования производительности (байпасная линия и золотниковое регулирование), индивидуальными САУ, групповой системой автоматизированного управления и контроля, интегрированной в АСУ ТП парогазового энергоблока.

Компрессорные установки находятся в собственных всепогодных укрытиях; снабжены системами рабочего и аварийного освещения, обогрева и вентиляции помещения, газообнаружения и пожаротушения, системами индивидуального маслообеспечения и газоохлаждения.

Всё блочно-модульное технологическое оборудование разработано по индивидуальным проектам. Внутри КУ и БППГ предусмотрено свободное пространство для быстрого доступа ко всем узлам и элементам, что обеспечивает возможность комфортного всесезонного проведения сервисных мероприятий (ТО, замена запчастей и расходных материалов, ремонт, модернизация).


Паровая турбина

Паровая турбина — вид двигателя, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу.
Паровая турбина состоит из двух основных частей — ротор с лопатками (подвижная часть турбины) и статор с соплами (неподвижная часть).

В паровой турбине потенциальная энергия сжатого или нагретого пара (обычно водяного) преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь преобразуется в механическую через вращение вала турбины — пар, вырабатываемей паровым котельным аппаратом, поступает (через специальные направляющие) на лопатки турбины, закрепленные по окружности ротора, и приводит к его вращению.

Турбины бывают:

  • Конденсационные – предназначены для преобразования максимально возможной части тепла пара в механическую энергию. Бывают стационарными и транспортными.
  • Теплофикационные — предназначены для получения электрической и тепловой энергии.
  • Специального назначения — работают на уходящем тепле от предприятий различного вида (пар, выхлопы и т.д.).

Паровые турбины, как и поршневые двигатели, используются в качестве приводов для различных устройств:

  • Стационарные паровые турбины обычно используют как привода турбогенераторов – устанавливаются на одном валу с генераторами. В качестве конечного продукта системы рассматривается, главным образом, электроэнергия. Тепловая энергия используется лишь в небольшой части. Паровые турбины для электростанций имеют назначенный ресурс в 270 тыс. ч. с капитальным ремонтом в период около 4 лет.
  • Теплофикационные паровые турбины предназначены для одновременного получения как электрической, так и тепловой энергии (по аналогии с когенерационными электростанциями, базирующимися на газопоршневых двигателях). Такие системы называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от фактической нагрузки производства или его потребности в паре. Поэтому ТЭЦ обычно работает параллельно с электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.
  • Транспортные паровые турбины применяются как главные и дополнительные двигатели на кораблях и судах. В отличие от большинства стационарных турбин, транспортные паровые турбины работают с переменной частотой вращения, зависящей от требуемой скорости судна.
Основные отличия турбины от поршневого двигателя.

Паровые турбины и поршневые двигатели имеют ряд существенных отличий, связанных с конструкционными особенностями. Эти отличия существенно влияют на выбор того или иного принципа работы приводного двигателя в разных системах:

  • Электрический КПД в электростанциях. Наивысший электрический КПД – до 34% у турбины и 42% и более у газопоршневого двигателя – достигается при работе со 100%-ной нагрузкой. При снижении нагрузки до 50 % электрический КПД газовой турбины снижается почти в 2 раза (50%). Для газопоршневого двигателя такое же изменение режима нагрузки приведет к снижению КПД всего на 4-5%.
  • Номинальный выход мощности, и поршневого двигателя, и турбины зависит от высоты площадки над уровнем моря и температуры окружающего воздуха. При повышении температуры от –30 °С до +30 °С электрический КПД у турбины снижается на 15–20 %. В отличие от турбины, поршневой двигатель практически не меняет электрический КПД в данном интервале температур.
  • Количество пусков: турбину, из-за резких изменений термических напряжений, возникающих в наиболее ответственных узлах и деталях горячего тракта при пусках агрегата из холодного состояния, предпочтительнее использовать для покрытия базовой нагрузки, не предусматривающей остановы и пуски, так как каждый пуск ведет к снижению назначенного ресурса.
  • Поршневой двигатель может запускаться и останавливаться неограниченное число раз, что не отражается на его моторесурсе. Поэтому поршневой двигатель лучше приспособлен для покрытия пиковых нагрузок.
  • Ресурс до капитального ремонта у турбины  — порядка 30 000 рабочих часов (около 4 лет), у поршневого двигателя этот показатель равен 60 000 рабочих часов (около 8 лет).
  • Стоимость капитального ремонта турбины с учётом затрат на запчасти и материалы несколько выше, чем ремонт поршневой установки — он требует значительно меньше финансовых и людских ресурсов.
  • Капитальный ремонт может проводиться только на специально подготовленном стенде (обычно – на заводе производителе), в отличие от газопоршневого двигателя, который может ремонтироваться на месте.
  • Эксплуатационные затраты на ТЭЦ с поршневыми машинами ниже, чем на ТЭЦ с турбинами. Резкие скачки на графике ГТД — капитальные ремонты двигателя. У эксплуатационных затрат ГПД таких скачков нет.
  • Строительство ТЭЦ на базе поршневых двигателей электрической мощностью до 15 МВт, как правило, ниже чем на базе турбин. Это связано с более сложной монтажной и технологической частью, требующей применение пара.

Для мощностей свыше 15 МВт электрической мощности, строительство ТЭЦ, как правило более целесообразно на базе турбин, так как габаритные размеры и стоимость поршневых электростанций  высокой единичной мощности превышают экономический эффект от их использования в сравнении с турбинами

Alstom расширяет ассортимент своих газовых турбин, реагируя на рост сектора газовой энергетики

13 сентября Alstom объявил о выпуске своей модернизированной газовой турбины GT24 и установки комбинированного цикла KA24 на ее основе, предназначенной для эксплуатации в Северной Америке, районах Латинской Америки, Азии и Ближнего Востока (рынки с частотой электросети 60 Гц). Это важное событие последовало почти сразу за выпуском модернизированной газовой турбины GT26 и установки комбинированного цикла KA26 для рынков с частотой электросети 50 Гц.

Модернизация газовых турбин для рынков с частотой электросети 50 и 60 Гц осуществлена Alstom в ответ на возросшую потребность производства электроэнергии на газовых электростанциях. Марк Коксон, первый вице-президент подразделения Alstom по парагазовым и газотурбинным установкам сказал: «Модернизация этих турбин и установок на их основе является нашей реакцией на возобновившийся рост, который мы наблюдаем на рынке производства электроэнергии за счет сжигания природного газа. Мы видим, как возрастает использование парогазовых установок в качестве дублирующей технологии, позволяющей все более интегрировать получаемую из возобновляемых источников энергию в структуру энергетики. В связи с этим указанные продукты были оптимизированы не только для того, чтобы предложить высокую производительность и эффективность, но также и для того, чтобы обеспечить значительную эксплуатационную гибкость».

В последующие годы ожидается резкий рост доли природного газа в глобальной структуре энергетики. Возросший спрос на производство энергии за счет сжигания природного газа в первую очередь заменяет на некоторых рынках уголь и нефть, а также дополняет возобновляемые источники энергии.

Газовые турбины GT24 и GT26 созданы на базе технологии, проверенной на протяжении свыше 4 миллионов часов эксплуатации. Для осуществления новейшей модернизации турбин GT24 и GT26 Alstom провел большую научно-исследовательскую работу и для проверки этой технологии перед выпуском ее на рынок инвестировал 100 миллионов евро в опытную электростанцию в Швейцарии.

Свыше 2000 сотрудников Alstom во всех регионах мира заняты научно-исследовательскими и инженерно-проектными работами, связанными с газотурбинными электростанциями. По всему миру уже установлено или заказано 140 энергоблоков на базе газовых турбин GT24/GT26 мощностью свыше 48000 МВт.

Газовая турбина GT24 для Северной Америки, районов Латинской Америки, Азии и Ближнего Востока
Модернизированные газовые турбины GT24 и другие связанные с ними ключевые компоненты электростанций будут изготавливаться на самом современном заводе Alstom, открывшемся в прошлом году в городе Чаттануга (штат Теннесси, США). Численность работников завода составит до 350 человек, которые будут заниматься изготовлением и модернизацией основного оборудования для атомных электростанций и электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Характеризующаяся чрезвычайной эксплуатационной гибкостью установка комбинированного цикла KA24 на базе газовой турбины следующего поколения GT24 (однотипная турбина следующего поколения GT26) в конфигурации «два в одном»(1) запускается менее чем за 30 минут. Ее отличительной особенностью является способность вырабатывать свыше 450 МВт за 10 минут и компенсировать колебания, возникающие при производстве электроэнергии с использованием возобновляемых источников (например, энергии ветра). Эта установка комбинированного цикла способна произвести свыше 700 МВт электроэнергии – количество, достаточное приблизительно для 500 000 американцев, позволяя достичь полного электрического КПД свыше 60%. Более высокий КПД в результате обеспечивает возможность экономить приблизительно 250000 тонн газа ежегодно(2), таким образом, снижая выбросы CО2 более чем на 650000 тонн, что эквивалентно ежегодным выбросам более чем от 100000 легковых автомобилей в США.

Природный газ будет играть важную роль в структуре энергетики США в качестве основного топлива и резервного для выработки энергии с использованием возобновляемых источников. Такие штаты как Техас и Калифорния имеют большие установленные мощности по производству энергии из возобновляемых источников, которые в будущем планируется значительно увеличить, для чего потребуются универсальные средства производства.

Газовая турбина GT26 для Европы, Азии, Среднего Востока и других рынков с частотой сети 50 Гц
Модернизированная газовая турбина GT26 в установке комбинированного цикла KA26 имеет КПД, превышающий 61%, что позволяет ежегодно предотвращать выбросы в атмосферу более 350000 тонн C02(3). Турбина обладает повышенной эксплуатационной гибкостью: менее чем за 15 минут в сеть может быть поставлено свыше 350 МВт, что обеспечивает интеграцию нестабильных по своей природе возобновляемых источников энергии. Установка KA26 в конфигурации «один в одном»(4) способна произвести свыше 500 МВт энергии.

Для Европы, где к 2020 году планируется получать 20% электроэнергии из возобновляемых источников, универсальные газовые турбины GT26 и электростанции на их базе являются отличным решением, отвечающим вызовам меняющегося климата, и способным при этом обеспечить стабильность сети.

(1) В парогазовой установке этого типа 2 газовых турбины и котлы-утилизаторы подают пар на одну паровую турбину.
(2) Сравнимо со средним КПД газовой энергетики в Соединенных Штатах.
(3) Сравнимо со средним КПД газовой энергетики в Европе.
(4) В парогазовой установке этого типа 1 газовая турбина и котел-утилизатор подают пар на одну паровую турбину.

О компании Alstom:
Компания Alstom – мировой лидер по производству и передаче электроэнергии и развитию железнодорожной инфраструктуры, является одной из передовых компаний в области разработки инновационных и экологически безопасных технологий. Компания Alstom производит самые быстрые в мире поезда и осуществляет строительство автоматизированного метро с самой высокой пропускной способностью. Компания Alstom обеспечивает комплексные решения «под ключ» по строительству электростанций и сопутствующее обслуживание различных источников энергии, включая гидроэнергетику, ядерную энергетику, газ, уголь и ветер, она предлагает широкий диапазон решений для передачи электроэнергии, ориентированных на интеллектуальные сети. В концерне работают 93,5 тыс. сотрудников приблизительно в 100 странах, его объем продаж в 2010/2011 финансовом году превысил 20,9 млрд.евро.

Контакты для прессы:
Филипп Касс/Philippe Kasse (корпорация) — телефон: + 33 1 41 49 29 82 [email protected]
Mэри Варкадос/Мary Varkados (энергетика) — телефон: + 33 1 41 49 27 13 [email protected]

Взаимодействие с инвесторами:
Эммануэль Шателен/Emmanuelle Châtelain, Джульетт Лангле/Juliette Langlais — телефон: + 33 1 41 49 37 38 / 21 36 — [email protected]
 

Эффективность и гибкость при частичной нагрузке

Минимальная нагрузка на окружающую среду

Техническим ограничением для работы газотурбинных электростанций с частичной нагрузкой является минимальная нагрузка на окружающую среду, также называемая минимальной нагрузкой, соответствующей требованиям по выбросам. Это самая низкая мощность, при которой генератор может работать и при этом соответствовать экологическим ограничениям по выбросам закиси азота (NOx) и окиси углерода (CO). Минимальная нагрузка на окружающую среду для большинства газовых турбин составляет около 50 процентов от полной мощности, поскольку работа при более низких нагрузках может привести к снижению температуры сгорания, меньшему преобразованию CO в CO2, а потенциальные выбросы допускают превышение.В установках с комбинированным циклом температура на выходе из газовой турбины также должна поддерживаться высокой, чтобы производить достаточно пара для питания паровой турбины.

Чтобы обеспечить более широкий диапазон производительности газовых турбин, производители внедрили системы управления, предназначенные для расширения диапазона регулирования в соответствии с требованиями по выбросам при минимизации воздействия на эффективность при частичной нагрузке. В то время как точные методы оптимизации диапазона регулирования варьируются от производителя к производителю, в системах управления используются регулируемые направляющие лопатки для уменьшения массового расхода компрессора и последовательное включение (повторный нагрев) для получения более высоких температур сгорания при низких нагрузках.Более высокие температуры сгорания не только улучшают конверсию CO в CO2, но также увеличивают производство пара и, следовательно, мощность паровой турбины, повышая общую эффективность установки с частичной нагрузкой.

В результате, некоторые модели газовых турбин могут обеспечить снижение уровня выбросов примерно до 40 процентов от мощности базовой нагрузки в соответствии с требованиями по выбросам. Конкретные условия, в том числе требования природоохранного разрешения, конфигурация установки и системы контроля выбросов после сжигания топлива, в конечном итоге будут определять точный предел снижения выбросов, соответствующий требованиям по выбросам.

Для всех практических целей силовые установки с двигателями внутреннего сгорания не имеют ограничений по минимальной нагрузке и могут поддерживать высокий КПД при частичной нагрузке благодаря модульности конструкции – работе подмножества двигателей при полной нагрузке.

 

КПД турбины – обзор

5.4.4 Процесс расширения турбины

Работа, производимая турбиной на единицу массы протекающего через нее пара, определяется выражением

(5.8)wt=h5−h5

при условии отсутствия потерями тепла от турбины и пренебрежением изменениями кинетической и потенциальной энергии жидкости, поступающей в турбину и выходящей из нее.Максимально возможная работа производилась бы, если бы турбина работала адиабатически и реверсивно, т. е. при постоянной энтропии или изоэнтропически. Процесс, показанный на рис. 5.9 с 4 по 5 с, является идеальным процессом. Определим изэнтропический КПД турбины η t , как отношение действительной работы к изоэнтропической, а именно

(5.9)ηt=h5−h5h5−h5s

Мощность, развиваемая турбиной by

(5.10)W˙t=m˙swt=x2m˙totalwt

Представляет полную механическую мощность, развиваемую турбиной.Полная электрическая мощность будет равна мощности турбины, умноженной на КПД генератора:

(5.11)W˙e=ηsW˙t

Для получения чистой, пригодной для продажи мощности из этой суммы необходимо вычесть все потребности электростанции в вспомогательной энергии. Эти так называемые паразитные нагрузки включают всю мощность насосов, мощность вентилятора градирни и освещение станции.

Перед экв. (5.9) можно использовать в расчетах, следует признать, что на изэнтропический КПД турбины влияет количество влаги, присутствующей в процессе расширения; чем выше влажность, тем ниже эффективность.Этот эффект можно количественно оценить с помощью так называемого правила Баумана [13], которое гласит, что средний уровень влажности в 1% вызывает снижение КПД турбины примерно на 1%. Поскольку геотермальные турбины обычно работают во влажном регионе, мы должны учитывать снижение производительности. Приняв правило Баумана, находим изоэнтропический КПД турбины, работающей на влажном паре, следующим образом:

(5.12)ηtw=ηtd×[x4+x52]

можно консервативно предположить постоянным, скажем, на уровне 85%:

(5.13)ηtd=0,850

Из рис.5.9 видно, что качество на выходе из турбины, состояние 5, зависит от КПД турбины. Состояние 5 определяется путем решения уравнения. (5.9) с использованием КПД турбины и свойств жидкости в состоянии 5s, идеальном состоянии на выходе из турбины, которые легко рассчитываются по известным значениям давления и энтропии в состоянии 5s. Идеальная энтальпия на выходе находится из

(5.14)h5s=h6+[h7−h6]×[s4−s6s7−s6]

, где энтропийный член сам по себе дает долю сухости жидкости на выходе для идеальной турбины.Когда в расчет включено правило Баумана, возникает следующее рабочее уравнение для энтальпии в фактическом состоянии на выходе из турбины: коэффициент A определяется как

(5.16)A=0,425(h5−h5s)

Эти уравнения основаны на предположении, что качество на входе в турбину, x 4 , равно единице, входящий пар является насыщенным паром. Если вход влажный (как в случае с системой двойного испарения, которая будет обсуждаться в следующей главе), то ур.(5.15) необходимо изменить следующим образом:

(5.17)h5=h5−A[x4−h6h7−h6]1+Ah7−h6(forx4<1)

Эффективность газовых турбин Профиль компании: Приобретение и инвесторы

Обзор эффективности газовых турбин

Обновите этот профиль

  • Статус
  • Приобретено/​Объединено

КПД газовых турбин Общая информация

Описание

Поставщик услуг по газовым турбинам. Компания разрабатывает, производит и продает передовые комплексные услуги по оптимизации окружающей среды, процессов и активов газовых турбин.

Контактная информация

Хотите покопаться в этом профиле?

Мы поможем вам найти то, что вам нужно

Узнать больше

Патенты на эффективность газовых турбин

  • 171

    Всего документов Заявки и гранты
  • 000

    Всего патентов Семьи
  • 15

    Предоставляется
  • 000

    В ожидании
  • 000

    истекает в следующие 12 мес.

Эффективность газовых турбин Недавняя патентная активность

Идентификатор публикации Название патента Статус Дата первой подачи Технология (КПК) Цитаты
США-9671797-B2 Оптимизация производительности систем сгорания газовых турбин при низкой нагрузке на парогенераторах простого цикла и рекуперации тепла Активный 22 февраля 2012 г. 000000000 0
США-20130158731-А1 Оптимизация производительности систем сгорания газовых турбин при низкой нагрузке на парогенераторах простого цикла и рекуперации тепла предоставлено 22 февраля 2012 г. 000000000 00
США-9354618-B2 Автоматизированная настройка систем сгорания многотопливных газовых турбин Активный 22 февраля 2012 г. 000000000 0
США-20130173074-А1 Автоматизированная настройка систем сгорания многотопливных газовых турбин предоставлено 22 февраля 2012 г. 000000000
EP-2959139-B1 Оптимизация производительности систем сгорания газовых турбин при низкой нагрузке на парогенераторах простого цикла и рекуперации тепла Активный 22 февраля 2012 г. Ф02К9/28
Чтобы просмотреть полную историю патентов компании Gas Turbine Efficiency, запросите доступ »

Сигналы эффективности газовой турбины

Скорость роста

0.80% Еженедельный рост

Еженедельный рост 0,80%, 93-й процент

-35,5%. 530%

Размер Несколько

219x медиана

Размер Несколько 219x, 100% ile

0,00x 0,95х. 413Kx

Ключевые точки данных

подписчиков в Твиттере

5,5к

Уникальных посетителей Similarweb

15.0К

Ссылочные домены Majestic

314

Нефинансовые показатели PitchBook помогут вам оценить успех и рост компании с помощью присутствия в Интернете и социального охвата.

Запросить бесплатную пробную версию

аспектов теплового КПД газовых турбин | Машиностроение

Использование идеального термодинамического анализа для идеального турбореактивного двигателя в полете может обеспечить простой способ пролить свет на аспекты теплового КПД реактивной мощности, обусловленные полетными числами Маха.

На рис. 1, взятом из работы Оутса [3], показано упрощенное сечение идеализированного неподвижного ТРД в сближающемся потоке идеального газа при скорости полета V 0 и числе Маха M 0 .(Нумерация машинных станций соответствует стандартной практике, и добавление массы топлива не учитывается.)

На рис. 2 представлен график зависимости температуры от энтропии (T-s) цикла Брайтона с маркировкой для обозначения каждой части цикла. В частности, изэнтропическое сжатие состоит из поршневой части сжатия 0–2 и компрессорной части 2–3. Последнее дает отношение давлений компрессора (общее к общему), PR. Изэнтропическое расширение состоит из потока через турбину 4–5, а оставшаяся часть расширения 5–9 – от выхода из турбины в атмосферные условия полета.

Тепловой КПД для идеального цикла, показанного на диаграмме T-s, также представляет собой отношение площади, заключенной в цикле, к площади, проходящей через процесс подвода тепла, 3–4. Таким образом, можно увидеть вклад площади в тепловую эффективность условий полета, 0–2 и 5–9.

Используя рис. 2 и анализ идеального цикла, можно показать [3], что идеальный тепловой КПД ТРД, η , равен

η=1−11+γ−1/2M02PRγ−1/γ

2

, где γ – отношение теплоемкости идеального газа.

Таким образом, из уравнения. [2] мы видим, что тепловой КПД ТРД идеальной реактивной мощности увеличивается с увеличением степени повышения давления в компрессоре, PR, а также с ростом числа Маха полета M 0 (квадрат).

Если принять PR = 40 (характерно для многих двигателей гражданской авиации) и крейсерское число Маха самолета M 0 = 0,8,

экв.(2) дает значение γ = 69%. Для случая отсутствия полета M 0 = 0, уравнение. (2) дает γ = 65 %, что составляет уменьшение на 6 % по сравнению с M 0 = 0,8. Затем это дает иллюстрацию важной разницы, связанной со сжатием поршня, которое может возникнуть между мощностью на валу и тепловой эффективностью реактивной мощности.

Мицубиси Сила | Электростанции: Газотурбинные электростанции комбинированного цикла (GTCC)

  • Эффективность выработки электроэнергии мирового класса

    Не менее 64% (LHV)

  • Широкий выходной диапазон

    30–1280 МВт Класс

  • Электростанции комбинированного цикла

    В сети для проверочных испытаний

  • CO 2  Выбросы по сравнению с обычными угольными теплоэлектростанциями

    Примерно на 50% ниже

Высокоэффективная энергия за счет производства электроэнергии с комбинированным циклом
Газотурбинные электростанции с комбинированным циклом (GTCC)

используют ископаемое топливо для обеспечения самой чистой и высокоэффективной выработки электроэнергии.

Электростанции, использующие современные газовые турбины Mitsubishi Power, имеют КПД выработки электроэнергии на 20 % выше, чем традиционные системы выработки электроэнергии, работающие на угле, и самый высокий в мире уровень КПД более 64 %. Это позволяет сократить выбросы CO 2 примерно на 50 %.

Что такое GTCC?


В способе выработки электроэнергии, характеризующемся автономной работой газовой турбины, известной как простой или открытый цикл, выбрасываются выхлопные газы при температуре около 600 ℃ в атмосферу.

Производство электроэнергии с комбинированным циклом повышает общую тепловую эффективность установки за счет рекуперации этого высокотемпературного выхлопного газа. Многие электростанции с комбинированным циклом используют цикл рекуперации отработанного тепла, в котором выхлопные газы из газовой турбины направляются в котел-утилизатор для выработки пара с использованием рекуперированного тепла для привода паровой турбины.

Цикл утилизации отходящего тепла

Наш бизнес GTCC


В 1984 году мы поставили парогазовую электростанцию ​​для теплоэлектростанции Хигаси-Ниигата компании Tohoku Electric Power Co., Inc. для достижения революционного теплового КПД более 44%, что на тот момент было самым высоким показателем в мире. Он достиг гораздо большей энергоэффективности, чем обычные тепловые электростанции.

В 1999 году была построена и поставлена ​​парогазовая электростанция с газовой турбиной серии G для серии № 4 той же электростанции. Тепловой КПД установки превысил 50%. В 2018 году электростанция комбинированного цикла с газовой турбиной серии J достигла совокупного общего времени работы в 600 000 часов в качестве коммерческой системы.Совокупное общее время работы более 600 000 часов является эталоном надежности газовых турбин в электроэнергетике.

Являясь единственным производителем в Японии, занимающимся проектированием, производством, гражданским строительством, монтажом, вводом в эксплуатацию и послепродажным обслуживанием с использованием собственных технологий, мы с гордостью обладаем большим послужным списком.

Для зарубежных рынков мы экспортировали электростанции с комбинированным циклом примерно в 20 стран, в основном в Юго-Восточную Азию, Ближний Восток, Европу, Северную и Южную Америку.

Инновационные газовые турбины с водородом или без него

Энергетический сектор находится в состоянии постоянных изменений, возможно, больше, чем когда-либо. Ужесточение требований к выбросам последовало за изменением общественной поддержки экологической устойчивости.

Эффективность часто занимала центральное место в секторе турбомашин, но поскольку правительства по всему миру обещают к середине века углеродную нейтральность, конечная цель OEM-производителей приобрела большую цель. В настоящее время ожидается, что газовые турбины будут сжигать больше видов топлива и будут более гибкими в своем применении, конкурируя при этом с ветровыми, солнечными и аккумуляторными системами.

«С водородом или без него технология газовых турбин продолжает развиваться».

Согласно сообщениям Международного энергетического агентства, производство природного газа будет оставаться сильным в течение десятилетий. Но такие альтернативы, как водород, вызвали повышенный интерес из-за качества чистого горения и государственной поддержки. Соответственно, большинство производителей предлагают турбины, которые могут работать на смеси природного газа и водорода. Они работают над созданием перспективных турбин, которые могут эффективно работать на 100% водороде или смеси с высоким содержанием водорода.

Ansaldo Energia AE94.3A F-класса выдает 495 МВт в комбинированном цикле и 992 МВт в конфигурации 2+1. газовые турбины для комбинированного цикла и пиковых рынков. Особенности гибкости включают работу с частичной нагрузкой, большой динамический диапазон и циклическую работу для поддержки возобновляемых источников энергии и потребностей крупных электростанций с комбинированным циклом.

Кроме того, компания увеличивает возможности сжигания водорода во всех новых и модернизируемых двигателях.Хитрость в разработке турбин на смешанном топливе заключается в том, чтобы уменьшить негативные побочные эффекты сжигания водорода, такие как снижение номинальных характеристик, что снижает выходную мощность и эффективность, увеличивает выбросы и снижает эксплуатационную гибкость. Компания уже наработала более 200 000 часов на топливе, обогащенном водородом, в своей газовой турбине AE94.3A.

Технология последовательного сжигания, такая как в турбинах Ansaldo Energia моделей GT26 и GT36, дает преимущества при сжигании водорода. Последние испытания под высоким давлением на полных режимах двигателя показали, что последовательное сгорание в двигателе подходит для сжигания водорода.

Самыми популярными газовыми турбинами Ansaldo Energia являются GT36 H-класса и AE94.3A F-класса. GT36 H-класса имеет мощность до 538 МВт и может использовать водород до 50% объема без снижения номинальных характеристик. Он хорошо подходит для установок с комбинированным циклом. AE94.3A F-класса выдает 495 МВт в режиме комбинированного цикла и 992 МВт в конфигурации 2+1. Он может сжигать до 25% водорода по объему. Дальнейшие улучшения находятся в стадии тестирования.

Газовая турбина GE 9HA.02[/caption]

GE Gas Power

Компания GE имеет хорошо известный портфель газовых турбин, который включает в себя турбины классов H, F, B и E, а также авиационные турбины.Турбины классов HA и F обеспечивают наибольшую топливную гибкость и мощность.

На способность компании заключать сделки, в частности на запчасти и модернизацию, повлияли ограниченные бюджеты клиентов и доступ к финансированию из-за цен на нефть и экономического спада. GE заявила, что ожидает, что на рынок электроэнергии по-прежнему будут влиять избыточные мощности в отрасли, усиление ценового давления со стороны конкуренции на обслуживание установленной базы и неопределенность сроков закрытия сделок.В 2020 году компания получила 32 заказа. Для сравнения, за первые три квартала 2019 года их было 52. Компания остается ведущим производителем газовых турбин; по прогнозам, на него будет приходиться почти 30% единиц, произведенных в течение следующего десятилетия.

Турбина внутреннего сгорания 7HA.02 мощностью 384 МВт, которая может сжигать 15-20% водорода по объему, известна своей способностью использовать различные газовые смеси с высокой мощностью и эффективностью. Турбина используется на энергетическом терминале Лонг-Ридж, электростанции с комбинированным циклом мощностью 485 МВт в Огайо, которая перейдет на работу на водороде уже в следующем году.Эта установка является первой специально построенной водородной установкой в ​​США.

Компания также разрабатывает многотрубную систему сжигания, известную как DLN 2.6e. Оптимизированный для работы на природном газе, он может работать на смеси водорода и природного газа с содержанием водорода до 50% (по объему).

Поперечное сечение газотурбинного двигателя Opra OP16[/caption]

OPRA

Компания OPRA, голландский производитель турбин, разработала технологию камеры сгорания для использования до 100% водорода в своих газовых турбинах.Ранее в этом году компания успешно провела испытания своей турбины на 100% водороде.

Его самая популярная модель, OP16, представляет собой полностью радиальную газовую турбину, обеспечивающую прочность, надежность, эффективность и низкий уровень выбросов. Основными рынками сбыта являются промышленность, нефть и газ, а также переработка отходов в энергию.

OP16 может работать на широком спектре газов, от сверхнизкокалорийных газов (~5 МДж/кг) до высококалорийных газов, включая 100 % h3, при соблюдении строгих норм выбросов.Турбина также может работать с высокосернистыми или загрязненными газами, которые часто встречаются в нефтегазовой отрасли.

OP16 выпускается в трех вариантах: OP16-3A, диффузионная камера сгорания; OP16-3B, сухая камера сгорания с низким содержанием NOx; и OP16-3C, камера сгорания на низкокалорийном топливе.

Газовая турбина Kawasaki 1 МВт класса M1A -17.[/caption]

Kawasaki Heavy Industries

В последнее десятилетие сокращение выбросов CO2 стало глобальной тенденцией. Правительство Японии установило политику расширения использования водорода для сокращения выбросов CO2 на своих тепловых электростанциях.

Компания Kawasaki Heavy Industries разработала концепцию цепочки поставок водорода почти десять лет назад и прилагает усилия всей компании для создания водородной цепочки для производства, транспортировки, хранения и использования водорода. Компания разрабатывает технологии, которые могут применяться в самых разных областях, от смеси водорода с природным газом до сжигания 100% водорода. Эти технологии разрабатываются для газовых турбин мощностью 1 МВт и будут постепенно внедряться на рынок.

В Кобе, Япония, компания проводит демонстрационный проект по водороду.В 2018 году он продемонстрировал, что газовая турбина M1A-17 мощностью 1 МВт может сжигать 100% водорода, используя электроэнергию и пар, вырабатываемые на ближайшем крупномасштабном объекте для проведения мероприятий и в больнице. В этом году в демонстрации используется камера сгорания MMX (Dry Low Emissions — DLE) вместо снижения NOx за счет впрыска воды. Испытание впервые проводилось при 100% водороде с DLE, и было достигнуто повышение эффективности на 1 пункт по сравнению с мокрым (NOx) методом.

«Мы разрабатываем и демонстрируем технологии, необходимые для создания цепочки поставок водорода, чтобы реагировать на расширение использования водорода во всем мире», — сказал Кодзи Тацуми, старший менеджер отдела проектирования газовых турбин Kawasaki Heavy Industries.

«В ходе пилотного проекта мы демонстрируем, что производим большое количество дешевого водорода в богатых ресурсами странах, транспортируем его в виде сжиженного водорода в другие страны, а также выгружаем и храним».

Газовые турбины Kawasaki доступны в размерах от 1 МВт до 30 МВт. Основной моделью является газовая турбина M7A мощностью 7 МВт. Он подходит для производителей бумаги и химических заводов, которым необходимо собственное производство электроэнергии и пара.

Водородная газовая турбина Mitsubishi Power[/caption]

Mitsubishi Power

Mitsubishi Power предлагает газовые турбины мощностью от 30 МВт до 560 МВт.Компания разработала турбины, которые могут работать на смеси 30% водорода и 70% природного газа. Сейчас они работают над тем, который работает на 100% водороде.

В T-Point 2 компании, полной электростанции с комбинированным циклом, работающей в конфигурации 1×1 (одна газовая турбина, один HRSG и одна паровая турбина), конструкции турбин проходят долгосрочную проверку в течение не менее 8000 часов, что эквивалентно почти год нормальной эксплуатации.

T-Point 2 стремится стать электростанцией будущего отчасти потому, что она использует технологии машинного обучения и искусственного интеллекта, которые будут доступны в цифровом продукте под названием Tomoni, настраиваемый набор управляемых пользователем цифровых решений для электростанций.Компания надеется, что T-Point 2 станет первой в мире автономной электростанцией.

Самая популярная модель Mitubishi Power — газовая турбина JAC усовершенствованного класса серии J — самая большая в отрасли. Он работает с КПД 64% и надежностью 99,6%. Компания сосредоточилась на повышении производительности и эффективности использования топлива, а также на сжигании водорода и искусственном интеллекте. В настоящее время компания разрабатывает технологию сухого сжигания с низким содержанием NOx (DLN) (многокластерная камера сгорания) для 100% водородного топлива.Эта технология позаимствована у подразделения MHI по запуску ракет большой грузоподъемности. Эти ракеты работают на 100% водороде.

«Несмотря на то, что природному газу и возобновляемым источникам энергии еще предстоит пройти долгий путь, чтобы продолжать заменять угольную электроэнергетику и обезуглероживать электрические сети по всему миру, мы считаем, что хранение энергии станет следующим важным шагом в обезуглероживании энергии», — сказал Тошиюки.

«Мы планируем стать лидерами в производстве электроэнергии на природном газе и в хранении возобновляемой энергии. Мы предлагаем как литий-ионные аккумуляторы, так и экологически чистые водородные накопители, и видим, что эти рынки существенно вырастут уже в 2020 году», — сказал Тосиюки Хаши, директор, исполнительный вице-президент и генеральный директор Gas Power в Mitsubishi Power.

Siemens Energy

Все крупные газовые турбины Siemens Energy, от SGT5-2000E до SGT5/6-9000HL, могут работать на 30% водорода по объему. Имеются дорожные карты для разработки среднесрочных и долгосрочных возможностей для более высокого содержания водорода, достигающего 100%.

Аналогичным образом, компания обеспечивает работу на водороде своих средних и малых газовых турбин. SGT-600 мощностью 24 МВт работает на 60% водороде с ближайшими целями 75%, а SGT-800 мощностью 50-62 МВт работает на 50% водороде с ближайшей целью 75% водорода.

Все рамы турбин SGT используются для выработки электроэнергии в системах простого цикла, комбинированного цикла или когенерации. Рамы мощностью 40 МВт и ниже также используются для механического привода. Системы сухого сгорания с низким содержанием NOx являются стандартными для всех рам.

Недавние разработки Siemens Energy включают в себя увеличение мощности совместного сжигания водорода на 85% в ближайшем будущем в зависимости от спроса на рынке, основанного как на стендовых испытаниях в Центре чистой энергии Siemens за пределами Берлина, Германия, так и на полных испытаниях двигателя в Финспанге, Швеция. .Существует дорожная карта для 100% водорода, но возможность 100% водорода требует совместных исследований и разработок, включая промышленных партнеров, для проведения полных проверок двигателей. Компания также вступает в фазу ввода в эксплуатацию двух SGT-600 DLE, которые будут работать на богатом водородом технологическом газе в Бразилии.

Группа микротурбин Capstone C65 на крыше жилого дома в Канаде, питающая жилой дом. быть легко установлены на источнике производства водорода, без необходимости в инфраструктуре.

Компания запатентовала водородный топливный инжектор. И он работает с Аргоннской национальной лабораторией и Калифорнийским университетом в Ирвине, чтобы протестировать существующие системы на водородных смесях. Capstone продала свой первый водородный C65 в начале этого года в Австралию.

«В настоящее время не существует огромного коммерческого рынка для производства электроэнергии на водородном топливе, но мы осознаем возможности, которые этот растущий рынок может предоставить в будущем», — сказал Дон Айерс, старший директор по проектированию и качеству, Capstone.

Микротурбины Capstone Turbine мощностью от 30 кВт до 1 МВт.Более крупный блок может быть развернут в массивах мощностью до 10 МВт. Основными рынками Capstone являются энергоэффективность, нефть и газ, а также возобновляемые источники энергии. Их микротурбины устанавливаются в комбинированных теплоэлектростанциях (ТЭЦ) и комбинированных теплоэлектростанциях охлаждения (CCHP), только для энергии, с прямым выхлопом и паром.

Микротурбины Capstone часто устанавливаются в качестве основы нескольких установок микросетей. Многие из его нефтегазовых проектов связаны с повышением ценности факельного газа с использованием отработанного газа в качестве источника энергии.Его машины работают на различных видах топлива, включая природный газ, пропан, бутан, различные высокосернистые газы, возобновляемые виды топлива, такие как возобновляемый природный газ, свалочный газ, биогаз или биогаз, керосин, водород и дизельное топливо.

Самая популярная модель Capstone — C65, хотя ее продукция серии C200/1000 увеличилась в объеме с момента ее запуска в 2008 году. Она компактна и может производить достаточно тепла, чтобы обеспечить горячей водой гостиницу на 100 номеров, а также обеспечить примерно один номер. треть его электрических потребностей.■

• Великобритания: тепловой КПД газотурбинных станций 2020

• Великобритания: тепловой КПД газотурбинных станций 2020 | Статистика

Пожалуйста, создайте учетную запись сотрудника, чтобы иметь возможность отмечать статистику как избранную. Затем вы можете получить доступ к своей любимой статистике через звездочку в шапке.

Зарегистрируйтесь сейчас

В настоящее время вы используете общую учетную запись.Чтобы использовать отдельные функции (например, пометить статистику как избранное, установить статистические оповещения) пожалуйста, войдите в свой личный кабинет. Если вы являетесь администратором, пожалуйста, авторизуйтесь, войдя в систему еще раз.

Авторизоваться

Базовая учетная запись

Знакомство с платформой

У вас есть доступ только к базовой статистике.

Один аккаунт

Один аккаунт

Идеальный счет входа для отдельных пользователей

  • мгновенный доступ до 1 м Статистика
  • 1 Download
  • 1 Download
  • 1 Download
  • в XLS, PDF & PNG-формат
  • подробное ссылки

$ 59 $ 39 / месяц *

в первые 12 месяцев

Корпоративный счет

Полный доступ

Корпоративное решение со всеми функциями.

* Цены не включают налог с продаж.

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Наиболее важная статистика

Наиболее важная статистика

Дальнейшие связанные с ними

Узнайте больше о как Statista может поддержать ваш бизнес.

GOV.UK и Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании. (29 июля 2021 г.). Тепловой КПД газотурбинных станций с комбинированным циклом в Соединенном Королевстве (Великобритания) с 2010 по 2020 год (в процентах) [График]. В Статистике. Получено 15 марта 2022 г. с https://www.statista.com/statistics/548943/thermal-efficiency-gas-turbine-stations-uk/

GOV.UK и Министерства бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании. «Тепловой КПД парогазовых установок в Соединенном Королевстве (Великобритания) с 2010 по 2020 год (в процентах).Диаграмма. 29 июля 2021 г. Statista. По состоянию на 15 марта 2022 г. https://www.statista.com/statistics/548943/thermal-efficiency-gas-turbine-stations-uk/

GOV.UK, Департамент Великобритании для бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (2021 г.) Тепловой КПД газотурбинных станций с комбинированным циклом в Соединенном Королевстве (Великобритания) с 2010 по 2020 г. (в процентах). Statista. Statista Inc.. Доступ: 15 марта 2022 г. https ://www.statista.com/statistics/548943/thermal-efficiency-gas-turbine-stations-uk/

GOV.Великобритании и Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании. «Тепловой КПД газотурбинных станций с комбинированным циклом в Соединенном Королевстве (Великобритания) с 2010 по 2020 год (в процентах)». Statista, Statista Inc., 29 июля 2021 г., https://www.statista.com/statistics/548943/thermal-efficiency-gas-turbine-stations-uk/

GOV.UK и Министерство бизнеса, энергетики и промышленности Великобритании. Стратегия, Тепловая эффективность парогазовых установок в Соединенном Королевстве (Великобритания) с 2010 по 2020 год (в процентах) Statista, https://www.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.