Mga pag-install ng gas turbine (GTU). planta ng gas turbine

Ang mga ito ay may yunit na de-koryenteng kapangyarihan na dalawampung kilowatts (microturbines) at hanggang ilang sampu-sampung megawatts - ito ay mga klasikong gas turbine.

Electrical na kahusayan ng modernong mga halaman ng gas turbine ay 33–39%. Ang kahusayan ng mga planta ng gas turbine ay karaniwang mas mababa kaysa sa mga yunit ng kapangyarihan ng gas piston. Ngunit sa mga halaman ng gas turbine, ang gawain ng pagkuha ng isang high power plant ay lubos na pinasimple. Kapag ang buong potensyal ng thermal ng mga gas turbine ay natanto, ang kahalagahan ng mataas na kahusayan ng kuryente para sa mga mamimili ay nagiging hindi gaanong nauugnay. Dahil sa mataas na temperatura ng mga maubos na gas sa malakas mga halaman ng gas turbine may posibilidad ng pinagsamang paggamit ng gas at steam turbines. Ang ganitong diskarte sa engineering ay ginagawang posible na makabuluhang taasan ang kahusayan ng paggamit ng gasolina at dagdagan ang electrical efficiency ng mga unit hanggang 57-59%. Ang pamamaraang ito ay mabuti, ngunit humahantong sa pagtaas sa gastos at pagiging kumplikado ng proyekto.

Ang ratio ng ginawang elektrikal na enerhiya sa thermal energy y ay ~ 1:2. Iyon ay, ang isang planta ng gas turbine na may electric power na 10 MW ay may kakayahang maghatid ng ~ 20 MW ng thermal energy. Upang i-convert ang MW sa Gcal, isang coefficient na 1.163 ang ginagamit ( 1.163 MW = 1163 kW = 1 Gcal).

Depende sa mga pangangailangan, ang mga ito ay karagdagang nilagyan ng mga steam o hot water boiler, na ginagawang posible na magkaroon ng singaw ng iba't ibang mga pressure para sa mga pangangailangan sa produksyon, o mainit na tubig na may karaniwang mga temperatura (DHW). Sa pinagsamang paggamit ng enerhiya ng dalawang uri, ang fuel utilization factor (FUTC) ng isang gas turbine thermal power plant ay tumataas sa 90%.

Ang mode ng pagpapatakbo ng power plant, gamit ang nauugnay na thermal energy, ay may sariling teknikal na termino - cogeneration.

Kakayahang tumanggap mula sa mga halaman ng gas turbine malalaking dami Ang libreng thermal energy ay nangangahulugan ng pagbabalik ng mas mabilis na pagbabalik.

Aplikasyon mga halaman ng gas turbine bilang isang power equipment para sa makapangyarihang thermal power plants at mini-CHPs, ito ay makatwiran sa ekonomiya, dahil ngayon ang gas-fired power plants ay may pinakakaakit-akit na unit cost ng construction para sa consumer at mababang gastos sa kasunod na operasyon.

Ang mga labis na libreng thermal energy sa anumang oras ng taon ay ginagawang posible, sa pamamagitan ng mga chiller - ABHM, nang walang gastos sa kuryente, na magtatag ng ganap na air conditioning para sa mga lugar ng anumang layunin. Ang coolant na pinalamig sa ganitong paraan ay maaaring gamitin para sa mga layuning pang-industriya, sa iba't ibang mga siklo ng produksyon. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na trigeneration.

Kahusayan sa paggamit mga halaman ng gas turbine ibinibigay sa isang malawak na hanay ng mga kargang elektrikal mula sa pinakamababang 1–3% hanggang sa pinakamataas na 110–115%.

Salik ng positibong paggamit mga yunit ng gas turbine - GTU direkta sa mga lugar kung saan nakatira ang mga tao ay ang kanilang nilalaman ng mga mapaminsalang emisyon ay minimal at nasa antas na 9–25 ppm. Ang gayong mahusay na mga katangian sa kapaligiran ay nagpapahintulot sa iyo na maglagay nang walang mga problema mga halaman ng gas turbine sa malapit sa kinalalagyan ng mga tao.

Ang pamantayang ito mga yunit ng gas turbine - GTU bahagyang mas mahusay kaysa sa mga gas turbine na pinakamalapit na mga kakumpitensya, reciprocating power plant.

Kapag gumagamit ng mga planta ng gas turbine, ang mamimili ay tumatanggap ng mga pagtitipid ng pera sa mga catalyst at sa pagtatayo ng mga tsimenea.

Ang larawan ay nagpapakita ng isang planta ng gas turbineSIEMENS SGT-700na may kapasidad na 29 MW.

Mga halaman ng gas turbine magkaroon ng kaunting vibrations at ingay sa hanay na 65-75 dB (na tumutugma sa tunog ng isang vacuum cleaner sa layo na 1 metro sa antas ng antas ng ingay). Bilang isang patakaran, ang espesyal na pagkakabukod ng tunog ay hindi kailangan para sa naturang high-tech na kagamitan sa pagbuo.

Mga halaman ng gas turbine may medyo compact na laki at mababang specific gravity. Pinapayagan ang pag-mount GTU sa teknikal na palapag ng gusali o lokasyon ng bubong ng mababang kapangyarihan mga halaman ng gas turbine. Ito ay isang kapaki-pakinabang na tampok GTU ay isang mahalagang salik sa pananalapi sa pag-unlad ng lunsod, dahil nakakatipid ito ng mahal na mahirap makuhang metro kuwadrado at sa maraming sitwasyon ay nagbibigay sa mga inhinyero ng mas teknikal na espasyo upang malutas ang problema ng paglalagay ng isang autonomous power plant.

Mga halaman ng gas turbine - GTU ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na pagiging maaasahan at hindi mapagpanggap. Mayroong nakumpirma na data ng pabrika sa walang tigil na operasyon ng ilang mga yunit ng gas turbine - GTU sa loob ng 5–7 taon.

Ang ilang mga tagagawa ng mga modernong gas turbine ay nagsasagawa ng pag-aayos ng mga bahagi nang walang transportasyon sa planta ng tagagawa, habang ang ibang mga tagagawa ay nagdadala ng isang kapalit na turbine o silid ng pagkasunog nang maaga, na makabuluhang binabawasan ang oras para sa pag-overhaul sa 4-6 na araw ng trabaho. Binabawasan ng mga hakbang na ito ang mga gastos sa pagpapanatili ng mga instalasyon.

kalamangan mga yunit ng gas turbine - GTU ay isang mahabang buhay ng serbisyo (puno hanggang 200,000 oras, bago ang pag-overhaul 30,000–60,000 oras). Ang langis ng makina ay hindi ginagamit sa working cycle ng mga unit ng gas turbine. Mayroong isang maliit na halaga ng langis ng gear, ang dalas nito ay bihirang mabago.

Ang kawalan ng paglamig ng tubig ay nagpapakilala sa mga planta ng gas turbine mula sa mga reciprocating power plant. Maraming tatak ng mga gas turbine ang gumagana nang maaasahan sa iba't ibang uri ng gas fuel, kabilang ang nauugnay na petroleum gas (APG). Ngunit, tulad ng para sa iba pang mga uri ng mga planta ng kuryente, kaugnay na gas na naglalaman ng hydrogen sulfide ay nangangailangan ng espesyal na paghahanda. Kung walang modernong pag-install - isang istasyon ng paggamot sa gas, ang siklo ng buhay ng isang planta ng kuryente ng anumang uri ay nabawasan ng 4-5 beses. Ang mga kahihinatnan ng pagpapatakbo ng GPES o GTP na walang mga istasyon ng paggamot sa APG ay kadalasang nakamamatay.

Mga halaman ng gas turbine inihanda para sa operasyon sa iba't ibang klimatiko na kondisyon. Konstruksyon mga halaman ng gas turbine sa mga malalayong lugar ay nagbibigay-daan sa iyo na makatipid ng pera sa pamamagitan ng pag-aalis ng magastos na pagtatayo ng mga linya ng kuryente (TL). Sa mga lugar na may mas maunlad na imprastraktura mga halaman ng gas turbine dagdagan ang pagiging maaasahan ng elektrikal at thermal supply.

Isa sa mga application mga yunit ng gas turbine - GTU ay ang konsepto ng block-modular system (clusters). Modular mga yunit ng gas turbine - GTU binubuo ng pinag-isang power units at common control system, na nagbibigay-daan sa pagtaas ng electric power sa maikling panahon na may pinakamababang gastos sa pananalapi at oras.

I-block ang mga variation mga yunit ng gas turbine - GTU magbigay mataas na lebel kahandaan sa pabrika. Mga sukat ng module mga yunit ng gas turbine - GTU, karaniwang pamantayan. Mayroong mga mobile GTU na maaaring mabilis na ilipat mula sa isang pasilidad ng supply ng kuryente patungo sa isa pa, ngunit ang mga naturang pag-install, bilang panuntunan, ay walang kakayahang gumawa ng thermal energy.

Ginagawang posible ng mga awtomatikong control system ng planta ng kuryente ng gas turbine na tanggihan ang direktang presensya ng mga tauhan ng pagpapanatili. Pagsubaybay sa trabaho mga yunit ng gas turbine - GTU maaaring isagawa nang malayuan sa pamamagitan ng iba't ibang mga channel ng telekomunikasyon. Sa kaganapan ng mga sitwasyong pang-emergency, ang mga kumplikadong sistema ng awtomatikong proteksyon at pamatay ng apoy ay ibinibigay.

Mga halaman ng gas turbine - GTU - prinsipyo ng operasyon

AT mga yunit ng gas turbine - GTU Ang isang multi-stage compressor ay nag-compress ng hangin sa atmospera at naghahatid nito sa mataas na presyon sa silid ng pagkasunog. Sa silid ng pagkasunog mga yunit ng gas turbine - GTU isang tiyak na halaga ng gasolina ang ibinibigay. Kapag nagbabanggaan sa mataas na bilis, nagniningas ang gasolina at hangin. Ang pinaghalong air-fuel ay nasusunog, naglalabas malaking bilang ng enerhiya. Pagkatapos, ang enerhiya ng mga gas na produkto ng pagkasunog ay na-convert sa mekanikal na gawain dahil sa pag-ikot ng mga blades ng turbine sa pamamagitan ng mga jet ng mainit na gas.

HALAMAN NG GAS TURBINE

PANIMULA

Sa mga unang yugto ng pag-unlad ng mga gas turbine, dalawang uri ng combustion chamber ang ginamit para sa fuel combustion. Sa silid ng pagkasunog ng unang uri, ang gasolina at oxidizer (hangin) ay patuloy na ibinibigay, ang kanilang pagkasunog ay patuloy na pinananatili, at ang presyon ay hindi nagbabago. Sa silid ng pagkasunog, ang pangalawang uri ng gasolina at oxidizer (hangin) ay ibinibigay sa mga bahagi. Ang halo ay sinindihan at sinunog sa isang saradong dami, at pagkatapos ay ang mga produkto ng pagkasunog ay pumasok sa turbine. Sa gayong silid ng pagkasunog, ang temperatura at presyon ay hindi pare-pareho: tumataas sila nang husto sa sandali ng pagkasunog ng gasolina.

Sa paglipas ng panahon, ang hindi mapag-aalinlanganang mga pakinabang ng unang uri ng mga silid ng pagkasunog ay ipinahayag. Samakatuwid, sa mga modernong gas turbine, ang gasolina sa karamihan ng mga kaso ay sinusunog sa isang palaging presyon sa silid ng pagkasunog.

Ang mga unang gas turbine ay may mababang kahusayan, dahil ang mga gas turbine at compressor ay hindi perpekto. Sa pagpapabuti ng mga yunit na ito, tumaas ang kahusayan ng mga planta ng gas turbine, at naging mapagkumpitensya sila na may paggalang sa iba pang mga uri ng mga heat engine.

Sa kasalukuyan, ang mga yunit ng turbine ng gas ay ang pangunahing uri ng mga makina na ginagamit sa aviation, dahil sa pagiging simple ng kanilang disenyo, ang kakayahang mabilis na makakuha ng pagkarga, mataas na kapangyarihan na may mababang timbang, at ang posibilidad ng buong automation ng kontrol. Ang isang sasakyang panghimpapawid na pinalakas ng isang gas turbine engine ay unang lumipad noong 1941.

Sa sektor ng enerhiya, ang mga gas turbine ay pangunahing nagpapatakbo sa panahon na ang pagkonsumo ng kuryente ay tumaas nang husto, ibig sabihin, sa mga peak ng load. Kahit na ang kahusayan ng mga gas turbine ay mas mababa kaysa sa mga planta ng steam turbine (sa lakas na 20-100 MW, ang kahusayan ng mga gas turbine ay umabot sa 20-30%), ang kanilang paggamit sa peak mode ay lumalabas na kapaki-pakinabang, mula noong simula- up ay tumatagal ng mas kaunting oras.

Sa ilang peak gas turbines, ang mga aircraft turbojet engine na nagsilbi ng kanilang oras sa aviation ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng gas para sa turbine na umiikot sa electric generator. Kasama ng mga internal combustion engine, ang mga gas turbine ay ginagamit bilang mga pangunahing makina sa mga mobile power plant.

AT teknolohikal na proseso refinery ng langis at industriya ng kemikal, ang nasusunog na basura ay ginagamit bilang panggatong para sa mga gas turbine.

Ang mga halaman ng gas turbine ay malawak ding ginagamit sa riles, dagat, ilog at transportasyon sa kalsada. Kaya, sa high-speed hydrofoils at hovercraft, ang mga GTU ay mga makina. Sa mga mabibigat na sasakyan, maaari silang magamit bilang parehong pangunahing at pantulong na makina, na idinisenyo upang magbigay ng hangin sa pangunahing panloob na makina ng pagkasunog at tumakbo sa mga maubos na gas nito.

Bilang karagdagan, ang mga gas turbine ay nagsisilbing isang drive para sa mga natural na gas blower sa mga pangunahing pipeline ng gas, mga backup na electric generator para sa mga bomba ng sunog.

! Ang pangunahing direksyon kung saan umuunlad ang industriya ng gas turbine ay upang mapataas ang kahusayan ng mga gas turbine sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura at presyon ng gas sa harap ng gas turbine. Para sa layuning ito, ang mga kumplikadong sistema ng paglamig ay binuo para sa mga pinaka-stressed na bahagi ng mga turbine o ginagamit ang mga bagong materyales na may mataas na lakas - nakabatay sa nikel na lumalaban sa init, keramika, atbp.

Ang mga planta ng gas turbine ay karaniwang maaasahan at madaling patakbuhin, napapailalim sa mahigpit na pagsunod sa mga itinatag na mga patakaran at mga mode ng pagpapatakbo, ang paglihis mula sa kung saan ay maaaring magdulot ng pagkasira ng mga turbine, pagkabigo ng compressor, pagsabog sa mga silid ng pagkasunog, atbp.

PANGUNAHING ELEMENTO NG GAS TURBINE PLANT

PANGKALAHATANG IMPORMASYON TUNGKOL SA GAS TURBINE PLANT

Gas turbine engine(GTE) - isa sa mga uri ng heat engine kung saan ang gas ay naka-compress at pinainit, at pagkatapos ay ang enerhiya ng compressed at heated gas ay na-convert sa mekanikal na trabaho sa baras ng gas turbine. Ang planta ng gas turbine ay binubuo ng tatlong pangunahing elemento: isang gas turbine, combustion chamber at isang air compressor.

Ang pagbabagong-anyo ng init sa trabaho ay isinasagawa sa ilang mga yunit ng GTE (Larawan 1)

kanin. 1. Scheme ng isang gas turbine engine:

TN - fuel pump; CS - silid ng pagkasunog; K - tagapiga; T - turbina; EG - electric generator.

Ang gasolina at compressed air ay ibinibigay sa combustion chamber sa pamamagitan ng fuel pump pagkatapos ng compressor. Ang gasolina ay halo-halong hangin, na nagsisilbing isang ahente ng oxidizing, nag-apoy at nasusunog. Ang mga purong produkto ng pagkasunog ay hinahalo din sa hangin upang ang temperatura ng gas na nakuha pagkatapos ng paghahalo ay hindi lalampas itakda ang halaga. Mula sa mga silid ng pagkasunog, ang gas ay pumapasok sa gas turbine, na idinisenyo upang i-convert ang potensyal na enerhiya nito sa mekanikal na gawain. Kapag gumagawa ng trabaho, ang gas ay lumalamig at ang presyon nito ay bumababa sa atmospheric pressure. Mula sa gas turbine, ang gas ay inilabas sa kapaligiran.

Ang malinis na hangin ay pumapasok sa compressor mula sa atmospera. Sa compressor, tumataas ang presyon nito at tumataas ang temperatura. Ang compressor drive ay kailangang kumuha ng malaking bahagi ng turbine power.

Ang mga planta ng gas turbine na tumatakbo ayon sa pamamaraang ito ay tinatawag open circuit na mga halaman. Karamihan sa mga modernong gas turbine ay nagpapatakbo ayon sa pamamaraang ito.

kanin. 2. Ikot ng makina ng gas turbine.

Ang pagpapalit ng fuel combustion na may isobaric heat input (linya 2-3 sa Fig. 2), at paglamig ng mga produkto ng combustion na ibinubuga sa atmospera na may isobaric heat removal (linya 1-4), nakukuha namin ang GTE cycle:

1-2 - compression ng working fluid mula sa atmospheric pressure hanggang pressure sa engine;

2-3 - pagkasunog sa silid;

3-4 - ang proseso ng adiabatic expansion ng working fluid;

4-1 - ang mga maubos na gas ay inilabas sa kapaligiran

Bilang karagdagan, mag-apply saradong gas turbine(Larawan 3). Ang mga closed gas turbine ay mayroon ding compressor 3 at turbine 2 . Ang pinagmumulan ng init 1 ay ginagamit sa halip na ang silid ng pagkasunog , kung saan ang init ay inililipat sa gumaganang likido nang hindi hinahalo sa gasolina. Maaaring gamitin ang hangin, carbon dioxide, mercury vapor o iba pang gas bilang working fluid.

Ang gumaganang likido, ang presyon na kung saan ay tumaas sa compressor, ay umiinit sa pinagmumulan ng init 1 at pumapasok sa turbine 2 , kung saan ibinibigay niya ang kanyang enerhiya. Pagkatapos ng turbine, ang gas ay pumapasok sa intermediate heat exchanger 5 (regenerator), kung saan pinapainit nito ang hangin, at pagkatapos ay lumalamig sa cooler 4 , pumapasok sa compressor 3, at ang cycle ay paulit-ulit.Bilang pinagmumulan ng init, ang mga espesyal na boiler ay maaaring gamitin upang painitin ang gumaganang katawan gamit ang enerhiya ng sinunog na gasolina o mga nuclear reactor.

kanin. 3. Scheme ng isang gas turbine engine na tumatakbo sa isang closed cycle: 1 - surface heater; 2 - turbina; 3 - tagapiga; 4 - mas malamig; 5 - regenerator; 6 - air accumulator; 7 - pantulong na tagapiga.

Alinsunod sa layunin ng EMS, ang buong kumplikado ng mga mekanismo at sistema nito ay may kondisyon na nahahati sa apat na grupo:

Ang pangunahing pag-install na idinisenyo upang matiyak ang paggalaw ng sisidlan:

Auxiliary, na nagbibigay ng mga pangangailangan ng barko para sa iba't ibang uri ng enerhiya sa paradahan, kapag inihahanda ang pangunahing pag-install para sa operasyon at ang mga domestic na pangangailangan ng barko;

Electric power, na nagbibigay sa barko ng iba't ibang uri ng kuryente;

Mga mekanismo at sistema para sa pangkalahatang layunin ng barko.

Ang isang planta ng gas turbine ay maaaring maging pangunahing o lahat ng bahagi na bahagi, maaari itong maging isang drive para sa mga electric generator, iba't ibang mga mekanismo para sa pangkalahatang mga layunin ng barko. Sa huling dalawang kaso, ang gas turbine ay tinatawag na auxiliary.

Ang planta ng power plant ay binubuo ng isa o higit pang mga engine-propulsion complex, bawat isa ay may kasamang propulsor, shafting at isang pangunahing installation.

Ang pangunahing pag-install, sa turn, ay binubuo ng isa o ilang mga makina ng parehong uri (sa KU, marahil ng iba't ibang uri) at isang transmisyon na karaniwan sa kanila, na nagbibigay ng enerhiya sa yunit ng propulsion sa pamamagitan ng linya ng baras. Kung ang mga makina ng pangunahing pag-install ay gas turbine, at ito ay nagbibigay ng propulsion at maneuvering ng sasakyang-dagat, ito ay tinatawag na gas turbine all-mode. Sa isang pinagsamang halaman, ang gas turbine, bilang panuntunan, ay isang accelerator (afterburner), na nagbibigay ng barko ng pagtaas sa bilis ng pasulong.

Gas turbine engine. Ang gas turbine engine ay isang heat engine na idinisenyo upang i-convert ang enerhiya ng fuel combustion sa mekanikal na gawain sa engine shaft. Ang mga pangunahing elemento ng isang gas turbine engine ay isang compressor, isang combustion chamber at isang gas turbine.

Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na GTE na may tuluy-tuloy na pagkasunog ng gasolina sa pare-pareho ang presyon. Theoretical simpleng GTE cycle sa T-S diagram: 1-2 - isentropic (adiabatic) na proseso ng pagtaas ng presyon ng hangin sa compressor; 2-3-isobaric na supply ng init sa CS; 3-4 - isentropic (adiabatic) na proseso ng pagpapalawak ng gas sa turbine; 4-1 isobaric heat removal sa atmospera.

Karamihan sa mga gawain ng pagpapalawak ng gas sa turbine ay ginugol sa pag-compress ng hangin sa compressor, ang natitirang gawain na ginawa ng GTE turbine ay kadalasang inililipat sa power consumer pagkatapos ng conversion at tinatawag na kapaki-pakinabang na gawain.

Sa tinatawag na kumplikadong mga siklo ng GTE, kung saan maaaring makuha ang mas mataas na kahusayan o mas kapaki-pakinabang na trabaho, alinman sa intermediate air cooling (halimbawa, sa pagitan ng mga compressor o kanilang mga yugto), o pangalawang pag-init ng mga gas (sa karagdagang mga istasyon ng compressor sa pagitan ng mga turbine), o pagbabagong-buhay, t .e. ang paggamit ng init ng mga gas na umaalis sa mga turbine para sa preheating compressed air, o anumang posibleng kumbinasyon ng mga paraan na ito. Ang mga makina na ginawa ayon sa isang kumplikadong cycle ay may malalaking masa at sukat kumpara sa isang simpleng cycle na gas turbine engine, ay hindi gaanong mapaglalangan, hindi gaanong maaasahan, at napakakumplikado.

Ang isang makabuluhang disbentaha ng isang simpleng cycle GTE - medyo mababa ang kahusayan - ay maaaring alisin sa pamamagitan ng isang pare-parehong pagtaas sa antas ng pagtaas ng presyon ng hangin Lk sa GTE compressor at temperatura ng gas Toz sa pumapasok sa unang turbine ng GTE (sa gas outlet mula sa CS), na malinaw na kinumpirma ng pagtitiwala ng kahusayan ng GTP sa Lk sa iba't ibang ratios Toz/To: dito ang Toz ay ang ganap na temperatura ng gas sa CS outlet sa buong mga parameter; Ang To ay ang ganap na temperatura ng hangin sa pumapasok sa gas turbine.

Ang pinakamataas na halaga ng kahusayan sa kasalukuyang maaabot na temperatura Toz=1000°C ay nangyayari sa Lk=16-21. Ang Lk na ito ay maaaring ipatupad sa isang multi-stage axial compressor; sa parehong oras, ang gas turbine engine ay maaaring magsama ng dalawang sunud-sunod na naka-install na mga compressor, ang bawat isa ay hinihimok ng isang hiwalay na turbine, o isang compressor, ang katatagan ng mga operating mode na kung saan ay nadagdagan dahil sa paggamit ng mga rotary vanes ng mga straightener sa isang bilang ng mga unang yugto. Sa kasong ito, posible na gumamit ng mga karagdagang aparato na tinitiyak ang katatagan ng mga compressor, lalo na sa mga lumilipas na kondisyon: mga air bypass band, anti-surge valve, atbp.

Actually ang mga gas turbine ay TVD, LPT. TV; ang kumbinasyon ng LPC, LPC, at ang baras na nagkokonekta sa kanila ay bumubuo ng isang low-pressure turbocompressor unit (TKND); isang hanay ng HPC, HPT at ang mga istrukturang nagkokonekta sa kanila - isang high-pressure turbocompressor unit (TKVD): isang bahagi ng GTE, kabilang ang TKND, TKVD at KS, ay madalas na tinatawag na gas generator (GG).

Kaya, ang isang gas turbine engine ay maaaring isaalang-alang bilang isang kumbinasyon ng isang gas generator at isang propulsion turbine.

I-broadcast. Ang pinakamabuting kalagayan sa pagpapatakbo para sa propeller at propulsion turbine ng gas turbine engine ay karaniwang ibinibigay sa magkakaibang bilis. Upang makamit ang katanggap-tanggap na kahusayan, masa at sukat, ang bilis ng pag-ikot ng rotor ng propulsion turbine ay dapat na mas mataas kaysa sa propeller. Ang pagbawas ng bilis ay isinasagawa sa paghahatid na may sapilitan na kinakailangan ng pinakamababang pagkawala ng kuryente.

Ang paghahatid ay maaari ring magsagawa ng iba pang mga pag-andar, sa partikular, "mangolekta" ng kapangyarihan ng ilang mga makina para sa isang propulsor, "ipamahagi" ang kapangyarihan ng isang heat engine sa ilang mga propulsor, paghiwalayin ang mga makina mula sa mga propulsor, reverse, atbp.

Mayroong mekanikal, haydroliko, mga de-koryenteng pagpapadala. Ang huli ay maaaring gumana sa alternating at direktang kasalukuyang. Sa unang kaso, ang pagkalugi ng enerhiya sa paghahatid ay 6-14%, sa pangalawa - 11-19%. Ang mga pagpapadala ng kuryente ay nailalarawan sa pamamagitan ng malalaking masa at sukat: halimbawa, ang bigat ng paghahatid ng kuryente bawat 1 kW ay 7-22 kg. Walang alinlangan, ang mga pakinabang ng paghahatid ng kuryente:

Posibilidad ng paggamit ng hindi maibabalik na pangunahing makina;

Dali ng pamamahala ng pag-install;

Pagbabawas ng haba ng propeller shafts;

Kakulangan ng matibay na koneksyon sa pagitan ng pangunahing makina at propeller, atbp.

Ang isang purong hydraulic transmission ay may medyo mababang kahusayan: 95-96 at 85-88%, ayon sa pagkakabanggit, ng hydraulic clutch at forward torque converter, 70-75% ng reverse torque converter. Para sa kadahilanang ito, ang mga ito ay ginustong gamitin sa kumbinasyon ng isang mekanikal na paghahatid. Ang mekanikal (karaniwang gear) na transmisyon ay may mataas na kahusayan (hanggang sa 98-99%) at pangunahing ginagamit sa mga barko.

Pangkalahatang layout ng GTU. Dalawang pangunahing uri ng mga gas turbine ang ginagamit sa mga barko: na may mga gas turbine engine ng isang pang-industriya (mabigat) na uri; na may isang gas turbine engine ng isang uri ng aviation (light). Ang mga scheme ng layout ng mga gas turbin na ito ay maaaring magkaiba nang malaki. Ang GTU ng pangalawang uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapatupad ng mga gas turbine engine sa isang frame o frameless na bersyon, na may tubular base, sa isang soundproof na pambalot.

Ang maximum na posibleng bahagi ng mga system na nagsisiguro sa pagpapatakbo ng gas turbine engine ay naka-mount dito o sa frame nito; ang mga pangunahing pantulong na mekanismo (halimbawa, ang pangunahing gasolina at mga bomba ng langis) ay nakabitin sa gas turbine engine at hinihimok mula sa yunit ng pag-ikot nito, na nagbabago sa bilis sa pinakamaliit na lawak kapag ang gas turbine engine ay nagbabago mula sa mode hanggang sa mode.

Ang mga system at mekanismo na nagsisiguro sa operasyon nito (halimbawa, mga naka-mount na oil pump) ay naka-mount din sa GTU gearbox. Ang koneksyon ng gas turbine engine na may gearbox ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga bukal.

Kasama sa mga sistema ng turbine ng gas ang mga complex ng iba't ibang mga teknikal na paraan, sa tulong kung saan ang lahat ng mga operating mode ng pag-install, pati na rin ang pagpapanatili nito, ay maaaring isagawa. Conventionally, maaari silang nahahati sa dalawang grupo. Ang unang grupo ay ang mga kumplikadong teknikal na paraan na nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang pag-install, i.e. itakda at panatilihin ang mga kinakailangang mode ng operasyon at baguhin ang mga mode na ito kung kinakailangan.

Kabilang dito ang mga system:

Mga kontrol na nakakaapekto sa supply ng gasolina sa CS, ang start-up at reverse system at iba pang mga system na nagsisiguro sa pagpapanatili at pagbabago ng operating mode;

Magsimula, sa tulong ng kung saan ang GTU ay inilalagay sa pagpapatakbo;

Baliktarin, na nagbibigay ng pagbabago sa direksyon ng paghinto na nilikha ng propeller o iba pang propulsion.

Kasama sa pangalawang pangkat ang mga sumusunod na sistema na nagbibigay ng pinakamainam na kondisyon para sa pagpapatakbo ng mga gas turbine:

Ang gasolina, na binubuo ng mga teknikal na paraan na inilagay sa gas turbine engine, pati na rin sa labas ng engine;

Langis na may mga teknikal na paraan sa gas turbine engine, transmission (reducer) at sa labas ng mga ito;

Paglamig ng tubig sa dagat, kadalasang matatagpuan sa labas ng GTU at nilayon para sa paglamig ng langis ng GTU sa mga oil cooler;

Ang naka-compress na hangin, ang mga teknikal na paraan kung saan matatagpuan pareho sa gas turbine at sa labas ng pag-install;

Pag-flush ng dumadaloy na bahagi;

Anti-icing (GTE inlet heating system) at marami pang iba.

Bilang karagdagan, ang gawain ng gas turbine engine sa barko ay ibinibigay ng air intake at gas outlet device, ang gas turbine engine thermal insulation system.

Marine gas turbines ng pang-industriyang uri. Ang isang halimbawa ng mga installation na ito ay ang GTU-20 ng Paris Commune vessel. Binubuo ito ng dalawang magkatulad na yunit ng GTU-10 na tumatakbo sa pamamagitan ng isang karaniwang gearbox para sa isang CPP. Ang isang tampok ng GTU-20 ay ang naka-block na LPT, na nangangailangan ng pag-install ng isang CPP.

Ang mga halaman ng pang-industriyang uri na MS-1000, MS-3000, MS-5000, MS-7000 at ang kanilang mga pagbabago ng General Electric ay na-convert sa mga barko mula sa mga nakatigil na gas turbine. Ang lahat ng mga ito ay nagpapatakbo sa isang bukas na cycle na may pagbawi ng init mula sa mga flue gas para sa pagpainit ng hangin.

Ang isang tampok ng GTU M5-3012K ay ang drive ng alternator mula sa LPT at ang patuloy na dalas ng kanilang pag-ikot. Ang pangunahing de-koryenteng motor (PM) ng alternating current na may pare-parehong bilis ay nagtutulak sa CPP. Ang pag-install ng M5-3012K kasama ang lahat ng mekanismo at sistema ng serbisyo ay matatagpuan sa itaas na deck ng barko, at ang PED ay nasa silid ng makina.

Mga marine gas turbine ng light type. Sa mga barko, ang mga naturang gas turbine ay nakahanap ng aplikasyon sa mga sumusunod na bersyon:

Sa isang compressor at isang turbine;

May isang turbocharger at libreng TV;

May dalawang turbocharger at libreng TV.

Maraming trabaho ang ginawa upang mai-convert ang mga aviation gas turbine engine para magamit sa mga barko: sa USSR - GTU M-25.

Sa USA, nilikha ang mga gas turbine engine ng mga sumusunod na uri: LM-100, LM-300, LM-1500, LM-2500, LM-5000, FT-4A, FT-4A12, FT-4C-2, atbp. ; sa England - mga uri ng "Olympus", "Mga Lihim", "Gnome", atbp.

Mga halaman ng marine gas turbine na may heat recovery circuit (TUK)

Ang mga M-25 gas turbines na may kapasidad na 25,000 kW ay pinapatakbo sa mga barko ng uri ng Kapitan Smirnov.

Ang head gas-turbine ship na "Kapitan Smirnov" ay isang ro-ro ship na may displacement na 35,000 tonelada. Ito ay dinisenyo upang maghatid ng mga nakabalot na kargamento at mga lalagyan, mayroon itong dalawang gas turbines na may kabuuang kapasidad na 36,800 kW. Bilis ng barko 27 knots. Ang gas turbine ay may mataas na antas ng automation. Walang permanenteng relo sa silid ng makina.

Kinokontrol ng isang mekaniko ang pagpapatakbo ng kagamitan mula sa central control post ng power plant. Ang pangunahing makina ay kinokontrol mula sa tulay ng watch navigator. Mula doon, kinokontrol ang malalakas na thrusters na matatagpuan sa bow at stern. Salamat sa kanila, ang mga mooring operation ay maaaring gawin nang walang tulong ng mga port tugs.

Ang M-25 gas turbine unit ay binubuo ng isang gas turbine engine, isang gearbox at isang heat recovery circuit, na kasama naman ang isang steam boiler na may steam separator at remote control fitting, isang steam turbine na may condenser at auxiliary equipment.

Ang thermal diagram ng gas turbine ay ibinibigay sa fig. 5.2 Ang hangin sa atmospera ay sinipsip ng LPC 6 at sunud-sunod na pinipiga sa LPC at HPC 5. Pagkatapos, ang gasolina ay sinusunog sa combustion chamber 4 sa pare-parehong presyon, at ang resultang gas ay lumalawak nang sunud-sunod sa HPT 3, LPT 2 at propeller turbine (TV) 1. Kaya ang gas ay pumapasok ang utilization boiler 7, kung saan nagbibigay ito ng init sa feed water. Ang singaw mula sa boiler ay ipinadala sa power steam turbine 21, na, kasama ng TV, ay umiikot sa propeller sa pamamagitan ng nababanat na mga coupling at isang gearbox 24. Ang buong kapangyarihan ng HPT at LPT ay ganap na natupok ng HPC at LPC, ayon sa pagkakabanggit.

Ang utilizing boiler (na matatagpuan sa itaas ng GTE gas outlet) ay isang water-tube boiler na may maramihang sapilitang sirkulasyon, mayroon itong hugis-parihaba na cross-section. Ang boiler ay binubuo ng isang economizer, isang evaporator at isang superheater, sa pagitan ng kung saan mayroong mga sinus para sa paglalagay ng mga support beam para sa pangkabit na mga pakete ng tubo, inspeksyon at pagkumpuni ng ibabaw ng pagkasunog. Kasama rin sa boiler ang isang steam separator, na nagsisilbing paghiwalayin ang singaw mula sa pinaghalong steam-water na nagmumula sa boiler evaporator.

Ang steam turbine ay binubuo ng isang control stage sa anyo ng isang two-ringed wheel at pitong pressure stages. Ang welded cast body nito ay ginawa gamit ang mga bearing housing (mga upuan). Ang steam inlet quick-closing valve ay nakakabit sa tuktok na takip, at isang throttle-humidifier unit ay nakakabit sa outlet pipe.

Ang steam turbine rotor ay composite - na may mga nakakabit na disk. Ang thrust comb ay mahalaga sa baras. Ang turbine ay may dalawang suporta at isang thrust bearings. Ang mga thrust bearings ay may mga steel liner na puno ng babbitt. Ang thrust bearing ay double-sided na may self-aligning thrust segments. Ang condenser ay double-flow, ito rin ay isang frame kung saan matatagpuan ang turbine at auxiliary equipment. Ang reducer ay nagbibigay-daan sa pagkonekta at pagdiskonekta sa steam turbine na ang gas turbine engine ay tumatakbo at huminto, tinitiyak ang pag-ikot ng shaft line kapag ang gas turbine engine at ang steam turbine ay hindi gumagana, at ang shaft line ay naharang.

Sa kanang bahagi ng Fig. Ipinapakita ng 5.2 ang heat recovery circuit ng isang bahagi ng pag-install. Ang feed water mula sa isang warm box 15 ay ibinibigay ng electric feed pump 14 sa pamamagitan ng two-pulse power regulator 12 sa power separator 11. Mula dito, ang multiple circulation pump 13 ay nagbibigay ng tubig sa economizer 8. Mula dito, ang tubig ay dumadaan sa mga downcomer patungo sa evaporator 9. Pagkatapos ang steam-water mixture ay pumapasok sa separator. Mula dito, ang wet steam ay nakadirekta sa superheater 10 at higit pa (na-superheated na steam) sa pamamagitan ng pangunahing shut-off valve 19 hanggang sa quick-closing valve 20 ng steam turbine. Ang TUK scheme ay nagbibigay ng pagkuha ng 6,000 kg/h ng superheated steam mula sa pangunahing steam pipeline patungo sa 1,000 kW turbine generator at 2,000 kg/h ng saturated steam mula sa separator para sa mga pangkalahatang pangangailangan ng barko.

kanin. 5.2 Thermal diagram ng GTU na may TUK ng Kapitan Smirnov gas turbine ship (isang gilid)

Ang pangunahing stop valve ay awtomatikong bubukas sa isang steam pressure na 0.4 MPa. Kapag ang presyon sa condenser ay umabot sa 5-6 kPa, ang mabilis na pagsasara ng balbula ay bubukas sa idle na posisyon, at ang steam turbine ay nagsisimulang tumaas ang bilis.

Sa sandaling ang steam turbine ay katumbas ng bilis ng propeller turbine, ang steam turbine ay naka-synchronize at nakakonekta sa gearbox. Sa kasong ito, ang sobrang singaw ay inilalabas sa pamamagitan ng reduction cooling device 22 at ang throttle-humidifier device 23 papunta sa turbine outlet pipe patungo sa condenser 18. Mula doon, ibinabalik ng electric condensate pump 17 ang condensate sa warm box sa pamamagitan ng condensate level controller 16. Pagkatapos uminit ang steam turbine sa idle mode sa loob ng 12 -15 min bumukas nang buo ang UPC at ang steam turbine ay nagsimulang gumana nang buong lakas.

Ang planta ng gas turbine ay maaaring stably pinatatakbo kapwa kapag nagtatrabaho sa TUK at wala ito. Ang TUK ay nakabukas kapag ang feed water ay ibinibigay sa boiler at maaaring isagawa sa anumang mode ng pagpapatakbo ng gas turbine engine (hot start) at kapag ang gas turbine engine ay hindi gumagana (cold start). Ang TUK ay sinisimulan at kinokontrol mula sa gitnang poste ng kontrol. Ang pagkuha ng singaw sa turbogenerator ay ginagawa nang manu-mano.

Ang pag-install ay nagbibigay para sa posibilidad na magtrabaho sa isang cross na paraan. Sa kasong ito, ang gas turbine ay nagpapatakbo sa TUK ng isang panig, ang singaw ay ibinibigay sa steam turbine ng kabilang panig. Kasabay nito, ang gas turbine ng panig na ito ay hindi gumagana (ang tagsibol ay tinanggal mula sa TV patungo sa gearbox), na may ganitong gawain, ang supply ng gasolina ay nabawasan ng halos 2 beses (sa bilis ng barko na halos 20 knots) .

Ang mapagkukunan ng buong yunit ay 100,000 oras (humigit-kumulang 25 taon). Kasabay nito, ang mapagkukunan ng gas turbine engine bago ang pag-aayos ng pabrika ay 25,000 na oras. Pagkatapos ng pag-aayos ng pabrika, ang mapagkukunan ng gas turbine engine ay naibalik. Teknikal na mapagkukunan Ang GTE (bago palitan) ay 50,000 oras (humigit-kumulang 12.5 taon).

Kung mayroong isang ekstrang gas turbine engine sa barko (o isang exchange fund ng gas turbine engine), ang pagpapalit nito ay maaaring isagawa ng mga tauhan ng barko sa loob ng dalawang araw, i.e. sa panahon ng paglo-load at pagbabawas ng mga operasyon sa port. Anuman sa mga unit na nakakabit sa GTE ay maaaring palitan sa loob ng 1-2 oras.

Ang gas turbine engine (Larawan 5.3) ay ginawa sa isang marine (barko) na bersyon.

Binubuo ito ng mga axial compressor na nakaayos sa serye - isang pitong yugto ng HPC 1 at isang siyam na yugto ng HPC 2 ng isang tubular-annular combustion chamber 3, sa housing: na naglalaman ng sampung flame tubes 4 na may mga nozzle at mula sa dalawang yugto ng HPT 5 at LPT 6 at isang apat na yugto ng TV 7 na nakaayos sa serye.

kanin. 5.3 GTU M-25 na may eskematiko na seksyon ng gas turbine engine

Ang mga compressor housing, combustion chamber at tubes ay magkakaugnay sa serye sa pamamagitan ng vertical flanges at bumubuo ng isang solong pabahay.

Mga tanong para sa pagsusuri sa sarili

Ang aparato ng isang gas turbine engine.

Ang aparato ng planta ng gas turbine

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng GTU at GTE.

Ang mga gas turbine unit (GTP) ay isang solong, medyo compact na unit kung saan gumagana ang power turbine at generator nang magkapares. Ang sistema ay naging laganap sa tinatawag na small-scale power industry. Mahusay para sa supply ng kuryente at init ng malalaking negosyo, malayo mga pamayanan at iba pang mga mamimili. Bilang isang patakaran, ang mga gas turbine ay nagpapatakbo sa likidong gasolina o gas.

Sa pagputol gilid ng pag-unlad

Sa pagtaas ng kapasidad ng enerhiya ng mga planta ng kuryente, ang nangungunang papel ay inililipat sa mga yunit ng turbine ng gas at ang kanilang karagdagang ebolusyon - mga pinagsamang-cycle na halaman (CCGT). Kaya, sa mga planta ng kuryente sa US mula noong unang bahagi ng 1990s, higit sa 60% ng mga kinomisyon at modernisadong kapasidad ay naging mga gas turbine at pinagsamang cycle plant, at sa ilang mga bansa sa ilang taon, ang kanilang bahagi ay umabot sa 90%.

Ang mga simpleng GTU ay ginagawa din sa malaking bilang. Ang planta ng gas turbine - mobile, matipid sa operasyon at madaling ayusin - naging pinakamainam na solusyon para masakop ang mga peak load. Sa pagpasok ng siglo (1999-2000), ang kabuuang kapasidad ng mga planta ng gas turbine ay umabot sa 120,000 MW. Para sa paghahambing: noong 1980s, ang kabuuang kapasidad ng mga sistema ng ganitong uri ay 8,000-10,000 MW. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga gas turbine (higit sa 60%) ay inilaan para sa operasyon bilang bahagi ng malalaking binary combined cycle plant na may average na kapangyarihan na humigit-kumulang 350 MW.

Sanggunian sa kasaysayan

Ang mga teoretikal na pundasyon para sa paggamit ng pinagsamang mga teknolohiya ng pag-ikot ay pinag-aralan nang may sapat na detalye sa ating bansa noong unang bahagi ng 60s. Nasa oras na iyon, naging malinaw na ang pangkalahatang landas para sa pagpapaunlad ng thermal power engineering ay konektado nang tumpak sa pinagsamang mga teknolohiya ng cycle. Gayunpaman, ang kanilang matagumpay na pagpapatupad ay nangangailangan ng maaasahan at napakahusay na mga yunit ng turbine ng gas.

Ito ang makabuluhang pag-unlad sa pagtatayo ng gas turbine na nagpasiya sa modernong qualitative leap sa thermal power engineering. Ang ilang mga dayuhang kumpanya ay matagumpay na nalutas ang problema ng paglikha ng mahusay na mga nakatigil na gas turbine sa panahon kung saan ang mga domestic na nangungunang nangungunang organisasyon sa isang command economy ay nagpo-promote ng hindi bababa sa promising steam turbine technologies (STP).

Kung noong 60s ng mga pag-install ng gas turbine ito ay nasa antas na 24-32%, kung gayon sa huling bahagi ng 80s ang pinakamahusay na nakatigil na mga planta ng kuryente ng gas turbine ay mayroon nang isang kadahilanan ng kahusayan (sa autonomous na paggamit) na 36-37%. Ginawa nitong posible na lumikha ng mga CCGT sa kanilang batayan, ang kahusayan na umabot sa 50%. Sa simula ng bagong siglo, ang tagapagpahiwatig na ito ay katumbas ng 40%, at kasama ng pinagsamang mga halaman - kahit na 60%.

Paghahambing ng steam turbine at pinagsamang cycle ng mga halaman

Sa pinagsamang-cycle na mga halaman batay sa mga gas turbine, ang agaran at tunay na pag-asa ay upang makakuha ng kahusayan ng 65% o higit pa. Kasabay nito, para sa mga planta ng steam turbine (binuo sa USSR), kung ang isang bilang ng mga kumplikadong problemang pang-agham na may kaugnayan sa pagbuo at paggamit ng supercritical na singaw ay matagumpay na malulutas, maaari kang umasa para sa isang kahusayan na hindi hihigit sa 46- 49%. Kaya, sa mga tuntunin ng kahusayan, ang mga sistema ng steam turbine ay walang pag-asa na mas mababa kaysa sa pinagsamang mga sistema ng cycle.

Ang mga planta ng kuryente ng steam turbine ay makabuluhang mas mababa sa mga tuntunin ng gastos at oras ng pagtatayo. Noong 2005, sa global merkado ng enerhiya ang presyo ng 1 kW para sa isang CCGT unit na may kapasidad na 200 MW at higit pa ay $500-600/kW. Para sa mga CCGT na mas maliliit na kapasidad, ang gastos ay nasa hanay na $600-900/kW. Ang makapangyarihang mga planta ng gas turbine ay tumutugma sa mga halaga ng 200-250 $/kW. Sa isang pagbawas sa kapangyarihan ng yunit, ang kanilang mga pagtaas ng presyo, ngunit kadalasan ay hindi lalampas sa $ 500 / kW. Ang mga halagang ito ay ilang beses na mas mababa kaysa sa halaga ng isang kilowatt ng kuryente sa mga sistema ng steam turbine. Halimbawa, ang presyo ng naka-install na kilowatt para sa condensing steam turbine power plants ay mula 2000-3000 $/kW.

Kasama sa pag-install ang tatlong pangunahing mga yunit: isang silid ng pagkasunog at isang air compressor. Bukod dito, ang lahat ng mga unit ay nakalagay sa isang prefabricated na solong gusali. Ang compressor at turbine rotors ay mahigpit na konektado sa isa't isa, na sinusuportahan ng mga bearings.

Ang mga silid ng pagkasunog (halimbawa, 14 na piraso) ay inilalagay sa paligid ng compressor, bawat isa sa sarili nitong hiwalay na pabahay. Ang inlet pipe ay ginagamit upang ipasok ang air compressor, at ang hangin ay umaalis sa gas turbine sa pamamagitan ng exhaust pipe. Ang katawan ng gas turbine ay batay sa malalakas na suporta na inilagay sa simetriko sa isang frame.

Prinsipyo ng operasyon

Karamihan sa mga instalasyon ng gas turbine ay gumagamit ng prinsipyo ng tuluy-tuloy na pagkasunog, o isang bukas na ikot:

• Una, ang nagtatrabaho likido (hangin) ay pumped sa atmospheric presyon sa pamamagitan ng isang naaangkop na tagapiga.
• Susunod, ang hangin ay na-compress sa isang mas mataas na presyon at ipinadala sa silid ng pagkasunog.
• Ito ay ibinibigay sa gasolina, na nasusunog sa isang pare-pareho ang presyon, na nagbibigay ng patuloy na supply ng init. Dahil sa pagkasunog ng gasolina, ang temperatura ng gumaganang likido ay tumataas.
• Dagdag pa, ang gumaganang likido (ngayon ay isang gas na, na kung saan ay pinaghalong hangin at mga produkto ng pagkasunog) ay pumapasok sa gas turbine, kung saan, lumalawak sa presyon ng atmospera, ito ay gumagawa ng kapaki-pakinabang na gawain (pinihit ang turbine na bumubuo ng kuryente).
• Pagkatapos ng turbine, ang mga gas ay pinalabas sa kapaligiran, kung saan sarado ang siklo ng pagtatrabaho.
• Ang pagkakaiba sa pagitan ng pagpapatakbo ng turbine at ng compressor ay nakikita ng isang electric generator na matatagpuan sa isang karaniwang baras na may turbine at compressor.

Pasulput-sulpot na mga halaman ng pagkasunog

Hindi tulad ng nakaraang disenyo, ang pasulput-sulpot na mga halaman ng pagkasunog ay gumagamit ng dalawang balbula sa halip na isa.

• Pinipilit ng compressor ang hangin sa combustion chamber sa pamamagitan ng unang balbula habang ang pangalawang balbula ay sarado.
• Kapag ang presyon sa silid ng pagkasunog ay tumaas, ang unang balbula ay sarado. Bilang isang resulta, ang dami ng silid ay sarado.
• Kapag ang mga balbula ay sarado, ang gasolina ay sinusunog sa silid, natural, ang pagkasunog nito ay nangyayari sa isang pare-parehong dami. Bilang isang resulta, ang presyon ng gumaganang likido ay lalong tumataas.
• Susunod, ang pangalawang balbula ay binuksan, at ang gumaganang likido ay pumapasok sa gas turbine. Sa kasong ito, ang presyon sa harap ng turbine ay unti-unting bababa. Kapag ito ay lumalapit sa atmospera, ang pangalawang balbula ay dapat na sarado, at ang una ay dapat buksan at ang pagkakasunod-sunod ng mga aksyon ay paulit-ulit.

Bumaling sa praktikal na pagpapatupad ng isa o isa pang thermodynamic cycle, kailangang harapin ng mga designer ang maraming hindi malulutas na teknikal na mga hadlang. Ang pinaka-katangian na halimbawa: kapag ang halumigmig ng singaw ay higit sa 8-12%, ang mga pagkalugi sa landas ng daloy ay tumataas nang husto, ang mga dinamikong pag-load ay tumataas, at ang pagguho ay nangyayari. Ito sa huli ay humahantong sa pagkasira ng daloy ng landas ng turbine.

Bilang resulta ng mga paghihigpit na ito sa sektor ng enerhiya (para sa pagkuha ng trabaho), dalawang pangunahing thermodynamic Rankine cycle lamang at ang Brayton cycle ang malawakang ginagamit sa ngayon. Karamihan sa mga power plant ay nakabatay sa kumbinasyon ng mga elemento ng mga siklong ito.

Ginagamit ang Rankine cycle para sa mga gumaganang fluid na gumagawa ng phase transition sa panahon ng pagpapatupad ng cycle; ang mga steam power plant ay gumagana ayon sa naturang cycle. Para sa mga gumaganang likido na hindi ma-condensed sa ilalim ng tunay na mga kondisyon at tinatawag nating mga gas, ang Brayton cycle ay ginagamit. Ang mga planta ng gas turbine at mga internal combustion engine ay gumagana ayon sa cycle na ito.

Ginamit na gasolina

Ang karamihan sa mga gas turbine ay idinisenyo upang gumana sa natural na gas. Minsan ang likidong gasolina ay ginagamit sa mga sistema ng mababang kapangyarihan (mas madalas - daluyan, napakabihirang - mataas na kapangyarihan). Ang isang bagong trend ay ang paglipat ng mga compact gas turbine system sa paggamit ng mga solidong nasusunog na materyales (karbon, mas madalas na pit at kahoy). Ang mga uso na ito ay nauugnay sa katotohanan na ang gas ay isang mahalagang teknolohikal na hilaw na materyal para sa industriya ng kemikal kung saan ang paggamit nito ay kadalasang mas matipid kaysa sa sektor ng enerhiya. Ang produksyon ng mga planta ng gas turbine na may kakayahang gumana nang mahusay sa solid fuel ay aktibong nakakakuha ng momentum.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang panloob na combustion engine at isang gas turbine

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga gas turbine complex ay ang mga sumusunod. Sa isang internal combustion engine, ang mga proseso ng air compression, fuel combustion at expansion ng combustion products ay nangyayari sa loob ng iisang structural element na tinatawag na engine cylinder. Sa mga gas turbine, ang mga prosesong ito ay nahahati sa magkakahiwalay na mga yunit ng istruktura:

• ang compression ay isinasagawa sa compressor;
• pagkasunog ng gasolina, ayon sa pagkakabanggit, sa isang espesyal na silid;
• Ang pagpapalawak ay isinasagawa sa isang gas turbine.

Bilang resulta, sa istruktura, ang mga gas turbine at internal combustion engine ay may kaunting pagkakatulad, bagama't gumagana ang mga ito ayon sa mga katulad na thermodynamic cycle.

Konklusyon

Sa pag-unlad ng small-scale power generation at ang pagtaas ng kahusayan nito, ang GTP at STP system ay sumasakop ng pagtaas ng bahagi sa pangkalahatang sistema ng enerhiya ng mundo. Alinsunod dito, ang operator ng mga pag-install ng gas turbine ay lalong in demand. Kasunod ng mga kasosyong Kanluranin, ang ilang mga tagagawa ng Russia ay nakabisado ang paggawa ng mga matipid na gas turbine unit. Ang unang bagong henerasyon ng combined-cycle power plant sa Russian Federation ay ang Severo-Zapadnaya CHPP sa St. Petersburg.

Sa ngayon ay napag-usapan lamang natin ang tungkol sa gas turbine mismo, hindi

* * nagtatanong kung saan nanggagaling ang gas na nagpapagana nito.

Ang gumaganang singaw ay pumapasok sa steam turbine mula sa steam boiler. Anong mga aparato ang kailangan upang pakainin ang gas turbine na may gumaganang gas?

Para sa pagpapatakbo ng isang gas turbine, kailangan ang isang gas na may malaking supply ng enerhiya. Ang enerhiya ng isang gas - ang kakayahang magsagawa ng mekanikal na trabaho sa ilalim ng ilang mga kundisyon - ay nakasalalay sa presyon at temperatura. Kung mas naka-compress ang gas at mas mataas ang temperatura nito, mas maraming mekanikal na gawain ang magagawa nito sa panahon ng pagpapalawak nito. Nangangahulugan ito na ang naka-compress at pinainit na gas ay kinakailangan para sa pagpapatakbo ng mga turbine. Mula dito ay malinaw kung aling mga aparato ang dapat isama sa isang pag-install ng gas turbine (o gas turbine engine). Ito ay, una, isang aparato para sa pag-compress ng hangin, at pangalawa, isang aparato para sa pagpainit nito.

At, pangatlo, ang gas turbine mismo, na nagpapalit ng panloob na enerhiya ng naka-compress at pinainit na gas sa mekanikal na gawain.

Ang pag-compress ng hangin ay isang mahirap na gawain. Ito ay mas mahirap na ipatupad ito kaysa sa pagbibigay ng likidong gasolina sa silid ng pagkasunog. Halimbawa, upang matustusan ang isang kilo ng kerosene bawat segundo sa isang combustion chamber na may presyon na 10 atmospheres, kinakailangan na gumastos ng humigit-kumulang 2 lakas-kabayo, at upang i-compress ang isang kilo ng hangin bawat segundo hanggang 10 atmospheres, humigit-kumulang 400 lakas-kabayo ang kailangan. At sa mga planta ng gas turbine, ang isang kilo ng kerosene ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 60 kilo ng hangin.

Nangangahulugan ito na 12 libong beses na mas maraming kapangyarihan ang dapat gastusin sa pagbibigay ng hangin sa silid ng pagkasunog na may presyon ng 10 mga atmospheres kaysa sa pagbibigay ng likidong gasolina.

Upang i-compress ang hangin, ginagamit ang mga espesyal na makina, na tinatawag na mga supercharger o compressor. Natatanggap nila ang mekanikal na enerhiya na kinakailangan para sa kanilang trabaho mula sa gas turbine mismo. Compressor at tour-

Ang mga bin ay naka-mount sa isang baras, at ang turbine, sa panahon ng operasyon, ay nagbibigay ng bahagi ng kapangyarihan nito sa air compressor.

Dalawang uri ng compressor ang ginagamit sa mga planta ng gas turbine: centrifugal at axial.

Ang centrifugal compressor (Figure 6), gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ay gumagamit ng centrifugal force upang i-compress ang hangin. Ang nasabing compressor ay binubuo ng isang inlet pipe kung saan ang panlabas na hangin ay pumapasok sa compressor; isang disk na may gumaganang mga blades, madalas na tinatawag na isang impeller (Larawan 7); ang tinatawag na diffuser, kung saan pumapasok ang hangin na umaalis sa impeller, at ang mga tubo ng labasan, na naglalabas ng naka-compress na hangin sa patutunguhan nito, halimbawa, sa silid ng pagkasunog ng isang planta ng gas turbine.

Ang hangin na pumapasok sa centrifugal compressor ay kinuha ng mga blades ng isang mabilis na umiikot na impeller at, sa ilalim ng pagkilos ng centrifugal force, ay itinapon mula sa gitna hanggang sa circumference. Ang paglipat kasama ang mga channel sa pagitan ng mga blades at umiikot sa disk, ito ay pinipiga ng mga puwersang sentripugal. Ang mas mabilis na pag-ikot ng impeller, mas malaki ang compression ng hangin. Sa modernong mga compressor, ang bilis ng circumferential ng impeller ay umabot sa 500 metro bawat segundo. Sa kasong ito, ang presyon ng hangin sa labasan ng impeller ay humigit-kumulang 2.5 atmospheres. Bilang karagdagan sa tumaas na presyon, ang hangin, na dumadaan sa pagitan ng mga blades, ay nakakakuha ng isang mataas na bilis, malapit sa magnitude sa circumferential na bilis ng impeller. Pagkatapos ang hangin ay dumaan sa isang diffuser - isang unti-unting lumalawak na channel. Kapag gumagalaw sa naturang channel, bumababa ang bilis ng hangin, at tumataas ang presyon. Sa labasan ng diffuser, ang hangin ay karaniwang may presyon na humigit-kumulang 5 atmospheres.

Ang mga centrifugal compressor ay simple sa disenyo. Ang mga ito ay magaan at maaaring gumana nang medyo mahusay sa iba't ibang bilis ng baras at mga rate ng daloy ng hangin. Tiniyak ng mga katangiang ito ang kanilang malawak na aplikasyon sa teknolohiya. Gayunpaman, ang mga centrifugal compressor ay walang sapat na mataas na kahusayan - 70-75% lamang. Samakatuwid, sa mga halaman ng gas turbine, kung saan maraming enerhiya ang ginugugol sa air compression, ang mga axial-type compressor ay mas madalas na ginagamit. Ang kanilang kahusayan ay mas mataas, umabot ito sa 85-90%. Ngunit sa disenyo nito, ang isang axial compressor ay mas kumplikado kaysa sa isang centrifugal at may mas maraming timbang.

Ang isang axial compressor ay binubuo ng ilang mga impeller, na mahigpit na naka-mount sa isang baras at inilagay sa isang channel kung saan gumagalaw ang hangin. Ang bawat impeller ay isang disk na may mga blades sa gilid. Kapag mabilis na umiikot ang impeller, pinipiga ng mga blades ang hangin na dumadaan sa channel at pinapataas ang bilis nito.

Sa likod ng bawat impeller ay inilalagay ang isang hilera ng mga nakapirming blades - isang guide vane, na higit na nagpapataas ng presyon ng hangin at nagsasabi sa jet ng kinakailangang direksyon.

Ang impeller na may isang hilera ng mga fixed guide vanes sa likod nito ay tinatawag na compressor stage. Ang isang yugto ng isang axial compressor ay nagpapataas ng presyon ng hangin ng mga 1.3 beses. Upang makakuha ng mas maraming presyon, ginagamit ang mga axial compressor na may ilang yugto. Ang mga axial compressor ay ginagamit upang makakuha ng mataas na presyon.

14, 16 at higit pang mga hakbang. Sa multistage axial compressors, ang mga rotor blades ay minsan ay naka-mount hindi sa hiwalay na mga disk, ngunit sa isang karaniwang guwang na baras, ang tinatawag na drum. Ang umiikot na bahagi ng compressor (drum na may mga hanay ng mga blades o impeller na naka-mount sa baras) ay tinatawag na rotor (Larawan 8), at ang mga nakapirming guide vanes na naka-mount sa compressor casing ay tinatawag na stator nito.

Ang axial compressor ay nakuha ang pangalan nito dahil ang hangin ay gumagalaw sa kahabaan ng axis nito, sa kaibahan sa centrifugal compressor, kung saan ang hangin ay gumagalaw sa radial na direksyon.

Ang naka-compress na hangin sa compressor hanggang sa isang mataas na presyon ay pinapakain sa silid ng pagkasunog. Dito, ang likidong gasolina ay na-injected sa air stream sa pamamagitan ng mga spray nozzle, na kung saan ay ignited sa parehong paraan tulad ng ginagawa sa panloob na combustion engine - sa tulong ng isang electric kandila. Gumagana lamang ang spark plug kapag naka-start ang makina. Ang karagdagang pagkasunog ay nangyayari nang tuluy-tuloy. Naglalabas ito ng malaking halaga ng init. Ang pagkasunog ng isang kilo ng kerosene ay naglalabas ng 10,500 calories ng init.

Ang mas maraming init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, mas mataas ang temperatura ng mga gas sa dulo ng silid ng pagkasunog. Kung ang 1 kilo ng kerosene ay inilapat sa 15 kilo ng hangin, ang temperatura ng gas ay aabot sa humigit-kumulang 2500 ° C. Sa ganoong kataas na temperatura ng gas, ang operasyon ng isang planta ng gas turbine ay magiging napakahusay. Gayunpaman, ang materyal ng mga blades ng nozzle apparatus at ang gumaganang blades ng turbine ay hindi makatiis sa naturang pag-init. Ang pinakamahusay na modernong init-lumalaban alloys na ginagamit sa sasakyang panghimpapawid gas turbine engine ay nagbibigay-daan sa pagpapatakbo sa mga temperatura ng gas ng pagkakasunud-sunod ng 900 ° C. Sa mga turbine na tumatakbo sa mga planta ng kuryente, kung saan kinakailangan ang mas mahabang buhay ng serbisyo at mas mura ang mga haluang metal, ang pinapayagang temperatura ng gas ay mas mababa pa. Samakatuwid, sa mga silid ng pagkasunog ng mga halaman ng gas turbine sa

Ang 1 kilo ng kerosene o langis ay binibigyan ng 50-80 kilo ng hangin. Sa ratio na ito, sa dulo ng combustion chamber, ang temperatura ng mga gas ay itinatag, na pinapayagan ng lakas ng mga blades.

Ang pagdidisenyo ng isang combustion chamber para sa mga planta ng gas turbine ay isang kumplikadong problemang pang-agham at teknikal. Ang isang bilang ng mga mahigpit na kinakailangan ay ipinapataw sa silid ng pagkasunog, ang pagganap ng buong pag-install ay nakasalalay sa katuparan nito. Narito ang pinakamahalaga sa mga kinakailangang ito. Una, kinakailangan upang matiyak ang kumpletong pagkasunog ng gasolina. Kung ang gasolina ay walang oras upang ganap na masunog sa silid ng pagkasunog, kung gayon ang bahagi ng enerhiya nito ay masasayang nang walang kabuluhan. Ang kahusayan ng planta ng gas turbine ay bababa. Bukod dito, ang gasolina na walang oras upang masunog sa silid ng pagkasunog ay magsisimulang masunog sa pagitan ng mga blades ng turbine, na hahantong sa pagkasunog at pagkasira ng mga blades, iyon ay, sa isang aksidente. Imposible ring payagan ang gas na pumasok sa turbine, sa halip na magkaroon ng parehong temperatura sa buong cross section, sa isang lugar, halimbawa, 600 ° C, at sa isa pa - 1200 °. Samakatuwid, kinakailangan upang matiyak ang isang mahusay na paghahalo ng mga gas bago lumabas sa silid, upang ibukod ang posibilidad ng mga indibidwal na "torches" ng gas na may mataas na temperatura na tumagos sa turbine. Sa wakas, ang mga dingding ng silid ng pagkasunog ay dapat na pinalamig nang mabuti upang maprotektahan ang mga ito mula sa pagkasunog.

Upang malutas ang lahat ng mga problemang ito, ang daloy ng hangin sa mga combustion chamber ng mga gas turbine engine ay nahahati sa dalawang bahagi (Larawan 9). Ang isang mas maliit na bahagi ng daloy ay nakadirekta sa panloob na bahagi chambers - sa tinatawag na flame tube. Doon, ang gasolina ay nasusunog sa isang mataas na temperatura (ang mataas na temperatura ay nagbibigay-daan sa sapat

kumpletong pagkasunog). Ang natitirang bahagi ng hangin ay hindi nakikilahok sa pagkasunog. Nililinis nito ang flame tube mula sa labas at pinapalamig ito. Pagkatapos ang malamig na hangin ay may halong mainit na gas. Para sa mas mahusay na paghahalo sa mga dingding ng tubo, malaking numero maliliit na butas kung saan ang malamig na hangin ay ipinapasok sa maliliit na bahagi at hinaluan ng mga mainit na gas. Dahil sa supply na ito ng cooling air, ang temperatura ng gas na malapit sa mga dingding ay mas mababa kaysa sa gitna ng flame tube. Nakakatulong din ito sa proteksyon nito mula sa pagkasunog.

Ang combustion chamber ng isang planta ng gas turbine ay karaniwang matatagpuan sa pagitan ng compressor at ng turbine. Sa pag-aayos na ito, ang daloy ng mga gas ay direktang napupunta mula sa pasukan ng pag-install patungo sa labasan nito. Ngunit sa gitna ng pag-install mayroong isang baras na kumokonekta sa turbine sa compressor. Ang baras na ito ay hindi dapat maging masyadong mainit, kung hindi man ay bababa ang lakas nito. Samakatuwid, ang silid ng pagkasunog ay ginawang annular o isa

Ang karaniwang silid ay pinalitan ng 6-10 magkahiwalay na silid na matatagpuan sa isang bilog sa paligid ng baras.

Naging pamilyar ka sa tatlong pangunahing bahagi ng planta ng gas turbine: ang air compressor, combustion chamber, at gas turbine. Sa fig. Ang 10 ay nagpapakita ng diagram ng isang gas turbine engine. Narito kung paano ito gumagana.

Ang compressor ay kumukuha ng hangin mula sa atmospera at pinipiga ito. Ang naka-compress na hangin ay pumapasok sa silid ng pagkasunog, kung saan, dahil sa pagkasunog ng gasolina, ang temperatura nito ay tumataas ng ilang daang degree. Ang presyon ng gas

Nananatiling humigit-kumulang pare-pareho. Samakatuwid, ang mga makina ng ganitong uri ay tinatawag na mga gas turbine engine na may patuloy na presyon ng pagkasunog. Mula sa silid ng pagkasunog, ang gas na may mataas na presyon at temperatura, at samakatuwid ay may malaking supply ng enerhiya, napupunta sa turbine. Doon, ang proseso ng pag-convert ng enerhiya ng compressed at heated gas sa kapaki-pakinabang na trabaho ay nagaganap.

Gumagana ang gas sa turbine sa panahon ng pagpapalawak, iyon ay, kapag bumababa ang presyon nito. Sa karamihan ng mga planta ng gas turbine, ang presyon ng gas ay nababawasan sa atmospheric pressure. Nangangahulugan ito na sa turbine mayroong isang proseso na kabaligtaran sa nangyayari sa compressor.

Kung ang temperatura ng hangin sa labasan ng compressor at sa pasukan sa turbine ay pareho, kung gayon kapag lumawak ang hangin sa turbine, gagawin nito ang parehong gawain na ginugol sa pag-compress nito sa compressor - sa kondisyon na walang mawawalang enerhiya sa air friction at sa pag-ikot nito. At isinasaalang-alang ang mga pagkalugi na ito, ang hangin ay gagawa ng mas kaunting trabaho sa turbine kaysa sa trabaho na kinakailangan upang paikutin ang compressor. Malinaw na walang silbi ang gayong pagsasaayos. Ngunit pinipiga ng compressor ang malamig na hangin, at isang napakainit na gas ang pumapasok sa turbine. Samakatuwid, ang gawain ng pagpapalawak ng gas ay 1.5-2 beses na mas malaki kaysa sa kinakailangan para sa compressor. Halimbawa, kung ang isang gas turbine ay bubuo ng lakas na 10,000 lakas-kabayo, kung gayon humigit-kumulang 6,000 lakas-kabayo ang dapat gastusin sa pag-ikot ng compressor na konektado dito.

Puwersa. Ang natitirang libreng kapangyarihan na 4,000 lakas-kabayo ay maaaring gamitin upang iikot ang isang electric generator, isang propeller ng barko, isang propeller ng sasakyang panghimpapawid, o anumang iba pang mekanismo.

Para sa pagpapatakbo ng isang gas turbine engine, kinakailangan ang isang bilang ng mga pantulong na yunit: mga bomba ng gasolina, mga awtomatikong aparato na kumokontrol sa operasyon nito, isang lubrication at cooling system, isang control system, atbp.

Upang simulan ang isang gas turbine engine, kinakailangang paikutin ang rotor nito (Larawan 11) hanggang sa ilang daang rebolusyon kada minuto. Ang isang maliit na pantulong na motor na tinatawag na starter ay nagsisilbi sa layuning ito. Para sa malalaking gas turbine engine, ang starter ay kadalasang maliliit na gas turbine engine na may order na 100 lakas-kabayo, at kung minsan ay higit pa. Ang mga starter na ito ay pinapaikot naman ng maliliit na de-kuryenteng motor na pinapagana ng baterya.

Ang ideya ng posibilidad ng paggamit ng daloy ng mga mainit na gas - *** ang tawag para sa mekanikal na trabaho ay nagmula sa napakatagal na panahon ang nakalipas. Kahit na 450 taon na ang nakalilipas, ang mahusay na siyentipikong Italyano na si Leonardo da Vinci ay nagbigay ng paglalarawan ng isang gulong na may mga blades na naka-install sa isang tsimenea sa itaas ng apuyan. Sa ilalim ng impluwensya ng daloy ng gas, ang naturang gulong ay maaaring paikutin at paandarin ang dumura. Ang gulong ni Leonardo da Vinci ay maaaring ituring na prototype ng isang gas turbine.

Noong 1791, ang Englishman na si John Barber ay kumuha ng patent para sa isang gas turbine. Ayon sa pagguhit na nakakabit sa patent, maiisip ng isa na ang pag-install, ayon sa may-akda, ay dapat na gumana sa sunugin na gas na nakuha sa pamamagitan ng distillation ng solid o likidong gasolina. Ang gas ay pumped sa reservoir gamit ang isang primitive compressor. Mula dito, pumasok siya sa silid ng pagkasunog, kung saan hinaluan niya ang hangin na ibinibigay ng pangalawang compressor, at nag-apoy. Ang mga produkto ng pagkasunog ay nagmula sa silid patungo sa gulong ng turbine. Gayunpaman, sa kasalukuyang antas ng teknolohikal na pag-unlad, hindi posible na ipatupad ang isang gas turbine. Ang unang gas turbine ay nilikha lamang sa pinakadulo ng ika-19 na siglo ng imbentor ng Russia na si P. D. Kuzminsky, na, tulad ng nasabi na natin, ay nagtayo din ng unang steam turbine para sa mga sasakyang dagat.

Ang gas turbine engine, na itinayo noong 1897 ayon sa proyekto ng P. D. Kuzminsky, ay binubuo ng isang air compressor, isang combustion chamber at isang radial turbine (Fig. 12). Inilapat ni Kuzminsky ang paglamig ng tubig ng silid ng pagkasunog. Pinalamig ng tubig ang mga dingding at pagkatapos ay pumasok sa silid. Ang supply ng tubig ay nagpababa ng temperatura at sa parehong oras ay nadagdagan ang masa ng mga gas na pumapasok sa turbine, na dapat ay nadagdagan ang kahusayan ng pag-install. Sa kasamaang palad, ang gawain ni Kuzminsky ay hindi nakatagpo ng anumang suporta mula sa gobyerno ng tsarist.

Pagkatapos ng 7 taon, noong 1904, isang gas turbine ang itinayo sa ibang bansa ayon sa proyekto ng German engineer na si Stolz, ngunit praktikal na aplikasyon hindi niya natanggap, dahil marami siyang pagkukulang.

Noong 1906, ang mga inhinyero ng Pransya na sina Armango at Lemal ay nagtayo ng isang gas turbine na may kapasidad na 25 lakas-kabayo, at pagkatapos ay isa pang may kapasidad na 400 lakas-kabayo. Ang kahusayan ng pag-install na ito ay 3% lamang.

Ang mga pagsusuri sa mga unang yunit ng gas turbine ay nagpakita na upang madagdagan ang kanilang kahusayan, kinakailangan upang makamit ang isang makabuluhang pagtaas sa kahusayan ng compressor at turbine, pati na rin upang madagdagan.

Ang temperatura ng mga gas sa silid ng pagkasunog. Nag-udyok ito sa maraming imbentor na maghanap ng iba pang disenyo ng gas turbine. Nagkaroon ng pagnanais na mapupuksa ang compressor upang maiwasan ang malaking pagkawala ng enerhiya sa panahon ng air compression. Ngunit ang turbine ay maaari lamang gumana kapag ang gas pressure sa combustion chamber ay mas mataas kaysa sa likod ng turbine. Kung hindi, ang gas ay hindi dadaloy mula sa silid patungo sa turbine at hindi magtutulak sa impeller nito. Sa patuloy na proseso ng pagkasunog sa silid, ang paggamit ng isang compressor na nagbibigay ng compressed air ay hindi maiiwasan. Gayunpaman, kung gagawin mong paulit-ulit ang proseso ng pagkasunog, maaari kang tumanggi

Mula sa isang compressor o gumamit ng isang compressor na nagbibigay ng isang maliit na halaga ng hangin at, nang naaayon, kumonsumo ng mas kaunting kapangyarihan. Ang hangin ay ibinibigay sa tulad ng isang pulsating chamber sa isang oras na walang pagkasunog sa loob nito at ang presyon ay napakababa. Matapos makapasok ang hangin at mag-inject ng gasolina, ang pasukan ng silid ay magsasara, ang isang flash ay nangyayari. Dahil ang silid ay sarado at ang mga gas ay hindi maaaring lumawak, ang presyon sa loob nito ay tumataas nang husto. Matapos dumaloy ang mga gas palabas sa silid patungo sa turbine, bubukas ang balbula ng pumapasok at isang bagong bahagi ng hangin ang pumapasok sa silid. Kaya, sa pamamagitan ng pagsasagawa ng proseso ng pagkasunog sa isang pare-parehong dami ng mga gas, iyon ay, sa isang saradong silid, posible na madagdagan ang kanilang presyon nang walang tulong ng isang tagapiga.

Noong 1908, ang inhinyero ng Russia na si V.V.

Ang Karovodin ay lumikha ng isang eksperimentong modelo ng naturang gas turbine (Larawan 13). Ang silid ay sarado sa panahon ng pagkasunog ng gasolina dito sa tulong ng isang espesyal na balbula. Ang turbine ay may apat na combustion chamber, kung saan ang gas ay dumaan sa apat na mahabang nozzle patungo sa impeller. Sa panahon ng pagsubok, nakabuo ang modelo ng lakas na 1.6 lakas-kabayo; ang kahusayan ay 3% lamang. Ang turbine na ito ay hindi pa angkop para sa pang-industriya na paggamit.

Ang inhinyero ng Aleman na si Holz-wart ay nagtrabaho din nang mahabang panahon sa paglikha ng mga gas turbine na may patuloy na dami ng pagkasunog. Ayon sa kanyang mga proyekto, sa panahon ng 1914-1920 mayroong
ilang mga turbine na may kapasidad na 500 hanggang 2000 lakas-kabayo ang itinayo. Gayunpaman, wala sa kanila ang angkop para sa pang-industriyang operasyon. Noong 1930s lamang na nagtagumpay ang Swiss company na Brown-Boveri sa paglikha ng ilang mga turbine na may pare-parehong dami ng pagkasunog na angkop para sa praktikal na operasyon. Sa kasalukuyan, ang trabaho sa naturang mga turbine ay halos ganap na huminto.

Ibang landas ang tinahak ng ating mga siyentipiko. Inhinyero

Si V. Kh. Abiants sa kanyang aklat na "Theory of Aviation Gas Turbines" ay sumulat tungkol sa mga gawa ng mga espesyalista ng Sobyet:

"Ang isa sa mga pangunahing merito ng mga siyentipiko ng Sobyet ay pinatunayan nila ang pagiging posible at mga prospect ng pagbuo ng mga turbin na may patuloy na presyon ng pagkasunog, habang ang mga dayuhang inhinyero ng gas turbine ay nagtrabaho sa larangan ng mga turbin na may patuloy na dami ng pagkasunog. Ang lahat ng kasunod na pag-unlad ng mga turbine ng gas, kabilang ang mga aviation, ay mahusay na nakumpirma ang mga pagtataya ng mga siyentipiko ng Sobyet, dahil ang pangunahing daan para sa pagbuo ng mga turbine ng gas ay naging landas ng paglikha ng mga turbin na may patuloy na presyon ng pagkasunog.

Pinatunayan ng mga gawa ng mga siyentipiko ng Sobyet na ang mga planta ng gas turbine na may pare-parehong presyon ng pagkasunog sa isang sapat na mataas na temperatura ng gas ay maaaring magkaroon ng mataas na kahusayan.

Noong 1939, si Propesor V. M. Makovsky ay nagtayo ng isang gas turbine na may patuloy na presyon ng pagkasunog sa Kharkov Turbine Generator Plant. Ang kapangyarihan nito ay 400 kilowatts. Ang baras, disk at guwang na blades ng turbine ay pinalamig ng tubig. Ang Makovsky turbine ay idinisenyo upang gumana sa nasusunog na gas na nakuha bilang resulta ng underground gasification. matigas na uling. Ito ay na-install at matagumpay na nasubok sa isa sa mga minahan sa Gorlovka.

Sa kasalukuyan, ang aming mga pabrika ay gumagawa ng iba't ibang uri ng mataas na kahusayan na mga gas turbine.

Bagama't ang planta ng gas turbine ay mas simple sa disenyo kaysa sa isang reciprocating internal combustion engine, kinailangan ito ng maraming pananaliksik upang malikha ito. Iyon ang dahilan kung bakit lamang sa ating panahon, batay sa mga modernong tagumpay ng agham at teknolohiya, posible na lumikha ng isang mahusay na gas turbine engine.

Anong mga pang-agham na problema ang kailangang lutasin ng mga siyentipiko bago gawing posible ang paggawa ng mga planta ng gas turbine?

Kapag lumilikha ng isang gas turbine, kinakailangan na magsikap upang matiyak na ang buong posibleng paggamit ng enerhiya ng gas, upang mabawasan ang mga pagkalugi nito dahil sa alitan at pagbuo ng puyo ng tubig. Ang mataas na bilis ng paggalaw ng gas sa pamamagitan ng turbine ay ginagawang posible na makakuha ng mataas na kapangyarihan mula sa isang maliit na pag-install. Ngunit sa parehong oras, ang gayong bilis ay puno ng panganib ng malaking pagkawala ng enerhiya. Kung mas malaki ang bilis ng paggalaw ng isang likido o gas, mas malaki ang pagkawala ng enerhiya dahil sa friction at pagbuo ng mga vortices.

Upang makabuo ng isang planta ng gas turbine na may mataas na kahusayan, kinakailangan upang piliin ang pinaka-kapaki-pakinabang na mga sukat, hugis at kamag-anak na posisyon ng mga bahagi ng compressor at turbine. At para dito kinakailangan na pag-aralan ang paggalaw ng mga gas at alamin kung paano ito nakakaapekto sa mga solidong katawan na dumadaloy sa paligid. Ang pag-aaral ng gas motion ay kinakailangan para sa pagpapaunlad ng maraming sangay ng teknolohiya.

Ang unang gawain ng mga siyentipiko sa larangang ito ay pag-aralan ang paggalaw ng gas sa medyo mababang bilis, kapag halos hindi ito naka-compress. Dahil ang paggalaw ng isang hindi mapipigil na gas ay sumusunod sa parehong mga batas tulad ng paggalaw ng isang likido, ang sangay ng agham na ito ay tinatawag na hydrodynamics ("hydr" ay Greek para sa tubig).

Kasabay nito, ang agham ng molekular na istraktura ng isang gas, ng mga proseso ng pagbabago ng estado nito sa ilalim ng impluwensya ng presyon at temperatura, ay umuunlad. Tinatawag itong thermodynamics (mula sa salitang Latin na "thermo" - init).

Sa kurso ng pagbuo ng hydrodynamics, naging kinakailangan na isaalang-alang ang mga katangian ng isang gas na nakikilala ito mula sa isang likido. At sa batayan ng hydrodynamics, lumitaw ang aerodynamics - ang agham ng mga batas ng daloy ng hangin at ang daloy ng hangin sa paligid ng mga katawan. Kasabay nito, ang hitsura mga steam turbine nag-udyok sa mga thermodynamic scientist - miks na siyasatin ang mga isyu gaya ng pag-agos ng mga gas at singaw mula sa mga nozzle.

Sa proseso ng kanilang pag-unlad, ang hydrodynamics at thermodynamics, na nagpapalawak ng hanay ng mga isyu na pinag-aralan, tumagos nang mas malalim at mas malalim sa kakanyahan ng mga pisikal na phenomena, ay lumapit sa isa't isa. Kaya, lumitaw ang isa pang bagong sangay ng agham - dinamika ng gas, na pinag-aaralan ang mga batas ng paggalaw ng gas mataas na bilis at mga thermal na proseso na nagaganap sa gas stream.

Ang agham na ito ay nagsilbing teoretikal na batayan para sa pagbuo ng mga makina ng turbine ng gas. Ang unang pangunahing gawain sa teorya ng mga turbine ng gas ay isinagawa ng natitirang Czech scientist na si Stodola, mga propesor ng Sobyet na si V. M. Makovsky, V. V. Uvarov at isang bilang ng iba pang mga siyentipiko.

Ang pag-unlad ng mga teoretikal na pundasyon ng teknolohiya ng gas turbine at ang eksperimentong gawain sa lugar na ito na nagsimula sa maraming bansa sa mundo ay nagpakita na ang pinakamahalagang gawain sa pag-unlad ng mga makina ng ganitong uri ay ang pagpapabuti ng kanilang landas ng daloy, i.e. ang mga elementong iyon. ng engine kung saan dumadaloy ang gas: air intake, compressor, chamber combustion, turbines at nozzles. Una sa lahat, mayroong isang katanungan tungkol sa pag-unlad ng teorya ng mga compressor at turbine, na madalas na tinutukoy ng parehong terminong "mga makina ng balisa". Ito ang tiyak na solusyon sa pangunahing problemang ito na kinuha ng mga siyentipikong Sobyet. Batay sa makikinang na mga gawa ni Euler, Bernoulli, Zhukovsky, Chaplygin, nilikha ng mga siyentipiko ng Sobyet ang teorya ng mga makina ng turbine ng gas.

Ang isang pambihirang mahalagang kontribusyon sa teorya ng mga gas turbine engine ay ginawa ng Academician B. S. Stechkin. Ang kanyang mga paggawa ay lumikha ng isang magkakaugnay na teorya ng mga bladed machine. Gumawa siya ng mga pamamaraan para sa pagkalkula ng axial at centrifugal compressor. Siya ang lumikha ng teorya ng pinakakaraniwang gas turbine jet engine sa modernong aviation.

Malalim teoretikal na pag-aaral at ang mabungang eksperimentong gawain sa mga compressor ay isinagawa ng mga propesor na K. A. Ushakov, V. N. Dmitrievsky, K. V. Kholshchevnikov, P. K. Kazandzhan at isang bilang ng iba pang mga siyentipiko. Ang isang makabuluhang kontribusyon sa teorya ng mga bladed machine ay ang gawain ng akademikong Ukrainian na si G. F. Proskur "Hydrodynamics ng isang turbomachine", na inilathala noong 1934.

Ang teorya ng mga gas turbine at gas turbine engine sa kabuuan ay nakatuon sa gawain ng mga propesor na si G.S. Zhi -

Ridkoy, A. V. Kvasnikov, P. I. Kirillov, Ya. I. Shnee, G. P. Zotikov at marami pang iba.

Maraming trabaho ang ginawa ng mga siyentipiko upang lumikha ng pinakakapaki-pakinabang na anyo ng mga blades ng turbine. Ang pagpapatakbo ng isang talim ng turbine ay magkapareho sa pagpapatakbo ng isang pakpak ng sasakyang panghimpapawid. Gayunpaman, mayroon ding mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan nila. Ang pakpak ay gumagana sa paghihiwalay, at ang turbine blade ay gumagana sa paligid ng iba pang mga blades. Sa huling kaso, lumalabas, tulad ng sinasabi nila, isang "sala-sala ng mga profile". Ang impluwensya ng mga kalapit na blades ay lubos na nagbabago sa pattern ng daloy ng gas sa paligid ng profile ng talim. Bilang karagdagan, ang pakpak ay hinipan ng isang air stream na may parehong bilis sa buong span ng pakpak bago makipagkita sa sasakyang panghimpapawid. At ang bilis ng gas na nauugnay sa talim ng turbine ay hindi pareho sa haba nito. Depende ito sa peripheral speed ng mga blades. Dahil ang mga blades ay ginawang medyo mahaba, ang peripheral na bilis sa ugat ng talim ay mas mababa kaysa sa dulo nito. Nangangahulugan ito na ang bilis ng gas na nauugnay sa talim sa ugat nito ay magiging iba kaysa sa panlabas na circumference ng impeller. Samakatuwid, ang profile ng talim ay dapat na tulad na ang talim sa buong haba nito ay gumagana nang may pinakamalaking kahusayan. Ang gawain ng paglikha ng naturang mga blades ay nalutas ng mga gawa ni Propesor VV Uvarov at iba pang mga siyentipiko.

Ang pinakamahalagang problema, sa solusyon kung saan nakasalalay ang paglikha ng mga matipid na gas turbine engine, ay ang problema ng mga materyales na lumalaban sa init. Ang kahusayan ng isang planta ng gas turbine ay tumataas sa pagtaas ng temperatura ng gas. Ngunit upang ang turbine ay gumana nang mapagkakatiwalaan sa mataas na temperatura, kinakailangan na gumawa ng mga blades at disk nito mula sa naturang mga haluang metal, ang lakas nito ay pinananatili kahit na sa mataas na pag-init. Samakatuwid, ang pag-unlad ng teknolohiya ng gas turbine ay nangangailangan ng isang mataas na antas ng pag-unlad ng metalurhiya. Sa kasalukuyan, ang mga metalurgist ay lumikha ng mga haluang metal na makatiis sa mataas na temperatura. Ang mga turbine blades na gawa sa naturang mga haluang metal ay maaaring gumana nang walang espesyal na paglamig sa mga temperatura ng mga gas na pumapasok sa turbine hanggang sa 900°C.

Bilang karagdagan sa mga haluang metal, mayroong iba pang mga materyales na lumalaban sa init, tulad ng mga espesyal na keramika. Ngunit ang mga keramika ay medyo malutong, na humahadlang sa kanilang paggamit sa mga gas turbine. Gayunpaman, ang karagdagang gawain sa pagpapabuti ng mga keramika na lumalaban sa init ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa pagbuo ng mga gas turbine.

Ang mga taga-disenyo ng gas turbine ay gumagawa din ng mga artificially cooled blades. Ang mga channel ay ginawa sa loob ng mga blades kung saan ipinapasa ang hangin o likido. Ang turbine disk ay karaniwang hinihipan ng hangin.

Ang mga kondisyon para sa pagkasunog ng gasolina sa mga planta ng gas turbine ay makabuluhang naiiba mula sa mga kondisyon sa mga hurno ng mga steam boiler o sa mga cylinder ng mga reciprocating engine. Ang isang gas turbine engine ay may kakayahang gumawa ng isang malaking halaga ng trabaho sa isang maliit na sukat. Ngunit para dito kinakailangan na magsunog ng isang malaking halaga ng gasolina sa isang maliit na dami ng silid. Ito ay makakamit lamang sa napakataas na rate ng pagkasunog. Ang mga particle ng gasolina ay nasa combustion chamber ng isang gas turbine engine nang wala pang isang daan ng isang segundo. Sa maikling panahon, ang mahusay na paghahalo ng gasolina sa hangin, ang pagsingaw nito at kumpletong pagkasunog ay dapat mangyari.

Upang matagumpay na malutas ang problema, kinakailangan na pag-aralan ang pisika ng pagkasunog. Malaking pangkat ng mga siyentipiko ang gumagawa nito sa ating panahon.

Detalyadong pinag-aralan din ng mga siyentipiko ang isyu ng pag-maximize ng paggamit ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina sa mga planta ng gas turbine. Ang mga gas ay umalis sa turbine wheel sa isang mataas na temperatura at, samakatuwid, ay nagdadala ng malaking halaga ng panloob na enerhiya kasama ng mga ito sa atmospera. Nagkaroon ng likas na pagnanais na gamitin ang init ng mga gas na tambutso. Para dito, iminungkahi ang sumusunod na scheme ng pag-install. Ang mga gas mula sa impeller, bago ilabas sa atmospera, ay dumaan sa isang heat exchanger, kung saan inililipat nila ang bahagi ng kanilang init sa naka-compress na hangin na umalis sa compressor. Ang hangin, na pinainit sa heat exchanger, ay nagdaragdag ng enerhiya nito nang walang pagkonsumo ng anumang halaga ng gasolina. Mula sa heat exchanger, ang hangin ay nakadirekta sa combustion chamber, kung saan ang temperatura nito ay tumataas pa. Ang aparato ng naturang mga heat exchanger ay maaaring makabuluhang bawasan ang pagkonsumo ng gasolina para sa pagpainit ng gas at sa gayon ay mapataas ang kahusayan ng pag-install. Ang heat exchanger ay isang channel kung saan dumadaloy ang mga mainit na gas. Ang isang bundle ng mga pipe ng bakal ay inilalagay sa loob ng channel, na matatagpuan sa kahabaan ng daloy ng gas o patayo dito. Ang hangin ay dumadaloy sa mga tubo na ito. Pinapainit ng gas ang mga dingding ng mga tubo at ang hangin na dumadaloy sa loob nito. Ang bahagi ng init mula sa mga maubos na gas ay ibinalik sa gumaganang hangin. Ang prosesong ito ay tinatawag na proseso ng pagbawi ng init. At ang mga heat exchanger ay madalas na tinatawag na mga regenerator.

Ang mga heat recovery gas turbine ay mas matipid kaysa sa mga conventional turbine. Sa kasamaang palad, ang mga heat exchanger ay napakalaki sa laki, na nagpapahirap sa kanila na gamitin sa ilang mga instalasyon ng transportasyon.

Kabilang sa mga pang-agham na problema na pinagbabatayan ng pag-unlad ng teknolohiya ng gas turbine, ang lakas ng mga istruktura ay dapat ding tandaan. Upang makabuo ng malakas na mga silid ng pagkasunog, kinakailangang malaman ang mga pamamaraan para sa pagkalkula ng mga manipis na pader na mga shell. Ito ay isa sa mga bagong sangay ng agham ng lakas ng mga materyales. Ang isang mahirap na gawain ay upang matiyak ang lakas ng mga blades ng turbine. Ang turbine rotor ay gumagawa ng napakalaking bilang ng mga rebolusyon (5000-10,000 na rebolusyon kada minuto, at sa ilang mga disenyo ay higit pa), at ang mga malalaking sentripugal na pwersa ay kumikilos sa mga blades (ilang tonelada para sa bawat talim).

Sinabi lamang namin dito ang tungkol sa pinakamahalagang problemang pang-agham, ang solusyon kung saan kinakailangan para sa pagbuo ng teknolohiya ng gas turbine. Ang mga siyentipiko at inhinyero ay patuloy na nagtatrabaho sa pagpapabuti ng mga makina ng turbine ng gas. Nahaharap pa rin sila sa maraming hindi nalutas na mga katanungan, maraming kawili-wili at mahahalagang problema.

Halimbawa, eksklusibo pinakamahalaga magkaroon ng trabaho sa paglikha ng mga gas turbine gamit ang karbon bilang gasolina. Nabatid na mas maraming minahan ang karbon kaysa langis, at mas mura ito kaysa rito. Ang pagsunog ng karbon sa combustion chamber ng isang gas turbine ay isang mahirap na gawain. Kailangan itong durugin, gawing alikabok ng karbon. Ang mga gas na umaalis sa combustion chamber ay dapat linisin ng abo. Kung ang gas ay naglalaman ng mga particle ng abo kahit na 0.03-0.05 mm ang laki, ang mga blades ng turbine ay magsisimulang bumagsak, at ang turbine ay mabibigo.

Ang pagbuo ng mga gas purifier ay isang nakakalito na negosyo. Ngunit posible na malutas ang gayong problema para sa isang gas turbine engine. Sa panloob na mga makina ng pagkasunog, ang compression ng hangin, pagkasunog at pagpapalawak ng gas ay nangyayari sa isang lugar - sa silindro. Imposibleng mag-install ng anumang panlinis sa silindro. Samakatuwid, sa ngayon, ang mga pagtatangka na magsunog ng karbon sa mga cylinder ng mga panloob na engine ng pagkasunog ay hindi humantong sa anuman. Sa isang planta ng gas turbine, ang compression, combustion at expansion ay nagaganap sa iba't ibang lugar. Ang hangin ay naka-compress sa isang compressor, pinainit sa isang silid, at pinalawak sa isang turbine. Ang panlinis ay maaaring ilagay sa pagitan ng silid at ng turbine. Kinakailangan lamang na hindi nito lubos na binabawasan ang presyon ng mga gas na dumadaan dito at hindi masyadong malaki ang sukat.

Sa ngayon, isinasagawa din ang pananaliksik upang lumikha ng mga makina ng turbine ng nuclear gas. Sa mga makinang ito, ang hangin ay pinainit hindi sa pamamagitan ng pagsunog ng gasolina, ngunit sa pamamagitan ng init na inilabas sa nuclear boiler. Ang mga siyentipiko ay may maraming mga paghihirap na pagtagumpayan sa daan. Ngunit walang duda na ang mga nuclear gas turbine engine ay may magandang kinabukasan.