Dujų turbinos blokai (GTU) yra vienas, palyginti kompaktiškas, kuriame galios turbina ir generatorius veikia kartu. Sistema plačiai naudojama vadinamojoje mažos apimties energetikos inžinerijoje. Puikiai tinka elektros ir šilumos tiekimui didelėms įmonėms, nuotoliniu būdu gyvenvietės ir kiti vartotojai. Paprastai dujų turbinos veikia skystuoju kuru arba dujomis.

Pažangos priešakyje

Didinant elektrinių galią, pagrindinis vaidmuo perkeliamas dujų turbinoms ir tolesnei jų raidai – kombinuoto ciklo elektrinėms (CCGT). Taigi JAV elektrinėse nuo 1990-ųjų pradžios daugiau nei 60% paleidžiamų ir modernizuotų pajėgumų jau sudaro dujų turbinos ir CCGT blokai, o kai kuriose šalyse atskiri metai jų dalis siekė 90 proc.

Paprastų GTU taip pat statoma daug. Dujų turbinos blokas – mobilus, ekonomiškas eksploatuoti ir lengvai remontuojamas – pasirodė esąs optimalus sprendimas didžiausioms apkrovoms padengti. Amžių sandūroje (1999-2000 m.) bendra dujų turbinų agregatų galia siekė 120 000 MW. Palyginimui: devintajame dešimtmetyje bendra tokio tipo sistemų galia siekė 8000-10000 MW. Didelė dalis GTU (daugiau nei 60 %) buvo skirta didelių dvejetainių garo-dujų jėgainių, kurių vidutinė galia apie 350 MW, dalis.

Istorijos nuoroda

Garo ir dujų technologijų naudojimo teoriniai pagrindai mūsų šalyje buvo pakankamai išsamiai išnagrinėti 60-ųjų pradžioje. Jau tuo metu tapo aišku: bendras šilumos ir energetikos plėtros kelias siejamas būtent su garo ir dujų technologijomis. Tačiau sėkmingam jų įgyvendinimui buvo reikalingi patikimi ir labai efektyvūs dujų turbinų blokai.

Būtent didelė pažanga dujų turbinų statyboje lėmė šiuolaikinį kokybinį šiluminės energetikos šuolį. Nemažai užsienio kompanijų sėkmingai išsprendė efektyvių stacionarių dujų turbinų kūrimo problemą tuo metu, kai pirmaujančios komandinės ekonomikos organizacijos propagavo mažiausiai perspektyvias garo turbinų technologijas (STU).

Jei 60-aisiais dujų turbinų jėgainės buvo 24–32%, tai 80-ųjų pabaigoje geriausių stacionarių dujų turbinų efektyvumas (su autonominiu naudojimu) jau buvo 36–37%. Tai leido jų pagrindu sukurti CCGT blokus, kurių efektyvumas siekė 50%. Iki naujojo amžiaus pradžios šis skaičius buvo 40%, o kartu su garais ir dujomis - net 60%.

Garo turbinų ir kombinuoto ciklo įrenginių palyginimas

Kombinuoto ciklo jėgainėse, kurių pagrindą sudaro dujų turbinos, artimiausia ir reali perspektyva yra pasiekti 65 % ar didesnį efektyvumą. Tuo pačiu metu garo turbinų gamykloms (sukurtoms SSRS), tik sėkmingai išsprendus daugybę kompleksų mokslines problemas siejamas su superkritinių parametrų poros generavimu ir naudojimu, galima tikėtis ne didesnio nei 46–49 % efektyvumo. Taigi efektyvumo požiūriu garo turbinų sistemos yra beviltiškai prastesnės už garo-dujų sistemas.

Garo turbininės elektrinės taip pat gerokai prastesnės sąnaudų ir statybos laiko atžvilgiu. 2005 m. pasaulinėje energijos rinkoje 200 MW ir didesnės galios CCGT bloko 1 kW kaina buvo 500–600 USD / kW. Mažesnės galios CCGT kaina buvo 600–900 USD / kW. Galingi dujų turbinų agregatai atitinka 200–250 USD / kW vertes. Sumažėjus vieneto galiai, jų kaina didėja, tačiau paprastai neviršija 500 USD / kW. Šios vertės kartais būna mažesnė kaina kilovatų elektros energijos iš garo turbinų sistemų. Pavyzdžiui, kondensacinių garo turbinų elektrinių sumontuoto kilovato kaina svyruoja nuo 2000 iki 3000 $ / kW.

Įrenginį sudaro trys pagrindiniai įrenginiai: degimo kamera ir oro kompresorius. Be to, visi įrenginiai yra surenkamame viename pastate. Kompresoriaus ir turbinos rotoriai yra tvirtai sujungti vienas su kitu, paremti guoliais.

Aplink kompresorių yra degimo kameros (pavyzdžiui, 14 vienetų), kiekviena atskirame korpuse. Kompresoriaus įvedimui naudojamas įleidimo vamzdis. dujų turbina oras išeina pro išmetimo vamzdį. GTU korpusas paremtas galingomis atramomis, simetriškai išdėstytomis ant vieno rėmo.

Veikimo principas

Dauguma dujų turbinų naudoja nepertraukiamo degimo arba atvirojo ciklo principą:

• Pirmiausia darbinis skystis (oras) įpumpuojamas esant atmosferos slėgiui tinkamu kompresoriumi.
• Tada oras suspaudžiamas iki daugiau spaudimo ir siunčiamas į degimo kamerą.
• Į jį tiekiamas kuras, kuris dega esant pastoviam slėgiui ir užtikrina nuolatinį šilumos tiekimą. Dėl kuro degimo pakyla darbinio skysčio temperatūra.
• Toliau darbinis skystis (dabar tai jau dujos, tai yra oro ir degimo produktų mišinys) patenka į dujų turbiną, kur, išsiplėsdamas iki Atmosferos slėgis, atlieka naudingus darbus (suka turbiną, kuri gamina elektrą).
• Po turbinos dujos išleidžiamos į atmosferą, per kurią uždaromas darbo ciklas.
• Skirtumą tarp turbinos ir kompresoriaus veikimo suvokia elektros generatorius, esantis ant bendro veleno su turbina ir kompresoriumi.

Pertrūkio degimo įrenginiai

Skirtingai nuo ankstesnio dizaino, pertraukiamo kuro deginimo įrenginiuose naudojami du vožtuvai, o ne vienas.

• Kompresorius priverčia orą į degimo kamerą per pirmąjį vožtuvą, o antrasis vožtuvas yra uždarytas.
• Kai slėgis degimo kameroje pakyla, pirmasis vožtuvas užsidaro. Dėl to kameros tūris uždaromas.
• Uždarius vožtuvus, degalai deginami kameroje, natūralu, kad jo degimas vyksta pastoviu tūriu. Dėl to darbinio skysčio slėgis toliau didėja.
• Tada atidaromas antrasis vožtuvas, o darbinis skystis patenka į dujų turbiną. Tokiu atveju slėgis prieš turbiną palaipsniui mažės. Kai jis artėja prie atmosferos, antrasis vožtuvas turi būti uždarytas, o pirmasis atidaromas ir veiksmų seka turi būti kartojama.

Pereinant prie praktinis įgyvendinimas tam tikro termodinaminio ciklo projektuotojams tenka susidurti su daug neįveikiamų techninių kliūčių. Dauguma tipinis pavyzdys: kai garų drėgnumas didesnis nei 8-12%, staigiai padidėja nuostoliai tekėjimo kelyje, didėja dinaminės apkrovos, atsiranda erozija. Tai galiausiai veda prie turbinos srauto trajektorijos sunaikinimo.

Dėl nurodytų energetikos inžinerijos apribojimų (darbui gauti) vis dar plačiai naudojami tik du pagrindiniai termodinaminiai Rankine ir Braitono ciklai. Dauguma elektrinių yra pagrįstos šių ciklų elementų deriniu.

Rankine ciklas naudojamas darbo organams, kurie ciklo įgyvendinimo procese atlieka fazių perėjimas, garo jėgainės veikia pagal šį ciklą. Darbiniams korpusams, kurių negalima kondensuoti realiomis sąlygomis ir kurias vadiname dujomis, naudojamas Braitono ciklas. Šiuo ciklu dirba dujų turbinos ir vidaus degimo varikliai.

Sunaudotas kuras

Didžioji dauguma dujų turbinų yra suprojektuotos veikti naudojant gamtines dujas. Kartais skystas kuras naudojamas mažos galios sistemose (rečiau – vidutinės, labai retai – didelės galios). Nauja tendencija – kompaktiškų dujų turbininių sistemų perėjimas prie kietų degiųjų medžiagų (anglies, rečiau durpių ir medienos) naudojimo. Šios tendencijos siejamos su tuo, kad dujos yra vertinga technologinė žaliava chemijos pramonė kur jo naudojimas dažnai yra ekonomiškesnis nei energetikos sektoriuje. Aktyviai įsibėgėja dujų turbinų, galinčių efektyviai dirbti kietuoju kuru, gamyba.

Skirtumas tarp vidaus degimo variklio ir dujų turbinos

Esminis skirtumas tarp dujų turbinų kompleksų yra toks. Vidaus degimo variklyje oro suspaudimo, kuro degimo ir degimo produktų plėtimosi procesai vyksta per vieną konstrukcinis elementas, vadinamas variklio cilindru. GTU šie procesai skirstomi į atskirus struktūrinius vienetus:

• suspaudimas atliekamas kompresoriuje;
• kuro deginimas, atitinkamai, specialioje kameroje;
• plėtimasis atliekamas dujų turbinoje.

Dėl to dujų turbinos ir vidaus degimo varikliai yra struktūriškai labai panašūs, nors ir veikia pagal panašius termodinaminius ciklus.

Išvada

Tobulėjant smulkiajai energetikai, didėjant jos efektyvumui, dujų turbinų ir garo turbinų sistemos užima vis didesnę dalį bendroje pasaulio energetikos sistemoje. Atitinkamai dujų turbinų įrenginių operatorius tampa vis paklausesnis. Po Vakarų partnerių nemažai Rusijos gamintojai ekonomiškai įsisavino gamybą veiksmingos nuostatos dujų turbinos tipas. Pirmoji naujos kartos kombinuoto ciklo elektrinė Rusijos Federacijoje buvo Sankt Peterburgo šiaurės vakarų kogeneracinė elektrinė.

Šiuolaikinis dujų turbininis blokas (GTU) – tai oro kompresoriaus, degimo kameros ir dujų turbinos bei jo darbą užtikrinančių pagalbinių sistemų derinys. Dujų turbinos bloko ir elektros generatoriaus derinys vadinamas dujų turbinos bloku. Turbina, kurioje dujos plečiasi iki atmosferos slėgio, iki aukštos temperatūros įkaitintų suslėgtų dujų potencialią energiją paverčia turbinos rotoriaus sukimosi kinetine energija. Turbina varo elektros generatorių, kuris generatoriaus rotoriaus sukimosi kinetinę energiją paverčia elektros srove. Elektros generatorius susideda iš statoriaus, kurio elektros apvijose generuojama srovė, ir rotoriaus, kuris yra elektromagnetas, maitinamas žadintuvo.

Skirtingai nuo garo turbinų (STP), kur darbo terpė yra garas, GTU veikia kuro degimo produktais. Be to, skirtingai nei dujų turbininiame bloke, garo turbinoje nėra katilo, tiksliau, katilas laikomas atskiru šilumos šaltiniu. Garo turbinos įrenginys negali dirbti be katilo kaip fizinio objekto. GTU, priešingai, degimo kamera yra neatsiejama jo dalis. Šia prasme GTU yra savarankiškas. Šilumos tiekimo esant pastoviam slėgiui būdu p= konst ir esant pastoviam tūriui v= konst... Visos šiuolaikinės dujų turbinos veikia su šilumos tiekimu p= konst. Yra atviros (atviros) ir uždaros (uždaros) GTU grandinės

Paprasčiausia atviros dujų turbinos bloko schema įprastiniais pavadinimais, taip pat jo termodinaminis ciklas parodytas 1 paveiksle. Oras iš atmosferos patenka į oro kompresoriaus įleidimo angą (taškas 1 ), kuri yra sukamoji turbomašina, kurios srautas susideda iš besisukančių ir stacionarių grotelių. Žemiau esančio slėgio ir prieš srovę slėgio santykis vadinamas oro kompresoriaus suspaudimo laipsniu ir paprastai vadinamas. Kompresoriaus rotorių varo dujų turbina. Suspausto oro srautas tiekiamas į vieną, dvi ar daugiau degimo kamerų (taškas 2 ). Šiuo atveju daugeliu atvejų oro srautas, einantis iš kompresoriaus, yra padalintas į du srautus. Pirmasis srautas nukreipiamas į degiklius, kur tiekiamas ir kuras (dujos arba skystasis kuras), dėl kurio degimo esant pastoviam slėgiui p= konst susidaro aukštos temperatūros degimo produktai. Sumaišyta su jais yra santykinai šaltas oras antrasis srautas, siekiant gauti dujų (jos vadinamos darbo dujomis), kurių temperatūra priimtina dujų turbinos dalims.

1 paveikslas – Paprasčiausia atviros dujų turbinos elektrinės schema ir jos termodinaminis ciklas

Darbinės dujos su slėgiu dėl degimo kameros hidraulinio pasipriešinimo) tiekiamos į dujų turbinos srauto kelią (taškas 3 ), kur jie išsiplečia beveik iki atmosferos slėgio (taškas 4 ). Tada jie patenka į išleidimo difuzorių. , iš kur - arba tiesiai į kaminą, dėl kurio bus dideli šilumos nuostoliai, arba preliminariai į kokį nors šilumokaitį panaudojant dujų turbinos išmetamųjų dujų šilumą.

Uždaroje grandinėje (2 pav.) vietoj degimo kameros naudojami paviršiniai darbinio skysčio šildytuvai, o išmetamosios dujos turbinoje (pavyzdžiui, helis) specialiuose aušintuvuose atšaldomos iki žemiausios temperatūros, po to patenka į kompresorių. Šios schemos termodinaminis ciklas panašus į atviros dujų turbinos bloko ciklą.

Dėl dujų plėtimosi dujų turbinoje pastaroji generuoja energiją. Nemaža jo dalis išleidžiama kompresoriaus pavarai, o likusi dalis – elektros generatoriaus pavarai. Ši dalis vadinama naudingąja GTU galia ir nurodoma, kai ji paženklinta.

Tikrose dujų turbinų gamyklose visus vykstančius procesus lydi darbo nuostoliai kompresoriuje ir turbinoje, taip pat slėgio nuostoliai dujų turbinos kelyje. Atsižvelgiant į šiuos nuostolius, realus ciklas skiriasi nuo idealaus. Tikrą dujų turbinos bloką sudaro degimo kamera (darbinis skysčio šildytuvas uždaroje grandinėje), dujų turbina, kompresorius, užvedantis variklis ir šilumokaičiai. įvairiems tikslams(regeneraciniai šildytuvai, pakartotiniai šildytuvai turbinose) ir įvairūs pagalbiniai įrenginiai, taip pat elektros generatorius, jei GTU tikslas yra gaminti elektros energija... Turbina, kompresorius ir generatorius yra ant to paties veleno. Paleidimo variklis yra sujungtas atleidimo mova. Paprasčiausiose dujų turbinų gamyklose maždaug 70% turbinos sukurtos galios sunaudojama kompresoriui, o 30% - generatoriui. Kompresoriaus slėgio padidėjimo santykis = 6 ... 7, įrenginio efektyvumas 24 ... 27%, temperatūra priešais turbiną 750 ... 800 ° С. Pradinių temperatūrų diapazonas prieš dujų turbiną GTU yra 750 ... 1150 ° C, todėl, atsižvelgiant į stiprumo sąlygas, instaliaciniai elementai, veikiantys aukštoje temperatūroje, yra pagaminti iš labai legiruoto plieno, o padidintas patikimumas užtikrinti jų oro aušinimą.

2 pav. – Paprasčiausia uždaro ciklo dujų turbinos schema

Turbinos išmetamosios dujos yra aukštos temperatūros, todėl jų pašalinimas į aplinką atviroje GTU grandinėje sukelia didelius energijos nuostolius. Siekiant padidinti įrenginio efektyvumą, naudojamas regeneracinis suspausto oro šildymas turbinos išmetamosiomis dujomis. Tai padidina degimo kameroje deginamo kuro šilumos panaudojimo laipsnį ir įrenginio energinį efektyvumą.

Idealioje dujų turbinoje su regeneracija, kurios schema ir ciklas parodytas 3 pav., turbinos išmetamąsias dujas galima atvėsinti iki temperatūros, lygios oro temperatūrai už kompresoriaus, t.y. iki, o kompresoriaus suspaustas oras gali būti įkaitintas iki temperatūros, atitinkančios temperatūrą prie turbinos išmetimo, t.y. prieš. Realiame instaliacijoje oras regeneraciniame šilumokaityje bus šildomas iki žemesnės temperatūros, o išmetamosios dujos tame pačiame šilumokaityje atšaldomos iki temperatūros, kuri yra aukštesnė nei įprastai lygi 60 ... 80 ° C esant atviroms grandinėms. Tikri GTU, veikiantys atviroje grandinėje, esant pradinei 750 ... 850 ° C temperatūrai, turi regeneracijos greitį, o efektyvus efektyvumas yra 26,5 ... 30%.

3 pav. GTU schema ir ciklas su regeneravimu

GTU, teikiantys kombinuotą elektros ir šilumos energijos gamybą, vadinami kogeneraciniais įrenginiais. Šiluminė energija generuojama naudojant aukštoje temperatūroje iš turbinos išeinančių dujų šilumą vandeniui šildyti ir garams generuoti. Vandens šildymas šildymui ir buities reikmėms turbinos išmetamosiomis dujomis yra paprasčiausias būdas padidinti dujų turbinos bloko šiluminį efektyvumą.

GTU naudoja dujinį ir lengvąjį skystąjį kurą. Naudojant sunkiųjų rūšių skystąjį kurą, kuriame yra kenksmingų priemaišų, reikalinga speciali kuro paruošimo sistema, apsauganti nuo turbinos dalių korozijos, veikiant sunkiajame kure esantiems sieros ir vanadžio junginiams. Kietojo kuro naudojimo dujų turbinos bloke problema yra intensyvios eksperimentinės-pramoninės plėtros stadijoje.

Turbinos paleidimo technologija labai priklauso nuo priešais esančios įrangos temperatūros. Atskirkite startus nuo šaltos, neatvėsusios ir karštos būsenos. Jei turbinos temperatūra neviršija 150 ° C, laikoma, kad paleidimas buvo atliktas iš šaltos būsenos. Galingiems jėgos agregatams iki tokios temperatūros atvėsti reikia iki 90 valandų. Karštas paleidimas atitinka 420–450 °C ir aukštesnę turbinos temperatūrą (pasiekiama per 6–10 valandų). Neaušinama būsena yra tarpinė. Bet koks pailgėjęs startas lemia papildomas degalų sąnaudas. Todėl paleidimas turi būti atliktas greitai, bet ne patikimumo sąskaita. Draudžiama paleisti turbiną:

sutrikus pagrindinių prietaisų, rodančių šiluminio proceso eigą turbinoje ir jos mechaninę būseną (tachometrai, termometrai, manometrai ir kt.), gedimui;

su sugedusia tepimo sistema, kuri sutepa guolius;

sutrikus apsaugos ir reguliavimo sistemų veikimui;

su sugedusiu blokavimo įtaisu.

Kad GTU pradėtų veikti, reikia paleisties įtaisu (PU) pasukti turbokompresoriaus rotorių ir tuo pačiu metu tiekti orą iš kompresoriaus su kuru į degimo kamerą, kad jis užsidegtų ir atlikti tolesnes GTU paleidimo operacijas. . Kaip užvedimo įtaisas gali būti naudojamos įvairios priemonės: elektros variklis, garo arba dujų (oro) turbina, vidaus degimo variklis. Didelėms galios turbinoms, kaip taisyklė, kaip valdymo blokas naudojamas nuosavas dujų turbinos elektros generatorius, kuris išvynioja dujų turbinos rotorių iki sukimosi greičio, lygaus 0,2–0,3 vardinio. Paleidimo metu kompresoriaus valdymo mentės turi būti uždengtos, kad sumažėtų oro sąnaudos. Paleidimo pradžioje vožtuvai nuo viršįtampių yra atidaryti. Kuras tiekiamas į degimo kamerą, o degimo kameros maišymo įrenginyje susidaręs oro ir kuro mišinys uždegamas naudojant uždegimo įrenginį (plazminį uždegiklį). Degalų sąnaudos padidėja atidarius kuro vožtuvą. Tai padidina dujų temperatūrą priešais turbiną, turbinos galią ir rotoriaus greitį. Esant tam tikrai dujų temperatūrai priešais turbiną ir tam tikram sukimosi greičiui, dujų turbinos galia yra lygi oro kompresoriaus suvartojamai galiai. Esant tokiai būsenai, šiek tiek papildomai padidėjus degalų sąnaudoms, paleidimo įtaisas išjungiamas, o GTU pereina į savaeigį režimą. Toliau didėjant degalų sąnaudoms, turbinos blokas sukasi dujų turbina, kol pasiekiamas vardinis greitis, tada elektros generatorius sinchronizuojamas su tinklu ir prijungiamas prie tinklo. Taigi įrenginys perjungiamas į laukimo režimą. Paleidimo metu vožtuvai, apsaugantys nuo viršįtampių, uždaromi, o kintamos kreipiamosios mentės nustatomos į paleidimo programoje nurodytas padėtis.

Apkraunant dujų turbiną iki nominalios galios, atidarius valdymo vožtuvą padidėja degalų sąnaudos, keičiasi kompresoriaus kintamų kreipiamųjų mentelių montavimo kampai pagal atitinkamą programą, oro srautas padidėja iki vardinės vertės. . Dujų turbinos veikimas bendras atvejis susideda iš paleidimo, veikimo su elektrine ir šilumine apkrova bei išjungimo. Lengviausia dirbti su pastovia apkrova. Esant normaliai eksploatacijai, pagrindinė turbinos bloką aptarnaujančio personalo užduotis yra suteikti nurodytą elektros ir šiluminę galią su visa garantija patikimas darbas ir kuo daugiau sutaupyti.

GTU veikimo režimus galima suskirstyti į stacionarius ir kintamus.

Stacionarus režimas atitinka turbinos veikimą esant tam tikrai fiksuotai apkrovai. Jis gali veikti tiek vardine, tiek daline apkrova. Dar visai neseniai šis režimas buvo pagrindinis GTU. Turbina kelis kartus per metus buvo išjungiama dėl gedimų ar planinio remonto.

Kintamieji GTU režimai nustatomi dėl šių priežasčių, susijusių su GTU. Pirmoji priežastis – poreikis keisti dujų turbinos agregato generuojamą galią, jei pasikeitė, pavyzdžiui, elektros generatoriaus suvartojama galia, pasikeitus prie generatoriaus prijungtų vartotojų elektros apkrovai. Jeigu GTU varo lygiagrečiai su kitais elektros gamintojais prijungtą elektros generatorių, t.y. dirba už bendras tinklas(elektros sistema), tuomet būtina keisti šio GTU galią, pasikeitus bendram energijos suvartojimui sistemoje. Antroji priežastis – pasikeitusios atmosferos sąlygos: slėgis ir ypač kompresoriaus paimamo atmosferos oro temperatūra. Sunkiausias nestacionarus režimas yra dujų turbinos įrenginio paleidimas, kuris apima daugybę operacijų prieš stumiant rotorių. Nestacionariems režimams priskiriami staigūs apkrovos pokyčiai (nukritimas ar viršįtampis), taip pat turbinos stabdymas (iškrovimas, atjungimas nuo tinklo, rotoriaus paleidimas, kad atvėstų).

Taigi dujų turbininėms jėgainėms pagrindinis valdymo uždavinys – užtikrinti reikiamą galią, o galios dujų turbinoms – varomo elektros generatoriaus sukimosi greičio pastovumą. Kintami GTU veikimo režimai turėtų būti atliekami taip, kad kiekvieno režimo efektyvumas būtų kuo didesnis. GTU režimo reguliavimas atliekamas veikiant valdymo kuro vožtuvus, tiekiančius degalus tiesiai į degimo kamerą, o tai lemia mažą šilumos tiekimo į darbinį skystį degimo kameroje proceso inerciją. GTU yra jautrūs atmosferos sąlygų pokyčiams. Jiems gresia kompresoriaus viršįtampis. Norint paleisti dujų turbiną, būtina išjungti bangavimą visais įmanomais darbo režimais. Norint paleisti dujų turbiną, reikia iš anksto pasukti rotorių naudojant paleidimo įrenginį.

Šiuolaikinėse didelėse dujų turbinose naudojamos automatizuotos valdymo sistemos, kurios atlieka šias funkcijas:

- automatinis nuotolinis GTU paleidimo, pakrovimo ir sustabdymo valdymas;

- reguliuoti tokius parametrus kaip turbinos bloko sukimosi greitis esant tam tikram nelygumo laipsniui, dujų temperatūra prieš turbiną ir už jos, aktyvioji elektros generatoriaus apkrova, kompresoriaus darbo režimas reikiamu atstumu. nuo banguojančios ribos;

- dujų turbinos apsauga, būtent išjungimas ir išjungimas avarinėmis situacijomis, iš kurių rimčiausios yra tokios kaip nepriimtinas dujų temperatūros padidėjimas prieš dujų turbiną ir už jos, nepriimtinas dujų temperatūros padidėjimas prieš dujų turbiną o už jos – nepriimtinas dujų temperatūros padidėjimas prieš dujų turbiną ir už jos, nepriimtinas rotoriaus dažnio padidėjimas, nepriimtinas alyvos slėgio kritimas guoliams tepti, nepriimtinas ašinis rotoriaus poslinkis, liepsnos užgesimas. degimo kameroje, artėjant prie kompresoriaus viršįtampio ribos, nepriimtinas rotoriaus kakliukų ir guolių korpusų vibracijos greičio padidėjimas.

Įvykis, kurį sudaro GTU veiklos sutrikimas, vadinamas nesėkme. Siekiant išlaikyti aukštą patikimumą ir patikimumą, įrangai atliekama techninė priežiūra, esamas, vidutinis arba kapitalinis remontas. Einamojo ir vidutinio remonto metu pakeičiamos arba restauruojamos pažeistos detalės ir mazgai, o kapitalinio remonto metu – pilnas darbingumo atstatymas. Įprasto GTU veikimo metu būtina kruopšti apsaugos ir reguliavimo sistemų priežiūra ir reguliarūs patikrinimai, kuriuos atlieka budintis personalas ir už šios sistemos eksploatavimą atsakingas inžinierius. Jo veikimo patikimumas priklauso nuo kruopštaus turimų valdymo ir apsaugos sistemų mazgų ištyrimo, esamų prietaisų rodiklių palyginimo su ankstesniais, visų patikrinimų ir operacijų, numatytų instrukcijose, sudarytose atsižvelgiant į reikalavimus. turbinų gamintojų eksploatavimo taisykles (PTE) ir metodines patikros bei bandymų instrukcijas. Ypatingas dėmesys patikrinimas turėtų būti sutelktas į galimus alyvos nuotėkio šaltinius. Būtina stebėti veržlių, fiksavimo dalių ir kitų tvirtinimo detalių padėtį ant strypų, ritių, nes šios dalys veikia vibracijos sąlygomis, dėl kurių jos atsukamos ir sugenda. Būtina stebėti visų prieinamų komponentų mechaninę būklę: kumštelių mechanizmų, jų velenų, guolių, spyruoklių ir kt. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas vibracijų valdymui, dėl kurių nuovargis gali nulaužti pavaros strypus. Būtina stebėti slėgio ir pulsacijų pokyčius pagrindinėse valdymo ir apsaugos sistemų alyvos linijose: tepimo alyvos tiekimo linijose, impulsinėse linijose, apsaugos linijose ir servovariklio ertmėse. Šių slėgių pokytis rodo valdymo sistemų, alyvos tiekimo sutrikimus: vožtuvų, stūmoklių ir servovariklio strypų sandariklių, reguliavimo poveržlių užsikimšimą. Ričių pulsavimą sukelia nenormalus sparnuotės veikimas, alyvos linijų užterštumas, kietųjų dalelių patekimas tarp ritių ir ašidėžių, padidėjęs oro kiekis alyvoje ir kitos priežastys.

Pirmiausia eksploatuojančio personalo dėmesys turėtų būti skiriamas tam, kad būtų pašalinta turbinos pagreičio tikimybė, kai elektros generatorius yra atjungtas nuo tinklo, o tai užtikrina pakankamas uždarymo ir valdymo vožtuvų bei atbulinių vožtuvų tankis vamzdynuose. Patikra atliekama sustabdžius turbiną bent kartą per metus, taip pat privalomai paleidžiant po montavimo. Normaliam turbinos darbui alyvos bakas turi veikti tinkamai, užtikrinant ilgalaikį alyvos išsaugojimą, oro, dumblo ir kietųjų dalelių atskyrimą nuo jos. Alyvos lygį bake reikia tikrinti kartą per pamainą. Tuo pačiu metu būtina stebėti aliarmo tinkamumą naudoti apie minimalų leistiną lygį ir lygių skirtumą nešvariose ir švariose alyvos bako dalyse. Budėjimo ir avariniai alyvos siurbliai ir jų automatiniai perjungimo įtaisai turi būti reguliariai tikrinami 2 kartus per mėnesį. Alyvos aušintuvų kokybė tikrinama pagal slėgio skirtumą tarp alyvos ir aušinimo vandens įleidimo ir išleidimo angos bei kaitinant aušinimo vandenį ir aušinant alyvą. Jėgainės chemijos laboratorija turi reguliariai analizuoti naudojamą alyvą, kad būtų laiku atlikta jos regeneracija ir keitimas.

Stebint veikiančią turbiną, pirmiausia reikia atkreipti dėmesį į santykinį rotoriaus pailgėjimą ir jo ašinį poslinkį. Montuojant ir remontuojant turbiną, rotorius korpuse montuojamas taip, kad eksploatacinėmis sąlygomis, įšilus šioms detalėms, tarp jų liktų pakankamai maži tarpeliai, bet neįskaitant trinties, kitaip gali įvykti rimta avarija.

Turbinos iškrovimas atliekamas palaipsniui uždarant valdymo vožtuvus (naudojant valdymo mechanizmą). Ypač būtina stebėti santykinį rotoriaus sumažėjimą, o jei, nepaisant visų priemonių, sumažinimas artėja prie pavojingos ribos, būtina sustabdyti iškrovimą, o galbūt net padidinti apkrovą. Paprastai apkrova sumažinama iki 15-20% vardinės, po to sustabdomas dujų tiekimas į turbiną. Nuo to momento jis sukasi generatoriumi elektros tinklo dažniu. Per trumpą instrukcijoje nurodytą laiką (dažniausiai kelias minutes) būtina įsitikinti, kad stabdis, valdymo vožtuvai kilimo linijose yra uždaryti, o vatmetras rodo neigiamą galią (galios suvartojimą iš tinklo). Po to galite atjungti generatorių nuo elektros tinklo. Sustabdžius turbinos rotorių, būtina nedelsiant įjungti stabdymo įtaisą, kad būtų išvengta jo šiluminės deformacijos. Alyvos tiekimo sustabdymas neleidžiamas. Pirmąsias 8 valandas rotorius nuolat sukasi, o vėliau periodiškai pasukamas 180°. Avarinis turbinos blokas sustabdomas nedelsiant sustabdant darbinio skysčio tiekimą.

Sustojusią turbiną reikia kruopščiai prižiūrėti. Didžiausias pavojus prastovos metu turbinai ir kai kuriems kitiems turbinos gamyklos elementams yra stovėjimo korozija, kurios pagrindinė priežastis yra vienu metu esanti drėgmė ir oras. Kad taip neatsitiktų, būtina atidaryti vožtuvus, kurie užtikrina dalių ryšį su atmosfera. Sustojus turbinai, paimamas ilgalaikis rezervas papildomų priemonių... Jis atjungiamas nuo visų vamzdynų kištukais. Turbinos velenas papildomai sandarinamas laidu, per guolius ne rečiau kaip kartą per savaitę pumpuojama alyva, kad ant guolių kakliukų susidarytų apsauginis alyvos sluoksnis, o rotorius keletui apsisukimų sukasi barringu. Veiksmingiausias būdas kovoti su parkavimo korozija yra sunaikinti turbiną.

GTU surenkamas turbinų gamykloje, jos cechuose pagaminus atskiras dalis ir mazgus. Skirtingai nuo garo turbinos, dujų turbina po surinkimo gamykloje neišlaiko bandymų. Dėl to iš turbinos gamyklos į TE įrengimo aikštelę iškeliauja keli atskirai vežami agregatai: turbinų grupė (kompresorius ir turbina), dvi degimo kameros, alyvos bakas su jame sumontuota įranga, kompresoriaus įleidimo vamzdis, išleidimo difuzorius. Visos dalys uždarytos kištukais. Skirtingai nei garo turbina s, GTU TPP dedami ne ant karkasinio pamato, o tiesiai ant betoninio pamato, įrengto nuliniame turbinų salės lygyje. Kompresoriaus įleidimo velenas su KVOU jungiamas oro dėžės pagalba, kurioje vyksta kruopštus oro filtravimas, pašalinant kompresoriaus srauto trajektorijos susidėvėjimą, aušinimo kanalų užsikimšimą rotoriaus mentėse ir kitas bėdas. KVOU dedamas ant pastato stogo, taupant pastato plotą. Prie kompresoriaus veleno išėjimo galo prijungtas elektros generatoriaus rotorius, o prie GTU išėjimo difuzoriaus – pereinamasis difuzorius, kuris nukreipia dujas į atliekų šilumos katilą.

GTU yra universalus variklis, skirtas įvairiems tikslams. Jie plačiausiai naudojami aviacijoje ir tiekiant dujas dideliais atstumais. Stacionarioje energetikoje šiluminėse elektrinėse naudojamos įvairios paskirties dujų turbinos. Piko dujų turbinos veikia didžiausio elektros energijos suvartojimo laikotarpiais. Rezervinės dujų turbinos tenkina pačios TE poreikius tuo laikotarpiu, kai neveikia pagrindinė įranga. Pramonės šakos, kuriose dujų turbinų naudojimas sukuria didelių pranašumų, yra aukštakrosnių gamyba, kai dujų turbina, būdama orą į aukštakrosnę tiekiančio orapūtės pavara, naudoja ją kaip darbo terpę. aukštakrosnių dujos kuris yra aukštakrosnės šalutinis produktas. Geležinkelių transporte dujų turbininiai lokomotyvai (dujų turbininiai lokomotyvai) buvo pritaikyti tolimojo susisiekimo linijoms. Nemažai GTU eksploatuojami prekyboje ir laivyne, daugiausia lengvuose ir greituose patruliniuose laivuose, kur ypatinga prasmė pasižymi kompaktiškumu ir mažu variklio svoriu.Mobilias su dujų turbina yra eksperimentinių pavyzdžių tyrimo stadijoje. Geriausi eksperimentiniai varikliai efektyvumo požiūriu pasiekė šiuolaikinių benzininių automobilių variklių, turinčių mažesnį svorį, lygį.

DUJŲ TURBINOS ĮRENGINIAI (GTU)

GTU darbo eiga. Šiuolaikinėse dujų turbinose naudojamas degimo ciklas, kai p = const (6.5 pav.).

Dujų turbinos bloką dažniausiai sudaro degimo kamera, dujų turbina, oro kompresorius, įvairios paskirties šilumokaičiai (oro aušintuvai, alyvos aušintuvai tepimo sistemai, regeneraciniai šilumokaičiai) ir pagalbiniai įrenginiai (tepalų siurbliai, vandens tiekimo elementai ir kt. .).

GTU darbinis skystis yra kuro degimo produktai, kurie naudojami kaip gamtinės dujos, gerai išvalytos dirbtinės dujos (aukštakrosnė, kokso krosnis, generatorius) ir specialus dujų turbininis skystasis kuras (apdorotas dyzelinis variklis ir dyzelinas).

Darbinis mišinys paruošiamas degimo kameroje. Kameros degimo tūris (20.9 pav.) skirstomas į degimo zoną, kurioje kuras dega apie 2000°C temperatūroje, ir maišymo zoną, kurioje sumaišomas oras su degimo produktais, kad jų temperatūra sumažintų iki 750 laipsnių. -1090 ° C stacionariose turbinose ir iki 1400 ° С - orlaivių turbinose.

Dujų ir garo turbinų veikimo principas yra vienodas, tačiau dujų turbinos srauto kelio konstrukcija yra daug paprastesnė. Jie veikia esant santykinai nedideliam šilumos kritimui, todėl turi nedidelį etapų skaičių.

Dėl aukštos degimo produktų temperatūros turbinos srauto kelio dalys (purkštukai, rotoriaus mentės, diskai, velenai) gaminamos iš legiruotų aukštos kokybės plienų. Kad darbas būtų patikimas, dauguma turbinų intensyviai vėsina labiausiai apkrautas korpuso ir rotoriaus dalis.

Realiomis sąlygomis visi procesai dujų turbinos bloke nėra pusiausvyros, o tai susiję su darbo nuostoliais turbinoje ir kompresoriuje, taip pat su aerodinaminiu pasipriešinimu dujų turbinos kanale. Fig. 20.10 tikrasis suspaudimo procesas kompresoriuje parodytas 1-2 eilutėje, o plėtimosi procesas turbinoje parodytas 3-4 eilutėje. 2a ir 4a taškai žymi darbinio skysčio būseną pusiausvyros adiabatinio suspaudimo ir išsiplėtimo pabaigoje, taškai O – aplinkos parametrus. Dėl slėgio nuostolių kompresoriaus siurbimo kelyje (01 eilutė), suspaudimo procesas prasideda 1 taške.

Taigi realiame cikle orui suspausti tenka daug darbo, o plečiant dujas turbinoje gaunama mažiau darbo lyginant su tobulas ciklas... Ciklo efektyvumas yra mažesnis. Kuo didesnis slėgio padidėjimo laipsnis π (ty kuo didesnis p 2), tuo didesnė šių nuostolių suma, palyginti su naudingu darbu. Esant tam tikram π dydžiui (kuo didesnis, tuo didesnis Tz ir vidinis santykinis turbinos bei kompresoriaus efektyvumas, ty mažiau nuostolių juose), turbinos darbas gali tapti lygus darbui, sugaištam kompresoriaus pavarai. , o naudingo darbo – nulis.

Todėl didžiausias realaus ciklo efektyvumas, priešingai nei idealus, pasiekiamas esant tam tikram (optimaliam) slėgio padidėjimo laipsniui, o kiekviena Tz reikšmė atitinka savo π opt (20.11 pav.). Paprasčiausio GTU naudingumo koeficientas neviršija 14-18%, o siekiant jį padidinti, GTU atliekamas su keliais šilumos tiekimo ir tarpinio suspausto oro aušinimo etapais bei regeneraciniu suslėgto oro šildymu išmetamosiomis dujomis. po turbinos, taip priartinant tikrąjį ciklą prie Carnot ciklo.

GTU su išmetamųjų dujų šilumos regeneravimu. Iš GTU išeinančių dujų šilumą galima panaudoti garui ir karštam vandeniui gaminti įprastuose šilumokaičiuose. Taigi, GT-25-700 LMZ įrenginiuose yra šildytuvai, kurie šildo vandenį šildymo sistemoje iki 150-160 ° C.

Tačiau palyginus aukštas lygis oro pertekliaus santykis dujų turbinos bloke leidžia sudeginti pakankamai didelis skaičius papildomo kuro degimo produktų aplinkoje. Dėl to iš papildomos degimo kameros po GTU išeina pakankamai aukštos temperatūros dujos, tinkamos energetinių parametrų garui gauti specialiai tam įrengtame garo generatoriuje. Karmanovskaya GRES pagal šią schemą statomas katilas 500 MW elektrinės galios blokui.

GTU taikymas. Pastaraisiais metais dujų turbinos buvo plačiai naudojamos įvairiose srityse: transporte, energetikoje, stacionarių įrenginių varymui ir kt.

Galios dujų turbinos. Dujų turbina yra mažesnė ir lengvesnė už garo turbiną, todėl paleidusi daug greičiau įšyla iki darbinės temperatūros. Degimo kamera pradeda veikti beveik akimirksniu, priešingai nei garo katilas, kuriam reikalingas lėtas, ilgas (daug valandų ir net keliasdešimt valandų) pašildymas, kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų dėl netolygaus šiluminio pailgėjimo, ypač masinio. būgnas iki 1,5 m skersmens, iki 15 m, sienelės storis didesnis nei 100 mm.

Todėl dujų turbininės elektrinės pirmiausia naudojamos didžiausioms apkrovoms padengti ir kaip avarinis rezervas didelių elektros sistemų savo reikmėms, kai reikia labai greitai įjungti veikiantį bloką. Šiuo atveju mažesnis dujų turbinos bloko efektyvumas, palyginti su CCP, neturi reikšmės, nes blokai veikia trumpą laiką. Tokios dujų turbinos pasižymi dažnu paleidimu (iki 1000 per metus) su palyginti nedideliu naudojimo valandų skaičiumi (nuo 100 iki 1500 val. per metus). Tokių dujų turbinų agregatų galios diapazonas yra nuo 1 iki 100 MW.

GTU taip pat naudojami elektros generatoriui varyti ir elektrai gaminti mobiliuosiuose įrenginiuose (pavyzdžiui, jūrų laivuose). Tokios dujų turbinos dažniausiai veikia 30-110% vardinės apkrovos diapazone, dažnai įsijungiant ir sustabdant. Tokių dujų turbinų vieneto galia svyruoja nuo dešimčių kilovatų iki 10 MW. Spartus atominių elektrinių, kurių reaktoriai aušinami, pavyzdžiui, heliu, plėtra atveria galimybę jose panaudoti vienos grandinės dujų turbinų blokus, veikiančius uždaru ciklu (darbinis skystis iš bloko nepalieka).

Konkrečią galios dujų turbinų grupę sudaro įrenginiai, veikiantys chemijos, naftos perdirbimo, metalurgijos ir kitų gamyklų (energetikos technologijos) technologinėse schemose. Jie veikia bazinės apkrovos režimu ir dažniausiai yra skirti valdyti kompresorių, kuris dėl paties proceso metu susidarančių dujų plėtimosi energijos aprūpina procesą suslėgtu oru arba dujomis.

Varomieji GTU plačiai naudojami gamtinių dujų išcentriniams orapūtiams varyti magistralinių vamzdynų kompresorinėse stotyse, taip pat siurbliams naftai ir naftos produktams transportuoti bei orapūtėms kombinuoto ciklo gamyklose. Tokių dujų turbinų naudingoji galia yra nuo 2 iki 30 MW.

Transporto dujų turbinos plačiai naudojamos kaip pagrindiniai ir papildomo degimo varikliai orlaiviuose (turboreaktyviniuose ir turbosraigtiniuose) bei jūrų laivuose. Taip yra dėl galimybės gauti rekordinius galios tankio ir bendrųjų matmenų rodiklius, palyginti su kitų tipų varikliais, nepaisant šiek tiek pervertintų degalų sąnaudų. Dujų turbinos yra labai perspektyvios kaip lokomotyvų varikliai, kur jų mažas dydis ir vandens poreikis yra ypač vertingi. Transporto dujų turbinos veikia esant įvairioms apkrovoms ir yra tinkamos trumpalaikiam padidinimui.

Dujų turbininės elektrinės vieneto galia dar neviršija 100 MW, o elektrinės naudingumo koeficientas siekia 27-37%. Padidėjus pradinei dujų temperatūrai iki 1200 ° C, dujų turbinos bloko galia bus padidinta iki 200 MW, o įrenginio efektyvumas - iki 38-40%.

Dujų turbinų gamykla yra universalus modulinis įrenginys, kuris apjungia: elektros generatorių, reduktorių, dujų turbiną ir valdymo bloką. Be to, taip pat yra pasirenkama įranga, pavyzdžiui: kompresorius, starteris, šilumokaitis.

Dujų turbina gali dirbti ne tik elektros energijos gamybos režimu, bet ir gaminti bendrą elektros energijos gamybą su šiluma.

Pagal užsakovo pageidavimus dujų turbininių įrenginių gamyba gali būti atliekama su universalia sistema, kai išmetamosios dujos naudojamos garui ar karštam vandeniui gauti.

Dujų turbinos įrenginio schema

Ši įranga turi du pagrindinius blokus: galios tipo turbiną ir generatorių. Jie dedami į vieną bloką.

Dujų turbinos elektrinės schema labai paprasta: išdegus kurui susidarančios dujos ima skatinti turbinos menčių sukimąsi.

Taigi susidaro sukimo momentas. Tai veda prie elektros energijos gamybos. Išeinančios dujos atliekų šilumos katile vandenį paverčia garais. Dujos šiuo atveju veikia su dviguba nauda.

Dujų turbinos ciklai

Šią įrangą galima atlikti su skirtingi ciklai dirbti.

Uždaro ciklo dujų turbina reiškia: dujos per kompresorių tiekiamos į oro šildytuvą (šilumokaitį), kur šiluma tiekiama iš išorinių šaltinių. Tada jis tiekiamas į dujų turbiną, kur išplečiamas. Šiuo atveju dujų slėgis yra mažesnis.

Po to dujos patenka į šaldytuvą. Iš ten šiluma pašalinama išorinė aplinka... Tada dujos nukreipiamos į kompresorių. Tada ciklas prasideda iš naujo. Šiandien panaši įranga energetikos pramonėje beveik nenaudojama.

Tokio tipo dujų turbinų gamyba vykdoma m dideli dydžiai... Be to, yra nuostolių ir mažai efektyvumo vertė, tiesiogiai priklausomas nuo pačių dujų temperatūros rodiklių į turbiną.

Dujų turbinos gamyklos atviras ciklas naudojamas daug dažniau. Šioje įrangoje kompresorius tiekia orą iš aplinkos, kuris, kada aukštas spaudimas patenka į specialiai tam skirtą degimo kamerą. Čia deginamas kuras.

Iškastinio kuro temperatūra siekia 2000 laipsnių. Taip darydami galite sugadinti paties fotoaparato metalą. Kad taip neatsitiktų, į jį paduodamas daugiau oro nei reikia (apie 5 kartus). Tai žymiai sumažina pačių dujų temperatūrą ir apsaugo metalą.

Atviro ciklo dujų turbinos diagrama

Atviro ciklo dujų turbinos elektrinės diagrama atrodo taip: kuras tiekiamas į dujinis degiklis(purkštukas), esantis karščiui atsparaus vamzdžio viduje. Ten taip pat įpurškiamas oras, po kurio vyksta kuro degimo procesas.

Tokių vamzdžių yra keli ir jie išdėstyti koncentriškai. Oras patenka į tarpus tarp jų, sukurdamas apsauginį barjerą ir užkertant kelią perdegimui.

Vamzdžių ir oro srauto dėka kamera yra viduje patikima apsauga nuo perkaitimo. Šiuo atveju dujų išleidimo temperatūra yra žemesnė nei paties kuro.

Metalas gali atlaikyti 1000 - 1300 °C temperatūrą. Būtent šie kameros dujų temperatūros rodikliai yra šiuolaikiniuose dujų turbinų įrenginiuose.

Skirtumai tarp uždarų ir atvirų dujų turbinų

Pagrindinis skirtumas tarp uždarų ir atvirų dujų turbinų yra tas, kad pirmuoju atveju nėra degimo kameros, o naudojamas šildytuvas. Čia oras pašildomas, o pačiame šilumos gamybos procese nedalyvauja.

Tokia įranga atliekama tik deginant, esant pastoviam slėgiui. Čia naudojamas organinis arba branduolinis kuras.

Branduoliniuose blokuose naudojamas ne oras, o helis, anglies dioksidas arba azoto. Tokios įrangos privalumai apima galimybę panaudoti atominio skilimo šilumą, kuri išsiskiria branduoliniuose reaktoriuose.

Dėl didelės „darbinio skysčio“ koncentracijos tapo įmanoma pasiekti aukštus šilumos perdavimo koeficiento rodmenis pačiame regeneratoriuje. Tai taip pat prisideda prie regeneracijos lygio padidėjimo esant mažam dydžiui. Tačiau tokia įranga dar nebuvo plačiai naudojama.

Galios dujų turbinų blokai

Dujų turbininės jėgainės dar vadinamos „mini dujų turbininėmis elektrinėmis“. Jie naudojami kaip nuolatiniai, avariniai arba rezerviniai tiekimo šaltiniai miestams ir sunkiai pasiekiamoms vietovėms.

Galios dujų turbinos yra naudojamos daugelyje pramonės šakų:

• naftos perdirbimas;
• dujų gamyba;
• metalo apdirbimas;
• miškininkystė ir medienos apdirbimas;
• metalurgijos;
• Žemdirbystė;
• atliekų išvežimas ir kt.

Kokie degalai naudojami dujų turbinų įrenginiuose?

Ši įranga gali veikti naudojant įvairių rūšių degalus.

Dujų turbinose naudojamas šių rūšių kuras:

• gamtinių dujų;
• žibalo;
• biodujos;
• dyzelinis kuras;
• susijusios naftos dujos;
• kokso krosnis, malkos, kasyklų dujos ir kitos rūšys.

Daugelis šių turbinų taip pat gali veikti naudojant mažai kalorijų turintį kurą, kuriame yra nedidelis metano kiekis (apie 3 proc.).

Kitos dujų turbinų įrenginių savybės

Skiriamieji dujų turbinų bruožai:

• Padaryta nedidelė žala aplinką... Tai yra mažos alyvos sąnaudos. Galimybė dirbti su pačios gamybos atliekomis. Kenksmingų medžiagų išmetimas į atmosferą yra 25 ppm.
• Mažas dydis ir svoris. Tai leidžia šią įrangą išdėstyti nedideliuose plotuose, o tai leidžia sutaupyti pinigų.
• Žemas triukšmo ir vibracijos lygis. Šis indikatorius yra 80–85 dBA diapazone.
• Dujų turbinų įrangos galimybė dirbti su įvairiu kuru leidžia ją naudoti beveik bet kurioje gamyboje. Tuo pačiu įmonė, atsižvelgdama į savo veiklos specifiką, galės pati pasirinkti ekonomiškai naudingą kuro rūšį.
• Nepertraukiamas veikimas su minimalia apkrova. Tai taip pat taikoma tuščiosios eigos režimui.
• Ši įranga vieną minutę gali atlaikyti 150 procentų viršsrovę. O per 2 valandas – 110 proc.
• Su trifaziu simetrišku „trumpuoju jungimu“ generatoriaus sistema 10 sekundžių gali atlaikyti apie 300 procentų vardinės nuolatinės srovės.
• Vandens aušinimo trūkumas.
• Didelis eksploatacinis patikimumas.
• Ilgas tarnavimo laikas (apie 200 000 val.).
• Įrangos naudojimas bet kokiomis klimato sąlygomis.
• Protingos statybos sąnaudos ir mažos išlaidos pačių darbų, remonto ir priežiūros metu.

Dujų turbinų įrangos elektros galia svyruoja nuo dešimčių kW iki kelių MW. Didžiausias efektyvumas pasiekiamas, jei dujų turbinos blokas veikia vienu metu šilumos ir elektros energijos gamybos (kogeneracijos) režimu.

Gavus tokią nebrangią energiją, atsiranda galimybė greitai susigrąžinti tokio tipo įrangą. Jėgainė ir išmetamųjų dujų regeneravimo katilas prisideda prie efektyvesnio kuro naudojimo.

Naudojant dujų turbinines mašinas, didelės galios gavimo užduotis buvo labai supaprastinta. O kai išpildomos visos dujų tipo turbinų šiluminės savybės, didelio elektrinio naudingumo reikšmė nublanksta į antrą planą. Atsižvelgiant į didelę reikšmę dujų turbinos įrangos išmetamųjų dujų temperatūra, gali būti realizuotas dujų ir garo turbinos panaudojimo derinys.

Tai inžinerinis sprendimas padeda įmonėms žymiai padidinti našumą naudojant kurą ir padidinti elektros efektyvumą iki 57 - 59 proc. Šis metodas yra labai geras, tačiau dėl jo atsiranda finansinių išlaidų ir sunkumų projektuojant įrangą. Todėl dažnai jį naudoja tik didelės pramonės šakos.

Dujų turbininėje generuojamos elektros energijos ir šilumos santykis yra 1:2. Taigi, pavyzdžiui, jei dujų turbinos jėgainės galia yra 10 Megavatų, tai ji gali pagaminti 20 MW šiluminės energijos. Norėdami konvertuoti megavatus į gigakalorijas, turite naudoti specialų koeficientą, kuris yra 1,163.

Priklausomai nuo to, ko reikia klientui, dujų turbininėje įrangoje gali būti papildomai įrengtas vandens šildymas ir garo katilai... Tai leidžia gauti skirtingo slėgio garą, kuris bus naudojamas sprendžiant įvairias gamybos problemas. Be to, tai leidžia jums gauti karštas vanduo kurios bus standartinės temperatūros.

Kombinuotai eksploatuojant dviejų rūšių energiją, galima gauti dujų turbininės šiluminės elektrinės kuro panaudojimo koeficiento (FOC) padidėjimą iki 90 proc.

Naudodami dujų turbinines elektrines galingoms šiluminėms elektrinėms, taip pat mini šilumines elektrines, gausite pagrįstą ekonominį sprendimą. Taip yra dėl to, kad šiandien beveik visos elektrinės veikia dujomis. Jie turi labai mažą vieneto kainą vartotojui, kalbant apie konstrukciją, ir žemas vėlesnio naudojimo išlaidas.

Nereikalinga, net nemokama, šiluminė energija leidžia be jokių energijos sąnaudų įrengti vėdinimą (oro kondicionavimą). pramonines patalpas... Ir tai galima padaryti bet kuriuo metų laiku. Tokiu būdu aušinamas aušinimo skystis gali būti naudojamas įvairiems pramonės poreikiams. Tokio tipo technologija vadinama trigeneracija.

Dujų turbinų blokai parodoje

Centrinis „Expocentre Fairgrounds“ kompleksas yra labai patogi platforma, esanti Maskvoje, netoli Vystavochnaya ir Delovoy Tsentr metro stočių.

Dėl aukšto šio komplekso darbuotojų ir jų įmonių profesionalumo, idealios logistikos parodų kūrimui ir greitam muitinės dokumentų tvarkymui, pakrovimui, iškrovimui ir montavimo darbai... Taip pat teikiama parama nuolatiniam įrenginių veikimui jos pristatymo metu.

Parodų paviljonas „Expocentre Fairfields“ turi visą reikiamą įrangą tokiems didelio masto renginiams. Dėl atviros erdvės galite lengvai pristatyti savo naujovišką ar daug energijos sunaudojančią įrangą, kuri veikia realiu laiku.

Kasmetinė tarptautinė paroda „Electro“ yra didelio masto renginys Rusijoje ir NVS šalyse. Joje bus demonstruojama energetikos, elektrotechnikos, pramonės apšvietimo įrangos, taip pat įmonių automatizavimo elektros įranga.

Electro parodoje galite pamatyti šiuolaikinės tendencijos nuo elektros energijos gamybos iki galutinio jos panaudojimo. Ačiū naujoviškų technologijų ir aukštos kokybės įrangą, jūsų įmonė gali gauti a grynas oras„Ir atgimti iš naujo.

Tokio gamybos modernizavimo negali nepastebėti jūsų paslaugų ir prekių vartotojai. Tokia įranga gali žymiai sumažinti elektros energijos sąnaudas ir sąnaudas.

Kasmet šiame renginyje apsilanko gamintojai iš daugiau nei dvidešimties pasaulio šalių. Jūs taip pat galite jį aplankyti. Norėdami tai padaryti, turėtumėte užpildyti atitinkamą paraišką mūsų svetainėje arba paskambinti mums. Mūsų parodoje galėsite pristatyti savo naujų gaminių pavyzdžius, naudingus modelius ir išradimus, naujas originalias prekes ir dar daugiau, kas susiję su energetika ir elektros įranga.

Dalyvavimo parodoje Expocentre mugės teritorijoje sąlygos yra labai skaidrios. Bet kuris autorių teisių turėtojas, pastebėjęs įvairius savo teisių į intelektinės nuosavybės objektus pažeidimus, gali būti garantuotas, kad gali tikėtis teisinės pagalbos. Tai leidžia padidinti kiekvieno parodos dalyvio atsakomybę ir diskreciją pristatant savo produktą.

DUJINĖS TURBINĖS ĮRENGINIAI

ĮVADAS

Pirmaisiais dujų turbinų blokų kūrimo etapais kurui deginti buvo naudojamos dviejų tipų degimo kameros. Kuras ir oksidatorius (oras) į pirmojo tipo degimo kamerą buvo tiekiami nuolat, jų degimas taip pat buvo palaikomas nuolat, slėgis nesikeitė. Antrojo tipo degimo kameroje kuras ir oksidatorius (oras) buvo tiekiami porcijomis. Mišinys buvo uždegamas ir deginamas uždarame tūryje, o tada degimo produktai pateko į turbiną. Tokioje degimo kameroje temperatūra ir slėgis nėra pastovūs: kuro degimo momentu jie smarkiai padidėja.

Laikui bėgant išryškėjo neabejotini pirmojo tipo degimo kamerų pranašumai. Todėl šiuolaikinėse dujų turbininėse gamyklose kuras dažniausiai deginamas esant pastoviam slėgiui degimo kameroje.

Pirmosios dujų turbinos buvo mažo efektyvumo, nes dujų turbinos ir kompresoriai buvo netobuli. Tobulėjant šiems agregatams didėjo dujų turbinų efektyvumas, jie tapo konkurencingi kitų tipų šiluminiams varikliams.

Šiuo metu dujų turbininiai agregatai yra pagrindinis aviacijoje naudojamas variklių tipas dėl savo konstrukcijos paprastumo, gebėjimo greitai paimti krovinį, didelės galios esant mažam svoriui ir visiško valdymo automatizavimo galimybės. Lėktuvas su dujų turbininiu varikliu pirmą kartą skrido 1941 m.

Energetikos pramonėje GTU daugiausia veikia tuo metu, kai elektros energijos suvartojimas smarkiai išauga, t.y., esant didžiausioms apkrovoms. Nors dujų turbinos bloko naudingumo koeficientas yra mažesnis nei garo turbinos bloko (esant 20-100 MW galiai, dujų turbinos bloko efektyvumas siekia 20-30%), jų naudojimas piko režimu pasirodo būti naudinga, nes paleidimas užtrunka daug trumpiau.

Kai kuriuose piko GTP orlaivių turboreaktyviniai varikliai, kurie savo laiką aviacija tarnavo, naudojami kaip dujų šaltiniai turbinai, kuri suka elektros generatorių. Kartu su vidaus degimo varikliais GTU naudojami kaip pagrindiniai varikliai mobiliose elektrinėse.

Naftos perdirbimo gamyklų technologiniuose procesuose ir chemijos gamyba degiosios atliekos naudojamos kaip kuras dujų turbinoms.

Dujų turbinos taip pat plačiai naudojamos geležinkelių, jūrų, upių ir kelių transporte. Taigi greitaeigiuose povandeniniuose sparnuose ir laivuose su oro pagalvėmis GTU yra varikliai. Sunkiosiose transporto priemonėse jie gali būti naudojami ir kaip pagrindinis, ir kaip pagalbinis variklis, skirtas tiekti orą pagrindiniam vidaus degimo varikliui ir varomas jo išmetamosiomis dujomis.

Be to, dujų turbinų blokai tarnauja kaip gamtinių dujų orapūtių, esančių magistraliniuose dujotiekiuose, pavara, atsarginiai gaisrinių siurblių elektros generatoriai.

! Pagrindinė dujų turbinų statybos plėtros kryptis yra dujų turbinų blokų efektyvumo didinimas didinant dujų temperatūrą ir slėgį prieš dujų turbiną. Šiuo tikslu kuriamos sudėtingos aušinimo sistemos labiausiai įtemptoms turbinų dalims arba naudojamos naujos, itin stiprios medžiagos - karščiui atsparios nikelio, keramikos ir kt.

Dujų turbinos paprastai yra patikimos ir lengvai valdomos, griežtai laikomasi nustatytų taisyklių ir darbo režimų, kurių nukrypimas gali sukelti turbinų sunaikinimą, kompresorių gedimus, sprogimus degimo kamerose ir kt.

PAGRINDINIAI DUJINIŲ TURBINŲ ELEMENTAI

BENDRA INFORMACIJA APIE DUJŲ TURBINŲ ĮRENGINIUS

Dujų turbininis variklis(GTE) yra šilumos variklio tipas, kuriame dujos suspaudžiamos ir kaitinamos, o tada suslėgtų ir įkaitintų dujų energija paverčiama mechaninis darbas ant dujų turbinos veleno. Dujų turbina susideda iš trijų pagrindinių elementų: dujų turbinos, degimo kamerų ir oro kompresoriaus.

Šilumos pavertimas darbu vykdomas keliuose GTE blokuose (1 pav.)

Ryžiai. 1. Dujų turbinos variklio schema:

ТН - kuro siurblys; КС - degimo kamera; K - kompresorius; T - turbina; EG yra elektros generatorius.

Kuro siurblys po kompresoriaus tiekia degimo kamerą kuru ir suslėgtu oru. Kuras sumaišomas su oru, kuris veikia kaip oksidatorius, užsidega ir dega. Gryni produktai degimas taip pat sumaišomas su oru, kad maišymosi metu susidarančių dujų temperatūra neviršytų nustatytos vertės. Iš degimo kamerų dujos patenka į dujų turbiną, kuri yra skirta potencialią energiją paversti mechaniniu darbu. Darbo metu dujos atšąla ir jų slėgis sumažėja iki atmosferinio. Dujos iš dujų turbinos išleidžiamos į aplinką.

Iš atmosferos į kompresorių patenka švarus oras. Kompresoriuje jo slėgis didėja ir temperatūra pakyla. Didelė dalis turbinos galios turi būti nuimama kompresoriui valdyti.

Pagal šią schemą veikiančios dujų turbinos yra vadinamos atviros grandinės įrenginiai. Dauguma šiuolaikinių dujų turbinų veikia pagal šią schemą.

Ryžiai. 2. Dujų turbininio variklio ciklas.

Kuro deginimą pakeitus izobariniu šilumos tiekimu (2 pav. 2-3 eilutė), o į atmosferą išmetamų degimo produktų aušinimą - izobariniu šilumos pašalinimu (1-4 eilutė), gaunamas GTE ciklas:

1-2 - darbinio skysčio suspaudimas nuo atmosferos slėgio iki slėgio variklyje;

2-3 - degimas kameroje;

3-4 - darbinio skysčio adiabatinio išsiplėtimo procesas;

4-1 - išmetamosios dujos išmetamos į atmosferą

Be to, taikykite uždara dujų turbina(3 pav.). Uždarojo ciklo dujų turbinos taip pat turi 3 kompresorių ir 2 turbiną. . 1 šilumos šaltinis naudojamas vietoj degimo kameros , kuriame šiluma perduodama darbiniam skysčiui nesimaišant su kuru. Kaip darbinis skystis gali būti naudojamas oras, anglies dioksidas, gyvsidabrio garai ar kitos dujos.

Darbinis skystis, kurio slėgis padidinamas kompresoriuje, įkaista šilumos šaltinyje 1 ir patenka į turbiną 2 , kurioje ji atiduoda savo energiją. Po turbinos dujos patenka į tarpinį šilumokaitį 5 (regeneratorių), kuriame sušildo orą, o po to atvėsta aušintuve 4 , patenka į kompresorių 3, o ciklas kartojasi.Kaip šilumos šaltinis gali būti naudojami specialūs katilai darbiniam skysčiui šildyti degančio kuro arba branduolinių reaktorių energija.

Ryžiai. 3. Dujų turbininio variklio, veikiančio uždaru ciklu, schema: 1 - paviršiaus šildytuvas; 2 - turbina; 3 - kompresorius; 4 - aušintuvas; 5 - regeneratorius; 6 - oro akumuliatorius; 7 - pagalbinis kompresorius.