Plantele cu turbină cu gaz (GTU) sunt o singură, relativ compactă, în care o turbină electrică și un generator funcționează în tandem. Sistemul este utilizat pe scară largă în așa-numita inginerie electrică la scară mică. Excelent pentru alimentarea cu energie electrică și termică a întreprinderilor mari, la distanță așezăriși alți consumatori. De regulă, turbinele cu gaz funcționează cu combustibil lichid sau gaz.

În fruntea progresului

În creșterea capacității de putere a centralelor electrice, rolul principal este transferat către centralele cu turbină cu gaz și evoluția lor ulterioară - turbine cu gaz cu ciclu combinat (CCGT). Deci, la centralele electrice din Statele Unite de la începutul anilor 1990, mai mult de 60% din capacitățile comandate și modernizate sunt deja turbine cu gaz și unități CCGT, iar în unele țări din ani separati ponderea lor a ajuns la 90%.

GTU-uri simple sunt, de asemenea, construite în număr mare. Unitatea de turbină cu gaz - mobilă, economică de operat și ușor de reparat - s-a dovedit a fi soluția optimă pentru acoperirea sarcinilor de vârf. La începutul secolului (1999-2000), capacitatea totală a unităților de turbine cu gaz a ajuns la 120.000 MW. Pentru comparație: în anii 1980, capacitatea totală a acestui tip de sisteme era de 8000-10000 MW. O parte semnificativă a GTU (mai mult de 60%) a fost destinată să funcționeze ca parte a centralelor mari de abur binar cu o putere medie de aproximativ 350 MW.

Referință istorică

Bazele teoretice ale utilizării tehnologiilor de abur și gaze au fost studiate în detaliu suficient în țara noastră la începutul anilor '60. Deja în acel moment a devenit clar: calea generală de dezvoltare a tehnologiei energiei termice și a energiei este asociată exact cu tehnologiile de abur și gaze. Cu toate acestea, implementarea lor cu succes a necesitat unități de turbină cu gaz fiabile și extrem de eficiente.

Progresul semnificativ în construcția turbinei cu gaz a determinat saltul calitativ modern în ingineria energiei termice. O serie de companii străine au rezolvat cu succes problema creării unor instalații staționare eficiente de turbine cu gaz într-un moment în care organizațiile de conducere naționale în condițiile unei economii de comandă promovează cele mai puțin promițătoare tehnologii ale turbinei cu abur (STU).

Dacă în anii 60 unitățile de turbină cu gaz erau la nivelul de 24-32%, atunci la sfârșitul anilor '80 cele mai bune unități de turbină cu gaz staționare aveau deja o eficiență (cu utilizare autonomă) de 36-37%. Acest lucru a făcut posibilă, pe baza lor, crearea de unități CCGT, a căror eficiență a atins 50%. Până la începutul noului secol, această cifră era de 40%, iar în combinație cu abur și gaz - chiar și 60%.

Compararea turbinei cu abur și a instalațiilor cu ciclu combinat

În instalațiile cu ciclu combinat bazate pe turbine cu gaz, perspectiva imediată și reală este de a atinge o eficiență de 65% sau mai mult. În același timp, pentru instalațiile cu turbină cu abur (dezvoltate în URSS), numai în cazul unei soluții de succes a unui număr de complexe probleme științifice asociat cu generarea și utilizarea unei perechi de parametri supercritici, se poate spera la o eficiență de cel mult 46-49%. Astfel, din punct de vedere al eficienței, sistemele cu turbină cu abur sunt, fără îndoială, inferioare sistemelor cu abur-gaz.

Centralele electrice cu turbină cu abur sunt, de asemenea, semnificativ inferioare în ceea ce privește costul și timpul de construcție. În 2005, pe piața mondială a energiei, prețul de 1 kW pentru o unitate CCGT cu o capacitate de 200 MW și mai mult a fost de 500-600 USD / kW. Pentru CCGT-uri cu capacități mai mici, costul a fost în intervalul de 600-900 dolari / kW. Unitățile puternice de turbină cu gaz corespund valorilor de 200-250 USD / kW. Cu o scădere a capacității unitare, prețul acestora crește, dar de obicei nu depășește 500 USD / kW. Aceste valori sunt uneori cost mai mic kilowati de electricitate din sistemele de turbine cu abur. De exemplu, prețul unui kilowatt instalat al centralelor electrice cu turbină cu abur fluctuează în intervalul 2000-3000 $ / kW.

Instalația include trei unități de bază: o cameră de ardere și un compresor de aer. Mai mult, toate unitățile sunt găzduite într-o singură clădire prefabricată. Compresorul și rotoarele turbinei sunt conectate rigid între ele, susținute de rulmenți.

Camerele de ardere (de exemplu, 14 piese) sunt amplasate în jurul compresorului, fiecare în carcasa separată. O conductă de admisie este utilizată pentru a intra în compresor. turbina de gaz aerul scapă prin conducta de evacuare. Corpul GTU se bazează pe suporturi puternice plasate simetric pe un singur cadru.

Principiul de funcționare

Majoritatea unităților de turbină cu gaz utilizează principiul arderii continue sau a ciclului deschis:

• În primul rând, fluidul de lucru (aerul) este pompat la presiunea atmosferică cu un compresor adecvat.
• Apoi, aerul este comprimat la mai multă presiuneși este trimis în camera de ardere.
• Este alimentat cu combustibil, care arde la o presiune constantă, asigurând un aport constant de căldură. Datorită arderii combustibilului, temperatura fluidului de lucru crește.
• Mai mult, fluidul de lucru (acum este deja gaz, care este un amestec de aer și produse de ardere) intră în turbina cu gaz, unde, extinzându-se la presiune atmosferică, face o muncă utilă (transformă o turbină care generează electricitate).
• După turbină, gazele sunt evacuate în atmosferă, prin care se închide ciclul de lucru.
• Diferența dintre funcționarea turbinei și a compresorului este percepută de un generator electric situat pe un arbore comun cu turbina și compresorul.

Instalații de ardere intermitente

Spre deosebire de designul anterior, instalațiile de ardere intermitente folosesc două supape în loc de una.

• Compresorul forțează aerul în camera de ardere prin prima supapă în timp ce a doua supapă este închisă.
• Când crește presiunea din camera de ardere, prima supapă este închisă. Ca urmare, volumul camerei este închis.
• Când supapele sunt închise, combustibilul este ars în cameră, în mod natural, arderea sa are loc la un volum constant. Ca urmare, presiunea fluidului de lucru crește și mai mult.
• Apoi, a doua supapă este deschisă, iar fluidul de lucru intră în turbina cu gaz. În acest caz, presiunea din fața turbinei va scădea treptat. Când se apropie de atmosferă, a doua supapă ar trebui închisă, iar prima ar trebui deschisă și succesiunea acțiunilor ar trebui repetată.

Trecând la implementare practică unui anumit ciclu termodinamic, proiectanții trebuie să se confrunte cu multe obstacole tehnice de netrecut. Cel mai exemplu tipic: cu o umiditate a aburului mai mare de 8-12%, pierderile din traiectoria fluxului cresc brusc, cresc sarcinile dinamice și apare eroziunea. Acest lucru duce în cele din urmă la distrugerea căii de curgere a turbinei.

Ca urmare a limitărilor indicate în ingineria energetică (pentru a obține muncă), doar două Rankine termodinamice de bază și ciclul Brighton sunt încă utilizate pe scară largă. Majoritatea centralelor electrice se bazează pe o combinație a elementelor acestor cicluri.

Ciclul Rankine este utilizat pentru corpurile de lucru care, în procesul de implementare a ciclului, funcționează faza de tranzitie, centralele cu abur funcționează conform acestui ciclu. Pentru corpuri de lucru care nu pot fi condensate condiții realeși pe care le numim gaze, se folosește ciclul Brighton. Unitățile cu turbină cu gaz și motoarele cu ardere internă funcționează în acest ciclu.

Combustibil utilizat

Majoritatea covârșitoare a turbinelor cu gaz sunt proiectate să funcționeze pe gaz natural. Uneori, combustibilul lichid este utilizat în sistemele cu putere redusă (mai rar - mediu, foarte rar - putere mare). O nouă tendință este trecerea sistemelor compacte de turbine cu gaz la utilizarea materialelor solide combustibile (cărbune, mai rar turbă și lemn). Aceste tendințe sunt asociate cu faptul că gazul este o materie primă tehnologică valoroasă pentru industria chimica unde utilizarea sa este adesea mai rentabilă decât în ​​sectorul energetic. Producția de turbine cu gaz capabile să funcționeze eficient pe combustibili solizi câștigă în mod activ.

Diferența dintre motorul cu ardere internă și turbina cu gaz

Diferența fundamentală între complexele de turbine cu gaz este următoarea. Într-un motor cu ardere internă, procesele de compresie a aerului, combustia combustibilului și expansiunea produselor de ardere au loc într-unul element structural, denumit cilindrul motorului. În GTU, aceste procese sunt împărțite în unități structurale separate:

• compresia se efectuează în compresor;
• arderea combustibilului, respectiv, într-o cameră specială;
• expansiunea se efectuează într-o turbină cu gaz.

Drept urmare, centralele cu turbină cu gaz și motoarele cu ardere internă sunt foarte similare din punct de vedere structural, deși funcționează conform unor cicluri termodinamice similare.

Ieșire

Odată cu dezvoltarea ingineriei electrice la scară mică, creșterea eficienței sale, sistemele de turbine cu gaz și turbine cu abur ocupă o pondere tot mai mare în sistemul energetic global al lumii. În consecință, operatorul instalațiilor cu turbină cu gaz devine din ce în ce mai solicitat. În urma partenerilor occidentali, o serie de Producătorii ruși stăpânit producția economic atitudini eficiente tip turbină cu gaz. Prima centrală electrică cu ciclu combinat din noua generație din Federația Rusă a fost CHPP de Nord-Vest din Sankt Petersburg.

O unitate modernă de turbină cu gaz (GTU) este o combinație între un compresor de aer, o cameră de ardere și o turbină cu gaz, precum și sisteme auxiliare care asigură funcționarea acestuia. Combinația dintre o unitate de turbină cu gaz și un generator electric se numește unitate de turbină cu gaz. Turbina, în care gazul se extinde la presiunea atmosferică, transformă energia potențială a gazului comprimat încălzit la o temperatură ridicată în energia cinetică a rotației rotorului turbinei. Turbina acționează un generator electric, care convertește energia cinetică de rotație a rotorului generatorului în curent electric. Un generator electric constă dintr-un stator, în înfășurările electrice ale cărui curente este generat, și un rotor, care este un electromagnet, care este alimentat de un excitator.

Spre deosebire de instalațiile cu turbină cu abur (UTS), unde mediul de lucru este aburul, GTU funcționează pe produse de ardere a combustibilului. În plus, spre deosebire de o unitate cu turbină cu gaz, o centrală cu turbină cu abur nu include un cazan; mai exact, un cazan este considerat ca o sursă separată de căldură. O centrală cu turbină cu abur nu poate funcționa fără un cazan ca obiect fizic. Dimpotrivă, în GTU, camera de ardere este partea sa integrală. În acest sens, GTU este autosuficient. Prin metoda de furnizare a căldurii la presiune constantă p= const și la volum constant v= const... Toate turbinele cu gaz moderne funcționează cu o sursă de căldură la p= const. Există circuite GTU deschise (deschise) și închise (închise)

Cea mai simplă schemă a unei instalații cu turbină cu gaz deschisă în denumirile convenționale, precum și ciclul său termodinamic sunt prezentate în Figura 1. Aerul din atmosferă intră în intrarea compresorului de aer (punctul 1 ), care este o turbomachină rotativă cu un traseu de curgere constând din rețele rotative și staționare. Raportul dintre presiunea din aval și presiunea din amonte se numește raportul de compresie al compresorului de aer și este denumit de obicei. Rotorul compresorului este acționat de o turbină cu gaz. Debitul de aer comprimat este alimentat într-una, două sau mai multe camere de ardere (punctul 2 ). În acest caz, în majoritatea cazurilor, fluxul de aer care vine de la compresor este împărțit în două fluxuri. Primul flux este direcționat către arzătoare, unde este furnizat și combustibil (gaz sau combustibil lichid), datorită căruia arderea la presiune constantă p= const se formează produse de ardere la temperaturi ridicate. Amestecat cu ele este relativ aer rece al doilea flux pentru a obține gaze (acestea se numesc gaze de lucru) cu o temperatură acceptabilă pentru piesele turbinei cu gaz.

Figura 1 - Cea mai simplă schemă a unei centrale cu turbină cu gaz deschisă și ciclul său termodinamic

Gazele de lucru cu presiune datorată rezistenței hidraulice a camerei de ardere) sunt alimentate în calea de curgere a turbinei cu gaz (punctul 3 ), unde se extind aproape la presiunea atmosferică (punctul 4 ). Apoi intră în difuzorul de ieșire. , de unde - fie direct în coș, ceea ce va provoca pierderi semnificative de căldură, fie preliminar într-un schimbător de căldură folosind căldura gazelor de eșapament ale GTU.

Într-un circuit închis (Fig. 2), se folosesc încălzitoare de suprafață ale fluidului de lucru în locul camerei de ardere, iar gazele de eșapament din turbină (de exemplu, heliu) sunt răcite în răcitoare speciale la cea mai scăzută temperatură, după care intră în compresor. Ciclul termodinamic al acestei scheme este similar ciclului unei turbine cu gaz deschise.

Datorită expansiunii gazelor într-o turbină cu gaz, aceasta din urmă generează energie. O parte semnificativă a acestuia este cheltuită pe acționarea compresorului, iar restul este cheltuită pe acționarea generatorului electric. Această parte se numește puterea utilă a GTU și este indicată atunci când este etichetată.

În instalațiile reale cu turbină cu gaz, toate procesele în desfășurare sunt însoțite de pierderi de lucru în compresor și turbină, precum și pierderi de presiune de-a lungul traseului turbinei cu gaz. Luând în considerare aceste pierderi, ciclul real diferă de cel ideal. O unitate reală de turbină cu gaz include o cameră de ardere (un încălzitor de fluid de lucru într-un circuit închis), o turbină cu gaz, un compresor, un motor de pornire și schimbătoare de căldură. în diverse scopuri(încălzitoare regenerative, încălzitoare în turbine) și diverse echipamente auxiliare, precum și un generator electric, dacă scopul GTU este de a produce energie electrica... Turbina, compresorul și generatorul sunt situate pe același arbore. Motorul de pornire este conectat printr-un ambreiaj de eliberare. În cele mai simple centrale cu turbină cu gaz, aproximativ 70% din puterea dezvoltată de turbină este consumată pentru acționarea compresorului și 30% pentru acționarea generatorului. Raportul de creștere a presiunii compresorului = 6 ... 7, eficiența unității 24 ... 27%, temperatura în fața turbinei 750 ... 800 ° С. Gama de temperaturi inițiale în fața turbinei cu gaz din GTU este de 750 ... 1150 ° C, prin urmare, pe baza condițiilor de rezistență, elementele de instalare care funcționează la temperaturi ridicate sunt fabricate din oțeluri foarte aliate și pentru fiabilitate sporită asigură răcirea aerului.

Figura 2 - Cea mai simplă schemă a unei turbine cu gaz în buclă închisă

Gazele de eșapament ale turbinei au o temperatură ridicată, astfel încât îndepărtarea lor în mediu în circuitul deschis al centralei cu turbină cu gaz duce la pierderi semnificative de energie. Pentru a crește eficiența instalației, se folosește încălzirea regenerativă a aerului comprimat de către gazele de eșapament ale turbinei. Acest lucru mărește gradul de utilizare a căldurii combustibilului ars în camera de ardere și eficiența energetică a instalației.

Într-o turbină cu gaz ideală cu regenerare, a cărei schemă și ciclu sunt prezentate în Figura 3, gazele de evacuare ale turbinei pot fi răcite la o temperatură egală cu temperatura aerului din spatele compresorului, adică la, și aerul comprimat de compresor poate fi încălzit la o temperatură corespunzătoare temperaturii la eșapamentul turbinei, adică inainte de. Într-o instalație reală, aerul din schimbătorul de căldură regenerativă va fi încălzit la o temperatură mai mică, iar gazele de eșapament vor fi răcite în același schimbător de căldură la o temperatură mai mare decât valoarea de obicei egală cu 60 ... 80 ° C în circuite deschise. GTU-urile reale care funcționează într-un circuit deschis la o temperatură inițială de 750 ... 850 ° C au o rată de regenerare și o eficiență efectivă de 26,5 ... 30%.

Figura 3 - Schema și ciclul unei GTU cu regenerare

GTU-urile care asigură generarea combinată de energie electrică și termică sunt numite unități de cogenerare. Energia termică este generată prin utilizarea căldurii gazelor care părăsesc turbina la o temperatură ridicată pentru a încălzi apa și a genera abur. Încălzirea apei pentru încălzire și nevoile menajere cu gazele de eșapament ale turbinei este cel mai simplu mod de a crește eficiența termică a unei unități de turbină cu gaz.

GTU folosește combustibili lichizi gazoși și ușori. Atunci când se utilizează combustibili lichizi cu calități grele care conțin impurități dăunătoare, este necesar un sistem special de preparare a combustibilului pentru a preveni coroziunea pieselor turbinei sub influența compușilor de sulf și vanadiu conținuți în combustibilul greu. Problema utilizării combustibilului solid în turbine cu gaz se află în stadiul dezvoltării experimentale-industriale intensive.

Tehnologia de pornire a turbinei depinde în mare măsură de starea de temperatură a echipamentului din fața sa. Distingeți între porniri de la stări reci, neîncălzite și fierbinți. Dacă temperatura turbinei nu depășește 150 ° C, atunci se consideră că pornirea a fost făcută dintr-o stare rece. Pentru unitățile de putere puternice, durează până la 90 de ore să se răcească la o astfel de temperatură. Pornirile la cald corespund unei temperaturi a turbinei de 420-450 ° C și mai mare (atinsă în 6-10 ore). Starea de răcire este intermediară. Orice prelungire a pornirii duce la consum suplimentar de combustibil. Prin urmare, pornirea trebuie efectuată rapid, dar nu în detrimentul fiabilității. Este interzisă pornirea turbinei:

în caz de defecțiune a principalelor instrumente care arată cursul procesului termic în turbină și starea sa mecanică (tahometre, termometre, manometre etc.);

cu un sistem de lubrifiere defect care lubrifiază rulmenții;

în caz de defecțiune a sistemelor de protecție și reglare;

cu un dispozitiv de blocare defect.

Pentru a porni o unitate de turbină cu gaz, este necesar să rotiți rotorul turbocompresorului cu un dispozitiv de pornire (PU) și să furnizați simultan aer din compresor cu combustibil în camera de ardere pentru a-l aprinde și să efectuați operațiuni suplimentare la pornirea unității de turbină cu gaz. . Diferite mijloace pot fi utilizate ca dispozitiv de pornire: un motor electric, o turbină cu abur sau gaz (aer), un motor cu ardere internă. Pentru turbinele de mare putere, de regulă, propriul generator electric al unei turbine cu gaz este utilizat ca PU, care derulează rotorul turbinei cu gaz la o viteză de rotație egală cu 0,2 - 0,3 din nominală. În perioada de pornire, paletele de comandă ale compresorului trebuie acoperite pentru a reduce consumul de aer. La începutul startului, supapele anti-supratensiune sunt deschise. Combustibilul este furnizat în camera de ardere, iar amestecul aer-combustibil format în dispozitivul de amestecare al camerei de ardere este aprins folosind un dispozitiv de aprindere (aprindător cu plasmă). Consumul de combustibil este crescut prin deschiderea supapei de combustibil. Acest lucru determină o creștere a temperaturii gazelor din fața turbinei, a puterii turbinei și a vitezei rotorului. La o anumită temperatură a gazului în fața turbinei și la o anumită viteză de rotație, puterea turbinei cu gaz este egală cu puterea consumată de compresorul de aer. În această stare, după o mică creștere suplimentară a consumului de combustibil, dispozitivul de pornire este dezactivat, iar GTU intră în modul autopropulsat. Cu o creștere suplimentară a consumului de combustibil, unitatea de turbină este rotită de turbina cu gaz până când se atinge viteza nominală, apoi generatorul electric este sincronizat cu rețeaua și conectat la rețea. Astfel, unitatea este adusă în modul inactiv. În timpul pornirii, supapele anti-supratensiune sunt închise, iar paletele variabile de ghidare sunt setate în pozițiile prescrise de programul de pornire.

În procesul de încărcare a turbinei cu gaz la puterea nominală, consumul de combustibil crește prin deschiderea supapei de comandă, unghiurile de instalare ale paletelor variabile de ghidare ale compresorului se modifică conform programului corespunzător, debitul de aer crește la valoarea nominală . Operațiune GTU în caz general constă în pornire, funcționare cu sarcină electrică și termică și oprire. Cel mai ușor este să lucrezi cu o sarcină constantă. Sarcina principală a personalului care întreține unitatea turbinei în timpul funcționării normale este de a furniza puterea electrică și termică specificată cu o garanție deplină muncă de încredereși cele mai mari economii posibile.

Modurile de operare ale GTU pot fi împărțite în moduri staționare și variabile.

Modul staționar corespunde funcționării turbinei la o anumită sarcină fixă. Poate funcționa atât la sarcină nominală, cât și la sarcină parțială. Până de curând, acest mod era principalul pentru GTU. Turbina a fost oprită de mai multe ori pe an din cauza defecțiunilor sau a reparațiilor programate.

Modurile GTU variabile sunt determinate de următoarele motive în legătură cu GTU. Primul motiv este necesitatea schimbării puterii generate de unitatea de turbină cu gaz, dacă puterea consumată, de exemplu, de un generator electric, s-a modificat datorită unei modificări a sarcinii electrice a consumatorilor conectați la generator. Dacă GTU acționează un generator electric conectat în paralel cu alți producători de energie, adică Lucrând pentru rețea comună(sistem de alimentare), atunci este necesar să modificați puterea acestui GTU în cazul unei modificări a consumului total de energie din sistem. Al doilea motiv este o schimbare a condițiilor atmosferice: presiunea și mai ales temperatura aerului atmosferic absorbit de compresor. Cel mai dificil mod nestacionar este pornirea centralei cu turbină cu gaz, care include numeroase operațiuni înainte de apăsarea rotorului. Modurile non-staționare includ schimbări bruște ale sarcinii (cădere sau supratensiune), precum și oprirea turbinei (descărcare, deconectare de la rețea, rularea rotorului pentru răcire).

Astfel, pentru centralele cu turbine cu gaz, sarcina principală de control este de a furniza puterea necesară, iar pentru turbinele cu gaz de putere, constanța vitezei de rotație a generatorului electric acționat. Modurile de operare variabile ale GTU ar trebui să fie realizate astfel încât eficiența în fiecare mod să fie cât mai mare posibil. Modul GTU este controlat acționând asupra supapelor de control al combustibilului care furnizează combustibil direct în camera de ardere, ceea ce duce la o inerție scăzută a procesului de alimentare cu căldură a fluidului de lucru din camera de ardere. GTU-urile sunt sensibile la modificările condițiilor atmosferice. Sunt expuse riscului de supratensiune a compresorului. Pentru a porni turbina cu gaz, este necesar ca supratensiunea să fie exclusă în toate modurile de operare posibile. Pentru a porni turbina cu gaz, este necesar să se pre-rotească rotorul folosind dispozitivul de pornire.

Turbinele moderne cu gaz mari folosesc sisteme de control automatizate care îndeplinesc următoarele funcții:

- telecomandă automată de pornire, încărcare și oprire a GTU;

- reglarea unor parametri precum viteza de rotație a turbinei cu un anumit grad de denivelare, temperatura gazului în fața turbinei și în spatele acesteia, sarcina activă a generatorului electric, modul de funcționare al compresorului la distanța necesară de la limita în creștere;

- protecția turbinei cu gaz, și anume oprirea și oprirea în situații de urgență, dintre care cele mai grave sunt, cum ar fi o creștere inacceptabilă a temperaturii gazului în fața și în spatele turbinei cu gaz, o creștere inacceptabilă a temperaturii gazului în fața și în spatele turbină cu gaz, o creștere inacceptabilă a temperaturii gazului în fața și în spatele turbinei cu gaz, o creștere inacceptabilă a frecvenței rotorului, o scădere inacceptabilă a presiunii uleiului pentru lubrifierea rulmenților, o deplasare axială inacceptabilă a rotorului, stingerea flăcării în camera de ardere, apropiindu-se de limita de supratensiune a compresorului, o creștere inacceptabilă a vitezei de vibrație a gâturilor rotorului și a carcaselor lagărelor.

Evenimentul, care constă în întreruperea performanței GTU, se numește un eșec. Pentru a menține fiabilitate și fiabilitate ridicate, echipamentul suferă reparații curente, medii sau majore. În timpul reparațiilor curente și medii, piesele și ansamblurile deteriorate sunt înlocuite sau restaurate, iar în timpul reparațiilor majore, se efectuează o restaurare completă a operabilității. În timpul funcționării normale a GTU, sunt necesare întreținere atentă și verificări periodice ale sistemelor de protecție și reglare, efectuate de personalul de ceas și de inginerul responsabil cu funcționarea acestui sistem. Fiabilitatea funcționării sale depinde de examinarea amănunțită a nodurilor disponibile ale sistemelor de control și protecție, de compararea indicatorilor curenți ai dispozitivelor cu cei anteriori, de efectuarea tuturor verificărilor și operațiunilor prevăzute de instrucțiunile elaborate luând luând în considerare cerințele producătorilor de turbine ale instrucțiunilor de funcționare (PTE) și instrucțiunilor metodologice pentru verificare și încercări. Atentie speciala inspecția ar trebui să se concentreze pe surse potențiale de scurgeri de petrol. Este necesar să se monitorizeze poziția piulițelor, a pieselor de blocare și a altor elemente de fixare pe tije, bobine, deoarece aceste piese funcționează în condiții de vibrații care le determină deșurubarea și funcționarea defectuoasă. Este necesar să se monitorizeze starea mecanică a tuturor componentelor accesibile: mecanisme cu came, arborii acestora, lagăre, arcuri etc. O atenție deosebită trebuie acordată vibrațiilor elementelor de comandă care pot cauza ruperea tijelor de acționare din cauza oboselii. Este necesar să se monitorizeze schimbările de presiune și pulsații în principalele conducte de ulei ale sistemelor de control și protecție: conducte de alimentare cu ulei pentru lubrifiere, conducte de impuls, conducte de protecție și cavități servomotor. O modificare a acestor presiuni indică anomalii ale sistemelor de control, alimentarea cu ulei: scurgeri la supape, etanșări ale pistonilor și tijelor servomotorului, șaibe de reglare înfundate. Pulsarea bobinelor este cauzată de funcționarea anormală a rotorului, contaminarea conductelor de ulei, pătrunderea particulelor solide între bobine și cutii de osii, conținutul crescut de aer în ulei și alte motive.

Ar trebui acordată atenția principală a personalului de întreținere pentru a exclude posibilitatea accelerării turbinei atunci când generatorul electric este deconectat de la rețea, ceea ce este asigurat de o densitate suficientă a supapelor de oprire și control și a supapelor de reținere de pe conducte. Verificarea se efectuează atunci când turbina este oprită cel puțin o dată pe an, precum și în mod obligatoriu la pornirea după instalare. Pentru funcționarea normală a turbinei, rezervorul de ulei trebuie să funcționeze corect, asigurând conservarea pe termen lung a uleiului, separarea aerului, a nămolului și a particulelor solide din acesta. Nivelul de ulei din rezervor trebuie verificat o dată pe tură. În același timp, este necesar să se monitorizeze funcționarea alarmei cu privire la nivelul minim admis și diferența de nivel în secțiunile murdare și curate ale rezervorului de ulei. Pompele de ulei de rezervă și de urgență și dispozitivele lor de comutare automată ar trebui să fie verificate în mod regulat la o frecvență de 2 ori pe lună. Calitatea răcitoarelor de ulei este verificată de diferența de presiune dintre intrarea și ieșirea uleiului și apa de răcire și prin încălzirea apei de răcire și răcirea uleiului. Laboratorul chimic al centralei trebuie să analizeze periodic uleiul utilizat, astfel încât să poată fi regenerat și înlocuit în timp.

Atunci când observați o turbină care funcționează, este necesar să acordați atenție în primul rând alungirii relative a rotorului și deplasării sale axiale. La instalarea și repararea turbinei, rotorul din carcasă este instalat astfel încât, în condiții de funcționare, atunci când aceste piese sunt încălzite, există spații suficient de mici între ele, cu excepția frecării, altfel poate apărea un accident grav.

Descărcarea turbinei se realizează prin închiderea treptată a supapelor de comandă (folosind mecanismul de comandă). Este deosebit de necesar să se monitorizeze reducerea relativă a rotorului și, în ciuda tuturor măsurilor luate, reducerea se apropie de o limită periculoasă, este necesară oprirea descărcării și, eventual, creșterea sarcinii. Sarcina este de obicei redusă la 15-20% din valoarea nominală, după care alimentarea cu gaz a turbinei este oprită. Din acest moment, acesta se rotește cu un generator la frecvența rețelei electrice. În scurtul timp specificat în instrucțiuni (de obicei câteva minute), este necesar să vă asigurați că opritorul, supapele de control de pe liniile de decolare sunt închise, iar wattmetrul arată putere negativă (consum de energie de la rețea După aceea, puteți deconecta generatorul de la rețea. După oprirea rotorului turbinei, este necesar să porniți imediat dispozitivul de blocare pentru a evita deformarea termică a acestuia. Oprirea alimentării cu ulei nu este permisă. În primele 8 ore, rotorul se rotește continuu, apoi este rotit periodic cu 180 °. O oprire de urgență a turbinei se realizează prin oprirea imediată a alimentării cu fluid de lucru.

O turbină oprită necesită o întreținere atentă. Cel mai mare pericol în timpul perioadelor de nefuncționare pentru turbină și alte elemente ale centralei de turbină este coroziunea parcării, principala cauză a acesteia fiind prezența simultană a umidității și a aerului. Pentru a preveni acest lucru, este necesar să deschideți supapele care asigură comunicarea pieselor cu atmosfera. Când turbina se oprește, se ia rezerva pe termen lung măsuri suplimentare... Este deconectat de la toate conductele cu prize. Arborele turbinei este etanșat suplimentar cu un cablu, uleiul este pompat prin lagăre cel puțin o dată pe săptămână pentru a crea un strat protector de ulei pe jantele lagărelor, iar rotorul este rotit de un dispozitiv de blocare pentru mai multe rotații. Cea mai eficientă metodă de combatere a coroziunii parcării este de a controla turbina.

GTU este asamblat la fabrica de turbine după fabricarea pieselor și ansamblurilor individuale în magazinele sale. Spre deosebire de o turbină cu abur, nu trece testele după asamblare la uzină. Drept urmare, mai multe unități transportate separat părăsesc instalația de turbină pentru locul de instalare TPP: un grup de turbine (compresor și turbină), două camere de ardere, un rezervor de ulei cu echipament instalat pe el, o conductă de intrare a compresorului, un difuzor de ieșire. Toate piesele sunt închise cu dopuri. Spre deosebire de turbină cu abur S, GTU-urile sunt plasate la TPP-uri nu pe o fundație a cadrului, ci direct pe o fundație de beton instalată la nivelul zero al sălii turbinei. Arborele de intrare al compresorului este conectat la KVOU prin intermediul unei cutii de aer, unde are loc o filtrare amănunțită a aerului, eliminând uzura căii de curgere a compresorului, înfundarea canalelor de răcire în palele rotorului și alte probleme. KVOU este amplasat pe acoperișul clădirii, economisind spațiul clădirii. Rotorul unui generator electric este conectat la capătul de ieșire al arborelui compresorului, iar un difuzor de tranziție este conectat la difuzorul de ieșire al GTU, care direcționează gazele către cazanul de căldură reziduală.

GTU este un motor universal cu diverse scopuri. Acestea sunt utilizate pe scară largă în aviația și furnizarea de gaze pe distanțe lungi. În ingineria electrică staționară la centralele termice, sunt utilizate turbine cu gaz în diferite scopuri. Turbinele de vârf cu gaz funcționează în perioade de consum maxim de energie electrică. Turbinele cu gaz de așteptare asigură propriile nevoi ale TPP în perioada în care echipamentul principal nu funcționează. Industriile în care utilizarea turbinelor cu gaz creează avantaje mari este producția de furnal, unde o turbină cu gaz, ca acționare a unei suflante care furnizează aer unui furnal, o folosește ca mediu de lucru gaz de furnal, care este un produs secundar al furnalului. În transportul feroviar, locomotivele cu turbină cu gaz (locomotive cu turbină cu gaz) au primit unele aplicații pe liniile de distanță lungă. Un număr de GTU sunt operate în navă și comerciant, în principal pe nave de patrulare ușoare și rapide, unde sens special are o compactitate și o greutate redusă a motorului.Un automobil cu turbină cu gaz se află în stadiul de cercetare a probelor experimentale. Cele mai bune motoare experimentale din punct de vedere al eficienței au atins nivelul motoarelor moderne pe benzină cu o greutate mai mică.

PLANTE DE TURBINE CU GAZ (GTU)

Flux de lucru GTU. În turbinele cu gaz moderne, un ciclu de ardere este utilizat la p = const (Fig. 6.5).

O unitate de turbină cu gaz include de obicei o cameră de ardere, o turbină cu gaz, un compresor de aer, schimbătoare de căldură pentru diverse scopuri (răcitoare de aer, răcitoare de ulei pentru sistemul de lubrifiere, schimbătoare de căldură regenerative) și dispozitive auxiliare (pompe de ulei, elemente de alimentare cu apă etc.) .).

Fluidul de lucru al GTU este produsele de ardere a combustibilului, care sunt utilizate ca gaz natural, gaze artificiale bine purificate (furnal, cuptor de cocs, generator) și combustibil lichid special pentru turbine cu gaz (motor diesel procesat și motorină).

Amestecul de lucru este preparat în camera de ardere. Volumul de ardere al camerei (Fig.20.9) este împărțit într-o zonă de ardere, unde combustibilul este ars la o temperatură de aproximativ 2000 ° C și o zonă de amestecare, unde aerul este amestecat cu produsele de ardere pentru a reduce temperatura lor la 750 -1090 ° C în turbine staționare și la 1400 ° С - în turbine de aeronave.

Principiul de funcționare a turbinelor cu gaz și abur este același, dar proiectarea traseului de curgere a turbinei cu gaz este mult mai simplă. Acestea funcționează la o picătură de căldură disponibilă relativ mică și, prin urmare, au un număr mic de etape.

Datorită temperaturii ridicate a produselor de ardere, părți ale căii de curgere a turbinei (duze, pale de rotor, discuri, arbori) sunt realizate din oțeluri aliate de înaltă calitate. Pentru o funcționare fiabilă, majoritatea turbinelor asigură răcirea intensivă a celor mai încărcate părți ale carcasei și rotorului.

În condiții reale, toate procesele dintr-o unitate de turbină cu gaz sunt neechilibrate, ceea ce este asociat cu pierderi de lucru în turbină și compresor, precum și cu rezistența aerodinamică în conducta turbinei cu gaz. În fig. 20.10 procesul real de compresie în compresor este prezentat de linia 1-2, iar procesul de expansiune în turbină este prezentat de linia 3-4. Punctele 2a și 4a marchează starea fluidului de lucru, respectiv, la sfârșitul compresiei și expansiunii adiabatice de echilibru, punctul O - parametrii de mediu. Datorită pierderii de presiune în traseul de aspirație al compresorului (linia 01), procesul de compresie începe la punctul 1.

Astfel, o mulțime de muncă este cheltuită pentru comprimarea aerului într-un ciclu real și, atunci când se extinde gazul într-o turbină, se obține mai puțină muncă comparativ cu ciclu perfect... Eficiența ciclului este mai mică. Cu cât gradul de presiune crește π (adică, cu cât este mai mare p 2), cu atât este mai mare suma acestor pierderi în comparație cu munca utilă. La o anumită valoare de π (este cu atât mai mare, cu cât este mai mare Tz și eficiența relativă internă a turbinei și compresorului, adică mai puține pierderi în acestea), activitatea turbinei poate deveni egală cu munca cheltuită pe unitatea compresorului , iar munca utilă - zero.

Prin urmare, cea mai mare eficiență a unui ciclu real, spre deosebire de cel ideal, se obține la un anumit grad (optim) de creștere a presiunii și fiecare valoare a Tz corespunde propriului său π opt (Fig. 20.11). Eficiența celei mai simple GTU nu depășește 14-18% și, pentru a o crește, GTU se realizează cu mai multe etape de alimentare cu căldură și răcire intermediară a aerului comprimat, precum și cu încălzirea regenerativă a aerului comprimat de către gazele de eșapament după turbină, aducând astfel ciclul real mai aproape de ciclul Carnot.

GTU cu recuperare de căldură a gazelor reziduale. Căldura gazelor care părăsesc GTU poate fi utilizată pentru a genera abur și apă fierbinte în schimbătoarele de căldură convenționale. Astfel, unitățile GT-25-700 LMZ sunt echipate cu încălzitoare care încălzesc apa din sistemul de încălzire la 150-160 ° C.

Cu toate acestea, comparativ nivel inalt excesul de coeficient de aer din unitatea de turbină cu gaz permite arderea suficientă un numar mare de combustibil suplimentar în mediul produselor de ardere. Ca rezultat, gazele cu o temperatură suficient de ridicată părăsesc camera de ardere suplimentară după GTU, potrivită pentru obținerea parametrilor de abur ai energiei într-un generator de abur special instalat în acest scop. La GRES Karmanovskaya, conform acestei scheme, se construiește un cazan pentru o unitate cu o putere electrică de 500 MW.

Aplicarea GTU. În ultimii ani, turbinele cu gaz au fost utilizate pe scară largă în diverse domenii: în transporturi, în industria energiei electrice, pentru conducerea instalațiilor staționare etc.

Turbine cu gaz de putere. O turbină cu gaz este mai mică și mai ușoară decât o turbină cu abur, deci se încălzește la temperaturi de funcționare mult mai rapide la pornire. Camera de ardere este pusă în funcțiune aproape instantaneu, spre deosebire de un cazan cu abur, care necesită o încălzire lentă, lungă (multe ore sau chiar zeci de ore) pentru a evita un accident datorat alungirilor termice inegale, în special un tambur masiv cu diametru de până la 1,5 m, o lungime de până la 15 m, cu grosimea peretelui peste 100 mm.

Prin urmare, GTU este utilizat în primul rând pentru acoperirea sarcinilor de vârf și ca rezervă de urgență pentru nevoile proprii ale sistemelor mari de alimentare, atunci când este necesar să porniți foarte repede unitatea. În acest caz, eficiența mai mică a unei unități de turbină cu gaz în comparație cu un CCP nu joacă un rol, deoarece unitățile funcționează pentru perioade scurte de timp. Astfel de turbine cu gaz se caracterizează prin porniri frecvente (până la 1000 pe an) cu un număr relativ mic de ore de utilizare (de la 100 la 1500 h / an). Gama de capacități unitare a acestor turbine cu gaz este de la 1 la 100 MW.

GTU-urile sunt, de asemenea, utilizate pentru a conduce un generator electric și a genera electricitate în unități mobile (de exemplu, pe nave maritime). Astfel de turbine cu gaz funcționează de obicei în domeniul sarcinilor de 30-110% din cea nominală, cu porniri și opriri frecvente. Capacitățile unitare ale acestor turbine cu gaz variază de la zeci de kilowați la 10 MW. Dezvoltarea rapidă a centralelor nucleare cu reactoare răcite, de exemplu, cu heliu, deschide perspectiva utilizării centralelor cu turbină cu gaz cu un singur circuit care funcționează într-un ciclu închis (fluidul de lucru nu iese din centrală).

Un grup specific de turbine cu gaz de putere este alcătuit din instalații care funcționează în scheme tehnologice de instalații chimice, de rafinare a petrolului, metalurgice și alte instalații (tehnologie energetică). Acestea funcționează în modul de încărcare de bază și sunt cel mai adesea proiectate pentru a acționa un compresor care furnizează procesului aer comprimat sau gaz datorită energiei de expansiune a gazelor formate ca urmare a procesului în sine.

Turbinele cu gaz de acționare sunt utilizate pe scară largă pentru a acționa suflante centrifuge de gaze naturale la stațiile de compresoare ale conductelor principale, precum și pompe pentru transportul de petrol și produse petroliere și suflante în instalațiile cu ciclu combinat. Puterea utilă a acestor turbine cu gaz este de la 2 la 30 MW.

Turbinele cu gaz de transport sunt utilizate pe scară largă ca motoare principale și post-arzătoare ale aeronavelor (turboreactoare și turbopropulsoare) și ale navelor navale. Acest lucru se datorează posibilității de a obține indicatori record în ceea ce privește densitatea puterii și dimensiunile globale în comparație cu alte tipuri de motoare, în ciuda consumului de combustibil oarecum supraestimat. Turbinele cu gaz sunt foarte promițătoare ca motoare de locomotive, unde dimensiunile lor mici și lipsa cererii de apă sunt deosebit de valoroase. GTU-urile de transport funcționează într-o gamă largă de sarcini și sunt potrivite pentru creșteri pe termen scurt.

Capacitatea unitară a centralei cu turbină cu gaz nu depășește încă 100 MW, iar eficiența centralei este de 27-37%. Cu o creștere a temperaturii inițiale a gazelor la 1200 ° C, puterea unității de turbină cu gaz va fi mărită la 200 MW și eficiența instalației la 38-40%.

Instalatie cu turbina pe gaz este un dispozitiv modular universal care combină: un generator electric, un reductor, o turbină cu gaz și o unitate de control. De asemenea, există echipament optional, cum ar fi: compresor, demaror, schimbător de căldură.

Centrala cu turbină cu gaz este capabilă să funcționeze nu numai în modul de generare a energiei electrice, ci și să producă producția comună de energie electrică cu căldură.

Pe baza a ceea ce dorește clientul, producerea centralelor cu turbină cu gaz poate fi realizată cu un sistem universal, atunci când gazele de eșapament sunt utilizate pentru obținerea aburului sau a apei calde.

Diagrama instalației cu turbină cu gaz

Acest echipament are două unități principale: o turbină de tip putere și un generator. Acestea sunt plasate într-un bloc.

Schema centralei cu turbină cu gaz este foarte simplă: gazul format după arderea combustibilului începe să promoveze rotația palelor turbinei.

Astfel, se generează un cuplu. Acest lucru duce la generarea de energie electrică. Gazele evacuate transformă apa în abur într-un cazan de căldură uzată. Gazul în acest caz funcționează cu dublu beneficiu.

Cicluri ale turbinei cu gaz

Acest echipament poate fi făcut cu cicluri diferite muncă.

Centrală cu turbină cu ciclu închisînseamnă următoarele: gazul este alimentat printr-un compresor către un încălzitor (schimbător de căldură), unde este furnizată căldură din surse externe. Apoi este alimentat la o turbină cu gaz unde este extinsă. În acest caz, presiunea gazului este mai mică.

După aceea, gazele intră în frigider. Căldura este îndepărtată de acolo Mediul extern... Apoi, gazul este direcționat către compresor. Apoi ciclul începe din nou. Astăzi, echipamente similare nu sunt aproape niciodată utilizate în industria energiei electrice.

Producția centralelor de turbină cu gaz de acest tip se realizează în dimensiuni mari... De asemenea, există pierderi și scăzut valoarea eficienței, direct dependent de indicatorii de temperatură ai gazului însuși la turbină.

Ciclul deschis al unei centrale cu turbină cu gaz folosit mult mai des. În acest echipament, compresorul furnizează aer din mediu, care, când presiune ridicata intră într-o cameră de ardere special concepută. Aici se arde combustibil.

Temperatura combustibililor fosili atinge 2000 de grade. Acest lucru poate deteriora metalul camerei în sine. Pentru a preveni acest lucru, este introdus mult aer în el decât este necesar (de aproximativ 5 ori). Acest lucru scade semnificativ temperatura gazului în sine și protejează metalul.

Diagrama turbinei cu ciclu deschis

Diagrama instalației cu turbină cu gaz cu ciclu deschis arată astfel: combustibilul este furnizat către arzător de gaz(duza) situată în interiorul tubului rezistent la căldură. Acolo se injectează și aer, după care se efectuează procesul de ardere a combustibilului.

Există mai multe astfel de țevi și sunt situate concentric. Aerul pătrunde în golurile dintre ele, creând o barieră de protecție și prevenind epuizarea.

Datorită conductelor și fluxului de aer, camera este înăuntru protecție fiabilă de la supraîncălzire. În același timp, temperatura de ieșire a gazelor este mai mică decât cea a combustibilului în sine.

Metalul poate rezista la 1000 - 1300 ° C. Acești indicatori ai temperaturii gazelor din cameră sunt prezenți în dispozitivele moderne cu turbină cu gaz.

Diferențe între centralele cu turbină cu gaz închise și deschise

Principala diferență între centralele cu turbină cu gaz închise și deschise se bazează pe faptul că, în primul caz, nu există o cameră de ardere, dar se folosește un încălzitor. Aici aerul este încălzit, în timp ce nu participă la procesul de generare a căldurii.

Astfel de echipamente sunt realizate exclusiv cu combustie, la o presiune constantă. Aici se folosește combustibil organic sau nuclear.

În unitățile nucleare nu se folosește aer, ci heliu, dioxid de carbon sau azot. Avantajele unui astfel de echipament includ capacitatea de a utiliza căldura decăderii atomice, care este eliberată în reactoarele nucleare.

Datorită concentrației ridicate a „fluidului de lucru”, a devenit posibil să se realizeze citiri ridicate ale coeficientului de transfer de căldură în interiorul regeneratorului. Acest lucru contribuie, de asemenea, la o creștere a nivelului de regenerare la o dimensiune mică. Cu toate acestea, astfel de echipamente nu au primit încă o utilizare pe scară largă.

Unități de turbină cu gaz

Centralele electrice cu turbină cu gaz se mai numesc „mini centrale electrice cu turbină cu gaz”. Sunt utilizate ca surse permanente de aprovizionare, de urgență sau de rezervă pentru orașe și zone greu accesibile.

Unitățile de turbină cu gaz de putere sunt utilizate în multe industrii:

• rafinarea petrolului;
• producerea gazului;
• prelucrarea metalelor;
• silvicultură și prelucrarea lemnului;
• metalurgic;
• Agricultură;
• eliminarea deșeurilor etc.

Ce tipuri de combustibili se utilizează în instalațiile cu turbină cu gaz?

Acest echipament este capabil să funcționeze pe diferite tipuri de combustibil.

Următoarele tipuri de combustibil sunt utilizate în instalațiile cu turbină cu gaz:

• gaz natural;
• kerosen;
• biogaz;
• combustibil diesel;
• gaz petrolier asociat;
• cuptor cu cocsă, lemne, gaz de mine și alte tipuri.

Multe dintre aceste turbine sunt, de asemenea, capabile să funcționeze pe un tip de combustibil cu conținut scăzut de calorii, care conține o cantitate mică de metan (aproximativ 3%).

Alte caracteristici ale centralelor cu turbină cu gaz

Caracteristici distinctive ale centralelor cu turbină cu gaz:

• Vătămări minore cauzate mediu inconjurator... Acesta este un consum redus de ulei. Capacitatea de a lucra asupra deșeurilor din producția însăși. Emisia de substanțe nocive în atmosferă este de 25 ppm.
• Mărime și greutate reduse. Acest lucru permite amplasarea acestui echipament în zone mici, ceea ce economisește bani.
• Nivel redus de zgomot și vibrații. Acest indicator este în intervalul 80 - 85 dBA.
• Capacitatea echipamentelor de turbină cu gaz de a funcționa pe mai mulți combustibili permite utilizarea sa în aproape orice producție. În același timp, întreprinderea va putea alege singură tipul de combustibil profitabil din punct de vedere economic, pe baza specificului activităților sale.
• Funcționare continuă cu sarcină minimă. Acest lucru se aplică și modului de repaus.
• Acest echipament este capabil să suporte un supracurent de 150% timp de un minut. Și în decurs de 2 ore - 110%.
• Cu un „scurtcircuit” simetric trifazat, sistemul generator este capabil să reziste la aproximativ 300 la sută din curentul continuu nominal timp de 10 secunde.
• Lipsa răcirii cu apă.
• Fiabilitate operațională ridicată.
• Durată lungă de viață (aproximativ 200.000 de ore).
• Utilizarea echipamentului în orice condiții climatice.
• Preț rezonabil de construcție și costuri reduse în timpul lucrărilor, reparațiilor și întreținerii.

Puterea electrică a echipamentelor pentru turbine cu gaz variază de la zeci de kW la câțiva MW. Cea mai mare eficiență se obține dacă unitatea cu turbină cu gaz funcționează în modul de producere simultană de căldură și electricitate (cogenerare).

Prin obținerea unei energii atât de ieftine, devine posibilă recuperarea rapidă a acestui tip de echipament. Centrala electrică și cazanul de recuperare a gazelor arse contribuie la o utilizare mai eficientă a combustibilului.

Cu mașinile cu turbină cu gaz, sarcina de a obține o putere mare a fost mult simplificată. Și când toate caracteristicile termice ale turbinelor de tip gaz sunt îndeplinite, valoarea unei eficiențe electrice mari se estompează în fundal. Luand in considerare mare importanță se poate realiza temperatura gazelor de eșapament ale echipamentelor turbinei cu gaz, o combinație a utilizării unui gaz și a unei turbine cu abur.

Acest soluție de inginerie ajută companiile să crească semnificativ productivitatea de la utilizarea combustibilului și să crească eficiența electrică la 57-59%. Această metodă este foarte bună, dar duce la costuri financiare și complicații în proiectarea echipamentului. Prin urmare, este adesea folosit doar de industriile de mari dimensiuni.

Raportul dintre energia electrică generată și căldura într-o centrală cu turbină cu gaz este de 1 la 2. Astfel, de exemplu, dacă o centrală cu turbină cu gaz are o capacitate de 10 Megawatti, atunci poate genera 20 MW de energie termică. Pentru a converti megawati în gigacalorii, trebuie să utilizați un coeficient special, care este 1,163.

În funcție de ceea ce are nevoie clientul, echipamentul cu turbină cu gaz poate fi echipat suplimentar cu încălzire cu apă și cazane de abur... Acest lucru vă permite să obțineți abur cu diferite presiuni, care vor fi utilizate pentru a rezolva diferite probleme de producție. De asemenea, vă permite să obțineți apa fierbinte care va avea o temperatură standard.

În timpul funcționării combinate a două tipuri de energie, este posibil să se obțină o creștere a factorului de utilizare a combustibilului (FUF) al unei centrale termice cu turbină cu gaz de până la 90%.

Atunci când utilizați centrale cu turbină cu gaz sub formă de echipamente de tip electric pentru centrale termice puternice, precum și minicentrale, veți primi o soluție economică justificată. Acest lucru se datorează faptului că astăzi aproape toate centralele funcționează pe gaz. Acestea au un cost unitar foarte mic pentru consumator în ceea ce privește construcția și costuri reduse în timpul utilizării ulterioare.

Superflux, chiar gratuit, energie termală vă permite să configurați ventilație (aer condiționat) fără costuri energetice incinte industriale... Și acest lucru se poate face în orice moment al anului. Lichidul de răcire astfel răcit poate fi utilizat pentru diverse nevoi industriale. Acest tip de tehnologie se numește trigenerare.

Unități de turbină cu gaz la expoziție

Complexul central al Expocentre Fairgrounds este o platformă foarte confortabilă situată în Moscova, lângă stațiile de metrou Vystavochnaya și Delovoy Tsentr.

Datorită profesionalismului ridicat al personalului acestui complex și al companiilor acestora, logisticii ideale pentru crearea de expoziții și prelucrarea rapidă a documentelor vamale, încărcare, descărcare și lucrări de instalare... De asemenea, se oferă suport pentru funcționarea continuă a instalațiilor în timpul prezentării sale.

Pavilionul expozițional din Expocentre Fairgrounds are toate echipamentele necesare pentru astfel de evenimente la scară largă. Datorită zonei deschise, vă puteți prezenta cu ușurință echipamentele inovatoare sau consumatoare de energie care funcționează în timp real.

Expoziția internațională anuală „Electro” este un eveniment de amploare în Rusia și CSI. Va prezenta echipamente electrice pentru electrotehnică, electrotehnică, echipamente de iluminat industrial, precum și automatizarea întreprinderii.

La expoziția Electro, puteți vedea tendințe moderne industrie, de la generarea de energie electrică până la utilizarea sa finală. Mulțumită tehnologii inovatoareși echipamente de înaltă calitate, compania dvs. poate obține un aer proaspat„Și să renăsc din nou.

O astfel de modernizare a producției nu poate fi trecută cu vederea de către consumatorii de servicii și bunuri. Astfel de echipamente pot reduce semnificativ costul și costul energiei electrice.

Producătorii din peste douăzeci de țări ale lumii vizitează anual acest eveniment. Îl poți vizita și tu. Pentru a face acest lucru, trebuie să completați cererea corespunzătoare de pe site-ul nostru sau să ne sunați. La expoziția noastră veți putea prezenta noile dvs. mostre de produse, modele de utilități și invenții, produse originale noi și multe altele legate de echipamente electrice și energetice.

Condițiile pentru participarea la expoziția de la Expocentre Fairgrounds sunt foarte transparente. Orice deținător de drepturi de autor, dacă descoperă diferite încălcări ale drepturilor sale asupra obiectelor de proprietate intelectuală, poate beneficia de asistență juridică. Acest lucru face posibilă creșterea responsabilității și a discreției fiecărui expozant în timpul prezentării produsului său.

PLANTE DE TURBINE CU GAZ

INTRODUCERE

În primele etape ale dezvoltării unităților de turbină cu gaz, au fost utilizate două tipuri de camere de ardere pentru combustia combustibilului. Combustibilul și oxidantul (aerul) au fost furnizate în camera de ardere de primul tip în mod continuu, arderea lor a fost, de asemenea, menținută continuu și presiunea nu s-a modificat. În camera de ardere de al doilea tip, combustibilul și oxidantul (aerul) au fost furnizate în porții. Amestecul a fost aprins și ars într-un volum închis, iar apoi produsele de ardere au intrat în turbină. Într-o astfel de cameră de ardere, temperatura și presiunea nu sunt constante: cresc brusc în momentul arderii combustibilului.

În timp, avantajele neîndoielnice ale primului tip de camere de ardere au ieșit la iveală. Prin urmare, în instalațiile moderne cu turbină cu gaz, combustibilul este ars în majoritatea cazurilor la presiune constantă în camera de ardere.

Primele turbine cu gaz au avut un randament scăzut, deoarece turbinele cu gaz și compresoarele erau imperfecte. Pe măsură ce aceste unități s-au îmbunătățit, eficiența unităților cu turbină cu gaz a crescut și au devenit competitive cu alte tipuri de motoare termice.

În prezent, unitățile cu turbină cu gaz sunt principalul tip de motoare utilizate în aviație, datorită simplității lor de proiectare, capacității lor de a prelua rapid o sarcină, puterii mari cu greutate redusă și posibilitatea automatizării complete a controlului. Un avion cu motor cu turbină cu gaz și-a făcut primul zbor în 1941.

În industria energiei, centralele cu turbină cu gaz funcționează în principal într-un moment în care consumul de energie electrică crește brusc, adică în timpul vârfurilor de sarcină. Deși eficiența unei unități de turbină cu gaz este mai mică decât cea a unei unități de turbină cu abur (la o putere de 20-100 MW, eficiența unei unități de turbină cu gaz ajunge la 20-30%), utilizarea lor în modul de vârf se dovedește a fi fi profitabil, deoarece pornirea durează mult mai puțin timp.

În unele GTP de vârf, motoarele cu turboreactor de aeronave care și-au petrecut timpul în aviație sunt utilizate ca surse de gaz pentru o turbină care rotește un generator electric. Împreună cu motoarele cu ardere internă, GTU-urile sunt utilizate ca motoare principale în centralele mobile.

În procesele tehnologice ale rafinăriilor de petrol și producția chimică deșeurile combustibile sunt utilizate ca combustibil pentru turbinele cu gaz.

Unitățile cu turbină cu gaz sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în transportul feroviar, maritim, fluvial și rutier. Deci, pe navele cu hidrofoil de mare viteză și cu perne de aer, GTU-urile sunt motoare. La vehiculele grele, acestea pot fi utilizate atât ca motor principal, cât și ca motor auxiliar, conceput pentru a furniza aer motorului principal cu ardere internă și care funcționează cu gazele sale de eșapament.

În plus, unitățile de turbină cu gaz servesc drept acționare pentru suflantele de gaze naturale pe conductele principale de gaz, generatoare electrice de rezervă pentru pompele de incendiu.

! Direcția principală în care se dezvoltă construcția turbinei cu gaz este creșterea eficienței centralelor cu turbină cu gaz prin creșterea temperaturii și a presiunii gazului din fața turbinei cu gaz. În acest scop, se dezvoltă sisteme complexe de răcire pentru cele mai solicitate părți ale turbinelor sau se utilizează materiale noi, de înaltă rezistență - materiale rezistente la căldură pe bază de nichel, ceramică etc.

Instalațiile cu turbine cu gaz sunt de obicei fiabile și ușor de operat, sub rezerva respectării stricte a regulilor și modurilor de operare stabilite, abaterea de la care poate provoca distrugerea turbinelor, defectarea compresoarelor, explozii în camerele de ardere etc.

ELEMENTE DE BAZĂ A PLANTELOR DE TURBINE CU GAZ

INFORMAȚII GENERALE DESPRE PLANTELE DE TURBINE CU GAZ

Motor cu turbină pe gaz(GTE) este un tip de motor termic în care gazul este comprimat și încălzit, iar apoi energia gazului comprimat și încălzit este transformată în munca mecanica pe arborele turbinei cu gaz. O centrală cu turbină cu gaz constă din trei elemente principale: o turbină cu gaz, camere de ardere și un compresor de aer.

Transformarea căldurii în lucru se realizează în mai multe unități GTE (Fig. 1)

Orez. 1. Diagrama unui motor cu turbină cu gaz:

ТН - pompă de combustibil; KS - cameră de ardere; K - compresor; T - turbină; EG este un generator electric.

Pompa de combustibil alimentează camera de ardere cu combustibil și aer comprimat după compresor. Combustibilul este amestecat cu aerul, care servește ca agent oxidant, se aprinde și se arde. Produse pure combustia este amestecată și cu aer, astfel încât temperatura gazului rezultat din amestecare să nu depășească valoarea setată. Din camerele de ardere, gazul intră în turbina cu gaz, care este concepută pentru a-și converti energia potențială în lucru mecanic. Efectuând lucrări, gazul se răcește și presiunea acestuia scade la atmosferă. Gazul este evacuat din turbina cu gaz în mediu.

Aerul curat intră în compresor din atmosferă. În compresor, presiunea acestuia crește și temperatura crește. O parte semnificativă a puterii turbinei trebuie scoasă pentru a acționa compresorul.

Se numesc centrale cu turbină cu gaz care funcționează conform acestei scheme instalații cu circuit deschis. Majoritatea turbinelor cu gaz moderne funcționează conform acestei scheme.

Orez. 2. Ciclul unui motor cu turbină cu gaz.

Înlocuind arderea combustibilului cu alimentare cu căldură izobarică (linia 2-3 din Fig. 2) și răcirea produselor de ardere emise în atmosferă - cu eliminarea căldurii izobarice (linia 1-4), se obține ciclul GTE:

1-2 - compresia fluidului de lucru de la presiunea atmosferică la presiunea din motor;

2-3 - combustie în cameră;

3-4 - procesul de expansiune adiabatică a fluidului de lucru;

4-1 - gazele de eșapament sunt emise în atmosferă

În plus, aplicați turbină cu gaz închisă(fig. 3). Turbinele cu gaz cu buclă închisă au, de asemenea, compresorul 3 și turbina 2. . Sursa de căldură 1 este utilizată în locul camerei de ardere , în care căldura este transferată la fluidul de lucru fără a se amesteca cu combustibil. Aerul, dioxidul de carbon, vaporii de mercur sau alte gaze pot fi utilizate ca fluid de lucru.

Fluidul de lucru, a cărui presiune este crescută în compresor, se încălzește în sursa de căldură 1 și intră în turbină 2 , în care își dă energia. După turbină, gazul intră în schimbătorul de căldură intermediar 5 (regenerator), în care încălzește aerul și apoi se răcește în răcitorul 4 , intră în compresor 3 și ciclul se repetă. Ca sursă de căldură, cazanele speciale pot fi utilizate pentru a încălzi fluidul de lucru cu energia combustibilului combustibil sau a reactoarelor nucleare.

Orez. 3. Schema unui motor cu turbină cu gaz care funcționează într-un ciclu închis: 1 - încălzitor de suprafață; 2 - turbină; 3 - compresor; 4 - cooler; 5 - regenerator; 6 - acumulator de aer; 7 - compresor auxiliar.