עקרון הפעולה של GTU. מידע כללי על מפעלי טורבינות גז

מפעל טורבינות גזהוא מכשיר מודולרי אוניברסלי המשלב: גנרטור חשמלי, תיבת הילוכים, טורבינת גז ויחידת בקרה. יש גם ציוד אפשרי, כגון: מדחס, מכשיר התנעה, מנגנון חילופי חום.

יחידת טורבינת גז מסוגלת לפעול לא רק במצב ייצור חשמל, אלא גם בייצור משותף אנרגיה חשמליתעם תרמית

בהתבסס על מה שהלקוח רוצה, ניתן לבצע ייצור של יחידות טורבינת גז עם מערכת אוניברסלית כאשר אדי תנועהמשמש להפקת קיטור או מים חמים.

דיאגרמת התקנת טורבינת גז

לציוד זה שני בלוקים עיקריים: טורבינה מסוג כוח וגנרטור. הם ממוקמים בבלוק אחד.

התכנון של מתקן טורבינת גז הוא פשוט מאוד: הגז שנוצר לאחר שריפת הדלק מתחיל לתרום לסיבוב להבי הטורבינה עצמה.

כך נוצר מומנט. כתוצאה מכך נוצרת אנרגיה חשמלית. גזי הפליטה הופכים מים לקיטור בדוד השחזור. גז פנימה במקרה הזהעובד עם תועלת כפולה.

מחזורי טורבינת גז

ציוד זה יכול להיעשות עם מחזורים שוניםעֲבוֹדָה.

מפעל טורבינת גז במחזור סגורפירוש הדבר הבא: גז מסופק דרך מדחס למחמם (מחליף חום), שבו חום מסופק ממקורות חיצוניים. לאחר מכן הוא מוזן לתוך טורבינת גז שם הוא מורחב. זה גורם ללחץ גז נמוך יותר.

לאחר מכן, הגזים נכנסים לתא הקירור. החום מוסר משם לסביבה החיצונית. לאחר מכן הגז נשלח למדחס. ואז המחזור מתחיל שוב. כיום כמעט ולא נעשה שימוש בציוד דומה בתחום האנרגיה.

הייצור של יחידות טורבינת גז מסוג זה מתבצע ב מידות גדולות. כמו כן, ישנם הפסדים ויעילות נמוכה, אשר תלוי ישירות בטמפרטורה של הגז עצמו לפני הטורבינה.

מפעל טורבינת גז במחזור פתוחמשמשים הרבה יותר. בציוד זה המדחס מספק אוויר מהסביבה, אשר בלחץ גבוה נכנס לתא בעירה שתוכנן במיוחד. זה המקום שבו מתרחשת בעירת דלק.

הטמפרטורה של דלק אורגני מגיעה ל-2000 מעלות. זה עלול לגרום נזק למתכת של המצלמה עצמה. כדי למנוע זאת, מסופק לתוכו יותר אוויר מהנדרש (כפי 5). זה מפחית משמעותית את הטמפרטורה של הגז עצמו ומגן על המתכת.

תרשים של מפעל טורבינות גז במחזור פתוח

התרשים של מתקן טורבינת גז במחזור פתוח הוא כדלקמן: דלק מסופק למבער גז (חרירי) הממוקם בתוך צינור עמיד בחום. לשם מוזרק גם אוויר ולאחר מכן מתבצע תהליך שריפת הדלק.

ישנם מספר צינורות כאלה והם ממוקמים באופן קונצנטרי. אוויר נכנס למרווחים ביניהם, יוצר מחסום מגן ומונע שחיקה.

הודות לצינורות ולזרימת האוויר, המצלמה מוגנת באופן אמין מפני התחממות יתר. יחד עם זאת, טמפרטורת היציאה של הגזים נמוכה מזו של הדלק עצמו.

המתכת יכולה לעמוד ב-1000 - 1300 מעלות צלזיוס. בדיוק מחווני הטמפרטורה האלה של גזי החדר נמצאים במכשירי טורבינת גז מודרניים.

הבדלים בין מפעלי טורבינות גז סגורות ופתוחות

ההבדל העיקרי בין יחידות טורבינת גז סגורות ופתוחות מבוסס על העובדה שבמקרה הראשון אין תא בעירה, אלא נעשה שימוש בתנור חימום. כאן האוויר מחומם, אך הוא אינו משתתף בתהליך היווצרות החום עצמו.

ציוד כזה מבוצע אך ורק עם בעירה, בלחץ קבוע. כאן נעשה שימוש בדלק אורגני או גרעיני.

יחידות גרעיניות אינן משתמשות באוויר, אלא בהליום, בפחמן דו חמצני או בחנקן. היתרונות של ציוד כזה כוללים את היכולת להשתמש בחום של ריקבון אטומי, המשתחרר בכורים גרעיניים.

הודות לריכוז הגבוה של "נוזל העבודה" זה הפך אפשרי להשיג קריאות גבוהותמקדם העברת חום בתוך המחדש עצמו. זה גם עוזר להגביר את רמת ההתחדשות בגודל קטן. עם זאת, ציוד כזה עדיין לא זכה לשימוש נרחב.

מפעלי טורבינות גז כוח

מפעלי טורבינת גז אנרגיה נקראים גם "תחנות כוח מיני טורבינות גז". הם משמשים כמקורות אספקה ​​קבועים, חירום או גיבוי לערים ואזורים שקשה להגיע אליהם.

יחידות טורבינת גז כוח משמשות בתעשיות רבות:

• זיקוק נפט;
• הפקת גז;
• עיבוד מתכת;
• ייעור ועיבוד עץ;
• מתכות;
• חַקלָאוּת;
• פינוי פסולת וכו'.

סוגי דלק המשמשים במפעלי טורבינות גז?

ציוד זה יכול לפעול סוגים שוניםדלק.

סוגי הדלק הבאים משמשים במפעלי טורבינות גז:

• גז טבעי;
• נֵפט;
• ביוגז;
• דלק דיזל;
• גז נפט קשור;
• קולה, עץ, גז מכרה וסוגים אחרים.

טורבינות רבות כאלה מסוגלות לפעול על דלק דל קלוריות, המכיל כמות קטנה של מתאן (כ-3 אחוז).

תכונות אחרות של מפעלי טורבינת גז

מאפיינים ייחודיים של יחידות טורבינת גז:

• נזק סביבתי קל. זוהי צריכת שמן נמוכה. היכולת לעבוד על פסולת מהייצור עצמו. פליטת חומרים מזיקים לאטמוספירה היא 25 ppm.
• מידות ומשקל קטנים. זה מאפשר למקם את הציוד הזה באזורים קטנים, מה שחוסך כסף.
• רמות רעש ורעידות נמוכות. מחוון זה הוא בטווח של 80 - 85 dBA.
• היכולת של ציוד טורבינת גז לפעול על דלקים שונים מאפשרת להשתמש בו כמעט בכל ייצור. במקביל, המיזם יוכל לבחור את סוג הדלק החסכוני ביותר, בהתבסס על הספציפיות של פעילותו.
• פעולה רציפה עם עומס מינימלי. זה חל גם על מצב סרק.
• במשך דקה אחת, ציוד זה יכול לעמוד ב-150 אחוז מהזרם הנקוב. ותוך שעתיים - 110%.
• עם קצר חשמלי סימטרי תלת פאזי, מערכת הגנרטור מסוגלת לעמוד בכ-300 אחוז מהזרם הרציף המדורג למשך 10 שניות.
• אין קירור מים.
• אמינות תפעולית גבוהה.
• חיי שירות ארוכים (כ-200,000 שעות).
• שימוש בציוד בכל תנאי אקלים.
• מחיר בנייה מתון ועלויות נמוכות במהלך העבודה עצמה, תיקונים ותחזוקה.

ההספק החשמלי של ציוד טורבינת גז נע בין עשרות קילוואט למספר מגוואט. היעילות הגבוהה ביותר מושגת אם יחידת טורבינת הגז פועלת במצב של ייצור סימולטני של אנרגיה תרמית וחשמלית (קוגנרציה).

הודות להשגת אנרגיה זולה כזו, ניתן לשלם במהירות עבור סוג זה של ציוד. תחנת הכוח והדוד - שחזור גזי פליטה תורמים ליותר שימוש יעילדלק.

עם מכונות טורבינת גז, המשימה של השגת הספק גבוה פשטה משמעותית. וכאשר מתקיימים כל התכונות התרמיות של טורבינות מסוג גז, הערך של היעילות החשמלית הגבוהה נמוג ברקע. אם ניקח בחשבון את הטמפרטורה הגבוהה של גזי הפליטה של ​​ציוד טורבינת גז, ניתן ליישם שילוב של שימוש בטורבינת גז וקיטור.

פתרון הנדסי זה עוזר לארגונים להגדיל משמעותית את הפרודוקטיביות משימוש בדלק ולהגדיל את היעילות החשמלית ל-57 - 59 אחוזים. שיטה זו טובה מאוד, אך היא מובילה לעלויות כספיות ולמורכבות של תכנון הציוד. לכן, הוא משמש לעתים קרובות רק על ידי תעשיות גדולות.

היחס בין אנרגיה חשמלית המופקת לאנרגיה תרמית במתקן טורבינת גז הוא 1 ל-2. כך, למשל, אם מתקן טורבינת גז יש הספק של 10 מגה וואט, אז הוא מסוגל לייצר 20 מגה וואט של אנרגיה תרמית. כדי להמיר מגה וואט לגיגה קלוריות, עליך להשתמש במקדם מיוחד, השווה ל-1.163.

בהתאם למה בדיוק הלקוח צריך, ציוד טורבינת גז יכול להיות מצויד בנוסף עם חימום מים ודוודי קיטור. זה מאפשר לייצר קיטור עם לחצים שונים, שישמשו לפתרון בעיות ייצור שונות. כמו כן, זה מאפשר לך לקבל מים חמים, שתהיה לה טמפרטורה סטנדרטית.

במהלך פעולה משולבת של שני סוגי אנרגיה, ניתן להגדיל את מקדם ניצול הדלק (FUI) של תחנת כוח תרמית של טורבינת גז בעד 90 אחוז.

בעת שימוש ביחידות טורבינת גז בצורת ציוד מסוג כוח לתחנות כוח תרמיות חזקות, כמו גם תחנות כוח מיני-תרמיות, תקבלו פתרון כלכלי מוצדק. זאת בשל העובדה שכיום כמעט כל תחנות הכוח פועלות על גז. יש להם עלות יחידה נמוכה מאוד עבור הצרכן במונחים של בנייה ועלויות נמוכות במהלך השימוש הבא.

נוסף, ואפילו בחינם, אנרגיית תרמיתמאפשר לך להגדיר אוורור (מיזוג אוויר) של הנחות ייצור ללא כל עלויות אנרגיה. וזה יכול להיעשות בכל עת של השנה. נוזל הקירור שמקורר בצורה זו יכול לשמש לצרכים תעשייתיים שונים. סוג זה של טכנולוגיה נקרא "טריגנציה".

יחידות טורבינת גז בתערוכה

המתחם המרכזי של מרכז הירידים Expocentre הוא אתר נוח מאוד, אשר ממוקם במוסקבה, ליד תחנות המטרו Vystavochnaya ו-Delovoy Tsentr.

הודות למקצועיות הגבוהה של עובדי מתחם זה וחברותיהם, מובטחת לוגיסטיקה אידיאלית ליצירת תערוכות ועיבוד מהיר של מסמכי מכס, עבודות טעינה, פריקה והתקנה. כמו כן, ניתנת תמיכה להפעלה רציפה של מתקנים במהלך הצגתו.

באזור ביתן התערוכה של מרכז הירידים Expocentre יש את כל הציוד הדרוש לאירוח אירועים בקנה מידה כה גדול. הודות לשטח הפתוח, תוכלו להציג בקלות את הציוד החדשני או עתיר האנרגיה שלכם שעובד בזמן אמת.

התערוכה הבינלאומית השנתית "אלקטרו" היא אירוע רחב היקף ברוסיה ובחבר העמים. הוא יציג ציוד חשמלי לאנרגיה, הנדסת חשמל, טכנולוגיית תאורה תעשייתית, כמו גם אוטומציה ארגונית.

בתערוכת אלקטרו תוכלו לראות מגמות עדכניות בתעשייה, החל מייצור אנרגיה חשמלית ועד לשימוש הסופי בה. הודות ל טכנולוגיות חדשניותוציוד איכותי, החברה שלך יכולה לקבל "נשימה של אוויר צח" ולהיוולד מחדש.

מודרניזציה כזו של הייצור לא יכולה ללכת מעיניהם של צרכני השירותים והסחורות שלך. ציוד כזה יכול להפחית באופן משמעותי את העלות והעלות של אנרגיה חשמלית.

מדי שנה משתתפים באירוע זה יצרנים מיותר מעשרים מדינות. אתה יכול לבקר בו גם. לשם כך, עליך למלא את הבקשה המתאימה באתר שלנו או להתקשר אלינו. בתערוכה שלנו תוכלו להציג את דוגמאות המוצרים החדשים שלכם, דגמי שימוש והמצאות, מוצרים מקוריים חדשים ועוד הרבה יותר הקשורים לאנרגיה וחשמל.

תנאי ההשתתפות בתערוכה במתחם הירידים של אקספוזנטר שקופים מאוד. כל בעל זכויות יוצרים, אם יגלה הפרות שונות של זכויותיו בקניין רוחני, יכול להיות מובטח לסמוך על סיוע משפטי. זה מאפשר להגביר את האחריות ואת שיקול הדעת של כל מציג במהלך הצגת המוצר שלו.

בשנים האחרונות (בערך מאז שנות ה-50 של המאה הקודמת), טורבינות גז הפכו בשימוש נרחב בתחנות כוח תרמיות להנעת גנרטורים חשמליים.

יחידות טורבינת גז (GTU) יכולות לפעול עם שריפת דלק בלחץ קבוע (איור 6.1) ובנפח קבוע (איור 6.2). המחזורים האידיאליים המתאימים להם מחולקים למחזורים עם חום מסופק לתהליך בלחץ קבוע ובנפח קבוע.

אורז. 6.1. תכנית של יחידת טורבינת גז עם שריפת דלק בלחץ קבוע: 1 - מגדש טורבו; 2 - טורבינת גז; 3 - משאבת דלק; 4 - תא הבעירה; 5 - מזרק דלק;

6 - אזור פעיל של תא הבעירה

איור.6.2. תכנית של יחידת טורבינת גז עם שריפת דלק בנפח קבוע: 5 ב, 7 - שסתומי דלק, אוויר וגז, בהתאמה; 8 - התקן הצתה; 9 - מקלט; ייעודים אחרים זהים לתמונה. 6.1

בפועל, יחידות טורבינת גז עם מחזור פתוח (פתוח) עם שריפת דלק (עם חום מסופק לנוזל העבודה) בלחץ קבוע, ולאחר מכן הרחבה של תערובת תוצרי הבעירה עם אוויר בחלק הזרימה של הטורבינה (מחזור ברייטון ) הפכו נפוצים (ראה איור 6.6).

במפעל טורבינות גז עם שריפת דלק בלחץ קבוע, תהליך הבעירה מתבצע באופן רציף (ראה סעיף 6.2), ובמפעל טורבינות גז עם שריפת דלק בנפח קבוע תהליך הבעירה הוא תקופתי (פועם). דחוס על ידי מדחס 1 אוויר (ראה איור 6.2) מסופק למקלט 9 (כלי קיבולת גדול להשוואת לחץ), מאיפה דרך שסתום האוויר 6 נכנס לתא הבעירה 4. הנה משאבת הדלק 3 דרך שסתום הדלק 5 דלק מסופק. תהליך הבעירה מתבצע כאשר שסתומי הדלק, האוויר והגז סגורים 5, 6, 7. ההצתה של תערובת האוויר-דלק מתבצעת על ידי המכשיר 8 (ניצוץ חשמלי). לאחר שריפת דלק כתוצאה מלחץ מוגבר בתא 4 נפתח שסתום גז 7. מוצרי בעירה, העוברים דרך התקני הזרבובית (לא מוצגים באיור 6.2), נכנסים ללבי העבודה ומסובבים את רוטור טורבינת הגז 2.

נוזל העבודה של טורבינת גז הוא בעיקר תוצרי הבעירה הגזים של דלק אורגני מעורבב באוויר. הדלק המשמש הוא גז טבעי, גזים מלאכותיים מטוהרים היטב ודלק נוזלי מיוחד של טורבינת גז (מנוע דיזל מטופל וסולר).

הייחודיות של פעולת טורבינת הגז היא שרק חלק (20-40%) מהאוויר שמסופק על ידי המדחס מוכנס לאזור הפעיל של תא הבעירה ומשתתף בתהליך של שריפת דלק בטמפרטורה של כ-1500 -1600 מעלות צלזיוס. שאר האוויר (60-80%) נועד להפחית את טמפרטורת הגזים בחזית הטורבינה ל-1000-1300 מעלות צלזיוס (עבור טורבינת גז נייחת) בהתאם לתנאי האמינות והעמידות של הפעולה של מנגנון הלהב שלה, הקשור לעודף אוויר מוגבר בגזים מול הטורבינה ועבור GTU. ו-g יורד עם עליית הטמפרטורה הראשונית של נוזל העבודה מול טורבינת הגז ובמתקנים שונים הוא 2.5-5. היעילות של יחידת טורבינת גז נמוכה משמעותית מיעילותה של יחידת טורבינת קיטור במחזור הקיטור, הנובעת מהימצאותו של מדחס אוויר שצריכת החשמל שלו היא 40-50% מהספק טורבינת הגז.

טורבינת גז קטנה וקלה יותר מטורבינת קיטור, לכן, עם האתחול היא מתחממת לטמפרטורות עבודה הרבה יותר מהר, בניגוד ליחידת טורבינת קיטור המצוידת בדוד קיטור, הדורשת חימום איטי (עשרות שעות) על מנת כדי למנוע תאונה עקב התרחבות תרמית לא אחידה, במיוחד תוף מסיבי.

בשל יכולת התמרון הרב שלהן (התנעה וטעינה מהירה), יחידות טורבינות גז משמשות בתחום האנרגיה, בעיקר לכיסוי עומסי שיא וכעתודת חירום לצרכיהן של מערכות חשמל גדולות. היעילות הנמוכה יותר של טורבינת גז בהשוואה לתחנת כוח קיטור (SPU) במקרה זה משחקת תפקיד מינורי. טורבינות גז כאלה מאופיינות בהתחלות תכופות (עד 1000 לשנה) עם מספר קטן יחסית של שעות שימוש (100-1500 שעות בשנה).

מגוון טורבינות גז הן מתקנים המונעים על ידי גנרטור חשמלי ממנוע בעירה פנימית (תחנות כוח דיזל), כאשר כמו בטורבינות גז, גז טבעי או דלק נוזלי איכותי משמש כדלק. עם זאת, תחנות כוח דיזל, שהפכו נפוצות במדינות המזרח התיכון, נחותות בהספק יחידה מיחידות טורבינות גז, אם כי יש להן יעילות גבוהה יותר.

היעילות של הפשוטים ביותר יחידות כוח של טורבינת גז(איור 6.3) בשנות ה-50-60. המאה העשרים היה 14-18%. נכון להיום, על מנת להגביר את היעילות של מפעלי טורבינת גז, הם מיוצרים עם מספר שלבים של אספקת חום וקירור ביניים של האוויר הדחוס, כמו גם עם חימום רגנרטיבי של האוויר הדחוס במדחס על ידי גזים שנפלטו בטורבינה, בכך מקרבים את המחזור האמיתי למחזור קרנו, והיעילות של מפעל טורבינות הגז היא עד 27-37%.

היעילות של יחידות טורבינת גז מוגבלת על ידי הטמפרטורה ההתחלתית של נוזל העבודה (1100-1300 מעלות צלזיוס ומעלה עבור יחידות טורבינת גז מהדור החמישי) והספק יחידה עקב עליית עלויות האנרגיה לצרכים שלך, כולל כונן המדחס. כיום קשה לבטל את המגבלה הראשונה. ניתן לבטל את המגבלה השנייה אם במקום חומר בעל אנטלפיה נמוכה (תערובת של תוצרי בעירה עם אוויר), מסופק לטורבינה חומר עבודה בעל אנתלפיה באותה טמפרטורה ראשונית. לעתים קרובות יותר, אדי מים מתווספים למוצרי בעירה. טורבינות גז הפועלות עם נוזלי עבודה המורכבים מתערובות של אדי מים וגזים או באמצעות גזים וקיטור בנפרד במעגל התרמי נקראות מפעלי גז במחזור משולב(PGU), והמחזורים שלהם - קיטור-גז.ה-PSUs הראשונים נקראים Monary,והשני - בינארי .

במהלך הפיתוח של מתקנים עם נוזלי עבודה נפרדים, נבדקו מספר תוכניות תרמיות. היעילות ביותר התבררה כתוכנית שבה מחזור הקיטור ממוחזר לחלוטין ביחס למחזור הגז. מתקנים כאלה נקראים מִחזוּר PGU או PGU-U. ביחידת CCGT מיחזור, חלק הקיטור של המתקן פועל ללא צריכת דלק נוספת. בשל הטמפרטורה הראשונית הגבוהה של המחזור (יותר מ-1000-1300 מעלות צלזיוס), CCGT כזה יכול להיות בעל יעילות של יותר מ-60%, שהיא גבוהה משמעותית מזו של מפעל טורבינת קיטור רגיל ויחידת טורבינת גז נפרדת. . הגורם החשוב ביותר להגברת היעילות של מפעל CCGT הוא השימוש במוצרי בעירה של דלק כנוזל עבודה בטווח הטמפרטורות הגבוהות (בטורבינת גז) ואדי מים ב- טמפרטורות נמוכות(בטורבינת קיטור).

יחידות טורבינת גז מסוג פתוח נחותות מיחידות טורבינת קיטור מבחינת הספק יחידה, בעלות יעילות נמוכה יותר, הן פחות עמידות בפעולה והן תובעניות יותר מבחינת דרגות הדלק. פיתוח עתידי GTUs מכוונים להגביר את כוח היחידה, היעילות, האמינות והעמידות שלהם, אשר נקבעת בעיקר על ידי התקדמות בתחום יצירת חומרים עמידים בחום ופיתוח דרכים יעילותקירור מסלול הזרימה של טורבינות גז.

יחידת טורבינת גז (GTU) מורכבת משני חלקים עיקריים - טורבינת כוח וגנרטור, הממוקמים בבית אחד. זרימת הגז טמפרטורה גבוההפועל על להבי טורבינת הכוח (יוצר מומנט).

שחזור חום באמצעות מחליף חום או דוד פסולת מגדיל את היעילות הכוללת של ההתקנה. יחידת טורבינת הגז יכולה לפעול על דלק נוזלי וגזי כאחד. במצב הפעלה רגיל הוא פועל על גז, ובמצב מילואים (חירום) הוא עובר אוטומטית לסולר.

אופן הפעולה האופטימלי של יחידת טורבינת גז הוא ייצור משולב של אנרגיה תרמית וחשמלית. יחידת טורבינת הגז יכולה לפעול הן במצב בסיסי והן לכיסוי עומסי שיא.

תרשים סכמטי של מפעל טורבינת גז פשוט מוצג באיור 1.

איור 1. תרשים סכמטי של יחידת טורבינת גז: 1 - מדחס; 2 - תא בעירה; 3 - טורבינת גז; 4 - גנרטור חשמלי

מדחס 1 שואב אוויר מהאטמוספרה, דוחס אותו ללחץ מסוים ומספק אותו לתא בעירה 2. גם כאן מסופק באופן רציף דלק נוזלי או גזי. שריפת דלק בתכנית זו מתרחשת באופן רציף, בלחץ קבוע, ולכן מפעלי טורבינת גז כאלה נקראים יחידות טורבינת גז של בעירה רציפה או מפעלי טורבינת גז עם בעירה בלחץ קבוע.

גזים חמים הנוצרים בתא הבעירה כתוצאה משריפת דלק נכנסים לטורבינה 3. בטורבינה הגז מתרחב והאנרגיה הפנימית שלו מומרת ל עבודה מכנית. גזי פליטה יוצאים מהטורבינה אל הסביבה (אטמוספירה).

חלק מהכוח שפותחה על ידי טורבינת הגז מושקע על סיבוב המדחס, והחלק הנותר (הספק נטו) ניתן לצרכן. ההספק שצורך המדחס גבוה יחסית ו מעגלים פשוטיםבטמפרטורה מתונה של סביבת העבודה זה יכול להיות גבוה פי 2-3 מהכוח השימושי של יחידת טורבינת הגז. המשמעות היא שההספק הכולל של טורבינת הגז עצמה יהיה מזמן גדול משמעותית מההספק השימושי של יחידת טורבינת הגז.

מכיוון שטורבינת גז יכולה לפעול רק בנוכחות אוויר דחוס, המתקבל רק ממדחס המונע על ידי הטורבינה, ברור שיש להתניע את טורבינת הגז ממקור אנרגיה חיצוני (מנוע התנע), בעזרתו המדחס מסתובב עד שהוא עוזב את החדר. הבעירה לא תתחיל לספק גז בפרמטרים מסוימים ובכמויות מספיקות כדי להתחיל את פעולת טורבינת הגז. .

מהתיאור לעיל ברור שמתקן טורבינת גז מורכב משלושה אלמנטים עיקריים: טורבינת גז, מדחס ותא בעירה. בואו ניקח בחשבון את עקרון הפעולה והמבנה של אלמנטים אלה.

טוּרבִּינָה. איור 2 מציג תרשים של טורבינה חד-שלבית פשוטה.

חלקיו העיקריים הם; בית (צילינדר) של טורבינה 1, בו מותקנים שבבי מנחה 2 ולהבי עבודה 3, מותקנים סביב כל ההיקף על שפת דיסק 4, מותקן על ציר 5. גל הטורבינה מסתובב במיסבים 6.

בנקודות שבהן הפיר יוצא מהבית, מותקנים אטמי קצה 7, המגבילים את דליפת הגזים החמים מבית הטורבינה. כל החלקים המסתובבים, הטורבינות (להבים, דיסק, פיר) מרכיבים את הרוטור שלו. הדיור עם שבבי הדרכה קבועים ואטמים יוצר את הסטטור של הטורבינה. הדיסק עם להבים יוצר את האימפלר.

איור 2. תרשים של טורבינה חד-שלבית

השילוב של מספר להבי מנחה ורוטור נקרא שלב טורבינה. איור 3 לעיל מציג תרשים של שלב טורבינה כזה ולמטה מציג חתך רוחב של המדריך והלהבים הפועלים של גלילי משטחים א-א, ואז התרחב על מישור הציור.

איור 3. דיאגרמת שלבי טורבינה

שבשבות ההנחיה 1 יוצרות תעלות מתחדדות בחתך, הנקראות חרירים. גם לתעלות שנוצרות על ידי להבי העבודה 2 יש בדרך כלל צורה מתחדדת.

גז חם בלחץ מוגבר נכנס לפירי הטורבינה, שם הוא מתרחב ומתרחשת עלייה מתאימה במהירות. במקביל, הלחץ והטמפרטורה של הגז יורדים.

לפיכך, האנרגיה הפוטנציאלית של הגז מומרת לאנרגיה קינטית בחרירי הטורבינה. לאחר היציאה מהחרירים, הגז נכנס לתעלות בין הלהבים של להבי העבודה, שם הוא משנה את כיוונו.

כאשר גז זורם סביב להבי הרוטור, הלחץ על פני השטח הקעור שלהם מתברר כגדול יותר מאשר על המשטח הקמור, ובהשפעת הפרש הלחץ הזה האימפלר מסתובב (כיוון הסיבוב באיור 3 מוצג על ידי חץ u) .

לפיכך, חלק מהאנרגיה הקינטית של הגז מומרת לאנרגיה מכנית על להבי העבודה, דבר שאינו מקובל מסיבות של חוזק להבי העבודה או דיסק הטורבינה. במקרים כאלה, הטורבינות הן רב-שלביות.

התרשים של טורבינה רב-שלבית מוצג באיור 4.

איור 4. תרשים של טורבינה רב-שלבית: 1-מיסבים; חותמות 2 קצוות; צינור 3 כניסות; 4-גוף; 5-שבשבת מנחים; 6 להבים עובדים; 7-רוטור; צינור טורבינה בעל 8 יציאות

הטורבינה מורכבת ממספר שלבים בודדים המסודרים בסדרה, בהם הגז מתרחב בהדרגה. ירידת הלחץ בכל שלב, וכתוצאה מכך, המהירות c1 בכל שלב של טורבינה כזו, קטנה מאשר בטורבינה חד-שלבית. ניתן לבחור את מספר השלבים כך שבמהירות היקפית נתונה יתקבל היחס הרצוי.

מַדחֵס. התרשים של מדחס צירי רב-שלבי מוצג באיור 5.

איור 5. תרשים של מדחס צירי רב-שלבי: צינור כניסת 1; חותמות 2 קצוות; 3-מיסבים; שבשבת מובילה בעלת 4 כניסות; 5 להבים עובדים; 6 שבשבת מנחים; מכשיר 7-גוף 8-יישור; 9-מפזר; צינור 10 יציאות; 11 רוטור.

מרכיביו העיקריים הם: רוטור 2 עם להבי עבודה 5 המחוברים אליו, בית 7 (צילינדר), שאליו מחוברים שבבי הדרכה 6 ואטמי קצה 2 ומיסבים 3.

השילוב של שורה אחת של להבים מסתובבים מסתובבים ושורה אחת של שבבי הדרכה נייחים הממוקמים מאחוריהם נקרא שלב מדחס.

האוויר שנשאב על ידי המדחס עובר ברצף דרך האלמנטים הבאים של המדחס, המוצגים באיור 5: צינור כניסה 1, שבשבת מוביל כניסה 4, קבוצת שלבים 5, 6, מיישר 8, מפזר 9 וצינור יציאה 10.

הבה נשקול את המטרה של אלמנטים אלה. צינור הכניסה נועד לספק אוויר באופן אחיד מהאטמוספרה לשבשבת מוביל הכניסה, אשר חייבת לתת את הכיוון הדרוש לזרימה לפני הכניסה למעלה הראשונה.

בשלבים, האוויר נדחס על ידי העברת אנרגיה מכנית לזרימת האוויר מהלהבים המסתובבים. מהשלב האחרון, האוויר נכנס למנגנון היישור, שנועד לתת לזרימה כיוון צירי לפני הכניסה למפיץ. דחיסת הגז נמשכת במפזר עקב ירידה באנרגיה הקינטית שלו.

צינור היציאה מיועד לספק אוויר מהמפזר לצינור העוקף. להבי מדחס 1 (איור 6) יוצרים סדרה של תעלות מתרחבות (מפזרים).

כאשר הרוטור מסתובב, האוויר נכנס לתעלות בין הלהבים במהירות יחסית גבוהה (מהירות תנועת האוויר הנצפית מהלהבים הנעים). כאשר האוויר נע בתעלות אלו, הלחץ שלו גדל כתוצאה מירידה במהירות היחסית.

בתעלות המתרחבות שנוצרות על ידי שבבי ההדרכה הקבועים 2, מתרחשת עלייה נוספת בלחץ האוויר, המלווה בירידה מקבילה באנרגיה הקינטית שלו.

לפיכך, המרת אנרגיה בשלב המדחס מתרחשת בכיוון ההפוך בהשוואה לשלב הטורבינה.

איור 6. דיאגרמת שלב של מדחס צירי

תא הבעירה. מטרת תא הבעירה היא להעלות את טמפרטורת נוזל העבודה עקב שריפת דלק בסביבת אוויר דחוס.

דיאגרמת תא הבעירה מוצגת באיור 7.

איור 7. תא בעירה

שריפת הדלק המוזרק דרך הזרבובית 1 מתרחשת באזור הבעירה של החדר, מוגבל על ידי צינור להבה 2. רק כמות האוויר הדרושה לבעירה מלאה ואינטנסיבית של הדלק נכנסת לאזור זה (אוויר זה נקרא אוויר ראשוני) .

האוויר הנכנס לאזור הבעירה עובר דרך המערבולת 3, מה שמקדם ערבוב טוב של דלק עם אוויר. באזור הבעירה, טמפרטורת הגז מגיעה ל-1300...2000°C. על פי תנאי החוזק של להבי טורבינת גז, טמפרטורה כזו אינה מקובלת. לכן, הגזים החמים המיוצרים באזור הבעירה של החדר מדוללים באוויר קר, הנקרא משני. אוויר משני זורם דרך החלל הטבעתי שבין צינור הלהבה 2 לבית 4. חלק מהאוויר הזה נכנס לתוצרי הבעירה דרך החלונות 5, והשאר מעורבב בעיניים החמות לאחר צינור הלהבה. לפיכך, המדחס חייב לספק לתא הבעירה פי כמה יותר אוויר ממה שנדרש לשריפת הדלק, ותוצרי הבעירה הנכנסים לטורבינה מדוללים מאוד באוויר ומתקררים.

מפעל טורבינת גז בעירה לסירוגין פשוט

התרשים של מתקן בעירה לסירוגין (עם בעירה בנפח קבוע) זהה למתקן עם אספקת חום איזוברית, והוא מוצג באיור 1. מפעל טורבינת גז זה שונה ממתקן בעירה רציפה בתכנון של תא בעירה (איור 8).

איור 8. תא בעירה לסירוגין: שסתום אוויר 1; שסתום 2-דלק; מצת 3; שסתום 4 חרירים (גז).

לתא הבעירה של טורבינת גז בעירה לסירוגין יש שסתומים 1, 2 ו-4, הנשלטים על ידי מנגנון הפצה מיוחד. בואו נדמיין שבנקודת זמן מסוימת כל השסתומים סגורים והתא מתמלא בתערובת של אוויר ודלק. בעזרת מצת 3, התערובת נדלקת והלחץ בתא עולה, שכן בעירה מתרחשת בנפח קבוע.

כאשר מגיעים ללחץ מסוים, שסתום 4 נפתח ותוצרי בעירה זורמים אל חרירי הטורבינה, בהם מתרחשת התפשטות גז. הלחץ בתא הבעירה יורד. לאחר שהלחץ בתא יורד לערך מסוים, שסתום אוויר 1 נפתח אוטומטית והתא מטוהר אוויר צח. אוויר זה עובר גם דרך הטורבינה ומקרר את מנגנון הלהב שלה.

בתום הטיהור, שסתום הזרבובית 4 נסגר ותא הבעירה מתמלא באוויר דחוס מהמדחס. כאשר פועלים על דלק גזי, גז דליק מסופק בו-זמנית דרך שסתום 2. תהליך זה נקרא טעינת המצלמה. בתום הטעינה, כל השסתומים נסגרים ומתרחש הבזק. ואז המחזור חוזר על עצמו.

תהליך שינוי הלחץ בתא לאורך זמן לאורך כל המחזור מוצג באיור 9.

איור 9. שינוי בלחץ מול זמן בתא הבעירה

כאן AB הוא הבזק; BC - הרחבה; SD - טיהור ו-YES - טעינה. לדברי הולצווארת', המחזור כולו מסתיים תוך כ-1.5 שניות. בניסויים אלו, הלחץ בתחילת ההבזק (נקודה A) היה שווה ל-(3...4) × 105 Pa, ובסוף ההבזק (נקודה B) הוא עלה לכ-15 × 105 Pa.

דרכים להגביר את היעילות של מפעלי טורבינות גז:

ישנן מספר דרכים להגביר את היעילות של מפעלי טורבינת גז:

• 1) באמצעות שימוש בחידוש חום של גזים שנפלטו בטורבינה;
• 2) על ידי דחיסה מדורגת של אוויר עם קירור ביניים;
• 3) על ידי שימוש בהרחבה שלבית עם חימום ביניים של גז העבודה;
• 4) על ידי יצירת מתקנים מורכבים ורב-פיריים, המאפשרים להגביר את היעילות של טורבינות גז, במיוחד כאשר פועלים בעומסים חלקיים;
• 5) על ידי יצירת מתקנים משולבים הפועלים במחזור קיטור-גז עם תאי בעירה בוכנה;

עד כה דיברנו רק על טורבינת הגז עצמה, לא

* *שואל מאיפה מגיע הגז שמניע אותו.

הקיטור הפועל נכנס לטורבינת הקיטור מדוד הקיטור. אילו מכשירים נדרשים כדי לספק לטורבינת גז גז עובד?

כדי להפעיל טורבינת גז, נדרש גז עם אספקה ​​גדולה של אנרגיה. האנרגיה של גז - יכולתו לבצע עבודה מכנית בתנאים מסוימים - תלויה בלחץ ובטמפרטורה. ככל שהגז דחוס יותר והטמפרטורה שלו גבוהה יותר, כך הוא יכול לעשות יותר עבודה מכנית במהלך התפשטותו. המשמעות היא שטורבינות דורשות גז דחוס ומחומם כדי לפעול. מכאן ברור אילו מכשירים יש לכלול במתקן טורבינת גז (או מנוע טורבינת גז). זהו, ראשית, מכשיר לדחיסת אוויר, ושנית, מכשיר לחימום שלו

ושלישית, טורבינת הגז עצמה, אשר ממירה את האנרגיה הפנימית של גז דחוס ומחומם לעבודה מכנית.

דחיסת אוויר היא משימה קשה. זה הרבה יותר קשה ליישום מאשר הזנת דלק נוזלי לתוך תא הבעירה. לדוגמה, כדי לספק קילוגרם אחד של נפט לשנייה לתא בעירה בלחץ של 10 אטמוספרות, יש צורך לצרוך כ-2 כוח סוס, וכדי לדחוס קילוגרם אחד של אוויר בשנייה ל-10 אטמוספרות, יש צורך בכ-400 כוחות סוס. ובמפעלי טורבינות גז, יש כ-60 ק"ג אוויר לק"ג נפט.

המשמעות היא שיש צורך להוציא פי 12 אלף יותר כוח כדי לספק אוויר לתא הבעירה בלחץ של 10 אטמוספרות מאשר לספק דלק נוזלי.

מכונות מיוחדות הנקראות מפוחים או מדחסים משמשות לדחיסת אוויר. הם מקבלים את האנרגיה המכנית הדרושה לפעולתם מטורבינת הגז עצמה. מדחס וסיור-

מדחס פועל.

מַדחֵס.

הפחים מותקנים על פיר אחד, והטורבינה מעבירה חלק מהכוח שלה למדחס האוויר במהלך הפעולה.

יחידות טורבינת גז משתמשות בשני סוגים של מדחסים: צנטריפוגלי וציר.

מדחס צנטריפוגלי (איור 6), כפי ששמו מעיד, משתמש בכוח צנטריפוגלי כדי לדחוס אוויר. מדחס כזה מורכב מצינור כניסה שדרכו נכנס אוויר חיצוני למדחס; דיסק עם להבים עובדים, הנקרא לעתים קרובות אימפלר (איור 7); מה שנקרא מפזר, אליו נכנס האוויר היוצא מהאימפלר, וצינורות היציאה, המוציאים את האוויר הדחוס ליעדו, למשל, לתא הבעירה של יחידת טורבינת גז.

האוויר הנכנס למדחס צנטריפוגלי נאסף על ידי להבי האימפלר המסתובב במהירות, ובהשפעת הכוח הצנטריפוגלי נזרק מהמרכז אל ההיקף. נע לאורך התעלות בין הלהבים ומסתובב יחד עם הדיסק, הוא נדחס על ידי כוחות צנטריפוגליים. ככל שהאימפלר מסתובב מהר יותר, כך דחיסת האוויר גדולה יותר. במדחסים מודרניים, המהירות ההיקפית של האימפלר מגיעה ל-500 מטר לשנייה. במקרה זה, לחץ האוויר ביציאת האימפלר הוא כ-2.5 אטמוספרות. בנוסף ללחץ המוגבר, האוויר העובר בין הלהבים מקבל מהירות גבוהה, קרובה בערכה למהירות ההיקפית של האימפלר. לאחר מכן מעבירים את האוויר דרך מפזר - תעלה שמתרחבת בהדרגה. כאשר עוברים דרך ערוץ כזה, מהירות האוויר יורדת והלחץ עולה. ביציאת המפזר יש לאוויר בדרך כלל לחץ של כ-5 אטמוספרות.

מדחסים צנטריפוגליים הם פשוטים בעיצובם. הם קלים ויכולים לפעול ביעילות יחסית במהירויות פיר ובקצבי זרימת אוויר שונים. תכונות אלו הבטיחו את השימוש הנרחב שלהן בטכנולוגיה. עם זאת, למדחסים צנטריפוגליים אין יעילות גבוהה מספיק - רק 70-75%. לכן, במתקני טורבינת גז, שבהם משקיעים הרבה אנרגיה על דחיסת אוויר, משתמשים לעתים קרובות יותר במדחסים מסוג צירי. היעילות שלהם גבוהה יותר ומגיעה ל-85-90%. אבל מבחינת העיצוב שלו, מדחס צירי מורכב יותר מאשר צנטריפוגלי ויש לו משקל רב יותר.

מדחס צירי מורכב מכמה אימפלרים המורכבים בקשיחות על פיר וממוקמים בתעלה שדרכה נע האוויר. כל אימפלר הוא דיסק עם להבים על השפה. כאשר האימפלר מסתובב במהירות, הלהבים דוחסים את האוויר העובר בתעלה ומגבירים את מהירותו.

מאחורי כל אימפלר ישנה שורה אחת של להבים קבועים - שבשבת מובילה, המגבירה עוד יותר את לחץ האוויר ונותנת לסילון את הכיוון הנדרש.

האימפלר עם שורה של שבבי הדרכה קבועים הממוקמים מאחוריו נקרא שלב מדחס. שלב אחד של מדחס צירי מגביר את לחץ האוויר פי 1.3 בערך. כדי להשיג לחץ גבוה יותר, משתמשים במדחסים ציריים בעלי מספר שלבים. כדי להשיג לחצים גבוהים, מדחסים ציריים עם

אורז. 8. רוטור של מדחס צירי בן חמישה עשר שלבים.

14, 16 ו מספר גדולצעדים. במדחסים ציריים רב-שלביים, להבי הרוטור מותקנים לפעמים לא על דיסקים בודדים, אלא על פיר חלול משותף, מה שנקרא תוף. החלק המסתובב של המדחס (תוף עם שורות של להבים או אימפלרים המורכבים על ציר) נקרא רוטור (איור 8), והשבבים הנייחים המורכבים על מעטפת המדחס נקראים הסטטור שלו.

מדחס צירי מקבל את שמו מכיוון שהאוויר נע לאורך צירו, בניגוד למדחס צנטריפוגלי, בו האוויר נע בכיוון רדיאלי.

האוויר, שנדחס ללחץ גבוה במדחס, מסופק לתא הבעירה. כאן מוזרק דלק נוזלי לזרימת האוויר דרך פיות ריסוס המודלקות באותו אופן שנעשה במנועי בעירה פנימית - בעזרת נר חשמלי. המצת החשמלי פועל רק כאשר המנוע מתניע. בעירה נוספת מתרחשת ברציפות. זה משחרר כמות גדולה של חום. כאשר שורפים קילוגרם אחד של נפט, משתחררות 10,500 קלוריות של חום.

ככל שמשתחרר יותר חום במהלך שריפת הדלק, כך הטמפרטורה של הגזים בקצה תא הבעירה גבוהה יותר. אם 1 ק"ג נפט מסופק ל-15 ק"ג אוויר, טמפרטורת הגז תגיע ל-2500 מעלות בקירוב. בטמפרטורת גז גבוהה כל כך, הפעלת יחידת טורבינת גז תהיה יעילה מאוד. עם זאת, החומר של להבי הזרבובית ולהבי הטורבינה אינו יכול לעמוד בחום כזה. הסגסוגות המודרניות עמידות החום הטובות ביותר המשמשות במנועי טורבינת גז תעופה מאפשרות פעולה בטמפרטורות גז של כ-900 מעלות צלזיוס. בטורבינות הפועלות בתחנות כוח, בהן נדרש חיי שירות ארוכים יותר ומשתמשים בסגסוגות זולות יותר, טמפרטורה מותרתהגזים אפילו נמוכים יותר. לכן, בתאי הבעירה של יחידות טורבינת גז ב

1 ק"ג נפט או שמן מסופק ל-50-80 ק"ג אוויר. עם יחס זה, בקצה תא הבעירה, נקבעת טמפרטורת הגזים, המותרת על ידי חוזק הלהבים.

תכנון תא בעירה למפעלי טורבינות גז הוא בעיה מדעית וטכנית מורכבת. תא הבעירה כפוף למספר דרישות מחמירות, אשר מילוין קובע את ביצועי המתקן כולו. להלן הדרישות החשובות ביותר. ראשית, יש צורך להבטיח בעירה מלאה של הדלק. אם לדלק אין זמן להישרף לחלוטין בתא הבעירה, אז חלק מהאנרגיה שלו יתבזבז. היעילות של יחידת טורבינת הגז תרד. יתרה מכך, הדלק שלא הספיק להישרף בתא הבעירה יתחיל להישרף בין להבי הטורבינה, דבר שיוביל לצריבה ושבירה של הלהבים, כלומר לתאונה. כמו כן, אסור לאפשר שלגז הנכנס לטורבינה, במקום לקבל אותה טמפרטורה על פני כל החתך, יש למשל 600 מעלות צלזיוס במקום אחד ו-1200 מעלות צלזיוס במקום אחר. לכן, יש צורך להבטיח ערבוב טוב של גזים לפני היציאה מהתא, כדי למנוע את האפשרות של "התלקחויות" בודדות של גז עם טמפרטורות גבוהות להיכנס לטורבינה. לבסוף, יש צורך לקרר היטב את קירות תא הבעירה כדי להגן עליהם מפני שריפה.

כדי לפתור את כל הבעיות הללו, זרימת האוויר בתאי הבעירה של מנועי טורבינת גז מחולקת לשני חלקים (איור 9). חלק קטן יותר מהזרימה מופנה לחלק הפנימי של החדר - לתוך מה שנקרא צינור הלהבה. שם, הדלק נשרף בטמפרטורה גבוהה (טמפרטורה גבוהה מאפשרת להשיג מספיק

בעירה מלאה). שאר האוויר אינו משתתף בבעירה. היא שוטפת עם בחוץאת צינור הלהבה ומקרר אותו. ואז האוויר הקר מתערבב עם גזים חמים. לערבוב טוב יותר, זה נעשה בקירות הצינור מספר גדולחורים קטנים שדרכם מוכנס אוויר קירור במנות קטנות ומערבבים בגזים חמים. הודות לאספקה ​​זו של אוויר קירור, טמפרטורת הגז ליד הקירות נמוכה יותר מאשר במרכז צינור הלהבה. זה גם עוזר להגן עליו מפני שריפה.

תא הבעירה של יחידת טורבינת גז ממוקם בדרך כלל בין המדחס לטורבינה. עם סידור זה, זרימת הגז עוברת ישירות מכניסת ההתקנה לשקע שלה. אבל במרכז המתקן יש פיר המחבר את הטורבינה למדחס. הפיר הזה לא צריך להתחמם מדי, אחרת החוזק שלו יקטן. לכן, תא הבעירה עשוי טבעתי או אחד

החדר המשותף מוחלף ב-6-10 חדרים נפרדים הממוקמים במעגל סביב הפיר.

הכרתם את שלושת החלקים העיקריים של מפעל טורבינת גז: מדחס האוויר, תא הבעירה וטורבינת הגז. באיור. איור 10 מציג תרשים של מנוע טורבינת גז. ככה זה עובד.

מדחס שואב אוויר מהאטמוספרה ודוחס אותו. אוויר דחוס נכנס לתא הבעירה, שם, עקב שריפת הדלק, הטמפרטורה שלו עולה בכמה מאות מעלות. לחץ הגז

נשאר קבוע בערך. לכן, מנועים מסוג זה נקראים מנועי טורבינת גז עם לחץ בעירה קבוע. מתא הבעירה עובר לטורבינה גז עם לחץ וטמפרטורה גבוהים, ולכן אספקה ​​גדולה של אנרגיה. שם מתרחש תהליך המרת האנרגיה של גז דחוס ומחומם לעבודה שימושית.

הגז אכן עובד בטורבינה בתהליך ההתפשטות, כלומר כשהלחץ שלו יורד. ברוב מפעלי טורבינת הגז, לחץ הגז מופחת ללחץ אטמוספרי. זה אומר שמתרחש תהליך בטורבינה, ההפך ממה שקורה במדחס.

אם טמפרטורת האוויר ביציאת המדחס ובכניסה לטורבינה הייתה זהה, אז כשהאוויר התרחב בטורבינה, הוא היה עושה את אותה עבודה שהושקעה על הדחיסה שלו במדחס - ובלבד ש. לא יהיו הפסדי אנרגיה בחיכוך אוויר ומערבולת. ובהתחשב בהפסדים הללו, האוויר יעשה פחות עבודה בטורבינה מאשר העבודה הנדרשת כדי לסובב את המדחס. ברור שלא תהיה תועלת מהתקנה כזו. אבל המדחס דוחס אוויר קר, וגז מחומם מאוד נכנס לטורבינה. לכן, מתברר שעבודת הרחבת הגז גדולה פי 1.5-2 מזו הנדרשת עבור המדחס. לדוגמה, אם טורבינת גז מפתחת הספק של 10,000 כוחות סוס, אז יש להשקיע כ-6,000 כוחות סוס כדי לסובב את המדחס המחובר אליה.

כוח הכוח הפנוי שנותר של 4000 כוחות סוס יכול לשמש לסיבוב גנרטור חשמלי, מדחף ספינה, מדחף מטוס או כל מנגנון אחר.

להפעלת מנוע טורבינת גז נדרשות מספר יחידות עזר: משאבות דלק, מכשירים אוטומטיים המווסתים את פעולתו, מערכת שימון וקירור, מערכת בקרה וכו'.

כדי להפעיל מנוע טורבינת גז, אתה צריך לסובב את הרוטור שלו (איור 11) לכמה מאות סיבובים לדקה. מנוע עזר קטן הנקרא מתנע משרת מטרה זו. עבור מנועי טורבינת גז גדולים, המתנע הוא לרוב מנועי טורבינת גז קטנים בהספק של כ-100 כוחות סוס, ולעיתים יותר. המתנעים הללו מסובבים בתורם על ידי מנועים חשמליים קטנים המונעים על ידי סוללה.

הרעיון של האפשרות להשתמש בזרימת גזים חמים כדי להשיג עבודה מכנית מקורו לפני זמן רב מאוד. אפילו לפני 450 שנה, המדען האיטלקי הגדול לאונרדו דה וינצ'י תיאר גלגל עם להבים מותקנים בארובה מעל האח. בהשפעת זרימת גז, גלגל כזה יכול להסתובב ולהניע יריקה. הגלגל של לאונרדו דה וינצ'י יכול להיחשב אב טיפוס של טורבינת גז.

בשנת 1791, האנגלי ג'ון ברבר לקח פטנט על מפעל טורבינות גז. מהשרטוט המצורף לפטנט אפשר היה לדמיין שהמתקן, לדברי המחבר, אמור היה לפעול על גז דליק המתקבל על ידי זיקוק של דלק מוצק או נוזלי. גז נשאב לתוך המיכל באמצעות מדחס פרימיטיבי. ממנו הוא נכנס לתא הבעירה, שם התערבב באוויר שסופק מהמדחס השני ונדלק. תוצרי בעירה זרמו מהתא אל גלגל הטורבינה. עם זאת, לאור רמת הפיתוח הטכנולוגי שהייתה קיימת באותה תקופה, לא ניתן היה ליישם טורבינת גז. טורבינת הגז הראשונה נוצרה רק בסוף המאה ה-19 על ידי הממציא הרוסי פ.ד. קוזמינסקי, שכפי שכבר אמרנו, גם בנה את טורבינת הקיטור הראשונה לכלי ים.

מנוע טורבינת הגז, שנבנה בשנת 1897 על פי התכנון של פ.ד. קוזמינסקי, כלל מדחס אוויר, תא בעירה וטורבינה רדיאלית (איור 12). קוזמינסקי השתמש בקירור מים של תא הבעירה. המים קיררו את הקירות ואז נכנסו לחדר. אספקת המים הורידה את הטמפרטורה ובמקביל הגדילה את מסת הגזים הנכנסים לטורבינה, מה שהיה צריך להגביר את יעילות המתקן. לרוע המזל, עבודתו של קוזמינסקי לא זכתה לתמיכה כלשהי מצד ממשלת הצאר.

7 שנים מאוחר יותר, ב-1904, נבנתה טורבינת גז בחו"ל לפי תכנון המהנדס הגרמני שטולץ, אבל יישום מעשיהיא לא קיבלה אותו כי היו לה חסרונות רבים.

ב-1906 בנו המהנדסים הצרפתים ארמנגו ולמאל טורבינת גז בהספק של 25 כוחות סוס, ולאחר מכן עוד אחת בהספק של 400 כוחות סוס. היעילות של התקנה זו הייתה רק 3%.

בדיקות של יחידות טורבינת הגז הראשונות הראו שכדי להגביר את יעילותן יש צורך להשיג עלייה משמעותית ביעילות המדחס והטורבינה, וכן להעלות

טמפרטורת הגזים בתא הבעירה. זה גרם לממציאים רבים לחפש עיצובים אחרים של טורבינות גז. היה רצון להיפטר מהמדחס על מנת למנוע הפסדי אנרגיה גדולים בעת דחיסת אוויר. אבל הטורבינה יכולה לפעול רק כאשר לחץ הגז בתא הבעירה גבוה יותר מאשר מאחורי הטורבינה. אחרת, הגז לא יזרום מהתא לתוך הטורבינה ולא יניע את האימפלר שלה. עם תהליך בעירה מתמשך בתא, השימוש במדחס המספק אוויר דחוס הוא בלתי נמנע. עם זאת, אם אתה עושה את תהליך הבעירה לסירוגין, אתה יכול לסרב

ממדחס או השתמשו במדחס המספק מעט דחיסת אוויר ובהתאם, צורך פחות חשמל. אוויר מסופק לתא פועם כזה בזמן שאין בו בעירה והלחץ נמוך מאוד. לאחר כניסת אוויר והזרקת דלק, כניסת החדר נסגרת ומתרחש הבזק. מכיוון שהתא סגור והגזים אינם יכולים להתרחב, הלחץ בו גדל בחדות. לאחר שהגזים זורמים החוצה מהתא לתוך הטורבינה, שסתום הכניסה נפתח וחלק חדש של אוויר נכנס לתא. כך, על ידי ביצוע תהליך הבעירה בנפח קבוע של גזים, כלומר בתא סגור, ניתן להגביר את הלחץ שלהם ללא עזרת מדחס.

בשנת 1908, המהנדס הרוסי V.V.

Karovodin יצר דגם אב טיפוס של טורבינת גז כזו (איור 13). החדר נסגר במהלך שריפת הדלק באמצעות שסתום מיוחד. לטורבינה היו ארבעה תאי בעירה, שמהם זרם גז דרך ארבע חרירים ארוכים אל האימפלר. במהלך הבדיקה פיתח הדגם הספק של 1.6 כוחות סוס; היעילות הייתה רק 3%. גם טורבינה זו לא התאימה עדיין לשימוש תעשייתי.

גם המהנדס הגרמני הולץ-וורט עבד זמן רב על יצירת טורבינות גז בעלות נפח בעירה קבוע. לפי הפרויקטים שלו בתקופה 1914-1920 היו
נבנו מספר טורבינות בעלות הספק שנע בין 500 ל-2000 כוחות סוס. עם זאת, אף אחד מהם לא היה מתאים לשימוש תעשייתי. רק בשנות השלושים של המאה ה-20 הצליחה החברה השוויצרית Brown-Boveri ליצור כמה טורבינות בעירה בנפח קבוע המתאימות לשימוש מעשי. נכון לעכשיו, העבודה על טורבינות כאלה הופסקה כמעט לחלוטין.

המדענים שלנו עשו דרך אחרת. מהנדס

V. X. Abians בספרו "התיאוריה של טורבינות גז תעופה" כותב על עבודותיהם של מומחים סובייטים:

"אחד היתרונות העיקריים של המדענים הסובייטים הוא שהם ביססו את ההיתכנות והסיכויים של פיתוח טורבינות עם לחץ בעירה קבוע, בעוד שמהנדסי טורבינות גז זרים (במיוחד גרמניים) עבדו בתחום הטורבינות בעלות נפח בעירה קבוע. כל הפיתוחים הבאים של טורבינות גז, כולל תעופה, אישרו בצורה מבריקה את התחזיות של מדענים סובייטים, מכיוון שהדרך הראשית לפיתוח טורבינות גז התבררה כיצירת טורבינות עם לחץ בעירה קבוע".

עבודותיהם של מדענים סובייטים הוכיחו שליחידות טורבינת גז עם לחץ בעירה קבוע בטמפרטורת גז גבוהה מספיק יכולות להיות יעילות גבוהה.

בשנת 1939 בנה פרופסור V.M. מקובסקי טורבינת גז עם לחץ בעירה קבוע במפעל מחולל טורבינות חרקוב. ההספק שלו היה 400 קילוואט. הפיר, הדיסק ולהבי הטורבינה החלולים מקוררו במים. טורבינת מקובסקי נועדה לפעול על גז בעירה המתקבל כתוצאה מגיזוז תת קרקעי פֶּחָם. הוא הותקן ונבדק בהצלחה באחד המכרות בגורלובקה.

המפעלים שלנו מייצרים כיום סוגים שונים של טורבינות גז יעילות במיוחד.

למרות שיחידת טורבינת גז פשוטה יותר בעיצובה מאשר מנוע בעירה פנימית בוכנה, יצירתה דרשה כמות עצומה של עבודת מחקר. זו הסיבה שרק בזמננו, בהתבסס על הישגים מודרניים של מדע וטכנולוגיה, ניתן היה ליצור מנוע טורבינת גז יעיל.

אילו בעיות מדעיות היו צריכים מדענים לפתור לפני שאפשרו ליצור מפעלי טורבינות גז?

בעת יצירת טורבינת גז, היה צורך לשאוף להשתמש באנרגיית הגז בצורה מלאה ככל האפשר ולהפחית באופן קיצוני את הפסדיה עקב חיכוך ויצירת מערבולת. המהירות הגבוהה של תנועת הגז דרך הטורבינה מאפשרת להשיג כוח גדול יותר מהתקנה קטנה. אך יחד עם זאת, מהירות כזו טומנת בחובה סכנה של הפסדי אנרגיה גדולים. ככל שמהירות התנועה של נוזל או גז גדולה יותר, כך גדל אובדן האנרגיה כתוצאה מחיכוך והיווצרות מערבולות.

כדי לבנות מפעל טורבינת גז ביעילות גבוהה, היה צורך לבחור את הממדים, הצורה והמיקום היחסי של המדחס וחלקי הטורבינה המועילים ביותר. ולשם כך היה צורך ללמוד את תנועת הגזים ולגלות כיצד הם משפיעים על הגופים המוצקים הזורמים סביבם. חקר תנועת הגז נדרש לפיתוח ענפי טכנולוגיה רבים.

המשימה הראשונה של מדענים בתחום זה הייתה לחקור את תנועת הגז במהירויות נמוכות יחסית, כאשר הוא כמעט אינו דחוס. מכיוון שתנועת גז בלתי דחוס כפופה לאותם חוקים כמו תנועת נוזל, ענף מדעי זה נקרא הידרודינמיקה ("הידר" - מים ביוונית).

במקביל, התפתח מדע המבנה המולקולרי של הגז ותהליכי שינוי מצבו בהשפעת לחץ וטמפרטורה. זה נקרא תרמודינמיקה (מהמילה הלטינית "תרמו" - חום).

בתהליך הפיתוח של הידרודינמיקה, היה צורך לקחת בחשבון את המאפיינים האופייניים של גז המבדילים אותו מנוזל. וכך, על בסיס ההידרודינמיקה, נוצרה האווירודינמיקה - מדע חוקי זרימת האוויר וזרימת האוויר סביב גופים. במקביל המראה טורבינות קיטורגרם למדענים תרמודינמיים לחקור נושאים כמו יציאת גזים ואדים מהחרירים.

בתהליך התפתחותם התקרבו ההידרודינמיקה והתרמודינמיקה, שהרחיבו את מגוון הנושאים הנלמדים, חודרים יותר ויותר אל מהות התופעות הפיזיקליות. כך צמח ענף חדש נוסף במדע - דינמיקת גז, החוקרת את חוקי תנועת הגז במהירויות גבוהות ותהליכים תרמיים המתרחשים בזרימת גז.

מדע זה שימש בסיס תיאורטי לפיתוח מנועי טורבינת גז. העבודה הבסיסית הראשונה על התיאוריה של טורבינות גז בוצעה על ידי המדען הצ'כי המצטיין סטודולה, הפרופסורים הסובייטים V. M. Makovsky, V. V. Uvarov ועוד מספר מדענים.

התפתחות יסודות תיאורטייםטכנולוגיית טורבינות גז ועבודה ניסיונית בתחום זה שהחלה במדינות רבות בעולם הראו כי המשימה החשובה ביותר בפיתוח מנועים מסוג זה הייתה שיפור חלק הזרימה שלהם, כלומר אותם אלמנטים של המנוע שדרכם זורם גז: כניסת אוויר , מדחס, תא בעירה, טורבינה וחרירים. ראשית, השאלה הייתה לגבי פיתוח התיאוריה של מדחסים וטורבינות, אשר נקראות לעתים קרובות באותו מונח "מכונות להב". בדיוק את הבעיה הבסיסית הזו החלו מדענים סובייטים לפתור. בהתבסס על היצירות המבריקות של אוילר, ברנולי, ז'וקובסקי, צ'פליגין, מדענים סובייטים יצרו את התיאוריה של מנועי טורבינת גז.

האקדמאי B. S. Stechkin תרם תרומה חשובה במיוחד לתיאוריה של מנועי טורבינת גז. עבודותיו יצרו תיאוריה קוהרנטית של מכונות להבים. הוא פיתח שיטות לחישוב מדחסים ציריים וצנטריפוגליים. הוא היוצר של התיאוריה של מנועי הנשימה הנפוצים ביותר של טורבינת גז בתעופה המודרנית.

עָמוֹק מחקר תיאורטיועבודה ניסויית פורייה על מדחסים בוצעה על ידי פרופסורים K. A. Ushakov, V. N. Dmitrievsky, K. V. Kholshchevnikov, P. K. Kazandzhan ועוד מספר מדענים. תרומה משמעותית לתיאוריה של מכונות להבים הייתה עבודתו של האקדמאי האוקראיני G.F. Proskur "הידרודינמיקה של טורבומכונה", שפורסמה עוד ב-1934.

התיאוריות של טורבינות גז ומנועי טורבינות גז בכלל הוקדשו לעבודתם של הפרופסורים G.S. Zhi -

Ridkoy, A.V. Kvasnikov, P.I. Kirillov, Ya.I. Snee, G.P. Zotikov ועוד רבים אחרים.

עבודה רבה נעשתה על ידי מדענים כדי ליצור את הצורה המועילה ביותר של להבי טורבינה. לפעולת להבי טורבינה יש הרבה מן המשותף לפעולה של כנף מטוס. עם זאת, ישנם הבדלים משמעותיים ביניהם. הכנף פועלת בבידוד, ולהב הטורבינה פועל בסמיכות ללהבים אחרים. במקרה האחרון, מה שאנחנו מקבלים הוא, כמו שאומרים, "רשת של פרופילים". ההשפעה של להבים שכנים משנה מאוד את דפוס זרימת הגז סביב פרופיל הלהב. בנוסף, הכנף מונשפת על ידי זרימת אוויר שלפני פגישה עם המטוס היא בעלת אותה מהירות לאורך כל תוחלת הכנף. ומהירות הגז ביחס ללהב הטורבינה אינה זהה לאורכה. זה תלוי במהירות ההיקפית של הלהבים. מכיוון שהלהבים עשויים די ארוכים, המהירות ההיקפית בשורש הלהב קטנה משמעותית מאשר בקצהו. המשמעות היא שמהירות הגז ביחס ללהב בשורשו תהיה שונה מאשר בהיקף החיצוני של האימפלר. לכן, פרופיל הלהב חייב להיות כזה שהלהב לכל אורכו יעבוד ביעילות הגדולה ביותר. הבעיה של יצירת להבים כאלה נפתרה על ידי עבודותיהם של פרופסור V.V. Uvarov ומדענים אחרים.

הבעיה החשובה ביותר שעל פתרונה הייתה תלויה יצירת מנועי טורבינת גז חסכוניים הייתה בעיית החומרים העמידים בחום. היעילות של מתקן טורבינת גז עולה עם עליית טמפרטורת הגז. אבל כדי שטורבינה תפעל בצורה אמינה בטמפרטורות גבוהות, יש צורך לייצר את הלהבים והדיסק שלה מסגסוגות שחוזקן נשמר גם בטמפרטורות גבוהות. לכן, פיתוח טכנולוגיית טורבינת הגז דרש רמה גבוהה של פיתוח של מתכות. נכון לעכשיו, מטלורגים יצרו סגסוגות שיכולות לעמוד בטמפרטורות גבוהות. להבי טורבינה העשויים מסגסוגות כאלה יכולים לפעול ללא קירור מיוחד בטמפרטורות של גזים הנכנסים לטורבינה עד 900 מעלות צלזיוס.

בנוסף לסגסוגות, ישנם חומרים אחרים עמידים בחום, כגון קרמיקה מיוחדת. אבל קרמיקה שברירית למדי, מה שמונע את השימוש שלה בטורבינות גז. לעבודה נוספת על שיפור קרמיקה עמידה בחום עשויה, עם זאת, להיות השפעה משמעותית על פיתוח טורבינות גז.

מעצבי טורבינות גז מפתחים גם להבים עם קירור מלאכותי. תעלות נעשות בתוך הלהבים שדרכם עוברים אוויר או נוזל. בדסקית הטורבינה מפוצצים בדרך כלל אוויר.

תנאי שריפת הדלק ביחידות טורבינת גז שונים באופן משמעותי מהתנאים בתנורים של דודי קיטור או בצילינדרים של מנועי בוכנה. מנוע טורבינת גז מסוגל לייצר עבודה עצומה בגודל קטן. אבל בשביל זה יש צורך לשרוף כמות גדולה של דלק בנפח תא קטן. ניתן להשיג זאת רק בקצב בעירה גבוה מאוד. חלקיקי דלק נמצאים בתא הבעירה של מנוע טורבינת גז למשך פחות ממאית השנייה. לזה זמן קצרערבוב טוב של דלק עם אוויר, אידוי שלו ובערה מלאה חייב להתרחש.

כדי לפתור את הבעיה בהצלחה, יש צורך ללמוד את הפיזיקה של בעירה. צוותים גדולים של מדענים עובדים על זה בזמננו.

מדענים גם חקרו בפירוט את הנושא של מקסום השימוש בחום שנוצר במהלך שריפת הדלק ביחידות טורבינת גז. הגזים עוזבים את אימפלר הטורבינה בטמפרטורה גבוהה ולכן נושאים איתם כמות גדולה של אנרגיה פנימית לאטמוספירה. היה רצון טבעי להשתמש בחום של גזי פסולת. לשם כך, הוצעה ערכת ההתקנה הבאה. לפני שחרורם לאטמוספירה, גזים מהאימפלר עוברים דרך מחליף חום, שם הם מעבירים חלק מהחום שלהם לאוויר הדחוס היוצא מהמדחס. האוויר, המתחמם במחליף החום, מגביר את האנרגיה שלו מבלי לצרוך כל כמות דלק. ממחליף החום, האוויר מופנה אל תא הבעירה, שם הטמפרטורה שלו עולה עוד יותר. באמצעות התקנת מחליפי חום כאלה ניתן להפחית משמעותית את צריכת הדלק לחימום גז ובכך להגביר את יעילות המתקן. מחליף החום הוא תעלה שדרכה זורמים גזים חמים. צרור של צינורות פלדה ממוקם בתוך הערוץ, הממוקם לאורך זרימת הגז או בניצב אליו. אוויר זורם בתוך הצינורות הללו. הגז מחמם את דפנות הצינורות ואת האוויר הזורם בתוכם. חלק מהחום מגזי הפליטה מוחזר לאוויר העבודה. תהליך זה נקרא תהליך התאוששות חום. ומחלפי חום נקראים לעתים קרובות מחדשים.

טורבינות גז עם שחזור חום חסכוניות משמעותית מטורבינות קונבנציונליות. למרבה הצער, מחליפי חום הם מאוד מגושמים בגודלם, מה שמקשה על השימוש במתקני הובלה מסוימים.

בין הבעיות המדעיות העומדות בבסיס הפיתוח של טכנולוגיית טורבינת הגז, יש לציין גם את חוזקם של מבנים. כדי לבנות תאי בעירה עמידים, אתה צריך לדעת שיטות לחישוב פגזים דקים. זהו המוקד של אחד הענפים החדשים של מדע חוזק החומרים. משימה קשה היא להבטיח את החוזק של להבי הטורבינה. רוטור הטורבינה עושה מספר גדול מאוד של סיבובים (5000-10,000 סיבובים לדקה, ובחלק מהעיצובים יותר), וכוחות צנטריפוגליים גדולים פועלים על הלהבים (מספר טונות לכל להב).

דיברנו כאן רק על החשוב ביותר בעיות מדעיות, שהפתרון שלה נדרש לפיתוח טכנולוגיית טורבינת הגז. מדענים ומהנדסים ממשיכים לפעול לשיפור מנועי טורבינת גז. הם עדיין מתמודדים עם הרבה שאלות לא פתורות, הרבה בעיות מעניינות וחשובות.

לדוגמה, לעבודה על יצירת טורבינות גז המשתמשות בפחם כדלק יש חשיבות יוצאת דופן. ידוע שמופק יותר פחם מנפט, והוא זול ממנו. שריפה של פחם בתא הבעירה של טורבינת גז היא משימה קשה. יש לכתוש ולהפוך אותו לאבק פחם. יש לנקות את הגזים היוצאים מתא הבעירה מאפר. אם הגז מכיל חלקיקי אפר אפילו בגודל 0.03-0.05 מילימטרים, אז להבי הטורבינה יתחילו לקרוס והטורבינה תיכשל.

יצירת מטהרי גז היא עניין מורכב. אבל אפשר לפתור בעיה כזו עבור מנוע טורבינת גז. במנועי בעירה פנימית מתרחשות דחיסת אוויר, בעירה והתרחבות של גז במקום אחד - בצילינדר. התברר שאי אפשר להתקין שום סוג של מנקה בצילינדר. לכן, עד כה ניסיונות לשרוף פחם בצילינדרים של מנועי בעירה פנימית לא הובילו לכלום. בהתקנת טורבינת גז מתרחשות דחיסה, בעירה והתרחבות מקומות שונים. אוויר נדחס במדחס, מחומם בתא ומתרחב בטורבינה. ניתן למקם את המטהר בין התא לטורבינה. זה רק הכרחי שהוא לא יפחית מאוד את לחץ הגזים העוברים דרכו ולא יהיה גדול מדי בגודלו.

כיום מתבצע מחקר ליצירת מנועי טורבינות גז גרעיניות. במנועים אלו, האוויר מתחמם לא על ידי שריפת דלק, אלא על ידי החום שנוצר בדוד הגרעיני. מדענים צריכים להתגבר על קשיים רבים לאורך הדרך הזו. אבל אין ספק שלמנועי טורבינת גז גרעיניים יש עתיד גדול לפניהם.

יש סינגל חשמלמעשרים קילוואט (מיקרו-טורבינות) ועד כמה עשרות מגה-וואט - אלו טורבינות גז קלאסיות.

יעילות חשמלית של מודרני יחידות טורבינת גזהוא 33-39%. היעילות של יחידות טורבינת גז נמוכה בדרך כלל מזו של יחידות כוח בוכנת גז. אבל עם יחידות טורבינת גז, המשימה של קבלת כוח גבוה מתחנת כוח מפושטת מאוד. כאשר מתממש מלוא הפוטנציאל התרמי של טורבינות גז, החשיבות של יעילות חשמלית גבוהה עבור הצרכנים הופכת פחות רלוונטית. תוך התחשבות בטמפרטורה הגבוהה של גזי פליטה בעוצמה יחידות טורבינת גזישנה אפשרות לשימוש משולב בטורבינות גז וקיטור. גישה הנדסית זו יכולה לשפר משמעותית את יעילות הדלק ולהגדיל את היעילות החשמלית של מתקנים ל-57-59%. שיטה זו טובה, אך היא מובילה להגדלת העלות והמורכבות של הפרויקט.

היחס בין האנרגיה החשמלית המופקת לאנרגיה התרמית הוא ~ 1:2. כלומר, יחידת טורבינת גז בהספק חשמלי של 10 MW מסוגלת לספק ~ 20 MW של אנרגיה תרמית. כדי להמיר MW ל-Gcal, נעשה שימוש במקדם של 1.163 ( 1.163 MW = 1163 קילוואט = 1 Gcal).

בהתאם לצרכים, הם מצוידים בנוסף בדודי קיטור או מים חמים, המאפשרים קיטור בלחצים שונים לצרכי ייצור, או מים חמים בטמפרטורות סטנדרטיות (DHW). בשימוש משולב בשני סוגי אנרגיה, מקדם ניצול הדלק (FUI) של תחנת כוח תרמית של טורבינת גז עולה ל-90%.

לאופן הפעולה של תחנת כוח באמצעות אנרגיה תרמית נלווית יש מונח טכני משלו - קוגנרציה.

אפשרות לקבל מ יחידות טורבינת גזכמויות גדולות של אנרגיה תרמית חופשית פירושה חזרה מהירה יותר.

יישום יחידות טורבינת גזכציוד כוח לתחנות כוח תרמיות חזקות ומיני-CHPs, זה מוצדק מבחינה כלכלית, שכן כיום לתחנות כוח הפועלות על דלק גז יש את עלות היחידה האטרקטיבית ביותר לבנייה עבור הצרכן ועלויות נמוכות לתפעול שלאחר מכן.

עודף אנרגיה תרמית חופשית בכל עת של השנה מאפשר, באמצעות צ'ילרים - ABHM, ללא עלות חשמל, להקים מיזוג אוויר מלא לחצרים לכל מטרה. נוזל הקירור שמקורר בצורה זו יכול לשמש למטרות תעשייתיות, במחזורי ייצור שונים. טכנולוגיה זו נקראת טריגנציה.

יעילות השימוש יחידות טורבינת גזמסופק על פני מגוון רחב של עומסי חשמל ממינימום של 1-3% ועד למקסימום של 110-115%.

גורם חיובי לשימוש יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזישירות במקומות שבהם אנשים חיים היא שתכולת הפליטות המזיקות היא מינימלית והיא ברמה של 9-25 ppm. איכויות סביבתיות מצוינות כאלה מאפשרות לך למקם ללא בעיות יחידות טורבינת גזבסמיכות למקומות של אנשים.

קריטריון זה יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזמעט יותר טוב מהמתחרים הקרובים ביותר של טורבינות גז - תחנות כוח בוכנה.

בעת שימוש ביחידות טורבינת גז, הצרכן מקבל חיסכון כֶּסֶףעל זרזים ובבניית ארובות.

התמונה מציגה יחידת טורבינת גזSIEMENS SGT-700בהספק של 29 מגוואט.

יחידות טורבינת גזיש רעידות קלות ורעש בטווח של 65–75 dB (המתאים בסולם רמת הרעש לצליל של שואב אבק במרחק של 1 מטר). ככלל, בידוד קול מיוחד אינו נחוץ עבור ציוד יצירת היי-טק כזה.

יחידות טורבינת גזבעלי מידות קומפקטיות יחסית ומשקל סגולי נמוך. התקנה מותרת GTUבקומה הטכנית של בניין או גג מיקום של הספק נמוך יחידות טורבינת גז.זֶה נכס שימושיGTUמהווה גורם פיננסי חשוב בפיתוח עירוני מכיוון שהוא חוסך מחירים יקרים מ"רובמצבים רבים נותן יותר מרחב טכני למהנדסים לפתור את בעיית איתור תחנת כוח אוטונומית.

יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזהם נבדלים על ידי אמינות גבוהה וחוסר יומרות. ישנם נתוני מפעל מאושרים על פעולה ללא הפסקה של חלק מיחידות טורבינת הגז - GTU למשך 5-7 שנים.

חלק מהיצרנים של טורבינות גז מודרניות מבצעים תיקונים של רכיבים מבלי להעביר אותם ליצרן, בעוד שיצרנים אחרים מספקים טורבינה או תא בעירה חלופיים מראש, מה שמפחית משמעותית את הזמן הנדרש לתיקונים גדולים ל-4–6 ימי עבודה. אמצעים אלה מפחיתים את עלויות תחזוקת המפעל.

יתרון יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזהוא משאב ארוך (מלא עד 200,000 שעות, לפני שיפוץ גדול 30,000–60,000 שעות). שמן מנוע אינו משמש במחזור הפעולה של יחידות טורבינת גז. יש כמות קטנה של שמן גיר זמינה, שתדירות ההחלפה שלו נדירה.

היעדר קירור מים מבדיל בין מפעלי טורבינת גז לתחנות כוח בוכנה. מותגים רבים של יחידות טורבינת גז פועלים באופן אמין על סוגים שונים של דלק גז, כולל גז נפט משויך (APG). אבל, באשר לסוגים אחרים של תחנות כוח, גז קשור המכיל מימן גופרתי דורש אימון מיוחד. ללא התקנה מודרנית - תחנת טיפול בגז, מחזור החיים של תחנת כוח מכל סוג מצטמצם פי 4-5. ההשלכות של הפעלת GPPP או GTU ללא תחנות טיפול APG הן לרוב פשוט קטלניות.

יחידות טורבינת גזמוכן לשימוש בתנאי אקלים שונים. בְּנִיָה יחידות טורבינת גזבאזורים מרוחקים מאפשר חיסכון כספי על ידי ביטול הבנייה היקרה של קווי חשמל (PTL). במקומות עם תשתית מפותחת יותר יחידות טורבינת גזלהגביר את האמינות של אספקת חשמל וחום.

אחת מאפשרויות היישום יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזהוא הרעיון של מערכות בלוק מודולריות (אשכולות). מודולרי יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזמורכבים מיחידות כוח מאוחדות ומערכות בקרה משותפות, המאפשרות להגדיל את הספק החשמלי תוך פרק זמן קצר במינימום עלויות כספיות וזמן.

וריאציות בלוק יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזלספק רמה גבוהה של מוכנות למפעל. גדלי מודול יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גז,בדרך כלל סטנדרטי. ישנן יחידות טורבינת גז ניידות שניתן להעביר במהירות ממתקן אספקת אנרגיה אחד לאחר, אך למתקנים כאלה, ככלל, אין את היכולת לייצר אנרגיה תרמית.

מערכות בקרה אוטומטיות לתחנות כוח של טורבינות גז מאפשרות לבטל את הנוכחות הישירה של אנשי הפעלה. ניטור עבודה יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזניתן לבצע מרחוק באמצעות ערוצי תקשורת שונים. במצבי חירום מסופקות מערכות מיגון וכיבוי אש אוטומטיות.

יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גז - עקרון הפעולה

IN יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזמדחס רב שלבי דוחס אוויר אטמוספרי ומספק אותו בלחץ גבוה לתא הבעירה. לתוך תא הבעירה יחידות טורבינת גז - יחידות טורבינת גזמסופקת גם כמות מסוימת של דלק. בהתנגשות במהירות גבוהה, הדלק והאוויר נדלקים. תערובת הדלק והאוויר נשרפת, ומשחררת כמות גדולה של אנרגיה. לאחר מכן, האנרגיה של מוצרי הבעירה הגזים מומרת לעבודה מכנית עקב סיבוב להבי הטורבינה על ידי סילוני גז חם.