GTU və CCGT səmərəliliyi yerli və xarici elektrik stansiyaları üçün necə fərqlənir. Qaz turbin necə işləyir Qaz turbin necə işləyir

ev / Biznes

Turbin, sıxıla bilən mayenin potensial enerjisinin bıçaq aparatında kinetik enerjiyə, çarxlardakı sonuncunun isə davamlı fırlanan şafta ötürülən mexaniki işə çevrildiyi bir mühərrikdir.

Dizaynlarına görə buxar turbinləri daim işləyən istilik mühərrikini təmsil edir. Əməliyyat zamanı həddindən artıq qızdırılan və ya doymuş su buxarı axın yoluna daxil olur və genişlənməsi səbəbindən rotoru döndərməyə məcbur edir. Dönmə bıçaq aparatına təsir edən buxar axını nəticəsində baş verir.

Buxar turbin enerji istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş buxar turbininin dizaynının bir hissəsidir. Elektrik enerjisinə əlavə olaraq, istilik enerjisi yarada bilən qurğular da var - buxar bıçaqlarından keçən buxar şəbəkə su qızdırıcılarına daxil olur. Bu tip turbinlərə sənaye-kogenerasiya və ya kogenerasiya tipli turbinlər deyilir. Birinci halda, turbində sənaye məqsədləri üçün buxar çıxarılması təmin edilir. Generator ilə tamamlanan buxar turbin bir turbin qurğusudur.

Buxar turbinlərinin növləri

Turbinlər buxarın hərəkət istiqamətindən asılı olaraq radial və eksenel turbinlərə bölünür. Radial turbinlərdə buxar axını oxa perpendikulyar istiqamətləndirilir. Buxar turbinləri bir, iki və üç korpuslu ola bilər. Buxar turbinində ətraf havanın korpusa daxil olmasının qarşısını alan müxtəlif texniki qurğular quraşdırılmışdır. Bunlar az miqdarda su buxarı ilə təmin olunan müxtəlif möhürlərdir.

Təhlükəsizlik tənzimləyicisi şaftın ön hissəsində yerləşir, turbinin sürəti artdıqda buxar təchizatını söndürmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Nominal qiymətlərin əsas parametrlərinin xarakteristikası

· Turbinin nominal gücü- əsas parametrlərin normal qiymətləri ilə və ya sənaye tərəfindən müəyyən edilmiş hədlər daxilində dəyişdikdə, elektrik generatorunun terminallarında turbinin uzun müddət inkişaf etdirməli olduğu maksimum güc; dövlət standartları. İdarə olunan buxar çıxarma turbini, hissələrinin möhkəmlik şərtlərinə uyğun olarsa, nominal gücündən yuxarı güc inkişaf etdirə bilər.

· Turbinin iqtisadi gücü- turbinin ən böyük səmərəliliklə işlədiyi güc. Canlı buxarın parametrlərindən və turbinin təyinatından asılı olaraq nominal güc iqtisadi gücə bərabər və ya 10-25% daha çox ola bilər.

· Regenerativ yem suyunun istiləşməsinin nominal temperaturu- su istiqamətində axırıncı qızdırıcının aşağı axınında qidalanma suyunun temperaturu.

· Nominal soyuducu suyun temperaturu- kondensatora girişdə soyuducu suyun temperaturu.

qaz turbin(fr. turbin lat. turbo fırlanma, fırlanma) davamlı istilik mühərrikidir, onun qanad aparatında sıxılmış və qızdırılan qazın enerjisi mil üzərində mexaniki işə çevrilir. O, rotordan (disklərə bərkidilmiş bıçaqlar) və statordan (gövdəyə bərkidilmiş bələdçi qanadlardan) ibarətdir.

Yüksək temperatur və təzyiqə malik qaz turbin başlığı aparatı vasitəsilə burun hissəsinin arxasındakı aşağı təzyiq sahəsinə daxil olur, eyni zamanda genişlənir və sürətlənir. Bundan əlavə, qaz axını turbin qanadlarına daxil olur, onlara kinetik enerjisinin bir hissəsini verir və bıçaqlara fırlanma momenti verir. Rotor qanadları fırlanma anı turbin diskləri vasitəsilə milə ötürür. Faydalı xüsusiyyətlər qaz turbin: bir qaz turbin, məsələn, onunla eyni şaftda yerləşən generatoru idarə edir, yəni faydalı iş qaz turbin.

Qaz turbinləri qaz turbinli mühərriklərin (nəqliyyat üçün istifadə olunur) və qaz turbin qurğularının (istilik elektrik stansiyalarında stasionar GTU-ların, CCGT-lərin bir hissəsi kimi istifadə olunur) bir hissəsi kimi istifadə olunur. Qaz turbinləri Brayton termodinamik dövrü ilə təsvir olunur, burada hava əvvəlcə adiabatik olaraq sıxılır, sonra sabit təzyiqdə yandırılır və sonra başlanğıc təzyiqə qədər adiabatik olaraq genişlənir.

Qaz turbinlərinin növləri

- Təyyarə və reaktiv mühərriklər

- Köməkçi güc bloku

- Elektrik enerjisi istehsalı üçün sənaye qaz turbinləri

- Turboşaft mühərrikləri

- Radial qaz turbinləri

- Mikroturbinlər

Mexanik olaraq qaz turbinləri daxili yanma mühərriklərindən xeyli sadə ola bilər. Sadə turbinlərin bir hərəkət hissəsi ola bilər: val/kompressor/turbin/alternativ rotor yığımı (yuxarıdakı şəklə bax), yanacaq sistemi daxil deyil.

Daha mürəkkəb turbinlər (müasir reaktiv mühərriklərdə istifadə olunanlar) çoxlu vallara (bobinlərə), yüzlərlə turbin qanadına, hərəkət edən stator qanadlarına və kompleks boru kəmərlərinin, yanma kameralarının və istilik dəyişdiricilərinin geniş sisteminə malik ola bilər.

Bir qayda olaraq, mühərrik nə qədər kiçik olarsa, bıçaqların maksimum xətti sürətini saxlamaq üçün tələb olunan şaftın (valların) sürəti bir o qədər yüksəkdir. Maksimum sürət turbin qanadları əldə edilə bilən maksimum təzyiqi müəyyən edir, nəticədə maksimum güc mühərrik ölçüsündən asılı olmayaraq. Reaktiv mühərrik təxminən 10 000 rpm və mikro turbin tezliyi ilə fırlanır - təxminən 100 000 rpm.

Bir qaz turbininə ümumiyyətlə davamlı işləyən mühərrik deyilir. Bundan sonra, bir qaz turbininin necə qurulduğu, qurğunun iş prinsipi nədir, danışacağıq. Belə bir mühərrikin xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onun içərisində enerji sıxılmış və ya qızdırılan qazla istehsal olunur, bunun nəticəsi çevrilmə şaftda mexaniki işdir.

Qaz turbininin tarixi

Maraqlıdır ki, turbin mexanizmləri mühəndislər tərəfindən çox uzun müddətdir işlənib hazırlanmışdır. İlk primitiv buxar turbin eramızdan əvvəl I əsrdə yaradılmışdır. e.! Əlbəttə ki, vacibdir
Bu mexanizm öz qüdrətinə ancaq indi çatmışdır. Turbinlər 19-cu əsrin sonlarında termodinamika, maşınqayırma və metallurgiyanın inkişafı və təkmilləşdirilməsi ilə eyni vaxtda fəal şəkildə inkişaf etdirilməyə başladı.

Mexanizmlərin, materialların, ərintilərin prinsipləri dəyişdi, hər şey təkmilləşdirildi və indi, bu gün bəşəriyyət müxtəlif növlərə bölünən bir qaz turbininin əvvəllər mövcud olan bütün formalarının ən mükəmməlini bilir. Aviasiya qaz turbinləri də var, sənayesi də var.

Qaz turbinini bir növ istilik mühərriki adlandırmaq adətdir, onun iş hissələri yalnız bir vəzifə ilə əvvəlcədən müəyyən edilir - bir qaz jetinin hərəkəti səbəbindən fırlanma.

Turbinin əsas hissəsi bıçaq dəstlərinin bağlandığı bir təkərlə təmsil olunduğu şəkildə qurulmuşdur. , bir qaz turbininin bıçaqlarına təsir edərək, onları hərəkətə gətirir və təkəri döndərir. Təkər, öz növbəsində, şafta sərt şəkildə bərkidilir. Bu tandem xüsusi bir ada malikdir - turbin rotoru. Qaz turbininin mühərrikində baş verən bu hərəkət nəticəsində elektrik generatoruna, gəmi pərvanəsinə, təyyarə pərvanəsinə və oxşar iş prinsipinin digər iş mexanizmlərinə ötürülən mexaniki enerji əldə edilir.

Aktiv və reaktiv turbinlər

Qaz axınının turbin qanadlarına təsiri ikiqat ola bilər. Buna görə də turbinlər siniflərə bölünür: aktiv və reaktiv turbinlər sinfi. Reaktiv və aktiv qaz turbinləri cihazın prinsipi ilə fərqlənir.

İmpuls turbin

Aktiv turbin, rotor qanadlarına yüksək qaz axınının olması ilə xarakterizə olunur. Əyri bıçağın köməyi ilə qaz reaktivi öz trayektoriyasından kənara çıxır. Əyilmə nəticəsində böyük mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaranır. Bu qüvvənin köməyi ilə bıçaqlar hərəkətə gətirilir. Qazın təsvir olunan bütün yolu ərzində onun enerjisinin bir hissəsi itirilir. Belə enerji çarxın və şaftın hərəkətinə yönəldilir.

reaktiv turbin

Bir reaktiv turbində işlər bir qədər fərqlidir. Burada qazın rotor bıçaqlarına axını aşağı sürətlə və yüksək təzyiq səviyyəsinin təsiri altında həyata keçirilir. Bıçaqların forması da əladır, bunun sayəsində qazın sürəti əhəmiyyətli dərəcədə artır. Beləliklə, qaz axını bir növ reaktiv qüvvə yaradır.

Yuxarıda təsvir edilən mexanizmdən belə çıxır ki, qaz turbininin cihazı olduqca mürəkkəbdir. Belə bir bölmənin rəvan işləməsi və sahibinə qazanc və fayda gətirməsi üçün onun texniki xidmətini peşəkarlara həvalə etməlisiniz. İxtisaslaşdırılmış servis şirkətləri qaz turbinlərindən istifadə edən qurğulara, komponentlərin, bütün növ hissələrin və hissələrin tədarükünə xidmət göstərir. DMEnergy belə bir şirkətdir () müştərisinə qaz turbininin istismarı zamanı yaranan problemlərlə tək qalmayacağına əminlik və əminlik verir.

Qaz turbin qurğularının iş prinsipi

Şəkil 1. Sadə dövrənin tək şaftlı qaz turbinli mühərriki olan qaz turbin qurğusunun sxemi

Qaz turbin enerji blokunun kompressoru (1) təchiz edilmişdir təmiz hava. Yüksək təzyiq altında kompressordan hava yanma kamerasına (2) göndərilir, burada əsas yanacaq, qaz da verilir. Qarışıq alovlanır. Qaz-hava qarışığı yandırıldıqda enerji isti qaz axını şəklində yaranır. Bu axın yüksək sürətlə turbin çarxına (3) axır və onu fırladır. Turbin şaftından keçən fırlanma kinetik enerjisi kompressoru və elektrik generatorunu (4) hərəkətə gətirir. Elektrik generatorunun terminallarından, adətən transformator vasitəsilə yaranan elektrik enerjisi elektrik şəbəkəsinə, enerji istehlakçılarına göndərilir.

Qaz turbinləri Brayton termodinamik dövrü ilə təsvir olunur.Breyton/Joule dövrü qaz turbinli, turbojetli və ramjetli daxili yanma mühərriklərinin, eləcə də qaz halqasının qapalı dövrəsi olan qaz turbinli xarici yanma mühərriklərinin iş proseslərini təsvir edən termodinamik dövrdür. (birfazalı) işləyən maye.

Bu dövrə bu dövrədə işləyən pistonlu daxili yanma mühərrikini icad edən amerikalı mühəndis Corc Braytonun şərəfinə adlandırılıb.

Bəzən bu dövrü Joule dövrü də adlandırırlar - istiliyin mexaniki ekvivalentini quran ingilis fiziki Ceyms Coulun şərəfinə.

Şəkil 2. P, V diaqramı Brighton dövrü

İdeal Brayton dövrü aşağıdakı proseslərdən ibarətdir:

1-2 İzentrop sıxılma.
2-3 İzobarik istilik girişi.
3-4 İzentropik genişlənmə.
4-1 İzobarik istiliyin çıxarılması.

Həqiqi adiabatik genişlənmə və büzülmə prosesləri arasında izentropik proseslərdən fərqləri nəzərə alaraq real Brayton dövrü qurulur (TS-S diaqramında 1-2p-3-4p-1) (şək. 3).

şək.3. T-S diaqramı Brighton dövrü
İdeal (1-2-3-4-1)
Real (1-2p-3-4p-1)

İdeal Brayton dövrünün istilik səmərəliliyi adətən düsturla ifadə edilir:

burada P = p2 / p1 - izentropik sıxılma prosesində təzyiq artımının dərəcəsi (1-2);
k - adiabatik indeks (1,4-ə bərabər hava üçün)

Xüsusilə qeyd etmək lazımdır ki, dövrünün səmərəliliyinin hesablanmasının bu ümumi qəbul edilmiş üsulu davam edən prosesin mahiyyətini gizlədir. Termodinamik dövrün məhdudlaşdırıcı səmərəliliyi Karno düsturundan istifadə edərək temperatur nisbəti ilə hesablanır:

burada T1 soyuducunun temperaturudur;
T2 - qızdırıcının temperaturu.

Tam olaraq eyni temperatur nisbəti dövrədə istifadə olunan təzyiq nisbətləri və adiabatik indekslə ifadə edilə bilər:

Beləliklə, Brayton dövrünün səmərəliliyi, Carnot dövrünün səmərəliliyi ilə eyni şəkildə dövrün ilkin və son temperaturlarından asılıdır. İşçi mayenin xətt (2-3) boyunca sonsuz kiçik qızdırılması ilə prosesi izotermik və Karno dövrünə tamamilə ekvivalent hesab etmək olar. İzobarik prosesdə T3 işçi mayesinin qızdırılmasının miqdarı dövrədə istifadə olunan işçi mayenin miqdarı ilə bağlı işin həcmini müəyyən edir, lakin heç bir şəkildə dövrün istilik səmərəliliyinə təsir göstərmir. Bununla belə, nə vaxt praktik həyata keçirilməsi istilik dövrü adətən işçi mayeni sıxan və genişləndirən mexanizmlərin ölçüsünü minimuma endirmək üçün istifadə olunan materialların istilik müqaviməti ilə məhdudlaşan mümkün olan ən yüksək dəyərlərə qədər həyata keçirilir.

Praktikada sürtünmə və turbulentlik aşağıdakılara səbəb olur:

Qeyri-adiabatik sıxılma: verilmiş ümumi təzyiq nisbəti üçün kompressorun boşalma temperaturu idealdan yüksəkdir.
Qeyri-adiabatik genişlənmə: turbinin temperaturu işləmək üçün lazım olan səviyyəyə düşsə də, kompressor təsirlənmir, təzyiq nisbəti daha yüksəkdir, nəticədə genişlənmə faydalı işi təmin etmək üçün kifayət deyil.
Hava girişində, yanma kamerasında və çıxışda təzyiq itkiləri: nəticədə genişlənmə faydalı işi təmin etmək üçün kifayət deyil.

Bütün tsiklik istilik mühərriklərində olduğu kimi, yanma temperaturu nə qədər yüksək olarsa, səmərəlilik də bir o qədər yüksəkdir. Məhdudlaşdıran amil, mühərriki təşkil edən polad, nikel, keramika və ya digər materialların istilik və təzyiqə tab gətirmə qabiliyyətidir. Mühəndislik işlərinin çoxu turbinin hissələrindən istiliyin çıxarılmasına yönəldilmişdir. Əksər turbinlər həm də başqa cür israf edilən işlənmiş qazlardan istiliyi bərpa etməyə çalışır.

Rekuperatorlar yanmadan əvvəl işlənmiş qazlardan sıxılmış havaya istilik ötürən istilik dəyişdiriciləridir. Birləşdirilmiş dövrədə istilik buxar turbin sistemlərinə ötürülür. Birləşdirilmiş istilik və gücdə (CHP) tullantı istilik isti su istehsal etmək üçün istifadə olunur.

Mexanik olaraq qaz turbinləri daxili yanma mühərriklərindən xeyli sadə ola bilər. Sadə turbinlərin bir hərəkət hissəsi ola bilər: val/kompressor/turbin/alternativ rotor yığımı (aşağıdakı şəklə bax), yanacaq sistemi daxil deyil.

Şəkil 4. Bu maşın bir mərhələli radial kompressora malikdir,
turbin, rekuperator və hava podşipnikləri.

Bir qayda olaraq, mühərrik nə qədər kiçik olarsa, bıçaqların maksimum xətti sürətini saxlamaq üçün tələb olunan şaftın (valların) sürəti bir o qədər yüksəkdir.

Turbin qanadlarının maksimum sürəti əldə edilə bilən maksimum təzyiqi müəyyənləşdirir, nəticədə mühərrik ölçüsündən asılı olmayaraq maksimum güc əldə edilir. Reaktiv mühərrik təxminən 10.000 rpm, mikro turbin isə təxminən 100.000 rpm sürətlə fırlanır.

Ənənəvi müasir qaz turbin qurğusu (GTP) hava kompressorunun, yanma kamerasının və qaz turbininin, habelə onun işini təmin edən köməkçi sistemlərin birləşməsidir. Qaz turbininin elektrik generatoru ilə birləşməsinə qaz turbin qurğusu deyilir.

GTU və PTU arasındakı vacib bir fərqi vurğulamaq lazımdır. PTU-nun tərkibinə bir qazan daxil deyil, daha doğrusu, qazan ayrı bir istilik mənbəyi hesab olunur; Bunu nəzərə alsaq, qazan “qara qutu”dur: yem suyu ona $t_(p.v)$ temperaturla daxil olur, buxar isə $p_0$, $t_0$ parametrləri ilə çıxır. Buxar turbin qurğusu fiziki obyekt kimi qazan olmadan işləyə bilməz. Qaz turbinində yanma kamerası onun ayrılmaz elementidir. Bu mənada GTU özünü təmin edir.

Qaz turbin qurğuları son dərəcə müxtəlifdir, bəlkə də buxar turbinlərindən daha çoxdur. Aşağıda elektrik sənayesində sadə bir dövrün ən perspektivli və ən çox istifadə olunan qaz turbinlərini nəzərdən keçirəcəyik.

Belə bir qaz turbininin sxematik diaqramı şəkildə göstərilmişdir. Atmosferdən gələn hava, fırlanan və sabit barmaqlıqlardan ibarət axın yolu olan fırlanan turbomaşın olan hava kompressorunun girişinə daxil olur. Kompressor təzyiq nisbəti p b qarşısındakı təzyiqə p a hava kompressorunun sıxılma nisbəti adlanır və adətən p-dən (p-dən =) kimi işarələnir pb/p a). Kompressorun rotoru qaz turbinindən idarə olunur. Sıxılmış hava axını bir, iki və ya daha çox yanma kamerasına verilir. Bu halda, əksər hallarda kompressordan gələn hava axını iki axına bölünür. İlk axın yanacağın (qaz və ya maye yanacaq) da verildiyi ocaqlara göndərilir. Yanacağın yandırılması zamanı yüksək temperaturlu yanma məhsulları əmələ gəlir. İkinci axının nisbətən soyuq havası qaz turbininin hissələri üçün məqbul olan temperaturda qazlar (onlar adətən işçi qazlar adlanır) əldə etmək üçün onlarla qarışdırılır.

Təzyiqli işləyən qazlar r s (r s < p b yanma kamerasının hidravlik müqavimətinə görə) iş prinsipi buxar turbininin iş prinsipindən heç bir fərqi olmayan qaz turbininin axın yoluna verilir (yeganə fərq qaz turbininin işləməsidir. yanacaq yanma məhsulları, buxarda deyil). Qaz turbinində işləyən qazlar demək olar ki, atmosfer təzyiqinə qədər genişlənir. p d, çıxış diffuzorunu 14 daxil edin və ondan - ya dərhal bacaya, ya da əvvəllər qaz turbininin işlənmiş qazlarının istiliyindən istifadə edən hər hansı bir istilik dəyişdiricisinə daxil olun.

Qaz turbinində qazların genişlənməsi səbəbindən ikincisi güc yaradır. Bunun çox əhəmiyyətli hissəsi (təxminən yarısı) kompressor sürücüsünə, qalan hissəsi isə elektrik generatorunun sürücüsünə sərf olunur. Bu, qaz turbininin xalis gücüdür, işarələndikdə göstərilir.

Qaz turbin diaqramlarını təsvir etmək üçün PTU üçün istifadə olunanlara bənzər simvollardan istifadə olunur.

Daha sadə qaz turbinləri ola bilməz, çünki o, işçi mayenin sıxılma, qızdırılması və genişlənməsinin ardıcıl proseslərini təmin edən minimum zəruri komponentləri ehtiva edir: bir kompressor, eyni şəraitdə işləyən bir və ya bir neçə yanma kamerası və bir qaz turbin. Sadə dövrəli qaz turbinləri ilə yanaşı, bir neçə kompressor, turbin və yanma kamerası ola bilən mürəkkəb dövrəli qaz turbinləri də mövcuddur. Xüsusilə, 70-ci illərdə SSRİ-də tikilmiş GT-100-750 bu tip qaz turbinlərinə aiddir.

İkiqat hazırlanır. Bir mil üzərində yüksək təzyiqli kompressor KVD və onu idarə edən yüksək təzyiqli turbin TVD; bu mil dəyişkən sürətə malikdir. Aşağı təzyiqli turbin ikinci şaftda yerləşir TND, aşağı təzyiqli kompressorun idarə edilməsi KND və elektrik generatoru EG; buna görə də bu milin sabit fırlanma sürəti 50 s -1 . Atmosferdən 447 kq/s həcmində hava daxil olur KND və orada təxminən 430 kPa (4,3 atm) təzyiqə qədər sıxılır və sonra hava soyuducuya verilir. IN, burada 176 ilə 35 °C arasında su ilə soyudulur. Bu, yüksək təzyiqli kompressorda havanın sıxılması üçün tələb olunan işi azaldır. KVD(sıxılma nisbəti p k = 6.3). Oradan hava yüksək təzyiqli yanma kamerasına daxil olur. KSVD və 750 ° C temperaturda yanma məhsulları göndərilir TVD. From TVDəhəmiyyətli miqdarda oksigen ehtiva edən qazlar aşağı təzyiqli yanma kamerasına daxil olur KSND, əlavə yanacağın yandırıldığı və ondan - içərisinə TND. 390 ° C temperaturu olan işlənmiş qazlar ya bacaya, ya da işlənmiş qazların istiliyindən istifadə etmək üçün istilik dəyişdiricisinə daxil olur.

GTU baca qazlarının yüksək temperaturu səbəbindən çox qənaətcil deyil. Dövrənin mürəkkəbliyi onun səmərəliliyini artırmağa imkan verir, lakin eyni zamanda kapital qoyuluşlarının artırılmasını tələb edir və əməliyyatı çətinləşdirir.

Şəkildə Siemens-dən GTU V94.3 göstərilir. Kompleks hava təmizləyici qurğudan (KVOU) atmosfer havası mədənə daxil olur 4 , və ondan - axın hissəsinə 16 hava kompressoru. Hava kompressorda sıxılır. Tipik kompressorlarda sıxılma nisbəti p k = 13-17-dir və beləliklə, qaz turbin traktında təzyiq 1,3-1,7 MPa-dan (13-17 atm) çox deyil. Bu, buxar təzyiqinin qaz turbinindəki qaz təzyiqindən 10-15 dəfə çox olduğu bir qaz turbininin buxar turbininin digər əsas fərqidir. İşçi mühitin aşağı təzyiqi korpusların divarlarının kiçik qalınlığını və onların istiləşməsinin asanlığını müəyyən edir. Bu, qaz turbinini çox manevr edən edir, yəni. sürətli başlanğıc və dayanma qabiliyyətinə malikdir. Buxar turbinini işə salmaq üçün onun ilkin temperatur vəziyyətindən asılı olaraq 1 saatdan bir neçə saata qədər vaxt lazımdırsa, o zaman qaz turbinini 10-15 dəqiqəyə işə salmaq olar.

Bir kompressorda sıxıldıqda, hava qızdırılır. Bu istiliyi sadə təxmini əlaqə ilə qiymətləndirmək olar:

$$T_a/T_b = \pi_k^(0.25)$$

orada T b və T a- kompressorun arxasında və qarşısında mütləq hava temperaturu. Əgər, məsələn, T a= 300 K, yəni. ətraf mühitin temperaturu 27 ° C, p k \u003d 16, sonra T b= 600 K və nəticədə hava qızdırılır

$$\Delta t = (600-273)-(300-273) = 300°C.$$

Beləliklə, kompressorun arxasındakı havanın temperaturu 300-350 ° C-dir. Alov borusunun divarları ilə yanma kamerasının gövdəsi arasındakı hava yanacaq qazının verildiyi brülörə doğru hərəkət edir. Yanacaq təzyiqin 1,3-1,7 MPa olduğu yanma kamerasına daxil olmalı olduğundan, qaz təzyiqi yüksək olmalıdır. Onun yanma kamerasına axınına nəzarət etmək üçün qazın təzyiqi kameradakı təzyiqdən təxminən iki dəfə yüksəkdir. Təchizat qaz boru kəmərində belə bir təzyiq varsa, o zaman qaz birbaşa qaz paylama məntəqəsindən (ÜDM) yanma kamerasına verilir. Qaz təzyiqi qeyri-kafi olarsa, hidravlik qırılma ilə kamera arasında gücləndirici qaz kompressoru quraşdırılır.

Yanacaq qazı sərfiyyatı kompressordan gələn hava axınının cəmi 1-1,5%-ni təşkil edir, ona görə də yüksək qənaətcil gücləndirici qaz kompressorunun yaradılması müəyyən texniki çətinliklər yaradır.

Alov borusunun içərisində 10 yüksək temperaturlu yanma məhsulları əmələ gəlir. Yanma kamerasının çıxışında ikinci dərəcəli havanı qarışdırdıqdan sonra bir qədər azalır, lakin buna baxmayaraq tipik müasir qaz turbinlərində 1350-1400 °C-ə çatır.

Yanma kamerasından isti qazlar axın yoluna daxil olur 7 qaz turbin. Orada qazlar demək olar ki, atmosfer təzyiqinə qədər genişlənir, çünki qaz turbininin arxasındakı boşluq ya baca və ya hidravlik müqaviməti kiçik olan istilik dəyişdiricisi ilə əlaqə qurur.

Qazlar qaz turbinində genişləndikdə onun şaftında güc yaranır. Bu güc qismən hava kompressorunu idarə etmək üçün istifadə olunur və onun artıqlığı rotoru idarə etmək üçün istifadə olunur 1 generator. Biri xarakterik xüsusiyyətlər GTP ondan ibarətdir ki, kompressor qaz turbininin istehsal etdiyi gücün təxminən yarısını tələb edir. Məsələn, Rusiyada yaradılan 180 MVt gücündə qaz turbin qurğusunda (bu, xalis gücdür) kompressorun gücü 196 MVt-dır. Bu, qaz turbini ilə buxar turbininin əsas fərqlərindən biridir: sonuncuda qida suyunu hətta 23,5 MPa (240 atm) təzyiqə qədər sıxmaq üçün istifadə olunan güc buxar turbininin gücünün yalnız bir neçə faizini təşkil edir. . Bunun səbəbi suyun az sıxılan maye olması və havanın sıxılması üçün çoxlu enerji tələb etməsidir.

Birinci, kifayət qədər kobud təxmində, turbinin arxasındakı qazın temperaturu aşağıdakılara bənzər sadə əlaqədən təxmin edilə bilər:

$$T_c/T_d = \pi_k^(0.25).$$

Buna görə də əgər $\pi_k = 16$ və turbinin qarşısındakı temperatur T s\u003d 1400 ° С \u003d 1673 K, sonra onun arxasındakı temperatur təxminən, K:

$$T_d=T_c/\pi_k^(0.25) = 1673/16^(0.25) = 836.$$

Beləliklə, qaz turbininin aşağı axınında qazın temperaturu kifayət qədər yüksəkdir və yanacağın yanmasından əldə edilən əhəmiyyətli miqdarda istilik sözün həqiqi mənasında bacaya daxil olur. Buna görə də, bir qaz turbininin avtonom işləməsi zamanı onun səmərəliliyi aşağıdır: tipik qaz turbinləri üçün 35-36%, yəni. peşə məktəblərinin səmərəliliyindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Bununla belə, qaz turbin qurğusunun "quyruğuna" istilik dəyişdiricisi quraşdırıldıqda (şəbəkə qızdırıcısı və ya birləşmiş dövr üçün tullantı istilik qazanı) məsələ kəskin şəkildə dəyişir.

Qaz turbininin arxasında bir diffuzor quraşdırılmışdır - qazların sürət təzyiqinin qismən təzyiqə çevrildiyi axın zamanı hamar genişlənən bir kanal. Bu, qaz turbininin arxasında atmosfer təzyiqindən az olan təzyiqin olmasını mümkün edir ki, bu da turbindəki 1 kq qazın səmərəliliyini artırır və nəticədə onun gücünü artırır.

Hava kompressoru cihazı. Artıq qeyd edildiyi kimi, hava kompressoru, şaftına enerji qaz turbinindən verilən bir turbomaşındır; bu güc kompressorun axın yolundan keçən havaya ötürülür, bunun nəticəsində hava təzyiqi yanma kamerasındakı təzyiqə qədər yüksəlir.

Şəkildə rulmanlara yerləşdirilən qaz turbininin rotoru göstərilir; ön planda kompressor rotoru və stator elementləri aydın görünür.

Məndən 4 hava fırlanan qanadların yaratdığı kanallara daxil olur 2 fırlanmayan giriş bələdçi qanad (VNA). VNA-nın əsas vəzifəsi fırlanma hərəkətinin eksenel (və ya radial-oxlu) istiqamətində hərəkət edən axını məlumatlandırmaqdır. VNA kanalları buxar turbininin nozzle kanallarından əsaslı şəkildə fərqlənmir: onlar çaşqınlıq yaradır (daralır) və onlarda axın sürətlənir, eyni zamanda çevrəvi sürət komponenti əldə edilir.

Müasir qaz turbinlərində giriş yönləndirici qanad dönə biləndir. Fırlanan VNA ehtiyacı GTU yükü azaldıqda səmərəliliyin azalmasının qarşısını almaq istəyindən qaynaqlanır. Məsələ ondadır ki, kompressorun və elektrik generatorunun valları şəbəkənin tezliyinə bərabər olan eyni fırlanma sürətinə malikdir. Buna görə də, VNA istifadə edilmirsə, o zaman kompressor tərəfindən yanma kamerasına verilən havanın miqdarı sabitdir və turbin yükündən asılı deyildir. Və qaz turbininin gücünü yalnız yanma kamerasına yanacaq axını dəyişdirməklə dəyişə bilərsiniz. Buna görə də, yanacaq sərfiyyatının azalması və kompressor tərəfindən verilən havanın sabit miqdarı ilə işləyən qazların temperaturu həm qaz turbinindən əvvəl, həm də sonra azalır. Bu, qaz turbininin səmərəliliyinin çox əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olur. Ox ətrafında yükün azalması ilə bıçaqların fırlanması 1 25 - 30°, VNA kanallarının axın hissələrini daraltmağa və yanma kamerasına hava axını azaltmağa, hava və yanacaq sərfiyyatı arasında sabit nisbəti qorumağa imkan verir. Giriş bələdçi qanadının quraşdırılması qaz turbininin qarşısında və arxasında qazın temperaturunu təxminən 100-80% güc diapazonunda sabit saxlamağa imkan verir.

Şəkil VNA bıçaq sürücüsünü göstərir. Hər bir bıçağın oxlarına fırlanan qolu bərkidilir 2 , hansı qolu vasitəsilə 4 fırlanan halqa ilə əlaqələndirilir 1 . Lazım gələrsə, hava axını halqasını dəyişdirin 1 çubuqların və sürət qutusu olan elektrik mühərrikinin köməyi ilə fırlanır; bütün qolları eyni anda çevirərkən 2 və müvafiq olaraq VNA bıçaqları 5 .

VNA-nın köməyi ilə fırlanan hava iki barmaqlıqdan ibarət olan hava kompressorunun 1-ci mərhələsinə daxil olur: fırlanan və stasionar. Hər iki barmaqlıq, turbin barmaqlıqlarından fərqli olaraq, genişlənən (diffuzor) kanallara malikdir, yəni. giriş havasının keçid sahəsi F 1 azdır F 2 çıxışda.

Belə bir kanalda hava hərəkət edərkən sürəti azalır ( w 2 < w 1) və təzyiq artır ( R 2 > R bir). Təəssüf ki, diffuzor qrilinin qənaətli olması üçün, yəni. belə ki, axın sürəti w 1-dən maksimum dərəcədə istiliyə deyil, təzyiqə çevriləcək, yalnız kiçik bir sıxılma dərəcəsi ilə mümkündür R 2 /R 1 (adətən 1,2 - 1,3), bu da çox sayda kompressor mərhələsinə səbəb olur (kompressorun sıxılma nisbəti p k \u003d 13 - 16 ilə 14 - 16).

Şəkildə kompressor mərhələsində hava axını göstərilir. Giriş (sabit) fırlanan nozzle aparatından hava sürətlə çıxır c 1 (yuxarı sürət üçbucağına baxın), lazımi çevrəvi bükülmə (a 1)< 90°). Если расположенная за ВНА вращающаяся (рабочая) решетка имеет скорость u 1 , sonra ona daxil olmanın nisbi sürəti w 1 vektorların fərqinə bərabər olacaq c 1 və u 1 və bu fərq daha çox olacaq c 1 yəni. w 1 > c bir . Kanalda hərəkət edərkən hava sürəti dəyərə qədər azalır w 2 və profillərin meyli ilə müəyyən edilən b 2 bucağı ilə çıxır. Bununla belə, fırlanma və enerjinin rotor bıçaqlarından havaya tədarükü səbəbindən onun sürəti ilə 2 mütləq hərəkətdə daha böyük olacaq c bir . Sabit şəbəkənin bıçaqları kanala hava girişinin zərbəsiz olması üçün quraşdırılmışdır. Bu ızgaranın kanalları genişləndiyi üçün içindəki sürət dəyərə qədər azalır c" 1 və təzyiq artır R 1-ə R 2. Şəbəkə elə qurulmuşdur c" 1 = c 1, a a "1 = a 1. Buna görə də ikinci mərhələdə və sonrakı mərhələlərdə sıxılma prosesi oxşar şəkildə davam edəcək. Bu zaman sıxılma nəticəsində artan hava sıxlığına uyğun olaraq onların barmaqlıqlarının hündürlüyü azalacaq. .

Bəzən kompressorun ilk bir neçə pilləsinin istiqamətləndirici qanadları VNA qanadları ilə eyni şəkildə fırlanır. Bu, qaz turbininin qarşısında və arxasındakı qazların temperaturunun dəyişməz qaldığı qaz turbininin güc diapazonunu genişləndirməyə imkan verir. Buna uyğun olaraq iqtisadiyyat da yüksəlir. Bir neçə fırlanan bələdçi qanadlarının istifadəsi gücün 100 - 50% diapazonunda qənaətlə işləməyə imkan verir.

Kompressorun son pilləsi əvvəlkilərlə eyni şəkildə qurulur, yeganə fərq, sonuncu bələdçi qanadının vəzifəsidir. 1 yalnız təzyiqi artırmaq deyil, həm də hava axınının eksenel çıxışını təmin etməkdir. Hava dairəvi çıxış diffuzoruna daxil olur 23 təzyiqin yüksəldiyi yerə maksimum dəyər. Bu təzyiqlə hava yanma zonasına daxil olur 9 .

Qaz turbininin elementlərini soyutmaq üçün hava kompressorunun korpusundan hava alınır. Bunun üçün onun gövdəsində müvafiq mərhələnin arxasındakı boşluqla əlaqə saxlayan dairəvi kameralar hazırlanır. Kameralardan hava boru kəmərləri ilə çıxarılır.

Bundan əlavə, kompressorda sözdə dalğalanma əleyhinə klapanlar və bypass boruları var. 6 , işə salındıqda və dayandırıldıqda kompressorun ara pillələrindən havanın qaz turbininin çıxış diffuzoruna keçməsi. Bu, bütün maşının sıx vibrasiyasında ifadə olunan aşağı hava axını sürətlərində kompressorun qeyri-sabit işləməsini aradan qaldırır (bu fenomen dalğalanma adlanır).

Yüksək qənaətcil hava kompressorlarının yaradılması son dərəcə mürəkkəb bir vəzifədir, turbinlərdən fərqli olaraq, yalnız hesablama və layihələndirmə yolu ilə həll edilə bilməz. Kompressorun gücü təxminən qaz turbininin gücünə bərabər olduğundan, kompressorun səmərəliliyinin 1% pisləşməsi bütün qaz turbininin səmərəliliyinin 2-2,5% azalmasına səbəb olur. Buna görə də yaxşı kompressorun yaradılması qaz turbinlərinin yaradılmasında əsas problemlərdən biridir. Adətən kompressorlar uzun eksperimental təkmilləşdirmə nəticəsində yaradılmış model kompressordan istifadə edərək modelləşdirmə (miqyaslı) yolu ilə yaradılır.

Qaz turbinlərinin yanma kameraları çox müxtəlifdir. Yuxarıda iki xarici kamerası olan bir qaz turbinidir. Şəkildə bir uzaqdan yanma kamerası olan ABB-dən 140 MVt gücündə GTU tipli 13E göstərilir, onun cihazı şəkildə göstərilən kameranın cihazına bənzəyir. Halqavari diffuzordan gələn kompressordan gələn hava kameranın gövdəsi ilə alov borusu arasındakı boşluğa daxil olur və sonra qazın yanması və alov borusunun soyudulması üçün istifadə olunur.

Əsas çatışmazlıq uzaqdan yanma kameraları - şəkildən aydın görünən böyük ölçülər. Kameranın sağında bir qaz turbin, solda - kompressor. Gövdə yuxarıdan dalğalanma əleyhinə klapanları yerləşdirmək üçün üç dəlik görünür, sonra isə VNA sürücüsü. Müasir qaz turbinlərində əsasən quraşdırılmış yanma kameraları istifadə olunur: həlqəvi və boru-halqavari.

Şəkil inteqrasiya olunmuş dairəvi yanma kamerasını göstərir. Yanma üçün dairəvi boşluq daxili tərəfindən formalaşır 17 və açıq havada 11 alovlu borular. İçəridən borular xüsusi əlavələrlə örtülmüşdür 13 və 16 alova baxan tərəfdə termal maneə örtüyünün olması; qarşı tərəfdə əlavələr qabırğalıdır, bu da alov borusunun içərisindəki əlavələr arasındakı həlqəvi boşluqlardan daxil olan hava ilə onların soyumasını yaxşılaşdırır. Beləliklə, alov borusunun temperaturu yanma zonasında 750-800 ° C-dir. Kameranın frontal mikroflare burner cihazı bir neçə yüz ocaqdan ibarətdir 10 , ona qaz dörd kollektordan verilir 5 -8 . Kollektorları növbə ilə söndürərək, qaz turbininin gücünü dəyişə bilərsiniz.

Brülör cihazı şəkildə göstərilmişdir. Kollektordan qaz gövdəyə qazma yolu ilə daxil olur 3 çiyin bıçaqlarının daxili boşluğuna 6 fırıldaqçı. Sonuncu, yanma kamerasından gələn havanın çubuq oxu ətrafında dönməsinə və dönməsinə səbəb olan içi boş radial düz bıçaqlardır. Bu fırlanan hava burulğanı daxil olur təbii qaz fırlanan bıçaqların daxili boşluğundan 6 kiçik deşiklər vasitəsilə 7 . Bu zaman zonadan fırlanan jet şəklində çıxan homojen yanacaq-hava qarışığı əmələ gəlir. 5 . Dairəvi fırlanan burulğan qazın sabit yanmasını təmin edir.

Şəkildə GTE-180 boru-halqavari yanma kamerası göstərilir. Dairəvi boşluğa 24 perforasiya edilmiş konuslardan istifadə edərək hava kompressorunun çıxışı ilə qaz turbininin girişi arasında 3 12 alov borusu qoyun 10 . Alov borusunda diametri 1 mm olan, aralarında 6 mm məsafədə həlqəvi cərgələrdə düzülmüş çoxsaylı deşiklər var; deşik sıraları arasında məsafə 23 mm. Bu açılışlar vasitəsilə "soyuq" hava xaricdən daxil olur, konvektiv-film soyutma təmin edir və alov borusunun temperaturu 850 ° C-dən yüksək deyil. Alov borusunun daxili səthinə 0,4 mm qalınlığında bir termal maneə örtüyü tətbiq olunur.

Ön lövhədə 8 alov borusu, mərkəzi pilot burnerdən ibarət bir brülör cihazı quraşdırılmışdır 6 bir şamdan istifadə edərək işə salındıqda yanacağın alovlanması 5 , və beş əsas modul, onlardan biri şəkildə göstərilmişdir. Modul qazı yandırmağa imkan verir və dizel yanacağı. Quraşdırma yolu ilə qaz 1 filtrdən sonra 6 dairəvi yanacaq qazı manifolduna daxil olur 5 , və ondan kiçik deşiklər olan boşluqlara (diametri 0,7 mm, addım 8 mm). Bu deşiklər vasitəsilə qaz həlqəvi boşluğa daxil olur. Modulun divarlarında altı tangensial yiv var 9 , bunun vasitəsilə hava kompressorundan yanma üçün verilən havanın əsas miqdarı daxil olur. Tangensial yuvalarda hava bükülür və beləliklə, boşluğun içərisindədir 8 brülörün çıxışına doğru hərəkət edən fırlanan burulğan yaranır. Deliklər vasitəsilə burulğanın periferiyasına 3 qaz daxil olur, hava ilə qarışır və yaranan homojen qarışıq ocaqdan çıxır, burada alovlanır və yanır. Yanma məhsulları qaz turbininin 1-ci pilləsinin nozzle aparatına daxil olur.

Qaz turbin qaz turbininin ən mürəkkəb elementidir və bu, ilk növbədə onun axın yolundan axan işçi qazların çox yüksək temperaturu ilə əlaqədardır: turbinin qarşısındakı qazın temperaturu 1350°C hazırda “standart” hesab olunur. , və aparıcı şirkətlər, ilk növbədə General Electric 1500 °C ilkin temperaturun mənimsənilməsi üzərində işləyir. Xatırladaq ki, buxar turbinləri üçün "standart" ilkin temperatur 540 °C, gələcəkdə isə 600-620 °C-dir.

Başlanğıc temperaturu artırmaq istəyi, ilk növbədə, verdiyi səmərəliliyin artması ilə əlaqələndirilir. Bu, qaz turbininin tikintisinin əldə edilmiş səviyyəsini ümumiləşdirən rəqəmdən aydın görünür: ilkin temperaturun 1100-dən 1450 ° C-ə qədər artması mütləq səmərəliliyin 32-dən 40% -ə qədər artmasına səbəb olur, yəni. 25% yanacaq qənaəti ilə nəticələnir. Əlbəttə ki, bu qənaətin bir hissəsi yalnız temperaturun artması ilə deyil, həm də qaz turbininin digər elementlərinin təkmilləşdirilməsi ilə bağlıdır və ilkin temperatur hələ də müəyyənedici amildir.

Qaz turbininin uzunmüddətli işləməsini təmin etmək üçün iki vasitənin birləşməsindən istifadə olunur. Birinci vasitə yüksək mexaniki yüklərin və temperaturların (ilk növbədə nozzle və rotor bıçaqları üçün) hərəkətinə müqavimət göstərə bilən ən çox yüklənmiş hissələr üçün istiliyədavamlı materialların istifadəsidir. Buxar turbinlərinin qanadları və bəzi digər elementlər üçün tərkibində 12-13% xrom olan poladlar (yəni dəmir əsaslı ərintilər) istifadə olunursa, qaz turbinlərinin qanadları üçün nikel əsaslı ərintilər (nimonik) istifadə olunur. 800-850 °C temperaturlara tab gətirmək üçün tələb olunan xidmət müddəti. Buna görə də, birinci ilə birlikdə ikinci bir vasitə istifadə olunur - ən isti hissələrin soyudulması.

Müasir qaz turbinlərinin əksəriyyəti hava kompressorunun müxtəlif pillələrindən çıxan havadan istifadə etməklə soyudulur. Soyutma üçün havadan daha yaxşı soyuducu olan su buxarından istifadə edən qaz turbinləri artıq işləyir. Soyudulmuş hissədə qızdırıldıqdan sonra soyuducu hava qaz turbininin axın yoluna axıdılır. Belə bir soyutma sistemi açıq adlanır. Hissədə qızdırılan soyuducu suyun soyuducuya göndərildiyi və hissəni soyutmaq üçün yenidən qaytarıldığı qapalı soyutma sistemləri var. Belə bir sistem yalnız çox mürəkkəb deyil, həm də soyuducudan alınan istilikdən istifadəni tələb edir.

Qaz turbininin soyutma sistemi qaz turbininin istismar müddətini təyin edən ən mürəkkəb sistemdir. O, təkcə texniki xidmət göstərmir məqbul səviyyə işçi və nozzle bıçaqları, həm də gövdə elementləri, işçi bıçaqları daşıyan disklər, yağın dövr etdiyi yerlərdə kilidləyici dayaq möhürləri və s. Bu sistem son dərəcə şaxələnmiş və təşkil edilmişdir ki, hər bir soyudulmuş element parametrlərin soyuducu havasını və optimal temperaturu saxlamaq üçün lazım olan miqdarda alır. Parçaların həddindən artıq soyudulması qeyri-kafi olduğu qədər zərərlidir, çünki bu, kompressorda sıxılmaq üçün turbin gücünü tələb edən soyuducu hava xərclərinin artmasına səbəb olur. Bundan əlavə, soyutma üçün artan hava istehlakı turbinin arxasındakı qazların temperaturunun azalmasına səbəb olur ki, bu da qaz turbininin arxasında quraşdırılmış avadanlığın (məsələn, bir hissəsi kimi işləyən buxar turbin qurğusu) işinə çox əhəmiyyətli təsir göstərir. buxar turbininin). Nəhayət, soyutma sistemi yalnız hissələrin tələb olunan temperatur səviyyəsini deyil, həm də onların istiləşməsinin vahidliyini təmin etməlidir, bu da təhlükəli istilik gərginliklərinin görünüşünü istisna edir, tsiklik hərəkəti çatların görünüşünə səbəb olur.

Şəkildə tipik bir qaz turbininin soyutma dövrəsinin nümunəsi göstərilir. Qaz temperaturlarının dəyərləri düzbucaqlı çərçivələrdə verilmişdir. 1-ci mərhələnin nozzle aparatının qarşısında 1 1350 °C-ə çatır. Onun arxasında, yəni. 1-ci pillənin işçi barmaqlığının qarşısında 1130 °C-dir. Son mərhələnin işçi bıçağının qarşısında belə, 600 ° C səviyyəsindədir. Bu temperaturda olan qazlar nozulu və işləyən bıçaqları yuyur və onlar soyudulmasaydı, onda onların temperaturu qazların temperaturuna bərabər olardı və onların xidmət müddəti bir neçə saatla məhdudlaşardı.

Qaz turbininin elementlərini soyutmaq üçün onun təzyiqi havanın verildiyi qaz turbininin həmin zonasında işləyən qazların təzyiqindən bir qədər yüksək olduğu mərhələdə kompressordan alınan hava istifadə olunur. Məsələn, 1-ci pillənin ucluq qanadlarının soyudulması üçün kompressorun girişindəki hava axınının 4,5%-i həcmində soyuducu hava kompressorun çıxış diffuzorundan, sonuncu pillənin və ona bitişik olan ucluq qanadlarının soyudulması üçün götürülür. korpusun bölməsi - kompressorun 5-ci mərhələsindən. Bəzən bir qaz turbininin ən isti elementlərini soyutmaq üçün kompressorun çıxış diffuzorundan alınan hava əvvəlcə hava soyuducuya göndərilir, burada 180-200 ° C-ə qədər soyudulur (adətən su ilə) və sonra soyumağa göndərilir. Bu halda, soyutma üçün daha az hava tələb olunur, lakin eyni zamanda, bir hava soyuducunun dəyəri görünür, qaz turbininin işini çətinləşdirir və soyutma suyu ilə çıxarılan istiliyin bir hissəsi itirilir.

Bir qaz turbinində adətən 3-4 mərhələ var, yəni. 6-8 barmaqlıqlar və ən çox son mərhələnin işçi bıçaqları istisna olmaqla, bütün jantların bıçaqları soyudulur. Nozzle qanadlarını soyutmaq üçün hava onların uclarından içəri daxil olur və profilin müvafiq sahələrində yerləşən çoxsaylı (diametri 0,5-0,6 mm olan 600-700 deşik) vasitəsilə boşaldılır. İşləyən bıçaqlara soyuducu hava, sapın uclarında açılmış deşiklər vasitəsilə verilir.

Soyudulmuş bıçaqların necə qurulduğunu başa düşmək üçün ən azı lazımdır ümumi mənada onların istehsal texnologiyasını nəzərdən keçirin. Həddindən artıq çətinliyə görə emal Bıçaqların istehsalı üçün nikel ərintiləri əsasən investisiya tökmə istifadə olunur. Onu həyata keçirmək üçün ilk növbədə, tökmə nüvələri xüsusi qəlibləmə və istilik müalicəsi texnologiyasından istifadə edərək keramika əsaslı materiallardan hazırlanır. Döküm nüvəsi, gələcək bıçağın içərisindəki boşluğun dəqiq surətidir, içərisinə soyuducu hava axacaq və lazımi istiqamətdə axacaq. Döküm nüvəsi bir qəlibə yerləşdirilir, onun daxili boşluğu alınacaq bıçağa tam uyğundur. Çubuq və kalıbın divarı arasında yaranan boş yer bərkidən qızdırılan aşağı ərimə kütləsi (məsələn, plastik) ilə doldurulur. Çubuq, bərkimiş kütlə ilə birlikdə onu əhatə edir, təkrarlanır xarici forma bıçaqlar, investisiya modelidir. Nimonik ərimənin qidalandığı bir qəlibə yerləşdirilir. Sonuncu plastik əridir, yerini tutur və nəticədə bir çubuqla doldurulmuş daxili boşluq ilə bir tökmə bıçaq görünür. Çubuq xüsusi kimyəvi məhlullarla aşındırılaraq çıxarılır. Alınan nozzle qanadları praktiki olaraq əlavə emal tələb etmir (soyuducu havanın çıxışı üçün çoxsaylı deşiklərin istehsalı istisna olmaqla). İşləyən tökmə bıçaqlar xüsusi aşındırıcı alətlə sapın işlənməsini tələb edir.

Qısaca təsvir olunan texnologiya, əldə edilən temperaturların stasionar buxar turbinlərindən xeyli yüksək olduğu aerokosmik texnologiyadan götürülmüşdür. Bu texnologiyaların mənimsənilməsinin çətinliyi qaz axını sürətinə mütənasib olaraq böyüyən stasionar qaz turbinləri üçün daha böyük bıçaq ölçüləri ilə əlaqələndirilir, yəni. GTU gücü.

Tək kristaldan hazırlanmış monokristal adlanan bıçaqların istifadəsi çox perspektivli görünür. Bu, yüksək temperaturda uzun müddət qalma zamanı taxıl sərhədlərinin olması metalın xüsusiyyətlərinin pisləşməsinə səbəb olması ilə bağlıdır.

Qaz turbininin rotoru unikal prefabrik strukturdur. Fərdi diskləri yığmadan əvvəl 5 kompressor və disk 7 qaz turbin qanadlı və balanslıdır, son hissələri istehsal olunur 1 və 8 , spacer 11 və mərkəzi pin 6 . Disklərin hər birində iki həlqəvi yaxası var, onların üzərində hitslər (ixtiraçının adını daşıyır - Hirth) hazırlanır - üçbucaqlı profilin ciddi radial dişləri. Bitişik parçaların tam olaraq eyni köynəklərlə eyni yaxaları var. Hirt bağlantısının yaxşı istehsal keyfiyyəti ilə, bitişik disklərin mütləq mərkəzləşdirilməsi (bu, çubuqların radiallığını təmin edir) və rotorun sökülməsindən sonra montajın təkrarlanması təmin edilir.

Rotor, montaj işçiləri üçün dairəvi platforma olan bir lift olan xüsusi bir stenddə yığılır, içərisində montaj aparılır. Birincisi, rotorun son hissəsi iplik üzərində yığılır 1 və bağlama çubuğu 6 . Çubuq həlqəvi platformanın içərisinə şaquli şəkildə yerləşdirilir və kompressorun 1-ci pilləsinin diski kranın köməyi ilə onun üzərinə endirilir. Diskin və son hissənin mərkəzləşdirilməsi hirtlər tərəfindən həyata keçirilir. Xüsusi liftdə yuxarıya doğru hərəkət edərək, quraşdırma heyəti diski disklə [əvvəlcə kompressor, sonra boşluq, sonra turbin və sağ uc 8 ] bütün rotoru toplayır. Sağ ucuna bir qoz vidalanmışdır 9 , və bağlayıcı çubuğun yivli hissəsinin qalan hissəsində diskləri sıxaraq və bağlayıcı çubuğunu çəkən hidravlik qurğu quraşdırılır. Çubuğu çəkdikdən sonra qoz 9 dayanacağa qədər vidalanır və hidravlik cihaz çıxarılır. Dartılmış çubuq diskləri bir-birinə etibarlı şəkildə bərkidir və rotoru tək sərt struktura çevirir. Yığılmış rotor montaj stendindən çıxarılır və qaz turbinində quraşdırılmağa hazırdır.

Qaz turbininin əsas üstünlüyü onun yığcamlığıdır. Həqiqətən, ilk növbədə, qaz turbinində buxar qazanı yoxdur - böyük bir hündürlüyə çatan və quraşdırma üçün ayrı bir otaq tələb edən bir quruluş. Bu vəziyyət, ilk növbədə, yanma kamerasındakı yüksək təzyiq (1,2-2 MPa) ilə bağlıdır; qazanda yanma atmosfer təzyiqində baş verir və müvafiq olaraq əmələ gələn isti qazların həcmi 12-20 dəfə böyükdür. Bundan əlavə, qaz turbinində qazın genişlənməsi prosesi cəmi 3-5 mərhələdən ibarət qaz turbinində baş verir, eyni gücə malik buxar turbinində isə 25-30 mərhələdən ibarət 3-4 silindr var. Həm yanma kamerasını, həm də hava kompressorunu nəzərə alsaq, 150 MVt gücündə bir qaz turbininin uzunluğu 8-12 m, üç silindrli konstruksiyalı eyni gücə malik buxar turbininin uzunluğu isə 1,5 dəfə uzundur. Eyni zamanda, buxar turbini üçün, qazana əlavə olaraq, sirkulyasiya və kondensat nasosları olan bir kondensatorun, 7-9 qızdırıcının regenerasiya sistemini, qidalanma turbonasoslarının (birdən üçə qədər) quraşdırılmasını təmin etmək lazımdır. , və deaerator. Nəticədə, qaz turbin qurğusu maşın zalının sıfır səviyyəsində beton bazaya quraşdırıla bilər və STU üçün yuxarı bünövrə plitəsinə yerləşdirilən buxar turbin və köməkçi avadanlıqla 9-16 m hündürlüyündə bir çərçivə bünövrəsi tələb olunur. kondensasiya otağı.

Qaz turbininin yığcamlığı onu turbin zavodunda yığmağa, sadə bünövrə üzərində quraşdırmaq üçün dəmir yolu və ya avtomobil yolu ilə maşın otağına çatdırılmağa imkan verir. Belə ki, xüsusilə, quraşdırılmış yanma kameraları olan qaz turbinləri nəql olunur. Uzaq kameralarla qaz turbinlərini daşıyarkən, sonuncular ayrıca daşınır, lakin flanşlardan istifadə edərək kompressor-qaz turbin moduluna asanlıqla və tez qoşulurlar. Buxar turbin çoxlu aqreqat və hissələrlə təchiz olunub, həm özünün, həm də çoxsaylı köməkçi avadanlıqların və onların arasında birləşmələrin quraşdırılması qaz turbinindən bir neçə dəfə çox vaxt aparır.

GTU soyuducu su tələb etmir. Nəticədə, qaz turbinində kondensator və nasos qurğusu və soyutma qülləsi (sirkulyasiya edən su təchizatı ilə) olan sənaye su təchizatı sistemi yoxdur. Nəticədə, bütün bunlar ona gətirib çıxarır ki, qaz turbinli elektrik stansiyasının 1 kVt-lıq quraşdırılmış gücünün dəyəri xeyli aşağıdır. Eyni zamanda, GTU-nun özünün (kompressor + yanma kamerası + qaz turbininin) dəyəri mürəkkəbliyinə görə eyni gücə malik bir buxar turbininin qiymətindən 3-4 dəfə çox olur.

Qaz turbininin mühüm üstünlüyü onun aşağı təzyiq səviyyəsi ilə müəyyən edilən yüksək manevr qabiliyyətidir (təzyiqlə müqayisədə buxar turbin) və nəticədə təhlükəli termal gərginliklər və deformasiyalar meydana gəlmədən asan qızdırmaq və soyutmaq.

Bununla belə, qaz turbinlərinin əhəmiyyətli çatışmazlıqları da var, bunlardan ilk növbədə, buxar elektrik stansiyasından daha az qənaətcil olduğunu qeyd etmək lazımdır. Kifayət qədər yaxşı qaz turbinlərinin orta səmərəliliyi 37-38%, buxar turbin enerji blokları üçün isə 42-43% təşkil edir. Güclü güc qaz turbinləri üçün tavan, hazırda göründüyü kimi, səmərəliliyi 41-42% təşkil edir (və ilkin temperaturun artırılması üçün böyük ehtiyatlar nəzərə alınmaqla, bəlkə də daha yüksəkdir). Qaz turbininin aşağı səmərəliliyi işlənmiş qazların yüksək temperaturu ilə əlaqələndirilir.

Qaz turbinlərinin başqa bir dezavantajı onlarda ən azı hazırda aşağı dərəcəli yanacaqlardan istifadənin mümkünsüzlüyüdür. Yalnız qaz və ya dizel kimi yaxşı maye yanacaqlarda yaxşı işləyə bilər. Buxar enerji blokları istənilən yanacaqla, o cümlədən ən keyfiyyətsiz yanacaqla işləyə bilər.

Qaz turbinləri olan istilik elektrik stansiyalarının aşağı ilkin qiyməti və eyni zamanda nisbətən aşağı səmərəliliyi və istifadə olunan yanacağın yüksək qiyməti və manevr qabiliyyəti qaz turbinlərinin fərdi istifadəsi üçün əsas sahəni müəyyənləşdirir: onlar enerji sistemlərində pik və ya ehtiyat kimi istifadə edilməlidir. gündə bir neçə saat işləyən enerji mənbələri.

Eyni zamanda, qaz turbininin işlənmiş qazlarının istiliyi istilik qurğularında və ya birləşmiş (buxar-qaz) dövriyyəsində istifadə edildikdə vəziyyət kəskin şəkildə dəyişir.

Hərdən xəbərlərdə deyirlər ki, məsələn, filan əyalət elektrik stansiyasında 400 MVt-lıq CCGT aqreqatının tikintisi sürətlə gedir, başqa bir İES-2-də isə belə bir GTP qurğusu. çox MVt istismara verilir. Bu cür hadisələr haqqında yazılır, işıqlandırılır, çünki belə güclü və səmərəli aqreqatların daxil olması dövlət proqramının həyata keçirilməsində təkcə “gənə” deyil, həm də elektrik stansiyalarının, regional enerji sisteminin səmərəliliyinin real artımıdır. və hətta vahid enerji sistemi.

Amma mən dövlət proqramlarının və ya proqnoz göstəricilərinin icrası ilə bağlı deyil, CCGT və GTU ilə bağlı diqqətinizə çatdırmaq istərdim. Bu iki termində nəinki layman, həm də təcrübəsiz energetik çaşqın ola bilər.

Daha asan olanından başlayaq.

GTU - qaz turbin zavodu - bir binada birləşdirilmiş qaz turbin və elektrik generatorudur. İstilik elektrik stansiyasında quraşdırmaq sərfəlidir. Bu effektivdir və CHP-nin bir çox yenidən qurulması məhz belə turbinlərin quraşdırılmasına yönəlib.

Budur istilik qurğusunun sadələşdirilmiş istismar dövrü:

Qaz (yanacaq) qazana daxil olur, burada yanar və istiliyi suya ötürür, bu da qazanı buxar şəklində tərk edir və buxar turbinini çevirir. Buxar turbin generatoru çevirir. Elektrik enerjisini generatordan alırıq, lazım gələrsə, sənaye ehtiyacları üçün (isitmə, isitmə) buxarı turbindən alırıq.

Və qaz turbin qurğusunda qaz yanır və elektrik enerjisi istehsal edən qaz turbinini çevirir və çıxan qazlar tullantı istilik qazanında suyu buxara çevirir, yəni. qaz ikiqat fayda ilə işləyir: əvvəlcə turbini yandırıb döndərir, sonra qazandakı suyu qızdırır.

Qaz turbin qurğusunun özü daha da təfərrüatlı şəkildə göstərilsə, bu belə görünəcəkdir:

Bu video qaz turbin qurğusunda hansı proseslərin baş verdiyini aydın şəkildə göstərir.

Ancaq nəticədə yaranan buxar işə salınarsa, daha faydalı olar - onu buxar turbininə qoyun ki, başqa bir generator işləsin! Onda bizim GTU buxar-QAZ BİRİMinə (CCGT) çevriləcək.

Nəticədə PSU daha geniş bir anlayışdır. Bu qurğu yanacağın bir dəfə istifadə edildiyi və iki dəfə elektrik enerjisinin istehsal edildiyi müstəqil enerji blokudur: qaz turbin qurğusunda və buxar turbinində. Bu dövr çox səmərəlidir və təxminən 57% səmərəliliyə malikdir! Bu, bir kilovat-saat elektrik enerjisi əldə etmək üçün yanacaq istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa imkan verən çox yaxşı bir nəticədir!

Belarusiyada elektrik stansiyalarının səmərəliliyini artırmaq üçün qaz turbinləri mövcud CHP sxeminin "üst quruluşu" kimi istifadə olunur və dövlət rayon elektrik stansiyalarında müstəqil enerji blokları kimi CCGT-lər tikilir. Elektrik stansiyalarında işləyən bu qaz turbinləri nəinki "proqnozlaşdırılan texniki-iqtisadi göstəriciləri" artırır, həm də generasiyanın idarə edilməsini təkmilləşdirir, çünki onlar yüksək manevr qabiliyyətinə malikdirlər: işə düşmə sürəti və güc qazanma.

Bu qaz turbinləri nə qədər faydalıdır!

Qaz turbininin tarixi

Aktiv və reaktiv turbinlər

İmpuls turbin

reaktiv turbin

Qaz turbin qurğularının iş prinsipi

Redaktor seçimi