Газовые турбины — газотурбинные установки

Газовые турбины — газотурбинные установки

Газотурбинные установки (ГТУ) – тепловые машины, в которых тепловая энергия газообразного рабочего тела преобразуется в механическую энергию. Сама газовая турбина, камера сгорания, и компрессор являются основными компонентами. Существует комплекс вспомогательных систем, объединенных между собой, который служит непосредственно для обеспечения работ и управления в установке. Газотурбинный агрегат называется ГТУ в совокупности с электрическим генератором. Для того чтобы выработать мощность в двадцать киловатт до десятка мегаватт, всего потребуется одна наша установка. Такие установки можно назвать классическими.

Описание и устройство ГТУ

В своей работе газотурбинная установка предполагает и собственно и использует жидкое топливо и газообразное. В конструкцию газотурбинной установки входят две основные части, объединенные в одним корпусом — это газогенератор и силовая турбина. В свою очередь газогенератор состоит из турбокомпрессора и камеры сгорания, здесь и происходит поток газа высокой температуры, который и воздействует на лопатки турбины. Теплообменник в свою очередь утилизирует выхлопные газы одновременно производит тепло через водяной или водогрейный котел.

Обычный режим работы ГТУ — работа на газе, если же происходит аварийная, а может быть и резервная ситуация, при которых подача газа прекращена, начинает осуществление автоматического перехода на дизельное топливо. В нормальном режиме газотурбинные установки параллельно осуществляют тепловую и электрическую энергии. Газопоршневые установки намного уступают ГТУ по количествам выработанной тепловой энергии, а электростанциях для работы в базовом режиме происходит использование турбоагрегатов, а также они используются в пиковых ситуациях для компенсирования.

Из истории создания

Первый патент на устройство получил англичанин Джон Барбер в 1791 году., но так и не получил широкого применения в массовом производстве. Идея использовать энергию горячего газового потока и была в основе его устройства. Устройство Барбера состояло из воздушного и газового компрессоров, из камеры сгорания и турбинного колеса, то есть все те же составляющие, что и в современных ГТУ.

Многие ученые и изобретатели во всем мире и в 19 и 20 веках пытались найти практическое применение установки, но все безуспешно. Развитие науки и техники в те года желало быть лучше. Опытные образцы могли выдавать только 14 процентов полезной мощности. Конструктивная сложность и эксплуатационная надежность были очень низки.

В 1939 году впервые использовали газотурбинную установку на электростанции в Швейцарии. Электростанция с простейшим турбогенератором мощность которого была 5000кВт. В 50-ых годах этот проект был усовершенствован, что позволило увеличить мощность до 25 МВт и соответственно поднять КПД. Сейчас же производство газотурбинных установок во всех развитых странах находится на едином уровне. Только в Советском союзе и России суммарная мощность выпущенных ГТУ может исчисляться уже миллионами кВт.

Принцип работы газотурбинных установок

Воздух из атмосферы начинает поступать в компрессор, далее он сжимается под воздействием высокого давления и отправляется в камеру сгорания, в сжатом состоянии через воздухонагреватель и воздухораспределительный клапан. Одновременно с воздухом в камеру сжигания происходит попадание газа через форсунки, который и сжигается в воздушном потоке. По мере сгорания газа и воздуха, что образует поток раскаленных газов, этот поток и начинает действовать с огромной скоростью на лопасти газовой турбины, и они начинают вращаться. Тепловая энергия преобразовывается в механическую энергию, которая и приводит к вращению вала турбины. Вал турбины воздействует на компрессор и электрогенератор, они начинают свою работу. И уже с клемм генератора электроэнергия отправляется в потребительскую сеть через трансформатор.

Через генератор горячие газы поступают в водогрейный котел, дальше проходят в дымовую трубу через утилизатор. Циркуляция воды организованна между ЦТП (центральным тепловым пунктом) и водогрейным котлом с помощью сетевых насосов. Горячая вода поступает в ЦТП, а далее уже непосредственно потребителю.

Весь термодинамический цикл ГТУ состоит:

• адиабатного сжатия воздуха в компрессоре;
• изобарный подвод теплоты в камере сгорания;
• адиабатного расширения тела в газовой турбине;
• изобарного отвода теплоты.

Для топлива ГТУ используют газ — метан.

Работа установки возможна в совмещенном варианте — электричество вместе с тепловой энергией.

Когенерация

Производство электричества с одновременной выработкой сопутствующей тепловой энергии называется когенерацией. Эта технология значительно повышает экономическую эффективность в использовании топлива. Наша газотурбинная установка может быть дополнительно оснащена водогрейными или паровыми котлами, это хорошая возможность получить дополнительно пар или же горячую воду.

Когенерация достигает максимальный экономический эффект, когда оптимально использованы два вида энергии. При этом коэффициент использования топлива равен 90 процентов.

Четыре ключевые части системы когенерации, она состоит из:

• газовой турбины (первичный двигатель);
• электрогенератора;
• системы теплоутилизации;
• системы управления и контроля.

Управление

Существует два основных режима эксплуатации газотурбинных установок

1. Стационарный режим — фиксированная неполая (номинальная) нагрузка.
2. Не стационарный режим — пуск и остановка ГТУ, считается этот режим более сложный, чем стационарный.

Достоинства и недостатки

Достоинства газовых турбин:

• Простота устройства, так как котельный блок отсутствует. Металлозатрат на единицу мощности у ГТУ значительно меньше.
• Расход воды минимален (вода нужна только для охлаждения подшипников масла).
• Быстрота входа в работу.
• Время пуска от холодного состояния до принятия нагрузки 20 минут, для сравнения ТЭС пуск занимает около нескольких часов.

При изготовлении газопаровых турбин необходимы жаростойкие материалы и особенные системы охлаждения, для особо нагреваемых поверхностей, так как в работе используется гас с очень высокой температурой. Начальная температура — 550 градусов.

Экология

Безусловно огромный плюс в практическом применении наших установок, это минимальное количество вредных примесей в выбросах., что позволяет строить ГТУ вблизи места проживания населения.

Не нужно строить дымовые трубы и тратиться на приобретение катализаторов.

Стоимость газотурбинных установок высока, о если поближе познакомиться с этими установками, их техническими характеристиками, стоит задуматься на нашим выгодным предложением.

На старте энергетических проектов высокие капиталовложения полностью компенсируются при последующей эксплуатации незначительными расходами. Значительное уменьшение платежей по экологии, уменьшены платежи за электроэнергию и тепловую энергию.

Ежегодно у нас приобретают и устанавливают сотни новых газотурбинных установок.

Получите информацию по стоимости микрогазовой турбины МГТУ мощностью 60-200 кВт, связавшись с нашим отделом продаж по телефону +7 (351) 737-01-53

Газотурбинные установки (ГТУ). Определения и термины

Определения и термины, используемые при описании газотурбинных установок. Схема газотурбинной электростанции комбинированного цикла

Газовая турбина (газотурбинный двигатель ) — Машина, предназначенная для преобразования тепловой энергии в механическую. Машина может состоять из одного или нескольких компрессоров, теплового устройства, в котором повышается температура рабочего тела, одной или нескольких газовых турбин, вала отбора мощности, системы управления и необходимого вспомогательного оборудования. Теплообменники в основном контуре рабочего тела, в которых реализуются процессы, влияющие на термодинамический цикл, являются частью газотурбинного двигателя.

Газотурбинная установка (ГТУ) — Газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме. Полезной формой энергии может быть — электрическая, механическая и другие.

Газовая турбина открытого цикла — Газотурбинный двигатель, в котором воздух поступает из атмосферы, а выхлопные газы отводятся в атмосферу.

Газовая турбина замкнутого цикла — Газотурбинный двигатель, в котором рабочее тело циркулирует по замкнутому контуру без связи с атмосферой

Газовая турбина полузамкнутого цикла — Газотурбинный двигатель, в котором используется горение в рабочем теле, частично рециркулирующем и частично заменяемым атмосферным воздухом

Газовая турбина простого цикла — Газотурбинный двигатель, термодинамический цикл которого состоит только из следующих друг за другом процессов сжатия, нагрева и расширения рабочего тела.

Газовая турбина регенеративного цикла — Газотурбинный двигатель, термодинамический цикл которого отличается наличием регенеративного охлаждения рабочего тела на выходе из газовой турбины и соответственно регенеративного подогрева воздуха за компрессором. Теплоту расширившегося в турбине газа используют для подогрева сжатого в компрессоре воздуха

Газовая турбина с циклом промежуточного охлаждения — Газотурбинный двигатель, термодинамический цикл которого включает охлаждение рабочего тела в процессе его сжатия.

Газовая турбина с циклом промежуточного подогрева — Газотурбинный двигатель, термодинамический цикл которого включает подогрев рабочего тела в процессе его расширения

Газотурбинная установка комбинированного цикла — Установка, термодинамический цикл которой включает комбинацию двух циклов, при которой теплота отработавших в газотурбинном двигателе газов в первом цикле используется для нагрева другого рабочего тела во втором цикле

Рис. Схема газотурбинной электростанции комбинированного цикла

Одновальный газотурбинный двигатель — Газотурбинный двигатель, в котором роторы компрессора и газовой турбины соединены и мощность отбирается непосредственно с выходного вала или через редуктор.

Многовальный газотурбинный двигатель — Газотурбинный двигатель, имеющий, по крайней мере, две газовые турбины, вращающиеся на независимых валах

Газовая турбина с отбором воздуха (газа) — Газотурбинный двигатель, в котором для внешнего использования предусмотрен отбор сжатого воздуха между ступенями компрессора и/или на выходе из компрессора (горячего газа на входе в турбину и/или между ступенями турбины)

Газогенератор — Комплекс компонентов газотурбинного двигателя, которые производят горячий газ под давлением для совершения какого-либо процесса или для привода силовой турбины. Генератор газа состоит из одного или более компрессоров, устройств(а) для повышения температуры рабочего тела, одной или более турбин, приводящих компрессор(ы), системы управления и необходимого вспомогательного оборудования

Компрессор — Компонент газотурбинного двигателя, повышающий давление рабочего тела

Турбина — Компонент газотурбинного двигателя, преобразующий потенциальную энергию нагретого рабочего тела под давлением в механическую работу

Силовая турбина — Турбина на отдельном валу, с которого отбирается выходная мощность

Камера сгорания основного (промежуточного) подогрева — Устройство газотурбинного двигателя для основного (промежуточного) подогрева рабочего тела

Подогреватель рабочего тела — Устройство для подогрева поступающего в него рабочего тела без смешивания его с продуктами сгорания топлива

Регенератор/рекуператор — Теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты отработавших в турбине газов рабочему телу. Передача теплоты рабочему телу или воздуху перед его поступлением в камеру сгорания ГТД

Предварительный охладитель — Теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения рабочего тела ГТД перед его первоначальным сжатием

Промежуточный охладитель — Теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения рабочего тела ГТД в процессе его сжатия

Устройство защиты от превышения частоты вращения ротора — Регулирующий или отключающий элемент, который при повышении частоты вращения ротора ГТД сверхустановленного предельно допустимого значения, приводит в действие систему защиты

Система управления газовой турбиной — Система, используемая для управления, защиты, контроля и отображения информации о состоянии промышленной газотурбинной установки (газотурбинного двигателя) на всех режимах работы. Она включает систему управления пуском, системы управления и регулирования подачи топлива и частоты вращения ротора, датчики, устройства контроля подачи электропитания и другие средства управления, необходимые для правильного пуска, устойчивой работы, останова, ограничения режима работы и/или выключения установки при условиях, отличных от заданных

Система регулирования — Элементы и устройства для автоматического регулирования параметров газотурбинной установки. К параметрам относятся частота вращения ротора, температура газов, давление, выходная мощность и другие параметры

Топливный регулирующий клапан — Регулирующий орган для изменения подачи топлива в газотурбинный двигатель. Возможны также устройства другого типа для регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель

Топливный стопорный клапан — Регулирующий орган для изменения подачи топлива в газотурбинный двигатель. Вместо топливного стопорного клапана может использоваться топливный отсечной клапан, перекрывающий магистраль подачи топлива в ГТД при срабатывании

Зона нечувствительности системы управления — Диапазон изменения входного сигнала, не связанный с корректирующим воздействием регулятора расхода топлива. Зона нечувствительности (применительно к частоте вращения) — это отношение частоты вращения к номинальной частоте вращения в процентах

Статизм регулирования системы управления — Изменение частоты вращения ротора силового вала на установившемся режиме работы газотурбинной установки, вызванное внешним воздействием, от нуля до номинальной, выраженное в процентах от номинальной частоты вращения

Датчик предельной температуры рабочего тела — Первичный чувствительный элемент системы управления ГТД, который непосредственно реагирует на изменение температуры и выходной сигнал которого воздействует через соответствующие усилители или преобразователи на систему защиты от предельного превышения температуры

Теплота сгорания топлива — Общее количество тепла, выделившегося при сгорании единицы массы топлива, кДж/кг

Удельный расход теплоты — Отношение теплоты сожженного в ГТД топлива за единицу времени к произведенной им мощности, кДж/кВт ч. Удельный расход теплоты рассчитывают по низшей теплоте сгорания топлива при нормальных условиях

Удельный расход топлива — Отношение массового расхода топлива к выходной мощности ГТУ (ГТД), кг/кВт ч

КПД Газовой турбины — Отношение выходной мощности к расходу теплоты топлива, подсчитанное по его низшей теплоте сгорания при нормальных условиях

Условная температура на входе в турбину — Условная средняя температура рабочего тела непосредственно перед сопловыми лопатками первой ступени.

Режим (частота вращения) «самоходности» — Режим (минимальная частота вращения выходного вала), при котором газотурбинный двигатель работает без использования мощности пускового устройства при наиболее неблагоприятных внешних условиях

Режим (частота вращения) холостого хода — Установленный изготовителем режим (частота вращения выходного вала), при котором газотурбинный двигатель может работать устойчиво и можно осуществлять нагружение или останов

Максимальная продолжительная частота вращения — Максимально допустимое при длительной эксплуатации значение частоты вращения выходного вала газотурбинного двигателя, с которого отбирается мощность

Номинальная частота вращения вала — Частота вращения выходного вала газотурбинного двигателя, при которой определены его расчетные показатели

Предельно допустимая частота вращения ротора — Частота вращения ротора ГТД, при которой срабатывает аварийное устройство защиты для отсечки подачи топлива в газотурбинный двигатель и останова двигателя

Система впрыска пара (воды) — Система, обеспечивающая впрыск пара (воды) в рабочее тело для увеличения мощности ГТД и/или уменьшения содержания оксидов азота (NOx) в отработавших газах

Удельная масса — Отношение полной сухой массы газотурбинного двигателя к его мощности, кг/кВт

Помпаж компрессора — Неустойчивый режим работы компрессора ГТД, характеризующийся сильными низкочастотными колебаниями массового расхода рабочего тела в компрессоре и соединительных каналах

Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели

Выпускающее подразделение – кафедра «Турбины и двигатели» Уральского энергетического института ФГАОУ ВПО «Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н.Ельцина».

Требования к лицам, поступающим в магистратуру, — успешное завершение обучения по одной из основных образовательных профессиональных программ высшего образования (бакалавриат или специалитет) и имеющих диплом о высшем образовании.

Характеристика профессиональной деятельности выпускников ООПМ

Выпускник по данному направлению и профилю подготовки в соответствии с полученной квалификацией (степенью) сможет осуществлять профессиональную деятельность в области конструирования и проектирования, исследований, монтажа и эксплуатации энергетических машин, агрегатов, установок и систем их управления, в основу рабочих процессов которых положены различные формы преобразования энергии.

Профессиональную деятельность выпускник сможет выполнять в конструкторских, проектных, производственных и эксплуатационных организациях энергомашиностроительной и двигателестроительной отраслей, а также на предприятиях энергетической и газовой промышленности.

Объектами профессиональной деятельности выпускников являются машины, установки, двигатели и аппараты по производству, преобразованию и потреблению (использованию) различных форм энергии, в том числе:

• паровые и газовые турбины;
• газотурбинные установки, газотурбинные двигатели;
• газоперекачивающие агрегаты;
• паротурбинные установки;
• парогазовые установки;
• нагнетатели и компрессоры;
• теплообменники энергетических установок;
• двигатели внутреннего сгорания;
• вспомогательное оборудование, обеспечивающее функционирование паро-, газотурбинных установок и двигателей внутреннего сгорания;
• исполнительные механизмы, системы и устройства управления работой энергетических машин, установок, двигателей, аппаратов;
• средства автоматики энергетических установок и комплексов;
• технологии и оборудование для предприятий энергетической, газотранспортной и энергомашиностроительной отраслей.

Учебный план подготовки магистра включает следующие дисциплины: Технический иностранный язык, Философские вопросы технических знаний, Компьютерные технологии в науке и технике, Современные проблемы науки и производства в энергетическом машиностроении, Современные энергетические технологии, Микропроцессорный контроль и управление турбоагрегатов и ДВС, САПР в энергетическом машиностроении, Экспериментальные исследования, испытания и наладка энергоустановок, Вибрационная надежность и диагностика энергоустановок, Переменный режим паровых турбин и ПТУ, Переменный режим ГТУ и двигателей, Перспективы развития ДВС, Эксплуатация паровых турбин и ПТУ, Эксплуатация ГТУ и ГПА, Моделирование теплового и напряженного состояния деталей ДВС, Численные методы в исследовании динамики и прочности турбомашин, Моделирование физических процессов в турбомашинах, Моделирование рабочих процессов ДВС, Теплообменные аппараты ПТУ, Камеры сгорания и теплообменные аппараты ГТУ, Специальные вопросы технологии двигателестроения, а также учебную, производственную и научно-исследовательскую практику.

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка (ГТУ) — энергетическая установка: конструктивно объединённая совокупность газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств (пусковое устройство, компрессор, теплообменный аппарат или котёл-утилизатор для подогрева сетевой воды для промышленного снабжения). [источник не указан 404 дня]

Содержание

Описание ГТУ

Газотурбинная установка состоит из двух основных частей: силовая турбина и генератор, которые размещаются в одном корпусе. Поток газа высокой температуры воздействует на лопатки силовой турбины (создает крутящий момент). Использование тепла посредством теплообменника или котла-утилизатора обеспечивает увеличение общего КПД установки.

ГТУ может работать как на жидком, так и на газообразном топливе [1] : в обычном рабочем режиме — на газе, а в резервном (аварийном) — автоматически переключается на дизельное топливо. Оптимальным режимом работы газотурбинной установки является комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. ГТУ в энергетике работают как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.

Применение ГТУ

ГТУ предназначены для эксплуатации в любых климатических условиях как основной или резервный источник электроэнергии и тепла для объектов производственного или бытового назначения. Области применения газотурбинных установок практически не ограничены: нефтегазодобывающая промышленность, промышленные предприятия, муниципальные образования.

Блочно-модульное исполнение ГТУ обеспечивает высокий уровень заводской готовности газотурбинных электростанций. Степень автоматизации газотурбинной электростанции позволяет отказаться от постоянного присутствия обслуживающего персонала в блоке управления. Контроль работы станции может осуществляться с главного щита управления, дистанционно [источник не указан 958 дней] .

Примечания

1. ↑Газотурбинное топливо — статья из Большой советской энциклопедии

См. также

Ссылки

• Газотурбинная электростанция — статья из Большой советской энциклопедии
• Газотурбинный двигатель — статья из Большой советской энциклопедии
• Парогазотурбинная установка — статья из Большой советской энциклопедии

Постоянного тока • Переменного тока • Трёхфазные • Двухфазные • Однофазные • Универсальные
Асинхронные	Конденсаторный двигатель
Синхронные	Бесколлекторные • Коллекторные • Вентильные реактивные • Шаговые
Другие	Линейные • Гистерезисные • Униполярные • Ультразвуковые • Мендосинский мотор

• Тепловые электростанции
• Газовые турбины

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Газотурбинная установка» в других словарях:

газотурбинная установка — ГТУ Конструктивно объединенная совокупность газовой турбины, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств. Примечание В зависимости от вида газотурбинной установки в нее могут входить компрессоры, камеры сгорания,… … Справочник технического переводчика

Газотурбинная установка — силовая установка, состоящая из газовой турбины и механизмов, обеспечивающих ее работу. Допускает быстрое включение, но имеет повышенный расход топлива по сравнению с дизелем. Используются на некоторых кораблях (судах) на воздушной подушке,… … Морской словарь

Газотурбинная установка — конструктивно объединенная совокупность газовой турбины, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств. В зависимости от вида газотурбинной установки в нее могут входить компрессоры, газовая турбина, пусковое устройство,… … Официальная терминология

газотурбинная установка — 3.6 газотурбинная установка; ГТУ: Газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме. Примечание Энергией в полезной форме может быть электрическая, механическая и энергия других видов.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная установка, — 2. газотурбинная установка, ГТУ: Газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме. Источник: ГОСТ Р 51852 2001: Установки газотурбинные. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная установка с конвертированным двигателем — Стационарная газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько транспортных газотурбинных двигателей. [ГОСТ 23290 78] Тематики установки газотурбинные EN air craft derivative type gas turbine plant DE Gasturbinenanlage mit… … Справочник технического переводчика

Газотурбинная установка с конвертированным двигателем — 17. Газотурбинная установка с конвертированным двигателем Е. Air craft derivative type gas turbine plant D. Gasturbinenanlage mit Flugzeugtriebwerk als Trei bgasserzeuger F. Installation de turbine a gaz avec un croupe turbine moteur a conversion … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная установка открытого цикла — 3.11 газотурбинная установка открытого цикла: Газотурбинная установка, в которую воздух поступает из атмосферы, а выхлопные газы отводятся в атмосферу. Источник: СТО 17230282.27.040.002 2008: Газотурбинные установки. Организация эксплуатации и те … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная установка простого цикла — 3.10 газотурбинная установка простого цикла: Газотурбинная установка, термодинамический цикл которой состоит только из следующих друг за другом процессов сжатия, нагрева и расширения рабочего тела. Источник: СТО 17230282.27.040.002 2008: Газотурб … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная установка с независимой силовой турбиной — 3.12 газотурбинная установка с независимой силовой турбиной: Газотурбинная установка, в которой силовая турбина механически не связана с компрессором. Источник: СТО 17230282.27.040.002 2008: Газотурбинные установки. Организация эксплуатации и тех … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации