Характеристики газовой турбины

Принцип работы газовых турбин

Газовой турбиной принято называть непрерывно действующий двигатель. Далее пойдёт речь о том, как устроена газовая турбина, в чем заключается принцип работы агрегата. Особенностью такого двигателя является то, что внутри него энергия продуцируется сжатым или нагретым газом, результатом преобразования которого является механическая работа на валу.

История создания газовой турбины

Интересно, что механизмы турбин начали разрабатываться инженерами уже очень давно. Первая примитивная паровая турбина была создана ещё в I веке до н. э.! Конечно же, своего существенног о расцвета данный механизм достиг только сейчас. Активно разрабатываться турбины начали в конце XIX века одновременно с развитием и совершенствованием термодинамики, машиностроения и металлургии.

Менялись принципы механизмов, материалы, сплавы, всё совершенствовалось и вот, на сегодняшний день человечеству известна наиболее совершенная из всех ранее существующих форм газовой турбины, которая разграничивается на различные типы. Есть авиационная газовая турбина, а есть промышленная.

Технические характеристики газовой турбины

Газовой турбиной принято называть своеобразный тепловой двигатель, его рабочим частям предопределено только одно задание – вращаться вследствие воздействия струи газа.

Устроена она таким образом, что главная часть турбины представлена колесом, на которое прикреплены наборы лопаток. Газ, воздействуя на лопатки газовой турбины, заставляет их двигаться и вращать колесо. Колесо в свою очередь жёстко скреплено с валом. Этот тандем имеет специальное название – ротор турбины. Вследствие этого движения, происходящего внутри двигателя газовой турбины, достигается получение механической энергии, которая передаётся на электрогенератор, на гребной винт корабля, на воздушный винт самолёта и другие рабочие механизмы аналогичного принципа действия.

Активные и реактивные турбины

Воздействие газовой струи на лопатки турбины может быть двояким. Поэтому турбины разделяются на классы: класс активных и реактивных турбин. Отличаются реактивная и активная газовая турбина принципом устройства.

Активная турбина

Активная турбина характеризуется тем, что здесь отмечается большая скорость поступления газа на рабочие лопатки. При помощи изогнутой лопатки, струя газа отклоняется от своей траектории движения. В результате отклонения развивается большая центробежная сила. С помощью этой силы лопатки приводятся в движение. Во время всего описанного пути газа происходит потеря части его энергии. Такая энергия и направлена на движение рабочего колеса и вала.

Реактивная турбина

В реактивной турбине всё несколько иначе. Здесь поступление газа к рабочим лопаткам осуществляется на незначительной скорости и под воздействием большого уровня давления. Форма лопаток так же отлична, благодаря чему скорость газа значительно увеличивается. Таким образом, струя газа создаёт своего рода реактивную силу.

Из описываемого выше механизма следует, что устройство газовой турбины достаточно непростое. Дабы такой агрегат работал бесперебойно и приносил своему владельцу прибыль и выгоду, следует доверить его обслуживание профессионалам. Сервисные профильные компании обеспечивают сервисное обслуживание установок, использующих газовые турбины, поставки комплектующих, всевозможных частей и деталей. DMEnergy — одна из таких компаний (подробнее), которые обеспечивают своему клиенту спокойствие и уверенность в том, что он не останется один на один с проблемами, возникающими в ходе эксплуатации газовой турбины.

   Бесплатная публикация статей на Promdevelop.ru

Паровые и газовые турбины: назначение, принцип действия, конструкции, технические характеристики, особенности эксплуатации.

Турбиной называется двигатель, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжимаемой жидкости превращается в кинетическую энергию, а последняя в рабочих колесах – в механическую работу, передаваемую непрерывно вращающемуся валу.

Паровые турбины по своей конструкции представляют тепловой двигатель, который постоянно находится в работе. В период эксплуатации перегретый или насыщенный пар воды, который поступает в проточную часть, и благодаря своему расширению принуждает вращаться ротор. Вращение происходит в результате воздействия на лопаточный аппарат потока пара.

Турбина паровая входит в состав паротурбинной конструкции, которая предназначена для вырабатывания энергии. Также существуют установки, способные кроме электроэнергии вырабатывать тепловую энергию – пар, прошедший через лопатки пар, поступает на нагреватели сетевой воды. Подобный вид турбин именуется промышленно-теплофикационным или теплофикационным типом турбин. В первом случае, в турбине отбор пара предусмотрен для промышленных целей. В комплекте с генератором паровая турбина представляет турбоагрегат.

Типы паровых турбин

Турбины делятся, в зависимости от того, в каком направлении движется пар, на радиальные и аксиальные турбины. Паровой поток в радиальных турбинах направлен перпендикулярно оси. Паровые турбины могут быть одно-, двух- и трехкорпусные. Паровая турбина снабжена разнообразными техническими устройствами, которые предупреждают попадание внутрь корпуса окружающего воздуха. Это разнообразные уплотнители, на которые подается водяной пар в небольшом количестве.

На переднем участке вала размещается регулятор безопасности, предназначенный для отключения паровой подачи при увеличении частоты вращения турбины.

Характеристика основных параметров номинальных значений

· Номинальная мощность турбины — наибольшая мощность, которую турбина должна длительно развивать на зажимах электрогенератора, при нормальных величинах основных параметров или при изменении их в пределах, оговоренных отраслевыми и государственными стандартами. Турбина с регулируемым отбором пара может развивать мощность выше номинальной, если это соответствует условиям прочности её деталей.

· Экономическая мощность турбины — мощность, при которой турбина работает с наибольшей экономичностью. В зависимости от параметров свежего пара и назначения турбины номинальная мощность может быть равна экономической или более её на 10-25 %.

· Номинальная температура регенеративного подогрева питательной воды — температура питательной воды за последним по ходу воды подогревателем.

· Номинальная температура охлаждающей воды — температура охлаждающей воды при входе в конденсатор.

Газовая турбина (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Состоит из ротора (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) и статора (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).

Газ, имеющий высокую температуру и давление, поступает через сопловой аппарат турбины в область низкого давления за сопловой частью, попутно расширяется и ускоряется. Далее, поток газа попадает на рабочие лопатки турбины, отдавая им часть своей кинетической энергии и сообщая лопаткам крутящий момент. Рабочие лопатки передают крутящий момент через диски турбины на вал. Полезные свойства газовой турбины: газовая турбина, например, приводит во вращение находящийся с ней на одном валу генератор, что и является полезной работой газовой турбины.

Газовые турбины используются в составе газотурбинных двигателей (применяются для транспорта) и газотурбинных установок (применяются на ТЭЦ в составе стационарных ГТУ, ПГУ). Газовые турбины описываются термодинамическим циклом Брайтона, в котором сначала происходит адиабатическое сжатие воздуха, затем сжигание при постоянном давлении, а после этого осуществляется адиабатическое расширение обратно до стартового давления.

Типы газовых турбин

- Авиационные и реактивные двигатели

- Вспомогательная силовая установка

- Промышленные газовые турбины для производства электричества

- Турбовальные двигатели

- Радиальные газовые турбины

- Микротурбины

       Механически газовые турбины могут быть значительно проще, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: вал / компрессор / турбина / альтернативный ротор в сборе (см. изображение выше), не учитывая топливную систему.

Более сложные турбины (те, которые используются в современных реактивных двигателях), могут иметь несколько валов (катушек), сотни турбинных лопаток, движущихся статорных лезвий, а также обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников.

Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток. Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000 об/мин.

Характеристика газовой турбины

Для турбин в системе приводных газотурбинных установок (ГТУ) определяющей является зависимость:

• ?т = f (?т; Тг), где ?т - расход газа через турбину; (17)
• ?т - степень расширения;

При этом частота вращения турбины мало влияет на ее пропускную способность. Графически эта зависимость представляет собой семейство парабол, построенных на базе принятых в теории зависимости турбин. Вместо Тг удобнее пользоваться коэффициентом ????Тг / Тв. Зная относительные потери давления по тракту ?тр и соотношение расходов турбин ?т и компрессора ?к характеристики турбины и компрессора можно совместить пользуясь выражением:

• ?т = ?к (1- ?тр 7) (18)
• ?т = ?к+ ?mon - ?ox - ?ут (19)

В формуле (2.3) ?mon, ?ox, ?ут - массовый расход соответственно топлива, воздуха на охлаждение, утечек. Количество тепла передаваемое в генераторе на переменном режиме зависит от способа регулирования ГТУ, влияющего на изменение температурного интервала между газом после турбины и воздухом после компрессора. Под способом регулирования понимают воздействие на регулирующие факторы для поддержания заданных регулируемых параметров (Ne, n, Тг, ?к и т.д.) Главный регулирующий фактор - подача топлива, но можно использовать также изменение геометрии компрессора или турбины. Кроме рассмотренной выше характеристики ГТУ, заводами изготовителями газовых турбин обеспечивается на каждый новый тип агрегата, и затем строятся по опытным данным универсальная характеристика осевого компрессора, характеристика режимов работы ГТУ, зависимость мощности и расхода воздуха от оборотов компрессора, зависимость давления за компрессором и между турбинами от оборотов компрессора, зависимость мощности силового вала, зависимость температуры от мощности и др. Следует иметь ввиду, что все перечисленные зависимости обрабатываются заводами по показаниям приборов с повышенным классом точности и что испытания проводятся с чистым лопаточным аппаратом осевого компрессора и турбины при номинальных зазорах линейной части [2].

Одним из основных параметров, определяющих режим работы газовой турбины, является располагаемая мощность привода цн.

где ?? - коэффициент для учета зависимости располагаемой мощности от частоты вращения осевого компрессора.

На основании исследований кафедры термодинамики и тепловых двигателей МИНХ и ГП им. Губкина получена более общая зависимость распологаемой мошности от относительных оборотов цн и температуры воздуха tв:

где А=а00+ а10+ а202+ а01 tв + а02 tв / tв /+ а11 tв; (22)

• ?? - коэффициент для учета зависимости располагаемой мощности от частоты вращения осевого компрессора;
• ?? - коэффициент для учета изменения располагаемой мощности ГТУ при отключении температуры окружающего воздуха Тв от номинальной температуры, равной 288 К;
• ?? - коэффициент для учета падения распологаемой мощности ГПА в межремонтный период;
• ?????время, месяцы, прошедшие с момента последнего ремонта ГТУ.

Особое значение имеет к.п.д. привода, так как именно он фигурирует в выражениях для подсчета общих затрат энергии. В [3] предполагают, что основные факторы, влияющие на к.п.д. ГТУ, - это коэффициент загрузки и относительные обороты.

Необходимо было определить коэффициенты аппроксимации зависимости:

ГТУ=с0 + с1 + с2кз + с3 кз + с42 + с5 кз2, (23)

где ГТУ - относительный к.п.д. ГТУ,

- относительные обороты турбины высокого давления, об/мин;

кз - коэффициент загрузки по мощности ГТУ,

с0,с1, с2, с3, с4, с5 -коэффициенты апроксимации;

Коэффициент загрузки кз представляет собой отношение ( согласно [3]):

кз = Nэф / Nраспол , (24)

где Nэф - эффективная мощность компрессора;

100 кВт - потери мощности на муфте привода;

В нашем случае для решения задачи использовано отношение вида:

= Nэф??? Nраспол.ном (26)

которое находит выражение в характеристике представленной на рис.1 приложения. 1 Для определения коэффициентов с0,с1, с2, с3, с4, с5 было предложено следующее решение.

На общий вид предполагаемой зависимости (26) накладывается условие:

S= (x-x' )2 = min, (27)

или

S= =(-1+(с0 + с1 + с2кз + с3 кз + с42 + с5 кз2))2 (28)

причем:

1f (с0,с1, с2, с3, с4, с5) f (с0,с1, с2, с3, с4, с5) (29)

кз f (с0,с1, с2, с3, с4, с5) (30)

Задача будет решаться в виде системных линейных уравнений:

(31)

??? После преобразований система линейных уравнений приобрела вид

(32)

Для определения значений сумм необходимых комбинаций была использована программа расчета их на ЭВМ. В программе приняты следующие обозначения (табл.4):

Таблица 4

Обозначения в программе расчета значений сумм

Обозначения	N n/n	Обозначения	N n/n	Обозначения
Прогр.	Расчет	Прогр.	Расчет	Прогр.	Расчет
	А А1 А2 А3 А4 А5 А6	? ?кз ?. кз ?2 ? кз2 ? ? кз		А7 А8 А9 В В1 В2 В3	?3 ?кз2 ? ? кз ? кз ?3 кз ? кз3		В4 В5 В6 В7 В8 В9	? кз ?4 ?2 кз2 ?2 ? кз4 ? кз2

Page 2

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая > Перейти к загрузке файла

ГПА-16Р ”Урал” Nне=16000 кВт; kн=0,95; kобл=1,025; kу=1; kt=3,7; Tнвоздуха=-9С=264К [Тн]пр=288К 235 СПЧ 1.45-76 6500 ПГ Qн=0,72 млн. м3сут.; nmin=3360 об/мин; nmax=5630 об/мин; zRпр=500,87 Дж/кгК nн=5300 об/мин сст=0,684 кг/м3

МПа

= 5,211/4,54=1,147

= 290/193,7 = 1,5

Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления , политропического к. п. д. ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности

(1)

от приведенной объемной производительности

(2)

при различных значениях приведенных относительных оборотах

(3)

где ВС, zВС, TВС, Q ВС - соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R - газовая постоянная;

zПР, RПР, TПР - условия приведения, для которых построены характеристики;

Ni - внутренняя (индикаторная) мощность;

n, nН - соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика (рис.1).

Порядок определения рабочих параметров следующий:

По известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости zВС;

(4)

Определяется плотность газа ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания

;

Где QКС, QЦН - соответственно производительность КС и ЦН при стандартных условиях, QКС=Q;

mН - число параллельно работающих ЦН (групп ЦН). (см. приложение 3)

Задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяются QПР и [n / nН] ПР. Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией

Определяется требуемая степень повышения давления

=, (5)

где РВС,Рнаг - соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.

Проведя горизонтальную линию из до кривой найдем точку пересечения. Восстанавливая перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим QПР. Аналогично определяются ПОЛ и [Ni /ВС]ПР. Значение QПР должно удовлетворять условию QПР QПР min, где QПР min - приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН).

Определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН

(6)

Определяется мощность на муфте привода

(7)

Где NМЕХ -механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (для нагнетателя типа 235 СПЧ 7.45-76 6500 ПГ Nмех=250кВт).

Вычисляется располагаемая мощность ГТУ

(8)

Где NeН - номинальная мощность ГТУ;

kН - коэффициент технического состояния по мощности;

kОБЛ - коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения (при отключенной системе kОБЛ=1);

kУ - коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла;

k t - коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ;

TВОЗД, TВОЗДН - соответственно фактическая и номинальная температура воздуха, К;

Значения NeН, kН, kОБЛ, kУ, k t, TВОЗДН принимаются по справочным данным ГТУ.

Производится сравнение Ne и NeP. должно выполняться условие Ne NeP. При невыполнении этого условия следует увеличить число mН и повторить расчет начиная с пункта 3.2.

16250

Газовые турбины ALSTOM — технические характеристики

ALSTOM GT24 (ISO 2314 : 1989)

Топливо	Природный газ
Частота тока	60 Гц
Общая электрическая мощность	188.2 мВт
Общая электрическая эффективность	36.9 %
Общая тепловая мощность	9,765 кДж / кВтч
Скорость вращения турбины	3600 об/мин
Коэффициент давления компрессора	32.0:1
Поток выхлопных газов	449 кг/с
Температура выхлопных газов	608 °C
Выделение NOx (O2=15%,сухой выброс)	< 25 vppm (объемных частей на миллион)

Загрузить брошюру Газовая турбина Alstom GT24

ALSTOM GT26 (ISO 2314 : 1989)

Топливо	Природный газ
Частота тока	50 Гц
Общая электрическая мощность	288.3 мВт*
Общая электрическая эффективность	38.1 %
Общая тепловая мощность	9,756  кДж / кВтч
Скорость вращения турбины	3000  об/мин
Коэффициент давления компрессора	33.9:1
Поток выхлопных газов	650  кг/с
Температура выхлопных газов	616 °C
Выделение NOx (O2=15%,сухой выброс)	Смотрите также Передняя подвеска прадо 120 При какой температуре ставить липучку Мобил или кастрол История создания машин Автомобиль лада веста Как машина в такси Ошибки на экзамене в гаи город Ключ для рулевой рейки Лексус внедорожник 2019 Пневмосистема камаз 55111 схема цветная Налог на транспорт в 2019 году  © Басманная автошкола, 2008 - г. Содержание, карта сайта.