Principen för driften av en gasturbin. Design och princip för drift av en gasturbin

Ris. 6. Regenerativ cykel, enkelaxel

GTU: 1 - regenerator; 2 - kompressor; 3 - förbränningskammare;

4 - turbin; 5 - kompressor (last)

I en enaxlad gasturbinanläggning av en öppen enkel cykel (Fig. 5) arbetsvätskan (luften) kommer in kompressor 1 från atmosfären, komprimeras och skickas till förbränningskammaren 2, i vilken den värms upp till en viss temperatur. Då kommer arbetsvätskan (luften) in turbin 3, där det expanderar, producerar arbete och släpps ut i atmosfären. Det speciella med denna cykel är att kompressorn, turbinen och centrifugalkompressorn 4 (last) är mekaniskt anslutna. En centrifugalöverladdare som drivs av en enaxlad gasturbinenhet kan endast arbeta i ett relativt snävt område av gasflödeshastigheter.

I en öppen cykel kommer arbetsvätskan (luft) in i gasturbinenheten från atmosfären och släpps ut i atmosfären. I en sluten cykel sker recirkulation av arbetsvätskan (luften) utan koppling till atmosfären.

I en enaxlad gasturbinenhet av en regenerativ cykel (fig. 6) används dessutom en regenerator - en värmeväxlare som överför värme från avgaserna till arbetsvätskan (luft) innan den kommer in i förbränningskammaren. Regenerativ cykel - en termodynamisk cykel som använder värmen från den förbrukade arbetsvätskan. Den består av successiv kompression, regenerativ uppvärmning, förbränning, expansion och regenerativ kylning av arbetsvätskan (värmeöverföring från avgaserna till arbetsvätskan bakom kompressorn). För att utöka styrområdet och stabil drift används en fleraxlad gasturbinenhet eller med delad axel (Fig. 7). En sådan gasturbinenhet har minst två turbiner, förbränningskammare 2, som arbetar på oberoende axlar. Kompressor 1 drivs av en högtrycksturbin (TVD) 3, A kraftturbin (lågtrycksturbin eller LPT) 4 ger driv överladdare 5(massor). En gasturbininstallation med en delad axel tillhandahåller vilket driftsätt som helst för gasledningen utan att minska utloppstrycket, eftersom genom att ändra rotationshastigheten för LPT-kraftaxeln är det möjligt att matcha kraften som förbrukas av överladdaren med den användbara kraften på installationen.

I en gasturbin med regenerativ cykel med en delad axel uppträder ytterligare ett element - en regenerator, som utför samma funktioner som regeneratorn för en enaxlad gasturbin. (se fig. 6).

Arbetsprocessen i en fleraxlad gasturbin med stegvis kompression och stegvis bränsleförbränning skiljer sig från arbetsprocessen för andra gasturbiner genom att luften komprimeras med mellankylning och förbränning sker i två förbränningskammare placerade framför varje turbin. (Fig. 8). Med samma produktivitet och kompressionsförhållande i en installation med mellankyla är arbetskostnaderna för kompression i låg- och högtryckskompressorer (LPC och HPC) mindre än i en installation utan kyla. Användningen av stegvis förbränning leder till en liten ökning av hk. installationer. Men i en sådan installation blir bränsle- och oljesystemen mer komplicerade, ett mer omfattande nätverk av luft- och gasledningar skapas, vilket ökar installationens storlek och vikt. Det är därför man inte hittade det på KS praktisk användning system för gasturbinanläggningar med stegvis förbränning. De använder huvudsakligen gasturbiner gjorda enligt en enkel regenerativ (till exempel GTK-10) eller icke-regenerativ cykel (till exempel GTN-16) med en delad axel.

Ris. 7. Enkel cykel, delad gasturbin med separat kraftturbin

Ris. 8. Cykla med mellankylning och mellanvärme, fleraxlad gasturbinenhet med en nettoströmförbrukare på lågtrycksaxeln: 1 - förbränningskammare; 2 - mellanliggande kylskåp; 3 - mellanliggande uppvärmning förbränningskammare; 4 - kompressor (last)

Då och då säger de i nyheterna att till exempel vid ett sådant och sådant statligt distriktskraftverk är byggandet av en 400 MW CCGT i full gång, och vid en annan CHPP-2 installationen av en gasturbinenhet av så många MW har tagits i drift. Sådana händelser skrivs om och täcks, eftersom inkluderingen av sådana kraftfulla och effektiva enheter inte bara är en "bocka" i implementeringen statligt program, men också en reell ökning av kraftverkens effektivitet, det regionala energisystemet och till och med det enhetliga energisystemet.

Men jag skulle vilja uppmärksamma er inte om genomförandet av statliga program eller prognosindikatorer, utan om PSU och GTU. Inte bara den genomsnittliga personen, utan även en nybörjare på energitekniker kan bli förvirrade i dessa två termer.

Låt oss börja med det som är enklare.

GTU - gasturbinenhet - är en gasturbin och en elektrisk generator kombinerade i ett hus. Det är fördelaktigt att installera det vid värmekraftverk. Detta är effektivt, och många rekonstruktioner av värmekraftverk syftar till att installera just sådana turbiner.

Här är en förenklad driftcykel för en termisk station:

Gasen (bränslet) kommer in i pannan, där den brinner och överför värme till vatten, som lämnar pannan som ånga och snurrar ångturbinen. Och ångturbinen vänder generatorn. Vi tar emot el från generatorn och tar ånga för industriella behov (värme, värme) från turbinen vid behov.

Och i en gasturbinanläggning bränner och snurrar gas en gasturbin, som genererar elektricitet, och avgaserna förvandlar vatten till ånga i en spillvärmepanna, d.v.s. gasen fungerar med dubbel nytta: först brinner den och vänder turbinen, sedan värmer den upp vattnet i pannan.

Och om själva gasturbininstallationen visas ännu mer detaljerat kommer den att se ut så här:

Den här videon visar tydligt vilka processer som sker i en gasturbinanläggning.

Men det blir ännu mer nytta om den resulterande ångan får den att fungera - lägg den i en ångturbin så att en annan generator fungerar! Då kommer vår gasturbinenhet att bli en ÅNGGASENHET (SGU).

Som ett resultat är PSU ett bredare koncept. Denna installation är en oberoende kraftenhet, där bränsle används en gång och el genereras två gånger: i en gasturbinenhet och i en ångturbin. Denna cykel är mycket effektiv och har en verkningsgrad på cirka 57%! Detta är ett mycket bra resultat, vilket gör att du avsevärt kan minska bränsleförbrukningen per kilowattimme el!

I Vitryssland, för att öka effektiviteten hos kraftverk, används gasturbinenheter som en "överbyggnad" till det befintliga termiska kraftverksschemat, och kombinerade gasturbinenheter byggs vid statliga distriktskraftverk som oberoende kraftenheter. Dessa gasturbiner, som är verksamma vid kraftverk, ökar inte bara "prognostiserade tekniska och ekonomiska indikatorer", utan förbättrar också produktionshanteringen, eftersom de har hög manövrerbarhet: uppstartshastighet och kraftgenerering.

Så användbara dessa gasturbiner är!

Komprimerad atmosfärsluft från kompressorn kommer in i förbränningskammaren, där den blandas med bränsle och blandningen antänds. Som ett resultat av förbränning ökar gasflödets temperatur, hastighet och volym. Därefter omvandlas den heta gasens energi till arbete. När de kommer in i munstycksdelen av turbinen expanderar heta gaser och deras termiska energi omvandlas till kinetisk energi. Sedan, i rotordelen av turbinen, rörelseenergi gaser får turbinrotorn att rotera. En del av turbineffekten används för att driva kompressorn, och resten är användbar effekt. Gasturbinmotorn driver en höghastighetsgenerator placerad på samma axel. Det arbete som förbrukas av denna enhet är gasturbinmotorns användbara arbete. Turbinenergi används i flygplan, tåg, fartyg och tankar.

Berättelse

60: Första ångturbinen av Heron of Alexandria ( aeolipil) - behandlades som en leksak i århundraden och dess fulla potential utforskades inte.
1500: Ett "rökparaply" dyker upp i Leonardo da Vincis teckningar. Varm luft från elden stiger upp genom en serie blad som är anslutna till varandra och roterar spettet för stekning.
1551: Taghi-al-Din uppfann en ångturbin, som användes för att driva ett självroterande spett.
1629: En stark ångstråle vände en turbin, som sedan vände på en driven mekanism, så att Giovanni Brancas kvarn kunde fungera.
1678: Ferdinand Verbeist byggde en modell av en vagn baserad på en ångmaskin.
1791: Engelsmannen John Barber fick patent på den första riktiga gasturbinen. Hans uppfinning hade de flesta av de element som finns i moderna gasturbiner. Turbinen konstruerades för att driva en hästlös vagn.
1872: Franz Stolz utvecklade den första riktiga gasturbinmotorn.
1894: Sir Charles Parsons patenterade idén om ett fartyg som drivs av en ångturbin och byggde ett demonstrationsfartyg (Turbinia). Denna princip om dragkraft används än idag.
1895: Tre fyra-tons, 100 kW Parsons radiella flödesgeneratorer installerades vid Cambridge Power Station och användes för att tillhandahålla elektrisk belysning för stadens gator.
1903: En norrman, Egidius Elling, kunde bygga den första gasturbinen som kunde producera mer energi än vad som krävdes för att driva den, vilket sågs som en betydande bedrift i en tid då kunskapen om termodynamik var begränsad. Med hjälp av roterande kompressorer och turbiner producerade den 11 hk (betydande för sin tid).

Hans verk användes senare av Sir Frank Whittle.

1913: Nikola Tesla patenterade Tesla-turbinen baserat på gränsskiktseffekten.
1918: General Electric, en av de ledande turbintillverkarna idag, lanserade sin gasturbindivision.
1920: Den praktiska teorin om gasflöde genom kanaler utvecklades till en mer formaliserad (och tillämpad på turbiner) teori om gasflöde längs en bäryta av Dr. Alan Arnold Griffitz.
1930: Sir Frank Whittle patenterar en gasturbin för jetframdrivning. Denna motor användes först framgångsrikt i april 1937.
1934: Raul Pateras Pescara patenterade en kolvmotor som generator för en gasturbin.
1936: Hans von Ohain och Max Hahn i Tyskland utvecklade sin egen patenterade motor samtidigt som Sir Frank Whittle utvecklade den i England.

Operationsteori

Gasturbiner beskrivs av Braytons termodynamiska cykel, där luft först komprimeras adiabatiskt, sedan förbränns vid konstant tryck, följt av adiabatisk expansion tillbaka till starttrycket.

I praktiken orsakar friktion och turbulens:

Icke-adiabatisk kompression: För ett givet övergripande tryckförhållande är kompressorns utloppstemperatur högre än idealiskt.
Icke-adiabatisk expansion: Även om turbintemperaturen sjunker till den nivå som krävs för drift, påverkas inte kompressorn, tryckförhållandet är högre, vilket resulterar i otillräcklig expansion för att ge användbar drift.
Tryckförluster i luftintaget, förbränningskammaren och utloppet: som ett resultat är expansionen inte tillräcklig för att ge användbar drift.

Brighton cykel

Typer av gasturbiner

Flyg- och jetmotorer

Gasturbin Jet Engine Diagram

Gasturbiner används ofta i många flytande bränsleraketer och även för att driva turbopumpar, vilket gör att de kan användas i lätta lågtryckstankar som lagrar betydande torrmassa.

Flygplansmotorer används också ofta för att generera elektrisk kraft på grund av deras förmåga att starta, stanna och byta last snabbare än industrimaskiner. De används också inom den marina industrin för att minska vikten. GE LM2500 och LM6000 är två representativa modeller av denna typ av maskin.

Hobbyist gasturbiner

Det finns en populär hobby - att bygga gasturbiner från bilturboladdare. Förbränningskammaren är sammansatt av separata delar och installerad vertikalt mellan kompressorn och turbinen. Som många teknikbaserade hobbyer utvecklas de då och då till produktion. Flera småföretag tillverkar små turbiner och reservdelar för hobbyister.

Extra kraftenhet

Hjälpkraftaggregat - en liten gasturbin alltså ytterligare källa kraft, till exempel för att starta flygplansframdrivningsmotorer. APU:n förser system ombord med tryckluft (inklusive för kabinventilation), elektricitet och skapar tryck i flygplanets hydraulsystem.

Industriella gasturbiner för elproduktion

GE H-serien gasturbin: Denna turbinanläggning på 480 megawatt har en termisk verkningsgrad på 60 % i kombinerade cykelkonfigurationer.

Skillnaden mellan industriella gasturbiner och flygturbiner är att deras vikt och storleksegenskaper är mycket lägre, de har en ram, lager och bladsystem av en mer massiv design. Industriella turbiner varierar i storlek från lastbilsmonterade mobila enheter till enorma komplexa system. Kombinerade turbiner kan ha hög verkningsgrad – upp till 60 % – medan värmen från gasturbinens avgaser används i en rekuperativ ånggenerator för att driva ångturbinen. De kan också fungera i samgeneratorkonfigurationer: avgaserna används för uppvärmning eller vattenuppvärmning, eller i absorptionskylskåp. Bränsleeffektiviteten i kraftvärmeläge kan överstiga 90 %. Turbinerna i stora industriella gasturbiner arbetar med nätsynkrona hastigheter på 3000 eller 3600 varv per minut (rpm). Enkla gasturbiner inom kraftindustrin kräver lägre kapitalkostnader än kol- eller kärnkraftverk och kan produceras i både hög- och lågeffektapplikationer. Hela installationsprocessen kan slutföras på några veckor (flera månader), jämfört med de år som krävs för att bygga grundläggande ångkraftverk. Deras andra största fördel är möjligheten att slå på/stänga av inom några minuter, vilket ger extra kraft under toppbelastningar. Eftersom de är mindre effektiva än kombinerade kraftverk, används de vanligtvis som toppkraftverk och fungerar från några timmar om dagen till ett par dussin timmar om året, beroende på energibehovet och produktionskapaciteten i regionen. I områden med otillräcklig grundlast och i kraftverk där elektrisk kraft levereras baserat på belastning kan en gasturbinanläggning fungera regelbundet under större delen av dygnet och även in på kvällen. En typisk stor enkelcykelturbin kan producera 100 till 300 megawatt (MW) effekt och har en termisk verkningsgrad på 35-40%. Verkningsgraden för de bästa turbinerna når 64%.

Tryckluftslagring

En av de moderna utvecklingarna för att öka effektiviteten är att separera kompressorn och turbinen med ett tryckluftslager. I en traditionell turbin används upp till hälften av den genererade effekten för att driva kompressorn. I en tryckluftslagringskonfiguration används kraft, såsom från en vindkraftspark eller köpt på den öppna marknaden till en låg kostnad, för att driva kompressorn, och den komprimerade luften släpps ut för att driva turbinen efter behov.

Turboaxelmotorer

Mikroturbinen har en kompressor, en enstegs radiell turbin, en växelriktare och en rekuperator. Värmen från rökgaser kan användas för att värma vatten, luft, avfuktningsprocesser eller i absorptionskylmaskiner - ABHM, som skapar kyla för luftkonditionering med hjälp av fri termisk energi istället för elektrisk energi.

Verkningsgraden för typiska massproducerade mikroturbiner når 35 %. I läget för kombinerad produktion av el och termisk energi - kraftvärme, kan en hög bränsleutnyttjandefaktor - FCI, över 85 % uppnås.

Fördelar med mikroturbiner:

Elasticitet och anpassningsförmåga till uppfattningen av elektriska belastningar i intervallet från 1 till 100% möjlighet till långvarig drift av mikroturbinen vid extremt låg effekt - 1%, låg nivå av utsläpp, frånvaro av skorstenar, frånvaro av motorolja och smörjmedel i mikroturbiner, frånvaro av kylmedel, snabb och teknisk anslutning till bränsleledningar, elektriska kommunikations- och värmenätverk, mikroturbinservice - 1 dag, 1 gång per år, låg ljudnivå, extremt låg vibrationsnivå i mikroturbinen, fjärrkontrollsystem, kompakta mått av mikroturbinen, möjlighet att placera mikroturbinkraftverket på byggnadernas tak, hög kvalitet på den producerade elen på grund av närvaron av en växelriktare, kombinerad produktion av el och värme (kraftvärme).

Vid extern förbränning används pulveriserat kol eller finmald biomassa (till exempel sågspån) som bränsle. Extern gasförbränning används både direkt och indirekt. I ett direkt system passerar förbränningsprodukter genom turbinen. I ett indirekt system används en värmeväxlare och ren luft passerar genom en turbin. Termisk verkningsgrad är lägre i ett indirekt externt förbränningssystem, men bladen utsätts inte för förbränningsprodukter.

Användning i fordon

Rover JET1 från 1950

En Howmet TX från 1968 är den enda turbinen i historien att vinna en biltävling.

Gasturbiner används i fartyg, lokomotiv, helikoptrar och tankar. Många experiment har utförts på bilar utrustade med gasturbiner.

1950, designer F.R. Bell och chefsingenjör Maurice Wilkes på British Rover Company tillkännagav den första bilen som drivs av en gasturbinmotor. Den tvåsitsiga JET1 hade en motor placerad bakom sätena, luftintagsgaller på båda sidor av bilen och avgasportar på toppen av bakdelen. Under provningen nådde bilen en maxhastighet på 140 km/h, med en turbinhastighet på 50 000 rpm. Bilen körde på bensin, paraffin eller dieselolja, men problem med bränsleförbrukningen visade sig oöverstigliga för biltillverkningen. Den visas för närvarande i London på Science Museum.

Teamen från Rover och British Racing Motors (BRM) (Formel 1) gick samman för att skapa Rover-BRM, en gasturbindriven bil som tävlade i 1963 24 Hours of Le Mans, körd av Graham Hill och Gitner Ritchie. Den hade en medelhastighet på 107,8 mph (173 km/h) och en topphastighet på 142 mph (229 km/h). Amerikanska företag Ray Heppenstall, Howmet Corporation och McKee Engineering slog sig samman för att tillsammans utveckla sina egna gasturbinsportbilar 1968, Howmet TX deltog i flera amerikanska och europeiska lopp, inklusive två segrar, och deltog även i

Funktionsprincip för gasturbinenheter

Figur 1. Schema för en gasturbinenhet med en enaxlad gasturbinmotor av en enkel cykel

Ren luft tillförs gasturbinens kompressor (1). Under högt tryck leds luft från kompressorn in i förbränningskammaren (2), där huvudbränslet, gasen, tillförs. Blandningen antänds. När en gas-luftblandning brinner genereras energi i form av en ström av heta gaser. Detta flöde rusar med hög hastighet upp på turbinhjulet (3) och roterar det. Rotationskinetisk energi genom turbinaxeln driver kompressorn och den elektriska generatorn (4). Från elgeneratorns terminaler skickas den genererade elektriciteten, vanligtvis genom en transformator, till det elektriska nätverket, till energikonsumenterna.

Gasturbiner beskrivs av Braytons termodynamiska cykel. Brayton/Joule-cykeln är en termodynamisk cykel som beskriver driftprocesserna för gasturbin-, turbojet- och ramjet-förbränningsmotorer samt gasturbiner med externa förbränningsmotorer. sluten slinga gasformig (enfas) arbetsvätska.

Cykeln är uppkallad efter den amerikanske ingenjören George Brayton, som uppfann en kolvförbränningsmotor som fungerade på denna cykel.

Ibland kallas denna cykel också för Joule-cykeln – för att hedra den engelske fysikern James Joule, som etablerade den mekaniska motsvarigheten till värme.

Fig.2. P,V diagram Brighton cykel

Den ideala Brayton-cykeln består av följande processer:

1-2 Isoentropisk kompression.
2-3 Isobarisk värmeförsörjning.
3-4 Isoentropisk expansion.
4-1 Isobarisk värmeborttagning.

Med hänsyn till skillnaderna mellan verkliga adiabatiska expansions- och kompressionsprocesser från isentropiska, konstrueras en riktig Brayton-cykel (1-2p-3-4p-1 på T-S-diagrammet) (Fig. 3)

Fig.3. T-S diagram Brighton cykel
Perfekt (1-2-3-4-1)
Real (1-2p-3-4p-1)

Den termiska effektiviteten för en ideal Brayton-cykel uttrycks vanligtvis med formeln:

där P = p2 / pl är graden av tryckökning i processen för isentropisk kompression (1-2);
k - adiabatiskt index (för luft lika med 1,4)

Det bör särskilt noteras att denna allmänt accepterade metod för att beräkna cykeleffektivitet döljer essensen av den process som äger rum. Den begränsande effektiviteten för en termodynamisk cykel beräknas genom temperaturförhållandet med hjälp av Carnot-formeln:

där T1 är temperaturen i kylskåpet;
T2 - värmarens temperatur.

Exakt samma temperaturförhållande kan uttryckas genom storleken på tryckförhållandena som används i cykeln och det adiabatiska indexet:

Sålunda beror effektiviteten för Brayton-cykeln på de initiala och slutliga temperaturerna för cykeln på exakt samma sätt som effektiviteten för Carnot-cykeln. Med en oändlig uppvärmning av arbetsvätskan längs linjen (2-3) kan processen betraktas som isotermisk och helt likvärdig med Carnot-cykeln. Mängden uppvärmning av arbetsvätskan T3 under en isobar process bestämmer mängden arbete relaterat till mängden arbetsvätska som används i cykeln, men påverkar inte på något sätt cykelns termiska effektivitet. Men i den praktiska implementeringen av cykeln utförs uppvärmning vanligtvis till högsta möjliga värden, begränsad av värmebeständigheten hos de använda materialen, för att minimera storleken på mekanismerna som komprimerar och expanderar arbetsvätskan.

I praktiken orsakar friktion och turbulens:

Icke-adiabatisk kompression: För ett givet övergripande tryckförhållande är kompressorns utloppstemperatur högre än idealiskt.
Icke-adiabatisk expansion: Även om turbintemperaturen sjunker till den nivå som krävs för drift, påverkas inte kompressorn, tryckförhållandet är högre, vilket resulterar i otillräcklig expansion för att ge användbar drift.
Tryckförluster i luftintaget, förbränningskammaren och utloppet: som ett resultat är expansionen inte tillräcklig för att ge användbar drift.

Som med alla cykliska värmemotorer, ju högre förbränningstemperatur desto högre verkningsgrad. Den begränsande faktorn är förmågan hos stål, nickel, keramik eller andra material som utgör motorn att motstå värme och tryck. Mycket teknik går till att ta bort värme från turbindelar. De flesta turbiner försöker också återvinna värme från avgaser som annars skulle gå till spillo.

Recuperatorer är värmeväxlare som överför värme från avgaser till tryckluft före förbränning. I den kombinerade cykeln överförs värme till ångturbinsystem. Och vid kraftvärmeproduktion (kraftvärme) används spillvärme för att producera varmvatten.

Mekaniskt kan gasturbiner vara betydligt enklare än kolvförbränningsmotorer. Enkla turbiner kan ha en rörlig del: axel/kompressor/turbin/alternativ rotorenhet (se bilden nedan), inklusive bränslesystemet.

Fig.4. Denna maskin har en enstegs radialkompressor,
turbin, rekuperator och luftlager.

Mer komplexa turbiner (de som används i moderna jetmotorer) kan ha flera axlar (spolar), hundratals turbinblad, rörliga statorblad och ett omfattande system av komplexa rörledningar, förbränningskammare och värmeväxlare.

Som en allmän regel gäller att ju mindre motorn är, desto högre axelhastighet krävs för att bibehålla maximalt linjär hastighet skulderblad

Den maximala hastigheten på turbinbladen bestämmer det maximala tryck som kan uppnås, vilket resulterar i maximal effekt, oavsett motorstorlek. Jetmotorn roterar med cirka 10 000 rpm och mikroturbinen med cirka 100 000 rpm.

Gasturbiner finns i många modeller av flytande bränsleraketer, såväl som i turbopumpar, vilket gör att de senare kan användas i lätta lågtryckstankar som innehåller avsevärd torr massa.

Typer av gasturbiner

Låt oss titta på vilka typer av gasturbiner som finns

Industriell - för att generera el

Deras skillnad från flyget ligger i deras betydligt större dimensioner. Ramen, lagren och bladsystemet i industriella gasturbiner är mycket mer massiva. Storleken på industriturbiner varierar kraftigt inom vida gränser- från kompakta mobila enheter monterade på lastbilar till enorma gasturbinkomplex.

Kombiturbiner har en verkningsgrad på upp till 60 % - om avgaserna används i en rekuperativ ånggenerator. Drift i kraftvärmekonfigurationer ökar effektiviteten när avgaserna används för uppvärmning eller, i kylmaskiner, för att producera kyla. Det är också möjligt att producera värme och kyla samtidigt - denna process kallas trigeneration.
Enkla gasturbiner har olika effektklasser. Det tar bara några minuter att komma in i driftläget, vilket gör att du kan använda den under toppbelastningar. På grund av sin lägre verkningsgrad jämfört med kombinerade kraftverk används denna typ av turbin sällan - från flera timmar till flera tiotals timmar per år, oftare vid toppbelastningar. I områden med låg baslast, och där elkraften är belastningsberoende, går en sådan här gasturbin större delen av dagen.

Mikroturbiner

Deras framgång beror delvis på den snabba spridningen av elektronik, som har tagit över en del av människors funktioner. Mikroturbiner används i de mest komplexa autonoma strömförsörjningssystemen. Låt oss ta en närmare titt på dem.

Mikroturbiner är att föredra framför fram- och återgående autonoma kraftverk i ett antal avseenden. Så de har ett ökat kraftområde, extremt låga utsläpp och bara en eller ett fåtal rörliga delar. Vissa modeller har luftlager och ett luftkylningssystem som inte kräver motorolja eller kylmedel.

En annan fördel med mikroturbiner är att det mesta av värmen som genereras koncentreras i avgassystemet vid en ganska hög temperatur, medan värmen som genereras av kolvmotorer sprids mellan kylsystemet och avgaserna.

Mikroturbiner fungerar olika typer industriella bränslen: naturgas, propan, fotogen, dieselbränsle, tillhörande petroleumgas. Det är möjligt att använda förnybara bränslen: biogas, biodiesel, E85.

Mikroturbinen består av en kompressor, ett enstegs radiellt rör, en inverterare och en rekuperator. Värmen från avgaserna värmer upp vattnet och luften; Det används också för att avfukta eller producera kyla för luftkonditionering i kylmaskiner. Således används fri termisk energi istället för elektrisk energi.

Verkningsgraden för standardmikroturbiner når 35%; i kraftvärmeläge når bränsleutnyttjandet 85 %.

Låt oss sammanfatta de viktigaste fördelarna med mikroturbiner:

Förmåga att motstå elektriska belastningar i intervallet 1-100%;
Möjlighet till långvarig drift vid ultralåg effekt - 1%;
Låga utsläpp;
Inga skorstenar;
Behöver inga smörjmedel eller kylmedel;
Möjlighet till snabb anslutning till el- och värmenät, bränsleledningar;
Underhåll tar 1 dag per år;
Minskade ljud- och vibrationsnivåer;
Möjlighet till fjärrkontroll;
Kompakthet - ett mikroturbinkraftverk kan placeras på byggnadernas tak;
Tack vare växelriktaren genereras el av hög kvalitet;
Kraftvärme - gemensam produktion av el och värme;
Möjlighet till drift under extrema klimatförhållanden (i Arktis, Fjärran Nord).

Funktionerna och fördelarna med mikroturbiner bestämmer deras tillämpningsområde. Detta:

Energiförsörjning av köpcentra, datacenter, byggarbetsplatser, farmaceutiska lager, anläggningar inom jordbrukssektorn;
Energiförsörjning till områden med svåra klimatförhållanden (Far North);
Inom olje- och gassektorn - APG-användning;
Decentraliserad energiförsörjning.

Dessa är huvudtyperna av gasturbiner