Gaz türbininin dezavantajları. Gaz türbininin çalışma prensibi

Sıkıştırılmış ve ısıtılmış gazın (genellikle yanma ürünlerinin) termal enerjisinin bir şaft üzerinde mekanik dönme işine dönüştürüldüğü sürekli bir termal türbin; gaz türbinli motorun yapısal bir elemanıdır.

Sıkıştırılmış gazın ısıtılması genellikle yanma odasında meydana gelir. Isıtmanın nükleer reaktörde vb. gerçekleştirilmesi de mümkündür. Gaz türbinleri ilk olarak 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı. bir gaz türbini motoru olarak ve tasarım olarak bir buhar türbinine yakındılar. Bir gaz türbini, yapısal olarak, nozul aparatının bir dizi düzenli olarak düzenlenmiş sabit kanat jantlarından ve pervanenin dönen jantlarından oluşur ve sonuç olarak akış kısmını oluşturur. Türbin aşaması, bir pervane ile birleştirilmiş bir nozül aparatıdır. Sahne, sabit parçalar (mahfaza, nozul bıçakları, bandaj halkaları) içeren bir statordan ve bir dizi dönen parçadan (dönen bıçaklar, diskler, şaft gibi) oluşan bir rotordan oluşur.

Bir gaz türbininin sınıflandırılması birçok tasarım özelliğine göre gerçekleştirilir: gaz akışının yönü, kademe sayısı, ısı farkını kullanma yöntemi ve pervaneye gaz sağlama yöntemi. Gaz akışının yönüne bağlı olarak, gaz türbinleri eksenel (en yaygın olanı) ve radyal, ayrıca çapraz ve teğetsel olarak ayırt edilebilir. Eksenel gaz türbinlerinde meridyen bölümündeki akış öncelikle türbinin tüm ekseni boyunca taşınır; radyal türbinlerde ise tam tersine eksene diktir. Radyal türbinler merkezcil ve merkezkaç olmak üzere ikiye ayrılır. Çapraz türbinde gaz, türbinin dönme eksenine belirli bir açıyla akar. Teğetsel bir türbinin pervanesinin kanatları yoktur; bu tür türbinler genellikle ölçüm cihazlarında çok düşük gaz akışı için kullanılır. Gaz türbinleri tek, çift ve çok kademeli tiplerdedir.

Aşamaların sayısı birçok faktör tarafından belirlenir: türbinin amacı, tasarımı, bir aşamanın ürettiği toplam güç ve tetiklenen basınç düşüşü. Mevcut ısı farkının kullanılması yöntemine göre, çark içinde basıncı değiştirmeden sadece akışın döndüğü hız kademeli türbinler (aktif türbinler) ile basıncın değişmediği basınç kademeli türbinler arasında bir ayrım yapılır. hem nozul aparatında hem de rotor kanatlarında (jet türbinleri) azalır. Kısmi gaz türbinlerinde, pervaneye, nozul aparatının çevresinin bir kısmı veya tam çevresi boyunca gaz beslenir.

Çok kademeli bir türbinde enerji dönüşüm süreci, ayrı ayrı aşamalarda bir dizi ardışık işlemden oluşur. Sıkıştırılmış ve ısıtılmış gaz, nozül aparatının bıçaklar arası kanallarına bir başlangıç ​​hızında beslenir; burada genleşme işlemi sırasında mevcut ısı farkının bir kısmı, çıkış jetinin kinetik enerjisine dönüştürülür. Pervanenin kanatlar arası kanallarında gazın daha fazla genleşmesi ve ısı transferinin faydalı işe dönüştürülmesi meydana gelir. Rotor kanatlarına etki eden gaz akışı, türbinin ana şaftında tork oluşturur. Bu durumda gazın mutlak hızı azalır. Bu hız ne kadar düşük olursa, gaz enerjisinin büyük kısmı türbin şaftında mekanik işe dönüştürülür.

Verimlilik, şafttan çıkarılan işin türbinin önündeki mevcut gaz enerjisine oranı olan gaz türbinlerinin verimliliğini karakterize eder. Modern çok kademeli türbinlerin efektif verimliliği oldukça yüksektir ve %92-94'e ulaşır.

Bir gaz türbininin çalışma prensibi şu şekildedir: Gaz, bir kompresör vasıtasıyla yanma odasına pompalanır, hava ile karışarak bir yakıt karışımı oluşturur ve ateşlenir. Ortaya çıkan yüksek sıcaklıktaki (900-1200 ° C) yanma ürünleri, türbin miline monte edilmiş birkaç sıra kanattan geçerek türbinin dönmesine neden olur. Şaftın ortaya çıkan mekanik enerjisi, bir dişli kutusu aracılığıyla elektrik üreten bir jeneratöre iletilir.

Termal enerji Türbinden çıkan gazlar ısı değiştiriciye girer. Ayrıca, elektrik üretmek yerine türbinin mekanik enerjisi çeşitli pompaları, kompresörleri vb. çalıştırmak için kullanılabilir. Gaz türbinleri için en yaygın olarak kullanılan yakıt doğal gazdır, ancak bu, diğer gazlı yakıtların kullanılma olasılığını dışlamaz. Ancak aynı zamanda gaz türbinleri çok kaprislidir ve hazırlanma kalitesine yönelik artan talepler doğurur (belirli mekanik katkılar ve nem gereklidir).

Türbinden çıkan gazların sıcaklığı 450-550 °C'dir. Gaz türbinleri için termal enerjinin elektrik enerjisine niceliksel oranı 1,5: 1 ile 2,5: 1 arasında değişmektedir, bu da soğutucu tipine göre farklılık gösteren kojenerasyon sistemlerinin kurulmasını mümkün kılmaktadır:

1) sıcak egzoz gazlarının doğrudan (doğrudan) kullanımı;
2) harici bir kazanda düşük veya orta basınçlı buharın (8-18 kg/cm2) üretilmesi;
3) sıcak su üretimi (gerekli sıcaklığın 140 °C'yi aşması daha iyidir);
4) yüksek basınçlı buhar üretimi.

Sovyet bilim adamları B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov ve diğerleri gaz türbinlerinin geliştirilmesine büyük katkı sağladı.Sabit ve mobil gaz türbini üniteleri için gaz türbinlerinin oluşturulması yabancı şirketler tarafından gerçekleştirildi ( Ünlü Slovak bilim adamı A. Stodola'nın çalıştığı İsviçre Brown-Boveri ve Sulzer, American General Electric, vb.).

Gaz türbinlerinin daha da geliştirilmesi, türbin önündeki gazın sıcaklığının arttırılması ihtimaline bağlıdır. Bunun nedeni, akış kısmında vb. önemli iyileştirmelerle çalışan bıçaklar için yeni ısıya dayanıklı malzemelerin ve güvenilir soğutma sistemlerinin oluşturulmasıdır.

1990'lardaki yaygın geçiş sayesinde. Gaz türbinleri, doğal gazın elektrik enerjisi üretiminde ana yakıt olarak kullanılması açısından önemli bir pazar segmentini işgal etmiştir. 5 MW ve üzeri güçlerde (300 MW'a kadar) maksimum ekipman verimliliği elde edilse de bazı üreticiler 1-5 MW aralığında modeller üretmektedir.

Gaz türbinleri havacılıkta ve enerji santrallerinde kullanılmaktadır.

• Önceki: GAZ ANALİZÖRÜ
• Takip etme: GAZ MOTORU

Buhar türbünü. 19. yüzyılın ortalarına kadar buhar motoruyla yarışabilecek kapasitede bir buhar türbini tasarlanmaya çalışıldı. buhar jetinin kinetik enerjisinin yalnızca küçük bir kısmı türbin dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürülebildiğinden başarısız oldu. Mesele şu ki, mucitler

türbin verimliliğinin buhar hızı oranına ve türbin kanatlarının doğrusal hızına bağımlılığını hesaba katmamıştır.

Gaz akışının hızının ve türbin kanadının doğrusal hızının hangi oranında, gaz akışının kinetik enerjisinin türbin kanadına en eksiksiz aktarımının gerçekleşeceğini bulalım (Şekil 36). Buharın kinetik enerjisi tamamen türbin kanadına aktarıldığında, jetin Dünya'ya göre hızı sıfıra eşit olmalıdır, yani.

Hızla hareket eden bir referans çerçevesinde jetin hızı şuna eşittir: .

Bu referans çerçevesinde kanat, jet ile etkileşim anında hareketsiz olduğundan, elastik yansımadan sonra jetin hızının büyüklüğü değişmeden kalır, ancak yönü tersine değişir:

Tekrar Dünya ile ilişkili referans çerçevesine giderek, yansıma sonrasında jetin hızını elde ederiz:

O zamandan beri

Türbin kanatlarının doğrusal hareket hızının jet hızının yarısı olması koşuluyla jetin kinetik enerjisinin türbine tam aktarımının gerçekleşeceğini bulduk.Pratik uygulama alanı bulan ilk buhar türbini tarafından üretildi. 1889'da İsveçli mühendis Gustav Laval. Dönüş hızı rpm'de gücü daha düşüktü

Pirinç. 36. Buhar jetinin kinetik enerjisinin türbin kanadına aktarılması

Yaklaşık 1200 m/s tutarındaki ortalama basınç düşüşlerinde bile yüksek gaz akış hızı, verimli çalışma için türbin kanatlarının yaklaşık 600 m/s doğrusal hıza sahip olmasını gerektirir. Sonuç olarak yüksek verim değerlerine ulaşmak için türbinin yüksek hızlı olması gerekir. 1 m yarıçaplı rotor jantı üzerinde yer alan 1 kg ağırlığındaki bir türbin kanadına 600 m/s kanat hızında etki eden atalet kuvvetini hesaplamak kolaydır:

Temel bir çelişki ortaya çıkıyor: Türbinin ekonomik olarak çalışması için süpersonik rotor hızları gerekiyor, ancak bu hızlarda türbin atalet kuvvetleri tarafından yok edilecek. Bu çelişkiyi çözmek için, optimalden daha düşük bir hızda dönen, ancak buhar jetinin kinetik enerjisinden tam olarak yararlanacak türbinler tasarlamak, onları çok kademeli hale getirmek ve ortak bir şaft üzerine artan çapta birkaç rotor yerleştirmek gerekir. Türbinin yeterince yüksek dönme hızı nedeniyle buhar, kinetik enerjisinin yalnızca bir kısmını daha küçük çaplı rotora aktarır. Daha sonra birinci aşamada atılan buhar, daha büyük çaplı ikinci rotora yönlendirilerek kanatlarına kalan kinetik enerjinin bir kısmını verir, vb. Egzoz buharı soğutucu-yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılır ve kazana ılık su gönderilir. .

Bir buhar türbini kurulumunun çevrimi Şekil 37'de koordinatlarla gösterilmiştir. Kazanda çalışma akışkanı bir miktar ısı alır, ısınır ve sabit basınçta (izobar AB) genleşir. Türbinde buhar adyabatik olarak (adiabat BC) genişleyerek rotoru döndürmek için iş yapar. Örneğin nehir suyuyla yıkanan bir kondenser-soğutucuda buhar, ısıyı suya aktarır ve sabit basınçta yoğunlaşır. Bu işlem bir izobara karşılık gelir. Kondenserden gelen sıcak su kazana pompalanır. Bu işlem bir izokora karşılık gelmektedir.Görüldüğü gibi buhar türbini tesisinin çevrimi kapalıdır. Buharın bir çevrimde yaptığı iş sayısal olarak ABCD şeklinin alanına eşittir.

Modern buhar türbinleri yüksek kinetik dönüşüm verimliliğine sahiptir

Pirinç. 37. Bir buhar türbini tesisinin çalışma döngüsünün şeması

buhar jetinin enerjisi %90'ı biraz aşan mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu nedenle, üretilen elektriğin %80'inden fazlasını sağlayan dünyadaki hemen hemen tüm termik ve nükleer santrallerin elektrik jeneratörleri, buhar türbinleri tarafından çalıştırılmaktadır.

Modern buhar türbin tesislerinde kullanılan buharın sıcaklığı 580 C'yi (ısıtıcı sıcaklığı) aşmadığından ve türbin çıkışındaki buharın sıcaklığı da genellikle 30°C'den (buzdolabı sıcaklığı) düşük olmadığından maksimum verim değeri; Bir ısı motoru olarak bir buhar türbini tesisi:

ve buhar türbinli yoğuşmalı enerji santrallerinin gerçek verimlilik değerleri yalnızca %40 civarına ulaşıyor.

Modern kazan-türbin-jeneratör güç ünitelerinin gücü kW'a ulaşıyor. 10. Beş Yıllık Plan'da bir sonraki adım, kW'a kadar kapasiteye sahip güç ünitelerinin inşasıdır.

Buhar türbinli motorlar su taşımacılığında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, kara taşımacılığında ve özellikle havacılıkta kullanımları, bir ateş kutusu ve buhar üretmek için bir kazanın yanı sıra çalışma sıvısı olarak kullanılmak üzere büyük miktarda suya sahip olma ihtiyacı nedeniyle engellenmektedir.

Gaz türbinleri. Yakıtın yanma yerini çalışma sıvısının içine taşıyarak türbinli bir ısı motorunda fırını ve kazanı ortadan kaldırma fikri uzun süredir tasarımcıları meşgul etmiştir. Ancak çalışma akışkanının buhar değil, ısıtmadan genleşen hava olduğu bu tür içten yanmalı türbinlerin gelişimi, yüksek sıcaklıklarda ve yüksek mekanik yüklerde uzun süre çalışabilen malzemelerin bulunmaması nedeniyle sekteye uğradı.

Gaz türbini kurulumu bir hava kompresörü 1, yanma odaları 2 ve bir gaz türbininden 3 oluşur (Şekil 38). Kompresör, türbinle aynı eksene monte edilmiş bir rotor ve sabit bir kılavuz kanattan oluşur.

Türbin çalıştığında kompresör rotoru döner. Rotor kanatları döndüklerinde kompresörün önündeki basınç azalacak ve arkasındaki basınç artacak şekilde şekillendirilmiştir. Hava kompresöre emilir ve ilk rotor kanadı sırasının arkasındaki basınç artar. Birinci rotor kanatları sırasının arkasında, kompresörün sabit bir kılavuz kanadının bir dizi kanadı vardır, bunun yardımıyla hava hareketinin yönü değiştirilir ve ikinci kademenin kanatları kullanılarak daha fazla sıkıştırılma olasılığı sağlanır. Rotorun vb. Kompresör kanatlarının birkaç kademesi hava basıncını 5-7 kat artırır.

Sıkıştırma işlemi adyabatik olarak gerçekleşir, dolayısıyla hava sıcaklığı önemli ölçüde artarak 200 °C veya daha fazlasına ulaşır.

Pirinç. 38. Gaz türbini kurulumu

Basınçlı hava yanma odasına girer (Şek. 39). Aynı zamanda, yüksek basınç altında bir nozül aracılığıyla sıvı yakıt - gazyağı, akaryakıt - enjekte edilir.

Yakıt yandığında çalışma akışkanı görevi gören hava belli bir miktar ısı alır ve 1500-2200 °C sıcaklığa kadar ısınır. Havanın ısınması sabit basınçta meydana gelir, böylece hava genişler ve hızı artar.

Yüksek hızda hareket eden hava ve yanma ürünleri türbine yönlendirilir. Bir aşamadan diğerine geçerek kinetik enerjilerini türbin kanatlarına verirler. Türbin tarafından alınan enerjinin bir kısmı kompresörü döndürmek için harcanır ve geri kalanı örneğin bir uçak pervanesini veya bir elektrik jeneratörünün rotorunu döndürmek için kullanılır.

Türbin kanatlarını, yanma odasına sıcak ve yüksek hızlı gaz jetinin yıkıcı etkisinden korumak için

Pirinç. 39. Yanma odası

Kompresör, yakıtın tamamen yanması için gerekli olandan önemli ölçüde daha fazla hava pompalar. Yakıt yanma bölgesinin arkasından yanma odasına giren hava (Şekil 38), türbin kanatlarına yönlendirilen gaz jetinin sıcaklığını azaltır. Türbindeki gaz sıcaklığının düşmesi verimliliğin düşmesine neden olur, bu nedenle bilim adamları ve tasarımcılar gaz türbinindeki çalışma sıcaklığının üst sınırını arttırmanın yollarını arıyorlar. Bazı modern havacılık gaz türbinli motorlarda türbin önündeki gaz sıcaklığı 1330 °C'ye ulaşır.

Atmosfere yakın bir basınçta ve 500 °C'nin üzerinde bir sıcaklıkta, 500 m/s'den daha yüksek bir hızda yanma ürünleri ile birlikte egzoz havası genellikle atmosfere boşaltılır veya verimliliği arttırmak için bir ısı eşanjörüne gönderilir. yanma odasına giren havayı ısıtmak için ısının bir kısmını aktarır.

Bir gaz türbini ünitesinin çalışma döngüsü Şekil 40'ta gösterilmektedir. Kompresördeki hava sıkıştırma işlemi, adiabat AB'ye, yanma odasındaki ısıtma ve genleşme işlemine - izobar BC'ye karşılık gelir. Bir türbinde sıcak gazın adyabatik genleşme süreci CD bölümü ile temsil edilir, çalışma sıvısının soğutulması ve hacminin azaltılması süreci DA izobarı ile temsil edilir.

Gaz türbini ünitelerinin verimliliği %25-30'a ulaşır. Gaz türbinli motorlarda, buhar motorları ve buhar türbinleri gibi hantal buhar kazanları bulunmadığı gibi, buhar motorları ve içten yanmalı motorlar gibi ileri geri hareketi dönme hareketine dönüştüren pistonlar ve mekanizmalar da yoktur. Bu nedenle, bir gaz türbini motoru aynı güçteki bir dizel motordan üç kat daha az yer kaplar ve özgül kütlesi (kütle-güç oranı), bir uçağın içten yanmalı pistonlu motorununkinden 6 ila 9 kat daha azdır. Kompaktlık ve hız, birim ağırlık başına yüksek güç ile birleştiğinde, gaz türbini motorlarının pratik olarak önemli ilk uygulama alanı olan havacılık belirlendi.

Bir gaz türbini motorunun şaftına monte edilmiş pervaneli uçak 1944'te ortaya çıktı. AN-24, TU-114, IL-18, AN-22 - “Antey” gibi ünlü uçakların turboprop motorları var.

"Antey"in maksimum kalkış ağırlığı 250 ton, taşıma kapasitesi 80 ton veya 720 yolcudur,

Pirinç. 40. Bir gaz türbini tesisinin çalışma döngüsünün şeması

hız 740 km/saat, dört motorun her birinin gücü kW.

Gaz türbinli motorlar, özellikle askeri gemilerde, su taşımacılığında buhar türbini motorlarının yerini almaya başlıyor. Dizel motorlardan gaz türbinli motorlara geçiş, hidrofil gemilerin taşıma kapasitesinin dört kat, 50 tondan 200 tona çıkarılmasını mümkün kıldı.

Ağır vasıtalara 220-440 kW gücünde gaz türbinli motorlar monte edilmektedir. Gaz türbinli motorlu 120 tonluk BelAZ-549V madencilik sektöründe test ediliyor.

Ara sıra haberlerde, örneğin falanca eyalet bölgesi elektrik santralinde 400 MW'lık bir CCGT'nin inşasının tüm hızıyla devam ettiğini ve başka bir CHPP-2'de bir gaz türbini ünitesinin kurulumunun tüm hızıyla devam ettiğini söylüyorlar. birçok MW devreye alındı. Bu tür güçlü ve verimli birimlerin dahil edilmesi yalnızca devlet programının uygulanmasında bir "işaret" değil, aynı zamanda enerji santrallerinin, bölgesel enerji sisteminin ve hatta verimliliğinde gerçek bir artış olduğundan, bu tür olaylar hakkında yazılıyor ve ele alınıyor. birleşik enerji sistemi

Ancak devlet programlarının veya tahmin göstergelerinin uygulanmasına değil, PSU ve GTU'ya dikkatinizi çekmek istiyorum. Sadece ortalama bir insan değil, aynı zamanda acemi bir enerji mühendisi de bu iki terimi karıştırabilir.

Daha basit olanla başlayalım.

GTU - gaz türbini ünitesi - tek bir muhafazada birleştirilmiş bir gaz türbini ve bir elektrik jeneratörüdür. Termik santrallere kurulmasında fayda var. Bu etkilidir ve termik santrallerin birçok yeniden inşasında bu tür türbinlerin kurulması amaçlanmaktadır.

İşte bir termal istasyonun basitleştirilmiş çalışma döngüsü:

Gaz (yakıt) kazana girer, burada yanar ve ısıyı suya aktarır, su da kazandan buhar olarak çıkar ve buhar türbinini döndürür. Ve buhar türbini jeneratörü döndürür. Elektriği jeneratörden alıyoruz, gerekirse endüstriyel ihtiyaçlar için (ısıtma, ısıtma) buharı da türbinden alıyoruz.

Ve bir gaz türbini kurulumunda gaz, elektrik üreten bir gaz türbinini yakar ve döndürür ve egzoz gazları, bir atık ısı kazanında suyu buhara dönüştürür, yani. gaz iki faydayla çalışır: önce türbini yakar ve döndürür, ardından kazandaki suyu ısıtır.

Ve eğer gaz türbini kurulumunun kendisi daha ayrıntılı olarak gösterilirse, şöyle görünecektir:

Bu video, bir gaz türbini tesisinde hangi süreçlerin gerçekleştiğini açıkça göstermektedir.

Ancak ortaya çıkan buharın çalıştırılması daha da faydalı olacaktır; başka bir jeneratörün çalışması için onu bir buhar türbinine koyun! Daha sonra gaz türbini ünitemiz BUHAR-GAZ ÜNİTESİ (SGU) haline gelecektir.

Sonuç olarak PSU daha geniş bir kavramdır. Bu kurulum, yakıtın bir kez kullanıldığı ve elektriğin iki kez üretildiği bağımsız bir güç ünitesidir: bir gaz türbini ünitesinde ve bir buhar türbininde. Bu döngü oldukça verimlidir ve verimliliği yaklaşık %57'dir! Bu, kilovatsaat elektrik başına yakıt tüketimini önemli ölçüde azaltmanıza olanak tanıyan çok iyi bir sonuçtur!

Belarus'ta enerji santrallerinin verimliliğini artırmak için gaz türbin üniteleri mevcut termik santral şemasına “üst yapı” olarak kullanılmakta ve eyalet bölgesi elektrik santrallerinde bağımsız güç üniteleri olarak kombine çevrim gaz türbin üniteleri inşa edilmektedir. Enerji santrallerinde çalışan bu gaz türbinleri, yalnızca "tahmini teknik ve ekonomik göstergeleri" artırmakla kalmıyor, aynı zamanda yüksek manevra kabiliyetine sahip oldukları için üretim yönetimini de geliştiriyor: çalıştırma ve enerji üretimi hızı.

Bu gaz türbinleri işte bu kadar kullanışlı!

Gaz türbini üniteleri (GTU) endüstride, ulaşımda talep görmektedir ve enerji endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ekipmanın tasarımı çok karmaşık değildir, yüksek verime sahiptir ve kullanımı ekonomiktir.

Gaz türbinleri birçok yönden dizel veya benzinle çalışan motorlara benzer: içten yanmalı motorlarda olduğu gibi, yakıtın yanmasından elde edilen termal enerji mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu durumda açık tip tesislerde yanma ürünleri kullanılırken, kapalı sistemlerde gaz veya normal hava kullanılır. Her ikisi de eşit derecede talep görüyor. Açık ve kapalının yanı sıra turbokompresörlü türbinler ve serbest pistonlu gaz jeneratörlü tesisler de bulunmaktadır.

En kolay yol, sabit basınçta çalışan turbo kompresör tipi bir tesisteki gaz türbininin tasarımını ve çalışma prensibini dikkate almaktır.

Gaz türbini tasarımı

Bir gaz türbini, bir kompresör, bir hava kanalı, bir yanma odası, bir nozul, bir akış yolu, sabit ve çalışan kanatlar, bir egzoz gazı borusu, bir dişli kutusu, bir pervane ve bir marş motorundan oluşur.

Marş motoru türbinin çalıştırılmasından sorumludur. İstenilen hıza kadar dönen kompresörü çalıştırır. Daha sonra:

• kompresör atmosferden havayı alır ve sıkıştırır;
• hava, bir hava kanalı yoluyla yanma odasına gönderilir;
• yakıt aynı odaya nozülden girer;
• gaz ve hava karışır ve sabit basınçta yanar, bu da yanma ürünlerinin oluşmasına neden olur;
• yanma ürünleri hava ile soğutulduktan sonra akış kısmına girerler;
• sabit kanatlarda gaz karışımı genişler ve hızlanır, ardından çalışan kanatlara yönlendirilir ve onları harekete geçirir;
• harcanan karışım türbini borudan terk eder;
• Türbin kinetik enerjiyi bir dişli kutusu aracılığıyla kompresöre ve pervaneye aktarır.

Böylece, havayla karışan gaz, yanan, kanatları ve arkalarında pervaneyi genişleten, hızlandıran ve döndüren bir çalışma ortamı oluşturur. Daha sonra kinetik enerji elektriğe dönüştürülür veya gemiyi hareket ettirmek için kullanılır.

Isı geri kazanım prensibini kullanarak yakıttan tasarruf edebilirsiniz. Bu durumda türbine giren hava, egzoz gazları tarafından ısıtılır. Sonuç olarak ünite daha az yakıt kullanır ve daha fazla kinetik enerji üretir. Havanın ısıtıldığı rejeneratör aynı zamanda egzoz gazlarının soğutulmasına da hizmet eder.

Kapalı gaz türbinlerinin özellikleri

Açık tip gaz türbini havayı atmosferden alır ve egzoz gazını dışarıya atar. Bu çok etkili değildir ve kurulum insanların çalıştığı kapalı bir alanda bulunuyorsa tehlikelidir. Bu durumda kapalı tip gaz türbini ünitesi kullanılır. Bu tür türbinler, harcanan çalışma sıvısını atmosfere salmaz, kompresöre yönlendirir. Yanma ürünleriyle karışmaz. Sonuç olarak türbin içinde dolaşan çalışma ortamı temiz kalır, bu da tesisatın ömrünü uzatır ve arıza sayısını azaltır.

Ancak kapalı türbinler çok büyüktür. Dışarı çıkmayan gazların yeterince etkili bir şekilde soğutulması gerekir. Bu ancak büyük ısı eşanjörlerinde mümkündür. Bu nedenle yeterli alanın bulunduğu büyük gemilerde tesisatlar kullanılmaktadır.

Kapalı gaz türbinlerinde nükleer reaktör de bulunabilir. Soğutucu olarak karbondioksit, helyum veya nitrojen kullanırlar. Gaz bir reaktörde ısıtılır ve bir türbine gönderilir.

Gaz türbinleri ve buhar türbinleri ve içten yanmalı motorlardan farklılıkları

Gaz türbinleri, daha basit tasarımları ve onarım kolaylığı nedeniyle içten yanmalı motorlardan farklıdır. İçten yanmalı motoru hantal ve ağır yapan krank mekanizmasının bulunmaması da önemlidir. Türbin, benzer güce sahip bir motordan yaklaşık iki kat daha hafif ve daha küçüktür. Ayrıca düşük dereceli yakıtla da çalışabilir.

Gaz türbinleri, küçük boyutları ve kolay çalıştırılmaları nedeniyle buhar türbinlerinden farklılık gösterir. Bakımı buharla çalışan ünitelere göre daha kolaydır.

Türbinlerin dezavantajları da vardır: İçten yanmalı motorlara göre daha ekonomik değildirler, daha fazla ses çıkarırlar ve daha çabuk bozulurlar. Ancak bu, gaz türbini ünitelerinin ulaşımda, sanayide ve hatta günlük yaşamda kullanılmasını engellemez. Türbinler deniz ve nehir gemilerine kurulmakta, enerji santrallerinde, pompalama ekipmanlarında ve diğer birçok alanda kullanılmaktadır. Kullanışlı ve hareketlidirler, bu nedenle oldukça sık kullanılırlar.

Otonom üretimde (küçük ölçekli enerji), son zamanlarda büyük önem verilmektedir. gaz türbinleri farklı güç. Üssündeki enerji santralleri gaz türbinleri endüstriyel veya evsel amaçlar için ana veya yedek elektrik ve termal enerji kaynağı olarak kullanılır. Gaz türbinleri enerji santrallerinin bir parçası olarak Rusya'nın her türlü iklim koşulunda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Kullanım alanları gaz türbinleri pratik olarak sınırsız: petrol ve gaz endüstrisi, sanayi işletmeleri, konut ve toplumsal hizmet yapıları.

Olumlu kullanım faktörü gaz türbinleri konut ve toplumsal hizmetler sektöründe, egzoz gazları NOx ve CO'daki zararlı emisyon içeriğinin sırasıyla 25 ve 150 ppm seviyesinde olması (pistonlu üniteler için bu değerler çok daha yüksektir), bu da bunu mümkün kılar konut binalarının yanına bir elektrik santrali kurmak. Kullanım gaz türbinleri enerji santrallerinin güç üniteleri yüksek baca yapımından kaçındığından.

İhtiyaçlarınıza bağlı olarak gaz türbinleri santralden proses ihtiyaçları için buhar (düşük, orta, yüksek basınç) veya standart sıcaklık değerlerinde sıcak su (DHW) almanızı sağlayan buhar veya sıcak su atık ısı kazanları ile donatılmıştır. Buhar ve sıcak suyu aynı anda alabilirsiniz. Gaz türbinlerine dayalı bir elektrik santralinin ürettiği termal enerjinin gücü genellikle elektriğin iki katıdır.

Elektrik santralinde gaz türbinleri bu konfigürasyonda yakıt verimliliği %90'a çıkar. Yüksek kullanım verimliliği gaz türbinleri Maksimum elektrik yükü ile uzun süreli çalışma sırasında güç üniteleri sağlandığı için. Yeterince yüksek güçte gaz türbinleri Buhar türbinlerinin kombine kullanım olasılığı vardır. Bu önlem, elektrik verimliliğini %53'e çıkararak enerji santralinin verimliliğini önemli ölçüde artırabilir.

Gaz türbinlerine dayalı bir enerji santralinin maliyeti ne kadardır? Tam fiyatı nedir? Anahtar teslim fiyatına neler dahildir?

Gaz türbinlerine dayanan otonom bir termik santral, çok sayıda ek pahalı, ancak çoğu zaman sadece gerekli ekipmana sahiptir (gerçek hayattan bir örnek - tamamlanmış bir proje). Birinci sınıf ekipman kullanıldığında, bu seviyedeki anahtar teslimi bir elektrik santralinin maliyeti, 1 kW kurulu elektrik gücü başına 45.000 - 55.000 rubleyi geçmiyor. Gaz türbinlerine dayalı bir enerji santralinin nihai fiyatı, tüketicinin özel görevlerine ve ihtiyaçlarına bağlıdır. Fiyata tasarım, inşaat ve devreye alma işleri dahildir. Gaz türbinlerinin kendileri, güç üniteleri olarak, imalat şirketine ve güce bağlı olarak ek ekipman olmadan, 1 kW başına 400 ila 800 dolara mal oluyor.

Özel durumunuzda bir elektrik santrali veya termik santral inşa etme maliyeti hakkında bilgi almak için şirketimize doldurulmuş bir anket göndermeniz gerekmektedir. Bundan sonra, 2-3 gün sonra, müşteri-müşteri bir ön teknik ve ticari teklif - TCP (kısa örnek) alır. TCP'ye dayanarak müşteri, gaz türbinlerine dayalı bir enerji santralinin inşasına ilişkin nihai kararı verir. Kural olarak, müşteri bir karar vermeden önce, modern bir enerji santralini kendi gözleriyle görmek ve "her şeye elleriyle dokunmak" için mevcut bir tesisi ziyaret eder. Müşteri sorularına doğrudan sitede yanıt alır.

Gaz türbinlerine dayalı enerji santrallerinin inşası genellikle blok modüler yapı konseptine dayanmaktadır. Blok modüler tasarım, gaz türbinli enerji santrallerinin fabrikada yüksek düzeyde hazır olmasını sağlar ve enerji tesislerinin inşaat süresini azaltır.

Gaz türbinleri - üretilen enerjinin maliyetine ilişkin küçük bir aritmetik

1 kW elektrik üretmek için gaz türbinleri yalnızca 0,29–0,37 m³/saat gaz yakıtı tüketir. Gaz türbinleri bir metreküp gazı yakarken 3 kW elektrik ve 4-6 kW termal enerji üretir. 2011 yılında doğal gazın fiyatı (ortalama) 3 ruble. 1 m³ başına bir gaz türbininden elde edilen 1 kW elektriğin maliyeti yaklaşık 1 ruble'dir. Buna ek olarak tüketici 1,5–2 kW bedava termal enerji alıyor!

Gaz türbinlerine dayalı bir elektrik santralinden otonom bir güç kaynağı ile üretilen elektrik ve ısının maliyeti, ülkedeki mevcut tarifelerden 3-4 kat daha düşüktür ve bu, devlet elektriğine bağlanmanın yüksek maliyetini hesaba katmaz. ızgaralar (Moskova bölgesinde 1 kW başına 60.000 ruble, 2011).

Otonom enerji santrallerinin inşaatı gaz türbinleri Pahalı enerji hatlarının (elektrik hatları) inşaat ve işletme maliyetlerini ortadan kaldırarak önemli tasarruflar elde etmenizi sağlar.Gaz türbinlerine dayalı enerji santralleri, hem bireysel işletmeler veya kuruluşlar hem de bölgeler için elektrik ve ısı kaynaklarının güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilir. tüm.
Gaz türbinlerine dayalı bir enerji santralinin otomasyon derecesi, çok sayıda bakım personelinin ortadan kaldırılmasını mümkün kılar. Bir gaz santralinin işletimi sırasında işletimi yalnızca üç kişi tarafından sağlanır: bir operatör, görevli bir elektrikçi ve görevli bir tamirci. Acil durumlarda personelin güvenliğini ve gaz türbini sistem ve aksamlarının güvenliğini sağlamak için güvenilir koruma sistemleri sağlanmaktadır.

Bir filtre sistemi (şemada gösterilmemiştir) ile donatılmış bir hava girişi yoluyla atmosferik hava, çok kademeli bir eksenel kompresörün girişine beslenir. Kompresör atmosferik havayı sıkıştırır ve bunu yüksek basınçla yanma odasına besler. Aynı zamanda türbinin yanma odasına nozullar vasıtasıyla belirli miktarda gaz yakıt verilir. Yakıt ve hava karışıp tutuşur. Yakıt-hava karışımı yanarak büyük miktarda enerji açığa çıkar. Gaz halindeki yanma ürünlerinin enerjisi, türbin kanatlarının sıcak gaz jetleri ile dönmesi nedeniyle mekanik işe dönüştürülür. Alınan enerjinin bir kısmı türbin kompresöründeki havanın sıkıştırılmasına harcanır. İşin geri kalanı tahrik ekseni aracılığıyla elektrik jeneratörüne aktarılır. Bu iş bir gaz türbininin faydalı işidir. Yaklaşık 500-550 °C sıcaklıktaki yanma ürünleri, egzoz kanalı ve türbin difüzörü yoluyla boşaltılır ve ayrıca termal enerji elde etmek için örneğin bir ısı eşanjöründe kullanılabilir.

Gaz türbinleri, motor olarak içten yanmalı motorlar arasında 6 kW/kg'a kadar en yüksek güç yoğunluğuna sahiptir.

Aşağıdaki gaz türbini yakıtları kullanılabilir: gazyağı, dizel yakıt, gaz.

Modern gaz türbinlerinin avantajlarından biri uzun bir yaşam döngüsüdür - motor ömrü (toplam 200.000 saate kadar, revizyondan önce 25.000-60.000 saate kadar).

Modern gaz türbinleri son derece güvenilirdirler. Bazı birimlerin birkaç yıldır sürekli çalıştığına dair kanıtlar var.

Birçok gaz türbini tedarikçisi, ekipmanın büyük revizyonlarını sahada gerçekleştiriyor, tek tek bileşenleri üreticiye göndermeden değiştiriyor, bu da zaman maliyetlerini önemli ölçüde azaltıyor.

% 0 ila 100 arasında herhangi bir güç aralığında uzun süreli çalışma olasılığı, su soğutmanın olmaması, iki tür yakıtla çalışma - tüm bunlar gaz türbinlerini modern otonom enerji santralleri için popüler güç üniteleri haline getiriyor.

Gaz türbinlerinin en etkin kullanımı ortalama santral kapasitelerinde olup, 30 MW üzeri kapasitelerde tercih açıktır.