gaz türbini verimliliği. Hangi sürücüyü seçmeli: piston veya gaz türbini. Gaz piston üniteleri ve gaz türbinli motorlar - giriş gazı basıncı

Bir gaz türbini genellikle sürekli çalışan bir motor olarak adlandırılır. Daha sonra, bir gaz türbininin nasıl düzenlendiği, ünitenin çalışma prensibinin ne olduğu hakkında konuşacağız. Böyle bir motorun bir özelliği, içinde enerjinin sıkıştırılmış veya ısıtılmış gaz tarafından üretilmesidir, bunun sonucu şaft üzerinde mekanik çalışmadır.

Gaz türbininin tarihi

İlginç bir şekilde, türbin mekanizmaları mühendisler tarafından çok uzun süredir geliştirilmiştir. İlk ilkel buhar türbini MÖ 1. yüzyılda yaratıldı. e.! Tabii ki, onun vazgeçilmezi
Bu mekanizma ancak şimdi en parlak günlerine ulaştı. 19. yüzyılın sonunda, termodinamik, makine mühendisliği ve metalurjinin gelişmesi ve iyileştirilmesi ile eş zamanlı olarak türbinler aktif olarak geliştirilmeye başlandı.

Mekanizmaların, malzemelerin, alaşımların ilkeleri değişti, her şey geliştirildi ve şimdi, bugün insanlık, çeşitli tiplere ayrılmış, önceden var olan tüm gaz türbini formlarının en mükemmelini biliyor. Bir havacılık gaz türbini var ve endüstriyel bir tane var.

Bir gaz türbinine bir tür ısı motoru demek gelenekseldir, çalışma parçaları yalnızca bir görevle önceden belirlenir - bir gaz jetinin hareketi nedeniyle döndürmek.

Öyle bir düzenlenmiştir ki Ana bölüm Türbin, üzerine kanat takımlarının takıldığı bir tekerlek ile temsil edilir. , bir gaz türbininin kanatlarına etki ederek onları hareket ettirir ve tekerleği döndürür. Tekerlek, sırayla, mile sağlam bir şekilde sabitlenmiştir. Bu tandemin özel bir adı var - türbin rotoru. Gaz türbini motorunun içinde meydana gelen bu hareketin bir sonucu olarak, bir elektrik jeneratörüne, bir gemi pervanesine, bir uçak pervanesine ve benzer bir çalışma prensibine sahip diğer çalışma mekanizmalarına iletilen mekanik enerji elde edilir.

Aktif ve jet türbinler

Gaz jetinin türbin kanatları üzerindeki etkisi iki yönlü olabilir. Bu nedenle türbinler sınıflara ayrılır: aktif ve reaktif türbinler sınıfı. Reaktif ve aktif gaz türbinleri, cihazın prensibinde farklılık gösterir.

impuls türbini

Aktif bir türbin, rotor kanatlarına yüksek oranda gaz akışı olması ile karakterize edilir. Kavisli bir bıçak yardımıyla gaz jeti yörüngesinden sapar. Sapmanın bir sonucu olarak, büyük bir merkezkaç kuvveti gelişir. Bu kuvvetin yardımıyla bıçaklar harekete geçirilir. Gazın tarif edilen tüm yolu boyunca, enerjisinin bir kısmı kaybolur. Bu enerji çarkın ve şaftın hareketine yönlendirilir.

jet türbini

Bir jet türbininde işler biraz farklıdır. Burada rotor kanatlarına gaz akışı düşük hızda ve yüksek basınç etkisi altında gerçekleştirilir. Gaz hızının önemli ölçüde artması nedeniyle bıçakların şekli de mükemmeldir. Böylece gaz jeti bir tür reaktif kuvvet yaratır.

Yukarıda açıklanan mekanizmadan, bir gaz türbini cihazının oldukça karmaşık olduğu anlaşılmaktadır. Böyle bir ünitenin sorunsuz çalışması ve sahibine kar ve fayda sağlaması için bakımını profesyonellere emanet etmelisiniz. Servis profili şirketleri gaz türbinleri kullanan tesisatların servis bakımını, komponent tedarikini, her türlü parça ve parçayı sağlar. DMEnergy, müşterisine bir gaz türbininin çalışması sırasında ortaya çıkan sorunlarla yalnız bırakılmayacağı konusunda gönül rahatlığı ve güveni sağlayan böyle bir şirkettir ().

Sabit hareketli termal türbin, Termal enerji sıkıştırılmış ve ısıtılmış gaz (genellikle yakıtın yanma ürünleri), şaft üzerinde mekanik dönme işine dönüştürülür; gaz türbini motorunun yapısal bir elemanıdır.

Sıkıştırılmış gazın ısıtılması, kural olarak, yanma odasında meydana gelir. Bir nükleer reaktörde vb. ısıtma yapmak da mümkündür. Gaz türbinleri ilk olarak 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı. gaz türbini motoru olarak ve tasarım açısından bir buhar türbinine yaklaştılar. Yapısal olarak, bir gaz türbini, meme aparatının düzenli olarak düzenlenmiş sabit bıçak kenarları ve sonuç olarak bir akış parçası oluşturan çarkın dönen kenarlarıdır. Türbin aşaması, bir pervane ile birleştirilmiş bir meme aparatıdır. Aşama, sabit parçalar (muhafaza, meme kanatları, örtü halkaları) içeren bir stator ve bir dizi dönen parçadan (rotor kanatları, diskler, şaft gibi) oluşan bir rotordan oluşur.

Bir gaz türbininin sınıflandırılması birçok ilkeye göre yapılır. Tasarım özellikleri: gaz akış yönüne, kademe sayısına, ısı farkını kullanma yöntemine ve pervaneye gaz besleme yöntemine göre. Gaz akışı yönünde, gaz türbinleri eksenel (en yaygın) ve radyal, ayrıca diyagonal ve teğetsel olarak ayırt edilebilir. Eksenel gaz türbinlerinde, meridyen bölümündeki akış esas olarak türbinin tüm ekseni boyunca taşınır; radyal türbinlerde ise tam tersine eksene diktir. Radyal türbinler merkezcil ve merkezkaç olarak ikiye ayrılır. Çapraz türbinde gaz, türbinin dönme eksenine göre belirli bir açıyla akar. Teğetsel bir türbinin çarkında kanat yoktur; bu tür türbinler genellikle çok düşük gaz akış hızlarında kullanılır. ölçü aletleri. Gaz türbinleri tek, çift ve çok kademelidir.

Kademe sayısı birçok faktör tarafından belirlenir: türbinin amacı, tasarım şeması, toplam güç ve bir kademe tarafından geliştirilen ve ayrıca çalıştırılan basınç düşüşü. Mevcut ısı farkını kullanma yöntemine göre, basınçta bir değişiklik olmadan sadece akışın çarkta döndüğü hız kademeli türbinler (aktif türbinler) ve basıncın her ikisini de azalttığı basınç kademeli türbinler ayırt edilir. meme aparatında ve rotor kanatlarında (jet türbinleri). Kısmi gaz türbinlerinde, pervaneye meme aparatının çevresinin bir kısmı boyunca veya tüm çevresi boyunca gaz verilir.

Çok kademeli bir türbinde, enerji dönüşüm süreci, bireysel aşamalardaki bir dizi ardışık süreçten oluşur. Sıkıştırılmış ve ısıtılmış gaz, meme aparatının bıçaklar arası kanallarına bir başlangıç ​​hızında verilir, burada genleşme sürecinde mevcut ısı düşüşünün bir kısmı dışarı akış jetinin kinetik enerjisine dönüştürülür. Gazın daha fazla genleşmesi ve ısı düşüşünün faydalı işe dönüştürülmesi çarkın kanatlar arası kanallarında meydana gelir. Rotor kanatlarına etki eden gaz akışı, türbinin ana şaftında bir tork oluşturur. Bu durumda gazın mutlak hızı azalır. Bu hız ne kadar düşük olursa, gaz enerjisinin büyük bir 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 etkin verimliliği oldukça yüksektir ve %92-94'e ulaşır.

Bir gaz türbininin çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: gaz bir kompresör tarafından yanma odasına enjekte edilir, hava ile karıştırılır, 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 eşanjörüne girer. Ayrıca, elektrik üretmek yerine, türbinin mekanik enerjisi çeşitli pompaları, kompresörleri vb. çalıştırmak için kullanılabilir. Gaz türbinleri için en yaygın kullanılan yakıt doğal gazdır, ancak bu, diğer gazlı yakıt türlerinin kullanılması olasılığını ortadan kaldıramaz. . Ancak aynı zamanda, gaz türbinleri çok kaprislidir ve hazırlanmasının kalitesine yüksek talepler getirir (belirli mekanik kapanımlar, nem gereklidir).

Türbinden çıkan gazların sıcaklığı 450-550 °С'dir. Gaz türbinlerinde termal enerjinin elektrik enerjisine nicel oranı 1.5: 1 ila 2.5: 1 arasında değişir, bu da soğutucu tipinde farklılık gösteren kojenerasyon sistemleri kurmayı mümkün kılar:

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

Gaz türbinlerinin geliştirilmesine büyük katkı, Sovyet bilim adamları B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov ve diğerleri tarafından yapıldı. sabit ve mobil gaz türbini tesisleri için gaz türbinlerinin oluşturulması yabancı tarafından sağlandı. şirketler (ünlü Slovak bilim adamı A. Stodola'nın çalıştığı İsviçreli Brown-Boveri ve Sulzer, Amerikan General Electric, vb.).

Gelecekte gaz türbinlerinin gelişimi, türbinin önündeki gaz sıcaklığını artırma olasılığına bağlıdır. Bunun nedeni, akış yolunda önemli bir iyileştirme ile rotor kanatları için yeni ısıya dayanıklı malzemelerin ve güvenilir soğutma sistemlerinin oluşturulmasıdır.

1990'lardaki yaygın geçiş sayesinde. kullanmak için doğal gaz elektrik enerjisi endüstrisi için ana yakıt olarak, gaz türbinleri pazarın önemli bir bölümünü işgal etmiştir. Ekipmanın maksimum veriminin 5 MW ve daha yüksek (300 MW'a kadar) kapasitelerde elde edilmesine rağmen, bazı üreticiler 1-5 MW aralığında modeller üretmektedir.

Gaz türbinleri havacılık ve enerji santrallerinde kullanılmaktadır.

• Önceki: GAZ ANALİZÖRÜ
• Takip etmek: GAZ MOTORU

Bir gaz türbini, sürekli çalışma sürecinde, cihazın (rotor) ana organının (diğer durumlarda buhar veya su) mekanik işe dönüştüğü bir motordur. Bu durumda, çalışma maddesinin jeti, rotorun çevresine sabitlenmiş kanatlara etki ederek onları harekete geçirir. Gaz akışı yönünde, türbinler eksenel (gaz türbinin eksenine paralel hareket eder) veya radyal (aynı eksene göre dikey hareket) olarak ayrılır. Hem tek hem de çok aşamalı mekanizmalar vardır.

Bir gaz türbini kanatlara iki şekilde etki edebilir. İlk olarak, bu, çalışma alanına gaz verildiğinde aktif bir süreçtir. yüksek hızlar. Bu durumda, gaz akışı düz bir çizgide hareket etme eğilimindedir ve yolunda duran kavisli bıçak parçası onu saptırır ve kendini döndürür. İkincisi, bu reaktif tip bir işlemdir, gaz besleme hızı düşük olduğunda, ancak kullanır yüksek basınçlar. saf haliyle tip neredeyse hiç bulunmaz, çünkü türbinlerinde reaksiyon kuvvetiyle birlikte kanatlara etki eden bulunur.

Gaz türbini günümüzde nerelerde kullanılmaktadır? Cihazın çalışma prensibi, elektrik akımı jeneratörlerinin, kompresörlerin vb. tahriklerinde kullanılmasına izin verir. Bu tip türbinler, ulaşımda (gemi gaz türbini kurulumları) yaygın olarak kullanılmaktadır. Buhar muadilleriyle karşılaştırıldığında, nispeten küçük bir ağırlığa ve boyuta sahiptirler, bir kazan dairesi, bir yoğuşma ünitesi düzenlenmesini gerektirmezler.

Gaz türbini, çalıştırıldıktan sonra oldukça hızlı bir şekilde çalışmaya hazırdır, yaklaşık 10 dakika içinde tam güce ulaşır, bakımı kolaydır, soğutma için az su gerektirir. İçten yanmalı motorların aksine, krank mekanizmasından atalet etkileri yoktur. dizel motorlardan bir buçuk kat daha kısa ve iki kattan fazla hafif. Cihazlar yakıtla çalışma özelliğine sahiptir. Düşük kalite. Yukarıdaki nitelikler, gemiler ve hidrofiller için bu tür özel ilgiye sahip motorların dikkate alınmasını mümkün kılar.

Motorun ana bileşeni olarak gaz türbininin bir takım önemli dezavantajları vardır. Bunlar arasında yüksek gürültü, dizel motorlardan daha az, verimlilik, yüksek sıcaklıklarda kısa ömür (eğer kullanılan gaz ortamı yaklaşık 1100 ° C sıcaklığa sahipse, türbin ortalama 750 saate kadar kullanılabilir).

Bir gaz türbininin verimliliği, kullanıldığı sisteme bağlıdır. Örneğin, kompresördeki havadan gelen gazların ilk sıcaklığı 1300 santigrat derecenin üzerinde olan, 23'ten fazla olmayan ve 17'den az olmayan enerji endüstrisinde kullanılan cihazlar, otonom operasyonlar sırasında yaklaşık %38.5'lik bir katsayıya sahiptir. Bu tür türbinler çok yaygın değildir ve esas olarak elektrik sistemlerindeki yük piklerini kapatmak için kullanılır. Bugün Rusya'da bir dizi termik santralde 30 MW'a kadar kapasiteye sahip yaklaşık 15 gaz türbini çalışıyor. Çok kademeli tesislerde, çok daha yüksek bir verim elde edilir (yaklaşık 0,93). yüksek verim yapısal elemanlar.

Nispeten küçük kapasiteli enerji santralleri hem gaz türbinli motorları (GTE) hem de pistonlu motorları (RP) içerebilir. Sonuç olarak, müşteriler genellikle hangi sürücü daha iyi. Ve buna cevap vermek kesinlikle imkansız olsa da, bu makalenin amacı bu konuyu anlamaya çalışmaktır.

giriiş

Motor tipinin seçimi ve herhangi bir kapasitedeki bir elektrik santralinde elektrik jeneratörlerini çalıştırmak için sayıları karmaşık bir teknik ve ekonomik iştir. Bir tahrik olarak pistonlu ve gaz türbinli motorları karşılaştırma girişimleri çoğunlukla yakıt olarak doğal gaz kullanılarak yapılır. Temel avantajları ve dezavantajları teknik literatürde, piston motorlu enerji santrali üreticilerinin broşürlerinde ve hatta internette analiz edilmiştir.

Kural olarak, güç ve çalışma koşulları dikkate alınmadan yakıt tüketimindeki, motorların maliyetindeki fark hakkında genel bilgiler verilir. Genellikle pistonlu motorlar temelinde 10-12 MW kapasiteli ve gaz türbinleri temelinde daha yüksek güçte enerji santrallerinin bileşiminin oluşturulmasının tercih edildiği belirtilmektedir. Bu öneriler bir aksiyom olarak alınmamalıdır. Bir şey açıktır: her motor tipinin avantajları ve dezavantajları vardır ve bir sürücü seçerken, değerlendirmeleri için en azından gösterge niteliğinde bazı nicel kriterlere ihtiyaç vardır.

Şu anda, Rusya enerji piyasası oldukça geniş bir yelpazede hem pistonlu hem de gaz türbinli motorlar sunmaktadır. Pistonlu motorlar arasında ithal motorlar, gaz türbinli motorlar arasında ise yerli motorlar hakimdir.

Hakkında bilgi özellikler Rusya'da kullanılması önerilen gaz türbini motorları ve bunlara dayalı enerji santralleri, son yıllarda düzenli olarak "Gaz türbini ekipmanı kataloğunda" yayınlanmaktadır.

Parçası oldukları pistonlu motorlar ve enerji santralleri hakkında benzer bilgiler sadece bu ekipmanı tedarik eden Rus ve yabancı şirketlerin broşürlerinden toplanabilir. Motorların ve enerji santrallerinin maliyetine ilişkin bilgiler çoğunlukla yayınlanmaz ve yayınlanan bilgiler genellikle doğru değildir.

Pistonlu ve Gaz Türbinli Motorların Bire Bir Karşılaştırması

Mevcut bilgilerin işlenmesi, hem nicel hem de nicel bilgileri içeren aşağıdaki tablonun oluşturulmasını mümkün kılar. kalite değerlendirme pistonlu ve gaz türbinli motorların avantajları ve dezavantajları. Ne yazık ki, bazı özellikler, tam doğruluğunu doğrulamak son derece zor veya neredeyse imkansız olan tanıtım materyallerinden alınmıştır. Nadir istisnalar dışında, bireysel motorların ve enerji santrallerinin çalışma sonuçlarının doğrulanması için gerekli veriler yayınlanmaz.

Doğal olarak, verilen rakamlar genelleştirilmiştir, belirli motorlar için kesinlikle bireysel olacaktır. Ayrıca, bazıları uyarınca verilmiştir. ISO standartları ve motorların gerçek çalışma koşulları standart olanlardan önemli ölçüde farklıdır.

Sağlanan bilgiler yalnızca niteliksel özellik motorlar ve belirli bir elektrik santrali için ekipman seçerken kullanılamaz. Tablonun her konumu için bazı yorumlar verilebilir.

Enerji piyasasının çok büyük seçim teknik özelliklerde önemli farklılıklar olan motorlar. Dikkate alınan tiplerdeki motorlar arasındaki rekabet, yalnızca 16 MW'a kadar olan birim elektrik gücü aralığında mümkündür. Daha yüksek güçlerde gaz türbinli motorlar, pistonlu motorların yerini neredeyse tamamen alır.

Her motorun kendine has özellikleri olduğu dikkate alınmalı ve sürücü tipi seçilirken sadece bunlar kullanılmalıdır. Bu, belirli bir kapasiteye sahip bir elektrik santralinin ana ekipmanının bileşimini, her şeyden önce elektrik gücünü ve gerekli motor sayısını değiştirerek çeşitli versiyonlarda oluşturmanıza olanak tanır. Çok yönlülük, tercih edilen motor tipini seçmeyi zorlaştırır.

Pistonlu ve gaz türbinli motorların verimliliği hakkında

Enerji santrallerindeki herhangi bir motorun en önemli özelliği, ana gaz tüketimini değil, tam gaz tüketimini belirleyen güç üretim verimliliğidir (KPIe). Verimlilik değerlerine ilişkin istatistiksel verilerin işlenmesi, bu göstergeye göre bir motor tipinin diğerine göre avantajlarının olduğu uygulama alanlarını açıkça göstermeyi mümkün kılar.

Şekil 2'de seçilen üçünün karşılıklı düzenlenmesi ve konfigürasyonu. Çeşitli motorların elektriksel verim değerlerinin nokta görüntülerinin bulunduğu 1 bölge, bazı sonuçlar çıkarmamızı sağlar:

• aynı güce sahip aynı tip motorlarda bile, elektrik üretimi için verimlilik değerlerinde önemli bir dağılım vardır;
• 16 MW'tan fazla birim gücü ile kombine çevrimdeki gaz türbinli motorlar %48'den fazla verim değeri sağlar ve piyasayı tekelleştirir;
• hem basit hem de kombine çevrimlerde çalışan 16 MW'a kadar gaz türbinli motorların elektrik verimliliği, pistonlu motorlardan daha düşüktür (bazen çok önemli ölçüde);
• 1 MW'a kadar birim güce sahip gaz türbinli motorlar, piyasada ortaya çıktı son zamanlar, verimlilik açısından, günümüzde en çok santrallerin bir parçası olarak kullanılan 2-8 MW kapasiteli motorlardan üstündürler;
• gaz türbini motorlarının verimliliğindeki değişimin doğası üç bölgeye sahiptir: ikisi nispeten sabit bir değere sahiptir - sırasıyla% 27 ve% 36 ve biri değişken -% 27'den 36'ya; iki bölge içinde, verimlilik katsayısı zayıf bir şekilde elektrik gücüne bağlıdır;
• pistonlu motorların elektrik üretimi için verimliliğin değeri, elektrik güçlerine sürekli bağımlıdır.

Ancak bu faktörler pistonlu motorlara öncelik verilmesi için bir neden değildir. Santral sadece elektrik enerjisi üretecek olsa bile, farklı motor tiplerine sahip ekipman bileşimi seçeneklerini karşılaştırırken, yapılması gerekecektir. ekonomik hesaplamalar. Tasarruf edilen gazın maliyetinin, pistonlu ve gaz türbinli motorların maliyetindeki farkı ve ayrıca maliyeti karşılayacağını kanıtlamak gerekir. ek ekipman onlara. Kış ve yaz aylarında elektrik temini için istasyonun çalışma modu bilinmiyorsa, tasarruf edilen gaz miktarı belirlenemez. İdeal olarak, gerekli elektrik yükleri biliniyorsa - maksimum (kış çalışma günü) ve minimum (yaz tatili).

Hem elektrik hem de termal enerjinin kullanımı

Santralin sadece elektrik değil, aynı zamanda termal enerji de üretmesi gerekiyorsa, ısı tüketimini hangi kaynaklardan karşılamanın mümkün olduğunu belirlemek gerekecektir. Kural olarak, bu tür iki kaynak vardır - motorların kullanılan ısısı ve/veya kazan dairesi.

Pistonlu motorlarda soğutma yağının, basınçlı havanın ve egzoz gazlarının ısısından, gaz türbinli motorlarda ise sadece egzoz gazlarının ısısından yararlanılır. Ana ısı miktarı atık ısı eşanjörleri (UHE) yardımıyla egzoz gazlarından geri kazanılır.

Geri kazanılan ısı miktarı büyük ölçüde motorun elektrik üretmek için çalışma moduna ve iklim koşullarına bağlıdır. Kışın motor çalışma modlarının yanlış değerlendirilmesi, kullanılan ısı miktarının belirlenmesinde hatalara ve kazan dairesinin kurulu kapasitesinin yanlış seçilmesine yol açacaktır.

Şekil 2'deki grafikler, ısı temini amacıyla gaz türbini ve pistonlu motorlardan geri kazanılan ısı temini olasılığını göstermektedir. Eğriler üzerindeki noktalar, üreticinin mevcut ekipmanın ısı geri kazanımı için yeteneklerine ilişkin verilerine karşılık gelir. Aynı elektrik gücüne sahip motorda, üreticiler belirli görevlere göre çeşitli UTO'lar kurar.

Gaz türbinli motorların ısı üretimi açısından avantajları yadsınamaz. Bu, özellikle elektrik verimlerinin nispeten düşük değeri ile açıklanan 2-10 MW elektrik gücüne sahip motorlar için geçerlidir. Gaz türbinli motorların verimi arttıkça, kullanılan ısı miktarı kaçınılmaz olarak azalmalıdır.

Belirli bir tesisin güç ve ısı temini için bir pistonlu motor seçerken, bir elektrik santralinin parçası olarak bir kazan dairesi kullanma ihtiyacı neredeyse şüphe götürmez. Kazan dairesinin çalışması, elektrik üretmek için gerekli olandan fazla gaz tüketiminde bir artış gerektirir. Tesisin enerji beslemesi için gaz maliyetlerinin, bir durumda sadece egzoz ısı geri kazanımlı gaz türbinli motorlar ve diğer durumda ısı geri kazanımlı ve kazan daireli pistonlu motorlar kullanılması durumunda nasıl farklılık gösterdiği sorusu ortaya çıkmaktadır. Bu soruya ancak nesnenin elektrik ve ısı tüketiminin özelliklerinin kapsamlı bir şekilde incelenmesinden sonra cevap verilebilir.

Bir nesnenin tahmini ısı tüketiminin, gaz türbinli motorun kullanılan ısısı ile tamamen karşılanabileceğini ve bir pistonlu motor kullanıldığında ısı eksikliğinin kazan dairesi tarafından telafi edildiğini varsayarsak, o zaman doğasını belirlemek mümkündür. nesnenin enerji beslemesi için toplam gaz tüketimindeki değişikliğin.

Şekildeki verileri kullanarak. 1 ve 2'de, Şekiller'de işaretlenen bölgelerin karakteristik noktaları için mümkündür. 1, aktüatörleri kullanırken gaz tasarrufu veya atık hakkında bilgi alın çeşitli tipler. Tabloda sunulurlar:

Gaz tasarrufunun mutlak değerleri, yalnızca özellikleri hesaplamaya dahil edilen belirli bir nesne için geçerlidir, ancak genel karakter bağımlılıklar doğru şekilde görüntülenir, yani:
nispeten yakın elektrik verimliliği değerleriyle (%10'a kadar fark), pistonlu motorların ve kazan dairesi kullanımı aşırı yakıt tüketimine yol açar;

• nispeten yakın elektrik verimliliği değerleriyle (%10'a kadar fark), pistonlu motorların ve kazan dairesi kullanımı aşırı yakıt tüketimine yol açar;
• %10'dan fazla verimlilik değerlerinde bir farkla, pistonlu motorların ve kazan dairesinin çalışması, gaz türbinli motorlardan daha az gaz gerektirecektir;
• pistonlu motorlar ve bir kazan dairesi kullanırken, motorların verimlilik değerleri arasındaki farkın% 13-14 olduğu maksimum gaz tasarrufu sağlayan belirli bir nokta vardır;
• bir pistonlu motorun verimi ne kadar yüksekse ve bir gaz türbininin verimi ne kadar düşükse, gaz tasarrufu o kadar fazla olur.

Ek olarak

Kural olarak, görev, sürücü tipinin seçimi ile sınırlı değildir, santralin ana ekipmanının bileşimini - ünite tipini, sayısını, yardımcı ekipmanı belirlemek gerekir.

Doğru miktarda elektrik üretecek motor seçimi, geri kazanılan ısı üretme olanaklarını belirler. Bu durumda, iklim koşulları ile ilişkili motorun teknik özelliklerindeki değişikliklerin tüm özelliklerini doğa ile birlikte dikkate almak gerekir. elektrik yükü ve bu değişikliklerin geri kazanılan ısı arzı üzerindeki etkisini belirleyin.

Santralin sadece motorları içermediği de unutulmamalıdır. Sitesinde genellikle bir düzineden fazla yardımcı yapı bulunur ve bunların çalışması teknik ve ekonomik göstergeler enerji santralleri.

Daha önce de belirtildiği gibi, teknik bir bakış açısından, elektrik santrali ekipmanının bileşimi birkaç şekilde oluşturulabilir, bu nedenle nihai seçimi sadece ekonomik açıdan haklı gösterilebilir.

Aynı zamanda, belirli motorların özellikleri ve bunların gelecekteki bir elektrik santralinin ekonomik performansı üzerindeki etkileri hakkında bilgi son derece önemlidir. Ekonomik hesaplamalar yapılırken motor kaynağı, bakım kolaylığı, zamanlama ve maliyetin dikkate alınması kaçınılmazdır. elden geçirme. Bu göstergeler, türünden bağımsız olarak her bir motor için ayrıdır.

Santral için motor tipi seçiminde çevresel faktörlerin etkisi göz ardı edilemez. Santralin çalıştırılacağı bölgedeki atmosferin durumu, motor tipinin belirlenmesinde önemli bir faktör olabilir (herhangi bir ekonomik düşünceden bağımsız olarak).

Daha önce belirtildiği gibi, motorların ve bunlara dayalı enerji santrallerinin maliyetine ilişkin veriler yayınlanmamaktadır. Ekipman üreticileri veya tedarikçileri, konfigürasyon, teslimat koşulları ve diğer sebeplerdeki olası farklılıklara atıfta bulunur. Fiyatlar ancak kurumsal anket doldurulduktan sonra sunulacaktır. Bu nedenle, ilk tablodaki 3.5 MW'a kadar güce sahip pistonlu motorların maliyetinin, aynı güçteki gaz türbinli motorların maliyetinden daha düşük olduğu bilgisi yanlış olabilir.

Çözüm

Bu nedenle, 16 MW'a kadar olan birim güç sınıfında, ne gaz türbini ne de pistonlu motorlar kesin olarak tercih edilemez. Elektrik ve ısı üretimi için belirli bir elektrik santralinin beklenen çalışma modlarının yalnızca kapsamlı bir analizi (belirli motorların özelliklerini ve sayısız ekonomik faktörler) motor tipi seçimini tamamen haklı çıkaracaktır. Uzman bir şirket, ekipmanın bileşimini profesyonel düzeyde belirleyebilir.

Referanslar

1. Gabich A. Enerji sektöründe düşük güçlü gaz türbini motorlarının uygulanması // Gaz türbini teknolojileri. 2003, No. 6. S. 30-31.
2. Burov VD Düşük güçlü gaz türbini ve gaz pistonlu enerji santralleri // Madencilik dergisi. 2004, özel sayı. s. 87-89,133.
3. Gaz türbini ekipmanı kataloğu // Gaz türbini teknolojileri. 2005. S. 208.
4. Salikhov A.A., Fatkulin R.M., Abrakhmanov R.R., Shchaulov V. Yu. Başkurdistan Cumhuriyeti'nde gaz pistonlu motorlar kullanarak mini CHP'nin geliştirilmesi. 2003, No. 11. S. 24-30.

Bu makale, küçük değişikliklerle, 2006 yılı için "Türbinler ve Dizeller", No. 1 (2) dergisinden alınmıştır.
Yazar - V.P. Vershinsky, OOO "Gazpromenergoservis".

Gaz türbin üniteleri (GTU'lar) sanayide, ulaşım sektöründe talep görmektedir ve enerji endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ekipmanın tasarımı çok karmaşık değildir, yüksek verimliliğe 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. Aynı zamanda, açık tip kurulumlarda, kapalı sistemlerde - gaz veya normal hava - yanma ürünleri kullanılır. Her ikisi de eşit derecede talep görmektedir. Açık ve kapalı olmasının yanı sıra turbo kompresörlü türbinler ve serbest pistonlu gaz jeneratörlü tesisler bulunmaktadır.

Sabit basınçta çalışan turbo kompresör tipi bir tesiste bir gaz türbininin tasarımını ve çalışmasını düşünmek en kolayıdır.

Gaz türbini tasarımı

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

Marş motoru, türbini başlatmaktan sorumludur. İstenilen hıza kadar dönen kompresörü çalıştırır. O zamanlar:

• kompresör atmosferden havayı yakalar ve sıkıştırır;
• hava, bir hava kanalı yoluyla yanma odasına gönderilir;
• yakıt aynı hazneye memeden girer;
• gaz ve hava karışımı ve sabit basınçta yanarak yanma ürünlerinin oluşmasına neden olur;
• yanma ürünleri hava ile soğutulur, ardından akış yoluna girerler;
• sabit bıçaklarda gaz karışımı genişler ve hızlanır, ardından çalışan bıçaklara yönlendirilir ve harekete geçirilir;
• egzoz karışımı türbinden bir borudan çıkar;
• türbin, kinetik enerjiyi bir dişli kutusu vasıtasıyla kompresöre ve pervaneye iletir.

Böylece, hava ile karıştırılan gaz, yandığında, genişleyen, hızlandıran ve kanatları döndüren ve bunların arkasında pervaneyi döndüren bir çalışma ortamı oluşturur. Daha sonra, kinetik enerji elektriğe dönüştürülür veya gemiyi hareket ettirmek için kullanılır.

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

Kapalı tip gaz türbininin özellikleri

Açık tip bir gaz türbini atmosferden hava alır ve egzoz gazını dışarı atar. Ünite insanların çalıştığı kapalı bir odadaysa bu çok etkili ve tehlikeli değildir. Bu durumda kapalı tip bir gaz türbini kullanılır. Bu tür türbinler, harcanan çalışma sıvısını atmosfere salmaz, kompresöre yönlendirir. Yanma ürünleri ile karışmaz. Sonuç olarak, türbinde dolaşan çalışma ortamı temiz kalır, bu da tesisatın ömrünü uzatır ve arıza sayısını azaltır.

Ancak kapalı türbinler çok büyüktür. Dışarıya kaçmayan gazlar yeterince etkili bir şekilde soğutulmalıdır. Bu sadece büyük ısı eşanjörlerinde mümkündür. Bu nedenle, yeterli alanın olduğu büyük gemilerde tesisatlar kullanılır.

Kapalı gaz türbinleri olabilir nükleer reaktör. Isı taşıyıcı olarak karbondioksit, helyum veya azot kullanırlar. Gaz reaktörde ısıtılır ve türbine gönderilir.

GTP ve buhar türbinlerinden ve içten yanmalı motorlardan farklılıkları

Gaz türbinleri, daha basit tasarımları ve onarım kolaylığı açısından içten yanmalı motorlardan farklıdır. İçten yanmalı motoru hacimli ve ağır yapan bir krank mekanizmasına sahip olmamaları da önemlidir. Türbin daha hafiftir ve benzer güce sahip bir motordan yaklaşık yarı yarıya daha azdır. Ek olarak, düşük dereceli yakıtla çalışabilir.

Gaz türbinleri, küçük boyutları ve basit devreye almaları ile buhar türbinlerinden farklıdır. Bakımları buhar tesislerinden daha kolaydır.

Türbinleri ve dezavantajları var: içten yanmalı motorlara göre çok ekonomik değiller, daha fazla gürültü yapıyorlar, daha hızlı kullanılamaz hale geliyorlar. Ancak bu durum gaz türbinlerinin ulaşımda, endüstride ve hatta günlük yaşamda kullanılmasına engel değildir. Türbinler, deniz ve nehir gemilerine kurulur, enerji santrallerinde, pompa ekipmanlarında ve diğer birçok alanda kullanılır. Kullanışlı ve hareketlidirler, bu nedenle oldukça sık kullanılırlar.