Газотурбинная установка

Приведены характеристики энергетических режимов компрессорных станций (КС), центробежных нагнетателей и газотурбинных установок. Сопоставлены энергетические и технико-экономические показатели энергоприводов различных видов. Рассмотрено термодинамическое обеспечение технологических.процессов компри-мирования природного газа. Освещены способы повышения эффективности эксплуатации газоперекачивающих агрегатов на КС магистральных газопроводов.

Принципиальная схема ГТЭ дана на 1-8. Коэффициент полезного действия газотурбинных установок с агрегатами 25—100 МВт составляет 29—

Для потребителей 1-й и 2-й группы создается спецм-алы- ая система надежного питания от трех независимых источников, из которых один (аварийный) должен быть, как правило, автономным. В нормальном режиме потребители 1-й и 2-й групп переменного тока получаю1:" питание от общей сети собственных нужд АЭС, а потребители постоянного тока — от обратимых двигатель генераторов или от специальных статических выпрямительных устройств, одновременно обеспечивающих, подзаряд аккумуляторной батареи. В аварийных режимах — при потере питания от общей сети собственных нужд—все потребители 1-й группы получают питание от аккумуляторной батареи непосредственно либо через обратимые двигатель-генераторные агрегаты или статические (в том числе обргтимые) преобразователи. Потребители 2-й группы в аварийных режимах получают гитание либо от дизель-генераторов, либо от газотурбинных установок с быстродействующим запуском (длительность запуска существующих установок составляет от нескольких секунд до нескольких минут).

Коэффициент полезного действия газотурбинных установок с агрегатами 25—100 МВт составляет 29—34 %. Они являются высокоманевренными агрегатами и используются в энергосистемах в качестве резервных автономных источ-

Для потребителей 1-й и 2-й групп создается специальная система надежного питания с числом секций, равным числу систем безопасности. В настоящее время приняты три системы безопасности с питанием от трех независимых источников, из которых один (аварийный) должен быть, как правило, автономным. В нормальном режиме потребители 1-й и 2-й групп переменного тока получают питание от общей сети собственных нужд АЭС, а потребители постоянного тока — от обратимых двигатель-генераторов или от специальных статических преобразовательных устройств, одновременно обеспечивающих подзаряд аккумуляторной батареи. В аварийных режимах — при потере питания от общей сети собственных нужд — все потребители 1-й группы получают питание от аккумуляторной батареи непосредственно или через обратимые двигатель-генераторные агрегаты или статические (в том числе обратимые) преобразователи. Потребители 2-й группы в аварийных режимах получают питание от дизель-генераторов или от газотурбинных установок с быстродействующим запуском (длительность запуска существующих установок составляет от нескольких секунд до нескольких минут).

Для одновременного запуска всех механизмов аварийного расхолаживания необходимо применение более мощных автономных источников, или применение частотного пуска дизель-генераторов. В настоящее время рассматривается вопрос применения газотурбинных установок.

висимых источников большой мощности - газотурбинных установок — или увеличения числа секций надежного питания 6 кВ на каждый реакторный блок [5.9].

мией затрат при уменьшении установленной мощности тепловых электростанций энергосистемы. Во вновь создаваемых системах и в системах с незначительным удельным весом старых, малоэкономичных КЭС, экономия топлива подсчитывается по полному расходу Ь = &н новых электростанций — КЭС, газотурбинных установок и т. п. При большом удельном весе старых КЭС экономия топлива по энергосистеме определяется с учетом изменения их режима работы. Левая часть формулы (7-13) представляет собой приведенные расчетные затраты зг на один дополнительный киловатт установленной мощности ГЭС, а правая часть — экономию соответствующих затрат зз по ТЭС системы, что можно записать в виде равенства:

Пиковые газотурбинные установки (ГТУ). В последние десятилетия в мире накоплен значительный опыт конструирования, изготовления и. эксплуатации газотурбинных установок. Основными их достоинствами являются высокая надежность, быстрый пуск из холодного состояния, малые капиталовложения и металлозатраты, низкий штатный коэффициент, сокращенный срок строительства и монтажа. Поэтому для покрытия пиков нагрузки в ряде стран Запада наибольшее распространение получили специальные ГТУ открытого цикла, выполняемые по простейшим схемам и без регенерации.

Анализируя формулу (1.18), получаем, что чем больше относительная работа сжатия, тем выше удельный расход топлива ЬВАЭС. На работу сжатия существенное влияние оказывает способ аккумулирования и последующего использования воздуха. Наиболее благоприятным с точки зрения работы компрессора является аккумулирование при постоянном давлении воздуха в хранилище (р = const). Однако это требует сооружения хранилищ специальной конструкции с использованием гидростатического давления водяного столба и не всегда технически осуществимо. Относительно проще выполнять аккумулирование при постоянном объеме (i> = = const). Последний вариант менее экономичен, поскольку закачку воздуха необходимо производить при повышенном давлении, а следовательно, и большей работе сжатия /к. Значительного повышения эффективности газотурбинных установок можно достигнуть, осуществляя их комбинирование с паротурбинными энергоблоками, т. е. путем создания комбинированных установок.

При оптимизации ряда параметров, на которые температура окружающей среды оказывает незначительное влияние, суммирование можно производить по режимам, отличающимся только нагрузкой. Так, например, можно поступить при оптимизации начальных параметров конденсационных установок с промежуточным перегревом. Если же режим работы установки определяется только температурой наружного воздуха, то суммирование ведется по климатическим периодам. Примером этого может служить оптимизация параметров теплофикационной установки без конденсационного потока пара. Ряд параметров газотурбинных установок и конечные параметры конденсационных установок требуют двойного суммирования, так как только в этом случае учитывается влияние нагрузочного и климатического факторов. При этом определение годовых показателей усложняется, так как в каждую принятую нагрузку входят режимы с различной температурой наружного воздуха.

7. Бодров И. С., Огурцов А. П., Резниченко В. Я. Энернетическая газотурбинная установка мощностью 150 МВт// Теплоэнергетика. 1979. № 11. С. 11-17.

/ — газотурбинная установка; 2 — высоконапорный парогенератор; 3 — сетевые подогреватели; 4 — газоводяные подогреватели

а — простое комбинирование; б — со впрыском свежего пара в камеру сгорания; в — со впрыском отборного пара; г — с компрессией пара из перепускных труб ЦНД; / — газотурбинная установка; 2 — камера сгорания; 3 — парогенератор; 4—паровая турбина; 5 — конденсатор; 6 — регенеративные подогреватели низкого давления; 7 — деаэратор; 8 — подогреватели высокого давления; 9 — газоводяной подогреватель

а — разомкнутая паротурбинная установка; б — замкнутая паротурбинная установка; в — замкнутая газотурбинная установка; 1 — баллон со сжиженным рабочим телом; 2 — насос; з — испаритель; 4, — турбина; 5 — выброс отработавшего рабочего тела; 6 — конденсатор; 7 — компрессор; 8 — теплогенератор

АЭС — атомная (ядерная) электростанция ВРД — воздушно-реактивный двигатель ГТУ — газотурбинная установка ГРГ — гидрореагирующее горючее ГЭС — гидроэлектростанция ГРД — гидрореактивный двигатель ДВС — двигатель внутреннего сгорания ДВщС — двигатель внешнего сгорания

ПГТУ — парогазотурбинная установка ПТУ — паротурбинная установка ПЭ — преобразователь энергии ПЭС — приливная электростанция РМ — расширительная машина РТ — рабочее тело

В 1961 г. Харьковский турбинный завод (ХТЗ) выпустил газовую турбину мощностью 50 тыс. кет, в которой температура газа на входе 800° С. Это— первая в мире газотурбинная установка большой мощности. Теория указывает, что при температуре газа на входе в газовую турбину 1200° С газовая турбина превзойдет по экономичности все другие тепловые двигатели. Весь вопрос в жароупорных материалах. Советские металлурги разработали материал, способный выдерживать длительную температуру порядка 700— 800° С, но для сильно нагруженных роторов, дисков предельная температура его снижается до 650—670° С. Конструкторы ХТЗ нашли эффективный способ настолько интенсивного охлаждения горячих деталей турбины, что при температуре газа в 8009 С детали не нагревались выше допустимой температуры [22].

ГТУ — газотурбинная установка

По-видимому, наиболее целесообразно в настоящее время создание маневренных энергетических блоков МГД-генератор — газотурбинная установка с длительностью работы 2—4 ч. Такие установки обладают высокой маневренностью, так как автоматический запуск МГД-генератора осуществляется за 1,25 с, а газовой турбины — за 5 мин. Это особенно важно для предупреждения аварийных ситуаций в энергосистемах — появлениях динамической и статической неустойчивости. Маневренные установки при ресурсе непрерывной работы до 2—4 ч могут с экономической эффективностью использоваться для покрытия остропиковых нагрузок энергетических систем.

5. Газотурбинная установка ГТН-16 производства УТМЗ:

Газотурбинная установка состоит из: воздушного компрессора; камеры сгорания; турбин высокого и низкого давления; пускового привода; системы регулирования; рамы-маслобака с вмонтированными узлами системы маслоснабжения; агрегатной части КИП.