ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Газовые турбины на магистральных газопроводах из "Компрессорные станции с газотурбинным приводом" В качестве привода для центробежных нагнетателей КС магистральных газопроводов нашли применение ГТУ без промежуточного охлаждения воздуха при сжатии и без промежуточного подогрева рабочего тела при расширении. ГТУ, выполненные по простым схемам, более надежны и просты в эксплуатации по сравнению с ГТУ со сложными схемами и имеют довольно низкую первоначальную стоимость. Использование ГТУ со сложными схемами не дает существенного увеличения к, п. д. при мощности одного агрегата 4000—10 ООО кет. [c.50] Наибольшее распространение на магистральных газопроводах нашли ГТУ, выполненные по схеме с разрезным валом и одновальные. В обеих схемах воздух сжимается в осевом компрессоре и, подогреваясь в регенераторах, подается в камеру сгорания одновременно с топливом (природным газом). В камере сгорания топливо в смеси с первичным воздухом сгорает, и продукты сгорания, перемешиваясь с избыточным воздухом, поступают в газовую турбину. [c.50] Мощность, развиваемая газовой турбиной, пропорциональна перепаду, температур и весовому расходу продуктов сгорания. Полезная мощность ГТУ равна разности мощностей, развиваемой турбиной и потребляемой осевым воздушным компрессором, причем последняя составляет примерно /з от первой. В одновальной установке вал нагнетателя имеет механическую связь с валом воздушного компрессора, скорость вращения которого находится в прямой зависимости от числа оборотов нагнетателя. [c.50] По условиям работы магистрального газопровода из-за неравномер ности газопередачи (суточной и сезонной) требуются значительные изменения (до 15—20% от номинала) скорости вращения нагнетателя с обеспечением необходимой мощности во всем диапазоне скоростей без превышения температуры газов перед турбиной. В установке с разрезным валом вал силовой турбины или нагнетателя может практически иметь любую скорость вращения, в то же время осевой компрессор и приводящая его турбина будут иметь другую скорость вращения, обеспечивая при этом необходимую подачу воздуха в камеру сгорания. [c.50] Для обеспечения необходимой мощности, потребляемой нагнетателем при пониженных скоростях вращения и при номинальной начальной температуре продуктов сгорания перед турбиной, необходимо одновальную ГТУ, работающую на номинальных оборотах, проектировать с достаточным запа- сом мощности. Такая ГТУ должна работать при номинальной мощности нагнетателя при пониженной температуре продуктов сгорания перед турбиной. Снижение температуры или запас мощности должны быть тем больше, чем ниже степень сжатия осевого компрессора в расчетном режиме. При пониженных оборотах нагнетателя и соответственно сниженной потребля- мой мощности ГТУ с разрезным валом будет всегда иметь запас мощности, так как в силовую турбину может подаваться полное количество рабочего тела при номинальной температуре и давлении. Кроме того, при переменных режимах к. п. д. установки с разрезным валом будет выше, чем у одновальной ГТУ. При снижении нагрузки осевой компрессор одновальной ГТУ работает в зоне, близкой к пом-пажу (приближается к границе помпажа), а у уста-вовки с разрезным валом , наоборот, удаляется от неустойчивой помпажной зоны. [c.51] Топливо, впрыскиваемое через форсунку 7, сгорает, и в дизельном цилиндре 6 происходит расширение газа, в результате чего поршни двигателя 4 расходятся в стороны, а жестко связанные, с ними поршни 14 компрессорных цилиндров 15 сжимают воздух, засасываемый через приемные клапаны 11 и находящийся в полостях 12. Последний через нагнетательные клапаны 13 поступает в ресивер воздуха 3. В конце этого хода открываются выпускные окна 5, и расширившиеся в цилиндре б газы поступают в ресивер 2, В это время сжатый воздух, находящийся в ресивере 3, через продувочные окна 5 поступает в цилиндр, совершая его продувку и зарядку. Избыток этого воздуха через выпускные окна 8 также поступает в ресивер 2, где, перемешиваясь с горячими газами, снижает их температуру до номинальной. Обратное движение поршней происходит из-за пружинящего действия сжатого воздуха, находящегося в полостях 12, а также вследствие разрежения, образовавшегося позади компрессорных поршней 14 при их движении к внешним мертвым точкам. При сближении поршней 4 вновь вспрыскивается топливо, и цикл повторяется. [c.51] Находящиеся в ресивере 2 продукты сгорания поступают в турбину 1 на лопатках которой вырабатывается полезная мощность. [c.52] Синхронизация движения поршней осуществляется с помощью зубчатого колеса 10 и рейки 9. [c.52] ГТУ с СПГГ хорошо приспособлены для длительной работы в области высоких температур, которые пока что недоступны для газовой турбины но доступны для двигателей внутреннего сгорания. [c.52] Идеальный цикл простой ГТУ непрерывного горения в координатах Т — 3 м р — V показан на рис, П1-3, на котором линия 3—4 — процесс изоэнтропийного сжатия воздуха в осевом компрессоре 4—1 — подвод тепла при постоянном давлении в камере сгорания 1—2 — процесс изоэнтропийного (адиабатного в координатах Т — 8) расширения в газовой турбине и 2—3 — условный замыкающий процесс цикла, представляющий собой отдачу тепла газом окружающей среде. [c.52] Промышленные ГТУ из-за наличия потерь в турбинах и компрессор не подчиняются идеальному циклу. Цикл простой ГТУ с учетом потерь в ту1 -бине и осевом компрессоре изображен на рис. II1-4, на котором линия 3—4 — сжатие в осевом компрессоре 4—1 — подвод тепла в камере сгорания 1—2 — расширение в турбине и 2—3 — условный замыкающий процесс или выброс продуктов сгорания из турбины в атмосферу. [c.53] В действительном цикле потери энергии уменьшают получаемую в турбине работу и увеличивают работу, затрачиваемую на сжатие воздуха в осевом компрессоре. [c.53] Из приведенной формулы видно, что к. п. д. ГТУ зависит от степени повышения давления а, от температурного коэффициента т, от к. п. д. тур -бины т и от к. п. д. компрессора Т1 . [c.53] На рис. 1П-5 показаны составленные Р. М. Яблоником кривые изменения в зависимости от а для различных значений т. Следует отметить, что увеличение степени повышения давления ГТУ влечет за собой усложнение ГТУ и значительное увеличение стоимости изготовления. Увеличение-температуры продуктов сгорания перед турбиной значительно повышает экономичность ГТУ, Как видно из рис. 111-5, повышение температуры перед, турбиной на 50° С в пределах от 650 до 700° С дает абсолютное приращение к, п. д. на 2%. Особенно большая относительная экономия в расходе тепла получается в области сравнительно низких температур, которым соответствуют меньшие значения т) . [c.53] Условные обозначения см. на рис. П1-5. [c.54] Удельный расход тепла ГТУ (расход тепла, затрачиваемого на получение 1 квтП Ч полезной мощности) однозначно определяется к. п. д. ГТУ и характеризует ее экономичность. [c.55] Кроме рассмотренных выше характеристик ГТУ заводами-изготовителями газовых турбин обеспечиваются на каждый новый тип агрегата и затем строятся по опытным данным универсальная характеристика осевого компрессора, характеристика режимов работы ГТУ, зависимость мощности и расхода воздуха от оборотов компрессора, зависимость давления за компрзссором и между турбинами от оборотов компрессора, зависимость мощности от оборотов силового вала, зависимость температуры от мощности и др. Следует иметь в виду, что все перечисленные зависииости обрабатываются заводами по показаниям приборов с повышенным классг)М точности и что испытания проводятся с чистым лопаточным аппаратом осевого компрессора и турбины при номинальных зазорах проточной части. [c.55] В реальных ГТУ большую роль играют выходные потери, потери энергии, вызванные вихреобразованием, трением и утечками рабочего тела через различные зазоры. Кроме того, работа любого агрегата, в том числе и ГТУ, обязательно сопровождается механическими потерями из-за наличия трения в подшипниках и затрат мощности на привод вспомогательных механизмов. Перечисленные виды потерь энергии имеют принципиально различный характер и могут быть разделены на два основных вида — потери внутренние и внешние. [c.56] Получение значений внутренних потерь с достаточной точностью теоретическим путем во многих случаях встречает большие трудности, в связи с чем приходится прибегать к экспериментальным исследованиям на неподвижных и вращающихся моделях в лабораториях институтов и заводов-изготовителей ГТУ. [c.57] Вернуться к основной статье