ماذا يعني الموافقة على كفاءة التوربينات الغازية 40. مبدأ تشغيل وحدات التوربينات الغازية (GTU)

وحدة توربينات الغاز التقليدية الحديثة (GTU) عبارة عن مزيج من ضاغط الهواء وغرفة الاحتراق وتوربينات الغاز، بالإضافة إلى الأنظمة المساعدة التي تضمن تشغيلها. يسمى الجمع بين وحدة توربينات الغاز والمولد الكهربائي بوحدة توربينات الغاز.

من الضروري التأكيد على اختلاف مهم بين GTU وPTU. لا تشتمل وحدة PTU على غلاية، وبشكل أكثر دقة، تعتبر الغلاية مصدرًا منفصلاً للحرارة؛ مع هذا الاعتبار، تكون الغلاية عبارة عن "صندوق أسود": تدخل مياه التغذية إليها بدرجة حرارة $t_(p.v)$، ويخرج البخار باستخدام المعلمات $р_0$، $t_0$. لا يمكن لمحطة التوربينات البخارية أن تعمل بدون وجود غلاية كجسم مادي. في وحدة توربينات الغاز، تعتبر غرفة الاحتراق عنصرًا أساسيًا فيها. وبهذا المعنى، فإن GTU مكتفية ذاتيا.

محطات توربينات الغاز متنوعة للغاية، وربما أكثر تنوعًا من محطات التوربينات البخارية. أدناه سننظر في محطات توربينات الغاز ذات الدورة البسيطة الواعدة والأكثر استخدامًا في قطاع الطاقة.

رسم تخطيطىتظهر هذه الوحدة التوربينية الغازية في الشكل. يدخل الهواء من الغلاف الجوي إلى مدخل ضاغط الهواء، وهو عبارة عن آلة توربينية دوارة ذات مسار تدفق يتكون من شبكات دوارة وثابتة. نسبة الضغط أسفل الضاغط ص بللضغط الذي أمامه ص أتسمى نسبة الضغط لضاغط الهواء وعادة ما يشار إليها بـ pk (pk = ص ب/ص أ). يتم تشغيل دوار الضاغط بواسطة توربينات غازية. يتم توفير تيار من الهواء المضغوط إلى غرفة احتراق واحدة أو غرفتين أو أكثر. في معظم الحالات، ينقسم تدفق الهواء القادم من الضاغط إلى تيارين. يتم توجيه التدفق الأول إلى أجهزة الموقد، حيث يتم أيضًا توفير الوقود (الغاز أو الوقود السائل). عندما يتم حرق الوقود، يتم تشكيل منتجات احتراق الوقود ذات درجة الحرارة العالية. ويتم خلط الهواء البارد نسبياً من التيار الثاني للحصول على غازات (تسمى عادة الغازات العاملة) بدرجة حرارة مقبولة لأجزاء التوربينات الغازية.

تعمل الغازات بالضغط ص ص (ص ص < ص ببسبب المقاومة الهيدروليكية لغرفة الاحتراق) يتم تغذيتها في جزء التدفق من التوربينات الغازية، والذي لا يختلف مبدأ تشغيله عن مبدأ تشغيل التوربينات البخارية (الفرق الوحيد هو أن التوربينات الغازية تعمل على منتجات احتراق الوقود، وليس على البخار). في التوربينات الغازية، تتمدد الغازات العاملة إلى ضغط جوي تقريبًا ص د، أدخل مخرج الإخراج 14، ومنه - إما مباشرة إلى مدخنة، أو سابقًا في بعض المبادلات الحرارية التي تستخدم حرارة غازات العادم في محطة توربينات الغاز.

بسبب تمدد الغازات في التوربينات الغازية، تنتج الأخيرة الطاقة. يتم إنفاق جزء كبير جدًا منه (حوالي النصف) على تشغيل الضاغط، والجزء المتبقي على تشغيل المولد الكهربائي. هذه هي القوة المفيدة لوحدة توربينات الغاز، والتي تتم الإشارة إليها عند وضع الملصق عليها.

لتصوير دوائر توربينات الغاز، استخدم حرف او رمز، مماثلة لتلك المستخدمة في المدارس المهنية.

لا يمكن أن تكون التوربينات الغازية أبسط، لأنها تحتوي على الحد الأدنى من المكونات الضرورية التي تضمن العمليات المتسلسلة للضغط والتسخين وتوسيع سائل العمل: ضاغط واحد، وغرف احتراق واحدة أو أكثر تعمل في نفس الظروف، وتوربين غازي واحد. إلى جانب محطات توربينات الغاز ذات الدورة البسيطة، هناك محطات توربينات غازية ذات دورة معقدة، والتي يمكن أن تحتوي على العديد من الضواغط والتوربينات وغرف الاحتراق. على وجه الخصوص، تشمل توربينات الغاز من هذا النوع GT-100-750، التي بنيت في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في السبعينيات.

وهي مصنوعة من عمودين. يقع ضاغط الضغط العالي على عمود واحد كيه في ديوالتوربينات ذات الضغط العالي التي تقودها مسرح العمليات; هذا العمود له سرعة دوران متغيرة. يقع توربين الضغط المنخفض على العمود الثاني دينار تونسي، قيادة ضاغط الضغط المنخفض KNDومولد كهربائي على سبيل المثال; وبالتالي فإن لهذا العمود سرعة دوران ثابتة تبلغ 50 ثانية -1. يأتي الهواء بكمية 447 كجم/ثانية من الغلاف الجوي إلى KNDويتم ضغطه إلى ضغط يبلغ حوالي 430 كيلو باسكال (4.3 at) ثم يتم إدخاله في مبرد الهواء فيحيث يتم تبريده بالماء من 176 إلى 35 درجة مئوية. وهذا يقلل من العمل المطلوب لضغط الهواء في ضاغط عالي الضغط كيه في دي(نسبة الضغط p k = 6.3). ومنه يدخل الهواء إلى غرفة الاحتراق ذات الضغط العالي KSWDويتم إرسال منتجات الاحتراق بدرجة حرارة 750 درجة مئوية إلى مسرح العمليات. من مسرح العملياتتدخل الغازات التي تحتوي على كميات كبيرة من الأكسجين إلى غرفة الاحتراق ذات الضغط المنخفض KSNDحيث يتم حرق الوقود الإضافي ومنه إلى دينار تونسي. تخرج غازات العادم عند درجة حرارة 390 درجة مئوية إما إلى المدخنة أو إلى مبادل حراري لاستخدام حرارة غازات المداخن.

توربينات الغاز ليست اقتصادية للغاية بسبب ارتفاع درجة حرارة غازات العادم. زيادة تعقيد المخطط يجعل من الممكن زيادة كفاءته، ولكن في الوقت نفسه يتطلب زيادة استثمار رأس المال ويعقد العملية.

يوضح الشكل جهاز وحدة التوربينات الغازية Siemens V94.3. يدخل الهواء الجوي من جهاز تنقية الهواء المتكامل (ACP) إلى المنجم 4 ومنه - إلى جزء التدفق 16 المكبس الهوائي. يقوم الضاغط بضغط الهواء. نسبة الضغط في الضواغط النموذجية هي pc = 13-17، وبالتالي فإن الضغط في وحدة توربين الغاز لا يتجاوز 1.3-1.7 ميجا باسكال (13-17 at). وهذا فرق خطير آخر بين التوربينات الغازية والتوربينات البخارية، حيث يكون ضغط البخار أكبر بـ 10-15 مرة من ضغط الغاز في التوربينات الغازية. ضغط منخفض بيئة العمليحدد السماكة الصغيرة لجدران العلب وسهولة تسخينها. وهذا ما يجعل التوربينات الغازية قابلة للمناورة للغاية، أي. قادرة على البدء والتوقف السريع. إذا استغرق تشغيل التوربينات البخارية من ساعة واحدة إلى عدة ساعات، اعتمادًا على حالة درجة الحرارة الأولية، فيمكن تشغيل وحدة توربينات الغاز خلال 10-15 دقيقة.

عند ضغطه في الضاغط، يسخن الهواء. ويمكن تقدير هذا التسخين باستخدام علاقة تقريبية بسيطة:

$$T_a/T_b = \pi_к^(0.25)$$

بحيث ت بو ت أ- درجات حرارة الهواء المطلقة خلف الضاغط وأمامه. إذا، على سبيل المثال، ت أ= 300 ك، أي درجة حرارة الهواء المحيط هي 27 درجة مئوية، وp k = 16، إذن ت ب= 600 K، وبالتالي يتم تسخين الهواء

$$\دلتا t = (600-273)-(300-273) = 300 درجة مئوية.$$

وبالتالي، تكون درجة حرارة الهواء خلف الضاغط 300-350 درجة مئوية. ينتقل الهواء الموجود بين جدران أنبوب اللهب وجسم غرفة الاحتراق إلى جهاز الموقد الذي يتم تزويد غاز الوقود به. وبما أن الوقود يجب أن يدخل غرفة الاحتراق، حيث يكون الضغط 1.3-1.7 ميجا باسكال، فيجب أن يكون ضغط الغاز مرتفعا. لكي تكون قادرًا على تنظيم تدفقه إلى غرفة الاحتراق، يلزم أن يكون ضغط الغاز ضعف الضغط الموجود في الغرفة تقريبًا. إذا كان هناك مثل هذا الضغط في خط أنابيب إمداد الغاز، فسيتم توفير الغاز إلى غرفة الاحتراق مباشرة من نقطة توزيع الغاز (الناتج المحلي الإجمالي). إذا كان ضغط الغاز غير كاف، فسيتم تركيب ضاغط غاز معزز بين وحدة التكسير الهيدروليكي والغرفة.

يبلغ استهلاك غاز الوقود ما يقرب من 1-1.5% فقط من استهلاك الهواء القادم من الضاغط، لذا فإن إنشاء ضاغط معزز للغاز اقتصادي للغاية يمثل بعض الصعوبات الفنية.

داخل أنبوب اللهب 10 يتم تشكيل منتجات الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية. بعد خلط الهواء الثانوي عند الخروج من غرفة الاحتراق، فإنه ينخفض ​​إلى حد ما، ولكن مع ذلك يصل إلى 1350-1400 درجة مئوية في توربينات الغاز الحديثة النموذجية.

من غرفة الاحتراق، تدخل الغازات الساخنة إلى جزء التدفق 7 توربينات الغاز. في ذلك، تتوسع الغازات إلى الضغط الجوي تقريبا، لأن المساحة الموجودة خلف توربينات الغاز تتصل إما بمدخنة، أو مع مبادل حراري، والمقاومة الهيدروليكية منخفضة.

عندما تتوسع الغازات في توربينات الغاز، يتم توليد الطاقة على عمودها. يتم استهلاك هذه الطاقة جزئيًا لتشغيل ضاغط الهواء، ويتم استخدام الفائض منها لتشغيل الدوار 1 مولد كهربائي. واحد من السمات المميزةيتكون نظام التوربينات الغازية من حقيقة أن الضاغط يتطلب ما يقرب من نصف الطاقة التي تنتجها التوربينات الغازية. على سبيل المثال، في وحدة توربينات الغاز بسعة 180 ميجاوات (هذه هي الطاقة المفيدة) التي يتم إنشاؤها في روسيا، تبلغ قوة الضاغط 196 ميجاوات. هذا هو واحد من الاختلافات الأساسية GTU من PTU: في الأخير، الطاقة المستخدمة لضغط مياه التغذية حتى ضغط 23.5 ميجا باسكال (240 ضغط جوي) لا تمثل سوى نسبة قليلة من قوة التوربين البخاري. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الماء سائل ضعيف الانضغاط، وأن ضغط الهواء يتطلب الكثير من الطاقة.

في تقدير تقريبي أولي إلى حد ما، يمكن تقدير درجة حرارة الغازات الموجودة خلف التوربين باستخدام علاقة بسيطة مشابهة لما يلي:

$$T_c/T_d = \pi_к^(0.25).$$

لذلك، إذا كانت $\pi_к = 16$، ودرجة الحرارة أمام التوربين تي ق= 1400 درجة مئوية = 1673 كلفن، فدرجة الحرارة خلفها تساوي كلفن تقريبًا:

$$T_d=T_c/\pi_к^(0.25) = 1673/16^(0.25) = 836.$$

وبالتالي، فإن درجة حرارة الغازات خلف محطة توربينات الغاز مرتفعة للغاية، وكمية كبيرة من الحرارة التي يتم الحصول عليها من احتراق الوقود تذهب حرفيا إلى المدخنة. لذلك، عندما تعمل توربينة الغاز بشكل مستقل، تكون كفاءتها منخفضة: بالنسبة لتوربينات الغاز النموذجية، تبلغ 35-36٪، أي 35-36٪. أقل بكثير من كفاءة PTU. لكن الأمر يتغير بشكل جذري عندما يتم تركيب مبادل حراري (سخان الشبكة أو غلاية الحرارة المهدرة للدورة المركبة) على "ذيل" وحدة التوربينات الغازية.

يتم تثبيت الناشر خلف التوربينات الغازية - وهي قناة تتوسع بسلاسة، حيث يتم تحويل ضغط الغازات عالي السرعة جزئيًا إلى ضغط. وهذا يجعل من الممكن أن يكون هناك ضغط خلف التوربينة الغازية أقل من الضغط الجوي، مما يزيد من كفاءة 1 كجم من الغازات في التوربينة وبالتالي يزيد من قوتها.

جهاز ضاغط الهواء. كما سبقت الإشارة، فإن ضاغط الهواء عبارة عن آلة توربينية يتم إمداد عمودها بالطاقة من توربينات الغاز؛ يتم نقل هذه الطاقة إلى الهواء المتدفق عبر مسار تدفق الضاغط، ونتيجة لذلك يزداد ضغط الهواء حتى الضغط في غرفة الاحتراق.

يوضح الشكل دوار توربين الغاز الموجود في محامل الدعم؛ تظهر عناصر الضاغط الدوار والجزء الثابت بوضوح في المقدمة.

من المنجم 4 يدخل الهواء إلى القنوات التي تشكلها الشفرات الدوارة 2 ريشة دليل الإدخال غير الدوارة (VNA). تتمثل المهمة الرئيسية لـ VNA في نقل الحركة الدورانية إلى التدفق المتحرك في الاتجاه المحوري (أو الشعاعي المحوري). لا تختلف قنوات VNA بشكل أساسي عن قنوات فوهة التوربينات البخارية: فهي مربكة (مدببة)، ويتسارع التدفق فيها، ويكتسب في نفس الوقت مكون السرعة المحيطية.

في توربينات الغاز الحديثة، تكون ريشة توجيه الإدخال دوارة. ترجع الحاجة إلى VNA الدوار إلى الرغبة في منع انخفاض الكفاءة عند انخفاض الحمل على محطة توربينات الغاز. والحقيقة هي أن أعمدة الضاغط والمولد الكهربائي لهما نفس تردد الدوران، أي ما يعادل تردد الشبكة. لذلك، إذا كنت لا تستخدم VNA، فإن كمية الهواء التي يوفرها الضاغط إلى غرفة الاحتراق تكون ثابتة ولا تعتمد على حمل التوربين. ولا يمكن تغيير قوة التوربينات الغازية إلا عن طريق تغيير تدفق الوقود إلى غرفة الاحتراق. لذلك، مع انخفاض استهلاك الوقود وكمية ثابتة من الهواء الذي يوفره الضاغط، تنخفض درجة حرارة الغازات العاملة أمام التوربينات الغازية وخلفها. وهذا يؤدي إلى انخفاض كبير جدًا في كفاءة وحدة التوربينات الغازية. دوران الشفرات عند تقليل الحمل حول المحور 1 بمقدار 25 - 30 درجة يسمح لك بتضييق أقسام تدفق قنوات VNA وتقليل تدفق الهواء إلى غرفة الاحتراق، مع الحفاظ على نسبة ثابتة بين تدفق الهواء والوقود. إن تركيب ريشة توجيه مدخل يجعل من الممكن الحفاظ على درجة حرارة الغازات أمام وخلف توربينات الغاز ثابتة في نطاق طاقة يبلغ حوالي 100-80٪.

يوضح الشكل محرك شفرات VNA. يتم ربط رافعة دوارة بمحاور كل شفرة 2 والتي من خلال الرافعة 4 متصلة بحلقة الدوران 1 . إذا كان من الضروري تغيير تدفق الهواء، الحلقة 1 يدور باستخدام قضبان ومحرك كهربائي مع علبة التروس. في هذه الحالة تدور جميع الروافع في وقت واحد 2 وبالتالي شفرات VNA 5 .

يدخل الهواء الذي يتم تدويره بمساعدة VHA إلى المرحلة الأولى من ضاغط الهواء، والذي يتكون من شبكتين: دوارة وثابتة. كلا الشبكتين، على عكس شبكات التوربينات، لديها قنوات (ناشرة) متوسعة، أي. منطقة لمرور الهواء عند المدخل F 1 أقل من F 2 على الإخراج.

عندما يتحرك الهواء في مثل هذه القناة، تنخفض سرعته ( ث 2 < ث 1) ويرتفع الضغط ( ر 2 > ر 1). لسوء الحظ، جعل شبكة الناشر اقتصادية، أي. بحيث معدل التدفق ث 1 سيتم تحويله إلى أقصى حد إلى ضغط، وليس إلى حرارة، وهذا ممكن فقط مع درجة صغيرة من الضغط ر 2 /ر 1 (عادة 1.2 – 1.3) مما يؤدي إلى عدد كبير من مراحل الضاغط (14 – 16 مع نسبة ضغط الضاغط p k = 13 – 16).

يوضح الشكل تدفق الهواء في مرحلة الضاغط. يخرج الهواء من جهاز الفوهة الدوارة (الثابتة) بسرعة ج 1 (انظر المثلث العلوي للسرعات)، مع وجود الالتواء المحيطي اللازم (أ 1< 90°). Если расположенная за ВНА вращающаяся (рабочая) решетка имеет скорость ش 1، ثم السرعة النسبية للدخول فيه ث 1 سيكون مساويا للفرق المتجه ج 1 و ش 1، وهذا الفرق سيكون أكبر من ج 1 أي. ث 1 > ج 1 . عند التحرك في القناة، تنخفض سرعة الهواء إلى القيمة ث 2، ويخرج بزاوية b2، يحددها ميل الملامح. ومع ذلك، بسبب الدوران وإمداد الهواء بالطاقة من الشفرات الدوارة، فإن سرعته مع 2 في الحركة المطلقة سيكون أكبر من ج 1 . يتم تركيب شفرات الشبكة الثابتة بحيث يكون دخول الهواء إلى القناة خاليًا من الصدمات. وبما أن قنوات هذه الشبكة تتوسع، فإن السرعة فيها تنخفض إلى القيمة ج"1، ويزداد الضغط من ر 1 ل ر 2. تم تصميم الشبكة بحيث ج" 1 = ج 1, a a " 1 = a 1. ولذلك، في المرحلة الثانية والمراحل اللاحقة، ستتم عملية الضغط بطريقة مماثلة. علاوة على ذلك، فإن ارتفاع شبكاتها سوف ينخفض ​​وفقا لزيادة كثافة الهواء بسبب الضغط.

في بعض الأحيان تكون دوارات التوجيه للمراحل القليلة الأولى من الضاغط قابلة للتدوير بنفس طريقة تدوير شفرات VNA. وهذا يجعل من الممكن توسيع نطاق الطاقة لوحدة التوربينات الغازية، حيث تظل درجة حرارة الغازات أمام وخلف التوربينات الغازية دون تغيير. وبناء على ذلك، تزداد الكفاءة. يتيح لك استخدام العديد من دوارات التوجيه الدوارة العمل بشكل اقتصادي في حدود 100 - 50٪ من الطاقة.

تم تصميم المرحلة الأخيرة من الضاغط بنفس طريقة المراحل السابقة، مع الاختلاف الوحيد وهو أن مهمة ريشة التوجيه الأخيرة هي 1 ليس فقط لزيادة الضغط، ولكن أيضًا لضمان مخرج محوري لتدفق الهواء. يدخل الهواء إلى منفذ الناشر الحلقي 23 حيث يرتفع الضغط إلى قيمته القصوى. وبهذا الضغط يدخل الهواء إلى منطقة الاحتراق 9 .

يتم أخذ الهواء من مبيت ضاغط الهواء لتبريد عناصر توربينات الغاز. لهذا الغرض، يتم إنشاء غرف حلقية في جسمها، وتتواصل مع المساحة الموجودة خلف المرحلة المقابلة. تتم إزالة الهواء من الغرف باستخدام خطوط الأنابيب.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الضاغط على ما يسمى بالصمامات المضادة للارتفاع والأنابيب الالتفافية 6 ، تجاوز الهواء من المراحل المتوسطة للضاغط إلى مخرج مخرج التوربينات الغازية عند بدء التشغيل والتوقف. وهذا يلغي التشغيل غير المستقر للضاغط بمعدلات تدفق هواء منخفضة (تسمى هذه الظاهرة بالارتفاع)، والذي يتم التعبير عنه في الاهتزاز الشديد للآلة بأكملها.

يعد إنشاء ضواغط هواء عالية الكفاءة مهمة معقدة للغاية، والتي، على عكس التوربينات، لا يمكن حلها إلا عن طريق الحساب والتصميم. وبما أن قوة الضاغط تساوي تقريبًا قوة وحدة التوربينات الغازية، فإن تدهور كفاءة الضاغط بنسبة 1٪ يؤدي إلى انخفاض كفاءة وحدة التوربينات الغازية بأكملها بنسبة 2-2.5٪. ولذلك، فإن إنشاء ضاغط جيد هو أحد الأشياء القضايا الرئيسيةإنشاء GTU. عادةً، يتم إنشاء الضواغط عن طريق المحاكاة (القياس)، باستخدام ضاغط نموذجي تم إنشاؤه من خلال التطوير التجريبي المطول.

غرف الاحتراق في محطات توربينات الغاز متنوعة للغاية. تظهر أعلاه وحدة توربينية غازية تحتوي على غرفتين بعيدتين. يوضح الشكل وحدة توربينية غازية من النوع 13E بقدرة 140 ميجاوات من شركة ABB مع غرفة احتراق واحدة عن بعد، ويشبه تصميمها تصميم الغرفة الموضح في الشكل. يدخل الهواء الصادر من الضاغط من الناشر الحلقي إلى المساحة الموجودة بين جسم الحجرة وأنبوب اللهب، ثم يُستخدم في احتراق الغاز ولتبريد أنبوب اللهب.

العيب الرئيسي لغرف الاحتراق عن بعد هو أبعادها الكبيرة التي يمكن رؤيتها بوضوح من الشكل. يوجد توربين غازي على يمين الغرفة، ويوجد ضاغط على اليسار. في الجزء العلوي من السكن، يمكنك رؤية ثلاثة فتحات لوضع الصمامات المضادة للارتفاع ثم محرك VNA. تستخدم محطات توربينات الغاز الحديثة بشكل أساسي غرف الاحتراق المدمجة: الحلقية والأنبوبية.

يوضح الشكل غرفة الاحتراق الحلقي المتكاملة. يتم تشكيل مساحة الاحتراق الحلقي من الداخل 17 وفي الهواء الطلق 11 أنابيب اللهب. الجزء الداخلي من الأنابيب مبطن بإدخالات خاصة 13 و 16 وجود طبقة حاجز حراري على الجانب المواجه للهب؛ على الجانب الآخر، تحتوي الإدخالات على زعانف تعمل على تحسين تبريدها عن طريق دخول الهواء عبر الفجوات الحلقية بين الإدخالات داخل أنبوب اللهب. وبالتالي، يتم الوصول إلى درجة حرارة أنبوب اللهب تبلغ 750-800 درجة مئوية في منطقة الاحتراق. يتكون جهاز الموقد الصغير المتوهج الأمامي للغرفة من عدة مئات من الشعلات 10 الذي يتم إمداده بالغاز من أربعة مجمعات 5 -8 . من خلال إيقاف تشغيل المجمعات واحدًا تلو الآخر، يمكنك تغيير قوة وحدة توربينات الغاز.

يظهر هيكل الموقد في الشكل. يدخل الغاز من المشعب عن طريق الحفر في القضيب 3 إلى التجويف الداخلي للشفرات 6 دوامة. هذا الأخير عبارة عن شفرات مستقيمة شعاعية مجوفة تجبر الهواء القادم من غرفة الاحتراق على الالتواء والدوران حول محور القضيب. تستقبل دوامة الهواء الدوارة هذه غاز طبيعيمن التجويف الداخلي للشفرات الدوامة 6 من خلال ثقوب صغيرة 7 . في هذه الحالة، يتشكل خليط متجانس من الوقود والهواء، يخرج على شكل طائرة نفاثة دوامية من المنطقة 5 . تضمن الدوامة الدوارة الحلقية احتراقًا مستقرًا للغاز.

يوضح الشكل غرفة الاحتراق ذات الحلقة الأنبوبية لـ GTE-180. في الفضاء الحلقي 24 بين مخرج ضاغط الهواء ومدخل التوربينات الغازية باستخدام المخاريط المثقبة 3 ضع 12 أنبوب لهب 10 . يحتوي أنبوب اللهب على العديد من الثقوب التي يبلغ قطرها 1 ملم، وتقع في صفوف حلقية بمسافة 6 ملم بينهما؛ المسافة بين صفوف الثقوب 23 ملم. يدخل الهواء "البارد" من الخارج من خلال هذه الفتحات، مما يوفر تبريدًا بغشاء الحمل الحراري ودرجة حرارة أنبوب اللهب لا تزيد عن 850 درجة مئوية. على السطح الداخليأنبوب اللهب مطلي بطبقة حاجز حراري بسمك 0.4 مم.

على اللوحة الأمامية 8 أنبوب اللهب، يتم تركيب جهاز شعلة يتكون من شعلة مركزية تجريبية 6 إشعال الوقود عند بدء التشغيل باستخدام شمعة الإشعال 5 وخمس وحدات رئيسية، تظهر إحداها في الشكل. الوحدة تسمح لك بحرق الغاز و ديزل. الغاز من خلال المناسب 1 بعد التصفية 6 يدخل مشعب غاز الوقود الحلقي 5 ومنه إلى تجاويف تحتوي على ثقوب صغيرة (قطر 0.7 مم، درجة 8 مم). من خلال هذه الثقوب، يدخل الغاز إلى الفضاء الحلقي. يتم عمل ستة أخاديد عرضية في جدران الوحدة 9 والتي من خلالها تدخل الكمية الرئيسية من الهواء المزود للاحتراق من ضاغط الهواء. في الأخاديد العرضية، يدور الهواء، وبالتالي، داخل التجويف 8 تتشكل دوامة دوارة تتحرك نحو مخرج جهاز الموقد. إلى محيط الدوامة من خلال الثقوب 3 فيدخل الغاز ويمتزج بالهواء، ويخرج الخليط المتجانس الناتج من الموقد، حيث يشتعل ويحترق. تدخل منتجات الاحتراق إلى جهاز الفوهة للمرحلة الأولى من التوربينات الغازية.

التوربينات الغازية هي العنصر الأكثر تعقيدًا في وحدة التوربينات الغازية، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى كونها درجة حرارة عاليةالغازات العاملة التي تتدفق من خلال جزء التدفق الخاص به: تعتبر درجة حرارة الغاز أمام التوربين البالغة 1350 درجة مئوية حاليًا "قياسية"، وتعمل الشركات الرائدة، وعلى رأسها جنرال إلكتريك، على السيطرة على درجة الحرارة الأولية البالغة 1500 درجة مئوية. أذكر أن درجة الحرارة الأولية "القياسية" للتوربينات البخارية هي 540 درجة مئوية، وفي المستقبل - درجة حرارة 600-620 درجة مئوية.

ترتبط الرغبة في زيادة درجة الحرارة الأولية في المقام الأول بزيادة الكفاءة التي توفرها. ويظهر ذلك بوضوح من خلال الشكل الذي يلخص المستوى المحقق لبناء توربينات الغاز: زيادة درجة الحرارة الأولية من 1100 إلى 1450 درجة مئوية تؤدي إلى زيادة في الكفاءة المطلقة من 32 إلى 40%، أي. يؤدي إلى توفير الوقود بنسبة 25%. بالطبع، يرتبط جزء من هذا التوفير ليس فقط بزيادة درجة الحرارة، ولكن أيضًا بتحسين العناصر الأخرى في محطة توربينات الغاز، ولا يزال العامل المحدد هو درجة الحرارة الأولية.

لضمان التشغيل طويل الأمد لتوربينات الغاز، يتم استخدام مزيج من وسيلتين. العلاج الأول هو استخدام مواد مقاومة للحرارة للأجزاء الأكثر تحميلًا والتي يمكنها مقاومة الأحمال الميكانيكية العالية ودرجات الحرارة (في المقام الأول للفوهات وشفرات العمل). إذا تم استخدام الفولاذ (أي السبائك القائمة على الحديد) مع محتوى الكروم بنسبة 12-13٪ لشفرات التوربينات البخارية وبعض العناصر الأخرى، فسيتم استخدام السبائك القائمة على النيكل (النيمونيكس) لشفرات التوربينات الغازية، القادرة على تحمل الأحمال الميكانيكية الفعلية ومدة الخدمة المطلوبة لتحمل درجات حرارة 800-850 درجة مئوية. لذلك، جنبا إلى جنب مع الأول، يتم استخدام وسيلة ثانية - تبريد الأجزاء الأكثر سخونة.

لتبريد معظم توربينات الغاز الحديثة، يتم أخذ الهواء من مراحل مختلفة لضاغط الهواء. وتعمل بالفعل توربينات الغاز التي يستخدم فيها بخار الماء للتبريد، وهو عامل تبريد أفضل من الهواء. يتم تفريغ هواء التبريد، بعد تسخين الجزء المبرد، إلى مسار تدفق توربين الغاز. يسمى نظام التبريد هذا مفتوحًا. وهناك أنظمة تبريد مغلقة يتم فيها إرسال سائل التبريد الذي يتم تسخينه في الجزء إلى الثلاجة ثم يعود مرة أخرى لتبريد الجزء. مثل هذا النظام ليس معقدًا للغاية فحسب، بل يتطلب أيضًا استعادة الحرارة المجمعة في الثلاجة.

يعد نظام التبريد لتوربينات الغاز هو النظام الأكثر تعقيدًا في محطة توربينات الغاز، وهو ما يحدد مدة خدمته. فهو لا يوفر فقط الصيانة المستوى المسموح بهشفرات العمل والفوهة، ولكن أيضًا عناصر الإسكان، والأقراص التي تحمل شفرات العمل، وأختام قفل المحامل حيث يدور الزيت، وما إلى ذلك. هذا النظام متفرع للغاية ومنظم بحيث يتلقى كل عنصر مبرد هواء تبريد بالمعلمات وبالكمية اللازمة للحفاظ على درجة حرارته المثلى. التبريد المفرط للأجزاء ضار بنفس القدر من التبريد غير الكافي، لأنه يؤدي إلى زيادة تكاليف هواء التبريد، الذي يتطلب ضغطه في الضاغط طاقة توربينية. بالإضافة إلى ذلك فإن زيادة معدلات تدفق الهواء للتبريد تؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الغازات خلف التوربين، مما يؤثر بشكل كبير جداً على تشغيل المعدات المثبتة خلف وحدة التوربينات الغازية (على سبيل المثال، وحدة توربينية بخارية تعمل كجزء من وحدة بخارية) وحدة توربينية). وأخيرا، يجب أن يوفر نظام التبريد ليس فقط المستوى المطلوبدرجات حرارة الأجزاء، ولكن أيضًا توحيد تسخينها، مما يمنع حدوث ضغوط درجات الحرارة الخطيرة، والتي يؤدي عملها الدوري إلى ظهور الشقوق.

يوضح الشكل مثالاً لدائرة التبريد لتوربينة غازية نموذجية. تظهر قيم درجات حرارة الغاز في إطارات مستطيلة. أمام جهاز فوهة المرحلة الأولى 1 تصل إلى 1350 درجة مئوية. خلفه أي. أمام شبكة العمل للمرحلة الأولى تبلغ درجة الحرارة 1130 درجة مئوية. حتى قبل أن تكون شفرة العمل في المرحلة الأخيرة عند مستوى 600 درجة مئوية. تعمل الغازات بهذه الدرجة على غسل الفوهة وشفرات العمل، وإذا لم يتم تبريدها فإن درجة حرارتها ستكون مساوية لدرجة حرارة الغازات وسيقتصر عمر خدمتها على عدة ساعات.

لتبريد عناصر توربين الغاز، يتم استخدام الهواء المأخوذ من الضاغط في تلك المرحلة حيث يكون ضغطه أعلى قليلاً من ضغط الغازات العاملة في منطقة التوربين الغازي التي يتم إمداد الهواء إليها. على سبيل المثال، لتبريد شفرات الفوهات في المرحلة الأولى، يتم أخذ هواء التبريد بنسبة 4.5% من تدفق الهواء عند مدخل الضاغط من موزع مخرج الضاغط، ولتبريد شفرات الفوهات في المرحلة الأخيرة والمرحلة المجاورة قسم السكن - من المرحلة الخامسة للضاغط. في بعض الأحيان، لتبريد العناصر الأكثر سخونة في توربينات الغاز، يتم إرسال الهواء المأخوذ من مخرج الضاغط أولاً إلى مبرد الهواء، حيث يتم تبريده (عادةً بالماء) إلى 180-200 درجة مئوية ثم يتم إرساله للتبريد. في هذه الحالة، هناك حاجة إلى كمية أقل من الهواء للتبريد، ولكن في نفس الوقت تنشأ تكاليف لمبرد الهواء، وتصبح توربينات الغاز أكثر تعقيدًا، ويتم فقدان جزء من الحرارة التي يتم إزالتها بواسطة مياه التبريد.

عادة ما تحتوي التوربينات الغازية على 3-4 مراحل، أي. هناك 6-8 صفوف من الشبكات، وفي أغلب الأحيان يتم تبريد شفرات جميع الصفوف، باستثناء شفرات العمل في المرحلة الأخيرة. يتم إدخال الهواء المخصص لتبريد شفرات الفوهة من خلال نهاياتها ويتم تفريغه من خلال العديد من الفتحات (600-700 فتحة بقطر 0.5-0.6 مم) الموجودة في المناطق المقابلة من الملف الشخصي. يتم توفير هواء التبريد إلى الشفرات الدوارة من خلال فتحات مصنوعة في نهايات السيقان.

من أجل فهم كيفية تصميم الشفرات المبردة، من الضروري على الأقل النظر بشكل عام في تكنولوجيا تصنيعها. نظرا للصعوبة الاستثنائية بالقطعلإنتاج سبائك النيكل، يتم استخدام الصب الاستثماري الدقيق بشكل أساسي لإنتاج الشفرات. لتنفيذه، أولاً، يتم تصنيع قضبان الصب من مواد ذات أساس سيراميكي باستخدام تقنية خاصة للقولبة والمعالجة الحرارية. قلب الصب هو نسخة طبق الأصل من التجويف الموجود داخل الشفرة المستقبلية، حيث يتدفق هواء التبريد ويتدفق في الاتجاه المطلوب. يتم وضع قلب الصب في قالب، حيث يتوافق تجويفه الداخلي تمامًا مع الشفرة التي يجب الحصول عليها. تمتلئ المساحة الحرة الناتجة بين القضيب وجدار القالب بكتلة ساخنة منخفضة الانصهار (على سبيل المثال، البلاستيك)، والتي تتصلب. يتكرر القضيب مع الكتلة المتصلبة التي تغلفه شكل خارجيالشفرات، هي نموذج الشمع المفقود. يتم وضعها في قالب الصب، الذي يتم تغذيته بذوبان النيمونيك. يقوم الأخير بإذابة البلاستيك ويأخذ مكانه ونتيجة لذلك تظهر شفرة مصبوبة مع تجويف داخلي مملوء بقضيب. تتم إزالة القضيب عن طريق الحفر بمحلول كيميائي خاص. لا تتطلب شفرات الفوهة الناتجة أي معالجة ميكانيكية إضافية تقريبًا (باستثناء تصنيع فتحات عديدة لخروج هواء التبريد). تتطلب شفرات العمل المصبوبة معالجة الساق باستخدام أداة جلخ خاصة.

التكنولوجيا الموصوفة بإيجاز مستعارة من تكنولوجيا الطيران، حيث تكون درجات الحرارة المحققة أعلى بكثير من توربينات البخار الثابتة. وترتبط صعوبة إتقان هذه التقنيات بأحجام الشفرات الأكبر بكثير لمحطات توربينات الغاز الثابتة، والتي تنمو بما يتناسب مع معدل تدفق الغاز، أي. قوة جي تي يو.

يبدو استخدام ما يسمى بالشفرات أحادية البلورة، المصنوعة من بلورة واحدة، واعدًا جدًا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن وجود حدود الحبوب أثناء التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة عالية يؤدي إلى تدهور خصائص المعدن.

الدوار التوربيني الغازي عبارة عن هيكل جاهز فريد من نوعه. قبل التجميع، أقراص فردية 5 الضاغط والقرص 7 تكون توربينات الغاز ذات شفرات ومتوازنة، ويتم تصنيع الأجزاء النهائية 1 و 8 ، جزء فاصل 11 ومسمار التعادل المركزي 6 . يحتوي كل قرص على حلقتين حلقيتين يتم صنع الهيرث منهما (سميت على اسم المخترع - هيرث)، - أسنان شعاعية بدقة ذات شكل مثلث. القطع المجاورة لها نفس الياقات تمامًا مع نفس المقابض تمامًا. في جودة جيدةيضمن تصنيع وصلة Hirth المحاذاة المطلقة للأقراص المجاورة (وهذا يضمن نصف قطر Hirths) والتجميع القابل للتكرار بعد تفكيك الدوار.

يتم تجميع الدوار على حامل خاص، وهو عبارة عن مصعد مزود بمنصة دائرية لموظفي التثبيت، حيث يتم تنفيذ التجميع بداخله. أولا، يتم تجميع الجزء النهائي من الدوار على الخيط 1 وقضيب التعادل 6 . يتم وضع القضيب عموديًا داخل المنصة الحلقية ويتم إنزال قرص المرحلة الأولى من الضاغط عليه باستخدام رافعة. يتم تنفيذ توسيط القرص والجزء النهائي بواسطة إرث. نتحرك للأعلى على مصعد خاص، يقوم طاقم التثبيت قرصًا تلو الآخر [أولاً الضاغط، ثم الجزء المباعد، ثم التوربين والجزء الطرفي الأيمن 8 ] يجمع الدوار بأكمله. يتم ثمل الجوز على الطرف الأيمن 9 ، ويتم تركيب جهاز هيدروليكي على الجزء المتبقي من الجزء الملولب من قضيب الربط، حيث يقوم بالضغط على الأقراص وسحب قضيب الربط للخارج. بعد استخلاص القضيب، الجوز 9 ثمل حتى يتوقف ويتم إزالة الجهاز الهيدروليكي. يقوم القضيب الممدود بسحب الأقراص معًا بشكل موثوق ويحول الدوار إلى هيكل صلب واحد. تتم إزالة الدوار المجمع من حامل التجميع، ويكون جاهزًا للتركيب في وحدة توربين الغاز.

الميزة الرئيسية لتوربينات الغاز هي صغر حجمها. في الواقع، أولا وقبل كل شيء، لا تحتوي محطة توربينات الغاز على غلاية بخارية، وهو هيكل يصل إلى ارتفاع كبير ويتطلب غرفة منفصلة للتركيب. يرتبط هذا الظرف في المقام الأول ب ضغط مرتفعفي غرفة الاحتراق (1.2-2 ميجا باسكال)؛ في الغلاية، يحدث الاحتراق عند الضغط الجوي، وبالتالي، فإن حجم الغازات الساخنة المتكونة أكبر بمقدار 12-20 مرة. علاوة على ذلك، في وحدة توربين الغاز، تتم عملية التمدد الغازي في توربين غازي يتكون من 3-5 مراحل فقط، في حين أن التوربين البخاري الذي له نفس القدرة يتكون من 3-4 أسطوانات تحتوي على 25-30 مرحلة. حتى مع الأخذ بعين الاعتبار كلاً من غرفة الاحتراق وضاغط الهواء، فإن وحدة توربينة غازية بقدرة 150 ميجاوات يبلغ طولها 8-12 مترًا، ويبلغ طول التوربينة البخارية بنفس القوة بتصميم ثلاثي الأسطوانات 1.5 مرة أطول. في الوقت نفسه، بالنسبة للتوربينات البخارية، بالإضافة إلى المرجل، من الضروري توفير تركيب مكثف مع مضخات الدورة الدموية والمكثفات، ونظام تجديد من 7-9 سخانات، ومضخات توربينية تغذية (من واحد إلى ثلاثة) ، ومزيل الهواء. ونتيجة لذلك يمكن تركيب وحدة التوربين الغازي على قاعدة خرسانية عند مستوى الصفر لغرفة التوربين، وتتطلب وحدة التوربين البخاري أساس إطاري بارتفاع 9-16م مع وضع التوربين البخاري على لوح الأساس العلوي والمعدات المساعدة في غرفة التكثيف.

يسمح ضغط التوربينات الغازية بتجميعها في محطة توربينات وتسليمها إلى غرفة التوربينات عن طريق السكك الحديدية أو الطريق للتركيب على أساس بسيط. وبالتالي، على وجه الخصوص، يتم نقل وحدات توربينات الغاز مع غرف الاحتراق المدمجة. عند نقل وحدات توربينات الغاز بغرف بعيدة، يتم نقل الأخيرة بشكل منفصل، ولكن يتم توصيلها بسهولة وسرعة بالضاغط - وحدة توربينات الغاز باستخدام الشفاه. يتم تزويد التوربين البخاري بالعديد من الوحدات والأجزاء، ويستغرق تركيب نفسه والعديد من المعدات المساعدة والوصلات بينها وقتًا أطول بعدة مرات من تركيب وحدة توربينات الغاز.

وحدة التوربينات الغازية لا تحتاج إلى مياه التبريد. ونتيجة لذلك، لا تحتوي وحدة التوربينات الغازية على مكثف ونظام فني لإمداد المياه وحدة الضخوبرج التبريد (مع إعادة تدوير إمدادات المياه). ونتيجة لذلك، كل هذا يؤدي إلى حقيقة أن تكلفة 1 كيلوواط من القدرة المركبة لمحطة توليد الكهرباء بتوربينات الغاز أقل بكثير. في الوقت نفسه، فإن تكلفة التوربينات الغازية نفسها (الضاغط + غرفة الاحتراق + توربينات الغاز)، بسبب تعقيدها، تبين أنها تزيد بمقدار 3-4 مرات عن تكلفة التوربينات البخارية بنفس القوة.

من المزايا المهمة للتوربينات الغازية قدرتها العالية على المناورة، والتي يتم تحديدها من خلال مستوى ضغط منخفض (مقارنة بالضغط في التوربينات البخارية)، وبالتالي سهولة التسخين والتبريد دون حدوث ضغوط وتشوهات خطيرة في درجات الحرارة.

ومع ذلك، فإن محطات توربينات الغاز لديها أيضا عيوب كبيرة، منها، أولا وقبل كل شيء، من الضروري ملاحظة كفاءتها الأقل من محطة توليد الكهرباء بالبخار. متوسط ​​كفاءة وحدات توربينات الغاز الجيدة إلى حد ما هو 37-38%، ووحدات الطاقة التوربينية البخارية هي 42-43%. إن سقف كفاءة توربينات الغاز القوية، كما يُرى حاليًا، هو 41-42٪ (وربما أعلى، مع الأخذ في الاعتبار الاحتياطيات الكبيرة لزيادة درجة الحرارة الأولية). يرتبط انخفاض كفاءة توربينات الغاز بارتفاع درجة حرارة غازات العادم.

عيب آخر لمحطات توربينات الغاز هو استحالة استخدام الوقود منخفض الجودة فيها، على الأقل في الوقت الحاضر. يمكن أن يعمل بشكل جيد فقط على الغاز أو الوقود السائل الجيد، مثل الديزل. يمكن أن تعمل وحدات الطاقة البخارية بأي وقود، بما في ذلك الوقود الأقل جودة.

التكلفة الأولية المنخفضة لمحطات الطاقة الحرارية مع توربينات الغاز وفي نفس الوقت الكفاءة المنخفضة نسبيًا والتكلفة العالية للوقود المستخدم والقدرة على المناورة تحدد المجال الرئيسي للاستخدام الفردي لتوربينات الغاز: في أنظمة الطاقة يجب أن تكون تستخدم كمصادر طاقة ذروة أو احتياطية تعمل عدة ساعات في اليوم.

وفي الوقت نفسه، يتغير الوضع بشكل جذري عندما يتم استخدام الحرارة الناتجة عن غازات العادم لمحطات توربينات الغاز في محطات التدفئة أو في دورة مشتركة (البخار والغاز).

التوربين هو محرك يتم فيه تحويل الطاقة الكامنة للسائل القابل للانضغاط إلى طاقة حركية في جهاز الشفرة، ويتم تحويل الأخيرة في الدفاعات إلى عمل ميكانيكي ينتقل إلى عمود يدور باستمرار.

حسب التصميم، تعتبر التوربينات البخارية محركًا حراريًا يعمل باستمرار. أثناء التشغيل، يدخل بخار الماء الساخن أو المشبع إلى جزء التدفق، وبسبب توسعه، يجبر الدوار على الدوران. يحدث الدوران نتيجة لعمل تدفق البخار على جهاز الشفرة.

التوربين البخاري هو جزء من هيكل التوربين البخاري المصمم لتوليد الطاقة. هناك أيضًا منشآت قادرة، بالإضافة إلى الكهرباء، على توليد الطاقة الحرارية - يتم توفير البخار الذي يمر عبر شفرات البخار لسخانات المياه الشبكية. يُسمى هذا النوع من التوربينات بنوع التدفئة الصناعية أو توربينات التدفئة المركزية. في الحالة الأولى، يتم توفير استخراج البخار في التوربينات للأغراض الصناعية. التوربين البخاري مزود بمولد، وهو عبارة عن وحدة توربينية.

أنواع التوربينات البخارية

تنقسم التوربينات، حسب الاتجاه الذي يتحرك فيه البخار، إلى توربينات شعاعية ومحورية. يتم توجيه تدفق البخار في التوربينات الشعاعية بشكل عمودي على المحور. يمكن أن تكون التوربينات البخارية ذات غلاف فردي أو مزدوج أو ثلاثي. تم تجهيز التوربين البخاري بمجموعة متنوعة من الأجهزة التقنية التي تمنع دخول الهواء المحيط إلى السكن. هذه عبارة عن أختام مختلفة يتم تزويدها بكميات صغيرة من بخار الماء.

يوجد منظم أمان في الجزء الأمامي من العمود، وهو مصمم لإيقاف إمداد البخار عند زيادة سرعة دوران التوربين.

خصائص المعلمات الرئيسية للقيم الاسمية

· قوة التوربينات المقدرة- الطاقة القصوى التي يجب أن يطورها التوربين لفترة طويلة عند أطراف المولد الكهربائي، عند القيم العادية للمعلمات الرئيسية أو عندما تتغير ضمن الحدود التي تحددها الصناعة و معايير الدولة. يمكن للتوربين الذي يتم التحكم فيه في استخلاص البخار أن يطور طاقة أعلى من قيمتها المقدرة إذا كان ذلك يلبي شروط قوة أجزائه.

· الطاقة التوربينية الاقتصادية- القدرة التي يعمل بها التوربين بأكبر قدر من الكفاءة. اعتمادًا على معلمات البخار النقي والغرض من التوربين، يمكن أن تكون الطاقة المقدرة مساوية أو أكثر من القوة الاقتصادية بنسبة 10-25%.

· درجة الحرارة الاسمية لتسخين مياه التغذية المتجددة- درجة حرارة مياه التغذية خلف السخان الأخير على طول مجرى المياه.

· درجة حرارة ماء التبريد الاسمية- درجة حرارة ماء التبريد عند مدخل المكثف.

توربينات غازية(توربين فرنسي من توربو اللاتيني دوامة، دوران) هو محرك حراري مستمر، يتم في جهاز الشفرة تحويل طاقة الغاز المضغوط والمسخن إلى عمل ميكانيكي على العمود. يتكون من دوار (شفرات عمل مثبتة على أقراص) وجزء ثابت (دوارات توجيه مثبتة في الهيكل).

يدخل الغاز ذو درجة الحرارة والضغط المرتفعين عبر فوهة التوربين إلى منطقة الضغط المنخفض خلف الفوهة، ويتوسع ويتسارع في نفس الوقت. بعد ذلك، يضرب تدفق الغاز شفرات التوربين، مما يمنحها جزءًا من الطاقة الحركية وينقل عزم الدوران إلى الشفرات. تنقل الشفرات الدوارة عزم الدوران عبر أقراص التوربين إلى العمود. ميزات مفيدةالتوربينات الغازية: تقوم التوربينة الغازية على سبيل المثال بتدوير مولد يقع على نفس العمود، وهو العمل المفيد للتوربينة الغازية.

تُستخدم توربينات الغاز كجزء من محركات توربينات الغاز (المستخدمة للنقل) ووحدات توربينات الغاز (المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية كجزء من وحدات توربينات الغاز الثابتة ووحدات توربينات الغاز ذات الدورة المركبة). يتم وصف توربينات الغاز بواسطة دورة برايتون الديناميكية الحرارية، والتي تتضمن ضغطًا ثابتًا للهواء، واحتراقًا عند ضغط ثابت، ثم تمدد ثابت الحرارة مرة أخرى إلى ضغط البداية.

أنواع توربينات الغاز

- محركات الطيران والطائرات النفاثة

- مساعدة وحدة الطاقة

- توربينات الغاز الصناعية لإنتاج الكهرباء

- المحركات التوربينية

- توربينات الغاز الشعاعية

- توربينات دقيقة

من الناحية الميكانيكية، يمكن أن تكون توربينات الغاز أبسط بكثير من محركات الاحتراق الداخلي المكبسية. قد تحتوي التوربينات البسيطة على جزء متحرك واحد: العمود/الضاغط/التوربين/مجموعة الدوار البديل (انظر الصورة أعلاه)، ولا يشمل ذلك نظام الوقود.

قد تحتوي التوربينات الأكثر تعقيدًا (تلك المستخدمة في المحركات النفاثة الحديثة) على عدة أعمدة (ملفات)، ومئات من شفرات التوربينات، وشفرات الجزء الثابت المتحركة، ونظام واسع من الأنابيب المعقدة، وغرف الاحتراق، والمبادلات الحرارية.

بشكل عام، كلما كان المحرك أصغر، زادت سرعة العمود (الأعمدة) المطلوبة للحفاظ على السرعة الخطية القصوى للشفرات. السرعة القصوىتحدد ريش التوربينات أقصى ضغطوالتي يمكن تحقيقها، مما يؤدي إلى أقصى قدر من الطاقة، بغض النظر عن حجم المحرك. يدور المحرك النفاث بسرعة حوالي 10000 دورة في الدقيقة والتوربين الصغير بسرعة حوالي 100000 دورة في الدقيقة.

يُطلق على التوربين الغازي عادةً اسم المحرك الذي يعمل بشكل مستمر. بعد ذلك سنتحدث عن كيفية تصميم توربين الغاز وما هو مبدأ تشغيل الوحدة. تكمن خصوصية هذا المحرك في أنه يتم إنتاج الطاقة بداخله عن طريق غاز مضغوط أو ساخن، مما يؤدي إلى تحوله إلى عمل ميكانيكي على العمود.

تاريخ التوربينات الغازية

ومن المثير للاهتمام أن آليات التوربينات بدأ تطويرها من قبل المهندسين منذ وقت طويل جدًا. تم إنشاء أول توربين بخاري بدائي في القرن الأول قبل الميلاد. ه.! بالطبع، من الضروري
وقد وصلت هذه الآلية إلى ذروتها الآن فقط. بدأ تطوير التوربينات بنشاط في أواخر التاسع عشرقرن بالتزامن مع تطوير وتحسين الديناميكا الحرارية والهندسة الميكانيكية وعلم المعادن.

تغيرت مبادئ الآليات والمواد والسبائك، وتم تحسين كل شيء، والآن، اليوم، تعرف البشرية الأفضل من أي وقت مضى النماذج الموجودةالتوربينات الغازية، والتي تنقسم إلى أنواع مختلفة. هناك توربين غاز للطيران، وهناك توربين صناعي.

يُطلق على التوربينات الغازية عادة نوع من المحركات الحرارية، ويتم تحديد أجزاء عملها مسبقًا بمهمة واحدة فقط - التدوير بسبب تأثير طائرة الغاز.

إنه مصمم بحيث يتم تمثيل الجزء الرئيسي من التوربين بواسطة عجلة متصلة بها مجموعات من الشفرات. تعمل على شفرات التوربينات الغازية، مما يجعلها تتحرك وتدور العجلة. العجلة بدورها متصلة بشكل صارم بالعمود. هذا الترادف له اسم خاص – دوار التوربين. ونتيجة لهذه الحركة التي تحدث داخل محرك التوربينات الغازية، يتم الحصول على الطاقة الميكانيكية، التي تنتقل إلى مولد كهربائي، إلى مروحة السفينة، إلى مروحة الطائرة وآليات العمل الأخرى لمبدأ تشغيل مماثل.

توربينات نشطة ورد فعل

يمكن أن يكون تأثير نفاثة الغاز على شفرات التوربينات ذو شقين. ولذلك تنقسم التوربينات إلى فئات: فئة التوربينات النشطة والمتفاعلة. تختلف توربينات الغاز التفاعلية والنشطة في مبادئ تصميمها.

التوربينات الدافعة

يتميز التوربين النشط بحقيقة وجود معدل مرتفع لتدفق الغاز إلى الشفرات الدوارة. بمساعدة شفرة منحنية، ينحرف تيار الغاز عن مساره. نتيجة للانحراف، تتطور قوة طرد مركزية كبيرة. وبمساعدة هذه القوة، يتم تحريك الشفرات. خلال كامل مسار الغاز الموصوف، يتم فقدان جزء من طاقته. يتم توجيه هذه الطاقة نحو حركة المكره والعمود.

التوربينات النفاثة

في التوربينات النفاثة، كل شيء مختلف بعض الشيء. هنا يتدفق الغاز إلى الشفرات الدوارة بسرعة منخفضة وتحت تأثير مستوى ضغط مرتفع. يختلف شكل الشفرات أيضًا، مما يؤدي إلى زيادة سرعة الغاز بشكل كبير. وهكذا، فإن تيار الغاز يخلق نوعا من القوة التفاعلية.

ويترتب على الآلية الموضحة أعلاه أن تصميم توربينات الغاز معقد للغاية. لكي تعمل هذه الوحدة بسلاسة وتحقق الربح والفائدة لمالكها، يجب أن يعهد بصيانتها إلى محترفين. توفر الشركات ملف تعريف الخدمة خدمة الصيانةالمنشآت التي تستخدم توربينات الغاز، وتوريد المكونات، وجميع أنواع الأجزاء والمكونات. DMEnergy هي إحدى هذه الشركات () التي توفر لعملائها راحة البال والثقة بأنهم لن يتركوا بمفردهم في مواجهة المشاكل التي تنشأ أثناء تشغيل توربينات الغاز.

توربين حراري مستمر فيه طاقة حراريةيتم تحويل الغاز المضغوط والمسخن (عادةً منتجات احتراق الوقود) إلى عمل دوراني ميكانيكي على العمود؛ هو عنصر هيكلي لمحرك التوربينات الغازية.

يتم تسخين الغاز المضغوط عادة في غرفة الاحتراق. من الممكن أيضًا إجراء التدفئة في مفاعل نووي وما إلى ذلك. ظهرت توربينات الغاز لأول مرة في نهاية القرن التاسع عشر. كمحرك توربيني غازي وفي التصميم كانوا قريبين من التوربينات البخارية. التوربين الغازي عبارة عن سلسلة من حواف الشفرات الثابتة المرتبة بشكل منظم لجهاز الفوهة والحواف الدوارة للمكره، والتي تشكل نتيجة لذلك جزء التدفق. مرحلة التوربين عبارة عن جهاز فوهة مدمج مع دافعة. تتكون المرحلة من الجزء الثابت، والذي يتضمن الأجزاء الثابتة (المبيت، وشفرات الفوهة، وحلقات الضمادات)، والدوار، وهو عبارة عن مجموعة من الأجزاء الدوارة (مثل الشفرات الدوارة، والأقراص، والعمود).

يتم تصنيف توربينات الغاز وفقًا للكثيرين ميزات التصميم: حسب اتجاه تدفق الغاز وعدد المراحل وطريقة استخدام فرق الحرارة وطريقة إمداد الغاز للدافع. بناءً على اتجاه تدفق الغاز، يمكن التمييز بين توربينات الغاز بين التوربينات المحورية (الأكثر شيوعًا) والقطرية، وكذلك القطرية والمماسية. في محوري توربينات الغازيتم نقل التدفق في قسم الزوال بشكل رئيسي على طول محور التوربين بأكمله. في التوربينات الشعاعية، على العكس من ذلك، يكون عموديًا على المحور. توربينات شعاعيةوتنقسم إلى الجاذبية والطرد المركزي. في التوربينات القطرية، يتدفق الغاز بزاوية معينة إلى محور دوران التوربين. لا تحتوي دافعة التوربين العرضي على شفرات، وتستخدم هذه التوربينات لمعدلات تدفق غاز منخفضة جدًا، عادةً في أدوات القياس. تأتي توربينات الغاز بأنواع مفردة ومزدوجة ومتعددة المراحل.

يتم تحديد عدد المراحل من خلال العديد من العوامل: الغرض من التوربين، وتصميمه، وإجمالي الطاقة التي يتم تطويرها بواسطة مرحلة واحدة، بالإضافة إلى انخفاض الضغط الناتج. وبحسب طريقة استخدام فرق الحرارة المتوفر، يتم التمييز بين التوربينات ذات مراحل السرعة، التي يدور فيها التدفق فقط في المكره، دون تغيير الضغط (التوربينات النشطة)، والتوربينات ذات مراحل الضغط، التي يتحول فيها الضغط يتناقص في جهاز الفوهة وعلى الشفرات الدوارة (التوربينات النفاثة). في توربينات الغاز الجزئية، يتم إمداد الغاز إلى المكره على طول جزء من محيط جهاز الفوهة أو على طول محيطه الكامل.

في التوربينات متعددة المراحل، تتكون عملية تحويل الطاقة من عدد من العمليات المتسلسلة في مراحل فردية. يتم إمداد الغاز المضغوط والمسخن إلى القنوات البينية لجهاز الفوهة بسرعة أولية، حيث، أثناء عملية التمدد، يتم تحويل جزء من فرق الحرارة المتاح إلى طاقة حركية لنفاث التدفق الخارجي. يحدث المزيد من التوسع في الغاز وتحويل نقل الحرارة إلى عمل مفيد في القنوات بين الشفرات للمكره. يؤدي تدفق الغاز، الذي يعمل على الشفرات الدوارة، إلى إنشاء عزم دوران على العمود الرئيسي للتوربين. في هذه الحالة، تنخفض سرعة الغاز المطلقة. كلما انخفضت هذه السرعة معظمتم تحويل طاقة الغاز إلى عمل ميكانيكي على عمود التوربين.

الكفاءة هي ما يميز كفاءة توربينات الغاز، وهي نسبة العمل المزال من العمود إلى طاقة الغاز المتاحة أمام التوربين. الكفاءة الفعالة للتوربينات الحديثة متعددة المراحل عالية جدًا وتصل إلى 92-94٪.

مبدأ تشغيل التوربينات الغازية هو كما يلي: يتم ضخ الغاز إلى غرفة الاحتراق بواسطة ضاغط، ويخلط مع الهواء، ويشكل خليط وقود ويتم إشعاله. تمر منتجات الاحتراق الناتجة ذات درجة الحرارة المرتفعة (900-1200 درجة مئوية) عبر عدة صفوف من الشفرات المثبتة على عمود التوربين وتؤدي إلى دوران التوربين. يتم نقل الطاقة الميكانيكية الناتجة للعمود عبر علبة التروس إلى مولد يولد الكهرباء.

طاقة حراريةتدخل الغازات الخارجة من التوربين إلى المبادل الحراري. كما أنه بدلاً من إنتاج الكهرباء، يمكن استخدام الطاقة الميكانيكية للتوربين لتشغيل المضخات والضواغط المختلفة وما إلى ذلك. الوقود الأكثر استخدامًا لتوربينات الغاز هو الغاز الطبيعي، على الرغم من أن هذا لا يستبعد إمكانية استخدام أنواع الوقود الغازي الأخرى. ولكن في الوقت نفسه، تكون توربينات الغاز متقلبة للغاية وتفرض متطلبات متزايدة على جودة تحضيرها (تتطلب بعض الادراج الميكانيكية والرطوبة).

درجة حرارة الغازات المنبعثة من التوربين هي 450-550 درجة مئوية. تتراوح النسبة الكمية للطاقة الحرارية إلى الطاقة الكهربائية لتوربينات الغاز من 1.5: 1 إلى 2.5: 1، مما يجعل من الممكن بناء أنظمة توليد مشترك تختلف في نوع سائل التبريد:

1) الاستخدام المباشر (المباشر) لغازات العادم الساخنة؛
2) إنتاج البخار ذو الضغط المنخفض أو المتوسط ​​(8-18 كجم/سم2) في غلاية خارجية.
3) إنتاج الماء الساخن (أفضل عندما تتجاوز درجة الحرارة المطلوبة 140 درجة مئوية)؛
4) إنتاج البخار عالي الضغط.

قدم العلماء السوفييت B. S. Stechkin، G. S. Zhiritsky، N. R. Briling، V. V. Uvarov، K. V. Kholshchevikov، I. I. Kirillov وآخرون مساهمة كبيرة في تطوير توربينات الغاز. وقد حقق إنشاء توربينات الغاز لوحدات توربينات الغاز الثابتة والمتنقلة شركات اجنبية(Swiss Brown-Boveri، حيث عمل العالم السلوفاكي الشهير A. Stodola، وSulzer، American General Electric، إلخ).

في مزيد من التطويرتعتمد التوربينات الغازية على إمكانية زيادة درجة حرارة الغاز أمام التوربينة. ويرجع ذلك إلى إنشاء مواد جديدة مقاومة للحرارة وأنظمة تبريد موثوقة لشفرات العمل مع تحسينات كبيرة في جزء التدفق، وما إلى ذلك.

بفضل التحول الواسع النطاق في التسعينيات. احتلت توربينات الغاز شريحة كبيرة من السوق لاستخدام الغاز الطبيعي كوقود رئيسي لتوليد الطاقة الكهربائية. بالرغم من أقصى قدر من الكفاءةيتم تحقيق المعدات بقدرة 5 ميجاوات وأعلى (ما يصل إلى 300 ميجاوات)، وتنتج بعض الشركات المصنعة نماذج في حدود 1-5 ميجاوات.

تستخدم توربينات الغاز في محطات الطيران والطاقة.

• السابق: محلل الغاز
• التالي: محرك الغاز

الفئة: الصناعة على G 

"الشحن التوربيني"، "الشاحن التوربيني النفاث"، "المحرك التوربيني" - دخلت هذه المصطلحات بقوة في مفردات مهندسي القرن العشرين المشاركين في التصميم والصيانة عربةوالتركيبات الكهربائية الثابتة. يتم استخدامها حتى في المجالات والإعلانات ذات الصلة، عندما يريدون إعطاء اسم المنتج بعض التلميح للقوة والكفاءة الخاصة. غالبًا ما يتم استخدام توربينات الغاز في الطيران والصواريخ والسفن ومحطات الطاقة. كيف يتم هيكلتها؟ هل يعمل بالغاز الطبيعي (كما قد يتبادر إلى ذهنك من الاسم)، وما هي أنواع الغاز؟ كيف يختلف التوربين عن الأنواع الأخرى من محركات الاحتراق الداخلي؟ ما هي مزاياها وعيوبها؟ تتم محاولة الإجابة على هذه الأسئلة بشكل كامل قدر الإمكان في هذه المقالة.

زعيم الهندسة الروسية UEC

تمكنت روسيا، على عكس العديد من الدول المستقلة الأخرى التي تشكلت بعد انهيار الاتحاد السوفييتي، من الحفاظ على صناعة بناء الآلات إلى حد كبير. على وجه الخصوص، تعمل شركة Saturn في إنتاج محطات توليد الطاقة ذات الأغراض الخاصة. وتستخدم توربينات الغاز الخاصة بالشركة في بناء السفن وصناعة المواد الخام وقطاع الطاقة. تتميز المنتجات بأنها عالية التقنية، وتتطلب نهجًا خاصًا أثناء التثبيت والتصحيح والتشغيل، بالإضافة إلى معرفة خاصة ومعدات باهظة الثمن للصيانة الروتينية. كل هذه الخدمات متاحة لعملاء شركة "UEC - Gas Turbines" كما تسمى اليوم. لا يوجد الكثير من هذه المؤسسات في العالم، على الرغم من مبدأ الجهاز المنتجات الرئيسيةللوهلة الأولى، الأمر بسيط. إن الخبرة المتراكمة لها أهمية كبيرة، مما يسمح لنا بمراعاة العديد من التفاصيل التكنولوجية الدقيقة، والتي بدونها يستحيل تحقيق التشغيل الدائم والموثوق للوحدة. هذا مجرد جزء من مجموعة منتجات شركة UEC: توربينات الغاز ومحطات الطاقة ووحدات ضخ الغاز. ومن بين العملاء روساتوم وغازبروم و"الحيتان" الأخرى الصناعة الكيميائيةوالطاقة.

تصنيع مثل هذا آلات معقدةيتطلب نهجا فرديا في كل حالة. يتم حاليًا حساب توربينات الغاز بشكل آلي بالكامل، ولكن المواد والميزات الخاصة بمخططات التثبيت مهمة في كل حالة على حدة.

وبدأ الأمر بكل بساطة..

عمليات البحث والأزواج

أجرت البشرية التجارب الأولى في تحويل الطاقة الانتقالية للتدفق إلى قوة دورانية في العصور القديمة باستخدام عجلة مائية عادية. كل شيء بسيط للغاية، يتدفق السائل من الأعلى إلى الأسفل، ويتم وضع الشفرات في تدفقه. تدور العجلة المجهزة بها حول المحيط. تعمل طاحونة الهواء بنفس الطريقة. ثم جاء عصر البخار، وتسارع دوران العجلة. بالمناسبة، فإن ما يسمى بـ "إيوليبيل"، الذي اخترعه مالك الحزين اليوناني القديم قبل حوالي 130 عامًا من ميلاد المسيح، كان عبارة عن محرك بخاري يعمل وفقًا لهذا المبدأ بالتحديد. في جوهرها، كان أول توربين غازي معروف للعلم التاريخي (بعد كل شيء، البخار غازي حالة التجميعماء). اليوم لا يزال من المعتاد الفصل بين هذين المفهومين. في ذلك الوقت في الإسكندرية كان رد فعلهم على اختراع هيرون دون الكثير من الحماس، ولكن مع الفضول. ظهرت المعدات الصناعية من النوع التوربيني فقط في نهاية القرن التاسع عشر، بعد إنشاء السويدي غوستاف لافال لأول وحدة طاقة نشطة في العالم مزودة بفوهة. عمل المهندس بارسونز في نفس الاتجاه تقريبًا، حيث قام بتجهيز آلته بعدة مراحل وظيفية مترابطة.

ولادة توربينات الغاز

قبل قرن من الزمان، جاء جون باربر بفكرة رائعة. لماذا تحتاج إلى تسخين البخار أولا؟ أليس من الأسهل استخدام غاز العادم المتولد أثناء احتراق الوقود مباشرة، وبالتالي التخلص من الوساطة غير الضرورية في عملية تحويل الطاقة؟ هكذا ظهرت أول توربينة غازية حقيقية. وتحدد براءة الاختراع لعام 1791 الفكرة الأساسية للاستخدام في عربة بلا أحصنة، ولكن عناصرها تستخدم اليوم في الصواريخ الحديثة ودبابات الطائرات ومحركات السيارات. بدأت عملية بناء المحرك النفاث في عام 1930 على يد فرانك ويتل. لقد جاء بفكرة استخدام التوربين لدفع الطائرة. وفي وقت لاحق، تم تطويره في العديد من مشاريع المحركات التوربينية والنفاثات.

توربينات الغاز نيكولا تيسلا

لقد تعامل العالم المخترع الشهير دائمًا مع القضايا التي درسها بطريقة غير قياسية. لقد بدا واضحًا للجميع أن العجلات ذات المجاديف أو المجاديف «تلتقط» حركة الوسط بشكل أفضل من الأجسام المسطحة. أثبت تسلا، بطريقته المميزة، أنه إذا قمت بتجميع نظام دوار من أقراص مرتبة بشكل تسلسلي على المحور، فإنه بسبب التقاط تدفق الغاز للطبقات الحدودية، فإنه لن يدور بشكل أسوأ، وفي بعض الحالات أفضل، من المروحة متعددة الشفرات. صحيح أن اتجاه الوسط المتحرك يجب أن يكون عرضيًا، وهو أمر غير ممكن أو مرغوب فيه دائمًا في الوحدات الحديثة، ولكن التصميم مبسط بشكل كبير - فهو لا يتطلب شفرات على الإطلاق. لم يتم بعد بناء توربينة غازية وفقًا لمخطط تسلا، ولكن ربما كانت الفكرة تنتظر وقتها فقط.

رسم تخطيطى

الآن عن الهيكل الأساسي للآلة. إنه مزيج من نظام دوار مثبت على محور (الدوار) وجزء ثابت (الجزء الثابت). يتم وضع قرص ذو شفرات عمل على العمود، مما يشكل شبكة متحدة المركز، ويتعرض للغاز الذي يتم توفيره تحت الضغط من خلال فوهات خاصة. ثم يدخل الغاز المتمدد إلى المكره، المجهز أيضًا بشفرات تسمى العمال. يتم استخدام أنابيب خاصة لسحب خليط الهواء والوقود ومخرج (العادم). ايضا في المخطط العامالضاغط متورط. ويمكن تصنيعه وفقًا لمبادئ مختلفة، اعتمادًا على ضغط التشغيل المطلوب. ولتشغيله، يتم أخذ جزء من الطاقة من المحور واستخدامه لضغط الهواء. تعمل التوربينات الغازية من خلال عملية احتراق خليط الهواء والوقود، مصحوبة بزيادة كبيرة في الحجم. يدور العمود، ويمكن استخدام طاقته بشكل مفيد. وتسمى هذه الدائرة بدائرة واحدة، ولكن إذا تكررت تعتبر متعددة المراحل.

مزايا توربينات الطائرات

في منتصف الخمسينيات تقريبًا، ظهر جيل جديد من الطائرات، بما في ذلك طائرات الركاب (في الاتحاد السوفييتي كانت هذه طائرات Il-18، An-24، An-10، Tu-104، Tu-114، Tu-124، وما إلى ذلك)، في التصاميم التي تم فيها استبدال المحركات المكبسية للطائرات أخيرًا وبشكل لا رجعة فيه بمحركات توربينية. وهذا يشير إلى زيادة كفاءة هذا النوع من محطات الطاقة. تتفوق خصائص توربينات الغاز على تلك الخاصة بالمحركات المكربنة في كثير من النواحي، لا سيما في نسبة القوة إلى الوزن، والتي لها أهمية قصوى للطيران، وكذلك في مؤشرات الموثوقية التي لا تقل أهمية. استهلاك أقل للوقود، وأجزاء متحركة أقل، ومعايير بيئية أفضل، وتقليل الضوضاء والاهتزاز. تعتبر التوربينات أقل أهمية بالنسبة لجودة الوقود (وهو ما لا يمكن قوله عن أنظمة الوقود)، كما أنها أسهل في الصيانة، ولا تتطلب الكثير من زيت التشحيم. بشكل عام، للوهلة الأولى يبدو أنها ليست مصنوعة من المعدن، ولكن من المزايا الصلبة. للأسف، هذا ليس صحيحا.

محركات التوربينات الغازية لها أيضًا عيوب.

تسخن التوربينات الغازية أثناء التشغيل وتنقل الحرارة إلى العناصر الهيكلية المحيطة. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص، مرة أخرى، في مجال الطيران، عند استخدام مخطط تخطيط معدل يتضمن غسل الجزء السفلي من وحدة الذيل بتيار نفاث. ويتطلب غلاف المحرك نفسه عزلًا حراريًا خاصًا واستخدام مواد حرارية خاصة يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة.

يمثل تبريد توربينات الغاز تحديًا تقنيًا معقدًا. إنها ليست مزحة، فهي تعمل في وضع انفجار دائم تقريبًا يحدث في الجسم. الكفاءة في بعض الأوضاع أقل من كفاءة المحركات المكربنة، ومع ذلك، عند استخدام دائرة مزدوجة، يتم التخلص من هذا العيب، على الرغم من أن التصميم يصبح أكثر تعقيدًا، كما هو الحال عندما يتم تضمين ضواغط "تعزيز" في الدائرة. يستغرق تسريع التوربينات والوصول إلى وضع التشغيل بعض الوقت. كلما زاد تشغيل الوحدة وتوقفها، كلما كانت أسرع في التآكل.

التطبيق الصحيح

حسنًا، لا يوجد نظام خالي من العيوب. من المهم العثور على استخدام لكل منها يتم من خلاله إظهار مزاياه بشكل أكثر وضوحًا. على سبيل المثال، الدبابات مثل أبرامز الأمريكية، التي تعتمد محطة توليد الكهرباء الخاصة بها على توربينات الغاز. يمكن ملؤه بأي شيء يحترق، من البنزين عالي الأوكتان إلى الويسكي، وينتج قوة كبيرة. قد لا يكون هذا المثال ناجحًا جدًا، نظرًا لأن التجربة في العراق وأفغانستان أظهرت مدى تعرض شفرات الضاغط للرمال. يجب إصلاح توربينات الغاز في الولايات المتحدة الأمريكية، في مصنع التصنيع. لأخذ الخزان إلى هناك، ثم العودة، وتكلفة الصيانة نفسها بالإضافة إلى المكونات...

تعاني طائرات الهليكوبتر والروسية والأمريكية ودول أخرى، وكذلك الزوارق السريعة القوية، بشكل أقل من الانسداد. الصواريخ السائلة لا تستطيع الاستغناء عنها.

السفن الحربية الحديثة والسفن المدنية لديها أيضًا محركات توربينية تعمل بالغاز. وأيضا الطاقة.

محطات توليد الطاقة ثلاثية المولدات

إن المشاكل التي يواجهها مصنعو الطائرات لا تثير قلق منتجي الطائرات معدات صناعيةلإنتاج الكهرباء. في هذه الحالة، لم يعد الوزن مهمًا جدًا، ويمكنك التركيز على معايير مثل الكفاءة والكفاءة الشاملة. تحتوي وحدات مولدات توربينات الغاز على إطار ضخم وإطار موثوق وشفرات أكثر سمكًا. من الممكن تمامًا الاستفادة من الحرارة المتولدة، واستخدامها لمجموعة متنوعة من الاحتياجات - بدءًا من إعادة التدوير الثانوية في النظام نفسه، وحتى تدفئة المباني المنزلية والإمداد الحراري لوحدات التبريد من النوع الممتص. يُطلق على هذا الأسلوب اسم المولد الثلاثي، وتقترب الكفاءة في هذا الوضع من 90%.

محطات الطاقة النووية

بالنسبة للتوربينات الغازية، لا يوجد فرق جوهري بين مصدر الوسط الساخن الذي يعطي الطاقة لشفراته. قد يكون هذا خليطًا من الوقود والهواء المحترق، أو ببساطة بخارًا شديد السخونة (وليس بالضرورة الماء)، والشيء الرئيسي هو أنه يضمن إمداد الطاقة دون انقطاع. في الصميم محطات توليد الطاقةجميع محطات الطاقة النووية والغواصات وحاملات الطائرات وكاسحات الجليد وبعض السفن السطحية العسكرية ( طراد الصواريخ"بطرس الأكبر"، على سبيل المثال) تعتمد على توربينات غازية (GTU) تدور بواسطة البخار. تملي قضايا السلامة والبيئة دائرة أولية مغلقة. وهذا يعني أن العامل الحراري الأساسي (في العينات الأولى لعب الرصاص هذا الدور، والآن تم استبداله بالبارافين) لا يترك منطقة المفاعل، ويتدفق حول عناصر الوقود في دائرة. يتم تسخين المادة العاملة في دوائر لاحقة، ثم يتم تبخيرها ثاني أكسيد الكربونيقوم الهيليوم أو النيتروجين بتدوير عجلة التوربين.

تطبيق واسع

دائمًا ما تكون التركيبات المعقدة والكبيرة فريدة من نوعها، حيث يتم إنتاجها على دفعات صغيرة أو حتى يتم عمل نسخ واحدة منها. في أغلب الأحيان، يتم استخدام الوحدات المنتجة بكميات كبيرة في القطاعات السلمية للاقتصاد، على سبيل المثال، لضخ المواد الخام الهيدروكربونية عبر خطوط الأنابيب. هذه هي بالضبط تلك التي تنتجها شركة ODK تحت العلامة التجارية Saturn. تتوافق توربينات الغاز في محطات الضخ بالكامل مع اسمها. إنهم في الواقع يضخون الغاز الطبيعي، ويستخدمون طاقته في عملهم.