บ้าน การพัฒนาตนเอง เครื่องกำเนิดแก๊สเทอร์โบ กังหันก๊าซเป็นหน่วยพลังงานที่เชื่อถือได้ของโรงไฟฟ้าสมัยใหม่

เครื่องกำเนิดแก๊สเทอร์โบ กังหันก๊าซเป็นหน่วยพลังงานที่เชื่อถือได้ของโรงไฟฟ้าสมัยใหม่

กังหันก๊าซมักเรียกว่าเครื่องยนต์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ต่อไปเราจะพูดถึงวิธีการออกแบบกังหันก๊าซและหลักการทำงานของเครื่องคืออะไร ลักษณะเฉพาะของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือภายในนั้นพลังงานถูกผลิตโดยก๊าซอัดหรือความร้อนซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นงานทางกลบนเพลา

ประวัติความเป็นมาของกังหันก๊าซ

เป็นที่น่าสนใจว่ากลไกกังหันเริ่มได้รับการพัฒนาโดยวิศวกรเมื่อนานมาแล้ว กังหันไอน้ำยุคดึกดำบรรพ์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช จ.! แน่นอนว่ามันจำเป็น
กลไกนี้มาถึงจุดสูงสุดแล้วเท่านั้น กังหันเริ่มมีการพัฒนาอย่างแข็งขันใน ปลาย XIXศตวรรษพร้อมกับการพัฒนาและปรับปรุงอุณหพลศาสตร์ วิศวกรรมเครื่องกล และโลหะวิทยา

หลักการของกลไก วัสดุ โลหะผสมเปลี่ยนไป ทุกอย่างดีขึ้น และตอนนี้ ในวันนี้ มนุษยชาติรู้ถึงความสมบูรณ์แบบที่สุดจากก่อนหน้านี้ทั้งหมด แบบฟอร์มที่มีอยู่กังหันก๊าซซึ่งแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ มีกังหันก๊าซสำหรับการบินและมีกังหันอุตสาหกรรม

กังหันก๊าซมักเรียกว่าเครื่องยนต์ความร้อนชนิดหนึ่งซึ่งกำหนดไว้ล่วงหน้าว่าชิ้นส่วนทำงานมีเพียงงานเดียวเท่านั้น - หมุนเนื่องจากอิทธิพลของไอพ่นแก๊ส

ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ส่วนหลักของกังหันมีล้อซึ่งติดชุดใบพัดไว้ ซึ่งไปกระทำต่อใบพัดของกังหันแก๊สทำให้ใบพัดเคลื่อนที่และหมุนวงล้อ ในทางกลับกันล้อก็เชื่อมต่อกับเพลาอย่างแน่นหนา กังหันนี้มีชื่อพิเศษว่าโรเตอร์กังหัน อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวนี้ที่เกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์กังหันก๊าซ พลังงานกลจะถูกส่งไปซึ่งถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไปยังใบพัดเรือ ไปยังใบพัดเครื่องบิน และกลไกการทำงานอื่น ๆ ที่มีหลักการทำงานที่คล้ายคลึงกัน

กังหันแบบแอคทีฟและปฏิกิริยา

ผลกระทบของไอพ่นแก๊สบนใบพัดกังหันสามารถเกิดได้สองเท่า ดังนั้นกังหันจึงถูกแบ่งออกเป็นคลาส: คลาสของกังหันที่ใช้งานและปฏิกิริยา หลักการออกแบบกังหันก๊าซแบบปฏิกิริยาและแบบแอกทีฟแตกต่างกัน

กังหันแรงกระตุ้น

กังหันที่ใช้งานอยู่นั้นมีลักษณะเฉพาะคือมีอัตราการไหลของก๊าซไปยังใบพัดสูง ด้วยความช่วยเหลือของใบมีดโค้ง กระแสก๊าซจะเบี่ยงเบนไปจากวิถีของมัน อันเป็นผลมาจากการเบี่ยงเบนทำให้เกิดแรงเหวี่ยงขนาดใหญ่ขึ้น ด้วยความช่วยเหลือของแรงนี้ ใบมีดจึงเริ่มเคลื่อนไหว ตลอดเส้นทางที่อธิบายไว้ทั้งหมดของก๊าซ พลังงานส่วนหนึ่งจะสูญเสียไป พลังงานนี้มุ่งตรงไปที่การเคลื่อนที่ของใบพัดและเพลา

กังหันไอพ่น

ในกังหันไอพ่นทุกอย่างค่อนข้างแตกต่างออกไป ที่นี่ก๊าซจะไหลไปที่ใบพัดด้วยความเร็วต่ำและอยู่ภายใต้อิทธิพลของความดันระดับสูง รูปร่างของใบมีดก็แตกต่างกันเช่นกันเนื่องจากความเร็วของแก๊สเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นกระแสก๊าซจึงสร้างแรงปฏิกิริยาชนิดหนึ่ง

จากกลไกที่อธิบายไว้ข้างต้น ส่งผลให้การออกแบบกังหันแก๊สค่อนข้างซับซ้อน เพื่อให้หน่วยดังกล่าวทำงานได้อย่างราบรื่นและนำผลกำไรและผลประโยชน์มาสู่เจ้าของการบำรุงรักษาควรได้รับความไว้วางใจจากผู้เชี่ยวชาญ โปรไฟล์บริการที่บริษัทจัดให้ บริการการติดตั้งโดยใช้กังหันก๊าซ การจัดหาส่วนประกอบ ชิ้นส่วน และส่วนประกอบทุกชนิด DMEnergy เป็นหนึ่งในบริษัทดังกล่าว () ซึ่งมอบความอุ่นใจและความมั่นใจแก่ลูกค้าว่าจะไม่ถูกทิ้งให้อยู่ตามลำพังกับปัญหาที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของกังหันก๊าซ

กังหันก๊าซในฐานะเครื่องยนต์ความร้อนได้รวมคุณสมบัติเฉพาะของกังหันไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายในเข้าด้วยกันซึ่งพลังงานของเชื้อเพลิงในระหว่างการเผาไหม้จะถูกแปลงเป็นงานเชิงกลโดยตรง สารทำงานของกังหันก๊าซที่ทำงานในวงจรเปิดคือผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง และสารทำงานของกังหันก๊าซที่ทำงานในวงจรปิดคืออากาศบริสุทธิ์หรือก๊าซที่หมุนเวียนอยู่ในระบบอย่างต่อเนื่อง บนเรือ มีการใช้หน่วยกังหันก๊าซ (GTU) โดยทำงานในรอบเปิด โดยมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ความดันคงที่ (p = const) และ GTU ทำงานในรอบปิด

ปัจจุบันกังหันก๊าซของเรือมีสองประเภท: 1) เทอร์โบคอมเพรสเซอร์และ 2) พร้อมเครื่องกำเนิดก๊าซแบบลูกสูบอิสระ (LPGG)

แผนภาพของการติดตั้งกังหันก๊าซเทอร์โบคอมเพรสเซอร์ที่ง่ายที่สุดซึ่งทำงานที่ความดันการเผาไหม้เชื้อเพลิงคงที่จะแสดงในรูปที่ 1 101. คอมเพรสเซอร์ 9 ดูดอากาศในบรรยากาศที่สะอาด บีบอัดให้มีแรงดันสูงแล้วส่งผ่านท่ออากาศ3 เข้าไปในห้องเผาไหม้ 2 โดยผ่านทางหัวฉีดพร้อมกัน1 มีการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงเมื่อผสมกับอากาศจะเกิดเป็นส่วนผสมที่ใช้งานได้ซึ่งจะเผาไหม้เมื่อใดร = ค่าคงที่ ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เย็นลงด้วยอากาศและมุ่งสู่เส้นทางการไหลของกังหัน ในใบมีดที่อยู่กับที่ 4 ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะขยายตัวและเข้าสู่ใบมีดทำงาน 5 ด้วยความเร็วสูง ซึ่งพลังงานจลน์ของการไหลของก๊าซจะถูกแปลงเป็นงานเชิงกลของการหมุนเพลา ผ่านท่อ 6 ก๊าซไอเสียจะออกจากกังหัน กังหันก๊าซหมุนคอมเพรสเซอร์ 9 และผ่านกระปุกเกียร์7 ใบพัด 8 ในการเริ่มการติดตั้งจะใช้มอเตอร์สตาร์ท 10 ซึ่งจะหมุนคอมเพรสเซอร์ให้มีความเร็วการหมุนขั้นต่ำ

รูปเดียวกันนี้แสดงวัฏจักรทางทฤษฎีของหน่วยกังหันก๊าซที่พิจารณาในพิกัด p - ? และส - T: AB - กระบวนการอัดอากาศในคอมเพรสเซอร์ BC-การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ความดันคงที่ในห้องเผาไหม้ SD - การขยายตัวของก๊าซในกังหัน ใช่ - การกำจัดความร้อนออกจากก๊าซไอเสีย

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกังหันแก๊ส จะใช้การทำความร้อนซ้ำของอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้หรือการเผาไหม้เชื้อเพลิงตามขั้นตอนในห้องเผาไหม้ต่อเนื่องหลายห้องที่ให้บริการกังหันแต่ละตัว เนื่องจากความซับซ้อนของการออกแบบ จึงไม่ค่อยมีการใช้การเผาไหม้แบบเป็นขั้นตอน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการติดตั้ง ควบคู่ไปกับการฟื้นฟู จึงมีการใช้การอัดอากาศแบบสองขั้นตอน ในขณะที่มีอินเตอร์คูลเลอร์อากาศอยู่ระหว่างคอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะช่วยลดกำลังที่ต้องการของคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง

ในรูป ในรูป 102 แสดงแผนภาพการติดตั้งกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุดพร้อมการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ร = const และการนำความร้อนกลับคืนมา อากาศอัดในคอมเพรสเซอร์1 ผ่านรีเจนเนอเรเตอร์ 2 เข้าไปในห้องเผาไหม้3 โดยถูกให้ความร้อนด้วยความร้อนของก๊าซไอเสียที่ปล่อยให้กังหัน 4 มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง วงจรจริงของการติดตั้งนี้แสดงในแผนภาพ S-T (รูปที่ 103): กระบวนการอัดอากาศในคอมเพรสเซอร์1 - 2 - การให้ความร้อนของอากาศในตัวสร้างใหม่พร้อมกับแรงดันตกจากร 2 ถึงร 4 2 - 3; การจ่ายความร้อนระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 3 - 4; กระบวนการขยายก๊าซที่เกิดขึ้นจริงในกังหัน4-5 - การระบายความร้อนของก๊าซในรีเจนเนอเรเตอร์พร้อมกับการสูญเสียแรงดัน p 5 -ร 1 5-6; การปล่อยก๊าซ - การกำจัดความร้อน6-1 - ปริมาณความร้อนที่อากาศได้รับในรีเจนเนอเรเตอร์แสดงด้วยพื้นที่ 2"-2-3-3" และปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากก๊าซไอเสียในรีเจนเนอเรเตอร์แสดงด้วยพื้นที่ 6"-6-5-5". พื้นที่เหล่านี้เท่ากัน

ในหน่วยกังหันก๊าซแบบปิด สารทำงานที่ใช้แล้วจะไม่เข้าสู่บรรยากาศ แต่หลังจากการระบายความร้อนล่วงหน้าแล้วจะถูกส่งไปยังคอมเพรสเซอร์อีกครั้ง ดังนั้นสารทำงานที่ไม่ปนเปื้อนกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้จะไหลเวียนในวงจร สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงสภาพการทำงานของชิ้นส่วนการไหลของกังหัน ส่งผลให้การติดตั้งมีความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ไม่ผสมกับสารทำงาน ดังนั้นเชื้อเพลิงชนิดใดก็ตามจึงเหมาะสำหรับการเผาไหม้

ในรูป 104 แสดงแล้ว แผนภาพวงจรหน่วยกังหันก๊าซทางทะเลแบบปิดทุกโหมด อากาศหลังจากการระบายความร้อนล่วงหน้าในตัวระบายความร้อนด้วยอากาศ 4 จะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์5 ซึ่งขับเคลื่อนด้วยกังหันแรงดันสูง7 - อากาศจากคอมเพรสเซอร์จะถูกส่งไปยังรีเจนเนอเรเตอร์โดยตรง3 แล้วเข้าเครื่องทำความร้อนอากาศ 6 ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับห้องเผาไหม้ในการติดตั้ง ประเภทเปิด- จากเครื่องทำความร้อนอากาศ อากาศทำงานที่อุณหภูมิ 700 ° C จะเข้าสู่กังหันแรงดันสูง7 ซึ่งหมุนคอมเพรสเซอร์แล้วเข้าสู่กังหันแรงดันต่ำ2 ซึ่งผ่านทางกระปุกเกียร์1 ขับเคลื่อนใบพัดพิทช์ที่ปรับได้ มอเตอร์ไฟฟ้าสตาร์ท 8 ได้รับการออกแบบมาเพื่อเริ่มการติดตั้งให้ใช้งานได้ ข้อเสียของกังหันก๊าซวงจรปิดรวมถึงความเทอะทะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ดอกเบี้ยพิเศษเป็นตัวแทนของหน่วยกังหันก๊าซรอบปิดที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในสถานประกอบการเหล่านี้ ฮีเลียม ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์- ก๊าซเหล่านี้ไม่ได้ถูกกระตุ้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์- ก๊าซที่ให้ความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิสูงจะถูกส่งโดยตรงไปทำงานในกังหันก๊าซ

ข้อได้เปรียบหลักของกังหันก๊าซเมื่อเปรียบเทียบกับกังหันไอน้ำคือ: น้ำหนักและขนาดต่ำ เนื่องจากไม่มีห้องหม้อไอน้ำและหน่วยควบแน่นพร้อมกลไกและอุปกรณ์เสริม เริ่มต้นอย่างรวดเร็วและพัฒนากำลังเต็มที่ภายใน 10-15 นาที \ การใช้น้ำหล่อเย็นต่ำมาก ง่ายต่อการบำรุงรักษา

ข้อได้เปรียบหลักของกังหันก๊าซเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายในคือ: การไม่มีกลไกข้อเหวี่ยงและแรงเฉื่อยที่เกี่ยวข้อง น้ำหนักและขนาดต่ำพร้อมกำลังสูง (กังหันก๊าซมีน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์ดีเซล 2-2.5 เท่าและมีความยาวสั้นกว่าเครื่องยนต์ดีเซล 1.5-2 เท่า) ความเป็นไปได้ในการทำงานกับเชื้อเพลิงเกรดต่ำ ต้นทุนการดำเนินงานลดลง ข้อเสียของกังหันก๊าซมีดังต่อไปนี้: อายุการใช้งานสั้นที่อุณหภูมิก๊าซสูง (เช่น ที่อุณหภูมิก๊าซ 1173° K อายุการใช้งาน 500-1,000 ชั่วโมง) ประสิทธิภาพต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซล เสียงรบกวนที่สำคัญระหว่างการทำงาน

ปัจจุบันมีการใช้กังหันก๊าซเป็นเครื่องยนต์หลักในการเดินเรือ เรือขนส่ง- ในบางกรณีกังหันก๊าซ พลังงานต่ำใช้เป็นไดรฟ์สำหรับปั๊ม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉุกเฉิน เครื่องอัดประจุเสริม ฯลฯ กังหันก๊าซเป็นที่สนใจเป็นพิเศษในฐานะเครื่องยนต์หลักสำหรับเรือไฮโดรฟอยล์และเรือโฮเวอร์คราฟท์

หลักการทำงานของหน่วยกังหันก๊าซ

รูปที่ 1. โครงร่างของหน่วยกังหันก๊าซที่มีเครื่องยนต์กังหันก๊าซเพลาเดียวแบบรอบง่าย

อากาศบริสุทธิ์จะถูกส่งไปยังคอมเพรสเซอร์ (1) ของชุดจ่ายกำลังกังหันก๊าซ ภายใต้ แรงดันสูงอากาศจากคอมเพรสเซอร์จะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ (2) ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายเชื้อเพลิงหลัก - ก๊าซ ส่วนผสมจะติดไฟ เมื่อส่วนผสมของก๊าซและอากาศเผาไหม้ พลังงานจะถูกสร้างขึ้นในรูปของกระแสก๊าซร้อน การไหลนี้ไหลด้วยความเร็วสูงไปยังใบพัดกังหัน (3) แล้วหมุน พลังงานจลน์ของการหมุนผ่านเพลากังหันจะขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (4) จากขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไฟฟ้าที่ผลิตได้มักจะผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังเครือข่ายไฟฟ้าไปยังผู้ใช้พลังงาน

กังหันก๊าซอธิบายโดยวัฏจักรเบรย์ตันทางอุณหพลศาสตร์ วัฏจักรเบรย์ตัน/จูลเป็นวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ที่อธิบายกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในกังหันแก๊ส เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท และแรมเจ็ท รวมถึงเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่ใช้กังหันก๊าซที่มีวงปิดของก๊าซ (เฟสเดียว) ของไหลทำงาน

วงจรนี้ตั้งชื่อตาม วิศวกรชาวอเมริกัน George Brayton ผู้คิดค้นเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบที่ทำงานในรอบนี้

บางครั้งวัฏจักรนี้เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรจูล - เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ James Joule ผู้สร้างความร้อนเทียบเท่าทางกล

รูปที่ 2. แผนภาพพี,วีวงจรไบรท์ตัน

วงจร Brayton ในอุดมคติประกอบด้วยกระบวนการต่อไปนี้:

1-2 การบีบอัดแบบไอโซเอนโทรปิก
2-3 การจ่ายความร้อนแบบไอโซบาริก
3-4 การขยายตัวแบบไอโซเอนโทรปิก
4-1 การกำจัดความร้อนแบบไอโซบาริก

เมื่อคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างกระบวนการอะเดียแบติกที่แท้จริงของการขยายตัวและการบีบอัดจากไอเซนโทรปิก วงจร Brayton จริงจึงถูกสร้างขึ้น (1-2p-3-4p-1 บนแผนภาพ T-S) (รูปที่ 3)

รูปที่ 3 แผนภาพ T-Sวงจรไบรท์ตัน
สมบูรณ์แบบ (1-2-3-4-1)
จริง (1-2p-3-4p-1)

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร Brayton ในอุดมคติมักจะแสดงโดยสูตร:

โดยที่ P = p2 / p1 คือระดับของความดันที่เพิ่มขึ้นในกระบวนการบีบอัดไอเซนโทรปิก (1-2)
k - ดัชนีอะเดียแบติก (สำหรับอากาศเท่ากับ 1.4)

ควรสังเกตเป็นพิเศษว่าวิธีการคำนวณประสิทธิภาพของวงจรที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปนี้บดบังสาระสำคัญของกระบวนการที่เกิดขึ้น ประสิทธิภาพการจำกัดของวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์คำนวณโดยใช้อัตราส่วนอุณหภูมิโดยใช้สูตรคาร์โนต์:

โดยที่ T1 คืออุณหภูมิของตู้เย็น
T2 - อุณหภูมิเครื่องทำความร้อน

อัตราส่วนอุณหภูมิที่เท่ากันสามารถแสดงผ่านขนาดของอัตราส่วนความดันที่ใช้ในวงจรและดัชนีอะเดียแบติก:

ดังนั้น ประสิทธิภาพของวัฏจักรเบรย์ตันจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสุดท้ายของวัฏจักรในลักษณะเดียวกับประสิทธิภาพของวัฏจักรการ์โนต์ ด้วยการให้ความร้อนที่น้อยที่สุดของของไหลทำงานตามแนวเส้น (2-3) กระบวนการนี้จึงถือได้ว่าเป็นอุณหภูมิคงที่และเทียบเท่ากับวัฏจักรการ์โนต์โดยสมบูรณ์ ปริมาณการให้ความร้อนของสารทำงาน T3 ในระหว่างกระบวนการไอโซบาริกจะกำหนดปริมาณงานที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของสารทำงานที่ใช้ในวงจร แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรในทางใดทางหนึ่ง อย่างไรก็ตามเมื่อ การปฏิบัติจริงวงจรการให้ความร้อนมักจะดำเนินการตามค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ซึ่งจำกัดโดยความต้านทานความร้อนของวัสดุที่ใช้ เพื่อลดขนาดของกลไกที่ทำการบีบอัดและการขยายตัวของของไหลทำงาน

ในทางปฏิบัติ แรงเสียดทานและความปั่นป่วนทำให้เกิด:

การบีบอัดแบบไม่มีอะเดียแบติก: สำหรับค่าที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์ทั่วไปความดัน อุณหภูมิการระบายของคอมเพรสเซอร์สูงกว่าอุดมคติ
การขยายตัวแบบไม่มีอะเดียแบติก: แม้ว่าอุณหภูมิกังหันจะลดลงถึงระดับที่จำเป็นสำหรับการทำงาน แต่คอมเพรสเซอร์ก็ไม่ได้รับผลกระทบใดๆ แต่อัตราส่วนความดันก็สูงขึ้น ส่งผลให้การขยายตัวไม่เพียงพอที่จะให้การทำงานที่เป็นประโยชน์
การสูญเสียแรงดันในช่องอากาศเข้า ห้องเผาไหม้ และทางออก: ส่งผลให้การขยายตัวไม่เพียงพอที่จะให้การทำงานที่เป็นประโยชน์

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ความร้อนแบบไซคลิกอื่นๆ อุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย ปัจจัยจำกัดคือความสามารถของเหล็ก นิกเกิล เซรามิค หรือวัสดุอื่นๆ ที่ประกอบเป็นเครื่องยนต์ในการทนทานต่อความร้อนและแรงดัน วิศวกรรมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการขจัดความร้อนออกจากชิ้นส่วนกังหัน กังหันส่วนใหญ่ยังพยายามนำความร้อนกลับคืนมาจากก๊าซไอเสียที่อาจสูญเปล่า

เครื่องพักฟื้นคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไอเสียไปยังอากาศอัดก่อนการเผาไหม้ ในวงจรรวม ความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังระบบกังหันไอน้ำ และในการผลิตพลังงานความร้อนร่วม (โคเจนเนอเรชั่น) ความร้อนเหลือทิ้งจะถูกใช้ในการผลิตน้ำร้อน

ในทางกลไก กังหันก๊าซสามารถทำงานได้ง่ายกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบอย่างมาก กังหันธรรมดาอาจมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ชิ้นเดียว: เพลา/คอมเพรสเซอร์/กังหัน/ชุดโรเตอร์สำรอง (ดูภาพด้านล่าง) ไม่รวมระบบเชื้อเพลิง

รูปที่ 4. เครื่องนี้มีคอมเพรสเซอร์แบบรัศมีขั้นตอนเดียว
กังหัน ตัวพักฟื้น และลูกปืนลม

กังหันที่ซับซ้อนมากขึ้น (ที่ใช้ในเครื่องยนต์ไอพ่นสมัยใหม่) อาจมีเพลาหลายอัน (คอยล์) ใบพัดกังหันหลายร้อยใบ ใบพัดสเตเตอร์ที่กำลังเคลื่อนที่ และระบบท่อที่ซับซ้อน ห้องเผาไหม้ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่กว้างขวาง

โดยทั่วไป ยิ่งเครื่องยนต์มีขนาดเล็ก ความเร็วเพลาก็จะยิ่งสูงขึ้นเพื่อรักษาความเร็วเชิงเส้นสูงสุดของใบพัด

ความเร็วสูงสุดของใบพัดกังหันจะเป็นตัวกำหนด ความดันสูงสุดซึ่งสามารถทำได้ส่งผลให้มีกำลังสูงสุดไม่ว่าเครื่องยนต์จะมีขนาดเท่าใดก็ตาม เครื่องยนต์ไอพ่นหมุนที่ประมาณ 10,000 รอบต่อนาที และไมโครเทอร์ไบน์หมุนที่ประมาณ 100,000 รอบต่อนาที

โรงไฟฟ้าที่มีกำลังค่อนข้างต่ำอาจรวมถึงเครื่องยนต์กังหันก๊าซ (GTE) และเครื่องยนต์ลูกสูบ (RP) ในเรื่องนี้ลูกค้ามักมีคำถามว่า ไดรฟ์ไหนดีกว่ากัน- และแม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะตอบอย่างชัดเจน แต่จุดประสงค์ของบทความนี้คือความพยายามที่จะเข้าใจปัญหานี้

การแนะนำ

การเลือกประเภทของเครื่องยนต์ตลอดจนจำนวนเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าที่มีกำลังไฟใด ๆ ถือเป็นงานด้านเทคนิคและเศรษฐกิจที่ซับซ้อน ความพยายามที่จะเปรียบเทียบเครื่องยนต์ลูกสูบและเครื่องยนต์กังหันก๊าซเนื่องจากระบบขับเคลื่อนมักทำภายใต้เงื่อนไขที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ก๊าซธรรมชาติ- ข้อดีและข้อเสียพื้นฐานได้รับการวิเคราะห์ในเอกสารทางเทคนิค ในโบรชัวร์โฆษณาของผู้ผลิตโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องยนต์ลูกสูบ และแม้แต่บนอินเทอร์เน็ต

ตามกฎแล้ว มีการให้ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับความแตกต่างในการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและราคาของเครื่องยนต์ โดยไม่คำนึงถึงกำลังและสภาพการใช้งาน มักสังเกตกันว่าควรกำหนดโรงไฟฟ้าที่มีกำลังการผลิต 10-12 เมกะวัตต์โดยใช้เครื่องยนต์ลูกสูบและสำหรับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้เครื่องยนต์กังหันแก๊ส คำแนะนำเหล่านี้ไม่ควรถือเป็นสัจพจน์ สิ่งหนึ่งที่ชัดเจน: เครื่องยนต์แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และเมื่อเลือกไดรฟ์ อย่างน้อยก็จำเป็นต้องมีเกณฑ์เชิงปริมาณสำหรับการประเมิน

ปัจจุบันตลาดพลังงานของรัสเซียมีเครื่องยนต์ลูกสูบและกังหันก๊าซให้เลือกมากมาย ในบรรดาเครื่องยนต์ลูกสูบ เครื่องยนต์นำเข้ามีชัย และในบรรดาเครื่องยนต์กังหันแก๊ส เครื่องยนต์ในประเทศก็มีชัยเหนือ

ข้อมูลเกี่ยวกับ ลักษณะทางเทคนิคอา เครื่องยนต์กังหันก๊าซและโรงไฟฟ้าที่ใช้เครื่องยนต์เหล่านี้เสนอให้ดำเนินการในรัสเซียใน ปีที่ผ่านมามีการเผยแพร่เป็นประจำใน “แค็ตตาล็อกอุปกรณ์กังหันก๊าซ”

ข้อมูลที่คล้ายกันเกี่ยวกับเครื่องยนต์ลูกสูบและโรงไฟฟ้าที่เป็นส่วนหนึ่งของนั้นสามารถรวบรวมได้จากโบรชัวร์โฆษณาของบริษัทรัสเซียและต่างประเทศที่จัดหาอุปกรณ์นี้เท่านั้น ข้อมูลเกี่ยวกับต้นทุนของเครื่องยนต์และโรงไฟฟ้ามักไม่ได้รับการเผยแพร่ และข้อมูลที่เผยแพร่มักไม่เป็นความจริง

การเปรียบเทียบโดยตรงของเครื่องยนต์ลูกสูบและเครื่องยนต์กังหันแก๊ส

การประมวลผลข้อมูลที่มีอยู่ทำให้เราสามารถสร้างตารางด้านล่างซึ่งมีการประเมินข้อดีและข้อเสียของเครื่องยนต์ลูกสูบและกังหันก๊าซทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ น่าเสียดายที่คุณลักษณะบางอย่างนำมาจากสื่อโฆษณา ซึ่งมีความถูกต้องครบถ้วนซึ่งตรวจสอบได้ยากหรือแทบเป็นไปไม่ได้เลย ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และโรงไฟฟ้าแต่ละเครื่อง ไม่ได้รับการเผยแพร่ โดยมีข้อยกเว้นที่หายาก

โดยปกติแล้ว ตัวเลขที่ให้ไว้จะเป็นตัวเลขทั่วไป สำหรับเครื่องยนต์เฉพาะ ตัวเลขเหล่านี้จะเป็นตัวเลขเฉพาะบุคคล นอกจากนี้บางส่วนยังได้รับตาม มาตรฐานไอเอสโอและสภาพการทำงานจริงของเครื่องยนต์แตกต่างไปจากสภาพมาตรฐานอย่างมาก

ข้อมูลที่ให้ไว้เท่านั้นที่ให้ ลักษณะเชิงคุณภาพเครื่องยนต์และไม่สามารถนำมาใช้ในการเลือกอุปกรณ์สำหรับโรงไฟฟ้าเฉพาะได้ สามารถแสดงความคิดเห็นบางส่วนสำหรับแต่ละตำแหน่งในตารางได้

ตัวบ่งชี้	ประเภทเครื่องยนต์
ตัวบ่งชี้	ลูกสูบ	กังหันก๊าซ
ช่วงกำลังเครื่องยนต์ (ISO), เมกะวัตต์	0.1 - 16.0	0.03 - 265.0
การเปลี่ยนแปลงพลังงานที่ อุณหภูมิคงที่อากาศภายนอก	มีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อโหลดลดลง 50% ประสิทธิภาพลดลง 8-10%	มีเสถียรภาพน้อยลงเมื่อโหลดลดลง 50% ประสิทธิภาพลดลง 50%
อิทธิพลของอุณหภูมิอากาศภายนอกที่มีต่อกำลังเครื่องยนต์	แทบไม่มีผลกระทบใดๆ	เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -20°C พลังงานจะเพิ่มขึ้นประมาณ 10-20% เมื่อเพิ่มขึ้นถึง +30°C พลังงานจะลดลง 15-20%
อิทธิพลของอุณหภูมิอากาศภายนอกที่มีต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์	แทบไม่มีผลกระทบใดๆ	เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -20°C ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นประมาณ 1.5% abs
เชื้อเพลิง	ก๊าซของเหลว	ก๊าซ, ของเหลว (สั่งพิเศษ)
แรงดันก๊าซเชื้อเพลิงที่ต้องการ MPa	0.01 - 0.035	มากกว่า 1.2
ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าเมื่อใช้ก๊าซ (ISO)	จาก 31% เป็น 48%	ในรอบง่าย ๆ จาก 25% ถึง 38% ในรอบรวม - จาก 41% ถึง 55%
อัตราส่วนกำลังไฟฟ้าและปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่, เมกะวัตต์/เมกะวัตต์ (ISO)	1/(0.95-1.3)	1/(1.4-4.0)
ความเป็นไปได้ของการใช้ความร้อนจากไอเสียที่นำกลับมาใช้ใหม่	สำหรับทำความร้อนน้ำให้มีอุณหภูมิสูงกว่า 115°C เท่านั้น	สำหรับการผลิตไอน้ำเพื่อการผลิตไฟฟ้า เครื่องทำความเย็น การแยกเกลือออกจากน้ำ ฯลฯ เพื่อให้น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 150°C
อิทธิพลของอุณหภูมิอากาศภายนอกต่อปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่	แทบไม่มีผลกระทบใดๆ	เมื่ออุณหภูมิของอากาศลดลง ปริมาณความร้อนที่ปรับได้ อุปกรณ์เซนต์จู๊ดสำหรับกังหันแก๊สมันแทบจะไม่ลดลงเลย
ทรัพยากรมอเตอร์, h	เพิ่มเติม: สูงถึง 300,000 สำหรับเครื่องยนต์ความเร็วปานกลาง	น้อยกว่า: สูงสุด 100,000
อัตราการเพิ่มขึ้นของต้นทุนการดำเนินงานพร้อมกับอายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้น	สูงน้อย	สูงกว่า
น้ำหนักหน่วยกำลัง (เครื่องยนต์พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์เสริม) กก./กิโลวัตต์	สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด: 22.5	ลดลงอย่างเห็นได้ชัด: 10
ขนาดของหน่วยกำลัง, ม	เพิ่มเติม: 18.3x5.0x5.9 พร้อมหน่วยกำลัง 16 MW ไม่มีระบบทำความเย็น	น้อยกว่า: 19.9x5.2x3.8 พร้อมหน่วยกำลังไฟฟ้า 25 MW
การบริโภคที่เฉพาะเจาะจงน้ำมัน ก./กิโลวัตต์*ชม	0.3 - 0.4	0.05
จำนวนการเริ่มต้น	ไม่จำกัดและไม่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ลดลง	ไม่จำกัดแต่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ลดลง
การบำรุงรักษา	การซ่อมแซมสามารถทำได้ที่ไซต์งานและใช้เวลาน้อยลง	สามารถซ่อมแซมได้ที่สถานที่พิเศษ
ค่าใช้จ่ายในการยกเครื่อง	ถูกกว่า	มีราคาแพงกว่า
นิเวศวิทยา	เฉพาะเจาะจง - เป็น mg/m3 - มากกว่า แต่ปริมาณการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายใน m3 นั้นน้อยกว่า	เฉพาะเจาะจง - เป็น mg/m3 - น้อยกว่า แต่ปริมาตรการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในหน่วย m3 นั้นมากกว่า
ต้นทุนหน่วยกำลัง	น้อยกว่าสำหรับหน่วยกำลังเครื่องยนต์สูงสุด 3.5 MW	น้อยกว่าสำหรับหน่วยกำลังเครื่องยนต์มากกว่า 3.5 MW

ตลาดพลังงานมีเครื่องยนต์ให้เลือกมากมายโดยมีลักษณะทางเทคนิคที่แตกต่างกันอย่างมาก การแข่งขันระหว่างเครื่องยนต์ประเภทที่พิจารณาเป็นไปได้เฉพาะในช่วงหน่วยกำลังไฟฟ้าสูงสุด 16 เมกะวัตต์ เมื่อมีกำลังสูงกว่า เครื่องยนต์กังหันก๊าซจะเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์ลูกสูบเกือบทั้งหมด

ต้องคำนึงว่ามอเตอร์แต่ละตัวมีลักษณะเฉพาะของตัวเองและควรใช้เฉพาะสิ่งเหล่านี้เมื่อเลือกประเภทของไดรฟ์ สิ่งนี้ทำให้สามารถกำหนดองค์ประกอบของอุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าที่มีกำลังไฟที่กำหนดได้ในหลายตัวเลือก ประการแรกคือกำลังไฟฟ้าและจำนวนเครื่องยนต์ที่ต้องการ ตัวเลือกที่หลากหลายทำให้ยากต่อการเลือกประเภทเครื่องยนต์ที่ต้องการ

เกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลูกสูบและกังหันก๊าซ

คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของเครื่องยนต์ในโรงไฟฟ้าคือประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า (EP) ซึ่งกำหนดปริมาณการใช้ก๊าซหลัก แต่ไม่ใช่ปริมาณการใช้ก๊าซทั้งหมด การประมวลผลข้อมูลทางสถิติเกี่ยวกับค่าประสิทธิภาพทำให้สามารถแสดงขอบเขตการใช้งานได้อย่างชัดเจนซึ่งตามตัวบ่งชี้นี้ เครื่องยนต์ประเภทหนึ่งมีข้อได้เปรียบเหนืออีกประเภทหนึ่ง

ตำแหน่งสัมพัทธ์และโครงร่างของทั้งสามส่วนที่เน้นไว้ในรูปที่ 1 1 โซนภายในซึ่งมีภาพจุดของค่าไฟฟ้าอยู่ ประสิทธิภาพต่างๆเครื่องยนต์ช่วยให้เราได้ข้อสรุปบางประการ:

อย่างไรก็ตาม ปัจจัยเหล่านี้ไม่ใช่เหตุผลที่จะให้ความสำคัญกับเครื่องยนต์ลูกสูบ แม้ว่าโรงไฟฟ้าจะผลิตได้เพียงเท่านั้น พลังงานไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบตัวเลือกองค์ประกอบอุปกรณ์กับเครื่องยนต์ประเภทต่าง ๆ คุณจะต้องดำเนินการ การคำนวณทางเศรษฐกิจ- มีความจำเป็นต้องพิสูจน์ว่าต้นทุนของก๊าซที่ประหยัดจะครอบคลุมส่วนต่างของต้นทุนของเครื่องยนต์ลูกสูบและกังหันก๊าซรวมถึงอุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับพวกเขา ไม่สามารถกำหนดปริมาณก๊าซที่ประหยัดได้หากไม่ทราบโหมดการทำงานของสถานีจ่ายไฟฟ้าในฤดูหนาวและฤดูหนาว เวลาฤดูร้อน- ตามหลักการแล้ว ควรทราบโหลดไฟฟ้าที่ต้องการ - สูงสุด (วันทำงานในฤดูหนาว) และขั้นต่ำ (สุดสัปดาห์ในฤดูร้อน)

การใช้พลังงานทั้งไฟฟ้าและความร้อน

หากโรงไฟฟ้าต้องผลิตไม่เพียงแต่ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานความร้อนด้วย ก็จำเป็นต้องพิจารณาว่าแหล่งใดที่จะครอบคลุมการใช้ความร้อนได้ ตามกฎแล้ว มีสองแหล่งที่มาดังกล่าว - ความร้อนของเครื่องยนต์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ และ/หรือห้องหม้อไอน้ำ

เครื่องยนต์ลูกสูบใช้ความร้อนของน้ำมันหล่อเย็น อากาศอัด และก๊าซไอเสีย ในขณะที่เครื่องยนต์กังหันก๊าซใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียเท่านั้น ปริมาณความร้อนหลักจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซไอเสียโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้ง (RHE)

ปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์เพื่อผลิตไฟฟ้าและสภาพภูมิอากาศ การประเมินโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ไม่ถูกต้องใน เวลาฤดูหนาวจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่และ ทางเลือกที่ผิดกำลังการผลิตติดตั้งของห้องหม้อไอน้ำ

กราฟในรูปที่ 2 แสดงความเป็นไปได้ในการปล่อยความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่จากเครื่องยนต์กังหันแก๊สและลูกสูบเพื่อวัตถุประสงค์ในการจ่ายความร้อน จุดบนเส้นโค้งสอดคล้องกับข้อมูลของผู้ผลิตเกี่ยวกับความสามารถของอุปกรณ์ที่มีอยู่สำหรับการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ผู้ผลิตจะติดตั้ง UTO ที่แตกต่างกันบนเครื่องยนต์ที่ใช้กำลังไฟฟ้าเท่ากัน โดยขึ้นอยู่กับงานเฉพาะ

ข้อดีของเครื่องยนต์กังหันแก๊สในแง่ของการสร้างความร้อนนั้นไม่อาจปฏิเสธได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์ พลังงานไฟฟ้า 2-10 MW ซึ่งอธิบายได้ค่อนข้างมาก ค่าต่ำประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของพวกเขา เมื่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์กังหันแก๊สเพิ่มขึ้น ปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่จะต้องลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เมื่อเลือกเครื่องยนต์ลูกสูบสำหรับจ่ายพลังงานและความร้อนให้กับโรงงานเฉพาะ ความจำเป็นในการใช้ห้องหม้อไอน้ำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้าแทบจะไม่ต้องสงสัยเลย การทำงานของโรงต้มน้ำต้องมีการใช้ก๊าซเพิ่มขึ้นเกินกว่าที่จำเป็นในการผลิตกระแสไฟฟ้า คำถามเกิดขึ้นว่าต้นทุนก๊าซสำหรับการจ่ายไฟให้กับโรงงานจะแตกต่างกันอย่างไร หากในกรณีหนึ่งใช้เฉพาะเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่มีการนำความร้อนกลับคืนจากก๊าซไอเสียเท่านั้น และในอีกกรณีหนึ่งมีการใช้เครื่องยนต์ลูกสูบที่มีการนำความร้อนกลับคืนและห้องหม้อไอน้ำ หลังจากศึกษาคุณลักษณะการใช้ไฟฟ้าและความร้อนของวัตถุอย่างละเอียดแล้วเท่านั้นจึงจะสามารถตอบคำถามนี้ได้

หากเราสมมติว่าการใช้ความร้อนโดยประมาณของวัตถุสามารถถูกปกคลุมอย่างสมบูรณ์ด้วยความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ของเครื่องยนต์กังหันแก๊ส และการขาดความร้อนเมื่อใช้เครื่องยนต์ลูกสูบนั้นได้รับการชดเชยโดยห้องหม้อไอน้ำ ก็เป็นไปได้ที่จะระบุธรรมชาติ ของการเปลี่ยนแปลงปริมาณการใช้ก๊าซทั้งหมดสำหรับการจัดหาพลังงานของวัตถุ

การใช้ข้อมูลในรูป 1 และ 2 เป็นไปได้สำหรับจุดคุณลักษณะของโซนที่ทำเครื่องหมายไว้ในรูปที่ 1 1 รับข้อมูลเกี่ยวกับการประหยัดแก๊สหรือการใช้ส่วนเกินเมื่อใช้ไดรฟ์ประเภทต่างๆ นำเสนอในตาราง:

ค่าสัมบูรณ์ของการประหยัดก๊าซนั้นใช้ได้กับวัตถุเฉพาะเท่านั้นซึ่งมีลักษณะรวมอยู่ในการคำนวณ แต่ลักษณะทั่วไปของการพึ่งพานั้นสะท้อนให้เห็นอย่างถูกต้อง ได้แก่:
ด้วยค่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ค่อนข้างใกล้เคียง (ต่างกันมากถึง 10%) การใช้เครื่องยนต์ลูกสูบและห้องหม้อไอน้ำทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากเกินไป

ด้วยค่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ค่อนข้างใกล้เคียง (ต่างกันมากถึง 10%) การใช้เครื่องยนต์ลูกสูบและห้องหม้อไอน้ำทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากเกินไป
หากค่าประสิทธิภาพต่างกันมากกว่า 10% การทำงานของเครื่องยนต์ลูกสูบและห้องหม้อไอน้ำจะต้องใช้ก๊าซน้อยกว่าเครื่องยนต์กังหันแก๊ส
มีจุดหนึ่งที่มีการประหยัดแก๊สสูงสุดเมื่อใช้เครื่องยนต์ลูกสูบและห้องหม้อไอน้ำซึ่งความแตกต่างระหว่างค่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์คือ 13-14%
ยิ่งค่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลูกสูบสูงขึ้นและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์กังหันแก๊สยิ่งต่ำลง จะช่วยประหยัดแก๊สได้มากขึ้นเท่านั้น

เป็นอาหารเสริม

ตามกฎแล้วงานไม่ จำกัด เฉพาะการเลือกประเภทของไดรฟ์ แต่จำเป็นต้องกำหนดองค์ประกอบของอุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้า - ประเภทของหน่วย, จำนวน, อุปกรณ์เสริม

การเลือกใช้เครื่องยนต์เพื่อผลิตไฟฟ้าตามปริมาณที่ต้องการจะกำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณลักษณะทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงในลักษณะทางเทคนิคของเครื่องยนต์ที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศโดยธรรมชาติ โหลดไฟฟ้าและพิจารณาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ต่อการปลดปล่อยความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องจำไว้ว่าโรงไฟฟ้าไม่ได้มีเพียงเครื่องยนต์เท่านั้น ไซต์ของมันมักจะเป็นที่ตั้งของโครงสร้างเสริมมากกว่าหนึ่งโหล ซึ่งการดำเนินการยังส่งผลต่อด้านเทคนิคและด้วย ตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจโรงไฟฟ้า

ตามที่ระบุไว้แล้ว องค์ประกอบของอุปกรณ์โรงไฟฟ้าจากมุมมองทางเทคนิคสามารถกำหนดค่าได้หลายตัวเลือก ดังนั้นตัวเลือกสุดท้ายจึงสามารถพิสูจน์ได้จากมุมมองทางเศรษฐกิจเท่านั้น

ในขณะเดียวกันความรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะของเครื่องยนต์เฉพาะและผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้าในอนาคตเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เมื่อทำการคำนวณเชิงเศรษฐศาสตร์ จะต้องคำนึงถึงอายุการใช้งาน การบำรุงรักษา ระยะเวลา และต้นทุนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การซ่อมแซมที่สำคัญ- ตัวบ่งชี้เหล่านี้เป็นรายบุคคลสำหรับเครื่องยนต์แต่ละเครื่อง โดยไม่คำนึงถึงประเภทของเครื่องยนต์

ไม่สามารถตัดอิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีต่อการเลือกประเภทของเครื่องยนต์สำหรับโรงไฟฟ้าได้ สภาพบรรยากาศในพื้นที่ที่จะเดินเครื่องของโรงไฟฟ้าอาจเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประเภทของเครื่องยนต์ (โดยไม่คำนึงถึงการพิจารณาทางเศรษฐกิจใดๆ)

ตามที่ระบุไว้แล้วไม่มีการเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับต้นทุนของเครื่องยนต์และโรงไฟฟ้าตามข้อมูลเหล่านี้ ผู้ผลิตหรือซัพพลายเออร์อุปกรณ์อ้างถึงความแตกต่างที่เป็นไปได้ในการกำหนดค่า เงื่อนไขการจัดส่ง และเหตุผลอื่นๆ หลังจากกรอกแบบสอบถามของบริษัทแล้วเท่านั้นจึงจะนำเสนอราคา ดังนั้นข้อมูลในตารางแรกว่าราคาเครื่องยนต์ลูกสูบที่มีกำลังไม่เกิน 3.5 เมกะวัตต์ต่ำกว่าราคาเครื่องยนต์กังหันแก๊สที่มีกำลังเท่ากันอาจไม่ถูกต้อง

บทสรุป

ดังนั้นในระดับพลังงานต่อหน่วยสูงถึง 16 MW จึงไม่สามารถให้ความพึงพอใจที่ชัดเจนกับเครื่องยนต์กังหันก๊าซหรือลูกสูบได้ เฉพาะการวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับสภาพการทำงานที่คาดหวังของโรงไฟฟ้าเฉพาะสำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อน (โดยคำนึงถึงลักษณะของเครื่องยนต์เฉพาะและปัจจัยทางเศรษฐกิจหลายประการ) เท่านั้นที่จะทำให้สามารถปรับการเลือกประเภทเครื่องยนต์ได้อย่างเต็มที่ บริษัทที่เชี่ยวชาญสามารถกำหนดองค์ประกอบของอุปกรณ์ได้ในระดับมืออาชีพ

วรรณกรรมที่ใช้

Gabich A. การประยุกต์ใช้เครื่องยนต์กังหันก๊าซพลังงานต่ำในภาคพลังงาน // เทคโนโลยีกังหันก๊าซ พ.ศ. 2546 ฉบับที่ 6 หน้า 30-31
Burov V.D. เครื่องยนต์กังหันแก๊สและลูกสูบแก๊ส โรงไฟฟ้าพลังงานต่ำ // วารสารการขุด. 2547 ฉบับพิเศษ. หน้า 87-89,133.
แคตตาล็อกอุปกรณ์กังหันแก๊ส // เทคโนโลยีกังหันแก๊ส 2548 หน้า 208.
Salikhov A. A. , Fatkulin R. M. , Abrahmanov P. P. , Shchaulov V. Yu. การพัฒนา mini-CHP โดยใช้เครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สในสาธารณรัฐ Bashkortostan // ข่าวการจัดหาความร้อน 2546 ฉบับที่ 11 หน้า 24-30

บทความนี้มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยนำมาจากนิตยสาร "Turbines and Diesels" ฉบับที่ 1(2) ประจำปี 2549
ผู้เขียน - วี.พี. Vershinsky, Gazpromenergoservice LLC

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซลหรือเบนซิน กังหันก๊าซเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีรอบการทำงานของไอดี-การบีบอัด-การเผาไหม้ (การขยายตัว)-ไอเสีย แต่การเคลื่อนไหวพื้นฐานแตกต่างอย่างมาก ส่วนการทำงานของกังหันก๊าซจะหมุน และในเครื่องยนต์ลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปมา

หลักการทำงานของกังหันแก๊สแสดงไว้ในภาพด้านล่าง ขั้นแรก อากาศจะถูกอัดด้วยคอมเพรสเซอร์ จากนั้นอากาศอัดจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ ที่นี่เชื้อเพลิงจะเผาไหม้อย่างต่อเนื่องทำให้เกิดก๊าซที่มีอุณหภูมิและความดันสูง จากห้องเผาไหม้ ก๊าซซึ่งขยายตัวในกังหัน กดบนใบพัดและหมุนโรเตอร์กังหัน (เพลาที่มีใบพัดในรูปแบบของดิสก์ที่มีใบมีดทำงาน) ซึ่งจะหมุนเพลาคอมเพรสเซอร์อีกครั้ง พลังงานที่เหลือจะถูกกำจัดออกผ่านทางเพลาปฏิบัติการ

คุณสมบัติของกังหันก๊าซ

ประเภทของกังหันก๊าซตามการออกแบบและวัตถุประสงค์

กังหันก๊าซประเภทพื้นฐานที่สุดคือกังหันที่สร้างแรงผลักดันจากกระแสน้ำเจ็ต และเป็นกังหันที่มีการออกแบบที่ง่ายที่สุดด้วย
เครื่องยนต์นี้เหมาะสำหรับเครื่องบินที่บินบน ความเร็วสูงและใช้ในเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงและเครื่องบินรบ

ประเภทนี้มีกังหันแยกต่างหากด้านหลังเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทที่หมุนพัดลมขนาดใหญ่ที่ด้านหน้า พัดลมนี้เพิ่มการไหลเวียนของอากาศและกระแสลม
ประเภทนี้มีเสียงรบกวนต่ำและประหยัดที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกังหันก๊าซประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบินโดยสาร

กังหันก๊าซนี้ผลิตพลังงานเป็นแรงบิดทั้งที่กังหันและคอมเพรสเซอร์ เพลาทั่วไป- พลังงานที่มีประโยชน์ส่วนหนึ่งของกังหันใช้ในการหมุนเพลาคอมเพรสเซอร์และพลังงานที่เหลือจะถูกถ่ายโอนไปยังเพลาทำงาน
ประเภทนี้ใช้เมื่อต้องการความเร็วในการหมุนคงที่ เช่น เป็นไดรฟ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในประเภทนี้ กังหันตัวที่สองจะถูกวางหลังกังหันเครื่องกำเนิดก๊าซ และแรงหมุนจะถูกส่งไปยังกังหันโดยกระแสไอพ่น กังหันด้านหลังนี้เรียกว่ากังหันกำลัง เนื่องจากเพลาของกังหันกำลังและคอมเพรสเซอร์ไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยกลไก ความเร็วของการหมุนของเพลาทำงานจึงสามารถปรับได้อย่างอิสระ เหมาะเป็นไดรฟ์แบบกลไกที่มีความเร็วในการหมุนที่หลากหลาย
ประเภทนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด เช่นเดียวกับในการใช้งานต่างๆ เช่น ตัวขับปั๊ม/คอมเพรสเซอร์ เครื่องยนต์หลักทางทะเล ตัวขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ

กังหันก๊าซซีรีส์ GREEN คืออะไร

ปรัชญาที่ Kawasaki ยึดถือในธุรกิจกังหันก๊าซนับตั้งแต่การพัฒนากังหันก๊าซเครื่องแรกของเราในปี 1972 ทำให้เราสามารถนำเสนออุปกรณ์ที่ทันสมัยมากขึ้นแก่ลูกค้า ซึ่งประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แนวคิดที่ฝังอยู่ในผลิตภัณฑ์ของเราได้รับการชื่นชมอย่างสูงจากตลาดโลก และช่วยให้เราสามารถสะสมข้อมูลอ้างอิงสำหรับกังหันมากกว่า 10,000 เครื่อง (ณ สิ้นเดือนมีนาคม 2014) โดยเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองและระบบโคเจนเนอเรชั่น
กังหันก๊าซของคาวาซากิมีมาโดยตลอด ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่และเราแสดงความมุ่งมั่นที่ยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้นต่อหลักการนี้ และตั้งชื่อใหม่ให้พวกเขาว่า "กังหันก๊าซสีเขียว"