การก่อสร้างกังหันก๊าซ กังหันก๊าซเป็นหน่วยพลังงานที่เชื่อถือได้ของโรงไฟฟ้าสมัยใหม่ การใช้กังหันก๊าซ
บทความนี้จะอธิบายวิธีคำนวณประสิทธิภาพของกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุด และแสดงตารางของกังหันก๊าซและกังหันก๊าซรอบรวมต่างๆ เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพและคุณลักษณะอื่นๆ
ในด้านการใช้กังหันก๊าซและเทคโนโลยีวงจรรวมเชิงอุตสาหกรรม รัสเซียอยู่เบื้องหลังประเทศที่ก้าวหน้าของโลกอย่างมาก
ผู้นำระดับโลกในการผลิตโรงไฟฟ้าก๊าซและพลังงานความร้อนร่วมพลังงานสูง: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - บรรลุค่าพลังงานต่อหน่วยของหน่วยกังหันก๊าซขนาด 280-320 MW และประสิทธิภาพมากกว่า 40% พร้อมการใช้งาน โครงสร้างส่วนบนของพลังไอน้ำในวงจรรวม (เรียกอีกอย่างว่าไบนารี่) - กำลัง 430- 480 MW ประสิทธิภาพสูงถึง 60% หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของหน่วย CCGT โปรดอ่านบทความ
ตัวเลขที่น่าประทับใจเหล่านี้ใช้เป็นแนวทางในการกำหนดเส้นทางการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรมวิศวกรรมพลังงานของรัสเซีย
ประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซถูกกำหนดอย่างไร?
เราจะให้สูตรง่ายๆ สองสามสูตรเพื่อแสดงว่าประสิทธิภาพคืออะไร หน่วยกังหันก๊าซ:
กำลังภายในกังหัน:
- Nт = Gух * Lт โดยที่ Lт – การทำงานของกังหัน Gух – อัตราการไหลของก๊าซไอเสีย
กำลังภายในของหน่วยกังหันก๊าซ:
- Ni gtu = Nt – Nk โดยที่ Nk คือกำลังภายในของเครื่องอัดอากาศ
กำลังที่มีประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซ:
- Neph = Ni gtu * กลไกประสิทธิภาพ, กลไกประสิทธิภาพ – ประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้อง การสูญเสียทางกลในตลับลูกปืนได้ 0.99
พลังงานไฟฟ้า:
- Nel = Ne * เช่น ประสิทธิภาพ โดยที่ เช่น ประสิทธิภาพคือประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เราสามารถหาได้ 0.985
ความร้อนเชื้อเพลิงที่มีอยู่:
- Q run = Gtop * Qrn โดยที่ Gtop คือการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง Qrn คือความร้อนในการทำงานที่ต่ำกว่าของการเผาไหม้เชื้อเพลิง
ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสัมบูรณ์ของหน่วยกังหันก๊าซ:
- ประสิทธิภาพ = การแสดง Nel/Q
ประสิทธิภาพของ CCGT สูงกว่าประสิทธิภาพของ GTUเนื่องจากโรงงานผลิตก๊าซไอน้ำใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียของหน่วยกังหันก๊าซ หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งถูกติดตั้งด้านหลังกังหันแก๊ส ซึ่งความร้อนจากก๊าซไอเสียของกังหันก๊าซจะถูกถ่ายโอนไปยังของไหลทำงาน (น้ำป้อน) ไอน้ำที่สร้างขึ้นจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าและความร้อน
อ่านเพิ่มเติม: วิธีการเลือกหน่วยกังหันก๊าซสำหรับสถานีที่มีหน่วย CCGT
ประสิทธิภาพของหน่วย CCGT มักจะแสดงด้วยอัตราส่วน:
- ประสิทธิภาพของ PSU = ประสิทธิภาพ GTU*B+(ประสิทธิภาพ 1-GTU*B)*ประสิทธิภาพของ PSU
B คือระดับของไบนารีของวงจร
ประสิทธิภาพของ PSU - ประสิทธิภาพโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ
- B = คิวเคเอส/(คิวเคเอส+คิวคู)
Qкс – ความร้อนของเชื้อเพลิงที่ถูกเผาในห้องเผาไหม้ของกังหันก๊าซ
Qку – ความร้อนของเชื้อเพลิงเพิ่มเติมที่ถูกเผาในหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง
มีข้อสังเกตว่าถ้า Qky = 0 ดังนั้น B = 1 เช่น การติดตั้งเป็นแบบไบนารี่โดยสมบูรณ์
อิทธิพลของระดับไบนารี่ต่อประสิทธิภาพของหน่วย CCGT
| บี | ประสิทธิภาพของจีทียู | ประสิทธิภาพของสุนัข | ประสิทธิภาพของพีจียู |
| 1 | 0,32 | 0,3 | 0,524 |
| 1 | 0,36 | 0,32 | 0,565 |
| 1 | 0,36 | 0,36 | 0,590 |
| 1 | 0,38 | 0,38 | 0,612 |
| 0,3 | 0,32 | 0,41 | 0,47 |
| 0,4 | 0,32 | 0,41 | 0,486 |
| 0,3 | 0,36 | 0,41 | 0,474 |
| 0,4 | 0,36 | 0,41 | 0,495 |
| 0,3 | 0,36 | 0,45 | 0,51 |
| 0,4 | 0,36 | 0,45 | 0,529 |
เรามานำเสนอตารางตามลำดับที่มีลักษณะประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซ และหลังจากนั้น ประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซแบบวงรอบรวมกับเครื่องจักรก๊าซเหล่านี้ และเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซแต่ละหน่วยกับประสิทธิภาพของวงจรรวม หน่วยกังหันก๊าซ
ลักษณะของกังหันก๊าซทรงพลังที่ทันสมัย
กังหันก๊าซเอบีบี
| ลักษณะเฉพาะ | รุ่นจีทียู | |
| GT26GTU พร้อมการอุ่นเครื่อง | GT24GTU พร้อมการอุ่นเครื่อง | |
| กำลังไฟฟ้า ISO เมกะวัตต์ | 265 | 183 |
| ประสิทธิภาพ % | 38,5 | 38,3 |
| 30 | 30 | |
| 562 | 391 | |
| 1260 | 1260 | |
| 610 | 610 | |
| 50 | 50 | |
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้กังหันก๊าซ ABB
กังหันก๊าซจีอี
| ลักษณะเฉพาะ | รุ่นจีทียู | |||
| MS7001FA | MS9001FA | MS7001G | MS9001G | |
| กำลังไฟฟ้า ISO เมกะวัตต์ | 159 | 226,5 | 240 | 282 |
| ประสิทธิภาพ % | 35,9 | 35,7 | 39,5 | 39,5 |
| อัตราส่วนแรงดันคอมเพรสเซอร์ | 14,7 | 14,7 | 23,2 | 23,2 |
| อัตราการไหลของของเหลวทำงานที่ไอเสียของกังหันก๊าซ กิโลกรัม/วินาที | 418 | 602 | 558 | 685 |
| อุณหภูมิเริ่มต้นหน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ | 1288 | 1288 | 1427 | 1427 |
| อุณหภูมิของของไหลทำงานที่ไอเสีย C | 589 | 589 | 572 | 583 |
| ความถี่การหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/s | 60 | 50 | 60 | 50 |
อ่านเพิ่มเติม: ทำไมต้องสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม? ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมมีอะไรบ้าง
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้กังหันก๊าซของ GE
| ลักษณะเฉพาะ | รุ่นจีทียู | |||
| MS7001FA | MS9001FA | MS7001G | MS9001G | |
| ส่วนประกอบของส่วนกังหันก๊าซของหน่วย CCGT | 1xMS7001FA | 1xMS9001FA | 1xMS9001G | 1xMS9001H |
| รุ่น CCGT | S107FA | S109FA | S109G | S109H |
| ซีซีจีที พลังงาน เมกะวัตต์ | 259.7 | 376.2 | 420.0 | 480.0 |
| ประสิทธิภาพ CCGT % | 55.9 | 56.3 | 58.0 | 60.0 |
กังหันก๊าซจากซีเมนส์
| ลักษณะเฉพาะ | รุ่นจีทียู | |||
| V64.3A | V84.3A | V94.3A | ||
| กำลังไฟฟ้า ISO เมกะวัตต์ | 70 | 170 | 240 | |
| ประสิทธิภาพ % | 36,8 | 38 | 38 | |
| อัตราส่วนแรงดันคอมเพรสเซอร์ | 16,6 | 16,6 | 16,6 | |
| อัตราการไหลของของเหลวทำงานที่ไอเสียของกังหันก๊าซ กิโลกรัม/วินาที | 194 | 454 | 640 | |
| อุณหภูมิเริ่มต้นหน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ | 1325 | 1325 | 1325 | |
| อุณหภูมิของของไหลทำงานที่ไอเสีย C | 565 | 562 | 562 | |
| ความถี่การหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/s | 50/60 | 60 | 50 | |
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้กังหันก๊าซของ Siemens
กังหันก๊าซ Westinghouse-Mitsubishi-Fiat
| ลักษณะเฉพาะ | รุ่นจีทียู | ||||
| 501F | 501G | 701F | 701G1 | 701G2 | |
| กำลังไฟฟ้า ISO เมกะวัตต์ | 167 | 235,2 | 251,1 | 271 | 308 |
| ประสิทธิภาพ % | 36,1 | 39 | 37 | 38,7 | 39 |
| อัตราส่วนแรงดันคอมเพรสเซอร์ | 14 | 19,2 | 16,2 | 19 | 21 |
| อัตราการไหลของของเหลวทำงานที่ไอเสียของกังหันก๊าซ กิโลกรัม/วินาที | 449,4 | 553,4 | 658,9 | 645 | 741 |
| อุณหภูมิเริ่มต้นหน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ | 1260 | 1427 | 1260 | 1427 | 1427 |
| อุณหภูมิของของไหลทำงานที่ไอเสีย C | 596 | 590 | 569 | 588 | 574 |
| ความถี่การหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/s | 60 | 60 | 50 | 50 | 50 |
หน่วยกังหันก๊าซ (GTU) สมัยใหม่แบบดั้งเดิมเป็นการผสมผสานระหว่างเครื่องอัดอากาศ ห้องเผาไหม้ และกังหันก๊าซ รวมถึงระบบเสริมที่ช่วยให้มั่นใจในการทำงาน การรวมกันของหน่วยกังหันก๊าซและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าหน่วยกังหันก๊าซ
จำเป็นต้องเน้นความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งระหว่าง GTU และ PTU PTU ไม่รวมหม้อไอน้ำ แม่นยำยิ่งขึ้น หม้อไอน้ำถือเป็นแหล่งความร้อนแยกต่างหาก ด้วยการพิจารณานี้ หม้อไอน้ำจึงเป็น "กล่องดำ": น้ำป้อนเข้ามาด้วยอุณหภูมิ $t_(p.v)$ และไอน้ำออกด้วยพารามิเตอร์ $р_0$, $t_0$ โรงงานกังหันไอน้ำไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีหม้อไอน้ำซึ่งเป็นวัตถุทางกายภาพ ในหน่วยกังหันก๊าซ ห้องเผาไหม้เป็นองค์ประกอบที่สำคัญ ในแง่นี้ GTU เป็นแบบพึ่งตนเองได้
โรงงานกังหันก๊าซมีความหลากหลายอย่างมาก และอาจมีความหลากหลายมากกว่าโรงงานกังหันไอน้ำด้วยซ้ำ ด้านล่างนี้เราจะพิจารณาโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแบบเรียบง่ายที่มีแนวโน้มและใช้มากที่สุดในภาคพลังงาน
แผนภาพหน่วยกังหันก๊าซดังกล่าวแสดงในรูป อากาศจากชั้นบรรยากาศจะเข้าสู่ทางเข้าของเครื่องอัดอากาศ ซึ่งเป็นเทอร์โบแมชชีนแบบหมุนที่มีเส้นทางการไหลประกอบด้วยตะแกรงหมุนและตะแกรงที่อยู่นิ่ง อัตราส่วนความดันปลายน้ำของคอมเพรสเซอร์ พีบีถึงความกดดันที่อยู่ตรงหน้าเขา พีเอเรียกว่าอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องอัดอากาศ และมักจะแสดงเป็น pk (pk = พีบี/พีเอ). โรเตอร์คอมเพรสเซอร์ขับเคลื่อนด้วยกังหันแก๊ส กระแสลมอัดจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้หนึ่งหรือสองห้องขึ้นไป ในกรณีส่วนใหญ่ การไหลของอากาศที่มาจากคอมเพรสเซอร์จะแบ่งออกเป็นสองกระแส การไหลครั้งแรกจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์หัวเผาซึ่งมีการจ่ายเชื้อเพลิง (ก๊าซหรือเชื้อเพลิงเหลว) ด้วย เมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้จะเกิดผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่อุณหภูมิสูง อากาศที่ค่อนข้างเย็นจากกระแสที่สองจะถูกผสมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ก๊าซ (โดยปกติเรียกว่าก๊าซใช้งาน) โดยมีอุณหภูมิที่ยอมรับได้สำหรับชิ้นส่วนกังหันก๊าซ
ก๊าซทำงานที่มีแรงดัน อาร์เอส (อาร์เอส < พีบีเนื่องจากความต้านทานไฮดรอลิกของห้องเผาไหม้) ถูกป้อนเข้าไปในส่วนการไหลของกังหันแก๊สซึ่งหลักการทำงานไม่แตกต่างจากหลักการทำงานของกังหันไอน้ำ (ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือกังหันแก๊สทำงาน ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงและไม่ใช้ไอน้ำ) ในกังหันก๊าซ ก๊าซที่ใช้งานจะขยายตัวจนเกือบเป็นความดันบรรยากาศ พีดีป้อนตัวกระจายเอาต์พุต 14 จากนั้น - เข้าไปในปล่องไฟโดยตรงหรือเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนซึ่งใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซ
เนื่องจากการขยายตัวของก๊าซในกังหันก๊าซ กังหันก๊าซจึงผลิตพลังงาน ส่วนที่สำคัญมาก (ประมาณครึ่งหนึ่ง) ใช้ในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์และส่วนที่เหลือใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นี่คือกำลังที่มีประโยชน์ของหน่วยกังหันก๊าซซึ่งจะถูกระบุเมื่อมีการติดฉลาก
หากต้องการพรรณนาวงจรกังหันก๊าซ ให้ใช้ สัญลักษณ์คล้ายกับที่ใช้สำหรับโรงเรียนอาชีวศึกษา
กังหันก๊าซไม่สามารถเรียบง่ายไปกว่านี้ได้ เนื่องจากมีส่วนประกอบขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการบีบอัด การทำความร้อน และการขยายตัวของของไหลทำงานเป็นลำดับ: คอมเพรสเซอร์หนึ่งตัว ห้องเผาไหม้หนึ่งห้องหรือมากกว่านั้นทำงานภายใต้สภาวะเดียวกัน และกังหันก๊าซหนึ่งตัว นอกจากโรงงานกังหันก๊าซแบบธรรมดาแล้ว ยังมีโรงงานผลิตกังหันก๊าซแบบซับซ้อนอีกด้วย ซึ่งสามารถบรรจุคอมเพรสเซอร์ กังหัน และห้องเผาไหม้ได้หลายเครื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกังหันก๊าซประเภทนี้ ได้แก่ GT-100-750 ที่สร้างขึ้นในสหภาพโซเวียตในยุค 70
มันทำจากสองเพลา คอมเพรสเซอร์แรงดันสูงตั้งอยู่บนเพลาเดียว เควีดีและกังหันแรงดันสูงที่ขับเคลื่อนอยู่ โรงละครแห่งการดำเนินงาน; เพลานี้มีความเร็วในการหมุนแปรผัน กังหันแรงดันต่ำจะอยู่บนเพลาที่สอง ทีเอ็นดี,ขับคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำ เคเอ็นดีและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เช่น; ดังนั้นเพลานี้จึงมีความเร็วการหมุนคงที่ 50 วินาที -1 อากาศในปริมาณ 447 กิโลกรัม/วินาที มาจากชั้นบรรยากาศเข้าสู่ เคเอ็นดีและถูกอัดเข้าไปด้วยแรงดันประมาณ 430 kPa (4.3 at) แล้วป้อนเข้าเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ ในโดยจะระบายความร้อนด้วยน้ำตั้งแต่ 176 ถึง 35 °C ซึ่งจะช่วยลดงานที่ต้องทำในการอัดอากาศในคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง เควีดี(อัตราส่วนกำลังอัด p k = 6.3) จากนั้นอากาศจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้แรงดันสูง KSWDและผลิตภัณฑ์เผาไหม้ที่มีอุณหภูมิ 750 °C จะถูกส่งไปที่ โรงละครแห่งการดำเนินงาน. จาก โรงละครแห่งการดำเนินงานก๊าซที่มีออกซิเจนจำนวนมากจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้แรงดันต่ำ KSNDซึ่งมีการเผาเชื้อเพลิงเพิ่มเติมและจากเชื้อเพลิงนั้นเข้าไป ทีเอ็นดี. ก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิ 390 °C จะไหลออกสู่ปล่องไฟหรือเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อใช้ความร้อนของก๊าซไอเสีย
กังหันก๊าซไม่ประหยัดมากนักเนื่องจากก๊าซไอเสียมีอุณหภูมิสูง การเพิ่มความซับซ้อนของโครงการทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องใช้เงินลงทุนเพิ่มขึ้นและการดำเนินงานที่ซับซ้อน
ภาพประกอบนี้แสดงอุปกรณ์ของหน่วยกังหันก๊าซ Siemens V94.3 อากาศในบรรยากาศจากอุปกรณ์ฟอกอากาศในตัว (ACP) เข้าสู่เหมือง 4 และจากนั้น - ไปยังส่วนการไหล 16 เครื่องอัดอากาศ คอมเพรสเซอร์จะอัดอากาศ อัตราส่วนการอัดในคอมเพรสเซอร์ทั่วไปคือ pc = 13-17 ดังนั้นความดันในหน่วยกังหันก๊าซจึงไม่เกิน 1.3-1.7 MPa (13-17 at) นี่เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งระหว่างกังหันแก๊สและกังหันไอน้ำซึ่งมีแรงดันไอน้ำมากกว่าแรงดันแก๊สในกังหันแก๊สถึง 10-15 เท่า แรงดันต่ำของสื่อการทำงานจะกำหนดความหนาเล็กน้อยของผนังของตัวเรือนและความง่ายในการทำความร้อน นี่คือสิ่งที่ทำให้กังหันแก๊สมีความคล่องตัวมากเช่น สามารถสตาร์ทและหยุดได้อย่างรวดเร็ว หากใช้เวลาตั้งแต่ 1 ชั่วโมงถึงหลายชั่วโมงในการสตาร์ทกังหันไอน้ำทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสถานะอุณหภูมิเริ่มต้นหน่วยกังหันก๊าซจะสามารถทำงานได้ภายใน 10-15 นาที
เมื่อบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ อากาศจะร้อนขึ้น ความร้อนนี้สามารถประมาณได้โดยใช้ความสัมพันธ์โดยประมาณอย่างง่าย:
$$T_a/T_b = \pi_к^(0.25)$$
ซึ่งใน ทีบีและ ที เอ- อุณหภูมิอากาศสัมบูรณ์ด้านหลังและด้านหน้าคอมเพรสเซอร์ ตัวอย่างเช่น หาก ที เอ= 300 K เช่น อุณหภูมิอากาศโดยรอบคือ 27 °C และ p k = 16 จากนั้น ทีบี= 600 K ดังนั้น อากาศจึงได้รับความร้อนด้วย
$$\เดลต้า เสื้อ = (600-273)-(300-273) = 300°C$$
ดังนั้นอุณหภูมิอากาศด้านหลังคอมเพรสเซอร์จะอยู่ที่ 300-350 °C อากาศระหว่างผนังของท่อเปลวไฟและตัวห้องเผาไหม้จะเคลื่อนไปยังอุปกรณ์หัวเผาซึ่งจ่ายก๊าซเชื้อเพลิง เนื่องจากน้ำมันเชื้อเพลิงจะต้องเข้าห้องเผาไหม้ซึ่งมีความดันอยู่ที่ 1.3-1.7 MPa แรงดันแก๊สจึงต้องสูง เพื่อให้สามารถควบคุมการไหลเข้าสู่ห้องเผาไหม้ได้ ต้องใช้แรงดันแก๊สให้สูงเป็นสองเท่าของแรงดันในห้องเผาไหม้ หากมีแรงกดดันดังกล่าวในท่อส่งก๊าซ ก๊าซจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้โดยตรงจากจุดจ่ายก๊าซ (GDP) หากแรงดันแก๊สไม่เพียงพอ ให้ติดตั้งเครื่องอัดแก๊สบูสเตอร์ระหว่างชุดไฮดรอลิกพร่าพรายและห้อง
ปริมาณการใช้ก๊าซเชื้อเพลิงเป็นเพียงประมาณ 1-1.5% ของปริมาณการใช้อากาศที่มาจากคอมเพรสเซอร์ ดังนั้น การสร้างคอมเพรสเซอร์เพิ่มแรงดันแก๊สที่ประหยัดอย่างมากจึงทำให้เกิดปัญหาทางเทคนิคบางประการ
ภายในท่อไฟ 10 ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง หลังจากผสมอากาศทุติยภูมิที่ทางออกจากห้องเผาไหม้ อุณหภูมิจะลดลงบ้าง แต่ก็ยังสูงถึง 1350-1400 °C ในกังหันก๊าซสมัยใหม่ทั่วไป
จากห้องเผาไหม้ ก๊าซร้อนจะเข้าสู่ส่วนการไหล 7 กังหันก๊าซ ในนั้นก๊าซจะขยายตัวจนเกือบเป็นความดันบรรยากาศเนื่องจากพื้นที่ด้านหลังกังหันแก๊สสื่อสารกับปล่องไฟหรือกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งมีความต้านทานไฮดรอลิกต่ำ
เมื่อก๊าซขยายตัวในกังหันก๊าซ พลังงานจะถูกสร้างขึ้นบนเพลาของมัน พลังงานนี้ถูกใช้บางส่วนเพื่อขับเคลื่อนเครื่องอัดอากาศ และส่วนเกินจะใช้ในการขับเคลื่อนโรเตอร์ 1 เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หนึ่งใน คุณสมบัติลักษณะระบบกังหันแก๊สประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าคอมเพรสเซอร์ต้องใช้กำลังประมาณครึ่งหนึ่งของกำลังที่พัฒนาโดยกังหันแก๊ส ตัวอย่างเช่น ในหน่วยกังหันก๊าซที่มีกำลังการผลิต 180 MW (นี่คือพลังงานที่มีประโยชน์) ที่สร้างขึ้นในรัสเซีย กำลังคอมเพรสเซอร์คือ 196 MW นี่คือหนึ่งใน ความแตกต่างพื้นฐาน GTU จาก PTU: ประการหลัง กำลังที่ใช้อัดน้ำป้อนแม้จะมีแรงดัน 23.5 MPa (240 atm) เป็นเพียงเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของกำลังของกังหันไอน้ำ เนื่องจากน้ำเป็นของเหลวที่อัดได้ไม่ดี และอากาศต้องใช้พลังงานมากในการอัด
ในการประมาณค่าเบื้องต้นที่ค่อนข้างคร่าวๆ สามารถประมาณอุณหภูมิของก๊าซที่อยู่ด้านหลังกังหันได้โดยใช้ความสัมพันธ์ง่ายๆ คล้ายกับ:
$$T_c/T_d = \pi_к^(0.25).$$
ดังนั้น ถ้า $\pi_к = 16$ และอุณหภูมิหน้ากังหัน ทีส= 1400 °C = 1673 K ดังนั้นอุณหภูมิด้านหลังจะอยู่ที่ประมาณ K:
$$T_d=T_c/\pi_к^(0.25) = 1673/16^(0.25) = 836.$$
ดังนั้นอุณหภูมิของก๊าซที่อยู่ด้านหลังโรงงานกังหันก๊าซจึงค่อนข้างสูงและความร้อนจำนวนมากที่ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะเข้าสู่ปล่องไฟอย่างแท้จริง ดังนั้น เมื่อกังหันก๊าซทำงานโดยอัตโนมัติ ประสิทธิภาพจะต่ำ: สำหรับกังหันก๊าซทั่วไปจะอยู่ที่ 35-36% เช่น น้อยกว่าประสิทธิภาพของ PTU อย่างมาก อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงเมื่อมีการติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (เครื่องทำความร้อนเครือข่ายหรือหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งสำหรับวงจรรวม) ที่ "ส่วนท้าย" ของหน่วยกังหันก๊าซ
มีการติดตั้งตัวกระจายอยู่ด้านหลังกังหันแก๊สซึ่งเป็นช่องทางที่ขยายตัวได้อย่างราบรื่นในระหว่างที่ความดันก๊าซความเร็วสูงถูกแปลงเป็นความดันบางส่วน ทำให้มีแรงดันด้านหลังกังหันก๊าซที่น้อยกว่าบรรยากาศได้ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของก๊าซในกังหัน 1 กิโลกรัม ดังนั้นจึงเพิ่มกำลังของมัน
อุปกรณ์อัดอากาศ ตามที่ระบุไว้แล้ว เครื่องอัดอากาศเป็นเครื่องเทอร์โบที่เพลาซึ่งจ่ายพลังงานจากกังหันแก๊ส กำลังนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศที่ไหลผ่านเส้นทางการไหลของคอมเพรสเซอร์ ส่งผลให้แรงดันอากาศเพิ่มขึ้นจนถึงความดันในห้องเผาไหม้
รูปภาพแสดงโรเตอร์กังหันก๊าซที่วางอยู่ในแบริ่งรองรับ ส่วนประกอบโรเตอร์ของคอมเพรสเซอร์และสเตเตอร์จะมองเห็นได้ชัดเจนในเบื้องหน้า
จากเหมือง 4 อากาศเข้าสู่ช่องที่เกิดจากใบพัดหมุน 2 ใบพัดนำทางอินพุตแบบไม่หมุน (VNA) งานหลัก VNA - บอกการเคลื่อนที่แบบหมุนให้กับกระแสที่เคลื่อนที่ในทิศทางตามแนวแกน (หรือแนวรัศมี) ช่อง VNA ไม่ได้แตกต่างโดยพื้นฐานจากช่องหัวฉีดของกังหันไอน้ำ: ช่องเหล่านี้สร้างความสับสน (เรียว) และการไหลในช่องเหล่านั้นจะเร่งความเร็วขึ้น โดยได้รับองค์ประกอบความเร็วเส้นรอบวงไปพร้อม ๆ กัน
ในกังหันก๊าซสมัยใหม่ ใบพัดนำอินพุตเป็นแบบหมุน ความจำเป็นในการใช้ VNA แบบหมุนมีสาเหตุมาจากความปรารถนาที่จะป้องกันไม่ให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อภาระในโรงงานกังหันก๊าซลดลง ประเด็นก็คือเพลาของคอมเพรสเซอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีความถี่ในการหมุนเท่ากันเท่ากับความถี่เครือข่าย ดังนั้น หากคุณไม่ใช้ VNA ปริมาณอากาศที่คอมเพรสเซอร์จ่ายไปยังห้องเผาไหม้จะคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับภาระของกังหัน และกำลังของกังหันก๊าซสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนการไหลของเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้เท่านั้น ดังนั้นด้วยการใช้เชื้อเพลิงที่ลดลงและปริมาณอากาศที่จ่ายโดยคอมเพรสเซอร์คงที่อุณหภูมิของก๊าซที่ใช้งานจึงลดลงทั้งด้านหน้ากังหันแก๊สและด้านหลัง สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงอย่างมากในประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซ การหมุนของใบมีดเมื่อภาระรอบแกนลดลง 1 25 - 30° ช่วยให้คุณจำกัดส่วนการไหลของช่อง VNA และลดการไหลของอากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ โดยรักษาอัตราส่วนคงที่ระหว่างอากาศและการไหลของเชื้อเพลิง การติดตั้งใบพัดทางเข้าทำให้สามารถรักษาอุณหภูมิของก๊าซด้านหน้าและด้านหลังกังหันก๊าซให้คงที่ในช่วงกำลังประมาณ 100-80%
รูปนี้แสดงการขับเคลื่อนของเบลด VNA คันโยกแบบหมุนติดอยู่กับแกนของใบมีดแต่ละใบ 2 ซึ่งผ่านคันโยก 4 เชื่อมต่อกับวงแหวนหมุน 1 . หากจำเป็นต้องเปลี่ยนการไหลของอากาศให้ทำวงแหวน 1 หมุนโดยใช้แท่งและมอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมกระปุกเกียร์ ในกรณีนี้คันโยกทั้งหมดจะหมุนพร้อมกัน 2 และใบมีด VNA ตามลำดับ 5 .
อากาศที่หมุนวนด้วยความช่วยเหลือของ VHA จะเข้าสู่ขั้นตอนที่ 1 ของเครื่องอัดอากาศซึ่งประกอบด้วยตะแกรงสองอัน: หมุนและหยุดนิ่ง กระจังหน้าทั้งสองต่างจากกระจังหน้ากังหันตรงที่มีช่องขยาย (ดิฟฟิวเซอร์) เช่น พื้นที่สำหรับระบายอากาศที่ทางเข้า เอฟ 1 น้อยกว่า เอฟ 2 บนเอาต์พุต
เมื่ออากาศเคลื่อนที่ในช่องดังกล่าว ความเร็วจะลดลง ( ว 2 < ว 1) และความดันเพิ่มขึ้น ( ร 2 > ร 1). น่าเสียดายที่การทำให้กระจังหน้ากระจายแสงนั้นประหยัดเช่น เพื่อให้มีอัตราการไหล ว 1 จะถูกแปลงเป็นความดันในระดับสูงสุด และไม่เป็นความร้อน เป็นไปได้ด้วยการบีบอัดเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ร 2 /ร 1 (ปกติคือ 1.2 - 1.3) ซึ่งนำไปสู่ขั้นตอนของคอมเพรสเซอร์จำนวนมาก (14 - 16 โดยมีอัตราส่วนการบีบอัดของคอมเพรสเซอร์ p k = 13 - 16)
รูปนี้แสดงการไหลของอากาศในขั้นตอนคอมเพรสเซอร์ อากาศจะออกจากอุปกรณ์หัวฉีดแบบหมุนทางเข้า (คงที่) ด้วยความเร็ว ค 1 (ดูสามเหลี่ยมด้านบนของความเร็ว) โดยมีการบิดเส้นรอบวงที่จำเป็น (a 1< 90°). Если расположенная за ВНА вращающаяся (рабочая) решетка имеет скорость ยู 1 แล้วความเร็วสัมพัทธ์ของการเข้าสู่มัน ว 1 จะเท่ากับผลต่างเวกเตอร์ ค 1 และ ยู 1 และผลต่างนี้จะมากกว่า ค 1 กล่าวคือ ว 1 > ค 1. เมื่อเคลื่อนที่ในช่องความเร็วลมจะลดลงตามค่า ว 2 และออกมาที่มุม b2 ซึ่งพิจารณาจากความเอียงของโปรไฟล์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการหมุนและการจ่ายพลังงานให้กับอากาศจากใบพัดทำให้ความเร็วของมัน กับ 2 ในการเคลื่อนที่สัมบูรณ์จะมากกว่า ค 1. มีการติดตั้งใบพัดของกระจังหน้าแบบตายตัวเพื่อให้อากาศที่เข้าไปในช่องปราศจากแรงกระแทก เนื่องจากช่องของขัดแตะนี้กำลังขยายตัว ความเร็วในนั้นจึงลดลงตามค่า ค“1 และความดันเพิ่มขึ้นจาก ร 1 ถึง ร 2. ตารางได้รับการออกแบบเช่นนั้น ค" 1 = ค 1, a " 1 = a 1 ดังนั้นในระยะที่สองและขั้นตอนต่อ ๆ ไป กระบวนการบีบอัดจะดำเนินการในลักษณะเดียวกัน นอกจากนี้ ความสูงของตะแกรงจะลดลงตามความหนาแน่นของอากาศที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการบีบอัด
บางครั้งใบพัดของคอมเพรสเซอร์ในช่วงสองสามขั้นตอนแรกสามารถหมุนได้ในลักษณะเดียวกับใบพัด VNA ทำให้สามารถขยายช่วงกำลังของหน่วยกังหันก๊าซได้ โดยที่อุณหภูมิของก๊าซด้านหน้าและด้านหลังกังหันก๊าซยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้น การใช้ใบพัดหมุนหลายใบช่วยให้คุณทำงานได้อย่างประหยัดในช่วงกำลัง 100 - 50%
ขั้นตอนสุดท้ายของคอมเพรสเซอร์ได้รับการออกแบบในลักษณะเดียวกับขั้นตอนก่อนหน้า โดยมีข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคืองานของใบพัดนำทางสุดท้ายคือ 1 ไม่เพียงแต่จะเพิ่มแรงดันเท่านั้น แต่ยังเพื่อให้แน่ใจว่าช่องระบายอากาศตามแนวแกนอีกด้วย อากาศจะเข้าสู่ช่องระบายอากาศแบบวงแหวน 23 โดยที่ความดันเพิ่มขึ้นถึงค่าสูงสุด ด้วยแรงกดดันนี้ อากาศจะเข้าสู่บริเวณการเผาไหม้ 9 .
อากาศถูกนำออกจากตัวเครื่องอัดอากาศเพื่อทำให้ส่วนประกอบกังหันก๊าซเย็นลง เพื่อจุดประสงค์นี้ ห้องวงแหวนถูกสร้างขึ้นในร่างกาย เพื่อสื่อสารกับพื้นที่ด้านหลังเวทีที่เกี่ยวข้อง อากาศจะถูกลบออกจากห้องโดยใช้ท่อ
นอกจากนี้ คอมเพรสเซอร์ยังมีวาล์วป้องกันไฟกระชากและท่อบายพาสที่เรียกว่า 6 โดยบายพาสอากาศจากขั้นตอนกลางของคอมเพรสเซอร์ไปยังช่องจ่ายลมของกังหันแก๊สเมื่อสตาร์ทและหยุด สิ่งนี้จะช่วยลดการทำงานของคอมเพรสเซอร์ที่ไม่เสถียรที่อัตราการไหลของอากาศต่ำ (ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการพลุ่งพล่าน) ซึ่งแสดงออกด้วยการสั่นสะเทือนที่รุนแรงของเครื่องจักรทั้งหมด
การสร้างเครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงนั้นเป็นงานที่ซับซ้อนมาก ซึ่งแตกต่างจากกังหันตรงที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการคำนวณและการออกแบบเท่านั้น เนื่องจากกำลังของคอมเพรสเซอร์มีค่าเท่ากับกำลังของหน่วยกังหันก๊าซโดยประมาณ ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ลดลง 1% ส่งผลให้ประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซลดลง 2-2.5% ดังนั้นการสร้างคอมเพรสเซอร์ที่ดีจึงเป็นหนึ่งในนั้น ประเด็นสำคัญการสร้าง GTU โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์จะถูกสร้างขึ้นโดยการจำลอง (การปรับขนาด) โดยใช้แบบจำลองคอมเพรสเซอร์ที่สร้างขึ้นจากการพัฒนาการทดลองอันยาวนาน
ห้องเผาไหม้ของโรงงานกังหันก๊าซมีความหลากหลายมาก ภาพด้านบนคือหน่วยกังหันก๊าซที่มีห้องควบคุมระยะไกลสองห้อง รูปภาพนี้แสดงหน่วยกังหันก๊าซประเภท 13E ขนาด 140 MW จาก ABB พร้อมห้องเผาไหม้ระยะไกลหนึ่งห้อง ซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับห้องที่แสดงไว้ในภาพ อากาศจากคอมเพรสเซอร์จากวงแหวนกระจายอากาศจะเข้าสู่ช่องว่างระหว่างตัวห้องและท่อเปลวไฟ จากนั้นจึงใช้สำหรับการเผาไหม้ก๊าซและระบายความร้อนให้กับท่อเปลวไฟ
ข้อเสียเปรียบหลักของห้องเผาไหม้ระยะไกลคือขนาดใหญ่ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนจากภาพ กังหันก๊าซตั้งอยู่ทางด้านขวาของห้อง และคอมเพรสเซอร์ตั้งอยู่ทางด้านซ้าย ที่ด้านบนของตัวเครื่อง คุณจะเห็นรูสามรูสำหรับวางวาล์วป้องกันไฟกระชาก จากนั้นจึงมองเห็นชุดขับเคลื่อน VNA โรงงานกังหันก๊าซสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ห้องเผาไหม้ในตัว: วงแหวนและวงแหวนท่อ
รูปนี้แสดงห้องเผาไหม้รูปวงแหวนแบบรวม พื้นที่การเผาไหม้รูปวงแหวนเกิดขึ้นจากภายใน 17 และกลางแจ้ง 11 ท่อเปลวไฟ ด้านในของท่อบุด้วยเม็ดมีดพิเศษ 13 และ 16 มีแผ่นกั้นความร้อนด้านที่หันเข้าหาเปลวไฟ ด้านตรงข้าม เม็ดมีดจะมีครีบที่ช่วยระบายความร้อนโดยอากาศที่เข้ามาผ่านช่องว่างวงแหวนระหว่างเม็ดมีดภายในท่อเปลวไฟ ดังนั้นอุณหภูมิของท่อเปลวไฟจึงอยู่ที่ 750-800 °C ในบริเวณที่เกิดการเผาไหม้ อุปกรณ์หัวเผาไมโครแฟลร์ด้านหน้าของห้องประกอบด้วยหัวเผาหลายร้อยหัว 10 ซึ่งจ่ายก๊าซจากตัวสะสมสี่ตัว 5 -8 . คุณสามารถเปลี่ยนกำลังของหน่วยกังหันก๊าซได้โดยการปิดตัวสะสมทีละตัว
โครงสร้างของหัวเผาแสดงไว้ในภาพ ก๊าซจะเข้ามาจากท่อร่วมโดยการเจาะเข้าไปในแกน 3 ไปจนถึงช่องด้านในของใบมีด 6 คนหมุนวน ส่วนหลังเป็นใบพัดตรงกลวงที่บังคับอากาศที่มาจากห้องเผาไหม้ให้บิดและหมุนรอบแกนของก้าน กระแสน้ำวนหมุนนี้ได้รับ ก๊าซธรรมชาติจากช่องภายในของใบพัดหมุนวน 6 ผ่านรูเล็กๆ 7 . ในกรณีนี้จะเกิดส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศที่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นในรูปของไอพ่นหมุนวนจากโซน 5 . กระแสน้ำวนหมุนเป็นวงแหวนช่วยให้มั่นใจว่าการเผาไหม้ของก๊าซมีความเสถียร
รูปนี้แสดงห้องเผาไหม้แบบวงแหวนท่อของ GTE-180 เข้าไปในช่องว่างรูปวงแหวน 24 ระหว่างทางออกของเครื่องอัดอากาศและทางเข้าของกังหันก๊าซโดยใช้กรวยเจาะรู 3 วางหลอดเปลวไฟจำนวน 12 หลอด 10 . ท่อเปลวไฟประกอบด้วยรูจำนวนมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. ซึ่งอยู่ในแถววงแหวนโดยมีระยะห่างระหว่างกัน 6 มม. ระยะห่างระหว่างแถวของรูคือ 23 มม. อากาศ "เย็น" เข้ามาจากภายนอกผ่านรูเหล่านี้ ทำให้ฟิล์มหมุนเวียนเย็นลงและมีอุณหภูมิท่อเปลวไฟไม่สูงกว่า 850 °C พื้นผิวด้านในของท่อเปลวไฟเคลือบสารป้องกันความร้อนหนา 0.4 มม.
บนจานหน้า 8 ท่อเปลวไฟเป็นอุปกรณ์ติดตั้งหัวเผาซึ่งประกอบด้วยหัวเผานำร่องส่วนกลาง 6 การจุดเชื้อเพลิงเมื่อสตาร์ทเครื่องโดยใช้หัวเทียน 5 และโมดูลหลัก 5 โมดูล ซึ่งหนึ่งในนั้นแสดงไว้ในรูปภาพ โมดูลนี้ช่วยให้คุณเผาไหม้ก๊าซและ น้ำมันดีเซล. ก๊าซผ่านข้อต่อ 1 หลังการกรอง 6 เข้าสู่ท่อร่วมก๊าซเชื้อเพลิงวงแหวน 5 และจากนั้นเข้าไปในโพรงที่มีรูเล็ก ๆ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.7 มม. ระยะพิทช์ 8 มม.) ผ่านรูเหล่านี้ ก๊าซจะเข้าสู่ช่องว่างวงแหวน ผนังของโมดูลมีร่องสัมผัสหกร่อง 9 ซึ่งปริมาณอากาศหลักที่จ่ายให้กับการเผาไหม้จากเครื่องอัดอากาศจะเข้ามา ในร่องสัมผัสอากาศจะหมุนวนและอยู่ภายในโพรง 8 กระแสน้ำวนหมุนเกิดขึ้นเคลื่อนไปทางทางออกของอุปกรณ์เครื่องเขียน ไปจนถึงบริเวณรอบนอกของกระแสน้ำวนผ่านรูต่างๆ 3 ก๊าซเข้ามาผสมกับอากาศและส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ได้จะออกจากเตาซึ่งจะติดไฟและเผาไหม้ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะเข้าสู่อุปกรณ์หัวฉีดของกังหันก๊าซขั้นที่ 1
กังหันก๊าซเป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนที่สุดของหน่วยกังหันก๊าซซึ่งมีสาเหตุหลักมาจากปัจจัยส่วนใหญ่ อุณหภูมิสูงก๊าซใช้งานที่ไหลผ่านส่วนที่ไหล: ปัจจุบันอุณหภูมิของก๊าซที่ด้านหน้ากังหัน 1,350 °C ถือเป็น "มาตรฐาน" และบริษัทชั้นนำต่างๆ โดยเฉพาะ General Electric กำลังทำงานเพื่อควบคุมอุณหภูมิเริ่มต้นที่ 1,500 °C ให้เราระลึกว่าอุณหภูมิเริ่มต้น "มาตรฐาน" สำหรับกังหันไอน้ำคือ 540 °C และในอนาคต - อุณหภูมิ 600-620 °C
ความปรารถนาที่จะเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้นนั้นสัมพันธ์กับประสิทธิภาพที่ได้รับเป็นประการแรก เห็นได้ชัดเจนจากภาพที่สรุประดับความสำเร็จของการก่อสร้างกังหันก๊าซ โดยการเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้นจาก 1100 เป็น 1450 °C ส่งผลให้ประสิทธิภาพสัมบูรณ์เพิ่มขึ้นจาก 32 เป็น 40% กล่าวคือ นำไปสู่การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงถึง 25% แน่นอนว่าส่วนหนึ่งของการประหยัดนี้ไม่เพียงสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับปรุงองค์ประกอบอื่น ๆ ของโรงงานกังหันก๊าซด้วย และปัจจัยกำหนดยังคงเป็นอุณหภูมิเริ่มต้น
เพื่อให้มั่นใจว่ากังหันแก๊สจะทำงานได้ในระยะยาว จึงมีการใช้สองวิธีร่วมกัน วิธีแก้ไขประการแรกคือการใช้วัสดุทนความร้อนสำหรับชิ้นส่วนที่รับน้ำหนักมากที่สุด ซึ่งสามารถต้านทานโหลดทางกลและอุณหภูมิที่สูงได้ (โดยเฉพาะสำหรับหัวฉีดและใบมีดทำงาน) หากใช้เหล็ก (เช่น โลหะผสมที่มีเหล็กเป็นหลัก) ที่มีโครเมียม 12-13% สำหรับใบพัดของกังหันไอน้ำและองค์ประกอบอื่นๆ ให้ใช้ใบมีดสำหรับใบพัด กังหันก๊าซพวกเขาใช้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก (นิโมนิกส์) ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิ 800-850 °C ภายใต้ภาระทางกลจริงและอายุการใช้งานที่ต้องการ ดังนั้นจึงใช้วิธีที่สองร่วมกับวิธีแรก - ทำให้ชิ้นส่วนที่ร้อนที่สุดเย็นลง
ในการระบายความร้อนให้กับกังหันก๊าซที่ทันสมัยที่สุด อากาศจะต้องมาจากขั้นตอนต่างๆ ของเครื่องอัดอากาศ กังหันก๊าซกำลังทำงานอยู่แล้วโดยใช้ไอน้ำเพื่อระบายความร้อนซึ่งเป็นสารทำความเย็นที่ดีกว่าอากาศ อากาศเย็นหลังจากให้ความร้อนในส่วนที่ระบายความร้อนแล้วจะถูกระบายออกสู่เส้นทางการไหลของกังหันแก๊ส ระบบระบายความร้อนนี้เรียกว่าเปิด มีระบบทำความเย็นแบบปิดซึ่งสารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนในชิ้นส่วนจะถูกส่งไปยังตู้เย็นแล้วส่งคืนอีกครั้งเพื่อทำให้ชิ้นส่วนเย็นลง ระบบดังกล่าวไม่เพียงแต่ซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังต้องมีการนำความร้อนที่สะสมในตู้เย็นกลับมาใช้ใหม่อีกด้วย
ระบบระบายความร้อนของกังหันก๊าซเป็นระบบที่ซับซ้อนที่สุดในโรงงานผลิตกังหันก๊าซซึ่งกำหนดอายุการใช้งาน ไม่เพียงแต่ให้การบำรุงรักษาเท่านั้น ระดับที่อนุญาตใบมีดทำงานและหัวฉีด รวมถึงส่วนประกอบของตัวเรือน จานที่รองรับใบมีดทำงาน ซีลแบริ่งล็อคที่มีน้ำมันไหลเวียน ฯลฯ ระบบนี้มีความแตกแขนงอย่างมากและได้รับการจัดระเบียบเพื่อให้องค์ประกอบระบายความร้อนแต่ละส่วนได้รับอากาศเย็นตามพารามิเตอร์และในปริมาณที่จำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด การระบายความร้อนของชิ้นส่วนที่มากเกินไปนั้นเป็นอันตรายพอๆ กับการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ เนื่องจากจะทำให้ต้นทุนการทำความเย็นของอากาศเพิ่มขึ้น ซึ่งการบีบอัดในคอมเพรสเซอร์ต้องใช้พลังงานกังหัน นอกจากนี้ อัตราการไหลของอากาศที่เพิ่มขึ้นเพื่อการทำความเย็นส่งผลให้อุณหภูมิของก๊าซด้านหลังกังหันลดลง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของอุปกรณ์ที่ติดตั้งด้านหลังหน่วยกังหันก๊าซ (เช่น หน่วยกังหันไอน้ำที่ทำงานเป็นส่วนหนึ่งของไอน้ำ หน่วยกังหัน) สุดท้ายนี้ระบบทำความเย็นต้องจัดให้มีไม่เพียงแค่เท่านั้น ระดับที่ต้องการอุณหภูมิของชิ้นส่วน แต่ยังมีความสม่ำเสมอของการทำความร้อนซึ่งช่วยลดการเกิดความเครียดจากอุณหภูมิที่เป็นอันตรายซึ่งเป็นการกระทำแบบวัฏจักรซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของรอยแตก
รูปนี้แสดงตัวอย่างวงจรการทำความเย็นของกังหันก๊าซทั่วไป ค่าอุณหภูมิของก๊าซจะแสดงในกรอบสี่เหลี่ยม ด้านหน้าเครื่องหัวฉีดขั้นที่ 1 1 ถึง 1350 °C ข้างหลังเขานั่นคือ ด้านหน้าตารางการทำงานขั้นที่ 1 อุณหภูมิ 1130 °C แม้กระทั่งก่อนที่ใบมีดทำงานของขั้นตอนสุดท้ายจะอยู่ที่ระดับ 600 °C ก๊าซที่มีอุณหภูมินี้ล้างหัวฉีดและใบมีดทำงาน และหากไม่เย็นลง อุณหภูมิของก๊าซจะเท่ากับอุณหภูมิของก๊าซและอายุการใช้งานจะถูกจำกัดไว้หลายชั่วโมง
ในการระบายความร้อนให้กับองค์ประกอบของกังหันแก๊ส จะใช้อากาศ โดยนำมาจากคอมเพรสเซอร์ในขั้นตอนนั้นซึ่งความดันจะสูงกว่าความดันของก๊าซที่ใช้งานอยู่ในโซนของกังหันก๊าซที่มีการจ่ายอากาศเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ในการระบายความร้อนของใบพัดหัวฉีดของระยะที่ 1 อากาศเย็นในปริมาณ 4.5% ของการไหลของอากาศที่ทางเข้าของคอมเพรสเซอร์จะถูกนำมาจากตัวกระจายลมทางออกของคอมเพรสเซอร์ และเพื่อทำให้ใบพัดของระยะสุดท้ายและบริเวณที่อยู่ติดกันเย็นลง ส่วนของตัวเครื่อง - จากขั้นที่ 5 ของคอมเพรสเซอร์ บางครั้ง เพื่อระบายความร้อนให้กับองค์ประกอบที่ร้อนที่สุดของกังหันแก๊ส อากาศที่นำมาจากตัวกระจายลมทางออกของคอมเพรสเซอร์จะถูกส่งไปยังเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศก่อน ซึ่งจะถูกทำให้เย็น (โดยปกติด้วยน้ำ) ที่อุณหภูมิ 180-200 ° C จากนั้นจึงส่งไประบายความร้อน ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้อากาศน้อยลงในการทำความเย็น แต่ในขณะเดียวกันก็มีค่าใช้จ่ายเกิดขึ้นสำหรับเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ กังหันก๊าซจะมีความซับซ้อนมากขึ้น และความร้อนส่วนหนึ่งที่ถูกกำจัดออกไปโดยน้ำหล่อเย็นก็จะหายไป
กังหันก๊าซมักจะมี 3-4 ระยะ ได้แก่ มีตะแกรง 6-8 แถวและส่วนใหญ่มักจะระบายความร้อนของใบมีดของทุกแถวยกเว้นใบมีดทำงานของขั้นตอนสุดท้าย อากาศสำหรับระบายความร้อนของใบมีดหัวฉีดจะถูกนำเข้าผ่านทางปลายและระบายออกผ่านช่องเปิดจำนวนมาก (600-700 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-0.6 มม.) ซึ่งอยู่ในโซนที่เกี่ยวข้องของโปรไฟล์ อากาศเย็นจะถูกส่งไปยังใบพัดผ่านรูที่ทำที่ปลายก้าน
เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการออกแบบใบมีดระบายความร้อน อย่างน้อยก็จำเป็นต้องพิจารณาเทคโนโลยีการผลิตโดยทั่วไป เนื่องจากความยากเป็นพิเศษในการตัดเฉือนโลหะผสมนิกเกิล การหล่อด้วยความแม่นยำจึงส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตใบมีด เพื่อนำไปใช้งาน ขั้นแรก แท่งหล่อทำจากวัสดุเซรามิกโดยใช้เทคโนโลยีการขึ้นรูปพิเศษและการบำบัดความร้อน แกนหล่อเป็นแบบสำเนาที่แน่นอนของช่องภายในใบมีดในอนาคต ซึ่งอากาศเย็นจะไหลและไหลไปในทิศทางที่ต้องการ แกนหล่อถูกวางในแม่พิมพ์ซึ่งมีช่องภายในซึ่งสอดคล้องกับใบมีดที่ต้องได้รับอย่างสมบูรณ์ พื้นที่ว่างที่เกิดขึ้นระหว่างแท่งและผนังของแม่พิมพ์จะเต็มไปด้วยมวลที่ละลายต่ำที่ได้รับความร้อน (เช่นพลาสติก) ซึ่งจะแข็งตัว ไม้เรียวพร้อมกับมวลที่แข็งตัวห่อหุ้มไว้ ทำซ้ำ แบบฟอร์มภายนอกใบมีดเป็นหุ่นขี้ผึ้งที่สูญหาย มันถูกวางไว้ในแม่พิมพ์หล่อซึ่งป้อนสารหลอมนิโมนิก ส่วนหลังจะละลายพลาสติก เข้ามาแทนที่ และเป็นผลให้ใบมีดหล่อปรากฏขึ้นพร้อมกับช่องภายในที่เต็มไปด้วยแท่ง แท่งจะถูกลบออกโดยการแกะสลักด้วยสารละลายเคมีพิเศษ ใบมีดหัวฉีดที่ได้นั้นแทบไม่ต้องผ่านกระบวนการทางกลเพิ่มเติม (ยกเว้นการผลิตรูจำนวนมากเพื่อระบายอากาศเย็น) ใบมีดหล่อต้องใช้การประมวลผลก้านโดยใช้เครื่องมือขัดพิเศษ
เทคโนโลยีที่อธิบายสั้น ๆ นั้นยืมมาจากเทคโนโลยีการบินซึ่งอุณหภูมิที่ได้จะสูงกว่าอุณหภูมิที่อยู่กับที่มาก กังหันไอน้ำ. ความยากลำบากในการเรียนรู้เทคโนโลยีเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับขนาดใบพัดที่ใหญ่กว่ามากสำหรับโรงงานกังหันก๊าซแบบอยู่กับที่ ซึ่งจะเติบโตตามสัดส่วนของอัตราการไหลของก๊าซ เช่น พลังจีทียู.
การใช้สิ่งที่เรียกว่าใบมีดโมโนคริสตัลไลน์ซึ่งทำจากคริสตัลเดี่ยวดูมีแนวโน้มที่ดีมาก เนื่องจากความจริงที่ว่าการมีขอบเขตของเกรนในระหว่างการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานทำให้คุณสมบัติของโลหะเสื่อมลง
โรเตอร์กังหันก๊าซเป็นโครงสร้างสำเร็จรูปที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ก่อนการประกอบ ควรแยกแผ่นดิสก์แต่ละแผ่น 5 คอมเพรสเซอร์และดิสก์ 7 กังหันก๊าซเป็นแบบเบลดและสมดุล ส่วนปลายถูกผลิตขึ้น 1 และ 8 , ส่วนเว้นระยะ 11 และสลักเกลียวตัวกลาง 6 . ดิสก์แต่ละแผ่นมีปลอกคอวงแหวนสองอันซึ่งมีการสร้างขน (ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ - Hirth) - ฟันแนวรัศมีของโปรไฟล์รูปสามเหลี่ยมอย่างเคร่งครัด ชิ้นส่วนที่อยู่ติดกันจะมีปกเสื้อที่เหมือนกันทุกประการและมีด้ามจับที่เหมือนกันทุกประการ ด้วยคุณภาพการผลิตที่ดีของการเชื่อมต่อ Hirth จึงรับประกันการจัดตำแหน่งที่แน่นอนของดิสก์ที่อยู่ติดกัน (ซึ่งรับประกันรัศมีของ Hirth) และความสามารถในการทำซ้ำของชุดประกอบหลังจากแยกชิ้นส่วนโรเตอร์
โรเตอร์ถูกประกอบบนขาตั้งพิเศษซึ่งเป็นลิฟต์ที่มีแท่นวงแหวนสำหรับเจ้าหน้าที่ติดตั้งซึ่งภายในจะทำการประกอบ ขั้นแรกให้ประกอบส่วนปลายของโรเตอร์เข้ากับเกลียว 1 และก้านผูก 6 . ก้านถูกวางในแนวตั้งภายในแท่นวงแหวนและดิสก์ของขั้นที่ 1 ของคอมเพรสเซอร์จะลดลงโดยใช้เครน การจัดกึ่งกลางของดิสก์และส่วนท้ายจะดำเนินการโดยลม เมื่อเลื่อนขึ้นไปบนลิฟต์พิเศษ พนักงานติดตั้งจะดิสก์ทีละดิสก์ [เริ่มจากคอมเพรสเซอร์ จากนั้นจึงตามด้วยส่วนสเปเซอร์ จากนั้นกังหันและส่วนปลายด้านขวา 8 ] ประกอบโรเตอร์ทั้งหมด ขันน็อตเข้าที่ปลายด้านขวา 9 และติดตั้งอุปกรณ์ไฮดรอลิกบนส่วนที่เหลือของส่วนเกลียวของแกนยึดโดยบีบดิสก์และดึงแกนยึดออก หลังจากดึงแกนออกมาแล้วให้ขันน๊อต 9 ขันสกรูเข้าจนสุดและถอดอุปกรณ์ไฮดรอลิกออก ก้านที่ยืดออกจะดึงจานเบรกเข้าด้วยกันและเปลี่ยนโรเตอร์ให้เป็นโครงสร้างแข็งชิ้นเดียวได้อย่างน่าเชื่อถือ โรเตอร์ที่ประกอบแล้วจะถูกถอดออกจากแท่นประกอบ และพร้อมสำหรับการติดตั้งในหน่วยกังหันก๊าซ
ข้อได้เปรียบหลักของกังหันแก๊สคือความกะทัดรัด ประการแรก โรงงานกังหันก๊าซไม่มีหม้อต้มไอน้ำ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีความสูงมาก และต้องมีห้องแยกต่างหากในการติดตั้ง สถานการณ์นี้สัมพันธ์กับแรงดันสูงในห้องเผาไหม้เป็นหลัก (1.2-2 MPa) ในหม้อไอน้ำการเผาไหม้เกิดขึ้นที่ความดันบรรยากาศดังนั้นปริมาตรของก๊าซร้อนที่เกิดขึ้นจึงเพิ่มขึ้น 12-20 เท่า นอกจากนี้ในหน่วยกังหันก๊าซ กระบวนการขยายตัวของก๊าซเกิดขึ้นในกังหันก๊าซที่มีขั้นตอนเพียง 3-5 ขั้นตอน ในขณะที่กังหันไอน้ำที่มีกำลังเท่ากันประกอบด้วยกระบอกสูบ 3-4 กระบอกที่มี 25-30 ขั้นตอน แม้จะคำนึงถึงทั้งห้องเผาไหม้และเครื่องอัดอากาศหน่วยกังหันก๊าซที่มีกำลัง 150 เมกะวัตต์ก็มีความยาว 8-12 ม. และความยาวของกังหันไอน้ำที่มีกำลังเท่ากันพร้อมการออกแบบสามสูบก็คือ นานกว่า 1.5 เท่า ในเวลาเดียวกันสำหรับกังหันไอน้ำนอกเหนือจากหม้อไอน้ำแล้วยังจำเป็นต้องจัดให้มีการติดตั้งคอนเดนเซอร์พร้อมปั๊มหมุนเวียนและคอนเดนเสทระบบสร้างใหม่ของเครื่องทำความร้อน 7-9 ตัวป้อนเทอร์โบปั๊ม (ตั้งแต่หนึ่งถึงสาม) และเครื่องกำจัดอากาศ ส่งผลให้สามารถติดตั้งหน่วยกังหันก๊าซบนฐานคอนกรีตที่ระดับศูนย์ของห้องกังหันได้ และหน่วยกังหันไอน้ำต้องใช้ฐานรากที่มีความสูง 9-16 เมตร โดยมีการวางกังหันไอน้ำไว้บน แผ่นฐานรากด้านบนและอุปกรณ์เสริมในห้องควบแน่น
ความกะทัดรัดของกังหันก๊าซทำให้สามารถประกอบที่โรงงานกังหันและส่งไปยังห้องกังหันโดยทางรถไฟหรือถนน เพื่อติดตั้งบนฐานรากที่เรียบง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยกังหันก๊าซที่มีห้องเผาไหม้ในตัวจึงถูกขนส่ง เมื่อขนส่งหน่วยกังหันก๊าซที่มีห้องระยะไกล ส่วนหลังจะถูกขนส่งแยกกัน แต่เชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์ได้อย่างง่ายดายและรวดเร็ว - โมดูลกังหันก๊าซโดยใช้หน้าแปลน กังหันไอน้ำมาพร้อมกับหน่วยและชิ้นส่วนจำนวนมาก การติดตั้งทั้งตัวมันเองและอุปกรณ์เสริมจำนวนมาก และการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้ใช้เวลานานกว่าหน่วยกังหันแก๊สหลายเท่า
หน่วยกังหันก๊าซไม่ต้องการน้ำหล่อเย็น เป็นผลให้หน่วยกังหันก๊าซไม่มีคอนเดนเซอร์และระบบจ่ายน้ำทางเทคนิคพร้อมชุดสูบน้ำและหอทำความเย็น (ถ้า การรีไซเคิลน้ำประปา). เป็นผลให้ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าต้นทุนกำลังการผลิตติดตั้ง 1 กิโลวัตต์ของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซนั้นน้อยกว่ามาก ในเวลาเดียวกันต้นทุนของกังหันก๊าซเอง (คอมเพรสเซอร์ + ห้องเผาไหม้ + กังหันก๊าซ) เนื่องจากความซับซ้อนจึงกลายเป็นมากกว่าต้นทุนของกังหันไอน้ำที่มีกำลังเท่ากันถึง 3-4 เท่า
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของกังหันก๊าซคือมีความคล่องตัวสูง ซึ่งกำหนดโดยระดับแรงดันต่ำ (เมื่อเทียบกับแรงดันในกังหันไอน้ำ) ดังนั้นจึงให้ความร้อนและความเย็นได้ง่ายโดยไม่เกิดความเครียดและการเสียรูปของอุณหภูมิที่เป็นอันตราย
อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซก็มีข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน ซึ่งประการแรกจำเป็นต้องสังเกตประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยของหน่วยกังหันก๊าซที่ค่อนข้างดีอยู่ที่ 37-38% และประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยของหน่วยพลังงานกังหันไอน้ำอยู่ที่ 42-43% เพดานสำหรับกังหันก๊าซกำลังแรงดังที่เห็นในปัจจุบันคือประสิทธิภาพ 41-42% (และอาจสูงกว่านี้โดยคำนึงถึงปริมาณสำรองขนาดใหญ่สำหรับการเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้น) ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าของกังหันก๊าซมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิสูงของก๊าซไอเสีย
ข้อเสียอีกประการหนึ่งของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซคือไม่สามารถใช้เชื้อเพลิงคุณภาพต่ำได้อย่างน้อยก็ในปัจจุบัน สามารถทำงานได้ดีกับเชื้อเพลิงก๊าซหรือของเหลวที่ดี เช่น ดีเซล เท่านั้น หน่วยพลังไอน้ำสามารถทำงานได้กับเชื้อเพลิงทุกชนิด รวมถึงคุณภาพต่ำสุดด้วย
ต้นทุนเริ่มต้นที่ต่ำของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีกังหันก๊าซและในขณะเดียวกันประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำและต้นทุนสูงของเชื้อเพลิงที่ใช้และความคล่องตัวจะเป็นตัวกำหนดพื้นที่หลักของการใช้กังหันก๊าซส่วนบุคคล: ในระบบไฟฟ้าที่พวกเขาควรจะเป็น ใช้เป็นแหล่งพลังงานสูงสุดหรือสำรองที่ทำงานหลายชั่วโมงต่อวัน
ในเวลาเดียวกัน สถานการณ์เปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงเมื่อมีการใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซในโรงงานทำความร้อนหรือในวงจรรวม (ก๊าซไอน้ำ)
หน่วยกำลัง - ไดรฟ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดเล็กที่เป็นอิสระอาจเป็นเครื่องยนต์ดีเซล, ลูกสูบก๊าซ, ไมโครเทอร์ไบน์และกังหันก๊าซ
มีการเขียนบทความการอภิปรายและโต้แย้งจำนวนมากเกี่ยวกับข้อดีของโรงงานและเทคโนโลยีบางรุ่น ตามกฎแล้วในข้อพิพาททางปากกาอย่างใดอย่างหนึ่งมักจะยังคงอยู่ในความอับอาย ลองหาสาเหตุว่าทำไม
เกณฑ์ในการเลือกหน่วยผลิตไฟฟ้าสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าอัตโนมัติ ได้แก่ ประเด็นเรื่องการใช้เชื้อเพลิง ระดับต้นทุนการดำเนินงาน และระยะเวลาคืนทุนของอุปกรณ์โรงไฟฟ้า
ปัจจัยสำคัญในการเลือกหน่วยกำลังคือความง่ายในการใช้งาน ระดับการบำรุงรักษาและการซ่อมแซม รวมถึงสถานที่ซ่อมแซมหน่วยกำลัง ปัญหาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับต้นทุนและปัญหาที่เจ้าของโรงไฟฟ้าอัตโนมัติอาจมีในภายหลัง
ในบทความนี้ ผู้เขียนไม่มีเป้าหมายเห็นแก่ตัวในการจัดลำดับความสำคัญให้กับเทคโนโลยีลูกสูบหรือกังหัน การเลือกประเภทของโรงไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าโดยตรงไปยังโครงการนั้นถูกต้องและเหมาะสมกว่ามากขึ้นตามเงื่อนไขส่วนบุคคลและข้อกำหนดทางเทคนิคของลูกค้า
เมื่อเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้า CHP ที่ใช้ก๊าซอัตโนมัติขอแนะนำให้ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญอิสระจาก บริษัท วิศวกรรมที่มีส่วนร่วมในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าแบบครบวงจรอยู่แล้ว บริษัทวิศวกรรมจะต้องมีโครงการที่เสร็จสิ้นแล้วซึ่งสามารถชมและเยี่ยมชมได้ เราควรคำนึงถึงปัจจัยเช่นความอ่อนแอและความล้าหลังของตลาดอุปกรณ์สร้างในรัสเซียปริมาณการขายจริงซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้วมีขนาดเล็กและปล่อยให้เป็นที่ต้องการมาก - ก่อนอื่นนี้ สะท้อนให้เห็นในปริมาณและคุณภาพของข้อเสนอ
เครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สกับเครื่องยนต์กังหันแก๊ส - ต้นทุนการดำเนินงาน
จริงหรือไม่ที่ต้นทุนการดำเนินงานของ mini-CHP ที่มีเครื่องจักรแบบลูกสูบนั้นต่ำกว่าต้นทุนการดำเนินงานโรงไฟฟ้าที่มีกังหันก๊าซ
ค่าใช้จ่ายในการยกเครื่องเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สอาจอยู่ที่ 30–350% ของต้นทุนเริ่มต้นของหน่วยกำลังและไม่ใช่ทั้งโรงไฟฟ้า - ในระหว่างการยกเครื่องกลุ่มลูกสูบจะถูกแทนที่ การซ่อมแซมชุดลูกสูบแก๊สสามารถทำได้ที่ไซต์งานโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์วินิจฉัยที่ซับซ้อนทุกๆ 7-8 ปี
ค่าใช้จ่ายในการซ่อมหน่วยกังหันก๊าซคือ 30–50% ของการลงทุนเริ่มแรก อย่างที่คุณเห็นค่าใช้จ่ายก็ใกล้เคียงกัน ราคาที่แท้จริงและเที่ยงตรงสำหรับหน่วยกังหันก๊าซและลูกสูบซึ่งมีกำลังและคุณภาพที่เทียบเคียงได้ก็ใกล้เคียงกันเช่นกัน
เนื่องจากความซับซ้อน การซ่อมแซมหลักหน่วยกังหันก๊าซจึงไม่ได้ดำเนินการที่ไซต์งาน ซัพพลายเออร์จะต้องนำหน่วยที่ใช้แล้วออกไปและนำหน่วยกังหันก๊าซทดแทนมาด้วย หน่วยเก่าสามารถกู้คืนได้ภายใต้สภาพโรงงานเท่านั้น
คุณควรคำนึงถึงการปฏิบัติตามกำหนดเวลาการบำรุงรักษาตามปกติลักษณะของโหลดและโหมดการทำงานของโรงไฟฟ้าเสมอโดยไม่คำนึงถึงประเภทของหน่วยไฟฟ้าที่ติดตั้ง
คำถามที่มักพูดคุยกันเกี่ยวกับความพิถีพิถันของกังหันต่อสภาพการทำงานนั้นเกี่ยวข้องกับข้อมูลที่ล้าสมัยเมื่อสี่สิบปีก่อน จากนั้น "บนพื้นดิน" เพื่อขับเคลื่อนโรงไฟฟ้า กังหันเครื่องบิน "ถอดออกจากปีก" ของเครื่องบินก็ถูกนำมาใช้ กังหันดังกล่าวได้รับการปรับเปลี่ยนให้ทำงานเป็นหน่วยผลิตไฟฟ้าหลักของโรงไฟฟ้าโดยมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย
ปัจจุบันโรงไฟฟ้าอัตโนมัติสมัยใหม่ใช้กังหันที่ออกแบบทางอุตสาหกรรมซึ่งออกแบบมาเพื่อการทำงานต่อเนื่องกับโหลดต่างๆ
ขีดจำกัดล่างของโหลดไฟฟ้าขั้นต่ำซึ่งประกาศอย่างเป็นทางการโดยโรงงานผลิตสำหรับกังหันอุตสาหกรรมคือ 3–5% แต่ในโหมดนี้ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้น 40% โหลดสูงสุดของหน่วยกังหันก๊าซในช่วงเวลาที่จำกัดสามารถเข้าถึง 110-120%
หน่วยลูกสูบก๊าซสมัยใหม่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมโดยพิจารณาจากประสิทธิภาพทางไฟฟ้าในระดับสูง “ปัญหา” ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของชุดลูกสูบก๊าซที่โหลดต่ำจะได้รับการแก้ไขในเชิงบวกในขั้นตอนการออกแบบ การออกแบบจะต้องมีคุณภาพสูง
การปฏิบัติตามโหมดการทำงานที่แนะนำโดยผู้ผลิตจะช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ซึ่งจะช่วยประหยัดเงินให้กับเจ้าของโรงไฟฟ้าอัตโนมัติ บางครั้งในการออกแบบวงจรความร้อนของสถานีเพื่อนำเครื่องลูกสูบก๊าซเข้าสู่โหมดปกติที่โหลดบางส่วนการออกแบบวงจรความร้อนของสถานีจะรวมหม้อต้มน้ำไฟฟ้าหนึ่งหรือสองตัวซึ่งทำให้สามารถให้โหลด 50% ที่ต้องการได้
สำหรับโรงไฟฟ้าที่ใช้หน่วยลูกสูบแก๊สและกังหันแก๊ส สิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติตามกฎ N+1 - จำนวนหน่วยปฏิบัติการบวกอีกหนึ่งหน่วยสำหรับสำรอง “N+1” คือจำนวนการติดตั้งที่สะดวกและสมเหตุสมผลสำหรับผู้ปฏิบัติงาน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสำหรับโรงไฟฟ้าทุกประเภทและประเภทใดจำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบและ งานปรับปรุง.
องค์กรที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายสามารถติดตั้งได้เพียงครั้งเดียว และใช้ไฟฟ้าของตัวเองโดยเสียค่าใช้จ่าย และในระหว่างการบำรุงรักษาจะได้รับพลังงานจากเครือข่ายไฟฟ้าทั่วไป โดยจ่ายตามมิเตอร์ ราคานี้ถูกกว่า "+1" แต่น่าเสียดายที่อาจไม่สามารถทำได้เสมอไป ซึ่งมักเกิดจากการขาดเครือข่ายไฟฟ้าเลย หรือมีค่าใช้จ่ายสูงอย่างไม่น่าเชื่อ ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเชื่อมต่อนั้นเอง
ตามกฎแล้วตัวแทนจำหน่ายหน่วยลูกสูบก๊าซและกังหันก๊าซที่ไร้ยางอายจะจัดเตรียมโบรชัวร์เท่านั้น - เอกสารเชิงพาณิชย์ทั่วไปและข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานทั้งหมดและกฎระเบียบทางเทคนิคก่อนที่จะขายอุปกรณ์ให้กับผู้ซื้อ
สำหรับชุดลูกสูบแก๊สทรงพลัง ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนน้ำมัน ด้วยการทำงานอย่างต่อเนื่องจึงผลิตขึ้นมาง่ายๆ โดยไม่ต้องเสียเวลา มีการเติมน้ำมันในการติดตั้งดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง โหมดการทำงานดังกล่าวจัดทำขึ้นโดยการออกแบบพิเศษของเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สทรงพลังและได้รับการแนะนำจากผู้ผลิต
ของเสียจากน้ำมันเครื่องอยู่ที่ 0.25–0.45 กรัมต่อกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงที่ผลิตได้ ความเหนื่อยหน่ายจะสูงขึ้นเสมอเมื่อภาระลดลง ตามกฎแล้วชุดเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สจะมีอ่างเก็บน้ำพิเศษสำหรับการเติมน้ำมันอย่างต่อเนื่องและห้องปฏิบัติการขนาดเล็กสำหรับตรวจสอบคุณภาพและกำหนดระยะเวลาการเปลี่ยน
ดังนั้นจึงต้องเปลี่ยนไส้กรองน้ำมันเครื่องหรือตลับหมึกด้วย
เนื่องจากน้ำมันเครื่องเผาไหม้ หน่วยลูกสูบจึงมีระดับการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศสูงกว่าหน่วยกังหันก๊าซเล็กน้อย แต่เนื่องจากก๊าซเผาไหม้อย่างสมบูรณ์และเป็นเชื้อเพลิงประเภทหนึ่งที่สะอาดที่สุด การพูดถึงมลพิษทางอากาศที่ร้ายแรงจึงเป็นเพียง "ดาบทื่อ" รถบัส Ikarus เก่าของฮังการีสองถึงสามคันก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่ามาก เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม เมื่อใช้เครื่องลูกสูบ จำเป็นต้องสร้างปล่องไฟที่สูงขึ้น โดยคำนึงถึงระดับความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตในสิ่งแวดล้อมที่มีอยู่
น้ำมันใช้แล้วจากโรงงานลูกสูบแก๊สไม่สามารถเทลงบนพื้นได้ง่ายๆ แต่ต้องมีการกำจัด - นี่เป็น "ค่าใช้จ่าย" สำหรับเจ้าของโรงไฟฟ้า แต่คุณสามารถสร้างรายได้จากสิ่งนี้ - องค์กรเฉพาะทางซื้อน้ำมันเครื่องใช้แล้ว
พวกเราหลายคนใช้น้ำมันเครื่องในเครื่องยนต์ลูกสูบของรถยนต์ หากเครื่องยนต์อยู่ในสภาพการทำงานที่ดี ทำงานอย่างเหมาะสม และเติมเชื้อเพลิงตามปกติ ก็จะไม่มีหายนะทางการเงินที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคเกิดขึ้น
เช่นเดียวกับที่โรงไฟฟ้าลูกสูบ: - คุณไม่จำเป็นต้องกลัวการใช้น้ำมันเครื่องมันจะไม่ทำลายคุณในระหว่างการทำงานปกติของโรงงานลูกสูบก๊าซคุณภาพสูงที่ทันสมัย ค่าใช้จ่ายสำหรับรายการนี้เพียง 2 -3 (!) kopecks ต่อ 1 กิโลวัตต์ของการผลิตไฟฟ้า
ในหน่วยกังหันก๊าซสมัยใหม่ จะใช้น้ำมันในกระปุกเกียร์เท่านั้น ปริมาณของมันถือว่าไม่มีนัยสำคัญ การทดแทน น้ำมันเกียร์ในหน่วยกังหันก๊าซจะผลิตโดยเฉลี่ยทุกๆ 3-5 ปีและไม่จำเป็นต้องเติมใหม่
เพื่อให้บริการเต็มรูปแบบ การติดตั้งลูกสูบแก๊สที่ทรงพลังจะต้องมีเครนคานด้วย ใช้คานเครนในการถอดชิ้นส่วนหนักของเครื่องยนต์ลูกสูบออก การใช้คานเครนต้องใช้เพดานสูงสำหรับห้องเครื่องของโรงไฟฟ้าแบบลูกสูบ หากต้องการซ่อมแซมชุดลูกสูบแก๊สที่มีกำลังต่ำและปานกลาง คุณสามารถทำได้โดยใช้กลไกการยกที่ง่ายกว่า
เมื่อส่งมอบ โรงไฟฟ้าลูกสูบก๊าซจะสามารถติดตั้งเครื่องมือซ่อมแซมและอุปกรณ์เสริมต่างๆ ได้ การมีอยู่ของสิ่งนี้บ่งบอกว่าแม้แต่การปฏิบัติงานที่สำคัญทั้งหมดก็สามารถดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมที่ไซต์งานได้ งานซ่อมแซมกังหันแก๊สเกือบทั้งหมดสามารถทำได้ที่โรงงานของผู้ผลิตหรือได้รับความช่วยเหลือโดยตรงจากผู้เชี่ยวชาญในโรงงาน
หัวเทียนต้องเปลี่ยนทุกๆ 3-4 เดือน การเปลี่ยนหัวเทียนใช้เงินเพียง 1-2 (!) kopecks ในราคาไฟฟ้าของตัวเอง 1 kW/h
หน่วยลูกสูบซึ่งแตกต่างจากหน่วยกังหันก๊าซนั้นระบายความร้อนด้วยของเหลวดังนั้นบุคลากรของโรงไฟฟ้าอัตโนมัติจะต้องตรวจสอบระดับของสารหล่อเย็นอย่างต่อเนื่องและเปลี่ยนเป็นระยะและหากเป็นน้ำก็ต้องเตรียมทางเคมี
คุณสมบัติการทำงานของชุดลูกสูบดังกล่าวข้างต้นไม่มีอยู่ในหน่วยกังหันก๊าซ การติดตั้งกังหันก๊าซไม่ใช้วัสดุสิ้นเปลืองและส่วนประกอบ เช่น:
- น้ำมันเครื่อง,
- หัวเทียน,
- ไส้กรองน้ำมัน,
- น้ำยาหล่อเย็น,
- ชุดสายไฟฟ้าแรงสูง
แต่กังหันก๊าซไม่สามารถซ่อมแซมได้ที่ไซต์งาน และปริมาณการใช้ก๊าซที่สูงกว่ามากก็เทียบไม่ได้กับต้นทุนการดำเนินงานและวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับชุดลูกสูบ
จะเลือกอะไรดี? ลูกสูบแก๊สหรือหน่วยกังหันแก๊ส?
กำลังไฟฟ้าของหน่วยไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าสัมพันธ์กับอุณหภูมิโดยรอบอย่างไร
เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้นอย่างมาก กำลังของชุดกังหันแก๊สก็จะลดลง แต่เมื่ออุณหภูมิลดลง พลังงานไฟฟ้าของหน่วยกังหันก๊าซก็จะเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม พารามิเตอร์กำลังไฟฟ้าตามที่มีอยู่ มาตรฐานไอเอสโอวัดที่ t +15 °C
บางครั้ง จุดสำคัญยังเป็นข้อเท็จจริงที่ว่าหน่วยกังหันก๊าซสามารถส่งพลังงานความร้อนอิสระได้มากกว่าหน่วยลูกสูบที่มีกำลังใกล้เคียงกันถึง 1.5 เท่า เมื่อใช้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนอัตโนมัติที่ทรงพลัง (จาก 50 เมกะวัตต์) ในสาธารณูปโภค สิ่งนี้อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเลือกประเภทของหน่วยพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้พลังงานความร้อนจำนวนมากและสม่ำเสมอ
ในทางตรงกันข้ามในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนในปริมาณมาก แต่จำเป็นต้องเน้นไปที่การผลิตพลังงานไฟฟ้า การใช้หน่วยลูกสูบแก๊สจะเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจมากกว่า
อุณหภูมิสูงที่ทางออกของหน่วยกังหันก๊าซทำให้สามารถใช้กังหันไอน้ำเป็นส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้าได้ อุปกรณ์นี้เป็นที่ต้องการหากผู้บริโภคต้องการได้รับพลังงานไฟฟ้าสูงสุดโดยมีปริมาณเชื้อเพลิงก๊าซเท่ากันจึงทำให้ได้รับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงถึง 59% คอมเพล็กซ์พลังงานของการกำหนดค่านี้ใช้งานยากกว่าและมีค่าใช้จ่ายมากกว่าปกติ 30-40%
ตามกฎแล้วโรงไฟฟ้าที่มีกังหันไอน้ำในโครงสร้างได้รับการออกแบบให้มีพลังงานค่อนข้างสูง - ตั้งแต่ 50 เมกะวัตต์ขึ้นไป
เรามาพูดถึงสิ่งที่สำคัญที่สุด: หน่วยลูกสูบก๊าซกับหน่วยกำลังกังหันแก๊ส - ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้ามีความสำคัญมากกว่า เพราะจะส่งผลต่อปริมาณการใช้เชื้อเพลิง ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงก๊าซโดยเฉลี่ยต่อ 1 kW/ชั่วโมงที่สร้างขึ้นจะลดลงอย่างมากสำหรับการติดตั้งลูกสูบแก๊สและในโหมดโหลดใดๆ (แม้ว่าโหลดระยะยาวที่น้อยกว่า 25% จะมีข้อห้ามสำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบ)
ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเครื่องลูกสูบอยู่ที่ 40–44% และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของกังหันก๊าซอยู่ที่ 23–33% (ในวงจรไอน้ำ-แก๊ส กังหันสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้สูงสุด 59%)
วัฏจักรไอน้ำและก๊าซถูกใช้ในโรงไฟฟ้าพลังสูง - ตั้งแต่ 50-70 เมกะวัตต์
หากคุณต้องการผลิตหัวรถจักร เครื่องบิน หรือเรือเดินทะเล ปัจจัยด้านประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าถือได้ว่าเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่กำหนด ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ของหัวรถจักร เครื่องบิน (หรือเรือ) จะไม่ถูกใช้และถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
แต่เราไม่ได้สร้างหัวรถจักร แต่เป็นโรงไฟฟ้าและเมื่อเลือกประเภทของหน่วยพลังงานสำหรับโรงไฟฟ้าอัตโนมัติวิธีการจะแตกต่างกันบ้าง - ที่นี่จำเป็นต้องพูดถึงการใช้เชื้อเพลิงที่ติดไฟได้อย่างสมบูรณ์ - การใช้เชื้อเพลิง ปัจจัย (FUI)
เมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงจะทำงานหลัก - หมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า พลังงานที่เหลือจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือความร้อนซึ่งสามารถใช้ได้และควรนำไปใช้ ในกรณีนี้สิ่งที่เรียกว่า "ประสิทธิภาพโดยรวม" หรือปัจจัยการใช้เชื้อเพลิง (FUI) ของโรงไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 80-90%
หากผู้บริโภคคาดหวังที่จะใช้ พลังงานความร้อนโรงไฟฟ้าอัตโนมัติเต็มจำนวนซึ่งมักจะไม่น่าเป็นไปได้ดังนั้นปัจจัยด้านประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) ของโรงไฟฟ้าอัตโนมัติจึงไม่มี ความสำคัญในทางปฏิบัติ.
เมื่อโหลดลดลงเหลือ 50% ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของกังหันแก๊สจะลดลง
นอกจากนี้ กังหันยังต้องการแรงดันขาเข้าของก๊าซสูงและด้วยเหตุนี้ กังหันจึงจำเป็นต้องติดตั้งคอมเพรสเซอร์ (ลูกสูบ) และยังเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอีกด้วย
การเปรียบเทียบหน่วยกังหันก๊าซและเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ mini-CHP แสดงให้เห็นว่าแนะนำให้ติดตั้งกังหันก๊าซในโรงงานที่มีความต้องการไฟฟ้าและความร้อนสม่ำเสมอด้วยกำลังมากกว่า 30-40 MW
จากที่กล่าวมาข้างต้น เป็นไปตามที่ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของหน่วยกำลังประเภทต่างๆ มีการฉายภาพโดยตรงต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
หน่วยลูกสูบแก๊สใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าหน่วยกังหันแก๊สถึงหนึ่งในสี่หรือแม้แต่หนึ่งในสาม - นี่คือรายการค่าใช้จ่ายหลัก!
ดังนั้นด้วยต้นทุนอุปกรณ์ที่ใกล้เคียงกันหรือเท่ากันจึงได้พลังงานไฟฟ้าที่ถูกกว่าจากการติดตั้งลูกสูบแก๊ส ก๊าซเป็นรายการค่าใช้จ่ายหลักเมื่อดำเนินการโรงไฟฟ้าอัตโนมัติ!
การติดตั้งลูกสูบแก๊สกับเครื่องยนต์กังหันแก๊ส - แรงดันขาเข้าของแก๊ส
จำเป็นต้องใช้ท่อส่งก๊าซแรงดันสูงเสมอหรือไม่เมื่อใช้กังหันแก๊ส?
สำหรับหน่วยไฟฟ้าสมัยใหม่ทุกประเภทของโรงไฟฟ้าแรงดันในการจ่ายก๊าซไม่มีนัยสำคัญในทางปฏิบัติเนื่องจากหน่วยกังหันก๊าซจะมีเครื่องอัดแก๊สเสมอซึ่งรวมอยู่ในต้นทุนของศูนย์พลังงาน
คอมเพรสเซอร์ให้คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพแรงดันที่ต้องการของเชื้อเพลิงแก๊ส คอมเพรสเซอร์สมัยใหม่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีการบำรุงรักษาต่ำ ในโลก เทคโนโลยีที่ทันสมัยทั้งสำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สและกังหันแก๊ส การมีเชื้อเพลิงก๊าซในปริมาณที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเท่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่าโรงไฟฟ้าอัตโนมัติทำงานได้ตามปกติ
อย่างไรก็ตามเราไม่ควรลืมสิ่งนั้น บูสเตอร์คอมเพรสเซอร์ยังต้องใช้พลังงานจำนวนมาก เสบียงและบริการ. ในทางตรงกันข้าม คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบมักใช้กับกังหันที่ทรงพลัง
เครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สกับหน่วยกังหันแก๊ส - หน่วยเชื้อเพลิงคู่
มักเขียนไว้ว่าการติดตั้งเชื้อเพลิงคู่สามารถขับเคลื่อนด้วยลูกสูบเท่านั้น จริงป้ะ?
นี่ไม่เป็นความจริง. ผู้ผลิตกังหันก๊าซที่มีชื่อเสียงทุกรายมีหน่วยเชื้อเพลิงคู่อยู่ในกลุ่มผลิตภัณฑ์ของตน คุณสมบัติหลักของหน่วยเชื้อเพลิงคู่คือความสามารถในการทำงานกับทั้งก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงดีเซล เนื่องจากการใช้เชื้อเพลิงสองประเภทในการติดตั้งเชื้อเพลิงคู่ จึงสามารถสังเกตข้อดีหลายประการได้เมื่อเปรียบเทียบกับการติดตั้งเชื้อเพลิงเดี่ยว:
- ในกรณีที่ไม่มีก๊าซธรรมชาติการติดตั้งจะสลับไปทำงานโดยใช้น้ำมันดีเซลโดยอัตโนมัติ
- ในระหว่างกระบวนการชั่วคราว การติดตั้งจะสลับไปเป็นการทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงดีเซลโดยอัตโนมัติ
เมื่อเข้าสู่โหมดการทำงาน จะดำเนินการกระบวนการย้อนกลับของการสลับไปใช้ก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงดีเซล
เราไม่ควรลืมความจริงที่ว่ากังหันตัวแรกได้รับการออกแบบมาให้ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงเหลว - น้ำมันก๊าด
การติดตั้งเชื้อเพลิงคู่ยังคงมีการใช้งานที่จำกัด และไม่จำเป็นสำหรับโรงงาน CHP อัตโนมัติส่วนใหญ่ - มีวิธีแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่ง่ายกว่าสำหรับเรื่องนี้
หน่วยลูกสูบแก๊สกับหน่วยกังหันแก๊ส - จำนวนการสตาร์ท
หน่วยลูกสูบแก๊สสตาร์ทได้จำนวนเท่าใด
จำนวนการสตาร์ท: สามารถสตาร์ทและหยุดเครื่องยนต์แบบลูกสูบแก๊สได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง และไม่ส่งผลต่ออายุการใช้งาน แต่การสตาร์ทและหยุดบ่อยครั้งของชุดลูกสูบแก๊ส ซึ่งสูญเสียพลังงานตามความต้องการของตัวเอง อาจทำให้เกิดการสึกหรอของส่วนประกอบที่รับน้ำหนักมากที่สุด (แบริ่งเทอร์โบชาร์จเจอร์ วาล์ว ฯลฯ)
เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของความเค้นจากความร้อนที่เกิดขึ้นในส่วนประกอบและชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุดของส่วนที่ร้อนของหน่วยกังหันก๊าซในระหว่างการสตาร์ทเครื่องอย่างรวดเร็วจากสภาวะเย็น จึงควรใช้หน่วยกังหันก๊าซเพื่อการทำงานที่ต่อเนื่องและต่อเนื่อง .
เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซของโรงไฟฟ้ากับหน่วยกังหันก๊าซ - ทรัพยากรจนกว่าจะยกเครื่องใหม่
อายุการใช้งานของการติดตั้งก่อนการซ่อมแซมครั้งใหญ่คือเท่าใด
อายุการใช้งานของกังหันก๊าซก่อนการยกเครื่องครั้งใหญ่คือ 40,000–60,000 ชั่วโมงการทำงาน ด้วยการทำงานที่เหมาะสมและการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สให้ตรงเวลา ตัวเลขนี้จะเท่ากับ 40,000–60,000 ชั่วโมงการทำงานด้วย อย่างไรก็ตาม ยังมีสถานการณ์อื่นๆ ที่การซ่อมแซมครั้งใหญ่เกิดขึ้นเร็วกว่านั้นมาก
โรงงานลูกสูบก๊าซกับเครื่องยนต์กังหันแก๊ส - การลงทุนและราคา
ต้องใช้เงินลงทุนเท่าใดในการก่อสร้างโรงไฟฟ้า? ค่าใช้จ่ายในการสร้างศูนย์พลังงานครบวงจรแบบอัตโนมัติมีค่าใช้จ่ายเท่าไร?
ตามการคำนวณที่แสดง การลงทุน (ดอลลาร์/กิโลวัตต์) ในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซจะเท่ากับเงินลงทุนของหน่วยกังหันก๊าซโดยประมาณ ภาษาฟินแลนด์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน WARTSILA ที่มีกำลังการผลิต 9 เมกะวัตต์จะทำให้ลูกค้าเสียค่าใช้จ่ายประมาณ 14 ล้านยูโร โรงไฟฟ้าพลังความร้อนกังหันก๊าซที่คล้ายกันซึ่งใช้หน่วยเฟิร์สคลาสแบบครบวงจรจะมีราคา 15.3 ล้านดอลลาร์
เครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สกับหน่วยกังหันแก๊ส - นิเวศวิทยา
เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมอย่างไร
ควรสังเกตว่าหน่วยลูกสูบก๊าซนั้นด้อยกว่าหน่วยกังหันก๊าซในแง่ของการปล่อย NOx เนื่องจากน้ำมันเครื่องไหม้ หน่วยลูกสูบจึงมีระดับการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศสูงกว่าหน่วยกังหันก๊าซเล็กน้อย
แต่สิ่งนี้ไม่สำคัญ: SES จะขอระดับพื้นหลังตามความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต ณ ตำแหน่งของ mini-CHP หลังจากนั้น จะมีการคำนวณการกระจายตัวเพื่อให้ "การเติม" สารอันตรายจาก mini-CHP เพิ่มเข้าไป ไปที่พื้นหลังไม่นำไปสู่ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต โดยการวนซ้ำหลายครั้ง ความสูงขั้นต่ำจะถูกเลือก ปล่องไฟซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของ SanPiN การเพิ่มจากสถานี 16 MW ในแง่ของการปล่อย NOx นั้นไม่สำคัญนัก: ด้วยความสูงของปล่องไฟ 30 ม. - 0.2 MAC ที่ 50 ม. - 0.1 MAC
ระดับการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายจากโรงงานกังหันก๊าซที่ทันสมัยส่วนใหญ่จะต้องไม่เกิน 20-30 ppm และในบางโครงการอาจมีนัยสำคัญบางประการ
หน่วยลูกสูบจะพบกับการสั่นสะเทือนและเสียงความถี่ต่ำระหว่างการทำงาน การนำเสียงรบกวนไปสู่ค่ามาตรฐานนั้นเป็นไปได้ คุณเพียงแค่ต้องมีโซลูชันทางวิศวกรรมที่เหมาะสม นอกจากการคำนวณการกระจายเมื่อพัฒนาส่วนแล้ว เอกสารโครงการ“การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม” เป็นการคำนวณทางเสียงและตรวจสอบว่าโซลูชันการออกแบบที่เลือกและวัสดุที่ใช้ตรงตามข้อกำหนดของ SanPiN ในแง่ของเสียงรบกวนหรือไม่
อุปกรณ์ใด ๆ ปล่อยเสียงรบกวนในช่วงความถี่ที่แน่นอน การติดตั้งกังหันก๊าซไม่สามารถรอดพ้นจากวิกฤติครั้งนี้ได้
การติดตั้งลูกสูบแก๊สกับเครื่องยนต์กังหันแก๊ส - ข้อสรุป
ภายใต้โหลดเชิงเส้นและการปฏิบัติตามกฎ N+1 สามารถใช้เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซเป็นแหล่งจ่ายพลังงานหลักได้ โรงไฟฟ้าดังกล่าวจำเป็นต้องมีหน่วยสำรองและถังเก็บสำหรับเชื้อเพลิงประเภทที่สอง - ดีเซล
ในช่วงกำลังสูงถึง 40-50 MW การใช้มอเตอร์ลูกสูบใน mini-CHP ถือว่าสมเหตุสมผลอย่างยิ่ง
ในกรณีของการใช้ชุดลูกสูบแก๊ส ผู้บริโภคสามารถหลีกเลี่ยงการจ่ายไฟจากภายนอกได้อย่างสมบูรณ์ แต่ต้องใช้วิธีการที่รอบคอบและสมดุลเท่านั้น
หน่วยลูกสูบสามารถใช้เป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองหรือฉุกเฉินได้
ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากหน่วยลูกสูบคือกังหันก๊าซขนาดเล็ก จริงอยู่ที่ราคาของไมโครเทอร์ไบน์สูงชันมากและมีมูลค่าประมาณ ~ 2,500–4,000 ดอลลาร์ต่อกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้ง 1 กิโลวัตต์!
การเปรียบเทียบหน่วยกังหันก๊าซและเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ mini-CHP แสดงให้เห็นว่าการติดตั้งกังหันก๊าซเป็นไปได้ที่โรงงานใด ๆ ที่มีโหลดไฟฟ้ามากกว่า 14-15 MW แต่เนื่องจากมีปริมาณการใช้ก๊าซสูง กังหันจึงเป็น แนะนำสำหรับโรงไฟฟ้าที่มีกำลังสูงกว่ามาก - 50-70 MW
สำหรับโรงงานยุคใหม่หลายแห่ง ชั่วโมงการทำงาน 200,000 ชั่วโมงไม่ใช่ค่าวิกฤต และขึ้นอยู่กับตารางการบำรุงรักษาตามกำหนดการและการเปลี่ยนชิ้นส่วนกังหันตามระยะที่อาจเกิดการสึกหรอ: แบริ่ง หัวฉีด อุปกรณ์เสริมต่างๆ (ปั๊ม พัดลม) การทำงานเพิ่มเติมของแก๊ส โรงงานกังหันยังคงมีความเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ ชุดลูกสูบก๊าซคุณภาพสูงในปัจจุบันสามารถเอาชนะชั่วโมงการทำงานได้ถึง 200,000 ชั่วโมงเช่นกัน
สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากแนวปฏิบัติสมัยใหม่ในการดำเนินงานของโรงงานกังหันก๊าซ/ลูกสูบก๊าซทั่วโลก
เมื่อเลือกหน่วยกำลังของโรงไฟฟ้าอัตโนมัติ จำเป็นต้องได้รับคำปรึกษาจากผู้เชี่ยวชาญ!
คำแนะนำและการกำกับดูแลจากผู้เชี่ยวชาญก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกันในระหว่างการก่อสร้างโรงไฟฟ้าอัตโนมัติ ในการแก้ปัญหา คุณต้องมีบริษัทวิศวกรรมที่มีประสบการณ์และโครงการที่เสร็จสมบูรณ์
วิศวกรรมช่วยให้คุณตัดสินใจได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นกลาง และเป็นกลาง และเลือกอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมเพื่อเลือกการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุด - การกำหนดค่าของโรงไฟฟ้าในอนาคตของคุณ
วิศวกรรมที่ผ่านการรับรองช่วยให้คุณประหยัดเงินได้มากสำหรับลูกค้า ซึ่งคิดเป็น 10–40% ของต้นทุนทั้งหมด วิศวกรรมจากผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดอันมีค่าใช้จ่ายสูงในการออกแบบและในการเลือกซัพพลายเออร์อุปกรณ์
ในการผลิตแบบอัตโนมัติ - พลังงานขนาดเล็ก ได้รับความสนใจอย่างมากเมื่อเร็ว ๆ นี้ กังหันก๊าซพลังที่แตกต่าง โรงไฟฟ้าที่ฐาน กังหันก๊าซใช้เป็นแหล่งไฟฟ้าหลักหรือสำรองของไฟฟ้าและพลังงานความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมหรือในครัวเรือน กังหันก๊าซเนื่องจากส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้งานในทุกสภาพอากาศของรัสเซีย พื้นที่ใช้งาน กังหันก๊าซใช้งานได้จริงไม่จำกัด: อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ สถานประกอบการอุตสาหกรรม โครงสร้างที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน
ปัจจัยบวกในการใช้งาน กังหันก๊าซในภาคที่อยู่อาศัยและบริการชุมชนคือเนื้อหาของการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายในก๊าซไอเสีย NO x และ CO อยู่ที่ระดับ 25 และ 150 ppm ตามลำดับ (สำหรับหน่วยลูกสูบค่าเหล่านี้จะสูงกว่ามาก) ซึ่งทำให้เป็นไปได้ เพื่อติดตั้งโรงไฟฟ้าใกล้กับอาคารที่พักอาศัย การใช้งาน กังหันก๊าซเนื่องจากหน่วยไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าหลีกเลี่ยงการสร้างปล่องไฟสูง
ขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ กังหันก๊าซติดตั้งหม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้งแบบไอน้ำหรือน้ำร้อนซึ่งช่วยให้สามารถรับไอน้ำ (แรงดันต่ำ, ปานกลาง, สูง) จากโรงไฟฟ้าตามความต้องการทางเทคโนโลยีหรือ น้ำร้อน(DHW) ที่มีค่าอุณหภูมิมาตรฐาน คุณสามารถรับไอน้ำและน้ำร้อนได้ในเวลาเดียวกัน พลังของพลังงานความร้อนที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซมักจะเป็นสองเท่าของพลังงานไฟฟ้า
ที่โรงไฟฟ้าด้วย กังหันก๊าซในการกำหนดค่านี้ ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้นเป็น 90% ประสิทธิภาพสูงใช้ กังหันก๊าซเนื่องจากมั่นใจได้ในหน่วยกำลังในระหว่างการใช้งานระยะยาวสูงสุด โหลดไฟฟ้า. ด้วยกำลังที่สูงเพียงพอ กังหันก๊าซมีความเป็นไปได้ในการใช้กังหันไอน้ำร่วมกัน มาตรการนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเป็น 53%
โรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันแก๊สมีราคาเท่าไหร่? ราคาเต็มของมันอยู่ที่เท่าไร? ราคาแบบครบวงจรรวมอะไรบ้าง?
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนอัตโนมัติที่ใช้กังหันแก๊สมีราคาแพงเพิ่มเติมมาก แต่มักจะเรียบง่าย อุปกรณ์ที่จำเป็น(ตัวอย่างชีวิตจริง – โครงการที่เสร็จสมบูรณ์) การใช้อุปกรณ์ชั้นหนึ่งต้นทุนของโรงไฟฟ้าแบบครบวงจรในระดับนี้จะต้องไม่เกิน 45,000 - 55,000 รูเบิลต่อพลังงานไฟฟ้าที่ติดตั้ง 1 กิโลวัตต์ ราคาสุดท้ายของโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันแก๊สขึ้นอยู่กับงานเฉพาะและความต้องการของผู้บริโภค ราคานี้รวมงานออกแบบ ก่อสร้าง และทดสอบการใช้งานแล้ว กังหันก๊าซเองเป็นหน่วยกำลังโดยไม่มีอุปกรณ์เพิ่มเติมขึ้นอยู่กับ บริษัท ผู้ผลิตและพลังงานมีราคาตั้งแต่ 400 ถึง 800 ดอลลาร์ต่อ 1 กิโลวัตต์
หากต้องการรับข้อมูลเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายในการสร้างโรงไฟฟ้าหรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในกรณีเฉพาะของคุณ คุณต้องส่งแบบสอบถามที่กรอกเสร็จแล้วมายังบริษัทของเรา หลังจากนี้ หลังจาก 2-3 วัน ลูกค้า-ลูกค้าจะได้รับข้อเสนอด้านเทคนิคและเชิงพาณิชย์เบื้องต้น - TCP (ตัวอย่างโดยย่อ) ตาม TCP ลูกค้าจะตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซ ตามกฎแล้ว ก่อนตัดสินใจ ลูกค้าจะไปเยี่ยมชมโรงงานที่มีอยู่เพื่อชมโรงไฟฟ้าที่ทันสมัยด้วยตาของเขาเอง และ "สัมผัสทุกสิ่งด้วยมือของเขาเอง" ลูกค้าจะได้รับคำตอบสำหรับคำถามของเขาโดยตรงที่ไซต์
การก่อสร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซมักมีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดของการก่อสร้างแบบบล็อกโมดูลาร์ การออกแบบแบบแยกส่วนช่วยให้มั่นใจในความพร้อมของโรงงานในระดับสูงสำหรับโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ และลดเวลาการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงาน
กังหันก๊าซ - เลขคณิตเล็กน้อยเกี่ยวกับต้นทุนพลังงานที่ผลิตได้
เพื่อผลิตไฟฟ้าขนาด 1 กิโลวัตต์ กังหันก๊าซใช้เชื้อเพลิงก๊าซเพียง 0.29–0.37 ลบ.ม./ชั่วโมง เมื่อเผาก๊าซหนึ่งลูกบาศก์เมตร กังหันก๊าซจะผลิตไฟฟ้าได้ 3 กิโลวัตต์และพลังงานความร้อน 4-6 กิโลวัตต์ ด้วยราคา (เฉลี่ย) สำหรับก๊าซธรรมชาติในปี 2554 3 รูเบิล ต่อ 1 m³ ค่าไฟฟ้า 1 kW ที่ได้จากกังหันแก๊สจะอยู่ที่ประมาณ 1 รูเบิล นอกจากนี้ผู้บริโภคยังได้รับพลังงานความร้อนฟรี 1.5–2 กิโลวัตต์!
ด้วยแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติจากโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซ ค่าไฟฟ้าและความร้อนที่ผลิตได้ต่ำกว่าอัตราภาษีปัจจุบันในประเทศ 3-4 เท่าและไม่ได้คำนึงถึงสิ่งนี้ ค่าใช้จ่ายที่สูงการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าของรัฐ (60,000 รูเบิลต่อ 1 กิโลวัตต์ในภูมิภาคมอสโก, 2554)
การก่อสร้างโรงไฟฟ้าอัตโนมัติบนพื้นฐานของ กังหันก๊าซช่วยให้ประหยัดได้มาก เงินด้วยการขจัดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและการดำเนินงานสายส่งไฟฟ้า (PTL) ที่มีราคาแพง โรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซจะสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าและความร้อนสำหรับทั้งองค์กรหรือองค์กร และภูมิภาคโดยรวมได้อย่างมาก
ระดับของระบบอัตโนมัติของโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซทำให้สามารถกำจัดพนักงานซ่อมบำรุงจำนวนมากได้ ระหว่างดำเนินการ โรงไฟฟ้าก๊าซการดำเนินงานนี้ได้รับการรับรองโดยคนเพียงสามคนเท่านั้น ได้แก่ เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงาน ช่างไฟฟ้าประจำหน้าที่ และช่างเครื่องประจำหน้าที่ ในกรณีฉุกเฉิน จะมีการจัดเตรียมระบบป้องกันที่เชื่อถือได้เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของบุคลากรและความปลอดภัยของระบบและชุดประกอบกังหันแก๊ส
อากาศในบรรยากาศผ่านช่องอากาศเข้าที่ติดตั้งระบบกรอง (ไม่แสดงในแผนภาพ) จะถูกส่งไปยังอินพุตของคอมเพรสเซอร์ตามแนวแกนแบบหลายขั้นตอน คอมเพรสเซอร์จะอัดอากาศในชั้นบรรยากาศและจ่ายแรงดันสูงไปยังห้องเผาไหม้ ในเวลาเดียวกันเชื้อเพลิงก๊าซจำนวนหนึ่งจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ของกังหันผ่านหัวฉีด เชื้อเพลิงและอากาศผสมกันและจุดติดไฟ ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศจะเผาไหม้และปล่อยพลังงานจำนวนมาก พลังงานของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของก๊าซจะถูกแปลงเป็นงานกลเนื่องจากการหมุนของใบพัดกังหันโดยไอพ่นของก๊าซร้อน พลังงานที่ได้รับส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการอัดอากาศในคอมเพรสเซอร์กังหัน งานส่วนที่เหลือจะถ่ายโอนไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผ่านแกนขับเคลื่อน งานนี้เป็นงานที่มีประโยชน์ของกังหันแก๊ส ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 500-550 °C จะถูกปล่อยออกทางท่อไอเสียและตัวกระจายความร้อนของกังหัน และสามารถนำมาใช้เพิ่มเติม เช่น ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อให้ได้พลังงานความร้อน
กังหันก๊าซในฐานะเครื่องยนต์ มีความหนาแน่นของกำลังสูงสุดในบรรดาเครื่องยนต์สันดาปภายใน มากถึง 6 กิโลวัตต์/กก.
สามารถใช้เชื้อเพลิงกังหันก๊าซต่อไปนี้: น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล แก๊ส
ข้อดีอย่างหนึ่งของกังหันก๊าซสมัยใหม่คือมีอายุการใช้งานยาวนาน วงจรชีวิต- อายุการใช้งานของมอเตอร์ (รวมสูงสุด 200,000 ชั่วโมง ก่อนการซ่อมใหญ่ 25,000–60,000 ชั่วโมง)
ทันสมัย กังหันก๊าซมีความน่าเชื่อถือสูง มีหลักฐานการดำเนินงานต่อเนื่องของบางหน่วยงานเป็นเวลาหลายปี
ซัพพลายเออร์กังหันก๊าซหลายรายผลิตขึ้น การปรับปรุงครั้งใหญ่อุปกรณ์ที่ไซต์งาน การเปลี่ยนส่วนประกอบแต่ละชิ้นโดยไม่ต้องขนส่งไปยังผู้ผลิต ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านเวลาได้อย่างมาก
ความเป็นไปได้ของการทำงานระยะยาวในช่วงพลังงานตั้งแต่ 0 ถึง 100% การไม่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำการใช้งานเชื้อเพลิงสองประเภท - ทั้งหมดนี้ทำให้กังหันก๊าซ หน่วยพลังงานยอดนิยมสำหรับโรงไฟฟ้าอัตโนมัติสมัยใหม่
การใช้กังหันก๊าซอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดคือที่กำลังการผลิตไฟฟ้าโดยเฉลี่ย และที่กำลังการผลิตที่สูงกว่า 30 เมกะวัตต์ ทางเลือกนั้นชัดเจน
“เทอร์โบชาร์จเจอร์”, “เทอร์โบเจ็ท”, “เทอร์โบพร็อป” - คำเหล่านี้ได้เข้าสู่คำศัพท์ของวิศวกรแห่งศตวรรษที่ 20 ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการบำรุงรักษาอย่างแน่นหนา ยานพาหนะและติดตั้งระบบไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ พวกเขายังใช้ในด้านที่เกี่ยวข้องและการโฆษณา เมื่อต้องการให้ชื่อผลิตภัณฑ์บ่งบอกถึงพลังพิเศษและประสิทธิภาพ กังหันก๊าซมักใช้ในการบิน จรวด เรือ และโรงไฟฟ้า มีโครงสร้างอย่างไร? มันใช้ก๊าซธรรมชาติหรือไม่ (ตามที่คุณคิดจากชื่อ) และเป็นก๊าซประเภทใด? กังหันแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในประเภทอื่นอย่างไร? ข้อดีและข้อเสียของมันคืออะไร? บทความนี้มีความพยายามที่จะตอบคำถามเหล่านี้ให้ครบถ้วนที่สุด
UEC ผู้นำด้านวิศวกรรมชาวรัสเซีย
รัสเซียไม่เหมือนกับรัฐเอกราชอื่นๆ ที่ก่อตั้งขึ้นหลังจากการล่มสลายของสหภาพโซเวียต โดยสามารถรักษาอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรไว้ได้เป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริษัท Saturn ดำเนินธุรกิจด้านการผลิตโรงไฟฟ้าเฉพาะกิจ กังหันก๊าซของบริษัทถูกนำมาใช้ในการต่อเรือ อุตสาหกรรมวัตถุดิบ และภาคพลังงาน ผลิตภัณฑ์เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งต้องใช้วิธีการพิเศษระหว่างการติดตั้ง การแก้จุดบกพร่อง และการใช้งาน ตลอดจนความรู้พิเศษและอุปกรณ์ราคาแพงสำหรับการบำรุงรักษาตามปกติ บริการทั้งหมดนี้มีให้สำหรับลูกค้าของ บริษัท "UEC - กังหันก๊าซ" ตามที่เรียกกันในปัจจุบัน มีองค์กรดังกล่าวไม่มากนักในโลกแม้ว่าหลักการของผลิตภัณฑ์หลักจะดูเรียบง่ายเมื่อมองแวบแรก ประสบการณ์ที่สั่งสมมามีความสำคัญอย่างยิ่ง ทำให้สามารถคำนึงถึงรายละเอียดปลีกย่อยทางเทคโนโลยีมากมาย โดยที่ไม่สามารถบรรลุการทำงานของเครื่องที่คงทนและเชื่อถือได้ นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของกลุ่มผลิตภัณฑ์ UEC: กังหันก๊าซ โรงไฟฟ้า หน่วยสูบก๊าซ ในบรรดาลูกค้า ได้แก่ Rosatom, Gazprom และ "ปลาวาฬ" อื่น ๆ อุตสาหกรรมเคมีและพลังงาน
การผลิตดังกล่าว เครื่องจักรที่ซับซ้อนต้องใช้แนวทางเฉพาะในแต่ละกรณี ปัจจุบันการคำนวณกังหันแก๊สเป็นแบบอัตโนมัติทั้งหมด แต่วัสดุและคุณสมบัติของไดอะแกรมการติดตั้งมีความสำคัญในแต่ละกรณี
และทุกอย่างเริ่มต้นง่ายๆ...
ค้นหาและจับคู่
มนุษยชาติได้ทำการทดลองครั้งแรกในการแปลงพลังงานการแปลของการไหลให้เป็นแรงหมุนในสมัยโบราณ โดยใช้กังหันน้ำธรรมดา ทุกอย่างง่ายมาก ของเหลวไหลจากบนลงล่าง และใบมีดก็ไหลไปตามนั้น ล้อที่ติดตั้งไว้รอบปริมณฑลจะหมุน กังหันลมก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน จากนั้นก็มาถึงยุคแห่งไอน้ำ และการหมุนของวงล้อก็เร็วขึ้น อย่างไรก็ตามสิ่งที่เรียกว่า "aeolipil" ซึ่งประดิษฐ์โดยนกกระสากรีกโบราณเมื่อประมาณ 130 ปีก่อนการประสูติของพระคริสต์เป็นเครื่องจักรไอน้ำที่ทำงานบนหลักการนี้อย่างแม่นยำ โดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นกังหันก๊าซตัวแรกที่วิทยาศาสตร์ประวัติศาสตร์รู้จัก (ท้ายที่สุดแล้ว ไอน้ำก็คือก๊าซ) สถานะของการรวมตัวน้ำ). ปัจจุบันยังคงเป็นธรรมเนียมที่จะต้องแยกแนวคิดทั้งสองนี้ออกจากกัน ในเวลานั้นในอเล็กซานเดรีย พวกเขาตอบสนองต่อสิ่งประดิษฐ์ของเฮรอนโดยไม่กระตือรือร้นมากนัก แม้ว่าจะด้วยความอยากรู้อยากเห็นก็ตาม อุปกรณ์อุตสาหกรรมประเภทกังหันปรากฏเฉพาะในปลายศตวรรษที่ 19 หลังจากการสร้างโดย Swede Gustaf Laval ซึ่งเป็นหน่วยกำลังที่ใช้งานอยู่เครื่องแรกของโลกที่ติดตั้งหัวฉีด วิศวกร Parsons ทำงานในทิศทางเดียวกันโดยประมาณ โดยเตรียมเครื่องจักรของเขาด้วยขั้นตอนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน
กำเนิดกังหันก๊าซ
หนึ่งศตวรรษก่อนหน้านี้ John Barber คนหนึ่งเกิดไอเดียอันยอดเยี่ยมขึ้นมา ทำไมคุณต้องให้ความร้อนไอน้ำก่อน การใช้ก๊าซไอเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยตรงจะไม่ง่ายกว่าหรือจึงช่วยลดการไกล่เกลี่ยที่ไม่จำเป็นในกระบวนการแปลงพลังงาน นี่คือลักษณะของกังหันก๊าซจริงเครื่องแรก สิทธิบัตรปี 1791 สรุปแนวคิดพื้นฐานสำหรับใช้ในรถม้า แต่ในปัจจุบัน องค์ประกอบของสิทธิบัตรดังกล่าวถูกนำมาใช้ในจรวด รถถังบนเครื่องบิน และเครื่องยนต์ของรถยนต์สมัยใหม่ กระบวนการสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นเริ่มต้นในปี 1930 โดย Frank Whittle เขามีความคิดที่จะใช้กังหันในการขับเคลื่อนเครื่องบิน ต่อมาได้รับการพัฒนาในโครงการเทอร์โบพร็อปและเทอร์โบเจ็ทหลายโครงการ
กังหันก๊าซนิโคลา เทสลา
นักวิทยาศาสตร์นักประดิษฐ์ที่มีชื่อเสียงมักจะเข้าหาประเด็นที่เขาศึกษาด้วยวิธีที่ไม่ได้มาตรฐานเสมอ ทุกคนเห็นได้ชัดว่าล้อที่มีไม้พายหรือไม้พาย "จับ" การเคลื่อนไหวของตัวกลางได้ดีกว่าวัตถุแบน ในลักษณะเฉพาะของเขา Tesla ได้พิสูจน์ว่าหากคุณประกอบระบบโรเตอร์จากดิสก์ที่จัดเรียงตามลำดับบนแกน จากนั้นเนื่องจากการไหลของก๊าซจับชั้นขอบเขต มันจะไม่หมุนแย่ลงและในบางกรณี ดียิ่งขึ้นกว่า ใบพัดหลายใบ จริงอยู่ทิศทางของสื่อที่เคลื่อนที่จะต้องเป็นแบบสัมผัสซึ่งไม่สามารถทำได้หรือเป็นที่ต้องการในหน่วยสมัยใหม่เสมอไป แต่การออกแบบนั้นง่ายขึ้นอย่างมาก - ไม่ต้องใช้ใบมีดเลย ยังไม่ได้สร้างกังหันก๊าซตามโครงการของ Tesla แต่บางทีแนวคิดนี้อาจเป็นเพียงการรอเวลาเท่านั้น
แผนภาพ
ตอนนี้เกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของเครื่อง เป็นการผสมผสานระหว่างระบบหมุนที่ติดตั้งบนแกน (โรเตอร์) และชิ้นส่วนที่อยู่นิ่ง (สเตเตอร์) ดิสก์ที่มีใบมีดทำงานวางอยู่บนเพลาทำให้เกิดโครงตาข่ายศูนย์กลางซึ่งสัมผัสกับก๊าซที่จ่ายภายใต้ความกดดันผ่านหัวฉีดพิเศษ จากนั้นก๊าซที่ขยายตัวจะเข้าสู่ใบพัดซึ่งติดตั้งใบมีดที่เรียกว่าคนงานด้วย ท่อพิเศษใช้สำหรับไอดีของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงและทางออก (ไอเสีย) คอมเพรสเซอร์ยังมีส่วนร่วมในโครงการโดยรวมด้วย สามารถทำตามหลักการที่แตกต่างกันได้ ขึ้นอยู่กับแรงดันใช้งานที่ต้องการ ในการใช้งาน พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกดึงออกจากแกนและนำไปใช้ในการอัดอากาศ กังหันก๊าซทำงานผ่านกระบวนการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง พร้อมด้วยปริมาณที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก เพลาหมุนพลังงานสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ วงจรดังกล่าวเรียกว่าวงจรเดียว แต่ถ้าทำซ้ำจะถือว่าเป็นหลายขั้นตอน
ข้อดีของกังหันเครื่องบิน
ประมาณกลางทศวรรษที่ห้าสิบมีเครื่องบินรุ่นใหม่ปรากฏขึ้นรวมถึงเครื่องบินโดยสาร (ในสหภาพโซเวียต ได้แก่ Il-18, An-24, An-10, Tu-104, Tu-114, Tu-124 ฯลฯ ) ในการออกแบบซึ่งในที่สุดเครื่องยนต์ลูกสูบของเครื่องบินก็ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์กังหันอย่างไม่อาจเพิกถอนได้ ซึ่งบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นของโรงไฟฟ้าประเภทนี้ ลักษณะของกังหันก๊าซมีคุณลักษณะเหนือกว่าเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์หลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของอัตราส่วนกำลัง/น้ำหนัก ซึ่งมีความสำคัญยิ่งต่อการบินด้วยไม่น้อย ตัวชี้วัดที่สำคัญความน่าเชื่อถือ ลดการใช้เชื้อเพลิง ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลง พารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้น ลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน กังหันมีความสำคัญน้อยกว่าต่อคุณภาพเชื้อเพลิง (ซึ่งไม่สามารถพูดถึงระบบเชื้อเพลิงได้) บำรุงรักษาได้ง่ายกว่า และไม่ต้องการน้ำมันหล่อลื่นมากนัก โดยทั่วไปเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนว่าพวกเขาไม่ได้ทำจากโลหะ แต่มีข้อได้เปรียบที่มั่นคง อนิจจาสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง
เครื่องยนต์กังหันแก๊สก็มีข้อเสียเช่นกัน
กังหันก๊าซจะร้อนขึ้นระหว่างการทำงานและถ่ายเทความร้อนไปยังองค์ประกอบโครงสร้างโดยรอบ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการบิน อีกครั้ง เมื่อใช้โครงร่างที่ได้รับการปรับเปลี่ยน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการล้างส่วนล่างของส่วนท้ายด้วยกระแสน้ำเจ็ต และตัวเรือนเครื่องยนต์เองก็ต้องการฉนวนกันความร้อนพิเศษและการใช้วัสดุทนไฟพิเศษที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้
การระบายความร้อนของกังหันก๊าซถือเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่ซับซ้อน ไม่ใช่เรื่องตลก พวกมันทำงานในโหมดการระเบิดถาวรที่เกิดขึ้นในร่างกาย ประสิทธิภาพในบางโหมดต่ำกว่าเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์อย่างไรก็ตามเมื่อใช้วงจรคู่ข้อเสียเปรียบนี้จะถูกกำจัดแม้ว่าการออกแบบจะซับซ้อนมากขึ้นเช่นเดียวกับกรณีที่รวมคอมเพรสเซอร์ "เพิ่ม" ไว้ในวงจร การเร่งความเร็วกังหันและเข้าสู่โหมดการทำงานต้องใช้เวลาพอสมควร ยิ่งเครื่องสตาร์ทและหยุดบ่อยเท่าไรก็ยิ่งเสื่อมสภาพเร็วขึ้นเท่านั้น
การสมัครที่ถูกต้อง
ไม่มีระบบใดที่ปราศจากข้อบกพร่อง สิ่งสำคัญคือต้องหาการใช้งานสำหรับแต่ละรายการซึ่งจะแสดงข้อดีของมันให้ชัดเจนยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น รถถังอย่าง American Abrams ซึ่งมีโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันแก๊ส สามารถเติมทุกสิ่งที่ลุกไหม้ได้ ตั้งแต่น้ำมันเบนซินออกเทนสูงไปจนถึงวิสกี้ และให้พลังงานมหาศาล ตัวอย่างนี้อาจไม่ประสบความสำเร็จนัก เนื่องจากประสบการณ์ในอิรักและอัฟกานิสถานได้แสดงให้เห็นความเปราะบางของใบพัดคอมเพรสเซอร์ต่อทราย กังหันก๊าซจะต้องได้รับการซ่อมแซมในสหรัฐอเมริกาที่โรงงานผลิต การเอาถังไปส่งกลับ และค่าบำรุงรักษาเอง พร้อมอะไหล่...
เฮลิคอปเตอร์ รัสเซีย อเมริกา และประเทศอื่นๆ รวมถึงเรือเร็วที่ทรงพลัง ประสบปัญหาการอุดตันน้อยกว่า จรวดเหลวไม่สามารถทำได้หากไม่มีพวกมัน
ทันสมัย เรือรบและเรือพลเรือนก็มีเครื่องยนต์กังหันแก๊สด้วย และยังมีพลังงาน
โรงไฟฟ้าไตรเจเนอเรเตอร์
ปัญหาที่ผู้ผลิตเครื่องบินต้องเผชิญไม่ใช่เรื่องน่ากังวลสำหรับผู้ผลิตเครื่องบิน อุปกรณ์อุตสาหกรรมเพื่อการผลิตไฟฟ้า ในกรณีนี้ น้ำหนักไม่สำคัญอีกต่อไป และคุณสามารถมุ่งเน้นไปที่พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพโดยรวมได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันแก๊สมีโครงขนาดใหญ่ โครงที่เชื่อถือได้ และใบพัดที่หนากว่า ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะใช้ความร้อนที่เกิดขึ้น ใช้สำหรับความต้องการที่หลากหลาย ตั้งแต่การรีไซเคิลครั้งที่สองในตัวระบบเอง ไปจนถึงการทำความร้อนภายในอาคารและการจ่ายความร้อนของหน่วยทำความเย็นแบบดูดซับ วิธีการนี้เรียกว่า trigenerator และมีประสิทธิภาพในโหมดนี้เข้าใกล้ 90%
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
สำหรับกังหันแก๊ส ไม่ได้สร้างความแตกต่างโดยพื้นฐานว่าแหล่งกำเนิดของตัวกลางที่ให้ความร้อนที่ให้พลังงานแก่ใบพัดคืออะไร นี่อาจเป็นส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ถูกเผาไหม้หรือเพียงแค่ไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (ไม่จำเป็นต้องเป็นน้ำ) สิ่งสำคัญคือช่วยให้มั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะไม่ถูกรบกวน ที่แกนกลางของมัน โรงไฟฟ้าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เรือดำน้ำ เรือบรรทุกเครื่องบิน เรือตัดน้ำแข็ง และเรือผิวน้ำทางทหารบางลำ (เช่น เรือลาดตระเวนติดขีปนาวุธ ปีเตอร์มหาราช) ล้วนมีพื้นฐานอยู่บนกังหันก๊าซ (GTU) ที่หมุนด้วยไอน้ำ ปัญหาด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมเป็นตัวกำหนดวงจรหลักแบบปิด ซึ่งหมายความว่าสารระบายความร้อนปฐมภูมิ (ในตัวอย่างนี้บทบาทนี้แสดงโดยตะกั่ว ตอนนี้ถูกแทนที่ด้วยพาราฟินแล้ว) จะไม่ออกจากโซนเครื่องปฏิกรณ์ โดยไหลไปรอบ ๆ องค์ประกอบของเชื้อเพลิงเป็นวงกลม สารทำงานจะถูกให้ความร้อนในวงจรต่อมาและระเหยไป คาร์บอนไดออกไซด์ฮีเลียมหรือไนโตรเจนหมุนวงล้อกังหัน
ประยุกต์กว้าง
การติดตั้งที่ซับซ้อนและขนาดใหญ่มักจะมีลักษณะเฉพาะเสมอ โดยผลิตเป็นชุดเล็กๆ หรือแม้แต่ทำสำเนาเพียงชุดเดียว ส่วนใหญ่แล้วหน่วยที่ผลิตในปริมาณมากจะใช้ในภาคเศรษฐกิจที่สงบสุขเช่นสำหรับการสูบวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนผ่านท่อ สิ่งเหล่านี้ล้วนผลิตโดยบริษัท ODK ภายใต้แบรนด์ Saturn กังหันก๊าซของสถานีสูบน้ำสอดคล้องกับชื่ออย่างสมบูรณ์ พวกเขาสูบก๊าซธรรมชาติโดยใช้พลังงานในการทำงาน
