Газотурбинный: Газотурбинный двигатель подробно — Энциклопедия журнала «За рулем»

Газотурбинный двигатель подробно — Энциклопедия журнала «За рулем»

ИДЕЯ применить в автомобилях газотурбинные двигатели возникла давно. Но лишь за последние несколько лет их конструкция достигла той степени совершенства, которая дает им право на существование.
Высокий уровень развития теории лопаточных двигателей, металлургии и техники производства обеспечивает теперь реальную возможность создания надежных газотурбинных двигателей, способных с успехом заменить на автомобиле поршневые двигатели внутреннего сгорания.
Что представляет собой газотурбинный двигатель?
На рис. показана принципиальная схема такого двигателя. Ротационный компрессор, находящийся на одном валу с газовой турбиной, засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и нагнетает в камеру сгорания. Топливный насос, также приводимый в движение от вала турбины, нагнетает топливо в форсунку, установленную в камере сгорания. Газообразные продукты сгорания поступают через направляющий аппарат на рабочие лопатки колеса газовой турбины и заставляют его вращаться в одном, определенном направлении.

Газы, отработавшие в турбине, выпускаются в атмосферу через патрубок. Вал газовой турбины вращается в подшипниках.
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинный двигатель обладает весьма существенными преимуществами. Правда, он тоже еще не свободен от недостатков, но они постепенно ликвидируются по мере развития конструкции.
Характеризуя газовую турбину, прежде всего следует отметить, что она, как и паровая турбина, может развивать большие обороты. Это дает возможность получать значительную мощность от гораздо меньших по размерам (по сравнению с поршневыми) и почти в 10 раз более легких по весу двигателей.

Вращательное движение вала является по существу единственным видом движения в газовой турбине, в то время как в двигателе внутреннего сгорания, помимо вращательного движения коленчатого вала, имеет место возвратно-поступательное движение поршня, а также сложное движение шатуна. Газотурбинные двигатели не требуют специальных устройств для охлаждения. Отсутствие трущихся деталей при минимальном количестве подшипников обеспечивают длительную работоспособность и высокую надежность газотурбинного двигателя.
Для питания газотурбинного двигателя используется керосин либо топлива типа дизельных.
Основная причина, которая сдерживает развитие автомобильных газотурбинных двигателей, заключается в необходимости искусственно ограничивать температуру газов, поступающих на лопатки турбины. Это снижает коэффициент полезного действия двигателя и приводит к повышенному удельному расходу топлива (на 1 л. с ). Температуру газа приходится ограничивать для газотурбинных двигателей пассажирских и грузовых автомобилей в пределах 600—700°С, а в авиационных турбинах до 800—900°С потому, что еще очень дороги высокожаропрочные сплавы.
В настоящее время уже существуют некоторые способы повышения коэффициента полезного действия газотурбинных двигателей путем охлаждения лопаток, использования тепла отработавших газов для подогрева поступающего в камеры сгорания воздуха, производства газов в высоко эффективных свободно-поршневых генераторах, работающих по дизель-компрессорному циклу с высокой степенью сжатия и т. д. От успеха работ в этой области во многом зависит решение проблемы создания высокоэкономичного автомобильного газотурбинного двигателя.

Принципиальная схема двухвального газотурбинного двигателя с теплообменником

Большинство существующих автомобильных газотурбинных двигателей построено по так называемой двухвальной схеме с теплообменниками. Здесь для привода компрессора 1 служит специальная турбина 8, а для привода колес автомобиля — тяговая турбина 7. Валы турбин не соединены между собой. Газы из камеры сгорания 2 вначале поступают на лопатки турбины привода компрессора, а затем на лопатки тяговой турбины. Воздух, нагнетаемый компрессором, прежде чем поступить в камеры сгорания, подогревается в теплообменниках 3 за счет тепла, отдаваемого отработавшими газами. Применение двухвальной схемы создает выгодную тяговую характеристику газотурбинных двигателей, позволяющую сократить число ступеней в обычной коробке передач автомобиля и улучшить его динамические качества.

Ввиду того, что вал тяговой турбины механически не связан с валом турбины компрессора, число его оборотов может изменяться в зависимости от нагрузки, не оказывая существенного влияния на число оборотов вала компрессора. Вследствие этого характеристика крутящего момента газотурбинного двигателя имеет вид, представленный на рис., где для сопоставления нанесена также и характеристика поршневого автомобильного двигателя (пунктиром).
Из диаграммы видно, что у поршневого двигателя по мере уменьшения числа оборотов, происходящего под влиянием возрастающей нагрузки, крутящий момент вначале несколько возрастает, а затем падает. В то же время у двухвального газотурбинного двигателя крутящий момент автоматически возрастает по мере увеличения нагрузки. В результате необходимость в переключении коробки передач отпадает либо наступает значительно позже, чем у поршневого двигателя. С другой стороны, ускорения при разгоне у двухвального газотурбинного двигателя будут значительно большими.

Характеристика одновального газотурбинного двигателя отличается от показанной на рис. и, как правило, уступает, с точки зрения требований динамики автомобиля, характеристике поршневого двигателя (при равной мощности).

Принципиальная схема газотурбинного двигателя со свободно-поршневым генератором газа

Большую перспективу имеет газотурбинный двигатель. В этом двигателе газ для турбины вырабатывается в так называемом свободно-поршневом генераторе, представляющем собой двухтактный дизель и поршневой компрессор, объединенные в общем блоке. Энергия от поршней дизеля передается непосредственно поршням компрессора. Ввиду того, что движение поршневых групп осуществляется исключительно под действием давления газов и режим движения зависит только от протекания термодинамических процессов в дизельном и компрессорных цилиндрах, такой агрегат и называется свободно-поршневым. В его средней части расположен открытый с двух сторон цилиндр 4, имеющий прямоточную щелевую продувку, в котором протекает двухтактный рабочий процесс с воспламенением от сжатия. В цилиндре оппозитно перемещаются два поршня, один из которых 9 во время рабочего хода открывает, а во время возвратного хода закрывает выхлопные окна, прорезанные в стенках цилиндра.

Другой поршень 3 также открывает и закрывает продувочные окна. Поршни связаны между собой легким реечным или рычажным синхронизирующим механизмом, не показанным на схеме. Когда они сближаются, воздух, заключенный между ними, сжимается; к моменту достижения мертвой точки температура сжимаемого воздуха становится достаточной для воспламенения топлива, которое впрыскивается через форсунку 5. В результате сгорания топлива образуются газы, обладающие высокой температурой и давлением; они заставляют поршни разойтись в стороны, при этом поршень 9 открывает выхлопные окна, через которые газы устремляются в газосборник 7. Затем открываются продувочные окна, через которые в цилиндр 4 поступает сжатый воздух, вытесняет из цилиндра выхлопные газы, смешивается с ними и также поступает в газосборник. За то время, пока продувочные окна остаются открытыми, сжатый воздух успевает очистить цилиндр от выхлопных газов и заполнить его, подготовив таким образом двигатель к следующему рабочему ходу.
С поршнями 3 и 9 связаны компрессорные поршни 2, двигающиеся в своих цилиндрах. При расходящемся ходе поршней идет всасывание воздуха из атмосферы в компрессорные цилиндры, при этом самодействующие впускные клапана 10 открыты, а выпускные 11 закрыты. При встречном ходе поршней впускные клапана закрыты, а выпускные открыты и через них воздух нагнетается в ресивер 6, окружающий дизельный цилиндр. Поршни двигаются навстречу друг другу за счет энергии воздуха, накопившейся в буферных полостях 1 во время предыдущего рабочего хода. Газы из сборника 7 поступают в тяговую турбину 8, вал которой соединен с трансмиссией. Следующее сопоставление коэффициентов полезного действия показывает, что описанный газотурбинный двигатель уже сейчас по своей эффективности не уступает двигателям внутреннего сгорания:

Дизель 0,26—0,35
Двигатель бензиновый 0,22—0,26
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема без теплообменника 0,12-0,18
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема с теплообменником 0,15—0,25
Газовая турбина со свободно-поршневым генератором газа 0,25—0,35

Таким образом, КПД лучших образцов турбин не уступает КПД дизелей. Не случайно поэтому количество экспериментальных газотурбинных автомобилей различного типа возрастает с каждым годом. Все новые фирмы в различных странах объявляют о своих работах в этой области.

Схема реального газотурбинного двигателя

Этот двухкамерный двигатель, без теплообменника, имеет эффективную мощность 370 л. с. Топливом для него служит керосин. Скорость вращения вала компрессора достигает 26 000 об/мин, а скорость вращения вала тяговой турбины от 0 до 13 000 об/мин. Температура газов, поступающих на лопатки турбины, равна 815° Ц, давление воздуха на выходе из компрессора — 3,5 ат. Общий вес силовой установки, предназначенной для гоночного автомобиля, составляет 351 кг, причем газопроизводящая часть весит 154 кг, а тяговая часть с коробкой передач и передачей на ведущие колеса — 197 кг.

Газотурбинные танки в запас не уходят, они идут в Арктику — Российская газета

Сенсацией проходящего сейчас в рамках Международных военных игр танкового биатлона стало то, что его открыли газотурбинные Т-80УЕ-1. К тому же их экипажи были женскими.

К сожалению, организаторы соревнований танкисток фактически засекретили. Им запретили общаться с журналистами и даже с коллегами по биатлону — танкистами других команд. Если о необычных танковых экипажах подробно рассказать пока не получается, то о тех машинах, которыми управляли женщины, рассказать стоит. Тем более что танки с газотурбинными двигателями известны гораздо меньше, чем с дизельными.

Зачем вообще возникла необходимость ставить авиационный двигатель, приспособленный для чистого воздуха, на машину, которая работает в пыли и грязи? Тем более у нас были дизельные моторы для танков — одни из лучших в мире.

По одной из версий, в конце 1960-х руководством Минобороны СССР была поставлена задача создать танк прорыва. Одно из условий — многотопливность. Идеально для этого подходил газотурбинный двигатель. Он мог работать на всем, что горит. Танки, получившие название Т-80, были разработаны в КБ Кировского завода под руководством конструктора Николая Сергеевича Попова. Там же и выпускались. Позже к производству этих машин подключили завод «Трансмаш» в Омске.

На вооружение Советской армии Т-80, оснащенные газотурбинным двигателем ГТД-1000Т, поступили в 1976 году. Их максимально засекретили и сразу стали отправлять в танковые части советских войск, расквартированные в Восточной Европе. В случае начала большой войны армады этих машин должны были рвануть на запад по европейским автобанам. Танк легко развивал на шоссе скорость 80 км/час. А запасы топлива мог пополнять на любой АЗС, которых в Европе, как известно, много. Причем заливать в баки можно было все — и дизтопливо, и бензин, и керосин.

Эксперты НАТО не сомневались, что Т-80 дойдут до Ла-Манша за два-три дня, остановить их мог только ядерный удар.

После развала Варшавского Договора тысячи газотурбинных танков отправили на базы хранения куда-то за Урал. В Российской армии осталась одна дивизия — Кантемировская и несколько полков, имевших на своем вооружении Т-80. В эпоху безденежья 1990-х годов выпуск этих машин прекратили и всерьез задумались о снятии их с вооружения вообще, с последующей переплавкой. Действительно, Т-80 гораздо дороже в производстве и эксплуатации, чем дизельный Т-72. Ну и зачем нашей армии танки с принципиально разными двигателями? Проще и дешевле оставить один тип — дизельный.

По какому-то высшему провидению окончательное решение не приняли. И когда наша страна озаботилась защитой арктических территорий, выяснилось, что газотурбинный танк подходит для этих целей, как никакой другой. И хотя его боевые характеристики действительно схожи с дизельным аналогом, Т-80 — танк иного уровня, чем Т-72 или Т-90.

Например, «восьмидесятка» может идти по глубокому снежному насту, не проваливаясь. В отличие от дизелей газовая турбина позволяет трогаться с места очень плавно, без рывков и столь же плавно идти дальше. Наст уплотняется, но не рвется, и танк не зарывается в сугробы. Немаловажно и то, что газовая турбина, в отличие от дизеля, легко запускается при самом сильном морозе.

На прошлогоднем форуме «АРМИЯ-2018» было объявлено о начале масштабной и глубокой модернизации Т-80У. Стало ясно, что эти танки остаются в строю.

В открытой печати говорилось о том, какие качества приобретут обновленные машины.

Система управления огнем — и так одна из лучших в мире, станет еще более совершенной. Она будет включать лазерный дальномер, датчики ветра, скорости движения танка и цели, крена, температуры заряда и окружающей среды, танковый баллистический вычислитель. В совокупности с уникальной ходовой частью и высокой плавностью хода новая система управления позволит вести эффективный огонь на пересеченной местности при скорости до 35 км/час и любом положении башни. На такой скорости в движении прицельно стрелять не может ни один танк в мире.

На танке устанавливается оригинальная система кондиционирования и обогрева. Она обеспечивает индивидуальную подводку прохладного или теплого воздуха каждому члену экипажа.

Модернизированный Т-80 будет оснащен многотопливным газотурбинным двигателем мощностью 1250 л.с. Проработан двигатель мощностью 1400 л.с. Отечественный газотурбинный танковый двигатель — вообще наша национальная гордость. Аналогичный двигатель танка «Абрамс» даже близко с ним ставить нельзя. Наш прекрасно работает не только в условиях северов, но и в пустынях. Он оборудован оригинальнейшим устройством, которое через определенные промежутки времени встряхивает работающий мотор, и вся налипающая на лопатках турбин грязь, песок и пыль отрываются и улетают в выхлоп.

Для Т-80 давно создана гидрообъемная передача. И если ее удастся внедрить в процессе модернизации, то количество органов управления сведется к минимуму — штурвал, педаль газа и педаль тормоза.

Уникальная особенность Т-80 — способность прыгать с места на 7 метров. И были случаи, когда в ходе еще первой чеченской войны Т-80, управляемые хорошо подготовленными экипажами, в таком прыжке уходили от уже выпущенной из РПГ-7 ракеты.

На одной из первых выставок IDEX, проходящих в Абу-Даби, Т-80У прыгнул с трамплина на дальность 14 метров. Это стало так и не превзойденным мировым рекордом. Т-80У получил имя «летающего» и долгие годы был неофициальным символом выставок IDEX. Американский «Абрамс» попытался повторить прыжок, но плюхнулся сразу за трамплином, да так, что у него лопнули трубопроводы, на песок потекло масло — танк еле уполз с показательной арены.

По совокупности боевых и эксплуатационных характеристик обновленная «восьмидесятка» может стать лучшим танком в мире. И надежным стражем наших северных земель. От своих дизельных собратьев он будет отличаться так же, как реактивный самолет от поршневых.

Кстати, эту особенность танкисты, получившие первые Т-80, почему-то не учли.

Для газотурбинных машин экипажи изначально надо было готовить абсолютно по-новому, а их учили по методичкам для дизельных танков. Возникало много проблем, в том числе по непомерному расходу топлива. Танкисты привыкли — если дизель запустишь, больше его не выключай, а то в критический момент не заведешь. Газовая турбина запускается сразу и в любой мороз. Но их первоначально гоняли как и дизели, поэтому тонны керосина буквально вылетали в трубу. Осознание пришло позже.

Сейчас при хорошо подготовленном экипаже Т-80У потребляет топлива не намного больше, чем Т-72, а динамические качества танков — не сопоставимы.

В Омске на заводе Транспортного машиностроения, где когда-то производили Т-80У, а сейчас занимаются их модернизацией, еще в конце 1990-х в инициативном порядке сделали два опытных танка, назвав их «Барс» и «Черный орел». Танку, предназначенному для службы в северных снегах, очень бы подошло позабытое сейчас имя «Барс».

Применение в нефтегазовой сфере | Kawasaki Heavy Industries

Благодаря проверенным технологиям проектирования Kawasaki, у газовых турбин Kawasaki превосходный КПД и сверхнизкие выбросы NOx. Они подходят для работы в базовой нагрузке, резервной генерации, а также как механический привод.

Нефтегазовое месторождение Ивафунэ-оки (предоставлено JAPEX)

Выработка энергии

Модельный ряд

Модель газовых турбин	M1A-13	M7A-03	L20A	L30A
Модель генератора	GPB15	GPB80	GPB180	GPB300
Выходная мощность кВт	1 510	7 410	17 970	28 450

*Номинально, условия ISO при 15ºC (59ºF) на уровне моря
Нет потерь на всасе / выхлопе
Относительная влажность 60 %
Природный газ (100%-ый Ch5, низшая теплотворная способность =35,8 МДж/Нм³ (960 бте/стандартный кубический фут))
Диффузионная камера сгорания без инжекции воды

---

Газотурбинный генератор GPB15 класса 1,5 МВт

Генераторный пэкедж GPB15

Газотурбинный двигатель серии M1A

*Номинально, условия ISO при 15ºC (59ºF) на уровне моря
Нет потерь на впуске / выхлопе
Относительная влажность 60 %
Природный газ (100%-ый Ch5, низшая теплотворная способность =35,8 МДж/Нм³ (960 бте/стандартный кубический фут))
Диффузионная камера сгорания без инжекции воды
Номинальная производительность на клеммах генератора (КПД генератора 96,5 %)

Технические характеристики
Особенности для нефтегазовой отрасли	Зона 2, Электрическая система Интегрированная смазочная система Трубопровод из нержавеющей стали 316L Двойное резервирование вытяжных вентиляторов
Газовая турбина M1A-13	Для непрерывной эксплуатации, одновальная 2-х ступенчатый центробежный компрессор Камера сгорания одинарная выносная Сухое подавление выбросов (опция) Двухтопливная (опция) Возможность использования резервного топлива (опция) 3-х ступенчатая, осевая турбина Самоустанавливающиеся упорные/опорные подшипники Датчик вибрации корпуса и радиальных вибраций вала
Редуктор	Планетарного типа
Частота вращения выходного вала редуктора	1 500 об/мин в режиме 50 Гц 1 800 об/мин в режиме 60 Гц
Генератор переменного тока	3-фазный, 4-проводной, синхронный, бесщеточная система возбуждения
Стартер	Электрический, с VFD Пневматическая система запуска (опция)
*Примерные габаритные размеры пэкеджа (Д х Ш х В)	6,2 м x 1,85 м x 2,5 м
*Примерная масса пэкеджа (сухая)	11 тонн

*Без впускной и вентиляционной системы

---

Газотурбинный генератор GPB80 класса 8 МВт

Пэкедж GPB80, для выработки энергии

Газотурбинный двигатель серии M7A

*Номинально, условия ISO при 15ºC (59ºF) на уровне моря
Потери на всасе: 0,98 КПа, Потери на выхлопе: 1,96 КПа
Относительная влажность 60 %
Природный газ (100%-ый Ch5, низшая теплотворная способность =35,8 МДж/Нм³ (960 бте/стандартный кубический фут))
Диффузионная камера сгорания без инжекции воды
Номинальная производительность на клеммах генератора (КПД генератора 97,8%)

Технические характеристики
Особенности для нефтегазовой отрасли	Зона 2, Электрическая система Интегрированная смазочная система Трубопровод из нержавеющей стали 316L
Газовая турбина M7A-03	Для непрерывной эксплуатации, одновальная 11-ступенчатый осевой компрессор с поворотными соплами Шесть камер сгорания выносного типа Сухое подавление выбросов (опция) Двухтопливная (опция) 4-х ступенчатая осевая турбина Самоустанавливающиеся упорные/опорные подшипники Датчик вибрации корпуса и радиальных вибраций вала
Редуктор	Планетарного типа
Частота вращения выходного вала редуктора	1 500 об/мин в режиме 50 Гц 1 800 об/мин в режиме 60 Гц
Генератор переменного тока	Возбуждение: 3 фазы, 4 провода, синхронный бесщеточный
Стартер	Система запуска с частотно-управляемым приводом
*Примерные габаритные размеры пэкеджа (Д х Ш х В)	11,9 м x 2,8 м x 3,7 м
*Примерная масса пэкеджа (сухая)	63 тонн

*Без впускной и вентиляционной системы

---

Газотурбинный генератор GPB180 класса 18 МВт

Газотурбинный двигатель L20A

---

Газотурбинный генератор GPB300 класса 30 МВт

Газотурбинный двигатель L30A

Механический привод

L30A

Газотурбинный двигатель L30A

*Номинально, условия ISO при 15ºC (59ºF) на уровне моря
Нет потерь на впуске / выхлопе
Относительная влажность 60 %
Природный газ (100%-ый Ch5, низшая теплотворная способность =35,8 МДж/Нм³ (960 бте/стандартный кубический фут))
Диффузионная камера сгорания без инжекции воды

Характеристики механического привода
Мощность на валу	30,9МВт
КПД на валу	41,3%
Удельный расход тепла	8 717кДж/кВт*ч
Частота вращения турбины	2 800 to 5 880 об. /мин.
Коэффициент давления	24,9
Расход выхлопных газов	88,7kg/s
Температура выхлопных газов	470 ºC

Контакты

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Контакты

Малоразмерный газотурбинный двигатель | Центр НТИ Новые производственные технологии на базе ИППТ СПбПУ

По заданию Минобрнауки России специалисты ИЦ ЦКИ разрабатывают методы проектирования и создания малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) для аддитивного производства.

Для реализации проекта применяются современные методы цифрового проектирования (разработка цифровых двойников изделий и процессов, виртуальные испытания).

1 этап

• Создана геометрическая модель МГТД на основе аналога с применением томографии и 3D-сканирования.

• Разработаны математические модели и проведены расчеты газодинамических процессов, включающие такие части МГТД, как входное устройство компрессора, рабочее колесо компрессора, спрямляющий аппарат компрессора, рабочее колесо турбины, сопловой аппарат, сопло.

Общий вид расчетной области компрессора

• Предложены варианты модификации элементов ГТД на основе анализа результатов расчета с использованием аддитивных технологий.

• Оценка усадки компонентов, изготовленных методом SLM.

Диффузор

 

2 этап

• Проведена оценка минимального запаса прочности ротора турбины с учетом моделирования теплового состояния ротора в сопряженной CHT (Conjugate Heat Transfer) постановке.

Поле распределения температуры за камерой сгорания

Поле распределения температуры ротора турбины

Конечно-элементная модель ротора турбины

Поле распределения эквивалентных напряжений по Мизесу

• Проведена топологическая оптимизация статора лопаточного аппарата компрессора с целью снижения массы.

а)

б)

Оптимизированный по массе диффузор:

а) сегмент диффузора; б) CAD-модель

а)

б)

Оптимизированная конструкция диффузора (3D-визуализация):

а) внешний вид детали; б) внутренняя структура детали

• Получена диаграмма Кэмпбелла с учетом жесткостных характеристик корпуса и опор ротора, с помощью которой были определены критические частоты вращения ротора, необходимые для проведения его балансировки в процессе сборки двигателя.

 

Ротор МГТД

Конечно-элементная модель ротора и корпуса двигателя:

а) ротор и корпус двигателя, вид в разрезе; б) конечно-элементная модель ротора и корпуса двигателя; в) конечно-элементная модель ротора

Собственные формы ротора при различных модах:

а) 1-я мода; б) 2-я мода; в) 3-я мода

• Проведена оценка собираемости двигателя с использованием напечатанных из пластика деталей.

Диффузор, изготовленный из пластика методом АТ

Общий вид пластикового макета двигателя, изготовленного методом АТ

• Разработан подход по определению долговечности и усталостной прочности элементов МГТД на примере конструкции камеры сгорания.

Конечно-элементная сетка для расчета НДС камеры сгорания

Контрольно-объёмная сетка для моделирования процессов течения газа и горения в камере сгорания

Результаты моделирования распределения температуры в рабочей среде камеры сгорания

Распределение температуры, полученное в результате газодинамического расчета

Поле распределения эквивалентных напряжений по Мизесу

Оценка долговечности конструкции камеры сгорания, количество циклов

Завершающий этап

На третьем этапе проекта была подготовлена РКД для производства МГТД с применением аддитивных технологий.

Произведенный опытный образец прошел валидационные испытания. До конца 2019 года запланирован этап натурных испытаний МГТД, укомплектованного деталями, произведенными по результатам оптимизации.

Целевая группа проекта включает в себя предприятия двигателестроения, в первую очередь – авиационного двигателестроения, такие как ПАО «ОДК-Сатурн», ОАО «Климов», ОАО «Пермский моторный завод», АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» и другие.

В России испытали напечатанный малоразмерный газотурбинный двигатель

Двигатель МГТД-20 на беспилотнике А30

ФПИ

Всероссийский институт авиационных материалов совместно с Фондом перспективных исследований провели в татарстанском авиационном центре «Казанбаш» испытания напечатанного газотурбинного двигателя МГТД-20. Согласно сообщению фонда, для испытаний двигатель установили на легкий беспилотный летательный аппарат А30, разработанный Опытно-конструкторским бюро имени Симонова. Состоявшиеся проверки признаны успешными.

ВИАМ занимается разработкой печатаемого газотурбинного двигателя с 2015 года. За прошедшие пять лет институт в рамках проекта разработал линейку малоразмерных газотурбинных двигателей, изготавливаемых с помощью аддитивных технологий. Линейка представлена силовыми установками, способными развивать тягу до 10, 20, 125 и 150 килограммов-силы (98, 196, 1225 и 1470 ньютонов соответственно). Основной целью проекта был поиск авиационных материалов, пригодных для аддитивных технологий изготовления элементов авиационных и ракетных двигателей.

Летные испытания проходил двигатель МГТД-20, способный развивать тягу до 22 килограммов-силы. Беспилотник, на который его установили, имеет размах крыла 3 метра и максимальную взлетную массу 40 килограммов, включая 10 килограммов полезной нагрузки. В полете аппарат с помощью напечатанного двигателя выполнил полет на высоте до 170 метров и сумел разогнаться до скорости в 154 километра в час. В полете рабочие обороты газотурбинного двигателя составили 58 тысяч в минуту, а максимальные — 101,6 тысячи в минуту.

По оценке разработчиков, благодаря использованию аддитивных технологий время изготовления основных элементов газотурбинных двигателей удалось уменьшить в 20 раз. Серийное производство напечатанных малоразмерных газотурбинных двигателей планируется начать в 2021-2022 году. Ранее сообщалось, что новыми силовыми установками будут оснащаться серийные самолет-мишень «Дань-М» и разведывательный беспилотник «Зеница».

Ранее российская компания «СуперОкс» провела первые испытания электрической двигательной установки, работающей на основе эффекта высокотемпературной сверхпроводимости. Испытания проходила платформа, включающая в себя аккумуляторную батарею, кабель, токоограничивающее устройство и электродвигатель. Проверки прошли успешно. Предполагается, что благодаря эффекту высокотмпературной сверхпроводимости можно добиться коэффициента полезного действия электромотора и питающей его системы 0,98.

Василий Сычёв

Категория Газотурбинные двигатели : ПАО «КАДВИ»

• Топливно-регулирующая аппаратура для ГТД

• Малоразмерные газотурбинные двигатели серии 9И56

• Малогабаритный газотурбинный агрегат ГТА-40 на базе ГТД 9И56

• Гидромеханическая трансмиссия для гусеничных шасси

• Газотурбинный двигатель ГТД-1250 и продукция на его базе

• Автономные средства электроснабжения на базе ГТД 9И56 СЭС-75

ОАО «КАДВИ» изготавливает газотурбинные двигатели мощностью от 40 до 200 кВт, комплектующие и средства электроснабжения для зенитных ракетных комплексов систем ГРАУ и ПВО, как находящихся на вооружении Министерства обороны РФ – С300ПС, С300ПМ (-1, -2), С300В, Шилка, Куб, Оса, Бук-М2Е, Тунгуска-М1, ТОР-М2Э, С-400 «Триумф», «Фаворит», «Антей-2500», так и для экспорта в другие страны.

ОАО «КАДВИ» является единственным в России предприятием, осуществляющим серийное изготовление и необходимые виды ремонта транспортного газотурбинного двигателя мощностью от 1000 до 1250 л.с. и моноблоков с ним для танка Т-80 и его модификаций.

ОАО «Кадви» участвует в разработке и изготовлении опытных промышленных образцов, осуществляет постановку образцов в соответствии с ГОСТ на серийное производство перспективных объектов для Министерства обороны РФ, таких, как модернизация ЗРС С300-В4, «Витязь ПВО», С-500, освоив для них новые САЭС 9И112М2, 9И114М2, 9И113М2 (мощностью 130 кВт), ГТА-40.

Rolls-Royce произвела 50-й газотурбинный двигатель серии MT30

С конвейера Rolls-Royce сошел на сегодняшний день пятидесятый по счету газотурбинный двигатель серии MT30 для заказчика из Японии, говорится в сообщении компании.

Серия MT30 является самыми мощными в мире газотурбинными двигателями в эксплуатации. Данные двигатели отличает эффективность и надежность при лучшем соотношении мощности и веса. Двигатели этой модели используются на сложных морских судах, таких как авианосцы Королевского флота класса Queen Elizabeth и военные корабли типа 26, корабль береговой обороны ВМС США класса Freedom и эсминцы DDG-1000, фрегат класса Daegu ВМС Южной Кореи, новый десантный корабль для перевозки вертолетов ВМС Италии и фрегат 30FFM морских сил самообороны Японии.

Две газотурбинные установки MT30, заказанных для Японии, пополнят парк из восьми двигателей для программы оборудования фрегатов первой серии 30FFM, которые придут на смену сторожевым кораблям классов Asagiri and Abukuma. Двигатели будут поставлены на японскую верфь Kawasaki Heavy Industries (KHI, партнер Rolls-Royce). За почти 50 лет сотрудничества производитель поставил более 200 судовых газотурбинных двигателей для японских морских сил самообороны.

Судостроительный завод KHI проведет комплексные испытания движительной системы 30FFM в своем центре до прибытия газотурбинных  турбины MT30 на японскую верфь в следующем году.

Эксплуатация судовых газотурбинных двигателей MT30 началась в 2008 году. Газотурбинный двигатель MT30, разработанный Rolls-Royce в 2004 году, является самым мощным и при этом компактным из действующих на сегодняшний день судовых двигателей. Конструкция двигателя основана на авиационном двигателе Trent 800, который используется на самолетах Boeing 777. В судовом двигателе использовано около 80% оригинальных деталей и узлов авиационного «собрата». Первоначально MT30 был построен в виде отдельных модулей на сборочной линии, где производятся аэрокосмические двигатели Trent в Дерби. Эти двигатели затем были собраны и протестированы Rolls-Royce на заводе Бристоль.‎

Двигатель MT30 спроектирован для морских военных судов, включая авианосцы. В оптимальном рабочем режиме МТ30 может обеспечить мощность 25 – 40 МВт (от 34 тыс. –  54 тыс. л.с.) при весе 24 тонны.

Rolls-Royce является ведущим мировым производителем двигателей, энергетических установок для наземного, морского и воздушного транспорта, в морской, энергетической и аэрокосмической отраслях для гражданского и оборонного применения. Компания поставила движительные установки для более чем 30 тыс. судов  работающих в шельфовых проектах, торговом судоходстве и оборонной отрасли. Rolls-Royce проектирует и производит дизельные двигатели и газовые турбины, гребные винты, подруливающие устройства, и гидромониторы, а также маневренные и стабилизирующие системы и палубные механизмы. В компании работает более 39 тыс. человек (включая 11 тыс. инженеров) в офисах, производственных и сервисных центрах в более чем 50 странах мира.

Как работают газотурбинные электростанции

Вы находитесь здесь

Главная »Как работают газотурбинные электростанции

Газовые турбины, устанавливаемые на многих современных электростанциях, работающих на природном газе, представляют собой сложные машины, но в основном они состоят из трех основных частей:

• Компрессор , который втягивает воздух в двигатель, нагнетает его и подает в камеру сгорания со скоростью сотни миль в час.
• Система сгорания , как правило, состоит из кольца топливных форсунок, которые впрыскивают постоянный поток топлива в камеры сгорания, где оно смешивается с воздухом. Смесь сжигается при температуре более 2000 градусов по Фаренгейту. При сгорании образуется высокотемпературный газовый поток под высоким давлением, который входит и расширяется через турбинную секцию.
• Турбина представляет собой сложный набор чередующихся неподвижных и вращающихся лопастей с профилем крыла. Когда горячий газ сгорания расширяется через турбину, он вращает вращающиеся лопасти.Вращающиеся лопасти выполняют двойную функцию: они приводят в действие компрессор, чтобы втянуть больше сжатого воздуха в секцию сгорания, и вращают генератор для выработки электроэнергии.

Наземные газовые турбины бывают двух типов: (1) двигатели с тяжелой рамой и (2) авиационные двигатели. Двигатели с тяжелой рамой характеризуются более низким коэффициентом давления (обычно ниже 20) и имеют тенденцию быть физически большими. Степень давления — это отношение давления нагнетания компрессора к давлению воздуха на входе.Двигатели на базе авиационных двигателей являются производными от реактивных двигателей, как следует из названия, и работают при очень высоких степенях сжатия (обычно превышающих 30). Двигатели на базе авиационных двигателей имеют тенденцию быть очень компактными и полезны там, где требуется меньшая выходная мощность. Поскольку турбины с большой рамой имеют более высокую выходную мощность, они могут производить большее количество выбросов и должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать низкие выбросы загрязняющих веществ, таких как NOx.

Одним из ключевых факторов удельного расхода топлива турбины является температура, при которой она работает.Более высокие температуры обычно означают более высокую эффективность, что, в свою очередь, может привести к более экономичной работе. Газ, протекающий через обычную турбину электростанции, может иметь температуру до 2300 градусов по Фаренгейту, но некоторые из критических металлов в турбине могут выдерживать температуры только от 1500 до 1700 градусов по Фаренгейту. Следовательно, воздух из компрессора может использоваться для охлаждения. ключевые компоненты турбины, снижающие конечный тепловой КПД.

Одним из главных достижений программы передовых турбин Министерства энергетики было преодоление предыдущих ограничений на температуру турбин с использованием комбинации инновационных технологий охлаждения и современных материалов.Усовершенствованные турбины, появившиеся в результате исследовательской программы Департамента, смогли повысить температуру на входе турбины до 2600 градусов по Фаренгейту — почти на 300 градусов выше, чем в предыдущих турбинах, и достичь КПД до 60 процентов.

Еще один способ повысить эффективность — это установка рекуператора или парогенератора с рекуперацией тепла (HRSG) для рекуперации энергии из выхлопных газов турбины. Рекуператор улавливает отходящее тепло в выхлопной системе турбины, чтобы предварительно нагреть воздух на выходе компрессора перед его поступлением в камеру сгорания.ПГРТ вырабатывает пар, улавливая тепло из выхлопных газов турбины. Эти котлы также известны как парогенераторы-утилизаторы. Пар высокого давления из этих котлов можно использовать для выработки дополнительной электроэнергии с помощью паровых турбин, такая конфигурация называется комбинированным циклом.

Газовая турбина простого цикла может достигать КПД преобразования энергии от 20 до 35 процентов. При более высоких температурах, достигнутых в турбинной программе Министерства энергетики, будущие газотурбинные установки с комбинированным циклом, работающие на водороде и синтез-газе, скорее всего, достигнут КПД 60 процентов или более.Когда отработанное тепло улавливается из этих систем для отопления или промышленных целей, общая эффективность энергетического цикла может приближаться к 80 процентам.

Краткая история газовых турбин GE

Июль знаменует собой две важные вехи, которые заставили газовую генерацию стать доминирующей формой производства электроэнергии: коммерческая эксплуатация первой в мире промышленной газовой турбины в Невшателе, Швейцария, в 1939 году и коммерческая эксплуатация первой газовой турбины в U. S. использовался для выработки электроэнергии — установка General Electric (GE) мощностью 3,5 МВт на станции Белл-Айл в Оклахома-Сити в 1949 году.

Компания

GE, которая на сегодняшний день является крупнейшим производителем оригинального оборудования в области газовых турбин, с тех пор разработала и внедрила несколько поколений газовых и паровых турбин, генераторов, парогенераторов с рекуперацией тепла (HRSG), конденсаторов и другого оборудования для баланса станции. . Вот как модельный ряд современных газовых турбин GE эволюционировал за последние 80 лет.

[Подробнее см. В этом эксклюзивном интервью с техническим директором GE Power Джоном Ламмасом: «Интервью POWER: что послужило толчком для технологического скачка в GE за последние 70 лет».“]

1939 Начало коммерческой эксплуатации первой в мире промышленной газовой турбины

Первая в мире промышленная газовая турбина, газовая турбина простого цикла мощностью 4 МВт, впервые заработала на полной мощности на муниципальной электростанции в Невшателе, Швейцария, 7 июля 1939 года. Турбина разработана Brown Boveri & Cie (BBC), компания, которая была основана в 1891 году в Бадене, Швейцария, но в 1988 году объединилась с ASEA AB и образовала ABB (ASEA Brown Boveri), а затем в 2000 году была продана как часть бизнеса ABB по производству электроэнергии компании Alstom.GE приобрела энергетический бизнес Alstom в 2015 году.

Газовая турбина Невшателя вводится в промышленную эксплуатацию в качестве резервного агрегата с КПД 17,4%. Турбина вращается со скоростью 3000 об / мин, имеет температуру на входе в турбину (TIT) 550 ° C (1022 ° F) и вырабатывает 15 400 кВт, из которых 11400 кВт потребляются компрессором при температуре воздуха на входе 20 ° C (68 ° F). Используемый в основном для режима ожидания и пикового режима, он работает почти 70 лет.

1949 Первая в Америке газовая турбина для производства электроэнергии

Первая газовая турбина GE, 3.Электростанция мощностью 5 МВт, установленная в отдельном здании, примыкающем к паровой установке мощностью 51 МВт на станции Belle Isle, принадлежащей Oklahoma Gas and Electric Co. , начинает подавать электроэнергию. Ось газовой турбины расположена горизонтально. Как отмечает Американское общество инженеров-механиков (ASME), «хотя эта установка была рассчитана на 3500 кВт, она на самом деле значительно превышала эту мощность в эксплуатации. Он часто давал электрическую мощность 5000 кВт, а с июля 1949 г. по июль 1952 г. средняя мощность составляла 4200 кВт.«Блок GE Frame 3, как сообщается, имел КПД около 17%. Примечательно, однако, что помимо выработки энергии, ее выхлопной газ также использовался для нагрева питательной воды для обычной паровой установки, что сделало ее первой в стране газовой турбиной, использованной в конфигурации «комбинированного цикла».

1951 Двухвальная производная

GE устанавливает три газотурбинные электростанции мощностью 5 МВт в Ратленде, штат Вермонт, на основе двухвальной производной рамы 3. Так называемые «киловаттные машины» включают сдвоенные промежуточные охладители и рекуператоры.

1953 Первая коммерческая газовая турбина с промежуточным охлаждением и рекуперацией с промежуточным нагревом

Технологические прорывы в отношении соотношения давлений в цикле, материалов и покрытий, которые следуют за установкой в ​​Невшателе, позволяют BBC повышать температуру на входе турбины до 1200F, а в 1953 году компания запускает установку Beznau II мощностью 27 МВт, повышая тепловую эффективность обоих. -блок мощностью 40 МВт Безнау в Швейцарии до 30%. Инженеры BBC, разработавшие двухвальную турбину Безнау, выжали «каждый бит эффективности из цикла Брайтона с ограниченными отношениями давления в цикле и максимальными температурами цикла», — писал С.Джан Гюлен в своей книге « Газовые турбины для производства электроэнергии », выпущенной в феврале 2019 года. «Конечным результатом была целая силовая установка вместо компактного двигателя на салазках».

1960 Первая коммерческая ПГУ

Вдохновленный открытием новых газовых месторождений в Нидерландах, NEWAG, австрийская энергетическая компания, вводит в эксплуатацию Korneuburg-A, парогазовую установку мощностью 75 МВт — одну из первых подобных станций, построенных в Европе. Станция состоит из двух турбин BBC Type 12 мощностью 25 МВт, паровой турбины мощностью 25 МВт и котла-утилизатора с дожиганием.Несмотря на свой низкий КПД (около 32,5%), агрегат работал на базовой нагрузке с 1960 по 1975 год, в среднем 6000 часов в год, но вскоре его эксплуатация становится нерентабельной, в основном из-за затрат на топливо и повышения КПД угольных станций. который появился в Европе с 1965 года и с тех пор используется в основном для выполнения служебных обязанностей.

1967 Первые специализированные заводы комбинированного цикла GE

После Великой аварии на северо-востоке в ноябре 1965 года регулирующие органы предписывают коммунальным предприятиям увеличивать запасы системного резерва путем установки определенного процента небольших локализованных быстрозапускных энергоблоков с возможностью аварийного запуска.GE устанавливает FS3 мощностью 11 МВт в городе Оттава, Онтарио, и FS5 мощностью 21 МВт в Wolverine Electric Ottawa, также в Онтарио. FS3 уже был испытан на морских судах и локомотивах США, отметил Рональд Хант, инженер-консультант, работающий в Институте инженеров дизельных и газовых турбин (IDGTE), в своей книге The Development and History of Газовая турбина для энергетики, промышленного и морского назначения .

1968 Первая турбина LM

Инженеры GE изменили конфигурацию турбореактивного двигателя J79, самолет, который впервые был запущен в 1955 году, в LM1500, турбину для промышленного и морского применения.Первый LM1500 — это турбина мощностью 13,3 МВт, установленная на атомной станции Миллстоун в Коннектикуте.

1969 Более сложные авиационные производные

Первый LM2500, созданный на основе летного двигателя CF6-6, установлен на грузовом корабле GTS Adm. Callaghan ВМС США. В турбине используется 16-ступенчатая компрессорная секция с входными направляющими лопатками и 6-ступенчатыми регулируемыми лопатками статора с выходом двухступенчатой ​​турбины высокого давления в 6-ступенчатую свободную силовую турбину. Первоначальная конструкция имела двухвальные лопасти HPT, номинальную мощность по ISO 17,9 МВт и тепловой КПД простого цикла 35,8%. Турбины LM2500 до сих пор широко используются. «По сей день ВМС США продолжают выбирать LM2500 для оснащения новейших надводных боевых кораблей своего флота», — сообщает GE.

1970 Кадр 5 становится больше

Продажи одно- и двухвальной осевой турбины простого цикла Frame 5 остаются активными. В 1970 году на алюминиевом заводе в Бахрейне был задействован блок Frame 5 мощностью 24 МВт.Сегодня эта модель приобрела почтенный статус в мире газовых турбин благодаря своей репутации надежной рабочей лошадки. Как несколько лет назад Дэйв Люсьер, руководивший программой инженерных работ GE, заметил, что блок 5 с черным пуском в Саутгемптоне, штат Нью-Йорк, положил начало восстановлению электроснабжения на Лонг-Айленде и, в конечном итоге, в Нью-Йорке после Великого отключения электроэнергии на северо-востоке страны 9, 1965. «Будущее — ничто без прошлого», — заметил он.

1970 Появляется рама 7

Появляется MS7000, турбина Frame 7 (60 Гц), номинальная мощность 47.2 МВт с ТИТ 1650F. Вскоре после этого GE вместе с Alstom начинает разработку одновальной машины Frame 9 с частотой 50 Гц.

1970 BBC запускает серию GT

Чтобы конкурировать за долю рынка в увеличении продаж газовых турбин после отключения электроэнергии и в ответ на стратегию GE по созданию более крупных газотурбинных установок, BBC разрабатывает семейства GT11 (60 Гц) и GT13 (50 Гц). Первая газовая турбина BBC GT11 зажигается на озере Рэйнбоу в Канаде в 1970 году. Она рассчитана на 32 МВт при 3600 об / мин.

1971 Первая турбина Е-класса

Первый E-класс (7E) дебютирует на заводе National Grid’s Shoreham Combustion Turbine в Великобритании.

1972 Первая 7B

GE представляет MS7001B, первую турбину класса B Frame 7, мощностью 51,8 МВт.

1975 Первый кадр 9

Первая машина Frame 9B мощностью 80,7 МВт установлена ​​EDF недалеко от Парижа, в основном, для пиковых нагрузок.

1978 Первая 6Б

Первая машина 6B установлена ​​на станции Глендайв, штат Монтана-Дакота, Utilities.По словам генерального директора GE Gas Power Скотта Стразика в сентябре 2018 года, турбина все еще находится в эксплуатации. Еще 1150 турбин 6B установлены по всему миру, питая энергетические объекты и промышленные применения в таких сегментах, как нефтехимия, разведка нефти и газа и производство цемента. GE отметила. С годами компания усовершенствовала технологию. В 1981 году компания разработала технологию повышения температуры обжига, что привело к увеличению производительности на 15%. В 1991 году компания представила технологию сухого сжигания с низким содержанием NO _x , а в 2009 году она представила пакет для улучшения характеристик с использованием усовершенствованных материалов, покрытий, уплотнений и аэродинамики, заимствованных из линейки F-класса. Чтобы отметить 40-ю годовщину установки, GE в 2018 году также представила решение по обновлению парка машин 6B в рамках усилий по продолжению инвестирования в свои «зрелые автопарки», чтобы поддерживать их конкурентоспособность.

1984 Сухой с низким содержанием NO _x Прорыв

Первая коммерческая эксплуатация разработанного BBC «обедненного» сухого предварительного смешения с низким содержанием NO _x (DLN) первого поколения начинается на модифицированной установке GT13D на комбинированной установке Lausward мощностью 420 МВт в Дюссельдорфе, Германия.Как отмечает Дитрих Эккардт в своей книге « Gas Turbine Powerhouse », опубликованной в 2014 году, BBC представила концепцию в 1978 году, основываясь на теоретическом понимании того, что эффективное сжигание с низким содержанием NO _x требует отделения смеси топлива и воздуха от процесса сгорания и этого сгорания. сам по себе должен происходить в «скудных» условиях. Технология снизила выбросы NO _x установки до 32 частей на миллион (ppm). Хотя позже он был применен к семи агрегатам GT, он был «слишком сложным и склонным к ухудшению через некоторое время», поэтому BBC начала разработку второго поколения горелок с предварительным смешиванием обедненной смеси, сказал Эккардт.

1985 Когенерация Milestone

Две авиационные газовые турбины GE LM2500, паровая турбина и генератор, смонтированные в одновальной конфигурации, установлены в системе централизованного теплоснабжения, принадлежащей IJsselcentrale в Нидерландах. Конфигурация разработана для компенсации высоких инвестиционных затрат на газовые турбины LM2500. GE отмечает, что этот проект также стал первым применением системы впрыска пара. Тесты производительности показывают эффективность при полной нагрузке 50%.

1987 Спущен на воду первый GT13E

Первый GT13E компании ABB (позже Alstom, а затем GE) — блок мощностью 147,9 МВт — успешно введен в эксплуатацию на предприятии Hemweg, принадлежащем голландской энергетической компании UNA и управляемом ею в Нидерландах. Еще 27 блоков этого типа были введены в эксплуатацию до того, как требования рынка подтолкнули компанию к разработке газовых турбин с более высоким КПД и выбросами NO _x ниже 25 частей на миллион. В 1991 году он запускает GT13E2. В турбине используется одна установленная наверху камера сгорания SILO.

1988 LM6000 Спущен на воду

GE расширяет парк LM, включив в него турбину LM6000, созданную на основе турбовентиляторного двигателя CF6-80C2 компании GE с большим байпасом. Двухвальная высокопроизводительная газовая турбина простого цикла имеет мощность до 36,6 МВт и КПД 41,9% по рейтингу ISO.

1990 Начало эры F-класса

Первая машина F-класса, 7F мощностью 147 МВт с TIT 2300F, начала работать в Virginia Electric & Power Co.(VEPCO) Chesterfield Power Station, 6 июня 1990 года. Хотя прототип первоначально использовался для испытаний в простом цикле, прежде чем он был преобразован в комбинированный цикл в 1992 году, источники широко сообщают, что он имел КПД 45,2% и общую выходную мощность. 214 МВт в режиме комбинированного цикла (и 150 МВт и 34,5% в режиме простого цикла). По данным группы пользователей 7F, Chesterfield 7 ознаменовал начало золотой эры газотурбинных технологий (которая, по мнению некоторых отраслевых обозревателей, закончилась в 2015 году).Группа также отмечает, что машины F-класса с годами стали более сложными, чтобы соответствовать все более строгим экологическим нормам и целям владельцев по повышению эффективности и доступности / надежности.

GE отмечает, что технология F была первоначально разработана в 1980-х годах, когда она представляла «качественный скачок в рабочих температурах, технологии охлаждения и аэротермических характеристиках газовых турбин большой мощности». С тех пор, как GE представила MS7001F в 1987 году, дизайн которого был обусловлен «спросом на более эффективные установки с меньшими выбросами и более низкой стоимостью (на кВт / час)», технология была расширена и уменьшена, и сегодня она доступна в различных вариантах. в пределах от 51 МВт для 6F. 01 простого цикла до более чем 1000 МВт для электростанции комбинированного цикла 3 × 1 7F.05. Семейство расширилось до 6F и 9F. По всему миру было установлено более 1500 машин F-класса с различными приложениями, от производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии до механических приводов, в самых разных отраслях, таких как выплавка алюминия, нефтеперерабатывающие заводы и пищевая промышленность.

1991 Коммерческий сухой с низким содержанием NO _x Раствор

В то время как GE начала разрабатывать и испытывать сухие системы сгорания с низким содержанием NO _x (DLN) в 1970-х годах, в 1991 году она представила свои первые коммерческие системы сгорания DLN для газовых и газовых турбин большой мощности.Результатом исследований стало решение DLN-1 для турбин E-класса и решение DLN-2 для турбин F-класса; последнее также применялось к машинам класса EC и H. В 2015 году GE представила систему сгорания DLN2. 6 + для новых и существующих газовых турбин 7F, а в мае 2018 года объявила о «гибком» решении модернизации, которое сочетает в себе камеру сгорания DLN 2.6+ с технологией осевого каскадирования топлива. Ранее в этом году компания заявила, что завершила первую установку новой газовой электростанции, которая может снизить выбросы NO _x до 5 частей на миллион.

1992 Первый 9F

159-МВт 7F с 2350F TIT начинает работу на другом блоке Chesterfield (Chesterfield 8) в Вирджинии, а первый 9F начинает работать в режиме простого цикла на площадке EDF в северной части Парижа. GE совместно с Alstom разработала турбину мощностью 212 МВт.

1992 GT13E2

АББ представляет на рынке газовую турбину GT13E2 мощностью 166 МВт. По сравнению с GT13E, GT13E2 имеет более высокий TIT, равный 2012 F, и увеличивает передаточное число компрессора с 13.От 9: 1 до 15,0: 1. GE по-прежнему предлагает модель турбины сегодня. По его словам, GT13E2 2017 выдает 210 МВт при КПД простого цикла 38% и КПД комбинированного цикла более 55%.

1996 Силовая установка на колесах

GE представляет TM2500, переносное авиационное устройство на прицепе — «силовую установку на колесах».

1997 Конкурс F-класса уступает GT24 / GT26

Компания

представила в 1987 году модель Frame 7F мощностью 150 МВт — первую модель F-класса — за ней в 1989 году последовала компания Westinghouse (в сотрудничестве с Mitsubishi) с моделью 501F, а затем в 1991 году компания Siemens с ее V94.3. Именно поэтому, отмечает Эккард, ABB «решила использовать стратегию« прыжка », чтобы догнать своих конкурентов». Компания выпустила свой собственный GT24 (60 Гц) / GT26 (50 Гц) в декабре 1991 года. Прототип GT24 мощностью 165 МВт был установлен на электростанции Gilbert в Нью-Джерси в 1993 году. «Представленное как революционное решение, оно было самым лучшим. компактная модель, доступная на рынке, и единственная, в которой используется последовательное сгорание топлива с особенно высокой степенью сжатия », — отмечает он. Он также имел КПД 56%, что на 2–3% больше, чем у его конкурентов.Модель GT26 была спущена на воду в 1997 году. Газовая электростанция Rocksavage мощностью 770 МВт в Великобритании — одна из первых, оснащенных газовыми турбинами GT26.

2003 Начало эры H-класса

GE представляет первую систему H-класса (H-System), 9H, турбину с частотой 50 Гц и мощностью 480 МВт с температурой горения 2600F на электростанции Баглан-Бэй в Уэльсе. 9H — одновальная установка с комбинированным циклом — достигает температуры обжига значительно выше 2600F. Но, как отмечает Гюлен в своей книге от февраля 2019 года, в то время как H-System «имела безоговорочный успех с технологической точки зрения, это был коммерческий провал.«Монокристаллические компоненты тракта горячего газа с улучшенными термобарьерными покрытиями увеличивают стоимость и сложность из-за более длительных, чем обычно, простоев в обслуживании, — отмечает он. Всего было построено всего шесть электростанций с комбинированным циклом H-System, которые продолжают работать в коммерческих целях, и хотя одна из этих электростанций — Энергетический центр Inland Empire с частотой 60 Гц — достигла заметного тепловыделения и выбросов NO _x , GE делает больше не предлагать H-System. Новейшие звезды линейки H-класса — это модели HA.

Однако запуск компанией

GE H-System обострил конкуренцию среди крупных производителей газовых турбин, которые удвоили усилия по повышению эффективности газовых турбин. В 2011 году компания Siemens преодолела барьер теплового КПД 60% с помощью своей газовой турбины 8000H в Иршинге, Германия, газовой турбины, которая номинально имела тот же TIT, что и H-System (2732F), но более низкую температуру горения. Тем временем Westinghouse в сотрудничестве с Mitsubishi Heavy Industries (MHI) разработала промежуточную температуру обжига G-класса — технологию, которая теперь предлагается Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS). MHI также отказался от развития технологии H и начал разработку J-класса, технология камеры сгорания которого основана на системе парового охлаждения, используемой в G-классе.

2005 Укореняется 6C

В Турции дебютирует 2-х корпусная ПГУ 6C (6F.01) мощностью 130 МВт. 6C, который теперь известен как 6F.01, был первоначально введен в эксплуатацию в 2003 году и имел мощность 42 МВт, а после проверки площадки был повышен до 46 МВт. GE заявляет, что эта модель является лидером в отрасли по эффективности когенерации и комбинированного цикла для газовых турбин с диапазоном мощности менее 100 МВт.«Его огромная энергия выхлопных газов позволяет производить большое количество пара для выработки электроэнергии или когенерации. Он обеспечивает КПД более 58% в схеме с комбинированным циклом 2 × 1 и КПД более 80% в режиме когенерации », — говорится в сообщении.

2009 Обновление Alstom MXL2

Alstom представляет усовершенствованную газовую турбину GT26 MXL2 на электростанции Кастехон в Испании. Обновление MXL позволяет владельцам GT26 получить выгоду от новой оптимизации компрессора, а также улучшений покрытия и охлаждения турбин высокого и низкого давления.Это также продлевает срок службы оборудования. Хотя концепция MXL изначально была стандартной функцией нового парка GT13E2, компания Alstom также установила первую модернизацию MXL2 для своей газовой турбины GT13E2 на электростанции South Humber Bank в Великобритании в 2012 году.

Сегодня компания

GE предлагает модернизацию MXL2 для своих турбин GT13E2, которые она приобрела у Alstom в 2015 году. Однако в рамках приобретения Alstom GE согласилась с Европейской комиссией продать часть портфеля газовых турбин Alstom для сохранения конкурентоспособности.Продажа включала, в основном, технологию газовых турбин Alstom GT26 и J-класса GT36, а также некоторые контракты на оказание услуг по GT26, которые были проданы Ansaldo Energia. Тем не менее, GE сохранила все контракты на оказание услуг GT24. Сегодня Ansaldo предлагает обновление MXL2 для GT26, а GE объединила это обновление в новом предложении, GT26 HE, которое было выпущено в 2019 году. Сегодня Ansaldo предлагает обновление MXL2 для GT26, а GE объединила это обновление в новом предложении. , GT26 HE, выпущенный в 2019 году.

2014 GE запускает линию HA

Отметив новую важную веху, GE представляет две новые турбины H-класса с воздушным охлаждением, 9HA (50 Гц) и 7HA (60 Гц), которые разработаны с использованием достижений в области материалов, аэродинамики и передового производства. В турбинах также реализованы преимущества новой цифровой эры, когда интегрированное программное обеспечение и аналитика повышают производительность и эффективность. GE говорит о турбинах, которые варьируются от 290 МВт (7HA.01) до 571 МВт (9HA.01.02), побьет рекорды по эффективности.

2015 GE приобретает энергетический бизнес Alstom

После одобрения регулирующими органами транзакции на сумму 10,6 млрд долларов в более чем 20 странах и регионах в ноябре 2015 года завершено приобретение GE энергетических подразделений Alstom.

Сделка является крупнейшей сделкой GE за всю историю. Джефф Иммельт, который в то время был генеральным директором GE, сказал, что приобретение GE дополнительных технологий Alstom, глобальных возможностей, установленной базы и таланта принесло немедленные выгоды для клиентов, в том числе для текущих проектов с использованием газовых турбин GE 7HA, HRSG и паровых турбин Alstom.Это также благо для ряда предлагаемых проектов. Однако в ноябре 2017 года другой бывший генеральный директор GE, Джон Фланнери, заявил, что показатели Alstom «явно ниже наших ожиданий». GE купила французскую компанию по четырем причинам: установленная база; широкая линейка продуктов на островах пара и энергии, которые GE рассчитывала на возможность перекрестных продаж; синергия между операциями, расходами и доходами; и талант персонала Alstom, который в конечном итоге окупился. Но GE пострадал из-за того, что «рынок явно ниже того, что мы обеспечивали в этом бизнесе», — сказал Фланнери.

2016 Развернут первый HA

Первый 9HA. 01 мощностью 397 МВт с КПД 62,22% развернут на заводе EDF в Бушане во Франции. Проект — это завод POWER Top в 2017 году.

2017 LM9000 Спущен на воду

По мере того, как рыночный спрос на авиационные двигатели растет, чтобы помочь сбалансировать растущую долю возобновляемых источников энергии, GE представляет LM9000, силовую установку мощностью 67–75 МВт, созданную на основе авиационного двигателя GE-90, который устанавливается на Boeing 777.

2017 6F.01 Перезапуск для распределенного рынка

Чтобы получить некоторое влияние на растущем рынке распределенной энергии, GE перезапускает турбину 6F.01, оснащая ее передовыми материалами и технологиями, заимствованными у газовых турбин GE H- и F-классов. Перезапущенная модель сначала устанавливается на газораспределенном энергетическом проекте Хуанэн Гуйлинь. 6F.01 мощностью 50 МВт на этом проекте может похвастаться КПД комбинированного цикла 57% и коэффициентом использования топлива 81,15%.

2017 7HA.02 Веха

В проектах

Exelon’s Wolf Hollow и Colorado Bend в Техасе впервые была представлена ​​турбина 7HA.02. Обе станции сконфигурированы как многовальные 2 × 1 с общей мощностью более 1000 МВт на каждой площадке.

2017 Первая 7HA.01

GE и Toshiba сотрудничают в установке шести газовых турбин 7HA.01 и двух паровых турбин на тепловой электростанции Nishi Nagoya компании Chubu Electric Co. в префектуре Аити, Япония. Первый блок из трех блоков введен в промышленную эксплуатацию в сентябре 2017 года.Блок 1 достиг уровня общего КПД комбинированного цикла 63,08%, что является еще одним мировым рекордом наивысшего КПД. Второй блок из трех блоков был введен в промышленную эксплуатацию в конце марта 2018 года. В 2018 году проект был построен на заводе POWER Top.

2018 Двухтопливный HA

В июне 2018 года PSEG Power, дочерняя компания PSEG, начинает коммерческую эксплуатацию своей электростанции комбинированного цикла Sewaren 7 в Нью-Джерси. Блок 540 МВт, 7ГА.02 — это первая в мире двухтопливная турбина H-класса. Установка предназначена для работы на двух видах топлива, включая природный газ и мазут со сверхнизким содержанием серы (ULSD). Возможность использования двух видов топлива позволяет использовать ULSD в случае перебоев в поставках природного газа, повышая надежность и надежность установки.

2019 Первая 9HA.02

Самая большая турбина высокой мощности

GE на сегодняшний день — турбина 9HA.02 мощностью 571 МВт — отправлена ​​компании Southern Power Generation Sdn Bhd (SPG) для ее новой электростанции Track 4A, парогазовой электростанции мощностью 1440 МВт в Пасир-Гуданге, Джохор, Малайзия.Он будет состоять из двух энергоблоков, каждый из которых будет оснащен газовой турбиной 9HA.02, генератором и ПГРТ производства GE.

2019 GT26 HE Спущен на воду

GE представляет модернизированную модель GT26 High Efficiency (HE), сочетающую технологии GE и Alstom, для обеспечения широкого распространения возобновляемых источников энергии. Uniper установит турбину на электростанции Энфилд в Великобритании в 2020 году. «Если вы думаете об обновлениях, которые мы делали в прошлом, то они были, как я бы сказал, частичными, либо AGP для горячего газа. [усовершенствованный газовый тракт], о котором вы, возможно, знаете, камера сгорания или компрессор.С HE — обновлением с высокой эффективностью — мы задействуем каждый модуль. Мы изучаем турбину низкого давления, компрессор и камеру сгорания », — сказал в марте POWER Амит Кулкарни, генеральный менеджер подразделения продуктовой линейки класса F / H в GE Power Service. «Итак, это наиболее продвинутое обновление для этой модели, в котором сочетаются технологии как F, так и наших устройств класса HA. Он также сочетает в себе технологии и опыт как GE, так и Alstom ».

—Sonal Patel — младший редактор POWER.(@POWERmagazine, @sonalcpatel)

Газотурбинный двигатель | Британника

Газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины. Этот термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего, по меньшей мере, из компрессора, камеры сгорания и турбины.

Общие характеристики

Полезная работа или тяга может быть получена от газотурбинного двигателя.Он может приводить в действие генератор, насос или пропеллер или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу за счет ускорения потока выхлопных газов турбины через сопло. Большой объем мощности может быть произведен таким двигателем, который при той же мощности намного меньше и легче поршневого двигателя внутреннего сгорания. Возвратно-поступательные двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью механизма коленчатого вала, тогда как газовая турбина обеспечивает мощность вращения вала напрямую.Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективного агрегата должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих во время работы. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

Циклы газотурбинного двигателя

Большинство газовых турбин работают в открытом цикле, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре, а затем подается в камеру сгорания.Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении вместе с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который пропускается вокруг секции горения и затем смешивается с очень горячими газами сгорания, необходим для поддержания температуры на выходе из камеры сгорания (фактически, на входе турбины) на достаточно низком уровне, чтобы турбина могла работать непрерывно. Если агрегат должен производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остальная часть доступна для обеспечения работы вала генератора, насоса или другого устройства. В реактивном двигателе турбина рассчитана на обеспечение мощности, достаточной для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины с промежуточным давлением (выше местного атмосферного давления) и проходит через сопло для создания тяги.

Газотурбинный двигатель открытого цикла постоянного давления.

Encyclopdia Britannica, Inc.

В первую очередь рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона.Если, например, воздух поступает в компрессор при 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаль, он затем поглощает тепло из топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширится через турбину обратно до атмосферного. давление. Этот идеализированный блок потребует выходной мощности турбины 1,68 киловатт на каждый киловатт полезной мощности с 0,68 киловатт, потребляемым для привода компрессора. Тепловой КПД установки (чистая произведенная работа, разделенная на энергию, добавленную через топливо) составит 48 процентов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Фактическая производительность простого открытого цикла

Если для агрегата, работающего между одинаковыми пределами давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов (, т. Е. , работа идеального компрессора равна 0,8 фактической работы, а фактическая мощность турбины в 0,8 раза больше идеальный выход), ситуация кардинально меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными.На каждый киловатт производимой полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатт, а работа компрессора становится 1,71 киловатт. Тепловой КПД падает до 25,9 процента. Это демонстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложность разработки эффективных компрессоров, даже более эффективных, чем эффективных турбин, задерживала разработку газотурбинного двигателя. Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.

КПД и выходную мощность можно увеличить за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбины движутся с высокой скоростью и подвергаются серьезным центробежным нагрузкам, температура на входе в турбину выше 1100 ° C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует также оптимальное соотношение давлений. Современные авиационные газовые турбины с охлаждением лопаток работают при температурах на входе в турбину выше 1370 ° C и при соотношении давлений около 30: 1.

Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация

В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на вес и диаметр. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по простому циклу Брайтона, идеализированному выше. Эти ограничения не применяются к стационарным газовым турбинам, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности. Усовершенствования могут включать (1) уменьшение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) уменьшение расхода топлива за счет регенерации.

Первое усовершенствование будет заключаться в сжатии воздуха почти постоянной температуры. Хотя это не может быть достигнуто на практике, это можно приблизить с помощью промежуточного охлаждения (, то есть , путем сжатия воздуха в два или более этапов и его водяного охлаждения между этапами до его начальной температуры). Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха и, как следствие, необходимую работу по сжатию.

Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс похож на повторный нагрев, используемый в паровой турбине.

Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье улучшение. Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор, чтобы повысить температуру воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано со значительным увеличением начальной стоимости и будет экономичным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.

Газовые турбины — обзор

4.6 Турбины

Последней частью газовой турбины является турбинная секция. Здесь энергия топлива преобразуется в форму механической энергии, а вращение вала турбины создает крутящий момент. Во всех газовых турбинах, за исключением некоторых очень маленьких машин, используются секции турбины с осевым потоком. Как и компрессор, турбина с осевым потоком будет состоять из ряда ступеней, каждая ступень включает в себя набор неподвижных лопаток, обычно называемых соплами, и набор вращающихся лопаток, которые прикреплены к валу турбины.

Существует два основных типа конструкции турбины / лопатки, которые могут быть применены к газовой турбине, каждая из которых определяется способом извлечения энергии из жидкости. Эти две турбины называются реактивными и импульсными. Один из способов понять разницу состоит в том, чтобы заметить, что реактивные турбины используют статическое давление жидкости, тогда как импульсные турбины используют динамическое давление. Это означает, что когда жидкость проходит через реакционную турбину, статическое давление падает, но скорость жидкости, определяющая ее динамическое давление, остается относительно постоянной.Напротив, когда жидкость проходит через ступень импульсной турбины, скорость падает, а статическое давление остается постоянным. Ступени современной осевой газовой турбины обычно объединяют эти две ступени, извлекая часть своей энергии из статического давления и частично из динамического давления. Обычно первые стадии имеют преимущественно импульсный тип, в то время как последние стадии являются более реакционными. Однако на всех этапах обычно используются оба.

Последовательность неподвижных и вращающихся лопаток в турбине обратная, чем в компрессоре.Газ под высоким давлением и высокой температурой из камеры сгорания сначала встречает лопатки ступени, а затем направляется к ее лопаткам. Лопатки образуют сходящиеся каналы, которые преобразуют статическое давление в динамическое, увеличивая скорость проходящего через них воздуха. Это динамическое давление затем используется для вращения вращающихся лопастей. Как и в компрессоре, лопасти и лопатки имеют форму аэродинамических крыльев, чтобы обеспечить плавный поток воздуха через всю турбину. Каждая ступень извлекает часть энергии, содержащейся в воздухе.

В простой газовой турбине компрессор и лопатки турбины находятся на одном валу. Однако есть более сложные механизмы. В некоторых машинах есть два концентрических вала. Одна из них несет лопатки компрессора и первые одну или две ступени лопаток турбины. Более поздние ступени турбины прикреплены ко второму валу, который приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. В некоторых авиационных газовых турбинах это делается еще дальше, и ступени компрессора также разделены.Затем лопасти компрессора низкого давления устанавливаются на тот же вал, что и ступени турбины низкого (или среднего) давления, в то время как ступени компрессора высокого давления находятся на том же валу, что и ступени турбины высокого давления.

КПД газовой турбины будет зависеть от падения температуры на ступенях. Для достижения высокого КПД температура на входе ступени турбины должна быть очень высокой. В некоторых современных газовых турбинах температура на входе может достигать 1600 ° C. Для разработки компонентов турбины, способных выдерживать эту температуру, требуются особые материалы и специальные методы проектирования.

КПД газовой турбины будет зависеть не только от температуры газа на входе, но и от температуры газа на выходе из последней ступени газовой турбины. Отработавший газ из газовой турбины простого цикла, которая не является турбиной с комбинированным циклом, должен быть как можно более холодным для достижения максимальной эффективности. Однако на электростанции с комбинированным циклом часть энергии улавливается парогенератором, который использует отходящее тепло выхлопных газов газовой турбины.Температура выхлопных газов, выходящих из турбины, в установках этого типа будет намного выше. Температура на выходе высокоэффективной авиационной газовой турбины, вероятно, будет в диапазоне от 400 ° C до 500 ° C. Несмотря на то, что это относительно высокий показатель, он все же обеспечивает КПД до 46% для лучших машин. Другие небольшие промышленные турбины будут иметь КПД до 42%. И наоборот, большие промышленные газовые турбины, предназначенные для работы в комбинированном цикле, могут иметь температуру выхлопных газов выше 600 ° C.КПД может составлять всего 38%, но обычно достигает 42%.

Газовая турбина / Дизельные двигатели / Газовые двигатели ｜ Ресурсы, энергия и окружающая среда ｜ Продукция ｜ IHI Corporation

IHI предлагает широкий спектр продукции для выработки энергии, включая газовые турбины, дизельные двигатели и газовые двигатели с энергосистемами простого, когенерационного и комбинированного цикла. Мы также предоставляем удаленный мониторинг, техническое обслуживание двигателя и другие услуги на протяжении всего жизненного цикла продукта.Мы добиваемся сокращения выбросов NOx и CO2 за счет использования газовых турбин с высоким КПД и низким уровнем выбросов. Поставляем газовые турбины для скоростных судов и других морских судов. Мы также поставляем полный спектр дизельных двигателей, от больших двигателей, способных работать на средней и низкой скорости, до моделей малого и среднего размера, обеспечивающих низкие, средние и высокие скорости. В наш разнообразный модельный ряд входят дизельные двигатели для наземных генераторов.

---

Газотурбинные системы выработки энергии

Газотурбинная электростанция «LM6000»

Это электростанции класса 100 МВт, которые сочетают в себе две газовые турбины LM6000, два парогенератора-утилизатора и одну паровую турбину, чтобы производить самую эффективную в мире выработку электроэнергии, а также обеспечивать наилучшие экологические характеристики и надежность.

Газотурбинная электростанция «ЛМ2500»

Это электростанции класса 20–30 МВт, в которых используется высокоэффективная и очень надежная газовая турбина LM2500, созданная на основе легкого и компактного авиационного двигателя.

---

Системы когенерации

Система когенерации газовых турбин «IM270»

Это типичные энергосберегающие системы, которые вырабатывают 2 МВт мощности и 6 тонн пара в час за счет комбинации нашей оригинальной спроектированной и разработанной газовой турбины IM270 с высоким КПД и низким выбросом NOx и парогенератора-утилизатора.

Когенерационная система «IM400 IHI-FLECS»

Это системы когенерации класса 4-6 МВт и оригинальные системы когенерации IHI, которые могут изменять выработку как электроэнергии, так и тепла (пара) в соответствии с потребностями.Если имеется избыток пара, его можно преобразовать в выработку электроэнергии для рекуперации энергии.

---

Двигатели среднего / большого размера

Двухтопливный двигатель «DU-WinGD 6X72DF»

Это двухтопливный двигатель, использующий технологии сгорания с предварительным смешиванием и обедненной смесью, которые считались технически сложными для низкооборотного двухтактного двигателя.
Это большая функция, позволяющая существенно снизить количество выбросов NOx двигателем.

Дизельный двигатель DU-Win GD 9X82

Двигатели X — это двигатели нового поколения, которые разработаны и спроектированы с высокой эксплуатационной гибкостью, чтобы адаптироваться к различным условиям работы двигателя и удовлетворить требования более низкого расхода топлива.Двигатели 9X82 установлены на контейнеровозах господа NYK 14 000 TEU в качестве главного двигателя. Эти двигатели 9X82 оснащены «двойной рейтинговой системой», которая включает функции оптимизации двух диапазонов мощности для работы с высокой и низкой нагрузкой. Эта «Двойная рейтинговая система» — лучшая в мире технология, которая позволяет судам значительно снизить потребление топлива и снизить выбросы CO2 для обоих диапазонов, что значительно способствует экономии эксплуатационной энергии при эксплуатации судна.

DU-S.E.M.T. Дизельный двигатель Pielstick

4-тактный среднеоборотный двигатель, используемый в качестве основного двигателя для больших паромов и патрульных катеров береговой охраны, а также в качестве генератора для наземных электростанций.

Дизельный двигатель NIIGATA «28AHX»

Дизельный двигатель — это «экологичный» среднеоборотный дизельный двигатель (от 2070 до 6660 кВт) следующего поколения, который, очевидно, соответствует требованиям IMO Tier II по выбросам NOx, а также ориентирован на будущее судовых двигателей. В качестве земли, используемой для генераторов энергии (от 2000 до 6300 кВт), дизельный двигатель достигает показателя мирового класса по высокой эффективности и низкому расходу топлива, используя как DO, так и HFO.

Двухтопливный двигатель NIIGATA «28AHX-DF»

28AHX-DF — это экологически чистый двигатель, соответствующий нормам IMO Tier III по NOx в газовом режиме.В нем используется сжигание чистого газа, что позволяет соблюдать новые правила без избирательного каталитического восстановления (SCR).

---

Системы выработки электроэнергии на газовых двигателях

НИИГАТА Газовый двигатель «28АГС»

Газовый двигатель вносит значительный вклад в сокращение выбросов CO2 за счет высокоэффективной работы с использованием природного и городского газа, а также низкокалорийных газов, таких как газообразные в плавильных печах.
2000–6000 кВтэ, серия AGS с зажиганием от свечи зажигания и серия AG с микропилотным зажиганием поставляются как в Японии, так и за рубежом в качестве стационарных генераторов энергии.

---

Силовые установки

Азимутальное подруливающее устройство NIIGATA «Z-PELLER®»

Z-PELLER® — самая популярная силовая установка на мировом рынке буксиров.Заказчики высоко оценивают этот силовой агрегат за его высокое качество и долговечность.
Наша линейка Z-PELLER® предлагает непрерывную мощность от 735 кВт (1000 л. с.) до 3310 кВт (4500 л.с.), что позволяет нам реагировать на различные потребности клиентов.

---

Оборудование для впрыска топлива

Оборудование для впрыска топлива

NICO производит и поставляет так называемое оборудование для впрыска топлива, клапан впрыска топлива и насос впрыска топлива для 4-тактного двигателя Deisel для производителей двигателей, таких как отечественные производители двигателей, европейцы, корейцы и китайцы, а также Niigatra Power Systems, Материнская компания NICO. NICO также разрабатывает FIE с электрическим управлением (то есть CRS: Common Rail System), а также обычные механические FIE.

Ссылки

Запросы на товары

Другие товары

Продукты

Газовые турбины

Узнайте об истории и развитии газовой турбины.

газовая турбина стала важным, распространенным и надежным устройством в области энергетики, транспорта и других приложений.Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, она может сжигать самые разные топлива (что способствует его большой универсальности).

Использует газовых турбин:

Есть Есть много видов газовых турбин длиной от 1 до 10+ метров. Газовые турбины бывают самых разных форм для удовлетворения различных потребностей в энергии от управления танками, самолетами и вертолетами до выработки электроэнергии и промышленное использование энергии.

В На этой странице мы обсуждаем газовые турбины , используемые для производства электроэнергии .

Позже вы можете узнать о многих других сложных формах газовой турбины перечислено в вики страница.

1. Как это работает
2. Краткая история газовых турбин
3. Разработка газовых турбин в General Electric, Арне Чердак
4. Системы управления газовой турбиной

1.

Как это работает:

Газовая турбина используется для получения механической энергии из горючего топлива. В газе турбины, используемые для превращения промышленной / электрической энергии в механическую. поставляется в виде вращающегося вала (в отличие от герметичного тяга газотурбинного реактивного двигателя). Этот вал имеет огромное количество мощности и крутящего момента.

Использование газовая турбина с валом:

Вал может быть подключенным к другому оборудованию для выполнения различных видов работ, таких как: поворот винта вертолета, запуск компрессора (который «давит» газ в конденсированную форму для использования в промышленных приложениях) или генерации электроэнергия.

Газовая турбина полезен для нашего современного мира, потому что он относительно компактен по размеру и делает много энергии. Газовые турбины используются в системах резервного питания. в Манхэттене, например, когда сеть выходит из строя из-за стихийного бедствия, газовые турбины включаются и могут производить электроэнергию для аварийных нужд.

Газовые турбины используются на нефтяных платформах для выработки энергии. Нефтяная платформа похожа на маленький город, изолированный от воды, поэтому требует много энергии и не имеет много места.Газовые турбины также используются в масле. нефтеперерабатывающие заводы, чтобы производить мощность для крекинга обработать.

Обвязка мощность взрыва: Как работает устройство:

Исходный рисунок вверху: General Electric.

газовая турбина сжигает топливо в камере сгорания высокого давления, продукты из них принудительно попадают в турбину. Турбина специально спроектирована лопасти, прикрепленные к центральному валу, и поскольку газы высокого давления протекает, вал вращается.Вал вращается с невероятной силой. Вал часто соединен с генератором, который вырабатывает электроэнергию. Иногда вал подсоединяется к компрессору. Компрессоры используются для сжатия газа или пара для множества промышленных и коммерческих целей.

Наручные часы видео ниже, чтобы узнать подробности о том, как работает газовая турбина:

2.Краткая история газовой турбины:

Газ турбины, разработанные в двух областях техники: паровая турбина, и двигатель внутреннего сгорания. Работа в обоих этих областях помогла привели к «Современной газовой турбине» периода после 1940-х годов.

1500 — 1870-е: Леонардо да Винчи, Джионванни Бранка, Джон Барбер и другие. упоминать или проектировать устройства, которые используют горячий газ или пар для создания движения.Одновременно работают Сэмюэл Браун, Сади Карно, Сэмюэл Морел, Уильям Барнетт и другие разрабатывают конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Основы понимания и теории горения и поведения газов в закрытых помещениях. пространства развита.

Паровая турбина by GE, нажмите на изображение, чтобы увидеть фотографию большего размера

Пар и газотурбинный рабочий комбинат: Сэр Чарльз Парсонс построил первую паровую турбину, используемую в энергетике. станция в Кембридже, Англия.Чарльз Кертис (США) разрабатывает другой дизайн и продает патент E.W. Райс в General Electric. Райс дает Кертису всю рабочую силу и ресурсы, необходимые для создания самого мощного пара в мире турбины, которые продаются по всему континенту. Доктор Сэнфорд Мосс разрабатывает диссертацию по газовым турбинам в 1903 году, он присоединяется к GE в Массачусетсе. Мосс развивает супертурбокомпрессор во время Мировая война 1.В этом устройстве используются горячие выхлопные газы из внутреннего двигатель внутреннего сгорания для привода турбинного колеса, работающего от центробежного компрессор. Это устройство увеличивало выходную мощность двигателя. В 1918 году GE открывает подразделение по производству газовых турбин. Это готовит почву десятилетия спустя GE возглавит индустрию коммерческих газовых турбин. Д-р А.А. Гриффит развивает важные теории относительно потока газа. прошлые аэродинамические поверхности по сравнению с предыдущим методом использования проходов.

Реактивные двигатели использовать газотурбинную технологию. Это применение газовых турбин было разработано сначала сэром Фрэнком Уиттлом, Гансом фон Ойаном, доктором Францем Анслемом и другими с 1930-42 годов. Еще одна тема — разработка реактивных двигателей. обсуждается на отдельной странице.

The первая современная газовая турбина:

BCC Коричневый Бовери & Cie (Швейцария) ведет разработку газовых турбин для коммунального хозяйства. производство электроэнергии с 1930-х гг.Рауль Патерас де Пескара, Ханс von Ohain, Max Hahn разрабатывают собственные проекты за пределами BCC Brown Boveri. В 1936 году компания BCC Brown Boveri построила велокотел с наддувом для нефтеперерабатывающего завода. в Пенсильвании, который использовался в процессе каталитического крекинга для масло. В 1939 году установлена ​​газовая турбина мощностью 4 МВт. в Невшателе, Швейцария. Теперь вы можете увидеть эту турбину на выставке Бирр, Швейцария. Работал с 1939 по 2002 год.

Первый серийно продана газовая турбина в Западном полушарии, используемая для выработки электроэнергии был установлен в 1949 году на станции Belle Isle, штат Оклахома, США.Основная группа инженеров General Electric разработали эффективный и мощный дизайн, который лег в основу многомиллиардной индустрии. В дизайн привел к взрывному росту продаж газовых турбин во всем мире. Газовые турбины наконец занял прочное место в надежном производстве электроэнергии после 1950.

Пионеры газовые турбины 1949 года в GE включают: Брюса Бакленда «Мистер Газовая турбина», Нил Старки (GT Control Genius), Арне Лофт *, Энди Смит, Боб Крамер, Боб Хендриксон *, Дик Ноэ, Том МакКоун, Аль Бойко, Билл Тейлор, Голди Голдсворт, Фрэнк Йипл, Джордж Фуснер, Эдди Уимет, Энди Дарджис, Рой Линн, Джон Бак, Фил Белл, Фред Каммингс, Фернан Померло.

* Доступны видеолекции Арне Лофт и Боба Хендриксона

Вверху: инженеры по ракетным и газотурбинным двигателям Испытательный полигон на Мальте

3. Инженерный форум:

Газ Разработка турбины в General Electric , Arne Loft Брюс Бакленд начал работать в GE в августе 1923 г. и ушел на пенсию в 1966 г. через 42 года. оказание услуг.Он сыграл важную роль в разработке многих ранних газовых турбины, которые сделали GE одним из ведущих поставщиков газовые турбины. Первая половина его трудовой карьеры прошла в паротурбинный бизнес, а вторая половина — газотурбинный. Следующая информация была извлечена из записанного на пленку интервью. с Брюсом в 1980 году: Примерно 1937 год, подразделение GE для локомотивов и вагонного оборудования в Эри, штат Пенсильвания, хотели, чтобы компания разработала и изготовила двигатель для своих локомотивов, а не покупать чей-то дизель.А. Р. Смит, который тогда возглавлял Группу турбиностроения ответил, организовав команду людей в Steam Turbine Инженерная секция, включая Кенни Солсбери, Алан Ховард, Джин Хантсигер, Ларри ЛаРек, чтобы изучить возможности. Исследования были прерваны в 1941 году в результате встречи Алекса Стивенсона и Глен Уоррен с доктором Дюраном, главой N.A.C.A. (Предшественник НАСА), и тогда GE было приказано отложить свои планы по локомотивный двигатель и обратим внимание на авиационные двигатели.В этот период Рой Шульц и полковник Дон Керн, которые были в Англии, исследуя реактивный двигатель Уиттла, отправить образец двигателя Whittle в группу нагнетателей. Доктор Сэнфорд Мосс продолжил исследования нагнетателя в Линне, Массачусетс, после Первой мировой войны, поэтому у Линн был хороший нагнетатель. отдел, который поставляет нагнетатели типа B почти во все Бомбардировщики и другие самолеты, использовавшиеся во ВОВ.Линнский отдел получил указание разработать реактивный двигатель типа Уиттла. В результатом стал И-16 с тягой 1600 фунтов, использованный для питания Колокол XP-59. И-40 был следующей конструкцией реактивного двигателя с 4000 фунты тяги. Обе разработки двигателей были очень секретными. на ранних стадиях. Тем временем Алан Ховард и его группа разработали TG-100, винтовой реактивный самолет . который развивал 2000 лошадиных сил на винте и примерно 500 лошадиных сил в самолете.Первый полет был на XP-81 Orion. самолет с ТГ-100 в носовой части с пропеллером и реактивный самолет И-40 в хвосте. Удаление стойки и увеличение размера вдвое ТГ-100 производил осевой поток, чисто реактивный двигатель конструкции: ТГ-180 с тягой 4000 фунтов. Это было примерно в это время в 1944 году Брюсу поручили проект по испытаниям ТГ-180, который был построен в Скенектади. Позже ТГ-180 стал двигателем P-84, P-86, B-45 и B-47. Двигатель локомотива конструкции был перезапущен в середине 1946 года. и протестирован в корп. 49 в следующем году. Затем последовали тесты с локомотивом в Эри, во время которого возникло несколько конструктивных проблем обнаружены, в том числе усталостные разрушения второй ступени ковш в течение первых трехсот часов эксплуатации. После завершение локомотивных испытаний в Эри и некоторые начальные пробеги на никелевая плита и железные дороги Пенсильвании, локомотив был передан в аренду Union Pacific. Union Pacific управлял им около одного год между Шайенном и Лос-Анджелесом до заказа 20 единиц в феврале 1952 г., в основном для перевозки грузов. К тому времени GE произвела два Bangor, два Central Vermont и один Central Локомотив штата Мэн. Затем была отправлена ​​первая газовая турбина для коммунального использования Texas Power and Light в конце 1952 года, MS3001. Затем GE продала 20 единиц новой двухвальной версии, трубопроводный газ.К декабрю 1979 г. одна из таких установок на Пекосе Речной вокзал отработал 200 000 часов, что побудило Ховарда Перри, чтобы отметить это событие, организовав вечеринку в Эль-Пасо. Тем временем GE начала получать заказы на многие «газоперекачивающие машины». В начале 1950-х годов GE поставила 10 газовых турбин / компрессоров движется к Creole Petroleum, чтобы создать давление в пласте в миле под поверхностью озера Маракайбо в Венесуэле. Эта был первый раз, когда кто-либо поставил такую ​​станцию ​​семь или восемь миль от берега в озере. Это было очень успешно. Десять газа турбины и компрессоры были смонтированы на платформе примерно два футбольных поля размером с 364 железобетона сваи, около одного квадратного метра и 120 футов длиной, с нижним половина в грязь, а верхняя половина в озере и по поверхности. В этот же период у газовых турбин возникли проблемы с сжиганием бункера. Топливо «C». По окончании шестимесячного периода тестирования GE разработала схема обессоливания с использованием центрифугирования ДеЛаваль для удаления натрий и добавить магний, чтобы предотвратить коррозию ванадия. В результате образовался пепел, который сбрасывался при выключении и оказалось удовлетворительным решением при условии, что турбина эксплуатировался в периоды прерывистого обслуживания. Между тем, Union Pacific все еще искал газовая турбина для замены своих дизелей мощностью 9000 л.с. Локомотив Эри Персонал предположил, что подходящий размер для локомотива двигатель составлял 4500 л.с., а если требовалось больше мощности, то турбины следует укладывать в ряд, аналогично дизелям. Однако Скенектади процитировал газовую турбину мощностью 8500 л.с. в 1952/1953 году, и Union Pacific заказал 30 шт.Это был смелый замысел, рассчитанный на длительный срок службы. всего с двумя опорными подшипниками. Вдобавок был осевой резонанс потока и некоторые машины «на испытаниях» теряют ведра и перенесли сбои динамических компонентов, что привело к очень много проблем. Они были успешно очищены, в том числе ранние поломки колес, которые удалось преодолеть путем разработки метода горячего растяжения и хладостойкости турбинных колес, которые все еще используется сегодня. Однако стоимость газовых турбин превышала рыночную. и в начале 60-х годов были приняты две концепции, чтобы для снижения общей стоимости: (1) Поместите турбину в упакованный силовая установка и (2) предварительный заказ на поставку через шесть месяцев цикл (как в соревновании) вместо одного года. К счастью для GE, большое отключение электроэнергии в 1965 году в районе Нью-Йорка произошло в на этот раз и один из газовых баллонов Long Island Light и Power Utility. турбины подхватили систему с «черного старта».Данное мероприятие вкупе с решением технических проблем с Дизайн рамы 5 стал импульсом, необходимым для поворота бизнеса и считается поворотным моментом в бизнесе газовых турбин. Особая благодарность Арне Лофту за этот раздел. Присоединяйтесь к Эдисону Команда Технического центра в качестве волонтера и создайте свою собственную инженерную разработку история известна.

4.Системы управления газовой турбиной:

Газ турбины — чрезвычайно сложные устройства, требующие точного контроля работать. Инженеры по контролю в General Electric первыми разработать надежную систему управления. Нил Старки разработал механический контроль, который был надежным в 1940-е годы. Нужна была лучшая система используя компьютеры и электронику (которая сама только что была разработана в это время).Эта первая электронная система была разработана Арне Лофтом, инженер-механик / электрик, работающий в GE в Скенектади, Нью-Йорк. Ниже приводится его история разработки первого Speedtronic Control. Система. (Позже Speedtronic превратился в большую линейку продуктов, не только газовые турбины, но паровые турбины и другие устройства).

Видео на первой системе управления Speedtronic ниже:

1980-е годы:

The 7 F Gas Турбина General Electric (видео Youtube):

Связанные темы:

Нравится нас на Facebook

Источники:

-История Газовая турбина с Бобом Хендриксоном от Фрэнка Хаккерта и Эдисона Технический центр
-Эдисон представляет: интервью с Арне Лофтом Эдисоном Технический центр
-Википедия (Двигатель внутреннего сгорания, записи газовой турбины)
-О. com Inventors
-The General Electric Story в зале истории
— ASME.org -Belle Isle Gas Turbine
— The ABB Group, History web page

Типы газовых турбин

Чтобы переместить самолет по воздуху, мы должны использовать какую-то двигательную установку для создания тяги. Наиболее широко используемые формой силовой установки современного самолета является газовая газотурбинный двигатель. Турбинные двигатели бывают самых разных форм.

На этой странице показаны компьютерные чертежи четырех различных вариантов газовая турбина или реактивный двигатель.Хотя каждый из двигателей отличается, у них есть некоторые общие части. Каждый из в этих двигателях есть секция сгорания (красный), компрессор (голубой), турбина (пурпурный) и вход и сопло (серый). Компрессор, горелка и турбина называются ядро двигателя, так как все газовые турбины имеют эти компоненты. Ядро также обозначается как газогенератор так как на выходе из активной зоны идет горячий выхлопной газ. Газ пропущен через сопло для создания тяги турбореактивного двигателя, при этом он используется для привода турбины (зеленый) ТРДД и турбовинтовых двигателей.Поскольку компрессор и турбина связаны центральным валом и вращаются вместе, эта группа деталей назвал турбомашин . Работа турбореактивный, дожигающий турбореактивный двигатель, турбовентилятор и турбовинтовые двигатели описаны на отдельные страницы.

Благодаря высокой выходной мощности и высокому тепловому КПД газотурбинные двигатели также используются в самых разных приложениях, не связанных с аэронавтикой. Подключение главный вал двигателя к электромагниту будет вырабатывать электроэнергию.Газовые турбины также может использоваться для питания кораблей, грузовиков и военных танков. В этих приложениях главный вал соединен с коробкой передач (как и турбовинтовой), и получившаяся силовая установка называется турбовальный двигатель . В конце 1960-х гоночные автомобили с турбовальным двигателем соревновались в Indy 500.

No related posts.