Энергетические газовые и паровые турбины

Энергетические газовые турбины: конструкция и принцип работы

Газовая турбина работает на основе энергии воздуха, который остается газообразным на протяжении всего своего функционирования. Она требует дополнительных устройств, которые в совокупности формируют газотурбинную установку.

Ключевые компоненты газотурбинной установки:

• Компрессор
• Воздухопровод
• Камера сгорания
• Форсунки для подачи топлива
• Газовая турбина, состоящая из вращающегося вала и лопаток, соединенных диском и статора с фиксированными лопастями – неподвижного корпуса
• Генератор энергии
• Патрубок

Рабочее тело турбины, то есть воздух, собирается в компрессоре, сжимается и проходит через трубы в камеру сгорания.

В это время туда добавляется горючее (природный газ), которое смешивается с воздухом. После сгорания продукты этого процесса направляются на лопасти статора.

В результате ускорения рабочей струи она попадает на пластины вала. Под давлением расширенных газов лопатки приводят в движение ротор, который соединен с генератором. Это запускает процесс производства энергии.

Отработанные газы покидают систему через патрубок.

Энергетические паровые турбины

Основное отличие паровой турбины от газовой заключается в рабочем теле. В паровой установке это вода, которая достигает лопаток в виде пара.

Из-за этого конструкция камеры сгорания изменяется, и компрессор заменяется котлом, где топливо сгорает и нагревает трубы с водой.

Само устройство состоит из ротора и статора, как и газовая турбина. Вал соединен с энергогенератором и вращается со скоростью от 1,5 до 3 тысяч оборотов в минуту.

Паровые агрегаты могут использовать выходящее тепло различных предприятий, включая пар и выхлопные газы.

Процесс производства энергии аналогичен газовой турбине: рабочее тело вращает лопатки и вал, которые активируют генератор.

Сервис энергетических турбин

Паровые и газовые турбины функционируют в сложных условиях. Их компоненты подвергаются воздействию высоких температур и нагрузок, поэтому необходимо применять защиту.

Для этого на этапе производства использованы специальные материалы, обладающие высокими смазочными и антикоррозионными свойствами, что упрощает монтаж и демонтаж.

На крепежные детали, хвостовики лопаток, подшипники, винты и другие элементы наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1001, MODENGY 1002, MODENGY 1005, MODENGY 1014.

После ввода в эксплуатацию турбины подлежат регулярным осмотрам, проверке показаний приборов и очистке загрязненных компонентов.

Важным этапом является прослушивание агрегата на наличие посторонних звуков. Появление металлических стуков или необычных шумов может сигнализировать о проблемах.

Контроль вибрационного состояния заключается в измерении амплитуды вибраций подшипников. У новых турбин это делают раз в месяц, у турбин с удовлетворительным состоянием – раз в 2 недели.

Необходимо своевременно заменять изношенные элементы, такие как уплотнения и диафрагмы. Работая с поврежденными деталями, эффективность установки значительно снижается.

Срок службы лопаток сокращается из-за загрязнений, поэтому их нужно очищать неабразивными материалами.

Паровая и газовая турбины: сравнение характеристик

Сравнение паровых и газовых установок по различным критериям:

• КПД: паровой – 35-45 %, газотурбинной – около 30-35 %
• Время запуска: паровой – от нескольких часов до суток, газовой – от 15 минут
• Габариты: газовая установка компактнее из-за отсутствия паропроводов и прочего вспомогательного оборудования
• Рабочее топливо: в газовой – природный газ или керосин, в паровой – мазут, твердое топливо
• Экологичность: газовые турбины выбрасывают значительно меньше вредных веществ
• Области применения: паровой – стационарные энергетические станции, газовой – микротурбинные установки, двигатели судов и самолетов, энергетические станции и другие
• Температура рабочего тела: газ нагревается значительно сильнее, что требует применения жаростойких материалов (температура на входе около 550 °С)

Современное турбиностроение достигло успехов в создании парогазовых установок, совмещающих преимущества паровых и газовых двигателей. В их конструкции используются два двигателя: паросиловой и газотурбинный, что позволяет повысить КПД до 60 процентов, используя отработанные газы для нагрева котла паросиловой установки.

Для современных ТЭС, находящихся в черте города, предпочтительны парогазовые установки благодаря их низкому уровню шума и экологичности, а также сниженной стоимости единицы создаваемой энергии.