Газотурбинные паротурбинные установки и двигатели работа

Источник фото Siemens Pressebild/commons.wikimedia.org

Малая энергетика в последние годы находит все более широкое применение. Все это из-за того, что появились компактные и сравнительно несложные в обслуживании газотурбинные установки.

По этой причине на рынке труда стали чрезвычайно востребованы специалисты, которые бы могли квалифицированно управлять ГТУ, а также проводить их плановое обслуживание.

Как устроена газотурбинная установка

По принципу действия газотурбинная установка представляет собой некое подобие авиадвигателя. Он засасывает воздух с одной стороны, а с другой – выбрасывает струю отработанных газов при сгорании топлива. Только в случае с ГТУ газ используется для вращения электрогенератора и выработки электричества.

На современных электростанциях ГТУ большой мощности, как правило, подключаются к парогазовым котлам для более рационального использования отработанных газов – они идут на подогрев теплоносителя (воды) и выработку дополнительного электричества.

В отличие от ТЭЦ на твердом топливе газотурбинные станции, работающие на природном газе, имеет значительно более высокий КПД при относительно компактных размерах. Современные образцы ГТУ достигают

В настоящее время действует масса разновидностей ГТУ различной мощности, размеров и назначения. При этом повсеместно требуются машинисты для их обслуживания.

Источник фото: Wulfson/commons.wikimedia.org

В процессе своей работы машинист ГТУ обязан исполнять целый ряд функций:

• наблюдение за режимом работы оборудования;
• эксплуатационное обслуживание и обеспечение бесперебойной работы ГТУ;
• запуск и остановка оборудования, пробные запуски и переключение тепловых схем;
• контроль за показаниями измерительной аппаратуры, автоматики и сигнализаций;
• борьба с возможными авариями и их ликвидация.

В сущности, машинист ГТУ – это рабочий-специалист, который занимается непосредственным обслуживанием комплекса, и именно на нем лежит основная ответственность за работу оборудования.

Поскольку современное производство электричества практически полностью автоматизировано, с этой работой может справляться всего один человек. В отдельных случаях машинист работает в составе бригады энергетиков.

Квалификационные требования и должностные инструкции предписывают машинисту ГТУ знать всё об эксплуатируемом оборудовании:

1. Устройство и технические характеристики установки, а также прочего оборудования (газовых компрессоров, турбин и т.д.);

2. Тепловые схемы и способы их преключения;

3. Принцип работы контрольно-измерительных приборов, а также автоматики и контроля ГТУ;

4. Схемы электрогенератора;

5. Технико-экономические показатели работы оборудования.

Нелишними для специалиста будут и теоретические знания в области газодинамики, теплотехники и электротехники.

Где учат на машиниста газотурбинной установки

Чтобы стать машинистом ГТУ, требуется получить среднее профессиональное образование, сдав квалификационный экзамен.

Альтернативный вариант – переобучение в учреждении дополнительного профессионального образования. Такие учебные центры нередко создаются энергетическими компаниями. В частности, свой учебный центр есть у ИНТЕР-РАОЕЭС.

Сроки обучения при этом составляют порядка 178 академических часов, примерно половина отводится на теоретическую подготовку, ещё 98 – это производственное обучение.

Источник фото: Pro-Per Energy Services/commons.wikimedia.org

Квалификационные разряды профессии Машинист газотурбинной установки по ЕТКС

В профессии Машинист ГТУ действует четыре квалификационных разряда, начиная с 4-го и заканчивая 7-ым.

Машинист газотурбинной установки 4 разряда 

Имеет право работать с ГТУ единичной мощностью до 10 тысяч кВт.

Машинист газотурбинной установки 5 разряда

Обслуживает ГТУ мощностью от 10 до 50 тысяч кВт.

Машинист газотурбинной установки 6 разряда

Работает с ГТУ мощностью от 50 до 100 тысяч кВт.

Машинист газотурбинной установки 7 разряда

Работает с особо мощными ГТУ свыше 100 тысяч кВт.

При этом в ЕТКС отмечается, что, если машинист работает не один, а под руководством более квалифицированного сотрудника – его квалификационный разряд понижается. Следовательно, и оплата труда уменьшается. Это всегда стоит уточнять при трудоустройстве.

Средняя зарплата и востребованность машинистов газотурбинной установки на рынке труда

Вакансий машинистов ГТУ на рынке достаточно много. При этом речь идет чаще об обслуживании компактных и передвижных электростанций, находящихся на северных месторождениях. Следовательно, предполагается работа вахтовым методом.

Оплата труда невелика по северным меркам, однако, напрямую зависит от квалификации и разряда. Так, специалисты начального 4 разряда могут рассчитывать на 35 – 40 тысяч. А вот, начиная с 5 разряда, можно рассчитывать уже на 58 – 60 тысяч.

При этом опыт работы до 3 лет везде желателен.

Плюсы и минусы профессии машиниста газотурбинной установки

Специальность машиниста ГТУ имеет ряд преимуществ:

• высокая заработная плата при наличии стажа;
• официальное трудоустройство и корпоративная ДМС;
• «северный» стаж и ранний уход на пенсию при условии работы вахтовым методом;
• востребованность на рынке.

Минусы у профессии также имеются:

• высокая ответственность;
• монотонность работы;
• высокие требования к квалификации и опыту;
• риск внештатных ситуаций и несчастных случаев.

ПОИСК

В цикле газотурбинной установки подводится теплота, равная площади 1-б-д-З, и получается полезная работа /ц.г, равная площади I-2-3-4-5. В цикле паротурбинной установки при его раздельном осуществлении количество под-
 [c.

68]

Определить коэффициенг теплоотдачи от стенки трубки конденсатора паротурбинной установки к охлаждающей воде, если средняя по длине температура степки f ==28° , внутренний диаметр трубки rf=16 мм, температуры воды на входе и выходе из трубки равны соответственно < i = 10° и /ж2 = 18°С и средняя скорость воды ш = 2 м/с.  [c.83]

С развитием электрификации и химизации в СССР роль теплотехники с каждым годом возрастает. Мощные паротурбинные установки на электростанциях с применением пара высоких параметров, внедрение комбинированных установок с одновременным использованием в качестве рабочих тел как водяного пара, так и продуктов сгорания, теплофикация городов, развитие реактивных двигателей и газотурбинных установок, отвод огромных тепловых потоков в ядерных реакторах для получения электроэнергии, переход к промышленному использованию магнитогидродинамического метода для непосредственного преобразования теплоты в электрическую энергию, широкое использование в народном хозяйстве холода и многие другие проблемы современной науки и техники необычайно расширили область теплотехники и все время ставят перед ней новые исключительно важные физические задачи.
 [c.3]

Получат широкое распространение газовые турбины и парогазовые установки. Особенно большой народнохозяйственный эффект дадут парогазотурбинные установки, в которых отсутствуют недостатки, имеющиеся в газотурбинных и паротурбинных установках.
 [c.6]

В паротурбинных установках процесс получения работы происходит следующим образом (рис. 19-1). Химическая энергия топлива при его сжигании превращается во внутреннюю энергию продуктов сгорания, которая затем в виде теплоты передается воде и пару в котле / и перегревателе 2.

Полученный пар направляется в паровую турбину 3, где и происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем обычно в электрическую энергию в электрогенераторе Отработавший пар поступает в конденсатор 5, где отдает теплоту охлаждающей воде.

Полученный конденсат конденсационным насосом б направляется в питательный бак 7, откуда питательная вода забирается питательным иасосом S, сжимается до давления, равного давлению в котле, и подается через подогреватель 9 в паровой котел I.
 [c.296]

Исследование термического к, п. д. цикла Ренкина при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара и понижением конечного давления в конденсаторе к. п. д. паротурбинной установки растет. Выясним влияние этих параметров на величину к. п. д. цикла Ренкина.  [c.301]

Влияние начального давления пара. При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический к. п. д. паротурбинной установки значительно увеличивается, а удельный расход пара уменьшается.
 [c.301]

Исследование работы паротурбинной установки показывает, что повышение начального давления и уменьшение конечного давления ведет к увеличению к. п. д. цикла. Однако одно повышение начального давления увеличивает конечную влажность пара.
 [c.303]

Регенеративный цикл паротурбинной установки
 [c.304]

Условный предельно-регенеративный цикл паротурбинной установки изображен на рис. 19-11. В этом цикле подогрев питательной воды (процесс 4-5) производится за счет отведенной теплоты в процессе 2-3. При этом количество теплоты, отведенное в процессе 2-3 и измеряемое пл. 27832, равно количеству теплоты, подводимому в процессе 4-5 и измеряемому пл. 04590.

Равенство площадей возмож—но только тогда, когда кривые 4-5 и 3-2 эквидистантны. Так как средняя температура подвода теплоты от внешнего источника к рабочему телу получается выше, чем у обычного цикла Ренкина, то регенеративный цикл имеет более высокий к. п. д., но он будет все же меньше, чем у цикла Карно, если взять последний в том же интервале температур.

 [c.304]

Введение регенерации для подогрева питательной воды увеличивает термический к. п. д. цикла паротурбинной установки на 10— 14%, при этом чем больше начальное давление пара, тем выше экономия. Применение регенерации уменьшает проходные сечения меж-
 [c.307]

Первая бинарная ртутно-водяная паротурбинная установка мощностью 1800 кет была построена в 1923 г.

В последующие годы мощность ртутных турбин все увеличивалась, и в настоящее время уже имеются установки мощностью в одной турбине 20 ООО кет.

При эксплуатации ртутно-водяных установок была установлена полная их надежность и безопасность в работе благодаря применению высококачественной сварки, а также их высокая экономичность.
 [c.310]

При анализе работы паротурбинной установки обычно все процессы рассматривают при непрерывном протекании рабочего тела через отдельные элементы установки.
 [c.313]

Необратимость процессов паротурбинной установки приводит к потере работы и соответственно к уменьшению полезной работы.
 [c.313]

Удельная полезная работа паротурбинной установки может быть определена по формуле (9-43)  [c.313]

Цикл паротурбинной установки состоит из последовательных процессов, изображенных на рис. 19-20. В точке 2 можно принять, что рабочее тело обладает нулевой работоспособностью, так как его состояние близко к состоянию окружающей среды. Тогда потеря работоспособности в действительных процессах будет равна сумме потерь работоспособности отдельных процессов.
 [c.313]

Чем отличается паротурбинная установка от двигателей внутреннего сгорания  [c.314]

Описать регенеративный цикл паротурбинной установки.
 [c.315]

Из каких необратимых процессов состоит действительный цикл паротурбинной установки  [c.315]

Как определяется внутренний относительный к. п. д. насоса и паротурбинной установки  [c.315]

Как определяется эффективный к. п. д. паротурбинной установки  [c.315]

Пример Т9-3. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с перегретым паром при начальных параметрах pi = 20 бар, ti = 400° С и конечном давлении-рз = 0 05 бар. Определить термический к. п. д. цикла и удельный расход пара.
 [c.316]

Одноконтурные схемы атомных станций с паротурбинными установками — это чаще всего схемы с реакторами кипящего типа. В кипящих реакторах пар образуется в активной зоне, из которой непосредственно направляется в турбину. В качестве теплоносителя и замедлителя в кипящих реакторах используют обычно воду.
 [c.320]

Паротурбинная установка мощностью N = = 200 МВт работает по циклу Ренкина при начальных параметрах = 13 МПа и = 565° С. При давлении р = 2 МПа осуществляется промежуточный перегрев пара до первоначальной температуры. Давление в конденсаторе Ра = 0,004 МПа, Температура питательной воды в = 160° С.
 [c.248]

Проект паротурбинной установки предусматривает следующие условия ее работы = 30 МПа, П = == 550° С Р2 = 0,1 МПа. При давлении р = 7 МПа вводится вторичный перегрев до температуры 540° С.
 [c.248]

Паротурбинная установка мощностью 12 000 кВт работает по циклу Ренкина при следующих параметрах пара pi = 3,5 МПа, Ц = 450° С = 0,2 МПа.
 [c.252]

Для снабжения предприятия электрической и тепловой энергией запроектирована паротурбинная установка мощностью N 25 000 кВт, работающая при следующих параметрах пара Pi = 9 ЛШа ty = 480 » С Рз = 1 МПа.
 [c.253]

Температура пара, применяемого в современных паротурбинных установках, не превышает 580 С (температура нагревателя Г, = 853 К), а температура пара на выходе из турбины обычно не ниже 30 °С (температура холодильника Гг = 303 К) поэтому максимальное значение КПД паротурбинной установки как тепловой машины равно
 [c.108]

В современных крупных паротурбинных установках давление в конденсаторе Ра составляет 0,040—0,035 бар, что соответствует температуре насыщения 29—26° С установки с паровыми машинами работают обычно с р2 0,1 бар, и только в редких случаях (для мелких установок или для паровозов) допускается работа с р == 1 бар (выпуск в атмосферу).
 [c.580]

Схема простейшей паротурбинной установки приведена на рис. 11.1. Рассмотрим цикл Карно в p v и Т — з координатах (рис. 11.2).

В котле при постоянном давлении к воде подводится теплота, выделяемая в результате сжигания в топке котла топлива (в качестве топлива могут использоваться природный газ, каменный уголь и другие виды топлива). Процесс подвода теплоты 4—1 является изобарно-изотермическим процессом парообразования.

Из котла сухой насыщенный пар с параметрами в точке 1 поступает в турбину. Пар, изоэнтропно расширяясь в турбине, производит работу (линия 1—2) и превращается во влажный насыщенный пар. В конце процесса расширения давление пара р2, температура Т .

Затем пар поступает в конденсатор (теплообменник), в котором за счет охлаждающей воды от пара при постоянном давлении рг отводится теплота (линия 2—3), происходит частичная конденсация пара. Процесс отвода теплоты 2—3 является изобарно-изотермическим процессом. В схеме установки (см. рис. 11.

1) при рассмотрении цикла Карно насос заменяют компрессор.ом. Влажный пар с параметрами в точке 3 подается на прием компрессора и изоэнтропно сжимается с затратой работы (линия 3-—4), превращаясь в воду с температурой кипения. Затем кипящая вода подается в котел, и цикл замыкается.
 [c.163]

Рис. 11.1. Схема простейшей паротурбинной установки, работающей по циклу Ренкина

Таким образом, в рассмотренной паротурбинной установке осуществляется цикл Карно, состоящий из двух изотерм 4—1 и 2—3 и двух адиабат 1—2 и 3—4 (см. рис. 11.2) В силу значительных необратимых потерь, возникающих при сжатии влажного пара в компрессоре, работа, затрачиваемая на привод компрессора, численно сравнима с полезной работой расширения пара в турбине.
 [c.164]

Конденсационная установка предназначена для создания за паровой турбиной / (рис. 20.7) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого теп-лоперепада и повышения термического КПД паротурбинной установки.

В конденсационную установку входят конденсатор 2, циркуляционный 3 и конденсат-ный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсатора 5 (обычно это паровой эжектор). Отработавший пар поступает в конденсатор сверху. Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода, пар конденсируется.

Конденсат стекает вниз и из сборника конденсационным насосом подается в поверхностные холодильники парового эжектора, а оттуда через систему регене-
 [c.173]

Благодаря более высокому к. п. д.

и более экономичному процессу деления за счет меньшего поглощения нейтронов в реакторах ВГР с паротурбинными установками достигается уменьшение удельного расхода ядерного горючего по сравнению с удельным расходом в водо-водяных реакторах типа ВВЭР в 1,5 раза, а начальное удельное вложение ядерного горючего на единицу мощности — в 5 раз и более. Однако, по-видимому, основное преимущество реакторов ВГР будет реализовано при применении одноконтурных энергоустановок с гелиевыми турбинами, а также в комбинированных энерготехнологических
 [c.4]

Паротурбинная установка, работающая по циклу Карно, должна состоять из парового котла (процесс 0-1), парового дви- рас. 19 3 гателя (процесс 1-2), конденсатора (процесс 2-3) и компрессора (процесс 3-0). Термический к. п. д. цикла Карно, где в качестве рабочего тела используют, иасыи1,еи1П11Й пар, определяется по уравнению
 [c.297]

За основной цикл в паротурбинной установке принят идеальный цикл Ренкина.

В этом цикле осуществляется полная конденсация рабочего тела в конденсаторе, вследствие чего вместо громоздкого малоэффективного компрессора для подачи воды в котел применяют питательный водяной насос, который имеет малый габарит и высокий к. п. д.

При сравнительно небольшой мощности, потребляемой насосом, потерн в нем оказываются малыми по срав/Генню с общей мощностью паротурбинной установки. Кроме того, в цикле Р енкина возможно применение перегретого пара, что позволяет повысить
 [c.298]

По указанной формуле может быть рассчитан термический к. п. д. иредельпо-регеперативного цикла паротурбинной установки.
 [c.305]

Процесс 2 -3 (рис.

19-19) необратим из-за потери теплоты на трение, а процессы 3-4, 4-5, 5-1 и 2-2 необратимы из-за теплообмена при конечной разности температур, но степень необрати-люсти во всех этих процессах в обш,ем случае мала, и в расчетах обычно ее не учитывают.

Основная необратимость в паротурбинной установке связана с потерей кинетической энергии на трение пара при его расширении в соплах и на лопатках турбины, поскольку течение пара происходит с большой скоростью.
 [c.312]

Если в действительной паротурбинной установке считать, что только процесс расширения пара в турбине и процесс сжатия в насосе протекают необратимо, то полезная (пнутренпяя) работа установки может быть определена следующил ypaBnejHiei i  [c.314]

Следовательно, внутренний отпосительный к. п. д. паротурбинной установки (без учета механических потерь на валу турбины и в пе-редаюш,ем механизме) равен
 [c.314]

Цнкл паротурбинной установки со вторичным перегревом пара.
 [c.315]

Пример 19-4. Определить внутренний относительный и эффективный к. п. д.

паротурбинной установкн и состояние пара за турбиной, если начальные параметры pi = 160 бар и h = 550° С, давление в конденсаторе = 0,05 бар внутренние относительные к. п. д.

турбины и питательного насоса соответственно равны rioT = 0,88 т)он = 0,9 к. п. д. котельной Г1к = 0,85. Паротурбинная установка работает по циклу, изображенному на рис. 19-20.
 [c.317]

Чтобы уме [ьшить большую разность температур между температурой питательной воды второго контура и теплозюсителем, рекомендуется применять регенеративный подогрев питательной воды паром от паровой турбины с отборами.

Условный регенеративный цикл паротурбинной установки изображен на рис. 20-4. Температура регенеративного подогрева воды выбирается в зависимости от температуры теплоносителя и бывает весьма различной.
 [c.

Читайте также:  406 двигатель хлопки на холодную

321]

Установка с высоконапорными парогенераторами имеет ряд преимуществ по сравнению с котельными обычного типа уменьн1ен габарит установки, снижен расход металла и др. Эти установки обеспечивают большую экономию топлива по сравнению с чисто паровыми и газотурбинными установками.

Уже в насгоя цее время парогазовые установки позволяют получить к. и. д. до 0,33—0,36, что дает им возможность конкурировать с паротурбинными установками на давление 130 бар и температуру пара 565° С.

Увеличив же начальную температуру газа в газотурбинных установках до 800— 900° С, применив многоступенчатое сжатие воздуха, промежуточный подвод тепла, регенерацию в газовой и паровой частях п усовер-ше 1ствование проточных каналов компрессоров и газовых турбин, можно получить к.

п. д. парогазовой турбинной установки до 0,48 и вьпне.
 [c.324]

Газовый МГД генератор имеет существенные преимущества по сравпеыию с обычной паротурбинной установкой. В паротурбинной установке химическая энергия топлива сначала переходит во внутреннюю энергию продуктов сгорания, которая в котельной установке частично передается воде и водяному пару, а энергия пара в турбогенераторе создает электрическую энергию.

В МГД генераторе рабочим телом служит ионизированный проводящий газ, движущийся в магнитном поле и являющийся одновременно проводником, что обусловливает более простую конструкцию установки. Кроме того, применение более высоких температур, получающихся в процессе горения, и отсутствие динамических и механических напряжений в МГД генераторе увеличивают эс1)фективпый к. п. д.

 [c.325]

Соколов В.С. Газотурбинные установки

—г.

Ротор, показанный на рис. 4, а, состоит из роторов турбины и компрессора, изготовленных из

одной поковки. В настоящее время такие роторы в мощных ГТУ не применяют. Основной их

недо- статок состоит в том, что роторы турбины и компрессоры приходится изготавливать из

одного металла.

Рис. 4. Цельнокованые роторы:

• а — из одной поковки (турбины и компрессора), б, в — барабанного и дискового типов (компрессора), г — турбины; 1, 6 — шейки
• ротора, 2, 5 — концевые уплотнения, 3 — иазы (места установки лопаток компрессора), 4 — диски турбины. 7 — центральное
• сверление, S — фланец, S — расточка, 10 — диски с лопатками компрессора; /—// — компрессорная и турбинная части
• Это невыгодно, так как ротор турбины работает при высокой температуре и для него требуется
• металл высокого качества, а ротор компрессора может быть изготовлен из более дешевого
• металла. Однако на примере этого ротора удобно рассмотреть назначение основных его

элементов. . Ротор можно, разделить на две части: компрессорную 7 и турбинную //. На концах

1. ротора выполняются шейки 1 и 6, которыми он опирается на подшипники. За шейками
2. располагаются места установки концевых уплотнений 2 и 5. В компрессорной части ротора
3. протачиваются специальные пазы 3, в которых крепятся рабочие лопатки компрессора, а в
4. турбинной — диски 4, на цилиндрической части которых также выполняются пазы, необходимые
5. для крепления рабочих лопаток турбины.
6. Вдоль оси ротора для контроля качества металла протачивается центральное отверстие 7. Через
7. него обнаруживают язвы, трещины, пустоты, которые могут возникнуть при ковке заготовки
8. ротора.

Цельнокованые роторы барабанного типа (рис. 4, б) применяют в компрессорах. Так как внутри

• ротора выполнена большая полость (расточка) 9, он получается относительно легким и жестким.
• На правом конце такого ротора имеется фланец 8, к которому может крепиться концевик с шейкой
• под подшипник и концевыми уплотнениями или ротор газовой турбины.

Цельнокованые роторы дискового типа (рис. 4, в) чаще всего используются в компрессорах.

Рабочие лопатки компрессора располагаются в пазах, выполненных на цилиндрической части дис-

ков 10. Если число ступеней в газовых турбинах невелико, в них также применяют цельнокованые

роторы. На рис. 4, г показан цельнокованый ротор двухступенчатой газовой турбины, который

фланцем 8 крепится к ротору компрессора.

Роторы компрессоров изготавливают также сварными (рис. 5). Такие роторы состоят из

нескольких сваренных, друг с другом дисков 6. К первому (левому) диску приварен концевик 2 с

концевыми уплотнениями 3 и шейкой У, последний (правый) диск имеет выступ, который

заканчивается фланцем 5. Сварные роторы обладают большой прочностью и жесткостью.

1. В газотурбинных установках часто используются сборные роторы турбин и компрессоров: с
2. насадными дисками, а также из сплошных дисков и из дисков с центральными отверстиями,
3. скрепляемых стяжками.

Роторы с насадными дисками (рис. 6) в основном применяют в компрессорах. Диски 1

насаживают на вал 2 с натягом, для чего их предварительно нагревают, чтобы диаметр внутренней

расточки увеличился. После остывания диски плотно охватывают вал. Роторы такой конструкции

можно использовать при относительно небольших температурах.

Роторы турбины и компрессора, состоящие из отдельных дисков и концевиков без центрального

отверстия, показаны на рис. 7, а, б. Диски имеют отверстия 10, расположенные вдали от оси

Газотурбинные установки (ГТУ). Применение газотурбинных установок. Топливо для ГТУ

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка — это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. Поток газа, образованный в результате сгорания топлива, воздействуя на лопатки турбины, создает крутящий момент и вращает ротор, который в свою очередь соединен с генератором. Генератор вырабатывает электроэнергию.

В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации.

Принцип действия ГТУ был известен уже в XVIII в., а первый газотурбинный двигатель был построен в России инженером П.Д.Кузьминским в 1897—1900 гг. и тогда же прошел предварительные испытания. Полезная мощность от ГТУ была впервые получена в 1906 г. на установке французских инженеров Арменго и Лемаля.

На первых этапах развития газотурбинных установок (ГТУ) в них для сжигания топлива применяли два типа камер сгорания. В камеру сгорания первого типа топливо и окислитель (воздух) подавались непрерывно, их горение также поддерживалось непрерывно, а давление не изменялось.

В камеру сгорания, второго типа топливо и окислитель (воздух) подавались порциями. Смесь поджигалась и сгорала в замкнутом объеме, а затем продукты сгорания поступали в турбину.

В такой камере сгорания температура и давление не постоянны: они резко увеличиваются в момент сгорания топлива.

Со временем выявились несомненные преимущества камер сгорания первого типа. Поэтому в современных ГТУ топливо в большинстве случаев сжигают при постоянном давлении в камере сгорания.

Первые газотурбинные установки (ГТУ) имели низкий кпд, так как газовые турбины и компрессоры были несовершенны. По мере совершенствования этих агрегатов увеличивался кпд газотурбинных установок и они становились конкурентоспособными по отношению к другим видам тепловых двигателей.

В настоящее время газотурбинные установки являются основным видом двигателей, используемых в авиации, что обусловлено простотой их конструкции, способностью быстро набирать нагрузку, большой мощностью при малой массе, возможностью полной автоматизации управления. Самолет с газотурбинным двигателем впервые совершил полет в 1941 г.

В энергетике газотурбинные установки (ГТУ) работают в основном в то время, когда резко увеличивается потребление электроэнергии, т. е. во время пиков нагрузки. Хотя КПД ГТУ ниже КПД паротурбинных установок (при мощности 20—100 МВт КПД ГТУ достигает 20—30%), использование их в пиковом режиме оказывается выгодным, так как пуск занимает гораздо меньше времени.

В некоторых пиковых ГТУ в качестве источников газа для турбины, вращающей электрический генератор, применяют авиационные турбореактивные двигатели, отслужившие свой срок в авиации.

Значительной экономии следует ожидать от парогазовых установок (ПГУ), в которых совместно работают паротурбинные и газотурбинные установки.

Они позволяют на несколько процен­тов сократить расход топлива по сравнению с лучшими паротурбинными установками.

Наряду с паротурбинными установками и двигателями внутреннего сгорания ГТУ применяют в качестве основных двигателей на передвижных электростанциях.

В технологических процессах нефтеперегонных и химических производств горючие отходы используются в качестве топлива для газовых турбин.

Газотурбинные установки находят также широкое применение на железнодорожном, морском, речном и автомобильном транспорте. Так, на быстроходных судах на подводных крыльях и воздушной подушке ГТУ являются двигателями.

На большегрузных автомобилях они могут использоваться в качестве как основного, так и вспомогательного двигателя, предназначенного для подачи воздуха в 'основной двигатель внутреннего сгорания и работающего на его выхлопных газах.

Кроме того, ГТУ служат приводом нагнетателей природного газа на магистральных газопроводах, резервных электрогенераторов пожарных насосов.

Основное направление, по которому развивается газотурбиностроение — это повышение экономичности ГТУ за счет увеличения температуры и давления газа перед газовой турбиной. С этой целью разрабатываются сложные системы охлаждения наиболее напряженных деталей турбин или применяются новые, высокопрочные материалы — жаропрочные на основе никеля, керамика и др.

Газотурбинные установки обычно надежны и просты в эксплуатации при условии строгого соблюдения установленных правил и режимов работы, отступление от которых может вызвать разрушение турбин, поломку компрессоров, взрывы в камерах сгорания и др.

Применение газотурбинных энергоустановок

Газотурбинные энергоустановки применяются в качестве постоянных, резервных или аварийных источников тепло- и электроснабжения в городах, а также отдаленных, труднодоступных районах. Основные потребители продуктов работы ГТУ следующие:

• Нефтедобывающая промышленность
• Газодобывающая промышленность
• Металлургическая промышленность
• Лесная и деревообрабатывающая промышленность
• Муниципальные образования
• Сфера ЖКХ
• Сельское хозяйство
• Водоочистные сооружения
• Утилизация отходов

Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от десятков киловатт до сотен мегаватт. Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Возможность получения недорогой тепловой и электрической энергии предполагает быструю окупаемость поставленной газотурбинной установки. Такая установка, совмещенная с котлом-утилизатором выхлопных газов, позволяет производить одновременно тепло и электроэнергию, благодаря чему достигаются наилучшие показатели по эффективности использования топлива.

Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара.

Топливо для газотурбинной установки

Газотурбинная установка может работать как на газообразном, так и на жидком топливе. Так, в газотурбинных агрегатах может использоваться:

• Дизельное топливо
• Керосин
• Природный газ
• Попутный нефтяной газ
• Биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.)
• Шахтный газ
• Коксовый газ
• Древесный газ и др.

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Преимущества газотурбинных электростанций:

• Минимальный ущерб для окружающей среды: низкий расход масла, возможность работы на отходах производства; выбросы вредных веществ: в пределах 25 ppm
• Низкий уровень шума и вибраций. Этот показатель не превышает 80-85 дБа.
• Компактные размеры и небольшой вес дают возможность разместить газотурбинную установку на небольшой площади, что позволяет существенно сэкономить средства. Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности.
• Возможность работы на различных видах газа позволяет использовать газотурбинный агрегат в любом производстве на самом экономически выгодном виде топлива.
• Эксплуатация газотурбинных электростанций как в автономном режиме, так и параллельно с сетью.
• Возможность работы газотурбинной электростанции в течение длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода.
• Максимально допустимая перегрузка: 150% номинального тока в течение 1 минуты, 110% номинального тока в течение 2 часов.
• Способность системы генератора и возбудителя выдерживать не менее 300% номинального непрерывного тока генератора в течение 10 секунд в случае трехфазного симметричного короткого замыкания на клеммах генератора,тем самым, обеспечивая достаточное время для срабатывания селективных выключателей.



Газотурбинные и парогазовые установки

На днях Василий рассказал о статье, в которой подробно и простыми словами описан цикл ПГУ-450. Статья действительно очень легко усваивается. Я же хочу рассказать о теории. Коротко, но по-делу.

Материал я позаимствовал из учебного пособия «Введение в теплоэнергетику». Авторы этого пособия — И. З. Полещук, Н. М. Цирельман. Пособие предлагается студентам УГАТУ (Уфимский государственный авиационный технический университет) для изучения одноименной дисциплины.

Газотурбинная установка (ГТУ) представляет собой тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется сначала в теплоту, а затем в механическую энергию на вращающемся валу.

Простейшая ГТУ состоит из компрессора, в котором сжимается атмосферный воздух, камеры сгорания, где в среде этого воздуха сжигается топливо, и турбины, в которой расширяются продукты сгорания.

Так как средняя температура газов при расширении существенно выше, чем воздуха при сжатии, мощность, развиваемая турбиной, оказывается больше мощности, необходимой для вращения компрессора.

Их разность представляет собой полезную мощность ГТУ.

На рис. 1 показаны схема, термодинамический цикл и тепловой баланс такой установки. Процесс (цикл) работающей таким образом ГТУ называется разомкнутым или открытым.

Рабочее тело (воздух, продукты сгорания) постоянно возобновляется — забирается из атмосферы и сбрасывается в нее.

КПД ГТУ, как и любого теплового двигателя, представляет собой отношение полезной мощности NГТУ к расходу теплоты, полученной при сжигании топлива:

•  ηГТУ = NГТУ / QT.
• Из баланса энергии следует, что NГТУ = QT — ΣQП, где ΣQП — общее количество отведенной из цикла ГТУ теплоты, равное сумме внешних потерь.
• Основную часть потерь теплоты ГТУ простого цикла составляют потери с уходящими газами:
• ΔQух ≈ Qух — Qв; ΔQух — Qв ≈ 65…80%.
• Доля остальных потерь значительно меньше:
• а) потери от недожога в камере сгорания ΔQкс / Qт ≤ 3%;
• б) потери из-за утечек рабочего тела ; ΔQут / Qт ≤ 2%;
• в) механические потери (эквивалентная им теплота отводится из цикла с маслом, охлаждающим подшипники) ΔNмех / Qт ≤ 1%;
• г) потери в электрическом генераторе ΔNэг / Qт ≤ 1…2%;
• д) потери теплоты конвекцией или излучением в окружающую среду ΔQокр / Qт ≤ 3%
• Теплота, которая отводится из цикла ГТУ с отработавшими газами, может быть частично использована вне цикла ГТУ, в частности, в паросиловом цикле.

Принципиальные схемы парогазовых установок различных типов приведены на рис. 2.

В общем случае КПД ПГУ:

Здесь — Qгту количество теплоты, подведенной к рабочему телу ГТУ;

Qпсу — количество теплоты, подведенной к паровой среде в котле.

Рис. 1. Принцип действия простейшей ГТУ

а — принципиальная схема: 1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина; 4 — электрогенератор;б — термодинамический цикл ГТУ в ТS-диаграмме;

в — баланс энергии.

Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели — профессиональная переподготовка по всей России на курсах дистанционно | АПОК

«АПОК» организует дистанционное обучение по всей России. Мы создаем персональный аккаунт для каждого слушателя. На онлайн-портале академии собраны методические пособия по профессии, которые доступны для изучения круглые сутки. После обучения проводится тестирование — проверка знаний включает вопросы только по материалам курса.

Преимущества дистанционных курсов

Если вы решите пройти профессиональную подготовку через интернет, то получите следующие преимущества:

• возможность начать занятия без группы;
• зачисление на курс без экзаменов;
• сопровождение персонального куратора;
• денежную выгоду — очные занятия стоят дороже;
• бесплатные пересдачи тестирования.

Длительность переподготовки

Дистанционное обучение по обслуживанию газотурбинных, паротурбинных установок и двигателей длится не менее 250 часов. Методисты «АПОК» разработали ряд готовых программ, которые рассчитаны на 500 и более часов обучения.

Не нашли подходящий вариант среди типовых программ? Мы разработаем для вас персональный курс! При составлении индивидуальных курсов учтем пожелания к срокам профпереподготовки, названию профессии и набору тем.

Приобретаемые знания

Изучая газотурбинные и паротурбинные установки и двигатели дистанционно, слушатели проходят следующие темы:

• виды газовых ДВС и турбин;
• порядок ремонта и обслуживания техники;
• устройство и характеристики работы паротурбинных двигателей;
• чтение тепловых схем парогазового оборудования;
• правила выставления и подбора режимов работы техники;
• требования безопасности при работе с энергетическим оборудованием;
• показатель нормальной единичной мощности и другие темы.

Возможности трудоустройства

После переподготовки по газотурбинным, паротурбинным установкам и двигателям (ГПУД), специалист может официально работать на нефтегазовых предприятиях, производствах и месторождениях. Среди доступных должностей:

• техник ГУПД;
• инженер по ремонту или эксплуатации ГУПД;
• мастер по эксплуатации ГУПД;
• сменный инженер и так далее.

Условия поступления

Требования к образованию

По газотурбинным и паротурбинным установкам и двигателям профпереподготовку можно пройти дистанционно, если есть базовое среднее профессиональное образование или выше.

Документы для зачисления

• Заявление;
• диплом;
• паспорт.

Стоимость профессиональной переподготовки по программе «Газотурбинные и паротурбинные установки и двигатели» по всей России

Типовой курс можно купить за 30 000 руб. Если закажете персональную программу, стоимость занятий будет зависеть от:

• длительности профпереподготовки;
• комплекса тем, изучаемых дистанционно;
• дополнительных требований к курсу.

Сделаем скидку, если предприятие отправит учиться сразу группу специалистов. Подробности уточняйте по телефону: 8 (800) 350-05-45. Чтобы рассчитать точную стоимость обучения по газотурбинным, паротурбинным установкам и двигателям, используйте онлайн-калькулятор.