Хийн турбины нэг хэсэг. Хийн турбин. Төхөөрөмж ба үйл ажиллагааны зарчим. Аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж. Хийн турбин ашиглах
Грицына V.P.
ОХУ-д цахилгаан эрчим хүчний тариф хэд хэдэн удаа нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан олон аж ахуйн нэгжүүд өөрсдийн бага хүчин чадалтай цахилгаан станц барих талаар бодож байна. Хэд хэдэн бүс нутагт жижиг эсвэл мини дулааны цахилгаан станцууд, ялангуяа хуучирсан бойлерийн байшинг солих хөтөлбөрүүдийг боловсруулж байна. Үйлдвэрлэл болон халаалтад биеийг бүрэн ашигласан түлшний ашиглалтын хувь 90 хүртэлх хувьтай шинэ жижиг ДЦС-д хүлээн авсан цахилгааны өртөг нь цахилгаан сүлжээнээс хүлээн авсан цахилгааны өртгөөс хамаагүй бага байх боломжтой.
Жижиг дулааны цахилгаан станц барих төслүүдийг авч үзэхдээ эрчим хүчний инженер, аж ахуйн нэгжийн мэргэжилтнүүд томоохон эрчим хүчний салбарт хүрсэн үзүүлэлтүүдийг удирддаг. Томоохон хэмжээний эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах хийн турбиныг (GTU) тасралтгүй сайжруулснаар тэдгээрийн үр ашгийг 36% ба түүнээс дээш болгох боломжтой болсон бөгөөд уурын хийн хосолсон циклийг (CCGT) ашиглах нь ДЦС-ын цахилгааны үр ашгийг нэмэгдүүлсэн. 54% -57% хүртэл.
Гэсэн хэдий ч жижиг хэмжээний эрчим хүчний салбарт цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд CCGT-ийн хосолсон мөчлөгийн нарийн төвөгтэй схемийг ашиглах боломжийг авч үзэх нь зохисгүй юм. Нэмж дурдахад хийн турбинууд нь хийн хөдөлгүүртэй харьцуулахад цахилгаан үүсгүүрийн хөтчүүдийн хувьд үр ашиг, гүйцэтгэлийн хувьд, ялангуяа бага хүчин чадал (10 МВт-аас бага) үед ихээхэн алддаг. Манай улсад хийн турбин, хийн поршений хөдөлгүүрийг бага оврын суурин эрчим хүч үйлдвэрлэхэд өргөнөөр ашиглаагүй байгаа тул техникийн тодорхой шийдлийг сонгох нь чухал асуудал юм.
Энэ асуудал нь том хэмжээний эрчим хүчний хувьд ч хамааралтай, i.e. эрчим хүчний системийн хувьд. Орчин үед эдийн засгийн нөхцөл байдал, хуучирсан төслүүд дээр томоохон цахилгаан станц барих хөрөнгө байхгүй үед үүнийг 5 жилийн өмнө боловсруулсан 325 МВт-ын хүчин чадалтай CCGT-ийн дотоодын төсөлтэй холбон тайлбарлаж болно. Эрчим хүчний системүүд болон ОХУ-ын РАО ЕЭС нь жижиг оврын эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд онцгой анхаарал хандуулах ёстой бөгөөд тэдгээрийн байгууламжид шинэ технологийг туршиж үзэх боломжтой бөгөөд энэ нь дотоодын турбин, машин үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдийг сэргээх ажлыг эхлүүлэх боломжийг олгоно. дараа нь том хүчин чадалд шилжих.
Сүүлийн арван жилд гадаадад 100-200 МВт-ын хүчин чадалтай дизель буюу хийн хөдөлгүүртэй томоохон дулааны цахилгаан станцууд баригдсан. Дизель эсвэл хийн хөдөлгүүрийн цахилгаан станцуудын (DTPP) цахилгаан үр ашиг 47% хүрч байгаа нь хийн турбины гүйцэтгэлээс (36-37%) давсан боловч CCGT-ийн гүйцэтгэлээс доогуур (51-57%) байна. CCGT цахилгаан станцууд нь хийн турбин, хаягдал дулааны уурын зуух, уурын турбин, конденсатор, ус цэвэршүүлэх систем (бага эсвэл дунд даралттай байгалийн хий шатаж байгаа бол нэмэгдүүлэгч компрессор) гэх мэт олон төрлийн тоног төхөөрөмжийг агуулдаг. хүнд түлшээр ажилладаг бөгөөд энэ нь хийн турбин түлшнээс 2 дахин хямд бөгөөд өдөөгч компрессор ашиглахгүйгээр нам даралтын хий дээр ажиллах боломжтой. S.E.M.T.PIELSTICK-ийн дагуу дизель эрчим хүчний нэгжийг 15 жилийн турш ажиллуулах нийт зардал. 20 МВт-ын хүчин чадал нь хоёр цахилгаан станцад шингэн түлш хэрэглэх үед ижил хүчин чадалтай хийн турбин дулааны цахилгаан станцаас 2 дахин бага.
22 МВт хүртэлх дизель цахилгаан станцын Оросын ирээдүйтэй үйлдвэрлэгч бол Брянскийн машин үйлдвэрлэлийн үйлдвэр бөгөөд хэрэглэгчдэд 50% хүртэл зуурамтгай чанар бүхий 700 cSt хүртэл зуурамтгай чанар бүхий хүнд түлш дээр ажиллахад 50% хүртэл үр ашигтай эрчим хүчний нэгжийг санал болгодог. C ба хүхрийн агууламж 5% хүртэл, хийн түлшээр ажилладаг.
Томоохон дизель дулааны цахилгаан станцын сонголтыг хий турбин цахилгаан станцаас илүүд үзэж болно.
Бага оврын эрчим хүч үйлдвэрлэхэд 10 МВт-аас бага хүчин чадалтай орчин үеийн дизель генераторын давуу тал бүр ч тод харагдаж байна.
Хийн турбин үйлдвэр, хийн поршений хөдөлгүүр бүхий дулааны цахилгаан станцын гурван хувилбарыг авч үзье.
Дулааны хангамжийн улмаас цахилгаан станцуудын эхний хоёр хувилбарт (өөр өөр цахилгаан үр ашигтай) түлшний хэрэглээний коэффициент нь хийн турбин болон мотор хөтөчийн хувьд 80% -94% хүрч болно.
Цахилгаан станцын бүх хувилбаруудын ашиг орлого нь юуны түрүүнд "эхний шат" - цахилгаан үүсгүүрийн хөтөчийн найдвартай байдал, үр ашгаас хамаарна.
Бага оврын хийн турбин ашиглах сонирхогчид эрчим хүчний нягтрал өндөр байгааг тэмдэглэж, өргөнөөр ашиглахын төлөө тэмцэж байна. Жишээлбэл, [1]-д Эллиот Энержи Системс (1998-1999 онд) Хойд Америкт "бичил" хийн турбин борлуулах инженерийн болон үйлчилгээний дэмжлэг үзүүлдэг 240 дистрибьютерийн түгээлтийн сүлжээг байгуулж байна. Эрчим хүчний сүлжээ нь 1998 оны 8-р сард 45 кВт-ын турбиныг нийлүүлэхэд бэлэн болгохыг тушаасан бөгөөд турбины цахилгааны үр ашиг 17% хүртэл өндөр байсан бөгөөд хийн турбин нь дизель генератороос илүү найдвартай болохыг тэмдэглэв.
Энэ мэдэгдэл нь яг эсрэгээрээ!
Хэрэв та Хүснэгтийг харвал. 1. дараа нь бид олон зуун кВт-аас хэдэн арван МВт хүртэлх ийм өргөн хүрээнд моторын хөтөчийн үр ашиг 13% -17% илүү байгааг харах болно. "Вярциля" компанийн мотор хөтөчийн заасан нөөц нь бүрэн баталгаатай нөөцийг хэлнэ. их засвар. Шинэ хийн турбинуудын нөөц бол туршилтаар батлагдсан тооцоолсон нөөц боловч бодит үйл ажиллагааны статистик мэдээллээр биш юм. Олон тооны эх сурвалжийн мэдээлснээр хийн турбины нөөц нь эрчим хүч буурах тусам 30-60 мянган цаг байдаг. Гадаадын үйлдвэрлэлийн дизель хөдөлгүүрийн нөөц нь 40-100 мянган цаг ба түүнээс дээш байдаг.
Хүснэгт 1
Цахилгаан үүсгүүрийн хөтчийн техникийн үндсэн үзүүлэлтүүд
G-хийн турбин цахилгаан станц, Вярцилягийн D-хийн поршений үйлдвэр.
D - Газпромын каталогоос дизель түлш
* Түлшний хийн шаардлагатай даралтын хамгийн бага утга = 48 ATA!!
Гүйцэтгэлийн шинж чанар
Цахилгаан үр ашиг (болон хүч) Värtsilä-ийн мэдээллээс үзэхэд ачаалал 100% -иас 50% хүртэл буурах үед хийн хөдөлгүүрээр ажилладаг цахилгаан үүсгүүрийн үр ашиг бага зэрэг өөрчлөгддөг.
Хийн хөдөлгүүрийн үр ашиг нь 25 ° C хүртэл бараг өөрчлөгддөггүй.
Хийн турбины хүч нь -30 ° C-аас + 30 ° C хүртэл жигд буурдаг.
40 0С-аас дээш температурт хийн турбины хүчийг бууруулж (нэрлэсэнээс) 20% байна.
Эхлэх цагхийн хөдөлгүүр 0-ээс 100% хүртэл ачаалал нь нэг минутаас бага, яаралтай 20 секундын дотор. Хийн турбиныг эхлүүлэхэд ойролцоогоор 9 минут шаардлагатай.
Хийн хангамжийн даралтхийн турбины хувьд 16-20 бар байх ёстой.
Хийн хөдөлгүүрийн сүлжээнд байгаа хийн даралт нь 4 бар (abs), 175 SG хөдөлгүүрийн хувьд 1.15 бар байж болно.
Хөрөнгийн зардал 1 МВт орчим хүчин чадалтай дулааны цахилгаан станцад Вартсилагийн мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар хийн турбин станцын хувьд 1400 доллар/кВт, хийн поршений цахилгаан станцын хувьд 900 доллар/кВт байна.
Циклийн хосолсон хэрэглээжижиг ДЦС-уудад нэмэлт уурын турбин суурилуулах нь боломжгүй юм, учир нь энэ нь дулааны болон механик тоног төхөөрөмжийн тоо, турбины танхимын талбай, засвар үйлчилгээний ажилтны тоог хоёр дахин нэмэгдүүлж, эрчим хүчийг ердөө 1.5 дахин нэмэгдүүлдэг.
CCGT-ийн хүчин чадлыг 325 МВт-аас 22 МВт болгон бууруулснаар "Машпроект" АЦС-ын (Украйн, Николаев) мэдээлснээр цахилгаан станцын урд талын үр ашиг 51.5% -иас 43.6% хүртэл буурч байна.
20-10 МВт-ын хүчин чадалтай дизель эрчим хүчний нэгжийн (хийн түлш ашиглан) үр ашиг нь 43.3% байна. Зуны улиралд дизель төхөөрөмжтэй ДЦС-д хөдөлгүүрийн хөргөлтийн системээс халуун ус өгөх боломжтой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Хийн хөдөлгүүрт суурилсан цахилгаан станцуудын өрсөлдөх чадварын тооцоолол нь жижиг (1-1.5 МВт) цахилгаан станцуудад цахилгаан эрчим хүчний өртөг ойролцоогоор 4.5 цент / кВт цаг), 32-40 МВт-ын хийн түлшээр ажилладаг томоохон станцуудад 3, 8 АНУ-д байгааг харуулсан. цент/кВт.ц
Тооцооллын ижил төстэй аргын дагуу конденсацын атомын цахилгаан станцын цахилгаан нь ойролцоогоор 5.5 ам.доллар цент/кВт цаг байна. , нүүрс IES 5.9 цент орчим байна. АНУ/кВт.ц Хийн хөдөлгүүртэй үйлдвэр нь нүүрсээр ажилладаг CPP-тэй харьцуулахад 30% хямд цахилгаан үйлдвэрлэдэг.
Бусад эх сурвалжийн мэдээлснээр микротурбины үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний өртөг 0,06-0,10 ам.доллар/кВт цаг байна.
Иж бүрэн 75 кВт-ын хийн турбин генераторын (АНУ) хүлээгдэж буй үнэ нь 40,000 доллар бөгөөд энэ нь том (1000 кВт-аас дээш) цахилгаан станцуудын нэгжийн өртөгтэй тохирч байна. Хийн турбин бүхий эрчим хүчний нэгжийн том давуу тал нь жижиг хэмжээтэй, 3 ба түүнээс дээш дахин бага жинтэй байдаг.
50-150 кВт-ын хүчин чадалтай автомашины хөдөлгүүрт суурилсан Орост үйлдвэрлэсэн цахилгаан үүсгүүрийн нэгжийн өртөг нь хөдөлгүүрийн цуваа үйлдвэрлэл, доод түвшинг харгалзан дурдсан турбо блокуудаас (АНУ) хэд дахин бага байж болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй. материалын өртөг.
Бага оврын цахилгаан станцуудыг хэрэгжүүлэх туршлагаа үнэлдэг Данийн мэргэжилтнүүдийн дүгнэлтийг энд оруулав.
"0.5-40 МВт-ын хүчин чадалтай, түлхүүр гардуулах боломжтой байгалийн хийн ДЦС-ын хөрөнгө оруулалт нь МВт тутамд 6.5-4.5 сая Дани крон (1998 оны зун 1 крон ойролцоогоор 1 рубльтэй тэнцэж байсан) 50 МВт-аас доош хүчин чадалтай хосолсон циклийн ДЦС-ын хөрөнгө оруулалт нь 6.5-4.5 сая Дани крон юм. 40-44% -ийн цахилгааны үр ашигт хүрэх.
Тосолгооны тосны ашиглалтын зардал, Засвар үйлчилгээДЦС-ын ажилтнуудын засвар үйлчилгээ нь хийн турбины үйлдвэрлэсэн 1 кВт.ц тутамд 0.02 крон хүрдэг. Хийн хөдөлгүүртэй ДЦС-ын ашиглалтын зардал ойролцоогоор 0.06 дат байна. 1 кВт цаг тутамд крон. Дани дахь одоогийн цахилгааны үнээр хийн хөдөлгүүрийн өндөр хүчин чадал нь ашиглалтын өндөр зардлыг нөхөхөөс илүү байдаг.
Данийн мэргэжилтнүүд ойрын жилүүдэд 10 МВт-аас доош хүчин чадалтай ДЦС-ын ихэнх нь хийн хөдөлгүүрээр тоноглогдсон болно гэж үзэж байна."
олдворууд
Дээрх тооцоолол нь цахилгаан станцын бага хүчин чадалтай моторт хөдөлгүүрийн давуу талыг хоёрдмол утгагүй харуулж байна.
Гэсэн хэдий ч одоогийн байдлаар Оросын үйлдвэрлэсэн байгалийн хийн хөдөлгүүрийн хөдөлгүүрийн хүч нь 800 кВт-1500 кВт-аас хэтрэхгүй (RUMO үйлдвэр, Н-Новгород, Коломна машин үйлдвэр) бөгөөд хэд хэдэн үйлдвэрүүд турбо хөтөчийг санал болгож чадна. илүү өндөр хүч.
Орос дахь хоёр үйлдвэр: ургамлын им. Климов (Санкт-Петербург) болон Пермийн моторс компаниуд мини ДЦС-ын иж бүрэн эрчим хүчний нэгжийг хаягдал дулааны бойлероор хангахад бэлэн байна.
Бүс нутгийн хэмжээнд зохион байгуулах тохиолдолд үйлчилгээний төвБага оврын турбинуудын засвар үйлчилгээ, засвар үйлчилгээний асуудлыг турбиныг 2-4 цагийн дотор нөөцөөр сольж, техникийн төвийн үйлдвэрийн нөхцөлд цаашид засварлах замаар шийдэж болно.
Одоогийн байдлаар хийн турбины үр ашгийг 20-30% -иар нэмэгдүүлэх боломжтой.хийн турбин руу уурыг цахилгаан шахах замаар (Нэг турбин дахь STIG цикл эсвэл уурын хийн цикл). Өмнөх жилүүдэд энэхүү техникийн шийдлийг "Машпроект" эрдэм шинжилгээ, үйлдвэрлэлийн аж ахуйн нэгж, "Заря" үйлдвэрлэлийн нэгдэл Николаев (Украйн) дахь Водолей цахилгаан станцын бүрэн хэмжээний хээрийн туршилтанд туршиж үзсэн нь турбины хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгосон юм. нэгжийг 16-аас 25 МВт болгож, үр ашгийг 32 .8%-иас 41.8%-д хүргэсэн.
Энэхүү туршлагыг жижиг хүчин чадалд шилжүүлэх, улмаар CCGT-ийг цувралаар хүргэхэд бидэнд юу ч саад болохгүй. Энэ тохиолдолд цахилгааны үр ашиг нь дизель түлшнийхтэй харьцуулах боломжтой бөгөөд хувийн хүч нь маш их нэмэгдэж, хөрөнгийн зардал нь хийн хөдөлгүүртэй ДЦС-аас 50% бага байх боломжтой бөгөөд энэ нь маш сонирхолтой юм.
Энэхүү тоймыг ОХУ-д цахилгаан станц барих хувилбарууд, цаашлаад цахилгаан станц барих хөтөлбөрийг бий болгох чиглэлийг авч үзэхдээ дизайны бие даасан хувилбаруудыг авч үзэх шаардлагагүй гэдгийг харуулах зорилгоор хийсэн. байгууллагууд санал болгож болох боловч дотоодын болон бүс нутгийн үйлдвэрлэгчдийн тоног төхөөрөмжийн чадавхи, ашиг сонирхлыг харгалзан өргөн хүрээний асуудлыг шийдэж болно.
Уран зохиол
1. Power Value, Vol.2, No.4, 1998 оны 7/8-р сар, АНУ, Вентура, CA.
Жижиг турбины зах
Стэн Прайс, Баруун хойд эрчим хүчний хэмнэлтийн зөвлөл, Сиэтл, Вашингтон, Орегон мужийн Портланд
2. Финлянд улсын эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн шинэ чиглэл
ASKO VUORINEN, Assoc. технологи. Шинжлэх ухаан, Вартсила NSD Корпорац ХК, "ЭНЕРГЕТИК" -1997.11. хуудас 22
3. Төвийн дулаан хангамж. Дани дахь технологийн судалгаа, хөгжил. Эрчим хүчний яам. Эрчим хүчний удирдлага, 1993 он
4. ДИЗЕЛЬ ЦАХИЛГААН СТАНЦ. S.E.M.T. ЗАХИГЧ. POWERTEK 2000 үзэсгэлэнгийн танилцуулга, 2000 оны 3-р сарын 14-17
5. OAO GAZPROM-ийн байгууламжид ашиглахыг зөвлөж буй цахилгаан станц, цахилгааны нэгжүүд. КАТАЛОГ. Москва 1999 он
6. Дизель цахилгаан станц. "Брянскийн машин үйлдвэрлэлийн үйлдвэр" OAO-ийн хэтийн төлөв. 1999 он Үзэсгэлэнгийн товхимол POWERTEK 2000/
7. NK-900E Блок модульчлагдсан дулааны цахилгаан станц. V.I.-ийн нэрэмжит Самара шинжлэх ухаан, техникийн цогцолбор ХК. Н.Д. Кузнецова. Үзэсгэлэнгийн товхимол POWERTEK 2000
Уламжлалт орчин үеийн хийн турбин үйлдвэр (GTP) нь агаарын компрессор, шатаах камер, хийн турбин, түүнчлэн түүний ажиллагааг хангах туслах системүүдийн нэгдэл юм. Хийн турбин ба цахилгаан генераторын хослолыг хийн турбин гэж нэрлэдэг.
GTU ба PTU хоёрын хоорондох нэг чухал ялгааг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. PTU-ийн найрлагад бойлер ороогүй, илүү нарийвчлалтай, бойлерыг дулааны тусдаа эх үүсвэр гэж үздэг; Үүнийг харгалзан бойлер нь "хар хайрцаг" юм: тэжээлийн ус нь $t_(p.v)$ температуртай, уур нь $p_0$, $t_0$ параметртэй гарч ирдэг. Уурын турбин үйлдвэр нь бойлергүйгээр физик объектгүйгээр ажиллах боломжгүй. Хийн турбинд шатаах камер нь түүний салшгүй элемент юм. Энэ утгаараа GTU өөрөө өөрийгөө хангадаг.
Хийн турбин үйлдвэрүүд нь уурын турбинуудаас ч илүү олон янз байдаг. Доор бид эрчим хүчний салбарт энгийн циклийн хамгийн ирээдүйтэй, хамгийн их ашиглагддаг хийн турбинуудыг авч үзэх болно.
хэлхээний диаграмийм хийн турбиныг зурагт үзүүлэв. Агаар мандлаас гарч буй агаар нь эргэдэг ба тогтмол сараалжуудаас бүрдэх урсгалын зам бүхий эргэлтэт турбомашин болох агаарын компрессорын оролт руу ордог. Компрессорын даралтын харьцаа p bтүүний өмнөх дарамтанд х аагаарын компрессорын шахалтын харьцаа гэж нэрлэгддэг ба ихэвчлэн p - (p - =.) гэж тэмдэглэдэг pb/х а). Компрессорын роторыг хийн турбиноор удирддаг. Шахсан агаарын урсгал нь нэг, хоёр ба түүнээс дээш шаталтын камерт ордог. Энэ тохиолдолд ихэнх тохиолдолд компрессороос гарч буй агаарын урсгал нь хоёр урсгалд хуваагддаг. Эхний урсгалыг түлш (хий эсвэл шингэн түлш) нийлүүлдэг шатаагч руу илгээдэг. Түлш шатаах үед өндөр температурт шаталтын бүтээгдэхүүн үүсдэг. Хоёр дахь урсгалын харьцангуй хүйтэн агаар нь хийн турбины хэсгүүдэд зөвшөөрөгдөх температуртай хий (тэдгээрийг ихэвчлэн ажлын хий гэж нэрлэдэг) авахын тулд тэдгээртэй холилддог.
Даралт бүхий ажлын хий r s (r s < p bшатаах камерын гидравлик эсэргүүцлийн улмаас) нь хийн турбины урсгалын замд тэжээгддэг бөгөөд үйл ажиллагааны зарчим нь уурын турбины ажиллах зарчмаас ялгаатай биш юм (ганц ялгаа нь хийн турбин дээр ажилладаг. түлшний шаталтын бүтээгдэхүүн, уур дээр биш). Хийн турбинд ажлын хий нь бараг атмосферийн даралт хүртэл өргөсдөг. p d, гаралтын сарниулагч 14-ийг оруулаад түүнээс - нэн даруй яндан руу, эсвэл өмнө нь хийн турбины яндангийн хийн дулааныг ашигладаг дулаан солилцуур руу оруулна.
Хийн турбин дахь хийн тэлэлтийн улмаас сүүлийнх нь эрчим хүч үүсгэдэг. Үүний ихээхэн хэсэг (тал орчим) нь компрессорын хөтөч дээр, үлдсэн хэсэг нь цахилгаан үүсгүүрийн хөтөч дээр зарцуулагддаг. Энэ нь хийн турбины цэвэр хүч бөгөөд үүнийг тэмдэглэсэн үед зааж өгдөг.
Хийн турбины диаграммыг дүрслэхийн тулд тэдгээрийг ашигладаг конвенцууд, мэргэжлийн сургуулиудад ашигладагтай төстэй.
Ажлын шингэнийг шахах, халаах, тэлэх дараалсан процессыг хангадаг хамгийн бага шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан тул илүү энгийн хийн турбин байж болохгүй: нэг компрессор, ижил нөхцөлд ажилладаг нэг буюу хэд хэдэн шатаах камер, нэг хийн турбин. Энгийн циклийн хийн турбинуудаас гадна хэд хэдэн компрессор, турбин, шатаах камер агуулсан нарийн төвөгтэй хийн турбинууд байдаг. Ялангуяа 70-аад онд ЗХУ-д баригдсан GT-100-750 нь энэ төрлийн хийн турбинд хамаарна.
Үүнийг давхар хийдэг. Нэг босоо ам дээр суурилуулсан өндөр даралтын компрессор КВДмөн түүнийг жолоодож буй өндөр даралтын турбин ТВД; Энэ босоо ам нь хувьсах хурдтай. Бага даралтын турбин нь хоёр дахь босоо ам дээр байрладаг TND, нам даралтын компрессорыг жолоодох KNDболон цахилгаан үүсгүүр Ж.И; иймээс энэ босоо ам нь тогтмол эргэлтийн хурд нь 50 с -1 . Агаар мандлаас 447 кг/с агаар орж ирдэг KNDойролцоогоор 430 кПа (4.3 атм) даралтанд шахаж, дараа нь агаар хөргөгч рүү оруулна. IN, 176-аас 35 хэм хүртэл усаар хөргөнө. Энэ нь өндөр даралтын компрессор дахь агаарыг шахахад шаардагдах ажлыг багасгадаг. КВД(шахалтын харьцаа p k = 6.3). Эндээс агаар нь өндөр даралтын шаталтын камерт ордог. KSVDболон 750 ° C-ийн температуртай шаталтын бүтээгдэхүүнийг илгээдэг ТВД. -аас ТВДих хэмжээний хүчилтөрөгч агуулсан хий нь нам даралтын шаталтын камерт ордог KSND, нэмэлт түлш шатааж, үүнээс - руу TND. 390 ° C-ийн температуртай яндангийн хий нь яндан руу эсвэл дулаан солилцуур руу орж, яндангийн хийн дулааныг ашигладаг.
Утааны хийн өндөр температуртай тул GTU нь маш хэмнэлттэй биш юм. Хэлхээний хүндрэл нь түүний үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог боловч үүнтэй зэрэгцэн хөрөнгийн хөрөнгө оруулалтыг нэмэгдүүлж, үйл ажиллагааг улам хүндрүүлдэг.
Зураг дээр Siemens-ийн GTU V94.3 загварыг харуулав. Агаар цэвэрлэх цогц төхөөрөмжөөс (KVOU) агаар мандлын агаар уурхайд орж ирдэг 4 , мөн үүнээс - урсгалын хэсэг рүү 16 Агаарын компрессор. Агаарыг компрессороор шахдаг. Ердийн компрессорын шахалтын харьцаа нь p k = 13-17, улмаар хийн турбины зам дахь даралт 1.3-1.7 МПа (13-17 атм) -аас хэтрэхгүй байна. Энэ нь хийн турбин ба уурын турбин хоёрын өөр нэг томоохон ялгаа бөгөөд уурын даралт нь хийн турбин дахь хийн даралтаас 10-15 дахин их байдаг. Жижиг даралт ажиллах орчинбарилга байгууламжийн хананы жижиг зузаан, тэдгээрийг халаахад хялбар байдлыг тодорхойлдог. Энэ нь хийн турбиныг маш их маневрлах чадвартай болгодог, i.e. хурдан эхлүүлэх, зогсоох чадвартай. Хэрэв уурын турбиныг эхлүүлэхийн тулд температурын анхны төлөвөөс хамааран 1 цагаас хэдэн цаг зарцуулдаг бол хийн турбиныг 10-15 минутын дотор ажиллуулж болно.
Компрессорт шахах үед агаар халаана. Энэ халаалтыг энгийн ойролцоо харьцаагаар тооцоолж болно.
$$T_a/T_b = \pi_k^(0.25)$$
тэнд Т бболон Т а- компрессорын ард болон өмнөх агаарын үнэмлэхүй температур. Хэрэв жишээ нь, Т а= 300 К, өөрөөр хэлбэл. орчны температур 27 хэм, дараа нь p k \u003d 16 байна Т б= 600 К, улмаар агаарыг халаана
$$\Дельта t = (600-273)-(300-273) = 300°C.$$
Тиймээс компрессорын ард агаарын температур 300-350 ° C байна. Галын хоолойн хана ба шатаах камерын биений хоорондох агаар нь түлшний хий нийлүүлдэг шарагч руу шилждэг. Түлш нь 1.3-1.7 МПа даралттай шаталтын камерт орох ёстой тул хийн даралт өндөр байх ёстой. Шатаах камерт орох урсгалыг хянахын тулд хийн даралт нь камер дахь даралтаас ойролцоогоор хоёр дахин их байна. Хэрэв нийлүүлэлтийн хий дамжуулах хоолойд ийм даралт байгаа бол хий нь хийн хуваарилах цэгээс (ДНБ) шууд шаталтын камерт нийлүүлдэг. Хэрэв хийн даралт хангалтгүй бол гидравлик хагарал ба тасалгааны хооронд өргөлтийн хийн компрессор суурилуулсан болно.
Түлшний хийн зарцуулалт нь компрессороос гарах агаарын урсгалын дөнгөж 1-1.5% байдаг тул өндөр хэмнэлттэй хийн компрессорыг бий болгох нь техникийн тодорхой бэрхшээлийг дагуулдаг.
Галын хоолой дотор 10 өндөр температурт шаталтын бүтээгдэхүүн үүсдэг. Шатаах камерын гаралтын хэсэгт хоёрдогч агаар холилдсоны дараа энэ нь бага зэрэг буурдаг боловч орчин үеийн ердийн хийн турбинуудад 1350-1400 ° C хүрдэг.
Шатаах камерын халуун хий нь урсгалын замд ордог 7 хийн турбин. Үүний дотор хий нь бараг атмосферийн даралт хүртэл өргөсдөг, учир нь хийн турбины арын зай нь яндан эсвэл дулаан солилцууртай холбогддог бөгөөд гидравлик эсэргүүцэл нь бага байдаг.
Хийн турбин дахь хий тэлэх үед түүний босоо амнаас эрчим хүч үүсдэг. Энэ хүчийг хэсэгчлэн агаарын компрессорыг жолоодоход ашигладаг бөгөөд түүний илүүдлийг роторыг жолоодоход ашигладаг 1 генератор. Хийн турбины нэг онцлог шинж чанар нь компрессор нь хийн турбины боловсруулсан эрчим хүчний тал орчим хувийг шаарддаг явдал юм. Жишээлбэл, ОХУ-д бий болгож буй 180 МВт-ын хүчин чадалтай хийн турбины нэгжид (энэ нь цэвэр эрчим хүч) компрессорын хүчин чадал 196 МВт байна. Энэ нь хийн турбин ба уурын турбин хоёрын үндсэн ялгаануудын нэг юм: сүүлийнх нь тэжээлийн усыг 23.5 МПа (240 атм) даралт хүртэл шахахад ашигладаг хүч нь уурын турбины хүчин чадлын хэдхэн хувь юм. . Энэ нь ус нь шахагдах чадвар багатай шингэн бөгөөд агаарыг шахахад маш их энерги шаардагддагтай холбоотой юм.
Эхний, нэлээд бүдүүлэг тооцоололд турбины арын хийн температурыг дараахтай төстэй энгийн хамаарлаас тооцоолж болно.
$$T_c/T_d = \pi_k^(0.25).$$
Иймд хэрэв $\pi_k = 16$ бол турбины урд талын температур Т с\u003d 1400 ° С \u003d 1673 К, дараа нь түүний арын температур ойролцоогоор, K:
$$T_d=T_c/\pi_k^(0.25) = 1673/16^(0.25) = 836.$$
Тиймээс хийн турбины доод урсгалын хийн температур нэлээд өндөр бөгөөд түлшний шаталтаас олж авсан ихээхэн хэмжээний дулаан нь шууд утгаараа яндан руу ордог. Тиймээс хийн турбиныг бие даасан ажиллуулах үед түүний үр ашиг бага байдаг: ердийн хийн турбинуудын хувьд энэ нь 35-36%, өөрөөр хэлбэл. мэргэжлийн сургуулиудын үр ашгаас хамаагүй бага. Гэсэн хэдий ч хийн турбины нэгжийн "сүүл" дээр дулаан солилцуур (сүлжээний халаагуур эсвэл хосолсон циклийн хаягдал дулааны бойлер) суурилуулах үед асуудал эрс өөрчлөгддөг.
Хийн турбины ард диффузор суурилуулсан - хийн хурдны даралтыг хэсэгчлэн даралт болгон хувиргах урсгалын үед жигд өргөжиж буй суваг. Энэ нь хийн турбины ард атмосферийн даралтаас бага даралттай байх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь турбин дахь 1 кг хийн үр ашгийг нэмэгдүүлж, улмаар түүний хүчийг нэмэгдүүлдэг.
Агаарын компрессорын төхөөрөмж. Өмнө дурьдсанчлан, агаарын компрессор нь турбомашин бөгөөд тэнхлэгт нь хүчийг хийн турбинаас нийлүүлдэг; энэ хүчийг компрессорын урсгалын замаар урсдаг агаарт шилжүүлдэг бөгөөд үүний үр дүнд агаарын даралт нь шаталтын камер дахь даралт хүртэл нэмэгддэг.
Зураг дээр тулгуур холхивч дээр байрлуулсан хийн турбины роторыг харуулав; урд талд компрессорын ротор ба статорын элементүүд тод харагдаж байна.
Минийхээс 4 эргэдэг сэнсээр үүссэн суваг руу агаар ордог 2 эргэдэггүй оролтын чиглүүлэгч сэнс (VNA). VNA-ийн гол үүрэг бол эргэлтийн хөдөлгөөний тэнхлэгийн (эсвэл радиаль-тэнхлэгийн) чиглэлд хөдөлж буй урсгалыг мэдээлэх явдал юм. VNA сувгууд нь уурын турбины хошууны сувгуудаас үндсэндээ ялгаатай биш: тэдгээр нь төөрөгдүүлсэн (шовгор) бөгөөд тэдгээрийн доторх урсгал хурдасч, нэгэн зэрэг тойргийн хурдны бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авдаг.
Орчин үеийн хийн турбинуудад оролтын чиглүүлэгч сэнсийг эргүүлэх боломжтой болгодог. Эргэдэг VNA-ийн хэрэгцээ нь GTU-ийн ачаалал буурах үед үр ашгийг бууруулахаас урьдчилан сэргийлэх хүслээс үүдэлтэй юм. Гол нь компрессор ба цахилгаан үүсгүүрийн босоо ам нь сүлжээний давтамжтай тэнцүү эргэлтийн хурдтай байна. Тиймээс, хэрэв VNA ашиглагдаагүй бол компрессороос шатаах камерт нийлүүлж буй агаарын хэмжээ тогтмол бөгөөд турбины ачаалалаас хамаардаггүй. Мөн та шаталтын камерт түлшний урсгалыг өөрчлөх замаар л хийн турбины хүчийг өөрчилж болно. Тиймээс түлшний зарцуулалт буурч, компрессороор тэжээгддэг агаарын тогтмол хэмжээ нь хийн турбины өмнө болон дараа нь ажлын хийн температур буурдаг. Энэ нь хийн турбины үр ашгийг маш ихээр бууруулахад хүргэдэг. Тэнхлэгийн эргэн тойронд ачаалал багассан ирийг эргүүлэх 1 25 - 30 ° -аар VNA сувгийн урсгалын хэсгүүдийг нарийсгаж, шаталтын камерт орох агаарын урсгалыг бууруулж, агаар ба түлшний зарцуулалтын тогтмол харьцааг хадгалах боломжийг олгодог. Оролтын чиглүүлэгч сэнсийг суурилуулснаар хийн турбины урд болон түүний ард байрлах хийн температурыг ойролцоогоор 100-80% -ийн чадлын хүрээнд тогтмол байлгах боломжтой.
Зураг дээр VNA ир хөтлөгчийг харуулж байна. Хутга бүрийн тэнхлэгт эргэдэг хөшүүрэг бэхлэгдсэн байна 2 , энэ нь хөшүүргээр дамждаг 4 эргэдэг цагирагтай холбоотой 1 . Шаардлагатай бол агаарын урсгалын цагиргийг солино 1 саваа, хурдны хайрцаг бүхий цахилгаан моторын тусламжтайгаар эргэдэг; бүх хөшүүргийг нэгэн зэрэг эргүүлэх үед 2 ба үүний дагуу VNA ир 5 .
VNA-ийн тусламжтайгаар эргэлддэг агаар нь эргэдэг ба суурин гэсэн хоёр сараалжаас бүрдэх агаарын компрессорын 1-р шатанд ордог. Хоёр тор нь турбины сараалжаас ялгаатай нь өргөтгөх (диффузор) сувагтай, i.e. агаарын оролтын хэсэг Ф 1-ээс бага Ф 2 гарц дээр.
Ийм сувагт агаар шилжих үед түүний хурд буурдаг ( w 2 < w 1), даралт нэмэгддэг ( Р 2 > Рнэг). Харамсалтай нь сарниулагч сараалжыг хэмнэлттэй болгохын тулд, i.e. ингэснээр урсгалын хурд w 1-ээс дээд зэрэг нь дулаан биш харин даралт болгон хувиргах нь зөвхөн бага зэрэг шахалтын үед л боломжтой юм Р 2 /Р 1 (ихэвчлэн 1.2 - 1.3), энэ нь олон тооны компрессорын үе шатуудад хүргэдэг (14 - 16 компрессорын шахалтын харьцаа p k \u003d 13 - 16).
Зураг дээр компрессорын үе шатанд агаарын урсгалыг харуулав. Оролтын (тогтмол) эргэдэг цорго аппаратаас агаар нь хурдтай гардаг в 1 (дээд хурдны гурвалжинг үзнэ үү), шаардлагатай тойргийн эргэлттэй (a 1)< 90°). Если расположенная за ВНА вращающаяся (рабочая) решетка имеет скорость у 1 , дараа нь түүнийг оруулах харьцангуй хурд w 1 нь векторуудын зөрүүтэй тэнцүү байна в 1 ба у 1 , мөн энэ ялгаа -аас их байх болно в 1 өөрөөр хэлбэл w 1 > внэг . Суваг дотор шилжих үед агаарын хурд нь утга хүртэл буурдаг w 2 ба энэ нь профилын налуугаар тодорхойлогддог b 2 өнцгөөр гарч ирдэг. Гэсэн хэдий ч эргэлт, роторын ирээс агаарт эрчим хүч нийлүүлэхээс шалтгаалан түүний хурд -тайҮнэмлэхүй хөдөлгөөнд 2-оос их байх болно внэг . Тогтмол торны ирийг суурилуулсан бөгөөд ингэснээр суваг руу орох агаарын оролт нь цохилтгүй болно. Энэхүү торны сувгууд өргөжиж байгаа тул түүний доторх хурд нь утга хүртэл буурдаг в" 1 , даралт нь -аас нэмэгддэг Р 1-ээс Р 2. Сүлжээ нь ийм байдлаар хийгдсэн в" 1 = в 1, a a "1 = a 1. Иймд хоёр дахь болон дараагийн үе шатанд шахалтын процесс ижил төстэй байдлаар явагдана. Энэ тохиолдолд шахалтын улмаас агаарын нягтрал ихсэхтэй уялдуулан тэдгээрийн торны өндөр нь буурна. .
Заримдаа компрессорын эхний хэдэн үе шатны чиглүүлэгч далавчнууд нь VNA вентиляцитай адил эргэлддэг. Энэ нь хийн турбины урд болон түүний ард байгаа хийн температур өөрчлөгдөхгүй байх хийн турбины хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Үүнийг дагаад эдийн засаг ч өсдөг. Хэд хэдэн эргэдэг чиглүүлэгч далавчийг ашиглах нь эрчим хүчний 100 - 50% -ийн хүрээнд хэмнэлттэй ажиллах боломжийг олгодог.
Компрессорын сүүлчийн үе шат нь өмнөхтэй ижил аргаар зохион байгуулагдсан бөгөөд цорын ганц ялгаа нь сүүлчийн чиглүүлэгч сэнсний үүрэг юм. 1 нь зөвхөн даралтыг нэмэгдүүлэх төдийгүй агаарын урсгалын тэнхлэгийн гарцыг хангах явдал юм. Агаар нь цагираг хэлбэрийн гаралтын диффузор руу ордог 23 даралт хамгийн их утга хүртэл өсөх үед. Энэ даралтаар агаар шаталтын бүсэд ордог 9 .
Хийн турбины элементүүдийг хөргөхийн тулд компрессорын орон сууцнаас агаарыг авдаг. Үүнийг хийхийн тулд түүний биед цагираг хэлбэртэй камеруудыг хийж, зохих шатны арын орон зайтай харьцдаг. Тасалгааны агаарыг дамжуулах хоолойгоор зайлуулдаг.
Нэмж дурдахад компрессор нь хүчдэлийн эсрэг хавхлага, тойрч гарах хоолой гэж нэрлэгддэг. 6 , компрессорын завсрын үе шатуудаас агаарыг тойрч гарах ба хийн турбиныг асаах, зогсоох үед гаралтын диффузор руу орох. Энэ нь агаарын урсгалын бага хурдтай компрессорын тогтворгүй ажиллагааг арилгадаг (энэ үзэгдлийг давалгаа гэж нэрлэдэг) бөгөөд энэ нь бүхэл машины хүчтэй чичиргээгээр илэрхийлэгддэг.
Өндөр хэмнэлттэй агаарын компрессорыг бий болгох нь турбинуудаас ялгаатай нь зөвхөн тооцоо, дизайнаар шийдэгдэх боломжгүй маш нарийн төвөгтэй ажил юм. Компрессорын хүч нь хийн турбины хүчин чадалтай ойролцоогоор тэнцүү байдаг тул компрессорын үр ашиг 1% -иар муудах нь бүхэл хийн турбины үр ашгийг 2-2.5% -иар бууруулахад хүргэдэг. Тиймээс сайн компрессор бий болгох нь хийн турбин бий болгох гол асуудлын нэг юм. Ихэвчлэн компрессорыг урт хугацааны туршилтын сайжруулалтаар бий болгосон загвар компрессорыг ашиглан загварчлах (масштаблах) аргаар бүтээдэг.
Хийн турбин шатаах камер нь маш олон янз байдаг. Дээрээс нь гаднах хоёр камертай хийн турбин юм. Зураг дээр нэг алсын шаталтын камертай ABB-аас 140 МВт-ын хүчин чадалтай GTU төрлийн 13E-ийг харуулсан бөгөөд төхөөрөмж нь зурагт үзүүлсэн камерын төхөөрөмжтэй төстэй юм. Цагираг хэлбэрийн диффузороос компрессороос гарч буй агаар нь камерын бие ба дөл хоолойн хоорондох зайд орж, дараа нь хийн шаталт болон дөлний хоолойг хөргөхөд ашигладаг.
Алсын шаталтын камерын гол сул тал нь зурагнаас тодорхой харагдаж байгаа том хэмжээсүүд юм. Тасалгааны баруун талд хийн турбин, зүүн талд - компрессор. Дээрээс нь их биен дээр хүчдэлийн эсрэг хавхлагуудыг байрлуулах гурван нүх, дараа нь VNA хөтөч харагдана. Орчин үеийн хийн турбинуудад суурилуулсан шатаах камерыг голчлон ашигладаг: цагираг, хоолой-цагираг.
Зураг дээр нэгдсэн дугуй шатаах камерыг харуулав. Шатаах цагираг хэлбэрийн орон зай нь дотоодоос үүсдэг 17 болон гадаа 11 галт хоолойнууд. Дотор талаас нь хоолойнууд нь тусгай оруулгатай байдаг 13 болон 16 дөл рүү чиглэсэн талдаа дулааны хамгаалалтын бүрхүүлтэй байх; эсрэг талд оруулга нь хавиргатай байдаг бөгөөд энэ нь дөлний хоолойн доторх оруулга хоорондын цагираган цоорхойгоор дамжин агаар орж, хөргөлтийг сайжруулдаг. Тиймээс дөлийн хоолойн температур шаталтын бүсэд 750-800 ° C байна. Тасалгааны урд талын микрофлар шарагч төхөөрөмж нь хэдэн зуун шатаагчаас бүрдэнэ 10 , дөрвөн коллектороос хий нийлүүлдэг 5 -8 . Коллекторуудыг ээлжлэн унтрааснаар та хийн турбины хүчийг өөрчилж болно.
Шатаагч төхөөрөмжийг зурагт үзүүлэв. Коллектороос хий нь ишний өрөмдлөгөөр орж ирдэг 3 мөрний ирний дотоод хөндий рүү 6 эргүүлэгч. Сүүлийнх нь шатаах камераас гарч буй агаарыг эргүүлж, саваа тэнхлэгийн эргэн тойронд эргүүлэхэд хүргэдэг хөндий радиаль шулуун ир юм. Энэхүү эргэдэг агаарын эргүүлэг нь эргүүлэгч ирний дотоод хөндийээс байгалийн хийг хүлээн авдаг. 6 жижиг нүхээр 7 . Энэ тохиолдолд нэг төрлийн түлш-агаарын хольц үүсдэг бөгөөд энэ нь бүсээс эргэлдэх тийрэлтэт хэлбэрээр гарч ирдэг. 5 . Цагираган эргэдэг эргүүлэг нь хийн тогтвортой шаталтыг баталгаажуулдаг.
Зураг дээр GTE-180 хоолой-цагираг шаталтын камерыг харуулав. Цагираган орон зайд 24 агаарын компрессорын гаралт ба хийн турбины оролтын хооронд цоолсон конус ашиглан 3 12 галын хоолойг байрлуул 10 . Галын хоолой нь 1 мм-ийн диаметртэй олон тооны нүхийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд 6 мм-ийн зайд цагираг хэлбэртэй эгнээ байрлуулсан; нүхний эгнээ хоорондын зай 23 мм. Эдгээр нүхээр дамжуулан "хүйтэн" агаар гаднаас орж, конвектив хальсны хөргөлтийг хангаж, дөлний хоолойн температур 850 ° C-аас ихгүй байна. Галын хоолойн дотоод гадаргуу дээр 0.4 мм-ийн зузаантай дулааны хамгаалалтын бүрхүүлийг хэрэглэнэ.
Урд талын хавтан дээр 8 дөл хоолой, төв нисгэгч шарагчаас бүрдсэн шатаагч төхөөрөмж суурилуулсан 6 лаа ашиглан асаах үед түлш асаах 5 , мөн таван үндсэн модуль, тэдгээрийн нэгийг нь зурагт үзүүлэв. Модуль нь хий, дизель түлш шатаах боломжийг олгодог. Холбох замаар хий 1 шүүлтүүрийн дараа 6 дугуй хэлбэртэй түлшний хийн олон талт руу ордог 5 , мөн үүнээс жижиг нүх агуулсан хөндий рүү (диаметр 0.7 мм, алхам 8 мм). Эдгээр нүхээр хий нь цагираг хэлбэрийн орон зайд ордог. Модулийн хананд зургаан шүргэгч ховил байдаг 9 , үүгээр дамжуулан агаарын компрессороос шатаахад нийлүүлсэн агаарын үндсэн хэмжээ ордог. Тангенциал үүрэнд агаар нь мушгирч, улмаар хөндийн дотор байрладаг 8 эргэдэг эргүүлэг үүсч, шарагчийн гаралт руу шилждэг. Цооногоор дамжин эргүүлгийн зах руу 3 хий орж, агаартай холилдож, үүссэн нэгэн төрлийн хольц нь шатаагчаас гарч, гал авалцаж, шатдаг. Шаталтын бүтээгдэхүүн нь хийн турбины 1-р шатны цорго төхөөрөмжид ордог.
Хийн турбин нь хийн турбины хамгийн нарийн төвөгтэй элемент бөгөөд энэ нь үндсэндээ түүний урсгалын замаар урсаж буй ажлын хийн маш өндөр температуртай холбоотой юм: турбины урд талын хийн температур 1350 ° C нь одоогоор "стандарт" гэж тооцогддог. , болон тэргүүлэх компаниуд, юуны түрүүнд General Electric 1500 ° C-ийн анхны температурыг эзэмшихээр ажиллаж байна. Уурын турбинуудын "стандарт" анхны температур нь 540 ° C, ирээдүйд 600-620 ° C байна гэдгийг санаарай.
Эхний температурыг нэмэгдүүлэх хүсэл нь юуны түрүүнд үр ашгийг нэмэгдүүлэхтэй холбоотой юм. Энэ нь хийн турбин барихад хүрсэн түвшинг нэгтгэсэн зургаас тодорхой харагдаж байна: анхны температурыг 1100-аас 1450 ° C хүртэл нэмэгдүүлэх нь үнэмлэхүй үр ашгийг 32-аас 40% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог, өөрөөр хэлбэл. түлшийг 25% хэмнэнэ. Мэдээжийн хэрэг, энэхүү хэмнэлтийн нэг хэсэг нь зөвхөн температурын өсөлтөөс гадна хийн турбины бусад элементүүдийн сайжруулалттай холбоотой бөгөөд анхны температур нь тодорхойлох хүчин зүйл хэвээр байна.
Хийн турбины урт хугацааны ажиллагааг хангахын тулд хоёр аргыг хослуулан хэрэглэдэг. Эхний арга бол өндөр механик ачаалал, температурын нөлөөг тэсвэрлэх чадвартай хамгийн их ачаалалтай хэсгүүдэд халуунд тэсвэртэй материалыг ашиглах явдал юм (ялангуяа хушуу ба роторын ир). Хэрэв уурын турбины ир болон бусад элементүүдэд 12-13% хромын агууламжтай ган (төмрийн хайлш гэх мэт) ашигладаг бол никель дээр суурилсан хайлшийг (нимоник) хийн турбины ирэнд ашигладаг бөгөөд энэ нь бодит нөхцөлд ажиллах чадвартай байдаг. механик ачаалал, 800-850 ° C температурыг тэсвэрлэх шаардлагатай үйлчилгээний хугацаа. Тиймээс эхнийхтэй хамт хоёр дахь аргыг ашигладаг - хамгийн халуун хэсгүүдийг хөргөх.
Ихэнх орчин үеийн хийн турбинуудыг агаарын компрессорын янз бүрийн үе шатуудаас гаргаж авсан агаарыг ашиглан хөргөдөг. Хийн турбинууд аль хэдийн ажиллаж байгаа бөгөөд хөргөхдөө усны уурыг ашигладаг бөгөөд энэ нь агаараас илүү хөргөх бодис юм. Хөргөсөн хэсэгт халсаны дараа хөргөх агаар нь хийн турбины урсгалын замд урсдаг. Ийм хөргөлтийн системийг нээлттэй гэж нэрлэдэг. Хэсэгт халсан хөргөлтийн шингэнийг хөргөгчинд илгээж, дараа нь хэсгийг хөргөхийн тулд дахин буцааж өгдөг хаалттай хөргөлтийн системүүд байдаг. Ийм систем нь маш нарийн төвөгтэй төдийгүй хөргөгчнөөс авсан дулааныг ашиглахыг шаарддаг.
Хийн турбины хөргөлтийн систем нь хийн турбин дахь хамгийн төвөгтэй систем бөгөөд түүний ашиглалтын хугацааг тодорхойлдог. Энэ нь зөвхөн ажлын болон хушууны ирний зөвшөөрөгдөх түвшинг хадгалахаас гадна биеийн элементүүд, ажлын ирийг зөөх диск, тос эргэлдэж буй холхивчийн битүүмжлэл гэх мэтийг баталгаажуулдаг. Энэ систем нь маш салаалсан бөгөөд хөргөсөн элемент бүр нь параметрийн хөргөлтийн агаарыг хамгийн оновчтой температурыг хадгалахад шаардлагатай хэмжээгээр хүлээн авахаар зохион байгуулагдсан. Эд ангиудыг хэт их хөргөх нь хангалтгүй байгаатай адил хортой, учир нь энэ нь компрессор дахь шахалт нь турбины хүчийг зарцуулдаг хөргөлтийн агаарыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Нэмж дурдахад хөргөлтийн агаарын хэрэглээ ихсэх нь турбины арын хийн температур буурахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь хийн турбины ард суурилуулсан тоног төхөөрөмжийн ажиллагаанд маш их нөлөө үзүүлдэг (жишээлбэл, нэг хэсэг болгон ажилладаг уурын турбины нэгж). уурын турбины). Эцэст нь, хөргөлтийн систем нь зөвхөн эд ангиудын шаардлагатай температурын түвшинг хангахаас гадна тэдгээрийн халаалтын жигд байдлыг хангах ёстой бөгөөд энэ нь аюултай дулааны стресс үүсэхээс сэргийлж, мөчлөгийн үйлдэл нь хагарал үүсэхэд хүргэдэг.
Зурагт ердийн хийн турбин хөргөлтийн хэлхээний жишээг үзүүлэв. Хийн температурын утгыг тэгш өнцөгт хүрээгээр өгсөн болно. 1-р шатны цорго аппаратын өмнө 1 Энэ нь 1350 ° C хүрдэг. Түүний ард, өөрөөр хэлбэл. 1-р шатны ажлын сараалжны урд талд 1130 ° C байна. Сүүлийн шатны ажлын ирний өмнө ч гэсэн 600 ° C-ийн түвшинд байна. Ийм температуртай хий нь цорго, ажлын ирийг угааж, хэрэв хөргөөгүй бол тэдгээрийн температур нь хийн температуртай тэнцүү байх бөгөөд ашиглалтын хугацаа нь хэдэн цагаар хязгаарлагдах болно.
Хийн турбины элементүүдийг хөргөхийн тулд компрессороос авсан агаарыг түүний даралт нь агаар нийлүүлж буй хийн турбины бүс дэх ажлын хийн даралтаас арай өндөр байх үед ашигладаг. Жишээлбэл, 1-р шатны хошууны сэнсийг хөргөхийн тулд компрессорын оролт дахь агаарын урсгалын 4.5% -тай тэнцэх хэмжээний хөргөлтийн агаарыг компрессорын гаралтын сарниулагчаас, сүүлийн шат ба хажуугийн хошууны сэнсийг хөргөхөд авдаг. орон сууцны хэсэг - компрессорын 5-р шатнаас. Заримдаа хийн турбины хамгийн халуун элементүүдийг хөргөхийн тулд компрессорын гаралтын диффузороос авсан агаарыг эхлээд агаар хөргөгч рүү илгээж, 180-200 ° C хүртэл хөргөж (ихэвчлэн усаар) хөргөнө. Энэ тохиолдолд хөргөхөд бага агаар шаардагдах боловч үүнтэй зэрэгцэн агаарын хөргөлтийн зардал гарч, хийн турбин илүү төвөгтэй болж, хөргөлтийн усаар зайлуулсан дулааны нэг хэсэг алдагдана.
Хийн турбин нь ихэвчлэн 3-4 үе шаттай байдаг, өөрөөр хэлбэл. 6-8 сараалжтай обуд, ихэнхдээ сүүлийн шатны ажлын ирээс бусад бүх обудны ирийг хөргөнө. Цоргоны сэнсийг хөргөх агаарыг дотор нь төгсгөлөөр нь нийлүүлж, профилын холбогдох хэсэгт байрлах олон тооны (0.5-0.6 мм диаметртэй 600-700 нүх) нүхээр гадагшлуулдаг. Хөргөх агаарыг бариулын төгсгөлд хийсэн нүхээр дамжуулан ажлын ир рүү нийлүүлдэг.
Хөргөсөн ирийг хэрхэн яаж зохион байгуулдагийг ойлгохын тулд тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологийг дор хаяж ерөнхийд нь авч үзэх шаардлагатай. Хэт их хүндрэлийн улмаас боловсруулахНикелийн хайлшийг хутга үйлдвэрлэхэд голчлон хөрөнгө оруулалтын цутгахад ашигладаг. Үүнийг хэрэгжүүлэхийн тулд эхлээд цутгах голуудыг цутгах, дулааны боловсруулалтын тусгай технологи ашиглан керамик материалаар хийдэг. Цутгах цөм нь ирээдүйн ирний доторх хөндийн яг хуулбар бөгөөд хөргөх агаар урсаж, шаардлагатай чиглэлд урсах болно. Цутгамал цөмийг хэвэнд хийж, дотоод хөндий нь олж авах иртэй бүрэн нийцдэг. Саваа ба хөгцний хананы хооронд үүссэн чөлөөт зай нь халсан бага хайлах массаар (жишээлбэл, хуванцар) дүүргэгдэж, хатуурдаг. Саваа нь хутганы гаднах хэлбэрийг давтаж, хатуурсан масстай хамт хөрөнгө оруулалтын загвар юм. Энэ нь нимоник хайлмалаар тэжээгддэг хэвэнд байрлуулсан байна. Сүүлийнх нь хуванцарыг хайлуулж, түүний байр суурийг эзэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд саваагаар дүүргэсэн дотоод хөндий бүхий цутгамал ир гарч ирдэг. Саваа нь тусгай химийн уусмалаар сийлбэрлэн арилгадаг. Олж авсан цорго нь нэмэлт боловсруулалт шаарддаггүй (хөргөх агаар гарах олон нүх гаргахаас бусад тохиолдолд). Ажлын цутгамал ир нь бариулыг тусгай зүлгүүрийн хэрэгслээр боловсруулахыг шаарддаг.
Товч тайлбарласан технологи нь агаарын технологиос зээлсэн бөгөөд хүрсэн температур нь суурин уурын турбинтай харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг. Эдгээр технологийг эзэмшихэд бэрхшээлтэй байгаа нь хийн урсгалын хурдтай пропорциональ өсдөг суурин хийн турбинуудын ирний хэмжээ илүү том хэмжээтэй холбоотой юм. GTU хүч.
Ганц талстаар хийсэн дан болор ир гэж нэрлэгддэг ирийг ашиглах нь маш ирээдүйтэй юм шиг санагддаг. Энэ нь өндөр температурт удаан хугацаагаар байх үед үр тарианы хил хязгаар байгаа нь металлын шинж чанар муудахад хүргэдэгтэй холбоотой юм.
Хийн турбин ротор нь өвөрмөц угсармал бүтэц юм. Бие даасан дискийг угсрахаас өмнө 5 компрессор ба диск 7 хийн турбин нь иртэй, тэнцвэртэй, төгсгөл хэсгүүдийг үйлдвэрлэдэг 1 болон 8 , зай баригч 11 болон төвийн зүү 6 . Диск бүр нь хоёр цагираг хэлбэртэй хүзүүвчтэй бөгөөд үүн дээр хит (зохион бүтээгчийн нэрээр нэрлэгдсэн - Хирт) хийгдсэн байдаг - гурвалжин хэлбэртэй хатуу радиаль шүд юм. Зэргэлдээх хэсгүүд нь яг ижил цамцтай яг ижил хүзүүвчтэй байдаг. Холболтын сайн чанарын үйлдвэрлэлийн тусламжтайгаар зэргэлдээх дискүүдийн үнэмлэхүй төвлөрсөн байдал (энэ нь хитүүдийн цацрагийг баталгаажуулдаг) ба роторыг задласны дараа угсралтын давтагдах чадварыг хангадаг.
Роторыг тусгай тавиур дээр угсардаг бөгөөд энэ нь угсралтын ажилтнуудад зориулсан дугуй тавцан бүхий лифт бөгөөд дотор нь угсрах ажлыг гүйцэтгэдэг. Нэгдүгээрт, роторын төгсгөлийн хэсэг нь утас дээр угсардаг 1 болон зангилаа 6 . Саваа нь дугуй хэлбэртэй платформ дотор босоо байрлалтай бөгөөд компрессорын 1-р шатны дискийг краны тусламжтайгаар дээрээс нь буулгадаг. Диск ба төгсгөлийн хэсгийг төвлөрсөн цэгүүдээр гүйцэтгэдэг. Тусгай лифтээр дээшээ хөдөлж, угсралтын ажилтны дискийг дискээр [эхлээд компрессор, дараа нь холбогч, дараа нь турбин ба баруун төгсгөл 8 ] роторыг бүхэлд нь цуглуулдаг. Баруун төгсгөлд самар шургуулсан байна 9 , мөн гидравлик төхөөрөмжийг бэхэлгээний бариулын урсгалтай хэсгийн үлдсэн хэсэгт суурилуулж, дискүүдийг шахаж, зангилаа татдаг. Саваа зурсны дараа самар 9 зогсолт хүртэл шурган, гидравлик төхөөрөмжийг зайлуулна. Сунгасан саваа нь дискийг хооронд нь найдвартай чангалж, роторыг нэг хатуу бүтэц болгон хувиргадаг. Угсарсан роторыг угсрах тавиураас салгаж, хийн турбинд суурилуулахад бэлэн болсон байна.
Хийн турбины гол давуу тал нь түүний нягтрал юм. Үнэн хэрэгтээ, юуны түрүүнд хийн турбинд уурын зуух байхгүй - энэ нь маш өндөрт хүрч, суурилуулахад тусдаа өрөө шаарддаг бүтэц юм. Энэ нөхцөл байдал нь юуны түрүүнд шатаах камер дахь өндөр даралттай холбоотой (1.2-2 МПа); уурын зууханд шаталт нь атмосферийн даралтаар явагддаг бөгөөд үүний дагуу үүссэн халуун хийн хэмжээ 12-20 дахин их байдаг. Цаашилбал, хийн турбинд хийн тэлэлтийн процесс нь зөвхөн 3-5 үе шатаас бүрдэх хийн турбинд явагддаг бол ижил хүчин чадалтай уурын турбин нь 25-30 шатлалт бүхий 3-4 цилиндрээс бүрдэнэ. Шатаах камер ба агаарын компрессорыг харгалзан үзвэл 150 МВт-ын хийн турбин нь 8-12 м урттай, гурван цилиндртэй ижил хүчин чадалтай уурын турбины урт нь 1.5 дахин урт байдаг. Үүний зэрэгцээ уурын турбины хувьд бойлероос гадна эргэлтийн болон конденсат насос бүхий конденсатор, 7-9 халаагуур бүхий нөхөн сэргээх систем, тэжээлийн турбо насос (нэгээс гурав хүртэл) суурилуулах шаардлагатай. , мөн агааржуулагч. Үүний үр дүнд хийн турбины төхөөрөмжийг турбины танхимын тэг түвшинд бетон суурь дээр суурилуулах боломжтой бөгөөд STU-д уурын турбиныг суурийн дээд хавтан дээр суурилуулсан 9-16 м өндөр хүрээтэй суурь, туслах төхөөрөмж шаардлагатай. конденсацийн өрөө.
Хийн турбины нягтрал нь турбины үйлдвэрт угсарч, энгийн суурин дээр суурилуулахын тулд төмөр зам эсвэл авто замаар хөдөлгүүрийн өрөөнд хүргэх боломжийг олгодог. Тиймээс, ялангуяа шаталтын камер бүхий хийн турбинуудыг тээвэрлэдэг. Алсын камертай хийн турбиныг тээвэрлэхдээ хоёр дахь нь тусад нь тээвэрлэгддэг боловч фланц ашиглан компрессор-хийн турбин модульд хялбар бөгөөд хурдан бэхлэгддэг. Уурын турбин нь олон тооны угсралт, эд ангиудаар хангагдсан бөгөөд өөрөө болон олон тооны туслах тоног төхөөрөмж, тэдгээрийн хоорондох холболтыг суурилуулах нь хийн турбинаас хэд дахин их цаг хугацаа шаарддаг.
GTU нь хөргөх ус шаарддаггүй. Үүний үр дүнд хийн турбин нь конденсатор, системгүй байдаг техникийн усан хангамжшахах төхөөрөмж, хөргөх цамхаг (эргэлтийн усан хангамжтай). Үүний үр дүнд энэ бүхэн нь хийн турбин цахилгаан станцын суурилагдсан хүчин чадлын 1 кВт-ын өртөг хамаагүй бага болоход хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ GTU-ийн өртөг (компрессор + шатаах камер + хийн турбин) нь нарийн төвөгтэй байдлаасаа болж ижил хүчин чадалтай уурын турбины үнээс 3-4 дахин их байдаг.
Хийн турбины чухал давуу тал нь бага даралтын түвшнээр (уурын турбин дахь даралттай харьцуулахад) тодорхойлогддог өндөр маневрлах чадвар бөгөөд улмаар аюултай дулааны ачаалал, хэв гажилтгүйгээр халаах, хөргөхөд хялбар байдаг.
Гэсэн хэдий ч хийн турбинууд нь бас мэдэгдэхүйц сул талуудтай бөгөөд юуны түрүүнд уурын цахилгаан станцтай харьцуулахад хэмнэлт багатай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хангалттай сайн хийн турбинуудын дундаж үр ашиг 37-38%, уурын турбины эрчим хүчний нэгжийн хувьд 42-43% байна. Хүчтэй эрчим хүчний хийн турбинуудын тааз нь одоогийн байдлаар 41-42% -ийн үр ашиг юм (мөн анхны температурыг нэмэгдүүлэх их нөөцийг харгалзан түүнээс ч өндөр байж магадгүй). Хийн турбины бага үр ашиг нь яндангийн хийн өндөр температуртай холбоотой юм.
Хийн турбины өөр нэг сул тал бол тэдгээрт бага агуулгатай түлш хэрэглэх боломжгүй, наад зах нь одоогийн байдлаар. Энэ нь зөвхөн хий эсвэл дизель гэх мэт сайн шингэн түлш дээр сайн ажиллах боломжтой. Уурын эрчим хүчний нэгжүүд нь ямар ч түлш, түүний дотор хамгийн муу чанарын түлшээр ажиллах боломжтой.
Хийн турбин бүхий дулааны цахилгаан станцуудын анхны өртөг бага, үүнтэй зэрэгцэн харьцангуй бага үр ашиг, ашигласан түлшний өндөр өртөг, маневрлах чадвар нь хийн турбиныг бие даан ашиглах үндсэн чиглэлийг тодорхойлдог: тэдгээрийг эрчим хүчний системд оргил эсвэл нөөц болгон ашиглах ёстой. өдөрт хэдэн цагаар ажилладаг эрчим хүчний эх үүсвэрүүд.
Үүний зэрэгцээ, хийн турбины яндангийн хийн дулааныг халаалтын байгууламжид эсвэл хосолсон (уур ба хий) эргэлтэнд ашиглах үед нөхцөл байдал эрс өөрчлөгддөг.
Шахсан болон халсан хийн дулааны энерги (ихэвчлэн түлшний шаталтын бүтээгдэхүүн) нь босоо амны механик эргэлтийн ажилд хувирдаг тогтмол үйл ажиллагааны дулааны турбин; нь хийн турбин хөдөлгүүрийн бүтцийн элемент юм.
Шахсан хийн халаалт нь дүрмээр бол шатаах камерт тохиолддог. Мөн цөмийн реакторт халаалт хийх боломжтой гэх мэт ... Хийн турбинууд анх 19-р зууны сүүлчээр гарч ирсэн. хийн турбин хөдөлгүүрийн хувьд, дизайны хувьд тэд уурын турбин руу ойртсон. Бүтцийн хувьд хийн турбин нь цорго аппаратын эмх цэгцтэй, тогтмол иртэй хүрээ ба сэнсний эргэдэг обуд бөгөөд үр дүнд нь урсгалын хэсгийг бүрдүүлдэг. Турбины шат нь импеллертэй хосолсон цорго төхөөрөмж юм. Үе шат нь суурин хэсгүүд (орон сууц, хушууны ир, бүрээсний цагираг) болон эргэдэг хэсгүүдийн багц (роторын ир, диск, босоо ам гэх мэт) ротороос бүрдэнэ.
Хийн турбины ангиллыг дизайны олон шинж чанараар хийдэг: хийн урсгалын чиглэл, үе шатуудын тоо, дулааны зөрүүг ашиглах арга, импеллерт хий нийлүүлэх арга. Хийн урсгалын чиглэлд хийн турбиныг тэнхлэгийн (хамгийн түгээмэл) ба радиаль, диагональ ба тангенциал гэж ялгаж болно. Тэнхлэгийн хийн турбинуудад меридиал хэсгийн урсгалыг турбины бүх тэнхлэгийн дагуу голчлон тээвэрлэдэг; радиаль турбинуудад эсрэгээр тэнхлэгт перпендикуляр байдаг. Радиал турбинуудыг төвөөс зугтах ба төвөөс зугтах гэж хуваадаг. Диагональ турбинд хий нь турбины эргэлтийн тэнхлэгт тодорхой өнцгөөр урсдаг. Тангенциал турбины сэнс нь иргүй, ийм турбиныг ихэвчлэн хэмжих хэрэгсэлд маш бага хийн урсгалын хурдаар ашигладаг. хийн турбинуудНэг, давхар, олон шаттай.
Үе шатуудын тоог олон хүчин зүйлээр тодорхойлдог: турбины зорилго, түүний дизайны схем, нийт хүч, нэг үе шатаар боловсруулсан, түүнчлэн идэвхжүүлсэн даралтын уналт. Боломжтой дулааны зөрүүг ашиглах аргын дагуу хурдны үе шаттай турбинуудыг ялгадаг бөгөөд үүнд зөвхөн урсгал нь сэнс дотор эргэдэг, даралтын өөрчлөлтгүй (идэвхтэй турбинууд), даралт нь аль алинд нь буурдаг даралтын үе шаттай турбинуудыг ялгадаг. цорго аппарат ба роторын ир (тийрэлтэт турбин) дээр. Хэсэгчилсэн хийн турбинуудад хий нь цоргоны төхөөрөмжийн тойргийн нэг хэсэг эсвэл түүний бүх тойргийн дагуу сэнс рүү нийлүүлдэг.
Олон үе шаттай турбинд энерги хувиргах үйл явц нь бие даасан үе шаттайгаар хэд хэдэн дараалсан процессуудаас бүрддэг. Шахсан болон халсан хий нь цорго аппаратын завсрын суваг руу анхны хурдтайгаар нийлүүлэгддэг бөгөөд тэлэлтийн явцад дулааны дусалын нэг хэсэг болж хувирдаг. кинетик энергиурсгалын тийрэлтэт онгоцууд. Хийн цаашдын тэлэлт, дулааны дуслыг ашигтай ажил болгон хувиргах нь импеллерийн завсрын сувагт тохиолддог. Роторын ир дээр ажилладаг хийн урсгал нь турбины гол гол дээр эргүүлэх хүчийг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд хийн үнэмлэхүй хурд буурна. Энэ хурд бага байх тусам хийн энергийн ихэнх хэсэг нь турбины босоо амны механик ажилд хувирдаг.
Үр ашиг гэдэг нь хийн турбины үр ашгийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь босоо амнаас зайлуулсан ажлын хэмжээг турбины урд байгаа хийн энергитэй харьцуулсан харьцаа юм. Орчин үеийн олон шатлалт турбинуудын үр ашигтай үр ашиг нь нэлээд өндөр бөгөөд 92-94% хүрдэг.
Хийн турбины ажиллах зарчим нь дараах байдалтай байна: хий нь компрессороор шатаах камерт шахагдаж, агаартай холилдож, түлшний хольц үүсгэж, гал авалцдаг. Үүссэн өндөр температуртай (900-1200 ° C) шаталтын бүтээгдэхүүн нь турбины тэнхлэгт суурилуулсан хэд хэдэн эгнээ ирээр дамжин өнгөрч, турбиныг эргүүлэхэд хүргэдэг. Босоо амны механик энерги нь хурдны хайрцгаар дамжин цахилгаан үүсгэдэг генератор руу дамждаг.
Дулааны энергитурбинаас гарах хий нь дулаан солилцогч руу ордог. Мөн турбины механик энерги нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн оронд янз бүрийн насос, компрессор гэх мэтийг ажиллуулахад ашиглаж болно. Хийн турбинд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг түлш нь байгалийн хий боловч энэ нь бусад төрлийн хийн түлшийг ашиглах боломжийг үгүйсгэхгүй. . Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн хийн турбинууд нь маш сонирхолтой бөгөөд түүний бэлтгэлийн чанарт өндөр шаардлага тавьдаг (тодорхой механик хольц, чийгшил шаардлагатай).
Турбинаас гарах хийн температур 450-550 ° С байна. Хийн турбин дахь дулааны энерги ба цахилгаан энергийн тоон харьцаа нь 1.5: 1-ээс 2.5: 1 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь хөргөлтийн төрлөөр ялгаатай когенерацийн системийг бий болгох боломжийг олгодог.
1) яндангийн халуун хийг шууд (шууд) ашиглах;
2) гадаад уурын зууханд бага буюу дунд даралтын уур (8-18 кг / см2) үйлдвэрлэх;
3) халуун ус үйлдвэрлэх (шаардлагатай температур 140 ° C-аас дээш байвал илүү сайн);
4) өндөр даралтын уурын үйлдвэрлэл.
Хийн турбиныг хөгжүүлэхэд ЗХУ-ын эрдэмтэд Б.С.Стечкин, Г.С.Жирицкий, Н.Р.Бриллинг, В.В.Уваров, К.В.Холщевиков, И.И.Кириллов болон бусад хүмүүс асар их хувь нэмэр оруулсан бөгөөд суурин болон хөдөлгөөнт хийн турбин үйлдвэрүүдэд зориулсан хийн турбин бүтээх ажлыг гадаадынхан хийсэн. компаниуд (Словакийн нэрт эрдэмтэн А. Стодола ажиллаж байсан Швейцарийн Браун-Бовери, Америкийн Женерал Электрикийн Сульцер гэх мэт).
AT Цаашдын хөгжилхийн турбинууд нь турбины урд талын хийн температурыг нэмэгдүүлэх боломжоос хамаарна. Энэ нь халуунд тэсвэртэй шинэ материал, роторын ирийг найдвартай хөргөх системийг бий болгосонтой холбоотой бөгөөд урсгалын замыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан гэх мэт.
1990-ээд онд өргөн тархсан шилжилтийн ачаар. байгалийн хий нь эрчим хүч үйлдвэрлэх гол түлш бөгөөд хийн турбинууд зах зээлийн нэлээд хэсгийг эзэлдэг. Тоног төхөөрөмжийн хамгийн их үр ашиг нь 5 МВт ба түүнээс дээш (300 МВт хүртэл) хүчин чадалтай байдаг ч зарим үйлдвэрлэгчид 1-5 МВт-ын загвар үйлдвэрлэдэг.
Хийн турбиныг нисэх онгоц, цахилгаан станцад ашигладаг.
- Өмнөх: Хийн анализатор
- Дараах: Хийн хөдөлгүүр
Турбин гэдэг нь шахагдах шингэний боломжит энерги нь ирний аппарат дахь кинетик энерги болж хувирдаг хөдөлгүүр бөгөөд импеллер дэх сүүлийнх нь механик ажилд тасралтгүй эргэлддэг босоо ам руу дамждаг.
Уурын турбинууд нь хийцээрээ байнга ажилладаг дулааны хөдөлгүүрийг төлөөлдөг. Ашиглалтын явцад хэт халсан эсвэл ханасан усны уур нь урсгалын замд орж, тэлэлтийн улмаас роторыг эргүүлэхэд хүргэдэг. Хутганы аппарат дээр ажиллаж буй уурын урсгалын үр дүнд эргэлт үүсдэг.
Уурын турбин нь эрчим хүч үйлдвэрлэх зориулалттай уурын турбины дизайны нэг хэсэг юм. Цахилгаан эрчим хүчнээс гадна дулааны энерги үүсгэх боломжтой суурилуулалтууд байдаг - уурын ирээр дамжин өнгөрсөн уур нь сүлжээний ус халаагч руу ордог. Энэ төрлийн турбиныг үйлдвэрлэлийн-когенерац буюу когенерацийн төрлийн турбин гэж нэрлэдэг. Эхний тохиолдолд турбин дахь үйлдвэрлэлийн зориулалтаар уурын олборлолтыг хангадаг. Генератортой иж бүрэн уурын турбин нь турбин нэгж юм.
Уурын турбины төрлүүд
Уурын хөдөлж буй чиглэлээс хамааран турбинуудыг радиаль ба тэнхлэгийн турбин гэж хуваадаг. Радиаль турбин дахь уурын урсгал нь тэнхлэгт перпендикуляр чиглэнэ. Уурын турбин нь нэг, хоёр, гурван тохиолдолтой байж болно. Уурын турбин нь олон төрлийн техникийн хэрэгслээр тоноглогдсон бөгөөд энэ нь орчны агаарыг бүрхүүлд оруулахаас сэргийлдэг. Эдгээр нь усны уураар бага хэмжээгээр хангагдсан олон төрлийн лац юм.
Аюулгүй байдлын зохицуулагч нь босоо амны урд хэсэгт байрладаг бөгөөд турбины хурд нэмэгдэх үед уурын хангамжийг зогсоох зориулалттай.
Үндсэн параметрүүдийн шинж чанар нэрлэсэн утгууд
· Турбины нэрлэсэн хүч- цахилгаан үүсгүүрийн терминал дээр турбиныг удаан хугацаанд хөгжүүлэх ёстой хамгийн их хүч, үндсэн параметрүүдийн хэвийн утгууд эсвэл тэдгээр нь үйлдвэрээс тогтоосон хязгаарт өөрчлөгдөх үед. улсын стандартууд. Удирдлагатай уурын турбин нь түүний эд ангиудын бат бэхийн нөхцөлтэй тохирч байвал нэрлэсэн чадлаасаа давсан хүчийг бий болгож чадна.
· Турбины эдийн засгийн хүч- турбин хамгийн их үр ашигтай ажиллах хүч. Амьд уурын параметрүүд болон турбины зориулалтаас хамааран нэрлэсэн хүч нь эдийн засгийн хүчин чадалтай тэнцүү буюу 10-25% -иас их байж болно.
· Нөхөн сэргээх тэжээлийн усны халаалтын нэрлэсэн температур- усны чиглэлийн хамгийн сүүлийн халаагуураас доош чиглэсэн тэжээлийн усны температур.
· Хөргөх усны нэрлэсэн температур- конденсатор руу орох хэсгийн хөргөлтийн усны температур.
хийн турбин(фр. турбин лат. turbo эргүүлэх, эргүүлэх) нь хутганы төхөөрөмжид шахсан болон халсан хийн энерги нь босоо амны механик ажил болж хувирдаг тасралтгүй дулааны хөдөлгүүр юм. Энэ нь ротор (дискэнд бэхлэгдсэн ир) ба статор (орон сууцанд бэхлэгдсэн чиглүүлэгч сэнс) -ээс бүрдэнэ.
Өндөр температур, даралттай хий нь турбины цорго аппаратаар дамжин цорго хэсгийн ард байрлах нам даралтын хэсэгт орж, нэгэн зэрэг өргөжиж, хурдасдаг. Цаашилбал, хийн урсгал нь турбины ир рүү орж, тэдний кинетик энергийн нэг хэсгийг өгч, ирт эргүүлэх хүчийг өгдөг. Роторын ир нь турбины дискээр дамжуулан эргүүлэх хүчийг босоо ам руу дамжуулдаг. Ашигтай шинж чанаруудхийн турбин: жишээлбэл, хийн турбин нь түүнтэй нэг босоо ам дээр байрладаг генераторыг жолооддог бөгөөд энэ нь хийн турбины ашигтай ажил юм.
Хийн турбиныг хийн турбин хөдөлгүүр (тээвэрлэхэд ашигладаг) ба хийн турбины нэгж (дулааны цахилгаан станцуудад суурин GTU, CCGT-ийн нэг хэсэг болгон ашигладаг) нэг хэсэг болгон ашигладаг. Хийн турбинуудыг Брэйтоны термодинамикийн мөчлөгөөр тайлбарладаг бөгөөд энэ үед агаарыг эхлээд адиабатаар шахаж, дараа нь тогтмол даралтаар шатааж, дараа нь адиабатаар дахин эхлэх даралт хүртэл өргөжүүлдэг.
Хийн турбины төрлүүд
- Нисэх онгоц, тийрэлтэт онгоцны хөдөлгүүр
- Туслах эрчим хүчний нэгж
- Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх үйлдвэрийн хийн турбин
- Турбо гол хөдөлгүүр
- Радиал хийн турбин
- Микротурбинууд
Механикийн хувьд хийн турбин нь поршентой дотоод шаталтат хөдөлгүүрээс хамаагүй хялбар байж болно. Энгийн турбинууд нь нэг хөдөлж буй хэсэгтэй байж болно: босоо ам/компрессор/турбин/ ээлжлэн роторын угсралт (дээрх зургийг үз), түлшний системийг оруулаагүй болно.
Илүү нарийн төвөгтэй турбинууд (орчин үеийн тийрэлтэт хөдөлгүүрт ашигладаг) нь олон босоо ам (ороомог), хэдэн зуун турбины ир, хөдөлгөөнт статор ир, нарийн төвөгтэй хоолой, шаталтын камер, дулаан солилцуур бүхий өргөн хүрээтэй системтэй байж болно.
Дүрмээр бол хөдөлгүүр нь бага байх тусам ирний хамгийн дээд шугаман хурдыг хадгалахад шаардлагатай босоо амны хурд өндөр байх болно. Дээд хурдтурбины ир нь хүрч болох хамгийн их даралтыг тодорхойлдог бөгөөд ингэснээр хөдөлгүүрийн хэмжээнээс үл хамааран хамгийн их хүчийг өгдөг. Тийрэлтэт хөдөлгүүр нь ойролцоогоор 10,000 эрг / мин, микро турбин нь ойролцоогоор 100,000 эрг / мин хурдтай эргэлддэг.
Шахсан болон халсан хийн дулааны энерги (ихэвчлэн түлшний шаталтын бүтээгдэхүүн) нь босоо амны механик эргэлтийн ажилд хувирдаг тогтмол үйл ажиллагааны дулааны турбин; нь хийн турбин хөдөлгүүрийн бүтцийн элемент юм.
Шахсан хийн халаалт нь дүрмээр бол шатаах камерт тохиолддог. Мөн цөмийн реакторт халаалт хийх боломжтой гэх мэт ... Хийн турбинууд анх 19-р зууны сүүлчээр гарч ирсэн. хийн турбин хөдөлгүүрийн хувьд, дизайны хувьд тэд уурын турбин руу ойртсон. Бүтцийн хувьд хийн турбин нь цорго аппаратын эмх цэгцтэй, тогтмол иртэй хүрээ ба сэнсний эргэдэг обуд бөгөөд үр дүнд нь урсгалын хэсгийг бүрдүүлдэг. Турбины шат нь импеллертэй хосолсон цорго төхөөрөмж юм. Үе шат нь суурин хэсгүүд (орон сууц, хушууны ир, бүрээсний цагираг) болон эргэдэг хэсгүүдийн багц (роторын ир, диск, босоо ам гэх мэт) ротороос бүрдэнэ.
Хийн турбины ангиллыг дизайны олон шинж чанараар хийдэг: хийн урсгалын чиглэл, үе шатуудын тоо, дулааны зөрүүг ашиглах арга, импеллерт хий нийлүүлэх арга. Хийн урсгалын чиглэлд хийн турбиныг тэнхлэгийн (хамгийн түгээмэл) ба радиаль, диагональ ба тангенциал гэж ялгаж болно. Тэнхлэгийн хийн турбинуудад меридиал хэсгийн урсгалыг турбины бүх тэнхлэгийн дагуу голчлон тээвэрлэдэг; радиаль турбинуудад эсрэгээр тэнхлэгт перпендикуляр байдаг. Радиал турбинуудыг төвөөс зугтах ба төвөөс зугтах гэж хуваадаг. Диагональ турбинд хий нь турбины эргэлтийн тэнхлэгт тодорхой өнцгөөр урсдаг. Тангенциал турбины сэнс нь иргүй, ийм турбиныг ихэвчлэн хэмжих хэрэгсэлд маш бага хийн урсгалын хурдаар ашигладаг. Хийн турбин нь нэг, хоёр, олон үе шаттай.
Үе шатуудын тоог олон хүчин зүйлээр тодорхойлдог: турбины зорилго, түүний дизайны схем, нийт хүч, нэг үе шатаар боловсруулсан, түүнчлэн идэвхжүүлсэн даралтын уналт. Боломжтой дулааны зөрүүг ашиглах аргын дагуу хурдны үе шаттай турбинуудыг ялгадаг бөгөөд үүнд зөвхөн урсгал нь сэнс дотор эргэдэг, даралтын өөрчлөлтгүй (идэвхтэй турбинууд), даралт нь аль алинд нь буурдаг даралтын үе шаттай турбинуудыг ялгадаг. цорго аппарат ба роторын ир (тийрэлтэт турбин) дээр. Хэсэгчилсэн хийн турбинуудад хий нь цоргоны төхөөрөмжийн тойргийн нэг хэсэг эсвэл түүний бүх тойргийн дагуу сэнс рүү нийлүүлдэг.
Олон үе шаттай турбинд энерги хувиргах үйл явц нь бие даасан үе шаттайгаар хэд хэдэн дараалсан процессуудаас бүрддэг. Шахсан болон халсан хий нь хошууны аппаратын завсрын суваг руу анхны хурдтайгаар нийлүүлдэг бөгөөд тэлэлтийн явцад дулааны дуслын тодорхой хэсэг нь гадагш урсах тийрэлтэт хөдөлгүүрийн кинетик энерги болж хувирдаг. Хийн цаашдын тэлэлт, дулааны дуслыг ашигтай ажил болгон хувиргах нь импеллерийн завсрын сувагт тохиолддог. Роторын ир дээр ажилладаг хийн урсгал нь турбины гол гол дээр эргүүлэх хүчийг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд хийн үнэмлэхүй хурд буурна. Энэ хурд бага байх тусам хийн энергийн ихэнх хэсэг нь турбины босоо амны механик ажилд хувирдаг.
Үр ашиг гэдэг нь хийн турбины үр ашгийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь босоо амнаас зайлуулсан ажлын хэмжээг турбины урд байгаа хийн энергитэй харьцуулсан харьцаа юм. Орчин үеийн олон шатлалт турбинуудын үр ашигтай үр ашиг нь нэлээд өндөр бөгөөд 92-94% хүрдэг.
Хийн турбины ажиллах зарчим нь дараах байдалтай байна: хий нь компрессороор шатаах камерт шахагдаж, агаартай холилдож, түлшний хольц үүсгэж, гал авалцдаг. Үүссэн өндөр температуртай (900-1200 ° C) шаталтын бүтээгдэхүүн нь турбины тэнхлэгт суурилуулсан хэд хэдэн эгнээ ирээр дамжин өнгөрч, турбиныг эргүүлэхэд хүргэдэг. Босоо амны механик энерги нь хурдны хайрцгаар дамжин цахилгаан үүсгэдэг генератор руу дамждаг.
Дулааны энергитурбинаас гарах хий нь дулаан солилцогч руу ордог. Мөн турбины механик энерги нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн оронд янз бүрийн насос, компрессор гэх мэтийг ажиллуулахад ашиглаж болно. Хийн турбинд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг түлш нь байгалийн хий боловч энэ нь бусад төрлийн хийн түлшийг ашиглах боломжийг үгүйсгэхгүй. . Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн хийн турбинууд нь маш сонирхолтой бөгөөд түүний бэлтгэлийн чанарт өндөр шаардлага тавьдаг (тодорхой механик хольц, чийгшил шаардлагатай).
Турбинаас гарах хийн температур 450-550 ° С байна. Хийн турбин дахь дулааны энерги ба цахилгаан энергийн тоон харьцаа нь 1.5: 1-ээс 2.5: 1 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь хөргөлтийн төрлөөр ялгаатай когенерацийн системийг бий болгох боломжийг олгодог.
1) яндангийн халуун хийг шууд (шууд) ашиглах;
2) гадаад уурын зууханд бага буюу дунд даралтын уур (8-18 кг / см2) үйлдвэрлэх;
3) халуун ус үйлдвэрлэх (шаардлагатай температур 140 ° C-аас дээш байвал илүү сайн);
4) өндөр даралтын уурын үйлдвэрлэл.
Хийн турбиныг хөгжүүлэхэд ЗХУ-ын эрдэмтэд Б.С.Стечкин, Г.С.Жирицкий, Н.Р.Бриллинг, В.В.Уваров, К.В.Холщевиков, И.И.Кириллов болон бусад хүмүүс асар их хувь нэмэр оруулсан бөгөөд суурин болон хөдөлгөөнт хийн турбин үйлдвэрүүдэд зориулсан хийн турбин бүтээх ажлыг гадаадынхан хийсэн. компаниуд (Словакийн нэрт эрдэмтэн А. Стодола ажиллаж байсан Швейцарийн Браун-Бовери, Америкийн Женерал Электрикийн Сульцер гэх мэт).
Ирээдүйд хийн турбиныг хөгжүүлэх нь турбины урд талын хийн температурыг нэмэгдүүлэх боломжоос хамаарна. Энэ нь халуунд тэсвэртэй шинэ материал, роторын ирийг найдвартай хөргөх системийг бий болгосонтой холбоотой бөгөөд урсгалын замыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан гэх мэт.
1990-ээд онд өргөн тархсан шилжилтийн ачаар. байгалийн хий нь эрчим хүч үйлдвэрлэх гол түлш бөгөөд хийн турбинууд зах зээлийн нэлээд хэсгийг эзэлдэг. Тоног төхөөрөмжийн хамгийн их үр ашиг нь 5 МВт ба түүнээс дээш (300 МВт хүртэл) хүчин чадалтай байдаг ч зарим үйлдвэрлэгчид 1-5 МВт-ын загвар үйлдвэрлэдэг.
Хийн турбиныг нисэх онгоц, цахилгаан станцад ашигладаг.
- Өмнөх: Хийн анализатор
- Дараах: Хийн хөдөлгүүр