Газовые турбины проблемы и перспективы. Манушин Э.А. (1014151), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Фирма "Крафтверкунион" (ФРГ) в январе 1979 г. получила заказ и разработала проект электростанции ЕРОВ (рис. 2.4) мощностью око. ло 370 МВт, которая должна быть установлена на расстоянии 100 — 400 км от берега ФРГ в Северном море на платформе площадью 74 х 74 м' в непосредственной близости от места добычи природного газа. Энергоустаневка должна состоять из двух ГТУ мощностью 126 МВт каждая и одной ПТУ мощностью 123 МВт. При значительной мощности электростанции (1000 — 3000 МВт) счн. тается оправданным строительства плавучих станций, работающих на ядерном топливе и на угле, добываемых в подводных шахтах. 54 Ркс. 2.4. Общий вкд электростанции ЕРОя на платформе в Северном мове: 5 — алек 2 — паровая турбина; 2 — котел-утилнэато; 3 — Гту; 4— — лектрическнй подводный кабель; б — электровыпрямнтеан Р— зяектрогенератор Освоение океана идет также с помощью подводных подвижных ап- паратов гППАт.
" ра ( ). В настоящее время на ППА в качестве энергоустановок, обеспечиваю их хо щ д аппаратов, в основном применяются свинцово- кислотные аккумуляторы, ток от которых используется в гребных элект. Радвигателях. О нак а и д о т к е аккумуляторы имеют неудовлетворительные массогабаритные показатели. Расчеты показачи, создание , что в настоящее время принципиально возможн д ние простых и нацежных энергоустановок на базе ПГУ, испальзуюо гцнх керосин (или другое жидкое горючее) и перекись водорода в каче- стве окислителя.
ПГУ . е Установки У имеют значительно меньшую удельную массу, с перспективными аккумуляторными батареями, при той же , чем автономности. тельного с ока сл жбы ста бти спРоектиРованы с Р~ди ыми исто к н подобны тем, которь'е про ских объектов (см,, напрнм Р 1 2.5. Локомотивные ГТУ В отличие от стационарных и судовых ГТУ на локомотивах нашли значительно меныпее применение. ГТД для локомотива был первым неавиационным двигателем с газовой турбиной; еще в 1941 г. в Швейцарии бьп построен первый газотурбовоэ с ГТУ мощностью 1620 кВт и КПД 14 % на номинальном режиме (в эксплуатации КПД не превышал 9,5 %) .
Достижения отечественного газотурбовоэостроения связаны главным образом с работой Коломенского тепловозостроительного завода, который в 1959 г. в содружестве с МВТУ и предприятиями авиационной промышленности построил первый в СССР газотурбовоз Г!-О1. В процессе освоения конструкции и доводки заводом бьпш построено семь двигателей со следующими основными характеристиками: мощностью 2570 кВт; температурой газа перед турбиной!000 К; степенью повышения давления в компрессоре 5,8; расходом воздуха на расчетном режиме 23,4 кг!с; частотой вращения ротора 8500 мин '; расчетным КПЛ при температуре наружного воздуха 288 К вЂ” 20,8%.
В результате доводочных работ были достигнуты почти все расчетные параметры, лишь КПД оказался ниже расчетного: 17,5 — 18 вместо 20,8 %, что объясняется значительно более низким, чем расчетный, КПД компрессора: 78 — 80 вместо 85 % по расчету. За время эксплуатации три газотурбовоза имели суммарный пробег с составами свыше 850 тыс. км и показали высокую надежность. Наиболее широкое применение газотурбовозы находили в США, где за 1948 — 1961 гг. было построено 55 локомотивов, двигатели для которых были поставлены фирмой "Дженерал электрик".
Первая партия из 25 и односекционных локомотивов с ГТД мощностью 3580 кВт и эксплуатационным КПЛ около 14 % начала эксплуатироваться в 1952 г. на тяжелых участках двух магистралей с изменением температуры от +38 до -35 'С. Стоимость газотурбовозов оказалась близкой к стои- мости тепловозов; 25 газотурбовозов этого типа в ценах того времени стоили 14 млн. долл. К концу !955 г. общая наработка ГТД этих локомотивов составила 1,5 млн. ч. Удачные итоги эксплуатации привели к выпуску новой партии локомотивов в количестве 30 единиц в двухсекционном исполнении с ГТД мощностью 6" 50 кВт. В конце 1965 г.
эти газотурбовозы имели общий пробег с грузовыми составами 3218000 км, среднее время наработки двигателями составило 4091 ч. Газотурбовозы предназначались цля значительного повышения скорости перевозок грузов на магистрали "Юнион Пасифик": благодаря применению газотур. бовозов средняя скорость движения в 1961 г. повысилась с 29,7 цо 45,6 км(ч. В целом эксплуатационные расходы у газотурбовозов оказа. лись на 20% ниже, чем у тепловозов. Большинство двигателей наработало свыше 100 тыс.
ч. Первые отечественные и зарубежные газотурбовозы выпускались а период, когда ГТД делали первые самостоятельные шаги в стационар. пой энергетике и наземном транспорте, а большие мощности для газотурбовозов не требовались. Трудно было ожидать от ГТД высокой топливной экономичности — определяющего экс~пуатацнонного фактора— 56 при сопоставлении ГТД с дизелями аналогичной мощности.
В этом главная причина того, что газотурбовозостроение не вышло еще за рамки экспериментальных конструкций или небольших промышленных партий !5). Успехи в совершенствовании ГТД всех типов за прошедший 30-летний период, с одной стороны, все более высокие потребные единичные мощности двигателей — с другой, привели к тому. что вновь возрос интерес к проблеме использования ГТД на локомотивах. При необходимости на локомотивы могут быть установлены ГТД мощностью 9 — 12 и даже 14 МВт.
В некоторых странах (СССР, Франции, Великобритании, С!йА, Канаде, ФРГ, Японии) велись работы по внедрению скоростных пассажирских поездов (турбопоездов), характерной особенностью которых является применение на них в качестве силовых установок серийных ГТД авиационного (вертолетного) типа. Целесообразность применения гурбопоездов определяется главным образом тем, что повышение скоростей движения в этом случае осуществляется с наименьшими капитальными затратами, т.е, при существующем верхнем строении пути, поскольку подвижной состав получается легким, с небольшими нагрузками на ось локомотива. В СССР первый экспериментальный вагон был построен силами ЦНИИ МПС в 1962 г.
!5]. Он по существу представлял собой исследовательский стенд, на котором отрабатывались системы передачи мощности не только турбопоездов, но и газотурбовозов. Наибольшее внимание турбопоездам уделялось во Франции. Первый турбопоезд типа ЕТО с авиационным двигателем типа "Турмо 1ПР" номинальной длительной мощностью 710 кВт фирмы "Турбомека*' прошел успешные испытания в 1967 г. Пассажирское движение на линии Париж— Канн — Шербур наряду с дизель-поездами обслуживалось 14 турбопоездами типа ЕТО. В результате их успешной эксплуатации были заказаны 26 лятивагонных турбопоездов тина КТО с максимальной скоростью 240 км1ч. С апреля 1972 г. на французских железных дорогах началась опытная эксплуатация наиболее скоростных турбопоеэдов — пятивагонных поездов типа ТСУ.
Поезд включает два моторных вагона, в каждом из которых размещены два ГТЛ типа "Турмо П1С" и агрегаты электрической передачи переменло-постоянного тока (генератор трехфазного тока— выпрямитель — шесть электродвигателей постоянного тока). Двигатель 'Турмо П!С" является форсированным вариантом двигателя "Турмо П!Г": мощность его составляет 790 кВт.
За первые 6 мес. турбопоезд ТОУ имел пробег 65 000 км. В октябре 1972 г. была достигнута максимальная скорость — 318 км/ч. Общее время работы всех ГТД турбопоездов во Франции уже к нача- лУ 1974 г. составляло 130 тыс. ч. В связи с ростом цен на топливо и ограничениями на его применение, начавшимися в 1973 г., серийный выпуск поездов с ГТД был приостановлен Результаты эксплуатации турбопоездов во Франции показывают, что прекращение широкого применения турбопоездов вызвано скорее ~ременными, конъюнктурными причинами, чем какими-либо принци- 57 пиальнымн недостатками локомотивных ГТД, как указано, например, в [71.
Технико-зкономическая эффективность применения турбопоездов на отечественных железных дорогах обоснована исследованиями ПНИИ МПС [5[; показана целесообразность применения турбопоездов на некоторых железнодорожных магистралях. Развитие железнодорожного транспорта идет в направлении постоян. ного повышения скоростей пассажирского сообгцения, и при скоростях около 250 — 300 км/ч газотурбинная тяга может оказаться незаменимой, Еще более целесообразным окажется применение ГТД при больших скоростях движения, когда, как показали исследования, проведенные в Японии, наступает почти полная потеря сцепления колеса с рельсом. В этом случае необходимость в колесе отпадает и вагон поддерживается над путем либо с помощью воздушной подушки (как суда на воздушной по.
душке), либо с помощью магнитного способа поддержания, Некоторый опыт создания вагонов на воздушной подушке (ВВП) уже имеется: в 1969 г. во Франции был построен моторный вагон "Орлеан 250-80" на 80 пассажиров со скоростью двнжеэшя до 300 км/ч. Аналогичные работы П1эоводнлнсь в США н Великобритании.
Питание от контактной сети поезда на магнитной подушке при ско. рости движения 500 — 600 км/ч считается весьма затруднительным, поэто. му не исключено, что такой поезд должен быть автономным. С учетом безусловных требований компактности, легкости, маневренности к силовым установкам поездов на магнитной подушке можно считать, что наиболее перспективным видом теплового двигателя в этом случае бу. дет ГТД, приводящий высокочастотный генератор переменного тока, который в свою очередь питает линейный двигатель и системы подвешивания. ~ь Ъ 2.6. ГТД колесных и гусеничных машин Поскольку среди всех ГТД колесных и гусеничных машин основную долю составляют автомобильные двигатели, будем называть их в дальнейшем сокращенно АГТД.
Для некоторых областей применения ЛГТД рассматривались и рассматриваются как серьезная альтернатива автомобильным поршневым двигателям внутреннего сгорания. Преимуществами АГТД по сравнению с дизелями являются их высокая удельная мощность, хорошие тяговые свойства, простота конструкции, меньшая дымность и токсичность отработавших газов, многотопливность, более высокая надежность при некоторых условиях эксплуатации ~например, в уашвнях низких температур внешней среды).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
