Газовые турбины проблемы и перспективы. Манушин Э.А. (1014151), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В первых ГПА камеры сгорания выполнялись выносными, что увелиывзло гидравлические потери в ГТУ из-за нарушения прямоточности, усложняло конструкцию и увеличивало массу установок из-за понвления дополнительных улиток и патрубков. По указанным причинам первые ГПА отличались низкой транспортабельностью, не могли поставлятьсн блоками, что затрудняло их монтаж н увеличивало сроки ввода на КС. Поэтому основная тенденция при разработке ГПА начиная с 1960-х годов состояла в переходе к установкам более простой схемы. В результате из ГТУ для ГПА второго поколения лишь ГТК-10 имеет регенерацию, все остальные установки выполнены без регенерапии, но в них значительно 1на!00 — 150 К) повышена Тг и соответственно лк (см. табл. 2.1) .
В области конструирования еще в 1960.х годах наметился отход от траляцнй паротурбостроения. Так, установка ГТ-6-750 !рис. 3.1) ТьлЗ относится уже к агрегатам переходного типа !!8]. В ней применена встроенная блочная камера сгорания, состоящая из десяти секций, установленных радиально в общем корпусе. Весь агрегат смонтирован на общей рамемапшбаке; такое совмещение со временем получило широкое признание н использовано в современных установках типа ГТН-25, а также в пер. спективных ГПА с установками ГТН-40. В этой ГТУ в отличие от установок первого поколения применены встроенные в корпуса подшипники ротора газогенератора и передгий подшипник ротора силовой турбины. Корпуса ГТУ, за исключением литого входного патрубка компрессора, выполнены сварными.
Вместе с тем в этой конструкции сохранились черты, характерные длн ГТУ перно1о поколения, в частности применены баРабанный ротор компрессора и цельнокованые (за одно целое с валом) диски турбин. При разработке ГТУ для ГПА второго поколения постепенно внедрялнсь новые принципы, которые нашли наиболее полное отражение в двигате гелях следующего, третьего поколения.
Кроме черт, указанных выше, л ьг а| регатах второго поколения постоянно повышалась степень блочности', 1 цол блочностью консгрукннн обычно ноннмают формирование агрегата нз крупных ч осн х блоков /модулей) прн основной сборке ГТУ на одной раме; монтаж сводится енсеном к соединению модулей. Ф Б $ Ф о н о ,й 'о х й ,В ! ее о ж .. н ой о н о н Ке о .. с о й й н о.
и о ет о Ц мн =йЯ е( ( Я ы о о В Л облегчающая изготовление узлов и монтаж на КС, увеличивались транслортабельность и экономичность ГТУ. Работы ТМЗ показютн, что можно „-оздавать мощные блочные ГПА. Первым агрегатом такого типа была блочная бесподвальная' установка ГТН-6 моп(постыл 6 МВт, разработанная на базе ГТ.6-750. В ней на обшей как длн ГТУ, так и для натнетателн природного газа раме-маслобакс бьши смонтированы все узлы регулировании и контрольно-измерительные приборы.
Эта конструкция дослужила базовой для создания максимально блочных мощных агрегатов ГТН-16 (рис. 3.2) и ГТН-25 (см. табл. 2.1) ТМЗ, относящихся к третьему поколению. По сравнению с ранее выпускавшимися машинами установка ГТН-16 ооеспечивает меньший (на 14 %) расход топлива и меныпую (на 65 %) мегаллоемкость.
Установка поставляется на КС в виде блоки максимальной заволской готовности, что позволяет более чем на 50% снизить объем монтажных работ на станцйи [42». Несмотря на сушественное повышение начачьных параметров газа, установка ГТН-16 сохраняет большой расчетный ресурс — 100 тыс. ч. Эта установка выполнена по тралиционной для ТМЗ схеме — двухвальной, со свободной силовой турбиной низкого давления, с однокаскалным компрессором. Йчн обеспечения широкого диапазона изменения рабочих режимов и ус~ойчивой работы при частичных нагрузках и пуске первые четыре ряда направлнющих аппаратов выполнены с поворотными лопатками; кроме того, при пуске из третьей и шестой ступеней производится выпуск воздуха через антипомпажные клапаны. При разработке ГПА третьего поколения НЗЛ применил иные, чем ТМЗ, принципы конструирования ГТУ.
Взяв за основу судовые трехвальные ГТУ (типа двигателей ДИ59, применяемых на ролкере "Капитан Смирнов", см, з 2.4), завод создал базовый агрегат ГТН-25 (см. табл. 2.1 и рис. 3.3), отвечающий всем современным требованиям в отношении блочности, транспортабельности и условиям бесподвальной компоновки на компрессорных станциях и вместе с тем имеющий большие возможности форсирования по мощности ло 40 и даже до 60 МВт путем повышения .в будущем начальной температуры газа. Степень повышения давления нк, равная 12,5, получается благодари трехнальной конструкции с ллухкаскадным компрессором с приводом компрессора низкого давлении (КНД) и компрессора высокого давления (КВД) соответственно ог турбины низкого давления (ТНД) и турбины высокого давления (ТВЛ), расположенных соосно по кинематической схеме 'вал в валу" (рис.
3,3) Газотурбинная установка ГТН-25 имеет повышенную температуру газа (1163 К), что в сочетании со степенью повышении давления ~к = 12,5 "озволнло получить в безрегенеративном цикле такой же КПД (29,4%), как н в регенеративной установке ГТК-10-4. Этот КПД выше, чем КПД ГТУ промышленного типа фирмы "Дженерал электрик" (в вариантах без регенерации), имеющих н,с — — 8 при Тг = 1190 —: 1200 К (см. ' еэге.
«г н "метеком газа вверх (реже н сторону) и всасыванием сбоку (реже сверху) . 71 Таблица Зд. Основные характеристики ТВД и ТНД устзиовок ГТН-25 и ГТН-40 ГТН-25 ГТН-40 Параметр твд тнд твд тнд 340 325 350 325 1,157 1,286 1,157 1,286 233 5 162 5 242 176 1020 850 1080 900 !070* 960 1090" 1020 Окружная скорость на среднем диаметре, м/с Относительный диаметр 27ндтк Удельная работа на валу турби- ны, кдж7кг Средняя температура металла лера рабочих лопаток, К Средняя температура металла сопловых лопаток, К *С учетом охлаждения. При создании новой ГТУ и разработке перспективных ГТУ типа ГТН-40 НЗЛ применена прогрессивная кольцевая камера сгорания.
Основные параметры турбин установки ГТН-25 и ее перспективного варианта ГТН-40 приведены в табл. 3.1. Расчетный ресурс рабочей неохлаждаемой лопатки первой ступени из сплава ЭИ929ВД равен 100 тыс. ч для ГТН-25 и 300 тыс. ч для ГТН-40. Для увеличения ресурса до 100 тыс. ч предполагаетси применить охлаж. денис рабочих лопаток первой ступени ТВД установки ГТН-40. О широком применении судбвых двигателей для ГПА говорилось в гл. 2. Установка типа ГПА-1О состоит из блока газотурбинного двигателя судового типа мощностью 10 МВт на общей раме со всеми агрегата.
ми, системами, мзслобаком и т.п. Газогенераторйая часть двигателя выполнена с двухкаскадным компрессором; КНД приводится ТНД; КВД приводится ТВД. Приводом нагнетателя служит свободная силовая турбина. ГТУ полностью автоматизирована, устанавливается на нулевой отметке, поставляется на КС в виде отдельных блоков, причем степень готовности под монтаж достигает 90 %. Ресурс двигателя до капитального ремонта составляет 20 тыс, ч. Первым отечественным ГПА с авиационным двигателем (такие ГПА часто называют лсгкопромышленными) явился блочно-контейнерный агрегат ГПА-Ц-6,3 мощностью 6,3 МВт (его параметры приведены в табл. 2.!) .
Этот агрегат транспортируется на КС в виде шести блоков. контейнеров. В одном из контейнеров размещаетсн газотурбинная уста. нонка НК-12СТ, представляющая собой преобразованный авиационный двигатель. Недостатки ГПА-Ц-6,3 — мзлый ресурс и низкий КПД !все. го 23%) 143). Более экономичный, мошный и надежный легкопромышленный ГГ!А-Ц-16 вклн>чает в себя ГТД типа НК-16СТ (рис. 3.4), созданный нз базе авиационного ТРДД НК-8. Газогенератор при преобразовании дви. гателя претерпел некоторые конструкционные изменейия, а силовая турбина создана заново. 010гн из перспективных вариантов ГПА-Ц-16 74 6 й о и к о гь Р в Р ! хй ~дв х й Ф ..ох о О х хг о М обт о.
о х хх! о осе о х о и о о.к Фх хх к 3 е Ь й Ф о о. В о. В о о я ь х Х о ° о аа х » 3 о. сс о о а я о о я а х 'с ф$ со с ж о а В Я а о о В, я сс ~ а о Й с о й Е Ф о ~ а д о х а о. а »о о х о, о '" » с а й о с' о х о о о. о. о я с о о Б о" о а" о о сс » о, В„ о Й о о й о в я о » ° Я .с с с » с а о о аЫ о 'с о Ю о ов ао В и й о с о и о с о.
о о ой сс»х ~о ао асс 3 Б с В. в з"" Ф с Я с В а.в »о о х о ое ов х о ., ах и ~сс Ы со ос предполагается выполнить,с утилизатором теплоты отработавших газов. Это на 2 — 3 % увеличит КПД ГПА и позволит обеспечить теплотой комп- рессорную станцию 122) . Приводные ГТУ промышленного ("тяжелого") типа, применяемые за рубежом, по своим основным особенностям подобны установкам отечественных заводов. В качестве примера рассмотрим особенности конструкции ГТУ типа МЯ3002, входящей в состав импортного агрегата ГТК.10и (табл.
3.2, рис. 3.5). Двухвальная безрегенерагивная ГТУ конструкции фирмы "Дженерал электрик" установлена на раме-маслобаке, в которую встроены водяные маслоохладители, спивная и напорная масляные трубы. Через редуктор крутящий момент передается от ротора газогенератора на ротор электрогенератора, питающего электродвигатели- маслонасосов. Основная чань воздуха после компрессора поступает в кольцевую полость, а затем распределяется по шести камерам сгорания. Сопловой аппарат ТВД состоит из 12 сегментов, солержащих по три лопатки.
Со~повые лопатки охлаждаются воздухом, отбираемым за комп- рессором. Рабочие лопатки ТВД не охлаждаются. Важным элементом конструкции ГТУ МЯ3002 является регулируемый сопловой аппарат 7 ТНД. Примером более компактной, легкой и экономичной ГТУ промышленного типа для ГПА может служить ГТУ *'Марс" (см. табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
