Газовые турбины проблемы и перспективы. Манушин Э.А. (1014151), страница 21
Текст из файла (страница 21)
для ГПА. В установках типа ГТТ в процессах сжатия в компрессорах и расширения в турбннах участвуют рабочие тела с разными массовыми расходами и физическими свойствами Полезная мощность с валов ГТТ на рас- четном режиме не снимается — она полностью затрачивается на привод компрессоров, обеспечивающих технологический продесс производства необходимыми расходами сжатого воздуха и нитрозных газов заданных параметров. По таким же принципам конструирования могут выполняться ГТУ, включаемые в технологические схемы производства аммиака и в процессы коксохимического производства. В одном из возможных процессов коксохимического производства ГТУ, состоящая из компрессора, -камеры сгорания и турбины, служит для привода КВД, подающего сжатый коксовый газ в технологическую магистраль для переработки 11).
Топливом в камере сгорания служит очищенный коксовый газ, предварительно подогреваемый до 520 — 570 К отработавшими в турбине продуктами сгорания. Часть очищенного н нагретого коксового газа расширяется в турбодетандере, приводящем КНД. Полезная мощность с вала ГТУ в этой установке не снимаешься. В процессе производства серной кислоты газовая (точнее, воздушная) турбина приводит компрессор, сжимающий атмосферный воздух и прокачиваюший его через трубныс элементы„установленные в печи для обжига серного колчедана. Прокачка воздуха через трубные элементы необходима для поддержания температуры в печи за счет охлаждения на опре'деленном уровне.
Нагретый до 870 — 920 К и сжатый воздух поступает в' воздушную турбину. Ес избыточная мощность используется для привода электрогенератора. Во всех рассмотренных выше случаях применения ГТУ их компрессоры и турбины работают на рабочих телах с незначительным содержанием пы. ли. Совершенно нные условия характерны для ГТУ, работающих на домен. иом газе, который даже после сухой очистки имеет запыленность до 5 мг/м и выше.
Для более полной очистки от пыли газ проходит "мокз рую" электростатическую очистку, после чего подогревается сначала в регенсратнвном теплообменнике (до 540 — 570 К), а затем в смешиваю. щем подогревателе (до 720 К) теплотой, выделившейся при.сгорании топлива в сжатом воздухе, отбираемом из доменной воздуходувки. 104 При расчетном давлении газа перед турбиной 0,24 МПа и объемном расходе 1.5 10' м'/ч полезная мощность ГУБТ, передаваемая электрогене. атору, составляет около 6 МВт. По несколько упрощенной схеме (без регенеративного подогревателя) Тх(З серийно выпускает установки типа ГУБТ нескольких типоразмеров мощностью 6-12 МВт при давлении доменного газа на выходе из пеш 0,16-0,25 МПа. Газовая турбина для.ГУБТ ТМЗ выполнена двухступенчатой, с ротором дискового типа.
Сопловой аппарат первой ступени выполнен регулируемым, что дает возможность изменять массовый расход доменного газа через турбину при изменении параметров при выходе из печи. Особенность конструкции турбины — наличие дроссельного устройства в виде двухрядной кольцевой поворотной диафрагмы при входе в турбину. Оно служит для перевода турбины в режим холостого хода при внезапных сбросах внешней нагрузки. На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности ГТУ могут применяться в составе технологических установок для комплексной переработки нефти, В этом случае ГТУ служит ютя привода компрессоров и подачи сжатого воздуха и азота в технологическую линию.
Глава четвертая, КОНСТРУКЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ УСТАНОВОК 4.1. Судовые ГТУ На водоизмещающих судах и кораблях применяются ГТУ двух типов: тяжелого (промышленные) и легкого (специальные судовые или преобразованные из авиационных). На СВП и СПК применяются исключительно ГТУ легкого типа. Общая тенденция судового газотурбостроения такова, что ГТУ тяжелого типа в последнее время уступают место ГТУ легкого типа.
Примером ГТУ тяжелого типа может служить судовая установка ГТУ-20 Ленинградского Кировского завода для сухогрузного судна "Парижская Коммуна*'. Наличие воздухоохладителя и регенератора с довольно высокой степенью регенерации (оР = 0,78) позволило иметь в установке ГТУ-20 с низкой начальной температурой газа (Тг = 1023 К) умеренный для начала 1960-х годов удельный расход топлива (мазута) се 306 г/(кВт ч) на номинальном режиме. Благодаря применению усложненной тепловой схемы, прежде всего регенерадни, экономичность установки оставалась почти постоянной в диапазоне мощностей от 70 до 100 Уе номинальной. Однако из-за наличия регснсратора масса каждого ПД мощностью по 4780 кВт очень велика (55 т), т.е. его удельная масса Равна 11,5 кг1кВт.
Из общей массы основная часть (33,3 т) приходится на Регенсратор, к тому же значительно увеличивающий ширину (почти на 2 м) и высоту (на 1,6 м) установки. Применяемые за рубежом тяжелые судовые ГТУ промышленного типа (МБ3000, МБ5000 и др.) по своим основнымконструкционнымпарахчетрам почти прлностью повторяют приводные ГТу (см., например, рис. х о В и О х я х х и Й о о В и от Я о Ф ж х ы о 3.6); различия вызваны особенностями применения ГТУ в морских условиях и работы на более тяжелых сортах топлива, чем природный газ..
Стремление к уменьшению массы и размеров судовых ГТУ привело к разработке легких двигателей. Легкие двигатели компонуются по так называемому прямоточному при~пшпу: во всех агрегатах двигателя рабочее тело движется в основном в направлении его оси. Принципы конструирования легких прямоточных судовых ГТД можно показать на дримере двигателя, схема которого приведена на рис. 43. ГТД состоит из воздухозаборника 1, КНД 2, КВД 3, камеры сгорания 4, ТВД 5, ТСД б и ТНД (турбины винта) 8. КВД приводится во вращение ТВД, КНД— турбиной среднего давления (вал КНД вЂ” ТСД проходит внутри вала КВД вЂ” ТВД; зто конструкция "вал в валу", рассмотренная ранее, см.
рис. 3.3). Турбина винта вырабатывает полезную мощность, которая через рессору 11 и редуктор 12 передастся винту. Три турбины вращаются с различной частотой. Все элементы ГТД смонтированы на общей раме 13. Кожух 10 газоотводного патрубка 9 сообщается с кожухом двигателя 7. Иногда в судовых ГТУ применяется газовый реверс (двухъярусные ступени силовой турбины или ступени заднего хода) [2). Его использование позволяет улучшить показатели маневренности ГТУ, упростить Реверс и уменышпь его стоимость, например, по сравнению со стоимостью ГТУ с винтом регулируемого шага. Для осуществления газового реверса турбина, приводящая во вращение гребной винт, выполняется с двухъярусными лопатками.
Верхний (периферийный) ярус лопаток обеспечивает передний ход, а нижний (корневой) — задний ход. Как указано в й 2.4, основное применение в качестве главных двигателей на судах и кораблях за рубежом нашли преобразованные (конвертированные) для морских условий авиационныс двигатели. Естественно, применение авиационных двигателей в условиях, для которых они не предназначались, требует существенных переделок не только некоторых узлов, но и схемы самого двигателя.
Объем и содержание переделок определяются в основном типом авиационного двигателя, взятого за базовый 127) . В 4 2.4 показана тенденция к применению теплоутилизационного контура в судовых ГТУ, т,е. перехода к ГПУ с целью повышения эффективности судовых установок. В контуре получается пар, работающий в паровой турбине, мощность которой через общий с ГТУ редуктор передается винту.
Утилизация теплоты за ГТУ позволяет увеличить се мощность на 25 — 30 о без дополнительно~о расхода топлива. В отличие от регенерадли введение утилизации не нарушает прямоточность ГТУ. По схеме с теплоутилизационным контуром изготовлен ГГТА М25 для ролкера "Капитан Смирнов" (см. з 2.4). Принципиальная тепловая схема ГТУ этого типа представлена на рис.
4.2. На судне предусматривается перекрестная работа ГТД и паровой турбины: в случае неполной ~~грузки или при пониженной скорости судна на номинальной мощности Работают ГТД одного борта и паровая турбина другого борта. ГТД состоит из семиступенчатого КНД, девятиступенчатого КВД, трубчато-кольцевой камеры сгорания и двухступенчатои ТНД, крутящий момент которой через упругую муфту передается редуктору.
Корпус ГТД 107 Рис. 4,.2. Схема ГТУ М25; 1 — ГТЛ; 2 — пароваа турбина; 3 — редуктор; 4 — котел-утилизатор; 5 — конденсатор; б — питательный насос имеет вертикальные разъемы. Охлаждение корпуса воздушное с помощью эжектора. Утилизационный парогенератор в сечении имеет прямоугольную фор. му и расположен над газоотводной улиткой ГТД, Отличительной особенностью установки является ее реверсивностьс в ней обеспечивается реверс за счет изменения направления вращения тур. бины винта путем перераспределения потока газов реверсивными органами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
