Особенности проектирования стационарных ГТУ на базе авиационных двигателей
Раньше основными препятствиями для применения авиационных двигателей в стационарной практике всегда являлся малый ресурс работы относительно низкая экономичность и ограниченная мощность в одном агрегате. В 70-е года прошлого века ресурс авиационных газотурбинных двигателей был увеличен от нескольких сотен до 2500—4000 ч. В настоящее время ресурс увеличен значительно и некоторых двигателей достигает 15000- 20000 ч при полной нагрузке и заметно увеличивается при работе на частичных нагрузках.
Повышению долговечности авиационных двигателей в наземных установках способствует также более спокойная их работа — отсутствие резких тепловых ударов и более постоянная нагрузка по сравнению с авиационными двигателями.
Базовые ГТУ на электростанциях должны работать до 100 тыс. ч. поэтому авиационные двигатели не могут быть использованы в этой области; ресурс работы пиковых ГТУ составляет 10—20 тыс. ч. Поэтому если ресурс работы двигателя оказывается меньше требуемого, то возможна их замена в течение всего срока работы, что может быть выполнено достаточно оперативно компактности двигателей.
КПД авиационных двигателей при промышленном их исполнении на клеммах генератора в прошлом равнялся 23—26%. Сейчас эта величина значительно выше и достигает 40%.
Мощность авиационных двигателей с одновальным турбокомпрессором достигает 10000 кВт. с двухвальным турбокомпрессором - 20000 кВт в одном агрегате. При этом имеется возможность многократного увеличения мощности установки путем параллельной работы нескольких двигателей на одни электрический генератор.
|
|
|
Турбовинтовые двигатели с высокооборотной силовой турбиной соединяют с электрогенератором через соответствующий понижающий редуктор. Турбореактивные двигатели используют в качестве турбокомпрессора — энергия струи выпускных газов срабатывается в специальной ситовой турбине, соединенной с электрическим генератором непосредственно, иш через редуктор. При этом турбореактивный двигатель механически не связан с силовой турбиной. Такая схема позволяет направлять выпускные газы от нескольких двигателей к одной общей силовой турбине.
Использование авиационных двигателей в энергетических установках обеспечивает нм ряд преимуществ по сравнению с паровыми турбинами или ГТУ традиционных конструкций. В первую очередь — это низкая стоимость двигателя благодаря массовости его производства, малые размеры и небольшая, масса установки, отсутствие потребности в охлаждающей воде. Эти показатели обеспечивают малые затраты на капитальное строительство здания, легкость и простоту фундаментов, компактность станции в целом. Стоимость установленного киловатта составляет Уз—3/4 от соответствующей суммы для паросиловых установок.
|
|
|
Отличительной особенностью ГТУ' на базе авиадвигателей является исключительно быстрый их пуск и набор ими мощности. Если время пуска из холодного состояния до принятия полной нагрузки в наиболее маневренных стационарных ГТУ равно десяткам минут, то для установки с авиационными двигателями оно доходит до 3—5 мин.
Турбокомпрессоры можно ремонтировать на специализированном предприятии, так как демонтаж дефектного двигателя и замена его новым занимает всего несколько часов вследствие малой массы и отсутствия необходимости в центровке валов (турбокомпрессоры связаны с силовой турбиной только по газовому тракту). Силовые турбины работают при относительно низких начальных температурах и давлениях, благодаря чему обеспечение их прочности не вызывает затруднений и ресурс их работы практически не ограничивается.
Малая инерция роторов авиационных двигателей и отсутствие механической связи турбокомпрессора с генератором требуют небольших по мощности пусковых устройств. Перечисленные преимущества двигателей подобного типа, а также ряд положительных свойств, характерных для всех ГТУ—повышение мощности в холодное время года, возможность автоматизации работы агрегата н дистанционного управления им, малое количество вспомогательных механизмов, небольшой обслуживающий персонал, — позволили широко использозать ГТУ на базе авиационных двигателей в качестзе пиковых установок. Их размещают на мощных паротурбинных станциях з виде пнкозого резерва и непосредственно на местах потребления энергии в районе понизительных электроподстанций.
|
|
|
18. Конвертация авиационных двигателей.
ГТД данного типа разрабатываются на базе авиационных прототипов на предприятиях авиа-двигателестроительного комплекса с использованием авиационных технологий. Промышленные ГТД, конвертированные из авиадвигателей, начали разрабатываться вначале 1960-x г.г., когда ресурс гражданских авиационных ГТД достиг приемлемой величины (2500...4000ч.). Первые промышленные установки с авиаприводом появились в энергетике в качестве пиковых или резервных агрегатов. Дальнейшему быстрому внедрению авиапроизводных ГТД в промышленность и транспорт способствовали:
- более быстрый прогресс вавиадвигателестроении по параметрам цикла и повышению надежности, чем в стационарном газотурбостроении;
|
|
|
- высокое качество изготовления авиационных ГТД и возможность организации их централизованного ремонта;
- возможность использования авиадвигателей, отработавших летный ресурс, с необходимым ремонтом для эксплуатации на земле;
- преимущества авиационных ГТД - малая масса и габариты, более быстрый пуск и приемистость, меньшая потребная мощность пусковых устройств, меньшие потребные капитальные затраты при строительстве объектов применения.
При конвертации базового авиационного двигателя в наземный ГТД в случае необходимости заменяются материалы некоторых деталей холодной и горячей частей, наиболее подверженных коррозии. Так, например, магниевые сплавы заменяются на алюминиевые или стальные, в горячей части применяются более жаростойкие сплавы с повышенным содержанием хрома. Камера сгорания и система топливопитания модифицируются для работы на газообразном топливе или под многотопливный вариант. Дорабатываются узлы, системы двигателя (запуска, автоматического управления (САУ), противопожарная, маслосистема и др.) и обвязка для обеспечения работы в наземных условиях. При необходимости усиливаются некоторые статорные и роторные детали.
Объем конструктивных доработок базового авиадвигателя в наземную модификацию в значительной степени определяется типом авиационного ГТД.
Сравнение конвертированного ГТД и ГТД стационарного типа одного класса мощности показано на рис. 1.7.
Авиационные ТВД и вертолетные ГТД функционально и конструктивно более других авиадвигателей приспособлены для работы в качестве наземных ГТД. Они фактически не требуют модификации турбокомпрессорной части (кроме камеры сгорания).
В настоящее время конвертированные авиационные ГТД различных производителей широко используются в энергетике, промышленности, в морских условиях и на транспорте.
Мощностной ряд - от нескольких сотен киловатт до 50 МВт.
Данный тип ГТД характеризуется наиболее высоким эффективным КПД при работе в простом цикле, что обусловлено высокими параметрами и эффективностью узлов базовых авиадвигателей.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!