Работа турбины: Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув — Турбобаланс

Турбина. Принцип работы. Советы по эксплуатации и ремонту.

Нашел кое-какую полезную инфу. Наверняка кому-нибудь пригодится. Во вложениях есть картинки. На FAQ не претендую…

Принцип работы турбины
Для получения более четкого представления о принципе работы турбокомпрессора, необходимо ознакомиться с системой функционирования двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день, большинство дизельных легковых и грузовых автомобилей оснащаются 4-х тактными поршневыми двигателями, работа контролируется при помощи впускных и выпускных клапанов. Каждый рабочий цикл состоит из 4 тактов при 2 полных оборотах коленвала.
• Впуск – при движении поршня вниз, воздух (в дизельном двигателе) или смесь топлива и воздуха (в бензиновом двигателе) проходит через открытый впускной клапан.
• Компрессия – происходит сжатие горючей массы.
• Расширение – смесь воздуха и топлива воспламеняется при помощи свечей (бензиновый двигатель), дизельное топливо впрыскивается под давлением и воспламенение происходит произвольно.

• Выпуск – при движении поршня вверх, выпускаются выхлопные газы.
Данные принципы работы предоставляют следующие пути увеличения эффективности работы двигателя:
Увеличение объема
Увеличение объема обеспечивает увеличение мощности двигателя, так как увеличение камеры сгорания позволяет нагнетание большего объема воздуха и большее колличество сжигаемого топлива. Увеличение объема может быть достигнуто путем увеличения колличества цилиндров или увеличения объема каждого цилиндра. В целом, увеличения объема приводит к увеличению массы двигателя. Этот способ не обеспечивает значительных преимушеств по уровню выбросов и потреблению топлива.
Увеличение скорости работы двигателя
Другим способом увеличения мощности двигателя является увеличение скорости работы двигателя. Увеличение скорости проводится путем увеличения количества ходов поршня на единицу времени. Однако, по техническим причинам этот способ имеет жесткие ограничения. Увеличение скорости работы двигателя приводит к увеличению потерь при накачивании и других операциях, что вызывает падение эффективности работы.

Турбокомпрессия​

При применении двух первых способов, двигатель обеспечивается только собственным нагнетанием. Воздух для сгорания проходит прямо в цилиндр во время впускного такта. При использовании турбокомпрессора, воздух, поступающий в камеру сгорания предварительно сжимается. В двигатель поступает тот же объем воздуха, однако, более высокое давление обеспечивает прохождение большего колличества воздушной массы, что позволяет увеличить объем сжигаемого топлива. Таким образом, при использовании турбокомпрессора, мощность двигателя увеличивается по отношению к его объему и колличеству потре***емого топлива.
Охлаждение нагнетаемого воздуха
В ходе компрессии, нагнетаемый воздух нагревается до 180 С. При охлаждении, плотность воздуха увеличивается,что позволяет увеличить объем нагнетаемого воздуха.
Охлаждение нагнетаемого воздуха является одной из немногих мер по увеличению мощности двигателей внутреннего сгорания, которые положительно влияют на уровень потребления топлива и уровень выброса вредных веществ. Снижение температуры входящего воздуха обеспечивает снижение температуры сгорания и, таким образом, снижение колличества вырабатываемого NO (x). Увеличение плотности воздуха снижает расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды.
Существуют два типа турбокомпрессии – механическая турбокомпрессия и компрессия выхлопных газов.
Механическая турбокомпрессия
При механической турбокомпрессии, воздух сжимается при помощи компрессора, приводимого от двигателя. Однако, часть получаемого увеличения мощности уходит на привод компрессора. В зависимости от размера двигателя, мощность, необходимая для привода компрессора составляет от 10 до 15% от общей выработки двигателя. Таким образом, при сравнении с обычным двигателем такой же мощности, двигатель с механической турбокомпрессией имеет повышенный расход топлива.
Турбокомпрессия выхлопных газов
При использовании компрессии выхлопных газов, энергия газа, которая не используется в обычных условиях, направлена на привод турбины. Компрессор находится на одном валу с турбиной и обеспечивает забор, сжатие и подачу воздуха в камеру сгорания. В этом случае механичекие соединения с двигателем отсутствуют.
Преимущества турбокомпрессии выхлопных газов.
• По сравнению с обычным двигателем такой же мощности, турбодвигатель имеет меньший расход топлива, так как часть энергии выхлопных газов способствует увеличению мощности двигателя. Меньший объем двигателя сокращает термические и др. потери.
• Турбодвигатель имеет значительно лучшее соотношение веса к мощности, т.е. Kw / кг.
• Необходимая площадь двигательного отсека турбодвигателя меньше, чем у обычного двигателя.
• При использовании турбодвигателя, возможно дальнейшее улучшение характеристик крутящего момента для поддержания мощности, близкой к максимальной при очень низкой скорости двигателя, что позволяет избежать частого переключения скоростей при езде в гористой местности.
• Турбодвигатели имеют значительно лучшие характеристики работы в условиях высокогорья. В условиях пониженного давления обычный двигатель теряет значительную часть мощности. В противоположность, рабочие характеристики турбодвигателя улучшаются вследствие увеличения разницы между постоянным давлением вверх по соединениям турбины и пониженным внешним давлением у входа турбины. Низкая плотность воздуха у входа компенсируется, обеспечивая почти нулевую потерю мощности.
• Так как турбодвигатель имеет меньшие размеры, а соответственно и площадь шумовыделяющей поверхности, его шумовые характеристики лучше, чем у обычных двигателей. В данном случае, турбокомпрессор действует как добавочный глушитель.

Эксплуатация турбин

Правильная эксплуатация вaжна для продления службы турбокомпрессора.

Самые распостраненные ошибки.
Особое внимание к системам смазки и впуска выявляет 2 главные причины поломки турбокомпрессора. Чтобы их избежать, нужно убедится :

• Воздушный и масляной фильтры регулярно проверяются в соответствии с рекомендациями производителя.
• То же самое выполняется и с интервалами обслуживания двигателя.
• Двигатель и оборудование используется так, что это не вредит сроку службы турбины.

Вы можете добится максимального срока службы турбины, если будете следовать нескольким правилам :

Запуск турбины

Когда запускаете двигатель, используйте минимальный газ и держите двигатель на холостых оборотах минимум 1 минуту.

Полное рабочее давление создается за секунды, но оно только позволяет разогнать движущиеся части турбины в условиях при хорошей смазки. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся – значит заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки. Это может привести к преждевременной поломки турбокомпрессора.

После ремонта

После ремонта турбины или двигателя, убедитесь, что, турбина смазана, добавлением чистого моторного масла до заполнения через входной масляный патрубок. После этого проверте коленвал не заводя двигатель, чтобы масло начало циркулировать по системе под давлением. Заводя двигатель, дайте ему поработать на холостом ходу несколько минут, чтобы убедиться, что система смазки и подшипники турбины работают удовлетворительно.

Низкая температура и редкий запуск турбины

Если двигатель эксплуатировался некоторое время, или если температура воздуха очень низка, проверните двигатель перед запуском, а затем запустите на холостых оборотах. Это позволяет маслу циркулировать и заполнить систему прежде, чем большие нагрузки.

Выключения

Дайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания. При нагруженном двигателе, турбокомпрессор работает на очень высоких оборотах и при высокой температуре. Быстрое выключение зажигания или «горячее выключение» создает быстрые переходные процессы и перепады температур в турбине и уменьшает жизнь турбокомпрессора.

Холостые обороты

Желательно не оставлять двигатель долго работающим на холостых оборотах (более 20-30 минут). При холостых оборотах, турбина генерирует низкое давление и возможны протекания паров масла через соединения турбины.

Это не приносит никакого реального вреда для турбины, только придает синий дым к выхлоту двигателя.

Улитка компрессора

Улитка турбины изготавливается из различных сортов сфероидированного чугуна, чтобы противостоять тепловому воздействию и разрушению крыльчатки. Как и крыльчатка, профиль улитки обработан до полного соответствия форме лопастей крыльчатки. Впускной фланец улитки турбины работает как установочная база для закрепления турбины, несущая нагрузку.

Параметры:

• Обычно это сплав железа со сферойдным графитом
• Обычно это установочная база, несущая вес всей турбины
• Требования
– ударопрочность
– стойкость к окислению
– жаропрочность
– жаростойкость
– легкость механической обработки

Улитка компрессора отлита из алюминия. Используются различные сплавы для различных типов компрессоров. Используются как вакумное литье так «песочное» литье. Точная финальная обработка для соблюдения размеров и качества поверхностей, необходимые для нормальной работы турбины.

Параметры:

• Обычно изготовлена из различных алюминевых сплавов
• точные размеры и формы profile machining to match impeller blade shape
• рабочие температуры до 200 °C
• Основные требования
– Прочность к ударным и механическим нагрузкам

– качество обрабоки и точные размеры

Крыльчатка турбины

Крыльчатка турбины установлена в корпусе турбины и соединена штифтом, который вращает крыльчатку компрессора.

Параметры:

• качественное покрытие из никелевого сплава
• сделана из прочных и стойких сплавов
• выдерживает температуры работы до 760 °C
• Основные требования
– стойкость к изнашиванию
– стойкость к деформациям
– стойкость к коррозии

Крыльчатка компрессора

Сделана из алюминиевых сплавов методом литья.
Для литья используется резиновая форма. По ней делается форма для литья и в нее заливается расплавленный металл. Точные размеры лопастей крыльчатки и точная механическая обработка важны для нормальной работы компрессора. Расточка и полирование повышает коэффициенты сопротивления усталости. Крыльчатка расположена на сборке вала.

Параметры:

• обычно алюминиевый сплав (Cu-Si)
• начало использования этотого процесса литья в 1976
• Основные требования
– высокое сопротивление усталости
– высокое сопротивление растяжению
– высокое сопротивление коррозии
– на некоторых моделях крыльчаток, для очень мощной и продолжительной работы при больших температурах, лопасти изготавливаются из титана

Система смазки подшипников

Серый металлический корпус системы подшипника броска обеспечивает местоположения для плавающей системы подшипника для вала, турбины и компрессора, который может вращаться до 170,000 оборотов/минут.

Параметры:

• обычно сделанна из металла
• в призводстве и обработки использованы шлифовка, расточка, сверление и полировка
• сложная геометрическая конструкция для охлаждения
• Основные требования
– качество обработки
– жесткость
– термостойкость

Система подшипника должна противостоять высоким температурам, переключениям режимов работы, наличию грязи в смазке и т.д.

Подшипники изготовлены из специально разработанных бронзовых или медных сплавов. Специально разработанный производственный процесс предназначен, чтобы создать подшипники с необходимыми качествами термостойкости и износостойкости.
Укрепленные стальные упорные кольца и масляные проточки особенно точно изготовлены. Осевое давление поглащается бронзовым гидродинамическим подшипником осевого давления, расположенным в конец сборки вала. Точная калибровка обеспечивает равномерную нагрузку подшипника.

Турбина – кто она?

Еще полвека назад на серийных моторах стали появляться Turbo. Это магическое слово настолько глубоко проникло в наш лексикон, подчеркивая невероятную мощь и скорость. А ведь автомобильная газовая турбина — это всего лишь колесо с лопатками, вращающееся в улиткообразном корпусе. Да и принцип ее действия подозрительно напоминает тысячелетней давности водяные мельницы…
Существуют несколько путей увеличения эффективности работы двигателя:

1. Увеличение объема обеспечивает увеличение мощности двигателя и может быть достигнуто путем увеличения количества цилиндров или увеличения объема каждого цилиндра. В целом все эти манипуляции приводят к увеличению массы двигателя, к тому же этот способ не обеспечивает значительных преимуществ по уровню выбросов и потреблению топлива.

2. Другим способом наращивания мощности двигателя является увеличение скорости работы двигателя за счет количества ходов поршня на единицу времени. Однако по техническим причинам этот способ имеет жесткие ограничения: чем выше скорость работы двигателя, тем больше процент механических потерь, а это чревато падением эффективности работы.

3. Применение турбокомпрессора. Мощность мотора тем выше, чем больше топлива мы сможем сжечь в его цилиндрах в процессе каждого рабочего цикла. Большее количество бензина (или солярки) требуется для эффективного сгорания и соответствующего увеличения массы подаваемого в цилиндры воздуха. Для этого его сжимают, то есть разными способами увеличивают давление воздуха на входе в двигатель.
С точки зрения прироста мощности наддув — решение чрезвычайно эффективное. К примеру, если избыточное давление во впускном коллекторе увеличить до 1 кг/см2 (это вполне реальная величина), то количество воздуха, попадающее в цилиндр на такте впуска, увеличится почти вдвое! Столь же существенно (если не учитывать некоторые потери, возникающие в реальном моторе) вырастет и мощность.
Конечно, бесплатного сыра не бывает. Наддув — не только эффективный, но и весьма непростой способ увеличения мощности, имеющий к тому же массу недостатков. Давайте разберемся, каким образом «надувают» моторы.

Как «надуть» мотор?

При механическом наддуве воздух сжимается при помощи компрессора. Мощность, необходимая для привода компрессора, составляет 10 -15% от общей выработки двигателя. Таким образом, при сравнении с обычным двигателем такой же мощности, двигатель с механической турбокомпрессией имеет только один серьезный недостаток — повышенный расход топлива.
Благодаря своей простоте и дешевизне механические турбоком-прессоры получили широкое распространение еще в двадцатых годах прошлого столетия. Потом о них надолго и незаслуженно забыли — вплоть до недавних времен, когда инженеры сразу нескольких автомобильных фирм вдохнули вторую жизнь в старое изобретение. И не зря. Если учесть, что повышенный расход топлива проявляется лишь при высоких давлениях наддува, то в ближайшей перспективе можно предвидеть их широкое распространение на серийных и тюнингованных моторах.
Еще один вариант — турбокомпрессия выхлопных газов. При этом энергия газа, которая не используется в обычных условиях, направлена на привод турбины. Компрессор находится на одном валу с турбиной и обеспечивает забор, сжатие и подачу воздуха в камеру сгорания. В этом случае механические соединения с двигателем отсутствуют.
Преимущества такого вида турбокомпрессии в том, что:
по сравнению с обычным двигателем такой же мощности, турбодвигатель имеет меньший расход топлива, так как часть энергии выхлопных газов способствует увеличению мощности двигателя. Меньший объем двигателя сокращает механические и др. потери;
турбодвигатель имеет значительно лучшее соотношение веса и мощности;
необходимая площадь двигательного отсека меньше, чем у обычного двигателя.
Использование турбодвигателя дает возможность при низкой скорости вращения двигателя поддерживать максимальную мощность. А это в свою очередь позволяет избежать частого переключения скоростей, например, при езде по плохим и неровным дорогам.
его шумовые характеристики лучше, чем у обычных двигателей.
Есть и еще одна особенность, характерная для всех «надутых» бензиновых моторов –повышение давления на впуске увеличивает температуру в цилиндре в конце такта сжатия и в начале рабочего хода. Чтобы избежать значительного ухудшения характеристик, воздух после нагнетателя приходится охлаждать. Меньшая температура на впуске облегчает тепловой режим двигателя.
Впрочем, прогресс не стоит на месте: турбомоторы постепенно избавляются от детских болезней и становятся все более доступными в цене, значит, и более массовыми.

В тему!
Самые распространенные ошибки

Рекомендации по эксплуатации турбин

Каким бы надежным не был механизм, его легко загубить неправильной эксплуатацией.
Особое внимание следует уделить системам смазки и впуска, как правило, именно в них выявляют главные причины поломки турбокомпрессора. Чтобы их избежать, нужно регулярно, в соответствии с рекомендациями производителя, проверять и менять фильтры и масло.

Вы можете добиться максимального срока службы турбины, если будете следовать нескольким правилам:

1. При запуске двигателя используйте минимальный газ и не меньше минуты держите двигатель на холостых оборотах.
Полное рабочее давление создается за секунды, но оно только позволяет разогнать движущиеся части турбины в условиях хорошей смазки. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся, значит, заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки. Это может привести к преждевременной поломке турбокомпрессора.

2. После ремонта турбины убедитесь, что она смазана чистым моторным маслом. После этого проверните коленвал, не заводя двигатель, чтобы масло под давлением начало циркулировать в системе. Заводя двигатель, дайте ему поработать на холостом ходу несколько минут, чтобы убедиться, что система смазки и подшипники турбины работают удовлетворительно.

3. Если двигатель не эксплуатировался некоторое время или температура воздуха очень низка, проверните двигатель перед запуском, а затем запустите на холостых оборотах. Это позволит маслу циркулировать и заполнить систему прежде, чем двигатель получит большие нагрузки.

4. Перед выключением зажигания дайте турбокомпрессору остыть. При нагруженном двигателе он работает при высокой температуре на очень высоких оборотах. Быстрое выключение зажигания (горячее выключение) создает резкие перепады температур и слишком «торопит» переходные процессы. А это уменьшает жизнь турбокомпрессора

Загадка: что общего между турбированным мотором и футбольной командой? Ответ прост: если результаты ниже нормы, следует менять наиболее важный элемент, турбину в моторе или нападающего в команде. Автовладельцы, пользующиеся этим уже давно ставшим привычным изобретением, наверное и не подозревают, что турбине скоро «стукнет» сто лет. Патент на ее изобретение был выдан швейцарскому инженеру Альфреду Бюхи в 1905 году. Вскоре после этого он был обвинен военными в производстве оружия(!). Нечто подобное прозвучало в 1973 году от лица немецкого Бундестага. Камнем преткновения тогда стала модель BMW 2002 turbo, не вписавшаяся в контекст нефтяного кризиса. А первыми серийными автомобилями, оснащенными турбинами были Oldsmobile F-85 Jetfire и Chevrolet Corvair Monza, увидевшие свет в апреле 1962.

Принцип работы турбины: поток отработанных газов проходит сквозь ее корпус и приводит в движение крыльчатку. Эта крыльчатка соединена валом с другой подобной крыльчаткой, относящейся уже к впускной системе двигателя. Задача второй крыльчатки – нагнетать воздух в камеру сгорания. Благодаря большему количеству воздуха в цилиндр может подаваться большее количество топлива. А это в состоянии повысить мощность двигателя до 30%.

Все, кто хоть раз сталкивался с проблемными турбинами, наверняка были неприятно удивлены высокой стоимостью этого элемента двигателя и ремонта его. Однако это оказывается правдой не всегда. Обмен старой турбины на новую часто обходится в половину стоимости новой турбины, а восстановление – около четверти. Причем под восстановлением подразумевается придание турбине ее прежнего показателя мощности.

Безусловно, такая операция доступна не каждой мастерской, хотя принцип восстановления турбины принципиально и не отличается от других восстановительных операций. Вал турбины оценивается на пригодность к дальнейшему использованию и заменяется, если износ слишком сильный. В обязательном порядке происходит замена всех подшипников, а затем происходит наиболее ответственная и трудоемкая операции по сборке и юстировке.

Наиболее частая причина постепенного падения мощности и в результате выхода из строя этого агрегата – износ подшипника. Заметить это можно, демонтировав турбину. Легкие следы износа и царапины будут наблюдаться около крыльчатки. Наиболее подверженными данной поломке автомобилями являются Nissan 200 SX и 1,8-л модели концерна Volkswagen (150 сильные бензиновые двигатели VW, Audi, Seat и Skoda). Причина – зашламомывание маслопроводящих каналов. Следующий по частоте отказа турбины – дизельный микроавтобус VW T3. Перегрев.

Чем более турбина насыщена какими-либо конструкционными особенностями, тем дороже обходится ее ремонт. Наиболее дорогой ремонт турбин с деталями из композитных материалов, например Nissan Skyline с металлокерамической турбиной. Также дорог ремонт модели Opel Calibra Turbo, с объединенным в одно целое корпусов выпускного коллектора и турбины.

Турбина – очень чувствительный элемент двигателя, иногда для выхода ее из строя достаточно самых банальных причин. Например, забитой землей при маневрировании выхлопной трубы. Это однако не значит, что турбина делает двигатель гораздо более чувствительным и подверженным поломкам. Минимальный уход за двигателем, то есть регулярная замена масла соответствующего качества может обеспечить ресурс турбины 300 000 км и больше. Самое интересное, что мастерские, специализирующиеся по ремонту турбин, сообщают, что им гораздо чаще приходится сталкиваться с поломками относительно новых агрегатов.

 

Работа турбины при переменном пропуске пара

Наиболее напряжёнными деталями турбины являются рабочие лопатки, особенно лопатки регулирующих ступеней, ступеней, примыкающих к камерам отборов, последних ступеней. Поэтому в первую очередь необходимо знать, как изменяется напряжённость рабочих лопаток при изменении режима. Вторым узким местом в турбине является её упорный подшипник, надёжность работы которого при нормальной эксплуатации определяется осевыми усилиями, приложенными к ротору. При отдельных режимах слабыми могут оказаться и другие детали турбоустановки, например, диафрагмы, валопровод, подшипники, паропровод.

Снижение экономичности турбоустановки и турбины при переходе на частичный режим работы является, как правило, неизбежным, и вопрос состоит только в том, как необходимо осуществлять частичные режимы, с тем, чтобы потеря в экономичности была минимальна.

При переменном пропуске пара через отсек турбины изменение давления и температуры перегретого пара перед и за ним приближённо подчиняется формуле Флюгеля-Стодолы:

G / G₀ = T₀₀ / T₀₁ p²₀₁ /p²₀₀ – p²₌₁ / p²_=0, (1)

Где p₀₀,T₀₀ – давление и температура перед отсеком;p₌₀ – давление за отсеком при некотором, например, номинальном попуске параG₀;p₀₁;T₀₀;– те же величины для расхода параGна изменном режиме.

Поскольку параметры пара G_0, p_00, T_00, p₌₀ для номинального режима известны и могут рассматриваться как постоянные, то видно, что соотношение (1) связывает четыре величины для изменного режима: расход параG, давлениеp₀₁, температуруT₀₁, перед отсеком и давление за отсекомp₌₁. Три этих величины могут быть заданы, а четвёртая определиться соотношением (1).

Соотношение (1) справедливо при одном условии: при двух сравниваемых режимах рассматриваемые отсеки (или вся турбина) должны иметь одни и те же проходные сечения.

Во многих случаях отношение абсолютных температур в проточной части изменяется мало, поэтому T₀₀ T₀₁ и формула (1) может быть упрощена. Для конденсационного режима для всех отсеков, начиная с регулирующей ступени,p²₂ p²₀, и тогда приближённо верно соотношение:

G / G₀ = p₀₁ /p₀₀, (2)

Т.е. в проточной части турбины при конденсационном режиме давления пара в ступенях пропорциональны расходу пара.

Для турбин с противодавлением отклонения от пропорциональности тем больше, чем выше противодавление и чем ближе рассматриваемая ступень к концу турбины.

При работе турбины при теплофикационном режиме пропорциональность давление в ступенях и расходе пара на турбину нарушается в тем большей степени, чем ближе ступень расположена к регулируемому отбору пара и чем выше давление в отборе.

Таким образом, при изменении пропуска пара через турбину изменяются параметры перед и за ступенью, что в общем случае приводит к изменению теплоперепада ступени; это влечёт за собой изменение треугольников скоростей, отклонение отношения скоростей Xф от оптимального и снижение КПД ступени.

При изменении расхода пара через группу ступеней изменяются их теплоперепады, однако это в основном относится к последней или нескольким последним ступеням группы. Все остальные ступени работают практически с неизменными теплоперепадами.

Для всех ступеней отсека, кроме нескольких последних, при изменении пропуска пара отношение Xф остаётся практически постоянным, и поэтому их КПД не изменяется.

Отсюда также следует ряд важных выводов, определяющих надёжность работы теплофикационной турбины.

Если теплофикационная турбина работает на конденсационном режиме и расход через ЦНД увеличится сверх расчетного (например, из-за отключения ПВД), то теплоперепад последней ступени возрастает в наибольшей степени, и она окажется перегруженной.

Если теплофикационная турбина работает по теплофикационному графику и одноступенчатом нагреве сетевой воды, то при увеличении тепловой нагрузки расход пара через промежуточный отсек увеличивается, и теплоперепад его последней ступени (её часто называют «предотборной») увеличиться в наибольшей степени.

Особенно сложно изменяются теплоперепады ступеней промежуточного отсека при двухступенчатом нагреве сетевой воды, когда изменение давлений перед отсеком и за ним зависит от многих факторов, в частности, от расхода и температуры обратной сетевой воды.

Другой важный вывод состоит в том, что при изменении отношения скоростей Xф изменяется реактивность.Увеличение реактивности при том же давлении за ступенью приводит к увеличению осевого давления на диск соответствующей ступени.

При уменьшении отношения скоростей Xф, вызванном увеличением теплоперепада ступени иP2 =const, осевое давление на диск уменьшается.

Таким образом, при изменении расхода пара через группу ступеней осевое усилие, действующее на рабочие диски и рабочие лопатки этой группы, изменяется пропорционально расходу пара.

Приведённые положения теории переменного режима позволяют рассмотреть работу теплофикационных турбин различного типа при переменном пропуске пара.

Принцип работы турбины — ТУРБО-ТЕХ Москва

Для того, чтобы выяснить принцип работы турбины в авто, необходимо тщательно ознакомиться с функциями ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Большая часть легковых и грузовых машин имеют в своем составе четырехтактный агрегат, который на контроле у двух клапанов. Эти клапаны называются впускным и выпускным.

Рабочие циклы

Каждый из циклов работы ДВС состоит из 4 тактов. За эти 4 такта, коленвал выполняет 2 оборота. Ниже опишем каждый из тактов:

1. Впуск. Поршень перемещается вниз, а тем временем камера сгорания насыщается воздушно-топливной смесью (если ДВС на бензине). Если авто на дизеле, то в камеру попадает лишь воздушная масса.
2. Компрессия. В этом такте производится сжатие горючего.
3. Расширение. Смесь загорается искрой, а сама искра вырабатывается свечами.
4. Выпуск. Поршень движется вверх.

Основными элементами турбинная часть и компрессорная. Турбина представлена в виде устройства, которое подает под высоким давлением воздушный поток в цилиндры. Турбинная часть нужна для повышения мощности силового агрегата без изменений рабочего объема двигателя. Обе части турбокомпрессора соединены жесткой осью. Все элементы совершают движение в одно время и в одном и том же направлении. Энергия создавшаяся поток выхлопа переходит в крутящий момент и это приводит в движение компрессорную часть. Когда газы попадают на крыльчатку турбины, выхлоп преобразовывается в энергию вращения.

Преимущество использования турбокомпрессора

Турбина имеет огромную популярность на рынке автопроизводства и сейчас большинство компаний делают новые модели авто с турбированным двигателем.

Преимуществ в использовании турбо-автомобиля достаточно:

• Повышение скорости движения авто.
• Меньше расходуется топливо.
• Двигатель работает стабильно и надежно.

Как выбрать турбину?

Важным моментом, является сбалансированная работа мотора и самой турбины. При приобретении турбины следует обратить внимание на ее качество. Если вдруг турбина сломалась, то стоит обращаться в специализированные сервисы, где вам выполнят качественный ремонт и САМОЕ ГЛАВНОЕ – будут использовать оригинальные запасные части.

Самостоятельным ремонтом заниматься не стоит, ведь это сверхточный агрегат, который требует профессиональных рук и знаний. Покупать новую турбину – это очень дорогое удовольствие и мало кому это по карману, а приобретение б/у агрегата может и вовсе навредить вашему авто, так что такой вариант даже не рассматривайте.

Симптомы поломки турбины

Турбокомпрессор требователен и необходимо проводить регулярные проверки данного агрегата, но все-таки вы должны знать основные симптомы поломки турбины:

1. Понижение мощности мотора.
2. Сизый дым.
3. Повышенный расход масла.
4. Посторонний запах гари.

Ерёмин Б.М. «Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании»

Ерёмин Борис Михайлович,
технический директор АНО «ДИЭКС»

Турбины с противодавлением и как обеспечивается промышленная безопасность при их использовании

В работе подробно описывается принцип работы турбины с противодавлением, предлагаются формулы по определению необходимых параметров и указываются требования промышленной безопасности при ее использовании.

В профессиональном мире под турбинами понимают ротативный тепловой двигатель, который способен беспрерывно преобразовывать тепловую энергию рабочего вещества в механическую. Такая турбина состоит из двух составляющих:

• Ротор — вращающаяся часть.                                           

• Статор — неподвижная часть.                                        

Чтобы работа турбины была возможна необходимо, чтобы соблюдалось одно главное условие — наличие разности в давлениях между рабочими лопатками и сопловым аппаратом.

В современных энергетических системах турбины с противодавлением работают не отдельно от конденсационных, а параллельно с ними. В этом случае турбина противодавления вырабатывает то количество энергии, которое определяется расходом пара. Нет необходимости устанавливать на одном объекте конденсационные турбины, достаточно, чтобы оба вида агрегатов были включены в единую сеть. К сожалению, мощность турбины с противодавлением определена нагрузкой потребителя, что существенно ограничивает область их использования.

Устанавливать такое оборудование стоит там, где оно сможет работать с постоянной нагрузкой, к примеру, в северных районах, когда тепловое потребление практически не прекращается. Если рассматривать с конструкционной стороны разницу между конденсационной турбиной и с противодавлением, то в последней нет ступеней, работающих в области низкого давления.

Графически изобразить схему установки турбины с противодавлением можно следующим образом:

1 — турбина с противодавлением;                                                 

2 — конденсационная турбина;                                                      

3 — редукционно-охладительная установка.                                  

В нашем случае пар выходит из парогенератора с Р₀ давлением, затем идет в турбину, здесь наблюдается его расширение до давления Р_п. далее пар отправляется в сетевые подогреватели, а отсюда к потребителю тепла. Если говорить о промышленных целей, то пар используется с давлением от 0,4 до 0,7 МПа, а в некоторых случаях и до 1,8 МПа.

Мощность используемой турбины можно рассчитать по формуле:

Р_э=GH₀Ƞ_оэ

где G — расход свежего пара;

H_{0 —} располагаемый теплоперепад;

Ƞ_оэ — относительный электрический КПД, равный отношению электрической мощности к мощности идеальной турбины.

Именно потому, что Ƞ_оэ при неизменных процессах зависит от пропуска пара сквозь турбину, мощность будет определяться исключительно из расхода пара, проходящего через нее.

Использование этого типа оборудования совместно с конденсационным связано с тем, что работая изолированно турбины с противодавлением не могут обеспечить одновременно потребителя электроэнергией и теплом. при совместной работе ответственность за электроэнергию в большей степени берет на себя компенсационное оборудование.

Как правило, давление пара в данном случае приходится поддерживать все время постоянным. Уравнение расходов, которое будет связывать противодавление и тепловую нагрузку, в данном случае будет иметь вид:

  V        dP

____  ____ = G₁-G₂

 _{RT       dt}

где V — емкость паропровода, ведущего от турбины к тепловому потребителю;

G₁ — секундный расход пара, проходящего через систему регулирующих клапанов турбины;

G₂ — секундный расход пара, отводимый к потребителю;

P и T — давление и температура отработавшего в турбине пара.

Наше уравнение демонстрирует что давление отработавшего пара будет неизменным лишь тогда, когда количество пара прошедшего через турбин G_1,у, равно количеству пара поступающему к потребителю G₂. Если G₁>G₂, то dP/dt>0, то есть давление растет и наоборот, если G₁<G₂, то dP/dt<0, и давление понижается.

Собственно становится понятно, что всякое нарушение равенства приводит лишь к одному результату — изменению давления. Можно сделать так, чтобы турбина противодавления во время работы автоматически поддерживала расход пара. Для этого необходимо оснастить ее не только регулятором скорости, но и давления.

Система регулирования будет полностью зависеть от регулятора и лишь тогда, когда произойдет отключение агрегата и генератор полностью разгрузиться вступит в работу регулятор скорости.

Промышленная безопасность требует подбирать конструкцию турбин в соответствии с объемом пропуска пара, с которым должно справляться оборудование. Принимают во внимание и график нагрузки.

Если учитывать конструкционные особенности этого типа оборудования, то можно откинуть все сложности с проектированием лопаток для больших объемом пропуска пара. Даже агрегаты, которые используют для массового расхода высота лопаток умеренная. Стоит помнить, что чем больше будет отношение давлений Р₂/Р₀>0, где Р₀ —давление свежего пара, Р₂ — давление в выходном патрубке, тем сильнее сказывается потеря пара в регулирующем клапане при недогрузке оборудования.

Поскольку в ТПД отношение Р₂/Р₀ велико, дроссельное парораспределение применять не рекомендуется. Чем выше Р₂/Р₀, тем большее число клапанов необходимо устанавливать.

Важно отметить, что использование соплового распределения еще не оправдывает характер экономичности при полной нагрузке турбины. Коэффициент полезного действия ТПД при недозагрузке лучше сохраняется при большем теплоперепаде для регулирующей степени. Если имеется идеальное парораспределение, то и перепад ступни будет постоянным независимо от нагрузки, а следовательно отношение скоростей тоже не меняется U/С_ф, U — окружная скорость рабочей решетки U= Wd/2.

Где W — угловая скорость рабочих лопаток;

d — диаметр ступени;

С_ф — фиктивная скорость.

Использование установок с одной степенью стало востребовано с агрегатами, у которых небольшие теплоперепады, работающих в условиях большой переменной нагрузки. Если необходима в условиях создания котельных турбина с большой мощностью, устанавливать такое оборудование нельзя, одной ступни может быть недостаточно. Если мы будем говорить конкретно о производственных мощностях, то там чаще всего используется одна регулируемая ступни и последующие нерегулируемые. Получается, что многоступенчатая конструкция одна из наиболее безопасных и востребованных в промышленных масштабах.

В рамках таблицы можно рассмотреть параметры комбинированной установки для мини-ТЭЦ, которая состоит из нескольких котлов ДКВр и ДЕ, бутанового контура и противодавленческой турбины.

Наименование параметра	Значение
	Неотопительное время	Отопительное время
Коллектор пара ДКВр и ДЕ
— давление, бар — температура, оС — расход, кг/с // т/ч	13,0 230 14,4/ 52,0	13,0 191,6 19,4/ 70,0
Турбина с противодавлением
Расход пара, кг/с // т/ч	12,5 / 45,0	12,5 / 45,0
Давление пара за установкой, бар	1,6	1,2
Мощность, кВт	3130	3507
Испаритель бутана
Температура конденсации греющего водяного пара, оС	113,0	-
Параметры сухого насыщенного пара бутана за испарителем: — давление, бар — температура , 0С — энтальпия, кДж/кг — расход, кг/с // т/ч	15,1 100 719 85,6/ 308,2		- - - -
Бутановая турбина
Расход пара в турбину, кг/с // т/ч	68,5/ 246,6	-
— давление, бар — температура , 0С	2,8 30,0	- -
— температура вход/выход — расход, кг/с // т/ч	12/23 500/ 1800	- -
Электрическая мощность бутановой турбины, кВт	3130,0	-
Теплофикационная установка
Температура прямой/обратной сетевой воды, оС	-	115/65
Тепловая мощность ПСВ, МВт//Гкал/ч	-	25,0 / 21,4
Расход сетевой воды через ПСВ, т/ч	-	662,0
Комбинированная установка
Электрическая мощность, кВт	6260	3507
Тепловая мощность, МВт//Гкал/ч	0,67 / 0,58	26,7 / 22,85
Коэффициент использования теплоты топлива в топке	0,23	0,88

Вопрос обеспечения необходимого уровня промышленной безопасности на промышленных объектах с турбинами противодавления стоит остро. Первое, что требуется от руководства — разработка местных инструкций по эксплуатации оборудования, с подробным изложением правил остановки, пуска, ввода в ремонт. Персонал проходит аттестацию по предотвращению и устранению возможных аварий в момент использования агрегата.

В рамках требований промышленной безопасности есть несколько дефектов, которые в обязательном порядке устраняются перед запуском турбины. Среди них можно назвать:

• Неисправность или полное отсутствие основных приборов, отвечающих за контроль теплового процесса. Сюда входят: термометры, манометры, тахометры и другое оборудование.

• Если неисправна система смазки, то есть перед запуском обязательно проводится полный осмотр маслоблока.

• Неисправности в системе защиты по контурам, отвечающим за прекращение подачи пара в турбину. Важно проверять перед запуском всю цепочку, начиная от датчиков и заканчивая запорной арматурой.

• Если неисправна система регулирования.

• В случае, если валоповоротное устройство не работает. При подаче пара на ротор, который не двигается, может произойти его изгиб.

По правилам промышленной безопасности особое внимание уделяется технологии запуска турбины. Она будет зависеть от ее температурного состояния, если меньше 150 градусов, то принято считать, что агрегат запускается из холодного состояния. Требуется не меньше трех суток после остановки.

Пуск из горячего состояния производится, когда температура 400 и выше градусов. Если температура находится между 150 и 400 градусов, такое состояние называют неостывшее. Основной принцип безопасности, который важно использовать при запуске — не навреди.

Использование, ремонт, запуск и иные действия относительно турбин с противодавлением должны производиться в соответствии с имеющимся законодательством и нормативами. Обязательно принимают во внимание следующие документы:

• ФЗ № 116.                                                                          

• ГОСТ 3618-82.                                                                 

• ГОСТ 23269-78.                                                            

В процессе пуска обязательно должны соблюдаться три этапа:

• Подготовительный.                                                              

• Период разворота с повышением числа оборотов до 3000 в минуту.      

• Синхронизация с последующим нагружением.  

На подготовительном этапе проверяется состояние всего имеющегося оборудования, исправность приборов, отсутствие видимых дефектов, нарушений герметичности. Особое внимание уделяется работе сигнализирующих устройств.

Паропровод подогревается в течение 1,5 часа, в это время подготавливают раствор в конденсатор и проверяют маслонасос. После обращают внимание на системы защиты и регулировки, в том числе задвижки. Важно, чтобы перед стопорным клапаном не было давления пара. После набора вакуума вводится в эксплуатацию автомат безопасности, происходит открытие дренажей.

Во время эксплуатации турбины руководитель должен строго следить за тем, чтобы обслуживание и ремонт агрегата мог проводить только квалифицированный персонал с соответствующими навыками и знаниями. Чтобы работа такого агрегата была максимально безопасной важно соблюдать ряд требований:

• Постоянный контроль параметров пара.                                         

• Недопущение перегрева подшипников.                                             

• Регулирование системы смазки.                                                

• Проводить мероприятия по предотвращению образования заноса солей, которые содержатся в паре.

• Тщательный контроль и уход за системами защиты и регулирования.

• Тщательный и регулярный осмотр узлов, крепежных элементов, стыков, соединений.

• Согласно ПТЭ в установленные инструкцией сроки необходимо проводить испытания обратных и регулирующих клапанов.

•  После ремонта, монтажа оборудования оно обязательно проходит испытания.

• При перевооружении или после окончания нормативного срока использования турбины обязательно проводится экспертиза промышленной безопасности.

Конечно, это далеко не все мероприятия позволяющие обеспечить должный уровень безопасности на объектах, где используют турбины противодавления.

Не только эксплуатация, но и остановка такого оборудования требует соблюдения требований безопасности. Во время остановки важно попытаться сохранить температуру металла как можно выше, а перед ней разгрузить оборудование с отключением отборов.

После снижения нагрузки на 15% прекращают последующую подачу пара. В этот момент оборудование начинает вращаться электрической цепью, то есть генератор начинает работать как двигатель. Чтобы хвостовая часть не перегрелась важно проверять закрытие стопорных и регулирующих клапанов. После этого отключают генератор.

Если вдруг на ваттметре имеется нагрузка, значит, в турбину все еще поступает пар, а это говорит о наличие неплотности или зависании клапанов. В этом случае отключать генератор строго воспрещается, потому что и того пара может быть достаточно для разгона турбины. Срочно нужно закрыть паровую задвижку, потом обстучать клапаны и убедиться в том, что подача пара была полностью прекращена.

Уже после того, как турбина начинает работать на холостом ходу важно, соблюдая инструкцию, провести необходимые исследования. Особенно специалисты уделяют внимание выбегу ротора, при котором частота вращения должна быть нулевой. Это важный показатель, по которому часто прослеживают качество работы турбины. В обязательном порядке снимается кривая этого показателя с зависимостью вращения от времени. Если выявлены отклонения их обязательно устраняют.

Список литературы:

1.      ФЗ № 116 «О промышленной безопасности».

2.      ГОСТ 3618-82 «Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов типы и основные параметры».

3.      ГОСТ 23269-78 «Турбины стационарные паровые. Термины и определения». 

Работа турбины и ее устройство

<<< Начало

Для начала давайте разберемся в устройстве и конструкции.

В основе работы турбокомпрессора лежит процесс использования энергии отработанных газов. Так поток выхлопных газов поступает на закрепленную на валу крыльчатку турбины, тем самым раскручивая ее, а находящееся на одном с ней же валу лопатки компрессора под давлением нагоняют воздух в цилиндры двигателя. В результате этого, во время процесса сгорания увеличивается объем сгораемого с воздухом топлива. Образующийся в этот момент газ расширяется и занимает больший объем, и как итог вследствие этого возникает большее давление на поршни.

В момент прохождения газов через компрессор происходит достаточно сильный его нагрев. Порой температура нагрева может достигать 1000 градусов по Цельсию, поэтому в турбированных двигателях всегда используется дополнительная система охлаждения воздуха. Она состоит из радиатора чем-то похожим на обычный автомобильный, но более большим размером ячейки и называется такой радиатор – интеркулером.

Многие водители считают, что установка турбины на автомобиль это достаточно простой процесс, не требующий специальных знаний и навыков. Всего-то стоит переварить выпускной коллектор, прикрутить турбину и поставить фронтальный интеркулер. Но, увы, они глубоко заблуждаются и толку от таких переделок не будет.

Надо осознавать и понимать, что установка турбины на атмосферный двигатель – это дорогостоящий, трудоемкий и много затратный процесс, требующий не только денежных вложений, но и хороших знаний в физике, математике и автомобильном ремонте.

Так же при установке турбины есть множество нюансов, не известных и не очевидных простому автолюбителю на первый взгляд.

Если есть средства и хотите увеличить мощность двигателя лучше найти профессиональное тюнинг ателье с проверенными специалистами. Если вы готовы решать возникающие проблемы самостоятельно, читаем дальше.

Одним из таких нюансом возникающих при установке турбины, это упоминаемый выше наддув, который существенно увеличивает давление, и от которого перво-наперво пострадает шатуннопоршневая группа, так как штатные заводские шатуны и поршни не рассчитаны на такие нагрузки.

Второй нюанс если вы решили установить более мощную турбину, то есть высокая вероятность что может пострадать блок цилиндров.

Так же обязательно нужно помнить, что степень сжатия на турбированных моторах в разы отличается от степени сжатия обычных атмосферных двигателей.

Продолжение >>>

Лекция № 23 «Совместная работа турбины и компрессора» — КиберПедия

Условия совместной работы турбины и компрессора.

Для ТРД различают такие режимы совместной работы турбины и компрессора:

— равновесные режимы, т.е. такие режимы, на которых двигатель работает продолжительное время на заданных оборотах;

— режимы разгона, т.е. такие режимы, на которых происходит увеличение числа оборотов;

режимы торможения, т.е. на которых происходит уменьшение числа оборотов.

Совместная работа турбины и компрессора ТРД с нерегулируемым реактивным соплом.

У двигателя с нерегулируемым реактивным соплом мощность, развиваемую турбиной при заданных оборотах и расходе, можно практически изменить только путем изменения температуры газа перед сопловым аппаратом турбины . Изменение температуры газа перед турбиной можно достигнуть за счет изменения расхода топлива. Какой должна быть температура газа перед сопловым аппаратом турбины в зависимости от числа оборотов и режима совместной работы ТРД.

Изменения температуры от оборотов зависит от того, насколько резко открывается дроссельный кран топливной системы, т.е. как резко будет изменяться подача топлива в камеры сгорания ТРД.

Торможение двигателя (уменьшение его оборотов) можно получить за счет уменьшения температуры по сравнению с той температурой, которая необходима для получения равновесных оборотов.

На всех режимах разгона в двигателе имеет место обогащение смеси по сравнению с равновесными режимами. При слишком подаче топлива в камеры сгорания смесь может так обогатиться, что в камерах сгорания начнутся срывы пламени, обусловливающие неустойчивую работу, а затем и самовыключение двигателя.

Совместная работа турбины и компрессора с регулируемым реактивным соплом и перепуском воздуха в компрессоре.

Применение на двигателе регулируемого сопла и перепуска воздуха оказывает большое влияние на совместную работу турбины и компрессора. Если в случае нерегулируемого реактивного сопла на равновесных режимах каждому числу оборотов соответствует одно определенное значение расхода , температуры газа , степени повышения давления и других параметров, то реактивного сопла переменного сечения, равно как и перепуска воздуха, позволяет при постоянных оборотах регулировать эти параметры.

Так при увеличении площади проходного сечения выходного сопла давления газов за турбиной уменьшается, вследствие чего перепад давления у турбины возрастает. При уменьшении же площади проходного сечения давление газа за турбиной увеличивается, вследствие чего перепад давления у турбины уменьшается. При неизменном расходе топлива в первом случае происходит увеличение мощности турбины, а следовательно, и оборотов двигателя, а во – втором случае – их уменьшение.

Лекция № 24 «Турбореактивные двигатели (ТРД)»

Турбореактивный двигатель (ТРД), это такой газотурбинный двигатель, у которого турбина служит только для привода компрессора.

Действительный цикл ГТД.

Действительный цикл состоит из реальных необратимых процессов, сопровождающихся потерями.

В действительном цикле рабочим телом являются реальные газы (воздух и продукты сгорания), для которых теплоемкость зависит от температуры.

Все процессы в действительном цикла являются политропными, а не адиабатными процессами. Таковы процессы:

— сжатия воздуха в воздухозаборнике и компрессоре;

— процесс подвода тепла в камере сгорания;

— процессы расширения газа в турбине и сопле.

Работа цикла

Работа цикла может быть выражена через работу, затраченную на сжатие воздуха и расширение газа

Зависимость удельных параметров двигателя от параметров цикла.

В ТРД работа цикла расходуется на увеличение кинетической энергии газового потока (на создание тяги). Чем больше , тем большее ускорение приобретает газ в двигателе, тем больше тяга и удельная тяга.

Расход воздуха зависит от размеров проходных сечений, а удельная тяга – от параметров рабочего процесса.

С ростом удельный расход топлива возрастает.

Изменения объясняется влиянием двух факторов:

— увеличением термического КПД цикла с ростом ;

— уменьшением количества подводимого к рабочему тепла.

С ростом скорости полета должна уменьшаться.

Уменьшение КПД сжатия и расширения приводит к увеличению работы, требуемой для сжатия воздуха до заданного давления и к уменьшению работы расширения. Рост работы сжатия приводит к увеличению температуры воздуха за компрессором и к снижению в связи с этим количества тепла , подводимого к рабочему телу. Уменьшение работы расширения приводит к увеличению температуры в конце процесса расширения и росту количества тепла, отводимого в атмосферу с выхлопными газами . Все это приводит к уменьшению полезной работы цикла, уменьшению и увеличению удельного расхода топлива.

КПД и энергетический баланс ТРД.

Эффективный КПД оценивает ТРД как тепловую машину и учитывает потери тепла с выходящими из двигателя газами, потери тепла в камере сгорания, потери на преодоление гидравлических сопротивлений в двигателе.

,

значение КПД не превышает

Тяговый КПД – отношение тяговой работы к приращению кинетической энергии газового потока

.

КПД показывает, какая часть работы цикла преобразуется в полезную работу передвижения самолета.

Оценка всех потерь в ТРД производится с помощью полного КПД, под которым понимают отношение тяговой работы к теплу, внесенному в двигатель с топливом,

.

Общее распределение тепла в двигателе, называемое энергетическим балансом, дает возможность проследить, как преобразуется располагаемая энергия топлива , приходящаяся на 1 кг рабочего тела, в тяговую работу – работу по передвижению летательного аппарата.

 

Поток и работа паровой турбины

Паровые турбины являются одной из старейших и наиболее универсальных технологий первичных двигателей, которые до сих пор широко используются. Они приводят в движение бесчисленное количество машин и производят электроэнергию на многих заводах по всему миру. Паровые турбины используются уже более 120 лет, когда они заменили поршневые паровые двигатели из-за их более высокой эффективности и более низкой стоимости. Мощность паровой турбины может варьироваться от 20 киловатт до нескольких сотен мегаватт (МВт) для больших приводов.

Паровая турбина используется для производства максимального количества механической энергии с использованием минимального количества пара в компактном приводном устройстве, обычно в конфигурации с прямым приводом. Возможности изменения или регулировки скорости также важны для паровых турбин. В настоящее время паровые турбины широко используются в различных приводных устройствах для механических приводов и энергоблоков и производят около 1 миллиона (МВт) мощности по всему миру.

Ротор паровой турбины представляет собой вращающийся компонент, к которому прикреплены колеса и лопасти.Лопасть — это компонент, извлекающий энергию из пара.

Конструкции и типы паровых турбин

Доступны два основных типа конструкций паровых турбин. Один из них представляет собой импульсную конструкцию, в которой ротор вращается под действием силы пара, воздействующей на лопасти. Другой представляет собой реактивную конструкцию, и он работает по принципу, согласно которому ротор получает свою вращательную силу от пара, покидающего лопасти.

Пар обычно входит с одного конца, движется в одном направлении к другому концу секции и выходит из кожуха для повторного нагрева или передачи в следующую секцию.Однако в двухпоточной паровой турбине пар поступает посередине и течет в обоих направлениях к концам секции. Двухпоточные схемы были популярны много лет назад. За исключением особых обстоятельств, они не рекомендуются для современных приложений.

Конденсация

Основным типом паровой турбины является конденсационная паровая турбина, которая используется для больших приводов выше определенного предела номинальной мощности (скажем, в качестве очень грубого показателя, выше 8 МВт).Эти паровые турбины выпускают воздух непосредственно в один или несколько конденсаторов, которые поддерживают условия вакуума на выходе из паровой турбины. Массив трубок с охлаждающей водой конденсирует пар в воду (жидкость) в конденсаторе.

Вакуум в конденсаторе возникает, когда охлаждающая вода, близкая к окружающей, конденсирует пар (выхлоп турбины) в конденсаторе. Поскольку известно, что небольшое количество воздуха просачивается в систему при давлении ниже атмосферного, для удаления неконденсирующихся газов из конденсатора обычно используется относительно небольшой компрессор.Неконденсирующиеся газы могут включать воздух, небольшое количество побочного продукта коррозии, вызванного реакцией вода-железо, и водород.

Процессы конденсационной паровой турбины обеспечивают максимальную механическую мощность и КПД за счет подачи пара. Однако выходная мощность конденсационных паровых турбин чувствительна к температуре окружающей среды. Конденсационные паровые турбины дороги, громоздки, сложны и менее пригодны для механического привода. Паровые турбины, особенно для малых и средних машин, пропускают пар вокруг лопаточных рядов и торцевых уплотнений.Когда конец находится под низким давлением, как в случае с конденсационными паровыми турбинами, в систему может попасть воздух. Из-за утечек вырабатывается меньше энергии, чем ожидалось.

Противодавление

Другим типом паровой турбины является паровая турбина с противодавлением, которая является наиболее подходящим оборудованием для механических приводов, таких как приводы компрессоров или насосов. Термин противодавление относится к паровым турбинам, которые выбрасывают пар при давлении выше атмосферного.Давление нагнетания обычно устанавливается конкретным применением пара в установке. Более низкие давления часто используются в небольших и крупных устройствах низкого давления (НД), таких как системы отопления, а более высокие давления часто используются при подаче пара в промышленные процессы.

Промышленные процессы часто включают в себя дальнейшее расширение для других меньших механических приводов с использованием небольших паровых турбин для привода вращающегося оборудования (например, масляных насосов), которое непрерывно работает в течение длительного времени.Значительная способность выработки механической энергии приносится в жертву, когда пар используется при заметном давлении, а не расширяется до вакуума в конденсаторе. Выпуск пара в систему распределения пара при манометрическом давлении 10 бар (бар изб.) может пожертвовать примерно половиной мощности, которая могла бы быть выработана, когда условия пара на входе составляют около 50 бар изб. и 420°C, что типично для малых и средних паровых турбин.

Между выходной механической мощностью конденсационной паровой турбины и комбинацией мощности и пара паровой турбины с противодавлением может быть обеспечено практически любое отношение мощности к теплу.Паровые турбины с противодавлением могут иметь множество различных противодавлений, что еще больше увеличивает изменчивость отношения мощности к теплу.

Извлечение

Третий тип паровых турбин – это экстракционные паровые турбины. Вытяжная турбина имеет в корпусе одно или несколько отверстий для отбора части пара при некотором промежуточном давлении. Извлеченный пар может быть использован в технологических целях. Давление отбора пара может или не может регулироваться автоматически в зависимости от конструкции паровой турбины.

Регулируемый отбор позволяет лучше регулировать поток пара через паровую турбину для выработки дополнительной механической энергии в зависимости от рабочих сценариев. В некоторых специальных паровых турбинах может быть предусмотрено несколько точек отбора, каждая с разным давлением, соответствующим разной температуре, при которой на установке требуется отопление (или другие услуги).

Конкретные потребности объекта в паре и энергии с течением времени определяют степень извлечения пара.В больших, часто сложных установках дополнительный пар может подаваться (поступать в корпус и увеличивать поток в паровом тракте) к паровой турбине. Часто это происходит, когда несколько котлов и систем производства пара используются при разном давлении из-за сложности установки и необходимости достижения максимальной тепловой эффективности или ее исторического существования (на сложных установках, которые подвергались нескольким реконструкциям и расширениям). Эти паровые турбины называются входными паровыми турбинами.Производители адаптировали требования клиентов к конструкции, изменяя площадь проходного сечения в ступенях и степень извлечения пара (или удаления из пути потока между ступенями) в соответствии со спецификациями. В местах отбора и впуска пара регулирующие клапаны потока пара обычно увеличивают стоимость пара и системы управления.

Когда пар расширяется за счет степени высокого давления, как в больших паровых турбинах, пар может начать конденсироваться в турбине, когда температура пара падает ниже температуры насыщения при этом давлении.Если в паровой турбине образуются капли воды, может произойти эрозия лопастей, когда капли ударяются о лопасти. В этот момент расширения пар иногда возвращается в котел и повторно нагревается до высокой температуры, а затем возвращается в паровую турбину для дальнейшего (безопасного и надежного) расширения. В некоторых крупных паротурбинных установках чрезвычайно высокого давления также могут быть установлены системы двойного промежуточного нагрева.

Паровые турбины с отбором и впуском являются специальными машинами, и их следует использовать только там, где они действительно необходимы, поскольку их эксплуатация и управление всей системой сложны и иногда могут приводить к эксплуатационным проблемам.Паровые турбины, использующие отбор и впуск, представляют собой сложные турбомашины со сложным управлением и работой, которые должны одновременно управлять паровыми турбинами (часто с переменной нагрузкой) с различным управлением потоком пара в зависимости от требований других агрегатов и систем. Их следует использовать только на специальных крупных объектах, в которых другие более простые паровые турбины не могут быть коммерчески конкурентоспособными с точки зрения их мощности, теплового КПД или других соображений. Обычно использование сложной паровой турбины с отбором и впуском не оправдано для эксплуатации с мощностью в несколько мегаватт и сложными схемами работы паровой турбины с переменной нагрузкой и переменной скоростью.

Расход пара, работа и конструкция

Пар сначала нагревают в системе производства пара (например, в котлах или системах утилизации тепла), где он достигает высокой температуры, примерно от 400°C до 600°C. Первым клапаном, с которым сталкивается пар на пути от системы производства пара к паровой турбине, является главный запорный клапан (главный отключающий или отсечной клапан), который либо полностью открыт, либо полностью закрыт. Этот клапан часто не регулирует поток пара, кроме как полностью останавливает его.

Рис. 2. Показан еще один пример паровой турбины с внутренними элементами, компонентами и подсистемами.

Регулирующие или дросселирующие клапаны в различных устройствах и конфигурациях также используются для управления входом пара. Также распространены комбинированные отключающие и дроссельные клапаны. Во многих паровых турбинах для надлежащего резервирования следует предусмотреть как минимум два независимых отключающих клапана. Эти клапаны находятся непосредственно перед паровой турбиной и рассчитаны на то, чтобы выдерживать полную температуру и давление пара.Эти клапаны необходимы, потому что, если механическая нагрузка будет потеряна, паровая турбина быстро выйдет из строя и выйдет из строя. Это случайное явление. К этому может привести необычная первопричина, например отказ муфты. Возможны и другие аварии, что подтверждает необходимость использования двух или трех независимых запорных клапанов, которые обеспечивают безопасность и надежность, но увеличивают стоимость системы.

Приводы паровых турбин оснащены дроссельными клапанами или регуляторами форсунок для регулирования расхода пара и обеспечения работы с переменной скоростью.Привод паровой турбины может выполнять ту же функцию, что и привод электродвигателя с регулируемой скоростью. Паровые турбины обычно могут работать в широком диапазоне скоростей и не выходят из строя при перегрузке. Они также обеспечивают высокий пусковой крутящий момент, необходимый для нагрузок с постоянным крутящим моментом, например, с поршневыми насосами или компрессорами.

Пар попадает на первый ряд лопастей под таким высоким давлением, что он может создавать крутящий момент даже с небольшой площадью поверхности. Воздействие пара заставляет ротор вращаться.Однако по мере продвижения ступеней паровой турбины пар теряет давление и энергию, поэтому требуется все большая площадь поверхности. По этой причине размеры лопастей увеличиваются с каждым этапом. Когда пар выходит из турбины, его температура падает, и он теряет почти все свое повышенное давление. Некоторый перепад давления также происходит через диафрагму, которая является компонентом между внешней стенкой и внутренней стенкой. Перегородки диафрагмы направляют пар к вращающимся лопастям.

Пар должен падать на лопасти под определенным углом, чтобы максимизировать полезную работу давления пара. Здесь на помощь приходят насадки. Между лопастными колесами размещены стационарные кольца форсунок, которые «поворачивают» пар под оптимальным углом для удара по лопастям. Упорный подшипник установлен на одном конце главного вала для поддержания его осевого положения и предотвращения столкновения движущихся частей с неподвижными частями. Подшипник скольжения поддерживает основной вал и препятствует его выскальзыванию из корпуса на высоких скоростях.

Вытяжной колпак направляет пар от последней ступени паровой турбины и предназначен для минимизации потерь давления, которые снижают тепловой КПД паровой турбины. После выхода пара из выпускной секции он поступает в конденсатор, где охлаждается до жидкого состояния. Процесс конденсации пара обычно создает вакуум, который затем подает больше пара из паровой турбины. Вода возвращается в систему производства пара, повторно нагревается и используется повторно. Регулятор — это устройство, которое регулирует скорость вращения турбины.Современные паровые турбины имеют электронный регулятор, который использует датчики для контроля скорости, исследуя зубья ротора.

Чтобы спроектировать более эффективную паровую турбину, следует использовать корпус с соответствующими соплами и лопастями для удержания пара и клапанами для управления подачей пара к соплам. Толстостенные отливки, используемые для секций турбин, работающих под давлением, называются обечайками и обычно изготавливаются из материалов из легированной стали. Некоторые конструкции включают внутреннюю и внешнюю оболочки, которые служат для уравновешивания перепада давления и уменьшения толщины оболочки для теплового напряжения, запуска и нагрузки.Многоступенчатые конструкции используются для повышения эффективности. Тип и количество ступеней турбины, а также форма и размер лопастей различаются. Они определяются на основе давления и температуры пара, давления выхлопных газов и скорости.

Когда ротор паровой турбины неподвижен, пар, проходящий через сопло, ударяет по лопастям с полной силой, создавая наибольший крутящий момент. Однако, поскольку это происходит при остановленном роторе, выполненная работа равна нулю.С другой стороны, если скорость ротора равна скорости пара, то у пара не будет составляющей скорости относительно лопастей, и лопасти не будут вращаться. Следовательно, этот случай приводит к нулевому крутящему моменту и, опять же, к нулевой работе. Максимальная эффективность возникает между этими двумя крайностями. Для достижения идеальных рабочих условий и максимальной эффективности необходимо провести надлежащую оптимизацию.

Из-за высоких давлений, используемых в паровых турбинах, корпус довольно толстый, и, следовательно, паровые турбины обладают большой тепловой инерцией.Их следует нагревать и охлаждать медленно, чтобы свести к минимуму дифференциальное расширение между вращающимися лопастями и неподвижными компонентами. Для прогрева больших паровых турбин может потребоваться от пяти до девяти часов. В то время как более мелкие агрегаты имеют более быстрое время пуска, паровые турбины заметно отличаются от поршневых двигателей, которые запускаются быстро, и от газовых турбин, которые могут запускаться за умеренное время, а нагрузка следует с достаточной скоростью.

Паровые турбины обычно работают непрерывно в течение продолжительных периодов времени, даже несмотря на то, что пар, подаваемый в агрегат, и передаваемая механическая мощность могут изменяться в течение таких периодов непрерывной работы.Поскольку большинство паровых турбин выбираются для приложений с высокими коэффициентами нагрузки, характер их применения часто учитывает необходимость иметь только медленные изменения температуры во время работы, и можно допустить длительное время запуска. Паровые котлы также имеют длительное время запуска.

Течение, износ и деградация

Примеси в паре могут вызывать отложения, накипь и коррозию в паровых турбинах, что отрицательно влияет на их работу. Тремя наиболее важными механизмами отказа, связанными с коррозией, в любой паровой турбине низкого давления являются точечная коррозия, коррозионная усталость и коррозионное растрескивание под напряжением.Местная паровая среда определяет, возникают ли эти механизмы повреждения на поверхностях лопаток и дисков.

Особенно важна зона фазового перехода, где расширение и охлаждение пара приводит к конденсации. Ряд процессов, протекающих в этой зоне, таких как осаждение химических соединений из перегретого пара, осаждение, испарение и высыхание жидких пленок на горячих поверхностях, приводит к образованию потенциально агрессивных поверхностных отложений.

Чистота пара и условия останова — это два параметра, которые приводят к коррозионным повреждениям.Условия окружающей среды, возникающие во время останова, могут быть еще одним важным фактором. Это условия, возникающие при незащищенном останове, когда в результате гигроскопических эффектов на поверхностях паровых каналов образуются насыщенные кислородом влажные и жидкие пленки. Эти пленки непосредственно вызваны неадекватной практикой останова, принятой бригадой по эксплуатации/обслуживанию паровой турбины или бригадой в целом. Они могут привести к точечной коррозии, которая чаще всего является предшественником механизмов коррозии.

Соответствующие свойства материала (такие как состав, структура и внутренние напряжения) и конструкция (температура, напряжения и щели) также играют важную роль.Точечная коррозия также может возникнуть во время работы в щелях, например, в местах крепления лопастей. Чистота пара контролирует большинство процессов коррозии и имеет жизненно важное значение для надежности паровой турбины.

В результате отложений могут возникнуть механические блокировки. Блокировки в чувствительных местах, хотя и редко, обычно имеют серьезные последствия. Например, даже небольшие отложения на штоке обратного клапана паровой турбины могут нарушить его работу. В случае отключения паровой турбины неисправный обратный клапан может привести к продолжению потока пара и некоторому повреждению турбины.Кроме того, отложения на стационарных деталях, если они достаточно толстые и прочные, могут препятствовать движению лопастей, что представляет особый риск механического повреждения небольших лопастей.

Закупоривание пути прохождения пара изменяет соотношение давлений в паровой турбине таким образом, что это может вызвать осевое смещение вала. Это может привести к контакту между вращающимися и неподвижными частями, что может привести к серьезному отказу. Такие условия часто обнаруживаются и избегаются путем контроля давления в паровой турбине.

Более частым, но менее значимым результатом перекрытия потока пара является снижение пропускной способности (поглотительной способности) паровой турбины и изменение эффективного профиля потока пара на лопатках паровой турбины. Эти изменения приводят к уменьшению расхода пара, уменьшению выходной мощности и снижению эффективности турбины. Типичными примерами являются отложения меди и алюминия в паровых турбинах высокого давления и отложения кремнезема в турбинах среднего и низкого давления.

Амин Алмаси — старший консультант по вращающимся механизмам в Австралии. Он является сертифицированным профессиональным инженером Engineers Australia и IMechE и имеет степени бакалавра и магистра в области машиностроения и RPEQ. Он является активным членом Engineers Australia, IMechE, ASME и SPE и является автором более 100 документов и статей, посвященных вращающемуся оборудованию, мониторингу состояния, морской и подводной эксплуатации, а также надежности.

Часть 1: Эксплуатация газовой турбины. Основные принципы работы

Управление газовой турбиной

По своей природе более сложная и изощренная работа газовых турбин комбинированного цикла и когенерации создает эксплуатационные проблемы более высокого порядка.Сложности возникают из-за необходимости регулировать как воздух, так и топливо, чтобы одновременно максимизировать выработку мощности (управление нагрузкой) И максимизировать температуру выхлопных газов. Это требует динамического постоянного баланса между воздухом и топливом. «Воздушная» часть этих отношений относительно свободна; для сжатия требуется энергия (топливо), но это самый большой компонент массового расхода. Чтобы быть рентабельной, газовая турбина простого цикла будет использовать столько воздуха, сколько это практически возможно для процесса, при этом требуемая генерируемая нагрузка является единственной заботой о расходе топлива.Комбинированный цикл или когенерационная установка будут иметь двойную проблему потребления топлива для генерации нагрузки И температуры выхлопных газов. По этой причине комбинированный цикл или когенерационная установка оптимизируют поток воздуха, чтобы максимизировать температуру выхлопных газов и расход топлива для нагрузки.

Такие компоненты, как входные направляющие лопатки (IGV) и выпускные клапаны, такие как впускной отбор тепла (IBH), используются одновременно для постоянной оптимизации рабочих параметров.

Входные направляющие лопатки (IGV) представляют собой регулируемые сопла в передней части компрессора для управления общим поступлением воздуха в компрессор.IGV сокращают поток воздуха одновременно с уменьшением количества топлива для поддержания максимальной температуры выхлопных газов при работе с пониженной нагрузкой и открываются, чтобы поддерживать температуру выхлопных газов ниже максимально допустимых пределов. IGV модулируют поток воздуха в газовую турбину и либо менее открыты, либо более открыты для точек работы с частичной нагрузкой, однако IGV никогда не закрываются.

Выпускные клапаны открываются или закрываются в зависимости от конкретной точки в процессе запуска для надлежащих характеристик потока компрессора.После запуска турбины выпускные клапаны закрываются.

Отвод тепла на входе (IBH) отбирает воздух из компрессора и возвращает его обратно на вход. Проще говоря, цель состоит в том, чтобы уменьшить объем воздуха в камере сгорания, чтобы обеспечить правильное сгорание. IBH — это еще один способ модулировать и контролировать общий объем воздуха, поступающего в камеры сгорания. Имейте в виду, что это упрощенное объяснение очень сложного процесса и системы сгорания.

Суть в том, что устранение неполадок в этих системах требует глубокого понимания концепций и оборудования, используемых для достижения и оптимизации контроля.

Устранение неполадок: соображения по воздуху

Газовые турбины не работают с установленной максимальной нагрузкой. Из-за особенностей конструкции газовой турбины необходимо контролировать температуру газовой турбины. Этот контроль температуры определяет максимальную нагрузку для данного набора условий машины (механическое состояние компрессора, температура/влажность воздуха на входе, энергоемкость топлива и т. д.)

Масса воздуха, Масса топлива. Когда машина находится под напряжением, первоочередной задачей является понимание того, изменились ли условия, вызвавшие работу с недостаточной мощностью.Например: воздух, поступающий в компрессор, может быть холодным, а холодный воздух более плотный, чем теплый. Таким образом, в холодных погодных условиях компрессор нагнетает много воздуха в камеру сгорания. Эта масса в сочетании с массой топлива создает большую мощность, поскольку мощность = f (масса воздуха + масса топлива). Точно так же считается, что летом, когда воздух горячий, воздух менее плотный, поэтому камера сгорания работает менее эффективно. Чтобы свести к минимуму сезонные колебания, тепло, отбираемое системой, базируется на расчетном состоянии агрегата, чтобы лучше управлять выходной мощностью.Большое влияние на мощность оказывает масса воздуха = масса воздуха + масса топлива.

Максимальная внутренняя температура. Управление газовой турбиной основано на управлении максимальной температурой внутри турбины в соответствии с ограничениями материалов, такими как тип металла/стали, который используется внутри газовой турбины. «Температура горения» — это термин, используемый для обозначения температуры горячего сжатого дымового газа, поступающего в турбодетандер. Для определения температуры входящего воздуха измеряется переменная температура выхлопных газов.Затем газовые законы используются для расчета температуры на входе или температуры горения. Температура выхлопных газов варьируется в зависимости от динамического давления на выходе из компрессора, поэтому взаимосвязь между температурой и давлением используется для надлежащего контроля и обслуживания оборудования. Таким образом, сложность возникает из-за одновременной оптимизации двух динамических и независимых переменных.

Качество воздуха. Качество воздуха также влияет на производительность газовой турбины. В частности: являются ли входные фильтры чистыми и, следовательно, не ограничивают поток воздуха? Находятся ли IGV в правильном положении? Система управления проверяет наличие этих факторов и, если они не на должном уровне, подает сигналы тревоги, чтобы предупредить операторов.Операторы должны проверять очередь аварийных сигналов, чтобы понять, что может происходить.

Если с впускными фильтрами и IGV все в порядке, возникают следующие вопросы: Утечка воздуха из системы (например, через неправильно закрытый выпускной клапан)? Компрессор загрязнен или поврежден?

Контрольно-измерительные приборы, системы данных и управления помогают понять эти важные показатели и рабочие параметры.

Устранение неполадок: рекомендации по топливу

Температура выхлопных газов со стороны топлива. Камеры сгорания должным образом смешивают воздух и топливо, чтобы соответствовать нормативным требованиям по ограничению выбросов NOX (закиси азота) и CO (окиси углерода). Топливо сжигается особым образом, чтобы соответствовать этим требованиям. Измерение выбросов может показать, если топливо не сгорает должным образом. Когда это происходит, понимание температуры выхлопных газов в конце машины помогает устранить неисправность.

Почему это работает?  Состояния в камере сгорания в значительной степени связаны с определенной областью выхлопа.Может показаться, что воздух, протекающий через «микс-мастер» вращающихся лопаток, создает комбинацию потоков воздуха и горячего газа. Тем не менее, поток, выходящий из конкретной камеры сгорания и проходящий через турбину, перемешивается очень слабо. Несмотря на то, что они объединены, потоки топливного газа остаются смежными друг с другом, поскольку они проходят через выпускной канал и попадают в него. Таким образом, разумно измеряя и анализируя температуру выхлопных газов, можно делать обоснованные предположения о том, что происходит внутри камеры сгорания.Температура выхлопных газов имеет жизненно важное значение для понимания и устранения неполадок. Блок управления отслеживает и предоставляет эту информацию операторам.

Разброс температуры выхлопных газов.  Отслеживание тенденций температуры выхлопных газов также имеет ключевое значение. Как правило, если разброс температур увеличивается, это может указывать на проблему с приборами или оборудованием для сжигания. Блок управления предоставляет эту информацию операторам.

Качество топлива: Температура и давление являются ключевыми рабочими параметрами.Предварительный нагрев газового топлива для управления состоянием газа важен для управления качеством топлива, поскольку обработка температуры и давления газа необходима для правильного сгорания топлива.

//

СЛЕДУЮЩИЙ  – во второй части нашей серии подкастов из трех частей, посвященных работе газовых турбин, мы рассмотрим общие источники устранения неполадок, такие как запуск и остановка турбины, проблемы с вибрацией и другие вспомогательные системы, которые иногда упускают из виду первопричины эксплуатационных проблем.

История успеха газовой турбины | Свяжитесь с нами

Гибкая работа турбины имеет жизненно важное значение для надежной сети

Производство электроэнергии из возобновляемых источников имеет много экологических преимуществ, но добавление большого количества удаленных возобновляемых ресурсов в сеть требует повышенной эксплуатационной гибкости от управляемых генераторов, когда не дует ветер или не светит солнце. Один многообещающий вариант: установка с комбинированным циклом на базе турбины внутреннего сгорания Alstom GT24/GT26 может быть «припаркована» примерно при 20-процентной нагрузке станции, при этом производя выбросы, сравнимые с выбросами при работе на базовой нагрузке, — с небольшой потерей теплового КПД.Когда спрос возвращается, комбинированный цикл может вернуться к базовой нагрузке в течение нескольких минут.

Мощность возобновляемых источников энергии, в основном солнечной и ветровой, быстро росла за последние пару лет в США и некоторых других странах, опережая все другие формы генерации, кроме природного газа. Коммунальные предприятия разрабатывают эти альтернативные генерирующие ресурсы по причинам, которые варьируются от альтруизма (это хорошо для их клиентов и окружающей среды) до соответствия требованиям (стандарт портфеля возобновляемых источников энергии, который необходимо соблюдать).Независимо от причины, добавление возобновляемых источников энергии без диспетчеризации в сеть передачи и распределения электроэнергии, предназначенную для мгновенного реагирования на спрос, добавляет дополнительный уровень сложности для производителей электроэнергии и операторов сетей.

Крупные генераторы, такие как угольные и атомные электростанции, традиционно проектировались для обеспечения базовой нагрузки. По мере ввода в эксплуатацию возобновляемых ресурсов угольные электростанции в некоторых регионах США были преобразованы в электростанции с промежуточной нагрузкой, а многие электростанции с комбинированным циклом, также изначально спроектированные как базовая нагрузка, теперь являются электростанциями с ежедневной пиковой нагрузкой.В некоторых местах установки с комбинированным циклом ежедневно работают по «двум циклам»: установка включается в работу на утренний пик, выключается или снижается до минимальной нагрузки, а затем снова запускается для удовлетворения вечернего пика.

Безусловно, судьба парогазовых установок тесно связана с ценой на природный газ. В результате многие из них работают только в часы пик в летние месяцы. Дело в том, что порядок диспетчеризации станций постоянно меняется, поскольку каждая коммунальная служба или оператор сети использует свои уникальные экономические правила и методы прогнозирования, чтобы определить, какой объем вращающегося резерва и резервной мощности, подлежащей диспетчеризации, требуется для обработки потенциальных скачков спроса в сети.

Вариантов обеспечения вращающегося резерва или резервного питания для возобновляемой генерации немного, и все они дороги. Иногда покупная мощность может восполнить дефицит при наличии достаточного резерва мощности. Некоторые поставщики электроэнергии построили небольшие поршневые двигатели или газотурбинные установки простого цикла с единственной целью стабилизации сети и возобновляемой резервной мощности. Многие регионы полагаются на газовые электростанции простого или комбинированного цикла в качестве резервного источника возобновляемой энергии и живут с практическими ограничениями этого решения: диапазон рабочих характеристик промышленных газовых турбин ограничен, эффективность при частичной нагрузке низкая, пуск из холодного железо работает медленно, выбросы при работе с частичной нагрузкой обычно превышают разрешенные пределы, а увеличение количества пусковых часов сокращает срок службы оборудования.

Как правило, решение о том, какой тип резервного питания предоставить, связано с тем, чтобы обойтись текущими активами, а не с установкой новых, чтобы оптимизировать постоянно меняющийся резерв и требования к резервному питанию в сети.

Элегантное решение

Если вы попросите оператора сети или диспетчера, ответственного за объединение возобновляемой и традиционной генерации, описать характеристики идеальной управляемой электростанции, вероятный ответ будет «газовая электростанция, которая имеет возможность быстрого запуска для реагирования на аварийные ситуации в системе, предлагает исключительный динамический диапазон с быстрой реакцией на нагрузку, остается близким к расчетной эффективности и соответствует ограничениям по выбросам при всех нагрузках.Несколько небольших газопоршневых электростанций подходят близко, но неэкономичны, если рассматривать энергоблок мощностью в несколько сотен мегаватт. Существующие турбины внутреннего сгорания могут снижать нагрузку примерно до 50%, но их тепловой КПД падает, а выбросы резко возрастают. Маловероятно, что существует конструкция комбинированного цикла с идеальными характеристиками.

Компания Alstom разработала возможность работы при низкой нагрузке (LLOC) для своих парогазовых электростанций KA24 и KA26, которые основаны на усовершенствованной турбине последовательного сгорания (CT) GT24/GT26.LLOC позволяет установке работать при нагрузках менее 25%, сохраняя при этом работу паровой стороны установки с приемлемой эффективностью установки. Результатом стала конструкция завода, которая не только устраняет необходимость остановки завода вечером и запуска утром, но и остается готовой обеспечить прядильный резерв возобновляемой генерации. (См. онлайн-статью « Что руководители коммунальных служб думают об интеллектуальной сети », чтобы узнать, что специалисты по планированию ресурсов в Северной Америке осознают необходимость такого гибкого поколения.) В качестве дополнительного преимущества способность этой станции поддерживать высочайший КПД в условиях частичной нагрузки дает оператору конкурентное преимущество на рынке коммерческой электроэнергии (см. врезку).

Существует ряд аспектов, связанных с эксплуатацией и техническим обслуживанием LLOC компании Alstom, которые будут рассмотрены в оставшейся части этой статьи. Вот основные особенности конструкции, которые должны представлять большой интерес как для операторов сетей, так и для владельцев станций:

• Установка может эксплуатироваться при очень низкой нагрузке в периоды слабого искрового разряда (типичная работа в ночное время), и оператор сети может немедленно использовать свой вращающийся резерв при увеличении искрового разряда или если сети требуется аварийное питание.
• Предотвращение ненужных пусков ТТ устраняет штраф за срок службы ТТ, связанный с каждой остановкой/пуском ТТ.
• Уровни выбросов завода аналогичны уровням при базовой нагрузке и находятся в пределах типичных разрешений. Совокупные выбросы снижаются по сравнению с парковкой силового блока при более высокой минимальной нагрузке.
• Экономия энергопотребления в периоды малого распространения искры по сравнению с работой при более высоких минимальных нагрузках.
• Полный онлайн-резерв вращения, что позволяет избежать рисков сбоя запуска и возможных связанных с этим штрафов за диспетчеризацию сети.

Уникальная конструкция камеры сгорания

В середине 1990-х годов компания Alstom представила две аналогичные газовые турбины последовательного сгорания: GT24 для рынка с частотой 60 Гц и GT26 для рынка с частотой 50 Гц. Основным технологическим отличием этих газовых турбин является последовательная конструкция камеры сгорания, которая используется для повышения эффективности и эксплуатационной гибкости при снижении выбросов. В системе сжигания GT24/GT26 используется горелка Environmental (EV) в кольцевой камере сгорания, за которой следует горелка Sequential Environmental (SEV) на второй ступени сгорания (рис. 1).Последовательное сжигание, также известное как турбина сгорания с повторным нагревом, была коммерциализирована в 1948 году компанией Brown Boveri Co., предшественницей того, что сегодня является частью Alstom Power, с использованием двух установленных сбоку силосных камер сгорания. Интеграция концепции сухой горелки EV _x EV с низким уровнем выбросов и последовательного сгорания в одновальном двигателе привела к созданию линейки продуктов GT24/GT26 с высокой удельной мощностью.

1. Турбина внутреннего сгорания с промежуточным подогревом. Система последовательного сгорания топлива является ключевой технологией GT24/GT26.Сжатый воздух нагревается в первой камере сгорания (камера сгорания EnVironmental или EV) путем добавления около 50% от общего количества топлива (при базовой нагрузке). Давление уменьшается вдвое после расширения продуктов сгорания через одноступенчатую турбину высокого давления. Оставшееся топливо добавляется во вторую камеру сгорания (камера сгорания Sequential Environmental или SEV), где продукты сгорания второй раз нагреваются до максимальной температуры на входе в турбину. Затем газ расширяется через четырехступенчатую турбину низкого давления. Источник: Alstom

Загрузка и разгрузка турбины промежуточного нагрева осуществляется путем изменения заданных значений температуры на входе в турбину высокого давления (ВД) и турбины низкого давления (НД). Кроме того, три ряда регулируемых направляющих лопаток на входе работают по схеме, позволяющей контролировать массовый расход и обеспечивать высокую эффективность при частичной нагрузке. На рис. 2 показано, как различные рабочие параметры, в том числе температура на выходе из камеры сгорания EV и SEV, регулируются для достижения условий базовой нагрузки.

2. Загрузка турбины. Загрузка ГТ24/ГТ26 состоит из нескольких фаз, начиная с начального розжига горелок EV, последующего зажигания горелок SEV и загрузки турбины внутреннего сгорания (ГТ) путем открытия регулируемых направляющих лопаток (VIGV), чтобы позволить больший массовый расход воздуха через ГТ. Когда клапаны VIGV полностью открыты, уставка температуры на выходе из камеры сгорания SEV дополнительно увеличивается для достижения значения базовой нагрузки. Источник: Alstom

В более ранних моделях GT24/GT26 использовалось диффузионное пламя для управления горением электродвигателя при низкой нагрузке перед переключением на сжигание предварительной смеси для оставшегося рабочего диапазона. С 2005 года выбросы NO _x от горелки EV были снижены за счет использования внутренней ступенчатой ​​горелки EV с предварительным смешиванием. Топливный газ впрыскивается в воздушные прорези горелки и в центр конуса горелки. Обе ступени работают во всем рабочем диапазоне, от зажигания до базовой нагрузки.Газ предварительно смешивается с воздухом непрерывно в два этапа, при этом соотношение между двумя этапами варьируется в зависимости от нагрузки или свойств газа, чтобы воспроизвести аналогичные профили концентрации газа в месте расположения пламени (рис. 3).

3. Эволюционная конструкция камеры сгорания. Ключевыми технологиями для LLOC являются не только технология последовательного сжигания, но и добавление ступенчатого сжигания предварительной смеси в первых камерах сгорания для улучшения контроля выбросов.При надлежащем управлении работой обеих камер сгорания турбина GT24/GT26 может быть снижена до менее 20% от номинальной нагрузки, но при этом уровень выбросов в атмосферу будет таким же, как при базовой нагрузке, и полностью соответствует типичным требованиям разрешений. Источник: Alstom

В горелке SEV, где поступающий горячий газ имеет значительно более низкое содержание кислорода, чем обычный воздух, меньше кислорода доступно для образования NO _x . Кроме того, поскольку температура воздуха на входе в SEV значительно выше, чем у обычного воздуха для горения, требуется меньше нагрева для достижения температуры пламени.Оба этих явления смягчения последствий NO _x известны из других технологий сжигания, в которых используется повторный нагрев выхлопных газов. Хотя в камере сгорания SEV сжигается большое количество всего топлива, очень низкое образование NO _x в камере сгорания SEV означает, что выбросы в обеих камерах сгорания остаются низкими.

Обновление конструкции LLOC использует преимущества уникальной конструкции с двумя камерами сгорания турбин GT24/GT26, фактически отключая последовательную камеру сгорания SEV при низких частичных нагрузках, сохраняя при этом работу камеры сгорания EV в номинальных условиях.Эта эксплуатационная способность позволяет установке работать в режиме комбинированного цикла при очень низких нагрузках комбинированного цикла (менее 25%) с камерой сгорания EV, работающей в режиме бедной предварительной смеси. Режим обедненного предварительного смешения обеспечивает низкий уровень выбросов, а также однородное распределение температуры на входе в турбину. Эта конструкция значительно отличается от типичной конструкции ТТ промышленного размера, в которой требуется пилотирование или каскадирование камеры сгорания при частичной нагрузке. Последнее преимущество: паровая сторона остается в работе независимо от нагрузки ГТ (рис. 4).

4. Принцип работы с низкой нагрузкой. Предел низкой нагрузки типичной парогазовой установки ограничен минимальной нагрузкой газовой турбины. Минимальная нагрузка газовой турбины может определяться ограничениями разрешений на выбросы или ограничениями механической конструкции, такими как температура сгорания, стабильность пламени или акустика. Типичная минимальная нагрузка промышленного трансформатора тока составляет около 50 %. Источник: Alstom

Благоприятное поведение по выбросам

Типичные измеренные выбросы NO _x для GT26 между диапазоном нагрузки LLOC и обычным ТТ показаны на рисунке 5.Данные были собраны с испытательной электростанции GT26 в Бирре, Швейцария, недалеко от Бадена, штаб-квартиры и технологического центра CT компании Alstom Power. Данные показывают, что самые высокие выбросы NO 90 209 x 90 210 во всем диапазоне нагрузок остаются при базовой нагрузке, демонстрируя, что гарантия выбросов NO 90 209 x 90 210 может быть легко обеспечена при работе LLOC, в отличие от обычных трансформаторов тока аналогичного размера, которые демонстрируют высокие значения NO 90 209 x Выбросы при малой нагрузке.

5.Низкое NO x при малых нагрузках. NO x Выбросы при частичной нагрузке от типичной промышленной турбины внутреннего сгорания (CT) значительно превысят допустимые эксплуатационные пределы базовой нагрузки. Однако CT, оснащенный LLOC, может управлять работой системы последовательного сгорания, чтобы поддерживать низкий уровень выбросов NO x даже при нагрузках до 20% от базовой нагрузки. Данные при низкой нагрузке были взяты с испытательной электростанции Alstom GT26. Источник: Alstom

Дополнительным преимуществом является низкий уровень выбросов CO при низкой нагрузке.Камера сгорания EV работает в режиме стабильного предварительного смешивания, так что полное сгорание топлива происходит независимо от заданного значения нагрузки. Это означает, что выбросы CO, в основном частично сгоревшего топлива, также очень низки и намного ниже типичных допустимых пределов во всем диапазоне низких нагрузок (рис. 6).

6. Как низко вы можете пасть? Более пристальный взгляд на выбросы GT26 на испытательной электростанции Alstom при очень низких нагрузках показывает, насколько ровными остаются выбросы.Для справки, текущие установленные законом пределы ЕС составляют 25 частей на миллион (15% O 2 ) при базовой нагрузке для NO x и выбросов CO ниже 5 частей на миллион. Источник: Alstom

Конструкция системы последовательного сжигания топлива двигателей GT24/GT26 CT производит выбросы NO _x , регулярно измеряемые, значительно ниже действующих законодательных ограничений (в ЕС) 25 ppm (15% O ₂ ) при базовой нагрузке без дополнительной воды. или селективное каталитическое восстановление и выбросы CO ниже 5 частей на миллион.

Эксплуатационные преимущества

Интеграция LLOC в проект электростанции с комбинированным циклом началась с требования поддерживать конструкцию нижнего цикла и эксплуатационные требования как можно ближе к стандарту. Особое внимание было уделено тому, чтобы процедуры погрузки и разгрузки были простыми и, следовательно, надежными, при этом сводя к минимуму риск принудительных остановов. Схема управления станцией гарантирует, что в любой момент в течение цикла низкой нагрузки установка будет готова к перезагрузке с нормальными градиентами нагрузки станции от точки работы с малой нагрузкой до новой диспетчерской нагрузки.Первоначально концепция LLOC была протестирована с использованием имитационных моделей циклов Alstom, обеспечивающих обратную связь по выбранным функциональным и контрольным концепциям, прежде чем применять полученные результаты на действующем предприятии.

По результатам проектирования и моделирования были разработаны ключевые элементы последовательностей управления комбинированным циклом, оснащенным LLOC (рис. 8). Упрощенно функциональные рабочие последовательности подразделяются на следующие рабочие фазы:

8.Принципы работы. Система последовательного сжигания Alstom позволяет двигателям GT24/GT26 поддерживать высокую и постоянную температуру выхлопных газов для парогенератора-утилизатора (HRSG) вплоть до частичной нагрузки 40 %, что приводит к гораздо более высокой эффективности комбинированного цикла при частичной нагрузке. по сравнению с типичной турбиной с одним внутренним сгоранием. На этом рисунке показана точка удержания низкой нагрузки GT26. Пошаговое описание процесса погрузки и разгрузки включено в текст. Динамический отклик котла-утилизатора, парового цикла и паровой турбины упрощен. Источник: Alstom

• Фаза 0: Инициация и запуск разгрузки установки. Режим работы с малой нагрузкой выбирается оператором, а остальные процессы управления (следующие три этапа, перечисленные ниже) следуют автоматически.
• Фаза 1: Кондиционирование паром. Чтобы удерживать термические напряжения компонентов паровой турбины в допустимых пределах, температура пара высокого давления и горячего промежуточного нагрева (HRH) будет снижена до целевого значения, определяемого программным обеспечением.Выходная мощность и КПД паровой турбины незначительно снижаются при снижении температуры.
• Этап 2: Разгрузка газовой турбины. Когда достигается новая целевая температура пара, газовая турбина снижает нагрузку, используя нормальную скорость разгрузки. Пароохладители закрываются при снижении температуры выхлопных газов ГТ. Примерно через 20 минут после начала разгрузки ГТ достигается точка работы с малой нагрузкой. Для установки с двумя ТТ, обслуживающими одну паровую турбину, ТТ будут разгружены одновременно.
• Фаза 3: Работа установки при низкой нагрузке. В режиме малой нагрузки используется только первая камера сгорания ЭТ ТТ; SEV выключен для поддержания низкого уровня выбросов.
• Фаза 4: Инициация и запуск перезагрузки установки. Режим работы с малой нагрузкой будет отменен на операторской станции. Оператор вводит уставку нагрузки установки. КТ и паровая турбина продолжают работать в непрерывном режиме.
• Фаза 5: Процесс перезагрузки установки. В принципе, последовательность перезагрузки обратна процессу разгрузки. Трансформатор нагружается с нормальной линейной скоростью, а клапаны впрыска воды пароохладителей открываются, чтобы контролировать градиенты температуры пара. Приблизительно через 20 минут ТТ может перейти в режим базовой нагрузки, и доступно >95 % выходной мощности базовой нагрузки комбинированного цикла. Пароохладители постепенно закроются и повысят температуру пара высокого и высокого давления до номинальных значений.

После этапа моделирования конструкция LLOC была испытана на испытательной электростанции GT26.На этом этапе тестирования и проверки были записаны данные по всем возможным нагрузкам в режиме полного комбинированного цикла, чтобы проверить возможности установки при низкой нагрузке и реагировании.

Фактические результаты подтвердили, что электростанция может быть загружена из «припаркованного» состояния (около 20 % нагрузки комбинированного цикла) до базовой нагрузки (100 % нагрузки) менее чем за 25 минут при стандартных градиентах нагрузки, тогда как обычное время запуска для горячего пуска парогазовой установки после 8-часового останова обычно превышает 40 минут.Кроме того, общий КПД комбинированного цикла составлял примерно 60% от теплового КПД станции базовой нагрузки.

— Доктор Роберт Пельтье, PE — главный редактор POWER.

Обзор основных подшипников ветряных турбин: конструкция, работа, моделирование, механизмы повреждения и обнаружение неисправностей влияние на производительность ветряных турбин, Renew. Энергия, 36, 2078–2086, https://дои.org/10.1016/j.renene.2011.01.024, 2011. a

Ai, X.: Влияние загрязнения мусором на усталостную долговечность ролика подшипники, J. Eng. Tribol., 215, 563–575, https://doi.org/10.1243/1359659911543808 https://doi.org/10.1243/1350650011543808, 2001. a

Antoine, J.-F., Visa, C., Сови, К., и Абба, Г.: Приблизительный аналитический модель эллиптических контактных задач Герца, J. ​​Tribol., 128, 660–664, https://doi.org/10.1115/1.2197850, 2006., Yan, C., Wu, S., Pan, Y., Brodie, J.F., и Maguire, A.E.: Обзор и оценка моделей потерь в спутном следе для энергии ветра приложения, заявл. Energ., 226, 1187–1207, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.05.085, 2018. a

Barden: Отказ подшипника: причины и способы устранения, Технический отчет, доступен по адресу: https://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/barden/brochure_2/downloads_24/barden_bearing_failures_us_en.pdf, последний доступ: 1 декабря 2019 г. a, b

Бергуа, Р., Джоув, Дж., и Хавьер, Э.: Конструкция трансмиссии с чистым крутящим моментом: проверенная решение для повышения надежности ветряных турбин, в: Конференция и выставка Brazil Windpower 2014, 5–8 мая 2014 г., Лас-Вегас, США, 2014 г. a, b, c, d, e, f, g, h

Bossanyi, EA : Индивидуальный контроль шага лопастей для снижения нагрузки, Ветер Energy, 6, 119–128, https://doi.org/10.1002/we.76, 2003. a

Бранд, А.Дж., Пейнке, Дж., и Манн, Дж.: Турбулентность и ветряные турбины, J. Phys. .: Конф. сер., 318, 072005, https://doi.org/10.1088/1742-6596/318/7/072005, 2011. a

Брю, Д. и Хэмрок, Б.: Упрощенное решение для эллиптического контакта деформация между двумя упругими твердыми телами, J. Lubricat. Technol., 99, 485–487, https://doi.org/10.1115/1.3453245, 1977. a

Бертон Т., Дженкинс Н., Шарп Д. и Босани Э.: Справочник по энергии ветра, 2nd Edn., Wiley, Chichester, UK, 2011. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k

Cardaun, M., Roscher, B., Schelenz, R., и Джейкобс, Г.: Анализ Нагрузки на главный подшипник ветряной турбины из-за постоянных смещений рыскания в течение 20 лет, Energies, 12, 1768, https://doi.org/10.3390/en12091768, 2019. a

Кэрролл, Дж., Макдональд, А., и Макмиллан, Д.: Частота отказов, время ремонта и незапланированный анализ затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание морских ветряных турбин, Wind Energy, 19, 1107–1119, https://doi.org/10.1002/we.1887, 2016. a

Кэрролл, Дж., Кукура, С., Макдональд, А., Хараламбус, А., Вайс, С., и МакАртур, С.: Отказ редуктора ветряной турбины и прогноз оставшегося срока службы с использованием методов машинного обучения, Wiley Wind Energ., 22, 360–375, https://doi.org/10.1002/we.2290, 2019. a

Чен, Г. и Вен, Дж.: Нагрузочные характеристики крупногабаритных подшипников качения с опорная конструкция ветряных турбин, J. Tribol., 134, 041105, https://doi.org/10.1115/1.4007349, 2012. a

Dabrowski, D. и Natarajan, A.: Оценка рабочих нагрузок редуктора и надежность при высоких средних скоростях ветра, Energy Procedia, 80, 38–46, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.404, 2015. a

Долан, Д. и Лен, П.: Имитационная модель крутящего момента ветряной турбины 3P колебания из-за сдвига ветра и тени башни, IEEE T.Energy Convers., 21, 717–724, https://doi.org/10.1109/TEC.2006.874211, 2006. a

Дюбуа, М.Р., Полиндер, Х., и Феррейра, Дж.А.: Сравнение генератора топологии для ветряных турбин с прямым приводом, в: Proceedings of the Nordic Конференция стран по энергетике и промышленной электронике (NORPIE), 22–26, доступно по адресу: http://scholar.google.com/scholar?hl=en&btnG=Search&q=intitle:Comparison+of+generator+topologies+for+direct-+drive+wind+turbines+включая+structural+mass#0 (последний доступ: 5 декабря 2019 г.), 2000 г.а

Двайер-Джойс, Р. С.: Прогнозирование абразивного износа шарикоподшипников частицами смазки, Wear, 233–235, 692–701, 1999. демонстрация ветряной турбины мощностью 3,5 МВт, в: EWEC (European Wind Energy конференция и выставка), 7–10 мая 2007 г., Милан, Италия, доступно по адресу: https://pdfs.semanticscholar.org/8a5c/578b82b7b241c13d41097e0de8c0c0042232.pdf (последний доступ: 13 января 2020 г.), 2007 г.  a

Эванс, М., Ричардсон, А.Д., Ван, Л., и Вуд, Р.Дж.К.: Последовательное секционирование исследование образования бабочки и белой трещины травления (WEC) на ветру подшипники редуктора турбины, Wear, 302, 1573–1582, 2013. a ​​

Эванс, Р. Д., Барр, Т. А., Хуперт, Л., и Бойд, С. В.: Предотвращение размазывание в цилиндрических роликоподшипниках, Tribol. Transact., 56, 703–716, https://doi.org/10.1080/10402004.2013.788236, 2013. a ​​

Fierro, A. J.: Повышение срока службы подшипников главных валов ветряных турбин и коробки передач, тех.rep., Timken, North Canton, USA, 2017. a

Foundation-AI и Ensemble-Energy: улучшенное прогнозирование отказов, доступно по адресу: https://www.foundationai.com/thoughts/2018/12/26/case- Study-predictive-maintenance-in-clean-energy-mhn7t-b3a, последний доступ: 18 ноября 2019 г. a

Fraunhofer: Windmonitor, доступно по адресу: http://windmonitor.iee.fraunhofer.de/windmonitor_en/3_Onshore/2_technik /4_anlagengroesse/ (последний доступ: 25 ноября 2019 г.), 2018. a

Гаш, Р. и Твеле, Дж.: Ветряные электростанции: основы, проектирование, строительство и эксплуатация – Раздел 3.2, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, https://doi.org/10.1007/978-3-642-22938-1_3, 2012. a

Галамчи, Б., Сопанен, Дж., и Миккола, А. : Простой и универсальный динамический модель сферического роликоподшипника, Int. Дж. Ротат. Mach., 2013, 567542, https://doi.org/10.1155/2013/567542, 2013. a ​​

Ghane, M., Nejad, AR, Blanke, M., Gao, Z., and Moan, T. : Статистическая ошибка диагностика трансмиссии ветряной турбины, примененной к плавающей ветряной турбине мощностью 5 МВт, Ж. физ.: конф. сер., 753, 052017, https://doi.org/10.1088/1742-6596/753/5/052017, 2016. a

GL: Руководство по сертификации ветряных турбин, GL Renewables Certification, Гамбург, 2010 г. a, b, c

GL: Руководство по сертификации морских ветряных турбин, GL Renewables Certification, Гамбург, 2012 г. a, b

Гонг, X. и Цяо, В.: Диагностика неисправностей подшипников для ветряных турбин с прямым приводом через демодулированные током сигналы, IEEE T. Indust. электрон., 60, 3419–3428, https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2238871, 2013.а

Груйчич М., Рамасвами С., Явари Р., Галагаликар Р., Ченна В. и Снайпс, Дж.: Мультифизический вычислительный анализ растрескивания при белом травлении. Виды отказов подшипников редукторов ветроустановок // Сб. IMechE Часть L: J Materials: Design and Applications, 230, 43–63, 2016. анализ трехточечной и четырехточечной трансмиссии ветрогенератора конфигурации, Энергия ветра, 20, 537–550, https://doi.org/10.1002/we.2022, 2016. a, b, c, d

Гутьеррес, В., Арая, Г., Басу, С., Руис-Колумби, А., и Кастильо, Л.: На пути к пониманию климатологии низкоуровневых струй над западным Техасом и его влияние на энергию ветра // J. Phys.: Conf. Ser., 524, 012008, https://doi.org/10.1088/1742-6596/524/1/012008, 2014. a

Gutierrez, W., Ruiz-Columbie, A., Tutkun, M., и Кастильо, Л.: Воздействие отрицательного сдвига ветра низкоуровневой струи на ветряную турбину, Wind Energ. наук, 2, 533–545, https://doi.org/10.5194/wes-2-533-2017, 2017.a

Хан, Б., Дурстевиц, М., и Рориг, К.: ISET: Надежность ветряных турбин – 15 летний опыт с 1500 ВТ, Tech. респ., доступен по адресу: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-540-33866-6_62.pdf (последний доступ: 1 декабря 2019 г.), 2006 г. a

Халме, Дж. и Андерссон, П. : Основы усталости и износа при контакте качения для диагностики подшипников качения – современное состояние, P. Inst. мех. англ. Пт. J, 224, 377–393, https://doi.org/10.1243/13506501JET656, 2010. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j

Хамадаче, М.и Ли, Д.: Обнаружение неисправности основного подшипника ветряной турбины с помощью анализа сигнала скорости вала при постоянной нагрузке, в: Международная конференция по управлению, автоматизации и системам, 16–19 октября 2016 г., Кёнджу, Южная Корея, 1579–1584, 2016 г. a

Хан, Ю. и Лейтхед, У. Э.: Сравнение индивидуального управления лезвием и индивидуальная регулировка шага для снижения нагрузки ветряных турбин, EWEA, Париж, Франция, 2015 г. a

Харрис, Т. и Котзалас, М.: Основные понятия подшипниковой технологии, 5-е изд., Taylor and Francis, Boca Raton, Florida, USA, 2007. a, b, c, d, e, f, g, h, i

Харт, Э.: Идентификация динамики ветряных турбин с использованием гауссовой технологической машины. обучение, докторская диссертация, Стратклайдский университет, Стратклайд, 2018 г. a, b, c

Харт, Э., Киган, М., и Макмиллан, Д.: Подход к определению эксплуатационной усталостной нагрузки ветровой турбины на основе измерений поля ветра с помощью справочной таблицы, в: Международная конференция ASRANet по оффшорным возобновляемым источникам энергии, 12–14 сентября 2016 г., Глазго, Великобритания, 2016.a

Харт Э., Тернбулл А., Фейхтванг Дж., Макмиллан Д., Голышева Э. и Эллиот Р.: Нагрузка на главный подшипник ветровой турбины и характеристики поля ветра, Wiley Wind Energy, 22, 1534–1547, https://doi.org/10.1002/we.2386, 2019. a, b, c, d

Хе, З., Чжан, Дж., Се, В., Ли, З., и Г., З.: Анализ смещения подшипник скольжения под влиянием асимметричного отклонения, основанный на простой модели ступенчатого вала, J. ​​Zhejiang Univ.-Sci. А, 13, 647–664, 2012. a

IEC: 61400-4:2012 Ветряные турбины, часть 4: требования к конструкции ветряной турбины коробки передач, Женева, Швейцария, 2013.a

IEC: 61400-1:2005+A1:2010 Ветряные турбины, часть 1: требования к конструкции, Женева, Швейцария, https://doi.org/10.1007/978-3-642-27151-9, 2016. a, b

ISO: 281: Подшипники качения – динамическая грузоподъемность и номинальный срок службы, 2007 г., a, b

ISO: TS 16281:2008 Подшипники качения – методы расчета модифицированного эталонный номинальный срок службы подшипников с универсальной нагрузкой, 2008 г.  a

ISO: 76:2006+A1:2017 Подшипники качения – номинальная статическая грузоподъемность, 2017 г.a. а

ISO: 15243:2017 Подшипники качения – повреждения и отказы – термины, характеристики и причины, 2017b.a

Джексон, Р. и Грин, И.: Исследование методом конечных элементов упругопластических полусферический контакт с жесткой плоскостью, J. Tribol. ASME, 127, 343–354, https://doi.org/10.1115/1.1866166, 2005. a

Джайн, С. и Хант, Х.: Динамическая модель для прогнозирования возникновения заноса в подшипниках ветряных турбин, J. Phys.: Conf. Ser., 305, 012027, https://doi.org/10.1088/1742-6596/305/1/012027, 2011. a

Джалалахмади Б., Садеги Ф. и Баколас В.: Включение материалов Факторы для Уравнения жизни RCF на основе Лундберга-Палмгрена, Tribol.Transact., 54, 457–469, https://doi.org/10.1080/10402004.2011.560412, 2011. a

Цзян З., Син Ю., Го Ю., Моан Т. и Гао , Z.: Долговременный анализ контактной усталости планетарного подшипника в трансмиссии наземного ветряного двигателя, Wiley Wind Energy, 18, 591–611, https://doi.org/10.1002/we.1713, 2015. a

Касири А., Джейкобс Г., Блумберг А. и Шеленц Р.: Гидродинамическая равнина Подшипники для основного подшипникового узла морской ветряной турбины мощностью 6 МВт, в: Конференция по ветряным электроприводам: материалы конференции, 12 марта 2019 г., Ахен, Германия, https://doi.org/10.18154/RWTH-2019-05453, 2019. a

Келлер Дж., Шенд С., Котрелл Дж. и Греко А.: Привод ветряной турбины совместный семинар по надежности: резюме, тех. респ., Департамент США Energy, доступно по адресу: https://www.researchgate.net/publication/307511892 (последний доступ: 15 декабря 2019 г.), 2016. a

Келли, Н. Д., Йонкман, Б. Дж., Скотт, Г. Н., Беласевич, Дж., и Редмонд, Л. С.: Влияние когерентной турбулентности на аэроупругую реакцию ветровой турбины и ее моделирование, Американская ассоциация ветроэнергетики WindPower, 2005 г. Конференция и выставка, 15 мая 2005 г., Денвер, Колорадо, с.17, 2005. a

Кок С., Джейкобс Г. и Боссе Д.: Определение распределения нагрузки на главный подшипник ветровой турбины, Конференция IOP. Сер.: J. Phys., 1222, 012030, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1222/1/012030, 2019. a

Коцалас, М. Н. и Долль, Г. Л.: Трибологические достижения для надежного ветра производительность турбины, филос. Т. Рой. соц. А: 368, 4829–4850, https://doi.org/10.1098/rsta.2010.0194, 2010. a, b, c, d

Лай, Дж. и Стадлер, К.: Исследование механизмов белого травления образование трещин (WEC) при контактной усталости качения и выявление основная причина преждевременного выхода подшипника из строя, Износ, 364–365, 244–256, https://дои.org/10.1016/j.wear.2016.08.001, 2016. a

Лян, Ю., Ан, З. и Лю, Б.: Прогноз усталостного ресурса главной ветряной турбины подшипники вала, в: Международная конференция по качеству, надежности, рискам, техническому обслуживанию и технике безопасности (QR2MSE), 2013 г., 15–18 июля 2013 г., Чэнду, Китай, 888–893, https://doi.org/10.1109/QR2MSE. 2013.6625711, 2013. a ​​

Liebherr: Коренные подшипники для ветряных турбин, можно приобрести по адресу: https://www.liebherr.com/en/gbr/products/components/подшипники большого диаметра/основные-подшипники-для-ветровых-турбин/основные-подшипники-для-ветровых-турбин.html, последний доступ: 30 января 2019 года. a

Лугт, П.: Современные достижения в технологии консистентных смазок, Tribol. Int., 97, 467–477, 2016. a, b

Lund, T.B.: Подповерхностная контактная усталость качения – влияние неметаллические включения, история обработки и условия эксплуатации, J. ASTM Int., 7, 1–12, https://doi.org/10.1520/JAI102559, 2010. a

Mann, J.: Моделирование поля ветра, вероятно. англ. мех., 13, 269–282, https://doi.org/10.1016/S0266-8920(97)00036-2, 1998.a, b

Микаллеф, Д. и Сант, Т.: Динамика вращения турбины – глава 2, IntechOpen Limited, Лондон, Великобритания, https://doi.org/10.5772/63445, 2016. a, b

Мишелик С., Хартл М. и Бернхард К.: Термодинамическое исследование модификация неметаллических включений при контакте с CaO-Al2O3-MgO шлаки, AISTech 2011 Proce., 2, 617–626, 2011. a

Набхан, А., Газали, Н., Сэми, А., и Муса, М. О.: Обнаружение неисправности подшипника Техники – обзор, тюрк. Дж. Инж. науч. Тех., 3, 1–18, 2015. a

Нелиас, Д. и Вилле, Ф.: Пагубное влияние вмятин от мусора на контактную усталость качения, J. Tribol., 122, 55–64, 1999. a

Ni, P., Jonsson, LTI, Ersson, M., и Jönsson, PG: Неметаллические поведение включения в новом дизайне SEN tundisand с использованием закрученного потока при непрерывной разливке стали, рез. Int., 83, 1600155, https://doi.org/10.1002/srin.201600155, 2017. a

Nilsson, R., Dwyer-Joyce, R.S., и Olofsson, U.: Абразивный износ качения подшипники частицами, содержащимися в смазке, P.Институт. мех. англ. Пт. Дж, 220, 429–439, https://doi.org/10.1243/13506501J00205, 2006. a, b

Новаес Менезеш, Э.Дж., Араужо, А.М., и Бушонно да Силва, Н.С.: Обзор управления ветряными турбинами и связанных с ним методов, Дж. Чистый. Product., 174, 945–953, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.10.297, 2018. a

Polinder, H., van der Pijl, FFA, de Vilder, G.-J ., и Тавнер, П.: Сравнение концепций прямого привода и генератора с редуктором для ветряных турбин, Международный IEEE. конф.Избрать. Мах. Driv., 21, 543–550, https://doi.org/10.1109/TEC.2006.875476, 2005. a

Qu, Y., Chen, C.Z., and Zhou, B.: Исследование диагностики неисправностей ветряной турбины коренной подшипник на основе анализа методом конечных элементов и вейвлет-анализа, Adv. Матер. Res., 308-310, 1264–1268, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.308-310.1264, 2011. a

Reisch, S., Jacobs, G., Bosse, Д. и Лориеми А.: Экспериментальные и Модельный анализ передачи усилия в подшипниковой опоре ротора Система, IOP Conf.Сер.: J. Phys., 1037, 062028, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1037/6/062028, 2018. a

Romax-Technology: Вебинар: Раннее обнаружение неисправностей в коренных подшипниках и редукторах, доступно по адресу: https://www. .youtube.com/watch?v=3ULdTIG_FGc, последний доступ: 15 ноября 2019 г. a

Schaeffler: продукты и решения для валов роторов доступны по адресу: https://www.schaeffler.de/content.schaeffler.de/en/products-and-solutions/industrial/industry_solutions/wind_sector_cluster/wind/rotor_shaft/index.jsp, последний доступ: 30 января 2019 г. a

Шредер Т., Джейкобс Г., Ролинк А. и Боссе Д.: FlexPad — инновационный конический подшипник скольжения для главного вала ветряных турбин, IOP Conf. Сер.: J. Phys., 1222, 012026, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1222/1/012026, 2019. a

Скотт, К., Инфилд, Д., Барлтроп, Н. ., Культейт, Дж., и Шахадж, А.: Влияние экстремальных и переходных нагрузок на приводные механизмы ветряных турбин, в: 50-я конференция AIAA. Встреча по аэрокосмическим наукам, включая форум New Horizons и Aerospace Выставка, 9–12 января 2012 г., Нэшвилл, Теннесси, США, https://doi.org/10.2514/6.2012-1293, 2012. a

Сетураман Л., Го Ю. и Шэн С.: Динамика основного подшипника в трех точках подвесные трансмиссии для ветряных турбин, Американская ассоциация ветроэнергетики Конференция и выставка WindPower, Орландо, Флорида, США, 2015 г. a

SKF: самоустанавливающиеся подшипники, доступны по адресу: http://www.skf.com/uk/industry-solutions/wind-energy/applications/main-shaft/self-aligning-bearing-solutions.html, последний доступ: 30 января 2019. a

Спинато, Ф., Тавнер П., ван Бассель Г. и Кутулакос Э.: Надежность узлы ветряных турбин, IET Renew. Энергетика, д. 3, стр. 1–15, https://doi.org/10.1049/iet-rpg:20080060, 2009. a

Стандер, Дж. Н., Вентер, Г., и Кампер, М. Дж.: Обзор радиальных приводов с прямым приводом Механическая конструкция генератора ветровой турбины с потоком, Энергия ветра, 15, 459–472, https://doi.org/10.1002/we.484, 2012. a, b, c, d

Стивенс Р. Дж. и Менево, К.: Структура потока и турбулентность в ветровых электростанциях, Анну. Преподобный Жидкостный Мех., 49, 311–339, https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-010816-060206, 2017. а, б, в

Сток, А.: Расширенное управление для гибкой работы ветряных турбин, докторская диссертация, Университет Стратклайда, Стратклайд, 2015 г. a

Su, YS, Yu, SR, Li, SX и He, YN: Обзор механизма повреждения в подшипниках редуктора ветряных турбин при контактной усталости качения, Фронт. мех. англ., 14, 434–441, https://doi.org/10.1007/s11465-018-0474-1, 2017. a

Табатабаи Ю., Коли К.С., Айронс Г.А. и Сан С.: Модель включения Эволюция при обработке кальция в печи-ковше // Металлург. Матер. Транс. B, 4, 2022–2037, 2018. a

Teng, W., Jiang, R., Ding, X., Liu, Y., и Ma, Z.: Обнаружение и квантизация неисправности подшипника в ветряной турбине с прямым приводом посредством сравнительного анализа, Shock Vibrat., 2016, 2378435, https://doi.org/10.1155/2016/2378435, 2016. в: «Зеленая энергия и технологии» — глава 18, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 483–530, https://doi.org/10.1007/978-3-642-23681-5, 2012. a, b

Компания Timken: Анализ повреждений подшипников Timken со справочным руководством по смазке, Северный Кантон, США, доступно по адресу: https://www.timken.com /pdf/5892_Bearing Damage Analysis Brochure.pdf (последний доступ: 14 января 2020 г.), 2015 г. a

Тонг, В.-К. и Хонг, С.-В.: Характеристики конических роликоподшипников. при комбинированных радиальных и моментных нагрузках, Int. Дж. Точность. англ. Производство. – Зеленые технологии., 1, 323–328, https://doi.org/10.1007/s40684-014-0040-1, 2014.a, b

Министерство энергетики США: Отчет о рынке ветровых технологий, доступен по адресу: https://www.energy.gov/eere/wind/downloads/2018-wind-technologies-market-report (последний доступ: 15 декабря 2019 г.), 2018 г. a

Ван, Дж., Пэн, Ю., Цяо , В., и Хаджинс, Дж. Л.: Диагностика неисправности подшипника ветряные турбины с прямым приводом, использующие многомасштабный спектр фильтрации, IEEE T. Indust. Appl., 53, 3029–3038, https://doi.org/10.1109/TIA.2017.2650142, 2017. a

Уилкинсон М., Харман К., Спинато Ф., Хендрикс, Б., и Ван Делфт, Т.: Измерение надежности ветряных турбин – результаты проекта reliawind, в: Учеб. Евро. Конференция по энергии ветра, 14–17 марта 2011 г., Брюссель, 2011 г. a

Wind Europe: Wind in power, Tech. респ., доступен по адресу: https://windeurope.org/wp-content/uploads/files/about-wind/statistics/WindEurope-Annual-Statistics-2017.pdf (последний доступ: 15 декабря 2019 г.), 2017 г. a

Яги, С.: Подшипники для ветряных турбин, Тех. Представитель 71, NTN, Осака, Япония, 2004 г. a, b, c

Яги, С.и Ниною, Н.: Технические тенденции в подшипниках ветряных турбин, Tech. Представитель 76, NTN, Осака, Япония, 2008 г. a

Зейд, И. и Падован, Дж.: Конечно-элементное моделирование контакта качения, Comput. Struct., 14, 163–170, 1981. a

Zhang, Z.: Автоматическое прогнозирование неисправности основного подшипника ветряной турбины на основе Данные SCADA и искусственная нейронная сеть, Open J. Appl. наук, 08, 211–225, https://doi.org/10.4236/ojapps.2018.86018, 2018. a

Zheng, J., Ji, J., Yin, S., and Tong, VC: Распределение нагрузки подшипник главного вала с учетом комбинированной нагрузки и несоосности в плавающем ветряная турбина с прямым приводом, в: E3S Web of Conferences, 21–24 сентября 2018 г., Берлин, Германия, 64, 07009, https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186407009, 2018 г. a

Зимроз, Р., Бартельмус, В., Барщ, Т. и Урбанек, Дж.: Главная ветряная турбина диагностика подшипников – предложение обработки данных и принятия решений процедура в условиях нестационарной нагрузки, Key Eng. Mater., 518, 437–444, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.518.437, 2012. a

ZKL: Дефекты и повреждения подшипников, доступно по адресу: http://www.zkl.cz/en/for-designers/11-bearing-defects-and-damage, последний доступ: 18 ноября 2019. a

Процедура запуска турбогенератора на корабле

турбогенератор корабля также должен запускаться по процедуре последовательного запуска, чтобы избежать бесперебойной работы всей системы.Правильная процедура гарантирует, что ни одна часть оборудования не будет подвергаться каким-либо механическим или термическим нагрузкам. Это также помогает кораблю работать, не теряя лишнего времени.

Правильная процедура запуска паротурбинного генератора на борту корабля выглядит следующим образом:

• Проверить уровень маслосборника турбогенератора и слить воду. Пополните его, если уровень ниже нормы.
• Запустите подкачивающий насос смазочного масла с местной станции и проверьте давление смазочного масла.Поставьте подкачивающий насос на авто.
• Проверьте и заполните бак рабочей воды вакуумного насоса турбогенератора до нормального уровня.

Источник: Викимедиа

 

• Проверьте уровень конденсата вакуумного конденсатора от конденсатного насоса. Поставьте насос на авто, чтобы уровень поддерживался все время.
• Включите клапан слива пара, чтобы слить конденсат из паропровода, чтобы избежать чрезмерных ударов и вибрации при запуске турбогенератора.
• Открыть главный впускной клапан пара турбогенератора.
• Отрегулируйте давление пара сальника до нормального уровня.
• Проверьте и откройте клапаны забортной воды для охладителя вакуумного насоса, охладителя смазочного масла T/G и вакуумного конденсатора.
• Запустите вакуумный насос и создайте вакуум в конденсаторе.
• Откройте клапаны насоса конденсата и включите насос.
• Убедитесь, что вакуум конденсата, давление пара в сальнике, давление пара на входе и давление смазочного масла в норме.
• Запустить турбогенератор с местной станции и перекрыть слив в паропроводе.
• Проверьте давление пара первой и второй ступени.
• Проверьте вакуум конденсатора и уровень воды.
• Проверьте давление смазочного масла и уровень вибрации.
• Проверьте скорость турбогенератора, напряжение, частоту, вакуум, уровень конденсатора и другие параметры.
• Передать управление удаленной станции с местного пульта и взять ТГ под нагрузку.

Вам также может быть интересно прочитать Процедуры запуска и остановки котла на корабле

 

Методы управления ветряными турбинами — NI

Эксплуатация ветряных турбин

Ветряная турбина представляет собой вращающуюся машину, преобразующую кинетическую энергию ветра в механическую энергию.Затем эта механическая энергия преобразуется в электричество, которое отправляется в электросеть. Компонентами турбины, ответственными за эти преобразования энергии, являются ротор и генератор.

Ротор — это часть турбины, состоящая как из ступицы турбины, так и из лопаток. Когда ветер ударяет в лопасти турбины, ступица вращается за счет аэродинамических сил. Затем это вращение передается через систему передачи для уменьшения числа оборотов в минуту. Система трансмиссии состоит из главного подшипника, высокоскоростного вала, редуктора и тихоходного вала.Передаточное отношение редуктора определяет деление вращения и скорость вращения, которую видит генератор. Например, если передаточное отношение редуктора равно N к 1, то генератор видит скорость вращения ротора, деленную на N. Это вращение, наконец, отправляется в генератор для преобразования механического в электрическое.

На рис. 1 показаны основные компоненты ветряной турбины: редуктор, генератор, ступица, ротор, тихоходный вал, высокоскоростной вал и главный подшипник. Целью ступицы является соединение сервоприводов лопастей, которые регулируют направление лопасти, с тихоходным валом.Ротор — это часть турбины, состоящая из ступицы и лопастей. Все компоненты размещены вместе в структуре, называемой гондолой.

Рисунок 1 . Основные компоненты ветряной турбины

Угол атаки

Площадь поверхности, доступная для входящего ветра, является ключом к увеличению аэродинамических сил на лопастях несущего винта. Угол, на который устанавливается лезвие, называется углом атаки α.Этот угол измеряется относительно направления встречного ветра и линии хорды лопасти. Существует также критический угол атаки α _{, критический} , при котором воздух больше не струится плавно по верхней поверхности лопасти. На рис. 2 показан критический угол атаки по отношению к лопасти.

Рис. 2. Критический угол атаки (α _{критический} ) по отношению к лопатке

Мощность и эффективность

В этом разделе объясняется, что влияет на мощность, извлекаемую из ветра, и эффективность этого процесса.Рассмотрим рисунок 3 как модель взаимодействия турбины с ветром. Эта диаграмма показывает, что ветер существует с обеих сторон турбины, и правильный баланс между скоростью вращения и скоростью ветра имеет решающее значение для регулирования производительности. Баланс между скоростью вращения и скоростью ветра, называемый коэффициентом скорости законцовки, рассчитывается по уравнению 1.

                  

                                          Где :                      – частота вращения лопастей (Гц)

                                                         – длина лезвия (м)

Уравнение 1.Расчет коэффициента скорости наконечника

 

Эффективность ветровой турбины называется коэффициентом мощности или . Теоретически коэффициент мощности рассчитывается как отношение фактической извлекаемой мощности к идеальной. Вы можете найти этот расчет в уравнении 2. Кроме того, вы можете настроить  , контролируя угол атаки, α, и отношение скорости наконечника, . Расчет для этого случая показан в уравнении 3. В уравнении 3 c1-c6 и x — это коэффициенты, которые должен предоставить производитель ветряной турбины.Обратите внимание, что максимальный коэффициент мощности, которого вы можете достичь с любой турбиной, составляет 0,59 или предел Беца.

 

Уравнение 2. Коэффициент мощности рассчитывается как отношение фактической извлекаемой мощности к идеальной.

 

Уравнение 3. Вы можете отрегулировать  , контролируя угол атаки, α и коэффициент скорости наконечника.

Наконец, вы можете рассчитать полезную мощность ветра, используя уравнение 5.Из этого уравнения видно, что основными факторами полезной мощности являются длина лопасти и скорость ветра.

Где:              = плотность воздуха (1,2929 кг/м ³ )

Уравнение 5. Расчет полезной мощности ветра

 

Рисунок 3. Модель взаимодействия турбины с ветром

Кривая мощности

Важно понимать взаимосвязь между мощностью и скоростью ветра, чтобы определить требуемый тип управления, оптимизацию или ограничение.Кривая мощности, график, который вы можете использовать для этой цели, указывает, сколько энергии вы можете извлечь из набегающего ветра. Рисунок 4 содержит идеальную кривую мощности ветряной турбины.

Рис. 4. Идеальная кривая мощности ветряной турбины

Скорости включения и выключения являются рабочими пределами турбины. Оставаясь в этом диапазоне, вы гарантируете, что доступная энергия будет выше минимального порога, и будет поддерживаться работоспособность конструкции. Номинальная мощность, указанная производителем, учитывает как энергию, так и стоимость.Кроме того, номинальная скорость ветра выбрана потому, что скорость выше этой точки встречается редко. Как правило, вы можете предположить, что конструкция турбины, извлекающая большую часть энергии выше номинальной скорости ветра, нерентабельна.

На рис. 4 видно, что кривая мощности разделена на три отдельных участка. Поскольку в регионе I низкие скорости ветра и мощность турбины ниже номинальной, турбина работает с максимальной эффективностью для извлечения всей мощности. Другими словами, турбина управляется с учетом оптимизации.С другой стороны, Район III состоит из высоких скоростей ветра и номинальной мощности турбины. Затем турбина управляет с учетом ограничения генерируемой мощности при работе в этой области. Наконец, область II представляет собой переходную область, в основном связанную с поддержанием низкого уровня крутящего момента и шума ротора.

Мицубиси Сила | Первая в Юго-Восточной Азии газовая турбина M701JAC начала коммерческую эксплуатацию на сверхкрупномасштабном проекте электростанции GTCC в Таиланде —

· Первая в Юго-Восточной Азии M701JAC запущена в эксплуатацию на заводе в провинции Чонбури, управляемом Gulf SRC
· Запуск осуществлен благодаря согласованным усилиям всех сторон по графику, несмотря на продолжающуюся пандемию коронавируса

ЙОКОГАМА, ЯПОНИЯ (2 апреля 2021 г.) — Mitsubishi Power, дочерняя компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI) Group, ввела в эксплуатацию недавно построенную газовую турбину M701JAC, которая станет основным компонентом проекта по строительству двух газовых турбин. -загорелись электростанции в Таиланде 31 марта.Недавно открытый M701JAC пополняет мировой парк газовых турбин серий J и JAC, наработавших более 1,3 миллиона часов; заказано 83 единицы по всему миру. Проект является частью совместного предприятия Gulf Energy Development Public Company Limited, одного из крупнейших независимых производителей электроэнергии (IPP) в Таиланде, и Mitsui & Co., Ltd. M701JAC является первым из восьми блоков, заказанных под ключ. в 2018 году и является первым в своем роде в Юго-Восточной Азии.Эти восемь блоков будут включать газотурбинные установки комбинированного цикла (GTCC) общей мощностью 5300 мегаватт (МВт). Для этих блоков также действует 25-летнее долгосрочное соглашение об обслуживании (LTSA). Начато строительство остальных семи энергоблоков, полный запуск которых в промышленную эксплуатацию запланирован на 2024 год.

Две сверхкрупномасштабные электростанции строятся в провинциях Чонбури и Районг, примерно в 130 км к юго-востоку от Бангкока. Каждая электростанция будет иметь мощность 2650 МВт и будет использовать природный газ в качестве основного источника топлива, а также четыре силовые линии, каждая из которых будет включать газовую турбину, паровую турбину, парогенератор и генератор.Mitsubishi Power будет производить и поставлять газовые и паровые турбины, а также вспомогательное оборудование, а Mitsubishi Electric Corporation поставит генераторы. Произведенная электроэнергия будет продаваться Управлению по производству электроэнергии Таиланда (EGAT) для обеспечения страны надежным и высокоэффективным источником чистой энергии.

Недавно открытый M701JAC является основным компонентом электростанции в провинции Чонбури, которой управляет компания Gulf SRC Company Limited(Примечание).В то время, когда глобальная пандемия коронавируса влияет на поставки и монтаж оборудования в целом из-за проблем с логистикой и трудностей с отправкой инженеров на проектные площадки, работа первого газотурбинного блока идет по графику благодаря совместным усилиям всех вовлеченных сторон.

Г-жа Порнтипа Чинветкитванит, заместитель генерального директора Gulf Energy Development Public Company Limited, приветствовала первое достижение. «Мы выражаем нашу благодарность и признательность за то, как все в Mitsubishi Power усердно работали, чтобы обеспечить запуск первой газовой турбины проекта в срок, даже в условиях пандемии.Этот первоначальный успех поддерживает наши надежды на то, что компания продолжит осуществлять выдающееся управление проектами, чтобы все восемь блоков были подключены к сети в соответствии с графиком».

Кодзи Нишикава, президент и управляющий директор Mitsubishi Power (Таиланд), рассказал о приверженности своей компании работе в Таиланде. «Мы рады продолжать поддерживать стремление Таиланда к устойчивому экономическому развитию с помощью наших высокоэффективных и надежных газовых турбин. В будущем мы продолжим наши давние обязательства перед страной, поскольку мы работаем над вводом в эксплуатацию оставшихся семи блоков, чтобы обеспечить стабильную поставку электроэнергии в Таиланде.

Mitsubishi Power добилась устойчивого успеха в крупномасштабных установках газовых турбин в Таиланде. В 2011 г. Компания получила от компании, поддерживаемой Gulf Energy Development, заказы «под ключ» на строительство заводов GTCC в Нонг Сенг и У Тай; заводы начали коммерческую эксплуатацию в 2014 и 2015 годах соответственно. В 2020 году был получен заказ от Hin Kong Power Company Limited, другой компании, созданной совместно с Gulf Energy Development, на установку GTCC, состоящую из двух газовых турбин M701JAC.

Mitsubishi Power стремится помочь построить более устойчивое энергетическое будущее в Таиланде с помощью новых электростанций в Чонбури и Районге. Помимо этого, Mitsubishi Power будет продолжать поощрять внедрение своих газовых турбин серии J, чтобы обеспечить надежную и чистую энергию, которая создаст будущее, которое будет работать на благо людей и планеты.

• Электростанция в провинции Районг эксплуатируется компанией Gulf PD Company Limited.