Устройство газовой турбины: Устройство газовой турбины и компрессора газотурбинной установки

alexxlabОпубликовано

Содержание

Устройство газовой турбины и компрессора газотурбинной установки



Устройство газовой турбины и компрессора газотурбинной установки

Рис. Простейшая турбина

Газовая турбина представляет собой тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия газа преобразуется в механическую энергию.

Продольный разрез простейшей газовой турбины показан на рисунке. На вал насажен диск 2, в котором укреплены рабочие лопатки 4. Вал с диском и лопатками в сборе называют ротором. Ротор турбины расположен внутри корпуса 5 и опирается на подшипники скольжения 6. Газ поступает к ротору турбины через сопла, образованные сопловыми лопатками 3. Сопла предназначены для преобразования потенциальной энергии газа в кинетическую. Внутри сопла давление газа уменьшается, а его скорость увеличивается. Перегородки, разделяющие сопла, называют сопловыми лопатками, а все сопловые лопатки, расположенные на одной окружности, — сопловой решеткой.

После сопловой решетки газ поступает к рабочим лопаткам. Промежутки между рабочими лопатками называют рабочими каналами, а все рабочие лопатки на диске — рабочей решеткой. Сопловую решетку и расположенную за ней по ходу газа рабочую решетку называют степенью. Рабочие лопатки изготовлены так, что каналы между ними имеют определенную форму. За счет изменения количества движения газа в рабочих каналах часть его энергии преобразуется в механическую, заставляя вращаться ротор. Ротор соединяется с потребителем механической энергии, которым на электрических станциях является электрический генератор, а на газоперекачивающих — нагнетатель газа.

Поступает газ в турбину через входной патрубок 9, а уходит из нее отработавший газ через выхлопной патрубок 8. Корпус турбины состоит из входного и выхлопного патрубков и той части, где расположены сопловые и рабочие лопатки. Таким образом корпус отделяет газ повышенного давления от окружающей среды. Однако в местах выхода ротора из корпуса имеются зазоры, и чтобы предотвратить утечку газа, в корпусе устанавливают уплотнения 7.

Корпус турбины внутри или снаружи обязательно покрывают теплоизоляцией.

Компрессор служит для сжатия газа (воздуха) и повышения его энергии и температуры. При малых степенях сжатия в ГТУ в основном используют осевые компрессоры.

Простейший одноступенчатый компрессор состоит из тех же элементов, что и простейшая турбина. Так же как и турбина, компрессор имеет ротор состоящий из вала 1, диска 2 и рабочих лопаток 4. На внутренней поверхности корпуса компрессора располагаются направляющие лопатки 3. Решетку направляющих лопаток и следующую за ней рабочую решетку называют ступенью компрессора.

Воздух засасывается в компрессор через входной патрубок 9. Каналы между направляющими и рабочими лопатками имеют такую форму, что скорость воздуха в них уменьшается, а давление растет. Чтобы производилась работа сжатия воздуха, от турбины отбирается значительная часть мощности, необходимой для вращения ротора компрессора.

Выхлопной патрубок 8 (диффузор) служит для вывода воздуха из компрессора. Давление воздуха за диффузором значительно выше, чем во входном патрубке, и является наибольшим давлением в ГТУ.

Корпус компрессора состоит из входного патрубка, цилиндрической части, в которой расположены направляющие лопатки, и диффузора. Так же как в турбине, в местах выхода ротора из корпуса компрессора располагаются уплотнения 7. Турбины и компрессоры, имеющие одну ступень, называют одноступенчатыми. Турбины и компрессоры большой мощности с одной ступенью сконструировать обычно не удается. В этом случае на роторе приходится располагать несколько ступеней одну за другой. Такие турбины и компрессоры называют многоступенчатыми.



Обслуживание газовых турбин Rolls Royce, Siemens, General Electric, Solar. Сервис генерации.

Jump to Navigation
  • Информация
  • Производители
  • Каталог
  • Назад
  • Насосное оборудование
    • Насосы центробежные
      • Apex Pumps
    • Насосы винтовые
      • Насосы высокого давления
        • BFT
        • GEA
      • Погружные насосы
        • Houttuin
      • Горизонтальные насосы
        • Apex Pumps
        • Houttuin
        • Inoxihp
        • Moyno
        • Vipom
      • Насосы герметичные
        • Hermetic Pumpen
        • Zenith
      • Насосное оборудование прочее
        • AX System
        • Sanco
        • Servi Group
    • Фильтровальное оборудование
      • Воздушные фильтры
        • AAF
        • Jonell
      • Масляные и гидравлические фильтры
        • Parker Hannifin Corporation
        • Servi Group
      • Коалесцирующие фильтры
        • ASCO Filtri
        • Buhler Technologies
        • EUROFILL
        • Hydac
        • Jonell
        • Petrogas
        • Scam Filltres
        • Vokes Air
      • Водоподготовка
        • Grunbeck
      • Фильтры КВОУ
        • AAF
      • Осушители
        • Компрессорное оборудование
          • Поршневые компрессоры
            • Винтовые компрессоры
              • GEA
              • Howden
              • Stewart & Stevenson
            • Центробежные компрессоры
              • Baker Hughes
              • Stewart & Stevenson
              • Thermodyn
          • Трубопроводная арматура
            • Запорная, регулирующая, запорно-регулирующая арматура
              • Предохранительная арматура
                • Sapag Industrial valves
                • Schroedahl
                • Servi Group
              • Приводы трубопроводной арматуры
                • Biffi
                • Keystone
            • Гидравлика
              • Гидроцилиндры
                • Servi Group
              • Гидроклапаны
                • Meggitt
                • Servi Group
              • Гидронасосы
                • Riverhawk
                • Servi Group
              • Гидрораспределители
                • Servi Group
              • Пневмоцилиндры
                • Artec
                • Mec Fluid 2
            • Станочное оборудование
              • Станки шлифовальные
                • LOESER
              • Хонинговальные станки
                • CAR srl
              • Станки зубо- и резьбо- обрабатывающие
                • Nagel Maschinen
              • Карусельные станки
                • Star Micronics
              • Шпиндели и фрезерные головки
                • Cytec
            • Приводная техника
              • Электрические приводы
                • Servi Group
              • Гидравлические приводы
                • Biffi
              • Пневматические приводы
                • Keystone
              • Вентиляторы
                • Reitz
              • Электромагнитные приводы
                • Danfoss
                • ECONTROL
              • Редукторы
                • Renk
                • VAR-SPE
              • Турборедукторы
                • Flender-Graffenstaden
                • Renk
            • КИП (измерительное оборудование)
              • Анализаторы влажности
                • Belimo
                • Scantech
              • Приборы измерения уровня
                • Endress+Hauser
              • Приборы контроля и регулирования технологических процессов
                • Reuter-Stokes
              • Приборы измерения уровня расхода (расходомеры)
                • Belimo
                • Itron
                • Servi Group
              • Системы измерения неразрушающего контроля
                • HBM
                • Kavlico
                • Marposs
              • Устройства измерения температуры
                • Устройства измерения давления
                  • Autrol
                  • Servi Group
                • Устройства измерения перемещения и положения
                  • Лабораторное оборудование
                    • Микроскопия и спектроскопия
                      • Keyence
                  • Электрооборудование
                    • Аккумуляторные батареи
                      • Hoppecke
                    • Противопожарное оборудование
                      • Reuter-Stokes
                      • Sanco
                      • Spectrex
                    • Выключатели
                      • Metrol
                    • Источники питания
                      • LAM Technologies
                    • Кабели и коннекторы
                      • Axon’ Cable
                      • HiRel Connectors
                      • Murrplastik
                    • Лазеры
                      • RIO
                    • Лампы
                      • Nic
                      • Parat
                    • Серийные преобразователи
                      • LAM Technologies
                    • Электродвигатели
                      • Gamak Motors
                      • LAM Technologies
                    • Электроника
                      • DUCATI Energia
                      • JOVYATLAS
                      • Luvata
                      • Murrplastik
                  • Прочее оборудование
                    • Абразивные изделия
                      • Abrasivos Manhattan
                      • Atto Abrasives
                    • Буровое оборудование
                      • BVM Corporation
                      • Den-Con Tool
                      • MI Swaco
                      • Top-co
                      • WestCo
                    • Валы
                      • GKN
                      • Jaure
                      • Rotar
                    • Вибротехника
                      • JOST
                    • Газовые турбины
                      • Alba Power
                      • Baker Hughes
                      • Meggitt
                      • Score Energy
                      • Siemens energy
                      • Solar turbines
                    • Горелки
                    • Зажимные устройства
                      • Restech Norway
                      • SPIETH
                    • Защита от износа, налипания, коррозии
                      • Rema Tip Top
                    • Инструмент
                      • Deprag
                      • Knipex
                    • Клапаны
                      • Baker Hughes
                      • Mec Fluid 2
                      • Top-co
                      • Velan
                      • W. T.A.
                      • Zimmermann & Jansen (Z&J)
                    • Крановое оборудование
                      • Facco
                    • Маркировочное оборудование
                      • Couth
                      • Espera
                    • Мельницы
                      • Eirich
                    • Металлообработка
                      • Agrati
                    • Муфты
                      • Coremo Ocmea
                      • Esco Couplings
                      • Jaure
                      • John Crane
                      • Kendrion Linnig
                      • Top-co
                      • ZERO-MAX
                    • Оси
                      • Jaure
                    • Подшипники
                      • John Crane
                      • NTN-SNR
                      • SPIETH
                    • Производственные линии
                      • Espera
                      • FIBRO
                      • Masa Henke
                    • Робототехника
                      • Motoman Robotics
                    • Системы обогрева
                      • Helios
                      • TYCO Thermal Controls
                    • Системы охлаждения
                      • Gohl
                    • Системы смазки
                      • Lincoln
                    • Строительные леса
                      • HAKI
                    • Сушильные печи
                      • Eirich
                    • Такелажное оборудование
                      • Casar
                      • Easy Mover
                      • Fetra
                    • Тормоза и сцепления
                      • Coremo Ocmea
                    • Упаковочное оборудование
                      • Espera
                      • Thimonnier
                    • Уплотнения
                      • Flexitallic
                      • John Crane
                    • Форсунки и эжекторы
                      • Exair
                    • Центраторы
                      • Top-co
                    • Электрографитовые щетки
                      • Morgan Advanced Materials
                  • AX System
                  • A.
                    O. Smith – Century Electric
                  • A.S.T.
                  • AAF
                  • Abrasivos Manhattan
                  • Advanced Energy
                  • Agilent Technologies
                  • Agrati
                  • Alba Power
                  • Algi
                  • Allweiler
                  • Alphatron Marine
                  • Amot
                  • Anderson Greenwood
                  • Apex Pumps
                  • Apollo Valves
                  • Ariana Industrie
                  • Ariel
                  • Artec
                  • ASCO Filtri
                  • Ashcroft
                  • ATAS elektromotory
                  • Atos
                  • Atto Abrasives
                  • Autrol
                  • Autronica
                  • Axis
                  • Axon’ Cable
                  • Baker Hughes
                  • Baker Hughes
                  • Bando
                  • Baruffaldi
                  • BAUER Kompressoren
                  • Belimo
                  • Bently Nevada
                  • Berarma
                  • BFT
                  • BHDT
                  • Biffi
                  • Bifold Group
                  • Brinkmann pumps
                  • Buhler Technologies
                  • BVM Corporation
                  • Camfil FARR
                  • Campen Machinery
                  • CanaWest Technologies
                  • CAR srl
                  • Carif
                  • Casar
                  • CAT
                  • Celduc Relais
                  • Center Line
                  • Clif Mock
                  • Comagrav
                  • Compressor Controls Corporation
                  • CoorsTek
                  • Coral engineering
                  • Coremo Ocmea
                  • Couth
                  • CRANE
                  • Crosby
                  • Cytec
                  • Danaher Motion
                  • Danfoss
                  • Danobat Group
                  • David Brown Hydraulics
                  • Den-Con Tool
                  • DenimoTECH
                  • Deprag
                  • Destaco
                  • Dixon Valve
                  • Donaldson
                  • Donaldson осушители, адсорбенты
                  • DUCATI Energia
                  • Duplomatic
                  • Duplomatic Oleodinamica
                  • Dustcontrol
                  • Dynasonics
                  • E-tech Machinery
                  • Easy Mover
                  • Ebro Armaturen
                  • ECONTROL
                  • Eirich
                  • EMIT
                  • Endress+Hauser
                  • Esco Couplings
                  • Espera
                  • Estarta
                  • Euchner
                  • EUROFILL
                  • EuroSMC
                  • Exair
                  • Facco
                  • FANUC
                  • Farris
                  • Fema
                  • Ferjovi
                  • Fetra
                  • FIBRO
                  • Fisher
                  • Flender-Graffenstaden
                  • Flexitallic
                  • Flowserve
                  • Fluenta
                  • Flux
                  • FPZ
                  • Freudenberg
                  • Fritz STUDER
                  • Gali
                  • Gamak Motors
                  • GEA
                  • GEORGIN
                  • GKN
                  • Gohl
                  • Goulds Pumps
                  • GPM Titan International
                  • Graco
                  • Grunbeck
                  • Grundfos
                  • Gustav Gockel
                  • HAKI
                  • Harting technology
                  • HAWE Hydraulik SE
                  • HBM
                  • Heimbach
                  • Helios
                  • Hermetic Pumpen
                  • Herose
                  • HiRel Connectors
                  • Hohner
                  • Holland-Controls
                  • Honsberg Instruments
                  • Hoppecke
                  • Horton
                  • Houttuin
                  • Howden
                  • Howden CKD Compressors s. r.o.
                  • HTI-Gesab
                  • Hydac
                  • Hydrotechnik
                  • IMO
                  • Inoxihp
                  • iNPIPE Products
                  • ISOG
                  • Italmagneti
                  • Itron
                  • ITW Dynatec
                  • Jaure
                  • JDSU
                  • Jenoptik
                  • John Crane
                  • Jonell
                  • JOST
                  • JOVYATLAS
                  • K-TEK
                  • Kadia
                  • Kavlico
                  • Kellenberger
                  • Kendrion
                  • Kendrion Linnig
                  • Keyence
                  • Keystone
                  • Kitagawa
                  • Knipex
                  • Knoll
                  • Kordt
                  • Krombach Armaturen
                  • KSB
                  • Kumera
                  • Labor Security System
                  • LAM Technologies
                  • Lapmaster Wolters
                  • Lincoln
                  • LOESER
                  • Lufkin Industries
                  • Luvata
                  • Mahle
                  • Marposs
                  • Masa Henke
                  • Masoneilan
                  • Mec Fluid 2
                  • MEDIT Inc.
                  • Meggitt
                  • Mercotac
                  • Metrol
                  • MI Swaco
                  • Minco
                  • MMC International Corporation
                  • MOOG
                  • Moore Industries
                  • Morgan Advanced Materials
                  • Motoman Robotics
                  • Moyno
                  • Mud King
                  • MULTISERW-Morek
                  • Munters
                  • Murr elektronik
                  • Murrplastik
                  • Nagel Maschinen
                  • National Oilwell Varco
                  • Netzsch
                  • Nexoil srl
                  • Nic
                  • NOV Mono
                  • NTN-SNR
                  • Ntron
                  • Nuovo Pignone
                  • O’Drill/MCM
                  • Oerlikon
                  • Oilgear
                  • Omal Automation
                  • Omni Flow Computers
                  • OMT
                  • Opcon
                  • Orange Research
                  • Orwat filtertechnik
                  • OTECO
                  • Pacific valves
                  • Pageris AG
                  • Paktech
                  • PALL
                  • Panametrics
                  • Parat
                  • Parker Hannifin Corporation
                  • PENTAIR
                  • Peter Wolters
                  • Petrogas
                  • ProMinent
                  • Quick Soldering
                  • Reitz
                  • Rema Tip Top
                  • Renk
                  • Renold
                  • Repar2
                  • Resatron
                  • Resistoflex
                  • Restech Norway
                  • Reuter-Stokes
                  • Revo
                  • Rexnord
                  • Rheonik
                  • Rineer Hydraulics
                  • RIO
                  • Riverhawk
                  • RMG Honeywell
                  • Ro-Flo Compressors
                  • Robbi
                  • ROS
                  • Rota Engineering
                  • Rotar
                  • Rotoflow
                  • Rotork
                  • Ruhrpumpen
                  • S. Himmelstein
                  • Sanco
                  • Sapag Industrial valves
                  • Saunders
                  • Scam Filltres
                  • Scantech
                  • Schroedahl
                  • Score Energy
                  • Sermas Industrie
                  • Servi Group
                  • Settima
                  • Siekmann Econosto
                  • Siemens
                  • Siemens energy
                  • Simaco
                  • Solar turbines
                  • Solberg
                  • SOR
                  • Spectrex
                  • SPIETH
                  • SPX
                  • Stamford | AvK
                  • Star Micronics
                  • Stewart & Stevenson
                  • Stockham
                  • Sumitomo
                  • Supertec Machinery
                  • Tamagawa Seiki
                  • Tartarini
                  • TEAT
                  • TEKA
                  • Thermodyn
                  • Thimonnier
                  • Top-co
                  • Truflo
                  • Turbotecnica
                  • Tuthill
                  • TYCO Thermal Controls
                  • Vanessa
                  • VAR-SPE
                  • VDO
                  • Velan
                  • Versa
                  • Vibra Schultheis
                  • Vipom
                  • Vokes Air
                  • Voumard
                  • W. T.A.
                  • Warren
                  • Waukesha
                  • Weatherford
                  • Weiss GmbH
                  • Wenglor
                  • WestCo
                  • Woodward
                  • Xomox
                  • Yarway
                  • Zenith
                  • ZERO-MAX
                  • Zimmermann & Jansen (Z&J)

                  Устройство газовых турбин — Энциклопедия по машиностроению XXL

                  УСТРОЙСТВО ГАЗОВЫХ ТУРБИН  [c.223]

                  Общее устройство газовой турбины очень напоминает паровую. Она так же состоит из чередующихся рядов неподвижных направляющих лопаток, в которых потоки газов поворачиваются так, чтобы наиболее эффективно втечь в ряды подвижных лопаток, укрепленных на диске, посаженном на вал ротора. Отдав часть своей тепловой энергии ротору турбины, охладившись до 520 градусов и снизив давление почти до атмосферного, газы горения поступают в регенератор. Там они еще охлаждаются и, наконец выбрасываются в атмосферу.  [c.68]


                  Газовая турбина представляет собой двигатель внутреннего сгорания, так как в ней топливо сгорает внутри двигателя в специальной камере и рабочим телом являются продукты сгорания, как и в поршневом двигателе внутреннего сгорания. Устройство газовой турбины имеет много общего с паровой турбиной. Так» же, как и у паровой турбины, к основным частям газовой турбины относятся вал, рабочее колесо с лопатками и корпус со. вставленными соплами. Отличие газовой турбины от паровой состоит в том, что в механическую энергию преобразуется кинетическая энергия не пара, а продуктов сгорания.  [c.16]

                  Примерно то же самое получается и при устройстве газовой турбинЫ по схеме, показанной на фиг. 4, в. Поток сжатого воздуха после выхода)  [c. 943]

                  В состав ГТУ обычно входят камера сгорания, газовая турбина, воздушный компрессор, теплообменные аппараты различного назначения (воздухоохладители, маслоохладители системы смазки, регенеративные теплообменники) и вспомогательные устройства (маслонасосы, элементы водоснабжения и др.).  [c.174]

                  Устройства очистки газов перед газовой турбиной имеют две ступени технологическую, предназначенную для улавливания недожога, который подается в камеру дожигания, и тонкой очистки, устанавливающуюся за первой ступенью и предназначенную для тонкой очистки газов (до 2 МК М). Газы после очистки поступают в газовую турбину. Обе ступени очистки могут быть выполнены по принципу батарейных циклонов со скоростями соответственно 20 и 10 м/с.  [c.24]

                  Основные понятия. В современной технике все большее распространение получают машины, аппараты и приборы, в которых совершение механической работы связано с преобразованием потенциальной энергии (энергии давления) газа или пара в кинетическую энергию потока (струи) рабочего тела. Изучение рабочих процессов устройств, основанных на использовании кинетической энергии потока, приобретает все большее значение, особенно в связи с развитием современной теплоэнергетики (паровые и газовые турбины), ракетной техники и реактивных двигателей, химической промышленности (инжекторы, форсунки, горелки н пр.) и холодильной техники.  [c.6]

                  Обязательным элементом ее являются устройства, в которых за счет подвода работы извне осуществляются процессы сжатия (компрессоры, турбокомпрессоры, насосы и т. д.), и устройства, в которых производится работа путем расширения (паровые и газовые турбины, турбодетандеры и т. д.). Реальные процессы расширения и сжатия сопровождаются потерями на необратимость и поэтому внутренний относительный к. п. д. каждого j-ro элемента системы находится следующим образом  [c.69]


                  Абсолютный к. п. д. существующих ГТУ — 14… 34 %. В качестве примера на рис. 6.4 дан продольный разрез газовой турбины ЛМЗ низкого давления, состоящей из трех активных ступеней. Устройство турбины ясно из чертежа и подписей к нему.  [c.306]

                  Во многих областях инженерной деятельности широко применяются машины и аппараты, в которых рабочее тело находится в непрерывном движении (потоке). При этом вещество поступает в одном месте системы с определенной скоростью и параметрами р1, У1, Т1, а в другом — удаляется со скоростью Ша и параметрами р , Иа, Та- Примером таких систем могут служить участок канала переменного сечения, паровые и газовые турбины, компрессоры, паровые котлы и другие теплообменные устройства.  [c.83]

                  Газотурбинная установка — конструктивно-объединенная совокупность газовой турбины, компрессора, камеры сгорания, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств.  [c.178]

                  Комбинированный ДВС (рис. 5.2) включает поршневую часть 1, несколько компрессоров 3 и газовых турбин 2, а также устройства 4 для подвода и отвода теплоты, объединенные между собой общим рабочим телом. В качестве поршневой части комбинированного двигателя используется поршневой ДВС.  [c.220]

                  Здесь отметим только, что сопло является важной составной частью множества всевозможных машин и устройств. В частности, сопла применяются в аэродинамических трубах, ракетных и реактивных двигателях, создающих тягу за счет истечения с повышенной скоростью через сопло реактивной струи жидкости или газа, в различного рода направляющих каналах и аппаратах, в водяных, паровых и газовых турбинах, в различного рода испытательных стендах и т. д.  [c.93]

                  В частном случае, когда назначением устройства является совершение технической работы (например, в паровой или газовой турбине) или наоборот, когда техническая работа затрачивается на повышение давления потока (например, в компрессоре) и можно считать, что Wi = = и>2, а Я1=Я2, уравнение (2-6) принимает вид  [c.22]

                  Условия сгорания топлива в разных теплотехнических устройствах и подготовка их к сжиганию различны, как различны и сами топлива. Например, в топках паровых котлов и в промышленных печах топливо сгорает при атмосферном давлении, в то время как в камерах сгорания газовых турбин и в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания топливо горит при давлении, во много раз превышающем атмосферное. Несмотря на указанное выше различие, в процессах сгорания много общего. Общие главные вопросы вкратце излагаются ниже.  [c.223]

                  У газовой турбины 4, компрессора 2 для горючего газа, воздуходувки 5, компрессора для воздуха 6 и пускового устройства 7 имеется одни общий вал. Для доменных цехов разработана простая схема ГТУ с воздушной турбиной, которая несколько превосходит по экономичности установки с газовой турбиной вследствие полного использования тепла воздуха после турбины и значительного уменьшения потерь тепла с уходящими газами. Однако установка получается сложной из-за необходимости создания высокого давления воздуха перед турбиной, поскольку противодавление у турбины должно отвечать технологическим требованиям металлургии.  [c.378]

                  Нагреватель 4 состоит из труб, внутри которых протекает рабочий газ, снаружи эти трубы омываются продуктами сгорания топлива. Топливо сжигают в топках, по конструкции аналогичных топкам паровых котлов. Воздух, необходимый для горения топлива (первичный воздух), подается в топку вентилятором обычного типа, применяемым для топочных устройств. Рабочий газ, нагретый в нагревателе до заданной температуры, поступает в газовую турбину 2, где он расширяется до заданного конечного  [c.212]

                  Рабочей жидкостью в системе регулирования является масло. При пуске газовой турбины в эксплуатацию работает пусковой масляный насос 1. Для улучшения работы системы смазки и регулирования в схему включены инжекторы подпора 4 vi 5. Гидравлические связи системы регулирования обеспечиваются путем изменения давления масла в пяти линиях в проточной системе основного регулирования, системах предельного регулирования, предельной защиты, регулирования приемистости (быстрого и соответствующего изменения мощности при изменении внешней нагрузки), регулирования пусковой турбины. В любую из линий масло поступает через дроссельные отверстия и сливается через отверстия с регулируемым сечением в устройствах, составляющих элементы схемы. Давления в линиях устанавливаются в зависимости от соотношения площадей подвода и слива масла.  [c.235]


                  Перед пуском должны быть отключены от газопровода и пункта регулирования ПР газовые турбины ТВД и ТНД), для чего закрывают задвижки 10 и 11 (рис. 105), а также от магистрального газопровода центробежный нагнетатель ЦБН, для чего закрывают задвижки 13, 14, 16. Помимо этого из всей системы должен быть удален газ, для чего открывают задвижки свечей 4, 9,17, закрывают стопорные Ki и СК и регулирующие РК клапаны камеры его рання и турбодетандера, краны дежурной горелки 7 и запальника 5. Пусковое устройство и регулятор скорости должны находиться в начальном положении. Затем включают пусковой и рабочий масляный насосы, проверяют температуру масла, систему уплотнения и регулирования, вводят в зацепление расцепную муфту турбодетандера.  [c.241]

                  Отсек выхлопного устройства состоит из каркасов выпускного и впускного патрубков. Каркас выпускного патрубка — один из основных структурных элементов двигателя газовой турбины. Он обеспечивает опору для узлов третьего и четвертого подшипников и соответствующих сливных труб и труб для подачи смазочно-охлаждающего масла турбины, а также труб воздушного охлаждения подшипников, сегментов бандажа колеса турбины второй ступени и диффузора.  [c.50]

                  Газотурбинная установка типа ГТН-6 с нагнетателем имеет общую систему маслоснабжения. Фундаментная рама-маслобак служит для размещения на ней газовой турбины, нагнетателя, блока регулирования, редуктора топливного газа, поплавкового устройства, пускового насоса, аварийного насоса и других узлов. Для охлаждения масла и воздуха применяют аппарат воздушного охлаждения, состоящий из трех горизонтальных трубных секций прямоугольной конфигурации, составленных из поперечно оребренных монометаллических, трубок. Две секции предназначены для охлаждения масла, одна — для охлаждения сжатого воздуха. Охладитель имеет вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха на охлаждение. Вследствие расположения воздушного маслоохладителя за пределами машинного зала увеличивается длина, а следовательно, и сопротивление маслопроводов. По этой причине, а также с учетом дополнительного повышения сопротивления при загустевании масла в схеме предусмотрен специальный насос маслоохладителей с приводом от вала турбины.  [c.115]

                  Впервые в справочной литературе освещены вопросы коррозии под действием продуктов сгорания топлива применительно к топочным устройствам, котельным агрегатам и газовым турбинам, использующимся в химических производствах.  [c.4]

                  Очень интересную схему газотурбинного локомотива предложил еще в 1912 году студент МВТУ А. Н. Шелест. В нем предусмотрено устройство механического генератора газа, из которого он и поступает в движущую локомотив газовую турбину. О том насколько реальной была его идея, показывает хотя бы то, что в 1954 году в Швеции был построен газотурбовоз, работающий почти по данной схеме.  [c.71]

                  Указанные превращения могут происходить в широком диапазоне температур, включая температуры, характерные для обычных условий эксплуатации. Другие виды превращений происходят при определенных очень высоких или низких температурах, достигаемых не только при специальной термической обработке, но и при эксплуатации многих устройств (реактивных двигателей, газовых турбин, космических аппаратов и т. д.).  [c.9]

                  Применение косвенных параметров для создания чувствительного элемента, измеряющего начальную температуру газов перед турбиной. Такое устройство может оказаться полезным как для предельного регулирования, так и для введения регуляторной приемистости, что является необходимым для газовых турбин различного назначения.  [c.211]

                  Основные преимущества применения газовой турбины в качестве двигателя на локомотиве 1) нет необходимости в воде и в устройствах  [c. 627]

                  Общая мощность газовой турбины при полной нагрузке равна около 8000 л. с., из которых около 6000 л. с. идёт на привод компрессора. Если при следовании по уклону полностью выключить или уменьшить подвод топлива до таких размеров, чтобы только поддержать горение и соответствующим переключением превратить тяговые моторы в генераторы, то мощность, даваемую моторами, можно подвести к главному генератору, который, работая как мотор, будет приводить турбину и компрессор. Открытием выпускного клапана, который в обычных условиях закрыт, большая часть подаваемого компрессором воздуха отводится в атмосферу, и только малая его часть идёт через воздухоподогреватель в камеру сгорания для поддержания горения. Таким образом можно использовать полную мощность тяговых моторов для торможения без каких-либо добавочных устройств.  [c.630]

                  Пульт 2 1—3 — кнопки съем аварийной и технологической сигнализации и деблокировка сигнала температуры подшипников питательного и циркуляционного насосов 4 — ключи управления шунтовыы реостатом разгонного двигателя 5 —ключ нормальной остановки газовой турбины 6 — разблокировка газовой турбины 7 — ключ отключения валоповоротного устройства газовой турбины 8 — кнопка аварийное отключение газовой турбины 9—13 — ключи управления контроллером вверх и вниз , пусковым и резервным  [c. 73]

                  После окончания подготовительных работ включается валоповоротное устройство газовой турбины, а затем разгонный двигатель, который вращает газовую ступень с числом оборотов 500 об1мин. При включении разгонного двигателя валоповоротное устройство автоматически отключается. Предварительное включение  [c.113]

                  Следует заметить, что для разработки и внедрения котлоагрегатов с псевдоожиженным слоем под давлением требуется больше времени, чем для топочных устройств атмосферного типа. Наибольшую сложность представляет очистка горячих газов от твердых частиц до уровня, приемлемого для газовых турбин. Наряду с электрофильтрами для этого предлагается использовать циклоны и рукавные фильтры. Известные трудности возникают при вводе топлива и серопоглощающей присадки в топочную камеру и выводе шлаков и продуктов реакции присадки с двуокисью серы, а также при создании крупной камеры сгорания применительно к энергетической установке большой единичной мощности.  [c.16]


                  В простом открытом газотурбинном цикле камера сгорания с псевдоожиженным слоем под давлением работает как контактный воздухоподогреватель. Часть воздуха после компрессора поступает для сжигания топлива, а остальная часть подмешивается к продуктам сгорания с целью поддержания определенной температуры стенок камеры и температуры горячего газа, подаваемого в газовую турбину. Возможны н другие конструктивные и схемные решения. На рис. 1.6 показана схема ГТУ, оснащенной топочным устройством с псевдоожиженным слоем под давлением. Особенностью данной схемы является подача 1/3 воздуха после компрессора для псевдоожижения слоя, в то время как остальные 2/3 поступают в змеевики, погруженные в слой. Благодаря этому значительно уменьшается количество газов, которые необходи. МО очищать от твердых частиц. Кроме того, такое решение позволяет использовать обычную газовую турбину с  [c. 16]

                  Жароирочпые стали и сплавы применяют для многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет, атомных устройств и др., работающих при высоких температурах.  [c.285]

                  Этот метод интенсификации позволяет с помощью однофазного теплоносителя охлаждать сплошную стенку, подверженную воздействию больших тепловых потоков, например при конвективном охлаждении стенок ракетных двигателей (рис. 1.8) и лопаток их газовых турбин, элементов электронной аппаратуры и других теплонапряженных устройств. В частности, за счет охлаждения прокачкой воды через проницаемую подложку может быть обеспечена надежная рабрта лазерного отражателя. Такой способ охлаждения в настоящее время — единственный при малых размерах или сложной форме нагреваемых конструкций, в которых невозможно выполнить каналы для охладителя. Например, лопатки малых газовых турбин ракетньи двигателей с максимальной толщиной профиля порядка 3 мм, хордой около 2 см и длиной от 1 до 2 см обычно не охлаждаются, что ограничивает температуру газового потока и эффективность таких турбин. Изготовление лопаток из волокнистого металла 1 (рис. 1.9), покрытого снаружи тонким герметичным слоем керамики 2 и охлаждаемого продольным потоком газа, вытекающего через вершину, позволяет снять эти ограничения.  [c.12]

                  Назначение — сварные аппараты и сосуды, камеры горения и другие конструктивные элементы газовых турбин, корпусы аппаратов днища, фланцы, детали внутренних устройств аппаратов, трубные диски и пучки, работающие при температуре от —10 до +300 °С под давлением-н соприкасающиеся с коррозионными средами. Сталь коррозионно-стойкая аустенитоферритного класса.  [c.534]

                  Термотрансформатор состоит из корпуса /, газораспределительного усгройства 2, в котором диаметрально противоположно размещены сопла 3, которые своими входами ссзобщаются с камерой высокого давления 4, расположенной внутри газораспределительного устройсгва 2, а выходами — с камерой 5 низкого давления. В камере. 5 низкого давления в одной плоскости соосно с соплами 3 по окружности равномерно расположены полузамкнутые емкости 6, выполненные в виде трубок, глухие концы которых вынесены за пределы корпуса /, а отверстия выходят в камеру 5 низкого давления. В камере 5 низкого давления выполнены отверстия 7 для вывода охлажденного газа. Газораспределительное устройство 2 установлено на подшипниках 8 в корпусе I с возможностью вращения. Вращение газораспределительного устройства 2 осуществляется через вал 9 от газовой турбины, работающей на охлажденном газе, или от другого двигателя, например электрического.  [c.253]

                  Абразивному изнашиванию подвергаются детали сельскохозяйственных, дорожно-строительных, горных, транспортных машин и транспортирующих устройств, узлы шасси самолетов, металлорежущих станков, рабочие колеса и направляющие аппараты гидравлических турбин, лопатки газовых турбин, трубы и насосы землеснарядов, бурильное оборудование нефтяной и газовой промьшшенности и т.п.  [c.123]

                  Рассмотрим схему работы идеальной ГТУ (рис. 87). Газотурбинная установка состоит из газовой турбины 1, воздушного компрессора 2, пускового устройства 3, тоПливоподаюш,его устройства 4, камеры сгорания 5, сопла 6, выхлопного патрубка 7  [c. 206]

                  На рис. 99 показан продольный разрез блока турбогруппы ГТУ-750-6 (НЗЛ), который состоит из пусковой газовой турбины (турбодетандера) 1, главного масляного насоса 2, валоповорот-ного устройства 3, осевого компрессора 6, газовой турбины высокого давления (ТВД) 11, газовой турбины низкого давления (ТНД) 13. Эти агрегаты смонтированы на общей раме 16, внутренняя полость которой используется в качестве маслобака. Вся турбогруппа поставляется на площадку компрессорной станции в собранном виде, что значительно ускоряет и улучшает качество монтажа. Кроме этого, в состав установки входят камера сгорания, воздухонагреватель, системы маслопроводов, автоматизированного регулирования, автоматического управления, защиты и контроля и вспомогательное оборудование, необходимое для нормальной работы установки.  [c.223]

                  С 1959 г. на Николаевском и Херсонском судостроительных заводах велась постройка грузовых турбоходов типа Ленинский Комсомол дедвейтом 16 тыс. т (рис. 76), развиваюш их скорость 18,5 узлов и относящихся к числу наиболее быстроходных судов этого класса. С 1962 г. те же заводы приступили к строительству грузовых теплоходов типа Полтава (рис. 77, табл. 14) — судов нового типа с так называемым полным раскрытием палуб (большой площадью грузовых люков), определяющим эффективное использование средств механизации при загрузке и разгрузке трюмов. В начале 1961 г. было передано в эксплуатацию первое морское газотурбинное судно — лесовоз Павлин Виноградов дедвейтом 5,76 тыс. т с газовой турбиной и со свободнопоршневьши генераторами газа (см. табл. 14) в 1966 г. построен еще более крупный газотурбоход Парижская Коммуна . С 1964 г. введены в эксплуатацию газовозы типа Кегумс , предназначенные для перевозки сжиженных газов (пропанбутана, аммиака и пр.) и оборудованные устройствами автоматического контроля, погрузки и выгрузки грузов.  [c.298]

                  Соответственно с ростом перевозочной работы расширяется и совершенствуется производственная база судостроения, проводится типизация судов и унификация судовых конструкций, осуществляется сборка судовых корпусов из укрупненных элементов (секций, блоков), монтируемых вместе с элементами судового оборудования непосредственно в заводских цехах до подачи на стапели. Работы Г. В. Тринклера, Д. Б. Тана-тара, В. А. Ваншейдта, М. И. Яновского и других исследователей, конструкторов и технологов во многом способствовали производственному и эксплуатационному освоению судовых дизель-редукторных, дизель-электрических и паротурбинных силовых установок большой мощности. На основе опыта изготовления судовых паровых турбин и авиавдонных газотурбинных двигателей были построены первые судовые газовые турбины, особенно перспективные в применении к судам на подводных крыльях и на воздушной подушке. С 60-х годов по мере развития отечественной электронной промышленности и совершенствования судовых паровых котлов, двигателей, генераторов, рулевых и швартовочных устройств, погрузочно-разгрузочных механизмов и пр. все шире стали использоваться на судах системы централизации и автоматизации управления и контроля, которые значительно улучшают эксплуатационные качества судов, повышают производительность труда судовых команд и освобождают их от многих трудоемких и тяжелых работ.  [c.307]


                  Наддувочное устройство (типа Бюхн), расположенное над двигателем, состоит из компрессора и газовой турбины, делающей 1 сои об/мин, приводимой в движение отходящими газами двигателя. Среднее эффективное давление при наддуве 9,13 кг/см .  [c.40]

                  Паровая и газовая турбины: преимущества и недостатки агрегатов

                  Паровые и газовые турбины используются для приведения в движение генератора, вырабатывающего электрическую энергию. Они отличаются по виду используемого на входе вещества. Объединение преимуществ двух типов агрегатов образует парогазовую установку, позволяющую значительно повысить коэффициент полезного действия.

                  Назначение энергетических турбин

                  Энергетическая турбина является приводным механизмом станций по выработке тепла и электроэнергии. Она представляет собой вращающийся вал с лепестками, на которые подается рабочее тело. Вследствие попадания на лопатки вещества под давлением начинает функционировать генератор, соединенный с валом и вырабатывающий энергию.

                  Турбины делятся на два вида в зависимости от рабочего тела: паровые и газовые.

                  Отличий в конструкции этих устройств немного. Входящее вещество обеих турбин проходит через камеру сгорания, после чего продукты горения под давлением подаются на лопатки и приводят вал в движение.

                  Паровая турбина: преимущества и недостатки

                  В паровой турбине движение вала обеспечивается горячим паром. На входе в систему используется вода.

                  Преимущества:

                  • Длительный срок службы – около 20 лет
                  • Широкий выбор топлива
                  • Высокий КПД
                  • Широкий диапазон мощностей
                  • Отсутствие необходимости подготовки топлива


                  Рис. 1. Паровая турбина

                  Среди недостатков выделяют долгий запуск агрегата, который  может длиться сутками, сложный процесс обслуживания и большое количество вредных выбросов при работе.

                  Газовая турбина: преимущества и недостатки

                  Особенностью газовой турбины является отсутствие изменения агрегатного состояния рабочего тела. Благодаря этому достигается гораздо большая рабочая температура и повышение КПД.

                  Преимущества газовой турбины:

                  • Уменьшенные габариты при одинаковой мощности с паровыми
                  • Быстрый запуск
                  • Высокая маневренность
                  • Широкий спектр используемого топлива
                  • Потребность в охлаждающей жидкости снижена в 5 раз
                  • Низкие расходы на техобслуживание, небольшой расход смазочных материалов
                  • Малое количество сопряженных деталей, снижение потерь на трение
                  • Постоянство электрической частоты
                  • Снижение уровня шума и вибрации при работе, а также вредных выбросов


                  Рис. 2. Газовая турбина Функционирование газовой турбины связано с рядом недостатков. Среди них усиленный износ в моменты пуска-останова агрегата, высокая стоимость и сложность производства, большое количество потребляемой энергии, низкий КПД при слабой загрузке, необходимость подготовки и очистки топлива.

                  Обслуживание паровой и газовой турбины

                  Высокие температуры и нагрузки оказывают значительное влияние на срок службы механизмов турбин. Для обеспечения нормального функционирования детали производятся из жаростойких материалов с повышенной удельной прочностью.

                  Однако этого бывает мало и детали нуждаются в дополнительной защите, особенно в моменты запуска и остановки агрегатов.

                  Для этого на этапе производства элементов турбоустановок на наиболее подверженные износу части наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия.


                  Рис. 3. Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия на хвостовики

                  Хвостовики лопаток турбин обрабатываются составом MODENGY 1001, подшипники скольжения — MODENGY 1001 и MODENGY 1002, прессовые посадки — MODENGY 1005, ходовые винты — MODENGY 1001, конденсатоотводчики — MODENGY 1001, крепежные изделия — MODENGY 1014.

                  Парогазовая турбина

                  В структуре мировой энергетики усиливается удельный вес газовых турбин и парогазовых установок. Последние представляют собой агрегаты с двумя двигателями: паросиловым и газотурбинным.

                  На входе имеется газ, который расширяется и подается на лопатки газовой турбины. Генератор, прикрепленный к ее валу, начинает вырабатывать электрический ток.

                  Неиспользованный для этого процесса горячий воздух попадает в котел-утилизатор паросиловой установки, нагревая воду до образования пара.

                  Горячий пар подается на вторую турбину – паровую. Она приводит в действие второй электрогенератор.

                  Преимущества парогазовых установок:

                  • Повышение КПД до 60 процентов
                  • Низкая стоимость единицы получаемой энергии
                  • Короткие сроки монтажа (до года)
                  • Повышение экологичности и компактности по сравнению с паровыми турбинами
                  • Возможность перестройки с паросиловой установки


                  Рис. 4. Парогазовая установка Применение парогазовой установки не решает всех проблем газовых и паровых турбин. Среди недостатков этого устройства можно выделить сезонные ограничения мощности, небольшой выбор топлива и необходимость его предварительной очистки.

                  Принцип работы газовых турбин

                  Принцип работы газовых турбин

                  Команда редакторов Promdevelop

                  Газовой турбиной принято называть непрерывно действующий двигатель.

                  Содержание статьи [развернуть]

                  Далее пойдёт речь о том, как устроена газовая турбина, в чем заключается принцип работы агрегата. Особенностью такого двигателя является то, что внутри него энергия продуцируется сжатым или нагретым газом, результатом преобразования которого является механическая работа на валу.

                  История создания газовой турбины

                  Интересно, что механизмы турбин начали разрабатываться инженерами уже очень давно. Первая примитивная паровая турбина была создана ещё в I веке до н. э.! Конечно же, своего существенного расцвета данный механизм достиг только сейчас. Активно разрабатываться турбины начали в конце XIX века одновременно с развитием и совершенствованием термодинамики, машиностроения и металлургии.

                  Менялись принципы механизмов, материалы, сплавы, всё совершенствовалось и вот, на сегодняшний день человечеству известна наиболее совершенная из всех ранее существующих форм газовой турбины, которая разграничивается на различные типы. Есть авиационная газовая турбина, а есть промышленная.

                  Технические характеристики газовой турбины

                  Газовой турбиной принято называть своеобразный тепловой двигатель, его рабочим частям предопределено только одно задание – вращаться вследствие воздействия струи газа.

                  Устроена она таким образом, что главная часть турбины представлена колесом, на которое прикреплены наборы лопаток. Газ, воздействуя на лопатки газовой турбины, заставляет их двигаться и вращать колесо. Колесо в свою очередь жёстко скреплено с валом. Этот тандем имеет специальное название – ротор турбины. Вследствие этого движения, происходящего внутри двигателя газовой турбины, достигается получение механической энергии, которая передаётся на электрогенератор, на гребной винт корабля, на воздушный винт самолёта и другие рабочие механизмы аналогичного принципа действия.

                   

                  Активные и реактивные турбины

                  Воздействие газовой струи на лопатки турбины может быть двояким. Поэтому турбины разделяются на классы: класс активных и реактивных турбин. Отличаются реактивная и активная газовая турбина принципом устройства.

                  Активная турбина

                  Активная турбина характеризуется тем, что здесь отмечается большая скорость поступления газа на рабочие лопатки. При помощи изогнутой лопатки, струя газа отклоняется от своей траектории движения. В результате отклонения развивается большая центробежная сила. С помощью этой силы лопатки приводятся в движение. Во время всего описанного пути газа происходит потеря части его энергии. Такая энергия и направлена на движение рабочего колеса и вала.

                  Реактивная турбина

                  В реактивной турбине всё несколько иначе. Здесь поступление газа к рабочим лопаткам осуществляется на незначительной скорости и под воздействием большого уровня давления. Форма лопаток так же отлична, благодаря чему скорость газа значительно увеличивается. Таким образом, струя газа создаёт своего рода реактивную силу.

                  Из описываемого выше механизма следует, что устройство газовой турбины достаточно непростое. Дабы такой агрегат работал бесперебойно и приносил своему владельцу прибыль и выгоду, следует доверить его обслуживание профессионалам. Сервисные профильные компании обеспечивают сервисное обслуживание установок, использующих газовые турбины, поставки комплектующих, всевозможных частей и деталей. DMEnergy – одна из таких компаний (подробнее), которые обеспечивают своему клиенту спокойствие и уверенность в том, что он не останется один на один с проблемами, возникающими в ходе эксплуатации газовой турбины.

                  Устройство и способ запуска газовой турбины, способ регулирования скорости вращения газовой турбины и соответствующие газовая турбина и газотурбинный двигатель

                  1. Область техники, к которой относится изобретение

                  Изобретение относится к устройству запуска газовой турбины, к способу запуска газовой турбины и к способу регулирования скорости вращения газовой турбины. В частности, изобретение относится к устройству запуска, к способу запуска и к способу регулирования скорости вращения газовой турбины газотурбинного двигателя летательного аппарата.

                  2. Уровень техники

                  На летательных аппаратах мощность, необходимую для запуска газовой турбины (TAG), получают либо от батарей, либо от внешней вспомогательной установки (наземный передвижной генератор или сеть аэропорта), либо за счет генерирования электрической энергии другой газовой турбиной летательного аппарата (как правило, вспомогательной силовой установкой).

                  В фазе запуска ускорение газовой турбины зависит одновременно от крутящего момента, прикладываемого устройством запуска газовой турбины, и от противодействующих моментов, порождаемых, например, коробкой приводов агрегатов, роторами, устройствами, вращаемыми через коробку приводов агрегатов, или при отборах механической мощности на роторе или роторах.

                  Эти противодействующие моменты претерпевают значительные колебания в зависимости от окружающей среды, в которой находится газовая турбина, в частности, от температуры и от высоты полета летательного аппарата. В этих условиях сложно получить воспроизводимый и надежный профиль запуска, поскольку, как правило, информация о противодействующем моменте, производимом газовой турбиной, является недоступной.

                  Кроме того, крутящий момент, прикладываемый устройством запуска, иногда не поддается измерению либо по причине конструкции устройства или турбины, либо поскольку измерение этого крутящего момента могло бы создать помехи для вращения турбины, что привело бы к снижению надежности. Кроме того, такое измерение крутящего момента требует наличия измерительных средств, как правило, характеризующихся большими дополнительными габаритами и массой в газовой турбине.

                  3. Задачи изобретения

                  Задачей изобретения является устранение по меньшей мере некоторых из недостатков известных устройств и способов запуска газовой турбины.

                  В частности, по меньшей мере в одном варианте реализации изобретение призвано предложить устройство и способ запуска, которые позволяют контролировать запуск газовой турбины без необходимости прямого измерения крутящего момента турбины.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также устройство запуска, которое обеспечивает надежный запуск газовой турбины.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также устройство запуска, которое позволяет применять для турбины один профиль запуска в нескольких фазах.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также устройство запуска, которое обеспечивает хорошее управление переходными фазами запуска.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также устройство запуска, которое позволяет получить выигрыш в эффективности.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также устройство запуска, позволяющее сократить время запуска.

                  Изобретение призвано, по меньшей мере в одном варианте реализации, предложить также способ регулирования скорости вращения газовой турбины.

                  4. Сущность изобретения

                  В связи с этим объектом изобретения является устройство запуска газовой турбины, содержащее систему запуска, выполненную с возможностью приведения во вращение по команде упомянутой газовой турбины, отличающееся тем, что содержит:

                  — средства получения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины,

                  — средства вычисления заданного значения крутящего момента в зависимости от упомянутой информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины,

                  — средства передачи упомянутого заданного значения крутящего момента в систему запуска,

                  и тем, что средства вычисления заданного значения крутящего момента выполнены с возможностью осуществления сравнения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины, с заранее определенным профилем скорости и вычисления крутящего момента на основании упомянутого сравнения.

                  Таким образом, заявленное устройство запуска обеспечивает запуск турбины в зависимости от информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины, применяя заданное значение крутящего момента запуска через посредство системы запуска. В отличие от крутящего момента турбины и, в частности, от противодействующих моментов турбины, скорость вращения газовой турбины можно измерить, например, при помощи датчика скорости, который передает информацию, характеризующую скорость вращения, в средства получения этой информации, например, в виде цифровой данной, переносимой электрическим сигналом. Заданное значение крутящего момента позволяет очень точно регулировать вращение турбины в соответствии с заранее определенными профилем скорости вращения газовой турбины во время запуска и в течение всего времени этого запуска, то есть обеспечивает более надежный запуск.

                  Сравнение, осуществляемое средствами вычисления заданного значения крутящего момента, представляет собой определение разности между информацией, характеризующей скорость вращения турбины (называемую реальной скоростью), с требуемой скоростью, определенной заранее определенным профилем скорости.

                  Предпочтительно, согласно изобретению, устройство содержит:

                  — устройство дозировки топлива, выполненное с возможностью впрыска топлива в камеру сгорания упомянутой газовой турбины,

                  — средства вычисления заданного значения дозировки топлива в зависимости от упомянутой информации, характеризующей скорость, и

                  — средства передачи заданного значения дозировки топлива в упомянутое устройство дозировки топлива,

                  при этом средства вычисления заданного значения дозировки топлива выполнены с возможностью осуществления сравнения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины, с заранее определенным профилем скорости и вычисления заданного значения дозировки топлива на основании упомянутого сравнения.

                  Согласно этому аспекту изобретения, устройство позволяет управлять впрыском топлива в камеру сгорания газовой турбины во время запуска газовой турбины для подачи на турбину дополнительного крутящего момента, который добавляется к крутящему моменту, производимому системой запуска. Таким образом, в зависимости от информации, характеризующей скорость, устройство управляет приведением во вращение газовой турбины системой запуска и устройством дозировки топлива, чтобы наилучшим образом контролировать различные фазы запуска. В частности, переходы между фазами, когда приведение во вращение связано либо только с системой запуска, либо только с впрыском топлива, либо с их комбинацией, являются более надежными.

                  Сравнение, осуществляемое средствами вычисления заданного значения дозировки топлива, представляет собой определение разности между информацией, характеризующей скорость вращения турбины (называемую реальной скоростью), с требуемой скоростью, определенной заранее определенным профилем скорости.

                  Предпочтительно, согласно изобретению, средства получения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины, средства вычисления заданного значения крутящего момента, средства вычисления заданного значения дозировки топлива, средства передачи заданного значения крутящего момента и средства передачи заданного значения дозировки топлива установлены в блоке управления, управляющем упомянутой газовой турбиной.

                  Используемым блоком управления является, например, блок управления двигателем (или ECU от Engine Control Unit на английском языке), обеспечивающий управление множеством элементов газовой турбины через множество приводов, или устройство FADEC (от Full Authority Digital Engine Control на английском языке).

                  Согласно этому аспекту изобретения, блок управления позволяет объединить средства вычисления и передачи заданного значения крутящего момента и заданного значения дозировки топлива в одном устройстве. Блок управления может также управлять другими функциями газовой турбины.

                  Предпочтительно, согласно изобретению, система запуска выполнена с возможностью приведения во вращение газовой турбины через автономную коробку приводов агрегатов.

                  Согласно этому аспекту изобретения, автономная коробка приводов агрегатов обеспечивает передачу крутящего момента от системы запуска на газовую турбину, в случае необходимости, модулируемого при помощи коэффициента понижения.

                  Предпочтительно, согласно изобретению, система запуска содержит электрическую машину, выполненную с возможностью приведения во вращение упомянутой газовой турбины, и систему управления электрической машиной, выполненную с возможностью получения упомянутого заданного значения крутящего момента и управления питанием упомянутой электрической машины в соответствии с заданным значением крутящего момента.

                  Согласно этому аспекту изобретения, система управления электрической машиной принимает заданное значение крутящего момента, например, при помощи своей электроники контроля, и переводит его в команду для электрической машины, которая подает крутящий момент на газовую турбину.

                  Объектом изобретения является также способ регулирования скорости вращения газовой турбины, выполненной с возможностью своего приведения во вращение системой запуска, отличающийся тем, что содержит:

                  — этап получения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины,

                  — этап сравнения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины, с заранее определенным профилем скорости,

                  — этап вычисления заданного значения крутящего момента на основании результата упомянутого сравнения,

                  — этап передачи упомянутого заданного значения крутящего момента в систему запуска.

                  Заявленный способ регулирования позволяет, таким образом, создать контур регулирования скорости вращения турбины с целью обеспечивать эффективный контроль упомянутой скорости таким образом, чтобы следовать заранее определенному профилю скорости.

                  Сравнение, осуществляемое во время этапа сравнения, представляет собой определение разности между информацией, характеризующей скорость вращения турбины (называемую реальной скоростью), с требуемой скоростью, определенной заранее определенным профилем скорости. Результат сравнения является определенной разностью, которую используют для вычисления заданного значения крутящего момента.

                  Предпочтительно, согласно изобретению, способ содержит:

                  — этап вычисления заданного значения дозировки топлива на основании результата упомянутого сравнения,

                  — этап передачи заданного значения дозировки топлива в устройство дозировки топлива, выполненное с возможностью впрыска топлива в камеру сгорания газовой турбины в зависимости от упомянутого заданного значения дозировки топлива.

                  Предпочтительно заявленный способ регулирования осуществляет заявленное устройство запуска.

                  Предпочтительно заявленное устройство запуска осуществляет заявленный способ регулирования.

                  Объектом изобретения является также способ запуска газовой турбины, отличающийся тем, что скорость вращения газовой турбины регулируют при помощи заявленного способа регулирования, и тем, что содержит последовательно и в нижеследующем порядке:

                  — этап запуска газовой турбины системой запуска, во время которого вычисляют заданное значение крутящего момента таким образом, чтобы скорость вращения газовой турбины изменялась от нулевой скорости до скорости, называемой скоростью зажигания,

                  — этап зажигания газовой турбины,

                  — этап приведения в действие газовой турбины, во время которого заданное значение крутящего момента и заданное значение дозировки топлива вычисляют таким образом, чтобы повысить скорость вращения газовой турбины до скорости, называемой переходной скоростью,

                  — этап перехода, во время которого заданное значение крутящего момента является фиксированным, и заданное значение дозировки топлива вычисляют таким образом, чтобы повысить скорость вращения газовой турбины,

                  — этап нормального режима, во время которого заданное значение крутящего момента является нулевым, и заданное значение дозировки топлива вычисляют таким образом, чтобы изменять скорость вращения газовой турбины.

                  Таким образом, заявленный способ запуска обеспечивает надежный и эффективный запуск газовой турбины за счет регулирования скорости при помощи способа регулирования. Скорость регулируют в соответствии с несколькими фазами запуска, чтобы обеспечивать быстрый и эффективный запуск. Переходы между фазами запуска улучшаются за счет вычисления заданных значений крутящего момента системы запуска и заданного значения дозировки топлива в соответствии с информацией, характеризующей скорость вращения газовой турбины. Кроме того, заявленный способ запуска является воспроизводимым при многократных запусках газовой турбины, так как зависит от скорости вращения газовой турбины и не реагирует на изменения внешних условий.

                  Предпочтительно на этапе зажигания газовой турбины заданное значение крутящего момента вычисляют таким образом, чтобы поддерживать скорость вращения газовой турбины в значении скорости зажигания до воспламенения топлива, впрыскиваемого устройством дозировки топлива в соответствии с заданным значением дозировки топлива.

                  Стабилизация скорости на скорости зажигания во время этапа зажигания обеспечивает оптимизированное зажигание газовой турбины и сокращает число неудачных запусков, связанных со слишком низкой или слишком высокой скоростью зажигания.

                  Предпочтительно заявленный способ запуска осуществляет заявленное устройство запуска.

                  Предпочтительно заявленное устройство запуска осуществляет заявленный способ запуска.

                  Объектом изобретения является также газовая турбина, содержащая заявленное устройство.

                  Объектом изобретения является также газотурбинный двигатель, содержащий заявленную газовую турбину.

                  Объектами изобретения являются также устройство запуска, способ запуска, способ регулирования, газовая турбина и газотурбинный двигатель, характеризующиеся в комбинации всеми или частью вышеупомянутых или приведенных ниже признаков.

                  5. Список фигур

                  Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

                  Фиг. 1 — схема устройства запуска согласно варианту реализации изобретения.

                  Фиг. 2 — схема способа запуска согласно варианту реализации изобретения.

                  Фиг. 3 — заранее определенный профиль скорости газовой турбины, запускаемой при помощи способа запуска согласно варианту реализации изобретения.

                  6. Подробное описание варианта реализации изобретения

                  Нижеследующие варианты реализации являются всего лишь примерами. Хотя описание ссылается на один или несколько вариантов реализации, это не обязательно значит, что каждая ссылка относится к одному и тому же варианту реализации или что признаки применяются только к одному варианту реализации. Отдельные признаки различных вариантов реализации можно также комбинировать для получения других вариантов.

                  На фиг. 1 схематично представлено устройство 10 запуска газовой турбины 12 согласно варианту реализации изобретения. Устройство 10 запуска предназначено для обеспечения запуска турбины 12, когда она не вращается. В отсутствие вращения газы в турбины 12 не могут сгорать для приведения во вращение турбины 12. Таким образом, для обеспечения запуска турбины 12 с турбиной соединена система 14 запуска, чтобы можно было начать ее вращение. Согласно варианту реализации, показанному на фиг. 1, система 14 запуска включает в себя электрическую машину 18, например, генератор переменного тока, и систему 16 управления электрической машиной, например, инвертор. Система 16 управления электрической машиной подает электрическую энергию на электрическую машину 18, чтобы она могла привести во вращение газовую турбину 12 через автономную коробку 20 приводов агрегатов.

                  Для управления системой 14 запуска устройство 10 запуска содержит средства, позволяющие применять заранее определенный профиль скорости для турбины 12. Пример такого заранее определенного профиля скорости представлен ниже со ссылками на фиг. 3. В частности, эти средства включают в себя:

                  — средства 22 получения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины 12. Эту информацию передает, например, датчик 24 скорости вращения турбины 12.

                  — средства 26 вычисления заданного значения крутящего момента в зависимости от упомянутой информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины 12, в частности, на основании сравнения между этой информацией, характеризующей скорость вращения, и заранее определенным профилем скорости. Эти средства 26 вычисления позволяют определить заданное значение крутящего момента, которое необходимо применить к газовой турбине 12 при помощи системы 14 запуска.

                  — средства 28 передачи упомянутого заданного значения крутящего момента в систему 14 запуска и, в частности, в систему 16 управления электрической машиной. Система 16 управления электрической машиной управляет затем электрическим питанием электрической машины 18 таким образом, чтобы подать на газовую турбину 12 крутящий момент, соответствующий переданному заданному значению крутящего момента.

                  В этом варианте реализации устройство 10 запуска дополнительно содержит устройство 30 дозировки топлива, которое обеспечивает впрыск топлива в камеру 32 сгорания газовой турбины 12. Например, устройство 30 дозировки топлива представляет собой блок FMU от Fuel Metering Unit на английском языке. Устройство 30 дозировки топлива впрыскивает топливо в камеру 32 сгорания газовой турбины для его сгорания, причем это сгорание обеспечивает вращение газовой турбины 12, в частности, в нормальном рабочем режиме после запуска.

                  Для обеспечения соответствующей дозировки топлива устройство 10 запуска содержит средства 34 вычисления заданного значения дозировки топлива в зависимости от информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины 12, и средства 36 передачи заданного значения дозировки топлива в устройство дозировки топлива. Заданное значение дозировки топлива вычисляют в зависимости от скорости вращения турбины, в частности, на основании сравнения этой скорости вращения турбины с заранее определенным профилем скорости, и впрыск топлива обеспечивает его сгорание в турбине для получения дополнительного крутящего момента для газовой турбины, который добавляется к крутящему моменту, производимому системой 14 запуска.

                  В этом варианте реализации средства 22 получения информации, характеризующей скорость, средства 26 вычисления заданного значения крутящего момента, средства 34 вычисления заданного значения дозировки топлива, средства 28 передачи заданного значения крутящего момента и средства 36 передачи заданного значения дозировки топлива установлены в одном устройстве, называемом блоком 38 управления. Этот блок 38 управления позволяет управлять одновременно системой 14 запуска и устройством 30 дозировки топлива для обеспечения более надежного запуска. Кроме того, этот блок 38 управления может иметь и другие функции, связанные с газовой турбиной 12, описание которых опускается. Устройство, которое может выполнять функцию блока 38 управления, может быть, например, блоком ECU от Engine Control Unit на английском языке, в частности, устройством FADEC от Full Authority Digital Engine Control на английском языке, которое является устройством, обычно применяемым в области авиации при использовании газовой турбины 12 в качестве турбины газотурбинного двигателя.

                  Кроме того, в этом варианте реализации средства 26 вычисления заданного значения крутящего момента и средства 34 вычисления заданного значения дозировки топлива объединены в одном вычислительном устройстве 40. Это обеспечивает согласование между обоими заданными значениями для получения необходимого крутящего момента газовой турбины 12 за счет комбинирования действия системы 14 запуска и устройства 30 дозировки топлива.

                  На фиг. 2 представлена схема способа 42 запуска согласно варианту реализации изобретения. Предпочтительно способ 42 осуществляют при помощи устройства 10, описанного со ссылками на фиг. 1. Способ 42 содержит этап 44 получения информации, характеризующей скорость вращения газовой турбины 12. Во время этапа 48 сравнения эту информацию сравнивают с заранее определенным профилем 46 скорости, описанным, например, со ссылками на фиг. 3. Этот этап 48 сравнения позволяет определить разность между реальной скоростью вращения и требуемой скоростью вращения, определенной заранее определенным профилем 46 скорости, и затем во время этапа 50 вычисления заданного значения крутящего момента и этапа 52 вычисления заданного значения дозировки топлива упомянутая разность позволяет определить заданное значение крутящего момента и заданное значение дозировки топлива в зависимости от реальной скорости вращения и от требуемой скорости вращения турбины 12 и, возможно, в зависимости от фазы запуска, в которой находится турбина 12. В этом варианте реализации оба этапа 50, 52 вычисления объединены в один этап 54, чтобы обеспечивать более надежное регулирование, применяя одновременно систему 14 запуска и впрыск топлива устройством 30 дозировки топлива для получения крутящего момента, необходимого для регулирования скорости.

                  Заданное значение крутящего момента передают в систему управления электрической машиной во время этапа 56 передачи заданного значения крутящего момента. Система 16 управления электрической машиной управляет электрической машиной в соответствии с этим заданным значением, которая подает крутящий момент на турбину 12 во время этапа 58 применения крутящего момента системы запуска. Получаемый в результате крутящий момент показан стрелкой 60.

                  Кроме того, во время этапа 62 передачи заданного значения дозировки топлива в устройство дозировки топлива передают заданное значение дозировки топлива для обеспечения впрыска топлива в камеру сгорания газовой турбины. Сгорание топлива позволяет прикладывать крутящий момент к турбине 12 во время этапа 64 применения крутящего момента устройства дозировки топлива. Получаемый в результате крутящий момент показан стрелкой 66.

                  Таким образом, общий крутящий момент, подаваемый на турбину и показанный стрелкой 68, является результатом сложения двух крутящих моментов, обеспечиваемых системой 14 запуска и устройством 30 дозировки топлива. Этот общий крутящий момент позволяет проводить во вращение турбину 12 с определенной скоростью, что показано на этапе 69, соответствующую информацию о которой получают на этапе 44 получения информации, характеризующей скорость: таким образом, способ регулирования представляет собой замкнутый цикл регулирования.

                  На фиг. 3 показан заранее определенный профиль скорости газовой турбины, запускаемой при помощи способа запуска согласно варианту реализации изобретения. Заранее определенный профиль скорости представляет собой скорость V вращения в зависимости от времени t в соответствии с двумя кривыми, то есть кривой 72 заданного значения скорости, показывающей скорость вращения, которую должна теоретически развивать турбина, и кривой 74 измеренной скорости, показывающей действительно измеренную скорость вращения турбины 12.

                  Заранее определенный профиль 70 скорости позволяет различать различные этапы способа запуска газовой турбины 12.

                  На этапе А запуска система 14 запуска самостоятельно приводит во вращение газовую турбину 12, поскольку сгорание газов в турбине 12 еще не началось.

                  Этап В зажигания позволяет воспламенить газ, впрыскиваемый в камеру 32 сгорания газовой турбины 12 устройством 30 дозировки топлива, чтобы начать сжигание газа и приводить во вращение газовую турбину 12. Для обеспечения зажигания в нормальных условиях скорость вращения газовой турбины 12 поддерживают в значении так называемой скорости Va зажигания.

                  На этапе С приведения в действие газовой турбины 12 скорость вращения турбины 12 постепенно повышается в основном за счет действия системы 14 запуска и частично благодаря сгоранию впрыскиваемого топлива. Заданное значение крутящего момента и заданное значение дозировки топлива вычисляют таким образом, чтобы действие системы 14 запуска и сгорание впрыскиваемого топлива вместе с воздухом, засасываемым газовой турбиной, обеспечивали крутящий момент, необходимый для газовой турбины 12.

                  После достижения так называемой переходной скорости Vt способ запуска переходит на этап D перехода, во время которого заданное значение крутящего момента является фиксированным, и заданное значение дозировки топлива вычисляют таким образом, чтобы повысить скорость вращения турбины 12. Таким образом, регулирование скорости турбины 12 происходит при помощи топлива, чтобы она следовала заранее определенному профилю скорости, при этом система 14 запуска прикладывает только фиксированный крутящий момент.

                  Наконец, на этапе Е нормального режима запуск завершен, и турбина 12 входит в нормальный режим. Систему 14 запуска отключают, и турбина 12 вращается только за счет сгорания топлива, впрыскиваемого устройством 30 дозировки топлива.




                  Устройство паровых и газовых турбин

                  Паровые и газовые турбины, установленные на судне, делятся на главные, работающие на гребной вал, и вспомогательные, приводящие в действие какой-либо вспомогательный механизм (насос, вентилятор, электрогенератор и т. д.). Главные паротурбинные установки выполняют в виде сложных агрегатов, состоящих из двух-трех корпусов турбин: высокого давления (ТВД), среднего давления (ТСД), а также турбин заднего хода (ТЗХ). Последние устанавливают для обеспечения маневрирования судна и располагают в отдельных корпусах или в одном корпусе вместе со ступенями переднего хода (обычно в ТСД или ТНД).

                  На рис. 68 показан профильный разрез одной из турбин турбоагрегата — турбины среднего давления активного типа. Турбина состоит из двух основных частей: неподвижной статора и вращающейся, подвижной — ротора. К статору относятся наиболее крупные и ответственные узлы турбины: корпус (обычно разъемный), опорные и упорные подшипники, стулья подшипников, диафрагмы, лабиринтовые уплотнения, арматура, а также теплоизоляция, обшивка и др.

                  Корпус турбины представляет собой полый тонкостенный металлический (стальной или реже чугунный) цилиндр сложной конфигурации, предназначенный для установки в нем ротора и крепления к нему других неподвижных узлов и деталей. Каждый корпус главной судовой турбины имеет горизонтальный разъем, необходимый для вскрытия корпуса турбины, укладки и подъема ротора при сборке и ремонте. Кроме горизонтального, корпус турбины часто имеет вертикальные разъемы, которые значительно упрощают технологию отливки деталей корпуса.

                  Такой корпус с одним горизонтальным и двумя вертикальными разъемами показан на рис. 68. Он состоит из верхних 11, 5 и нижних 18, 23 носовых частей, носового 17 и кормового 24 стульев подшипников, отлитых заодно с нижними частями корпуса и предназначенных для крепления турбины к судовому фундаменту. В носовых частях корпуса располагается двухступенчатая активная турбина заднего хода, пар для которой подается в кольцевую полость 12, затем поступает в сопла диафрагмы 10, а из сопел — на рабочие лопатки дисков турбины. Шесть ступеней активной турбины переднего хода располагаются в кормовых частях корпуса. Пар для этих ступеней подается в кольцевое пространство 22, оттуда поступает в сопла 4 первой ступени, а затем через сопла диафрагмы 19 на рабочие лопатки 6 дисков 7 ротора турбины. Совокупность направляющих аппаратов (сопел) и рабочих лопаток образует проточную часть турбины.


                  Рис. 68. Паровая турбина среднего давления (ТСД)

                  При работе турбины переднего хода свежий пар на ступени турбины заднего хода не подается, поэтому часть механической работы вращения ротора турбины затрачивается на бесполезное вращение дисков ТЗХ, что снижает общий к. п. д. турбинной установки. Пар, отработавший в ступенях ТПХ (или ТЗХ), выходит в среднюю полость 20 турбины и через патрубок 21 поступает в конденсатор.

                  Диафрагмы 10 и 19 представляют собой стальные сварные или чугунные диски, которые крепят в кольцевых выточках корпуса турбины. Диафрагмы по назначению и расположению в турбине делятся на промежуточные и разделяющие. Промежуточные диафрагмы служат для разделения внутренней полости корпуса турбины на отдельные камеры (ступени) с различным давлением пара. Каждая такая диафрагма имеет в центре отверстие для прохода вала ротора, а на периферии — сопла, расположенные либо по всей окружности диафрагмы, либо только на части ее. Разделяющие диафрагмы предназначены для разделения ступеней переднего и заднего хода, расположенных в одном корпусе. Такие диафрагмы выполняются глухими и не имеют сопел (на рис. 68 разделяющих диафрагм нет).

                  В местах выхода вала из корпуса турбины, а также в местах его прохода через промежуточные и разделяющие диафрагмы расположены специальные уплотнения, препятствующие утечке пара из турбины наружу и из одной ступени в другую. В первом случае уплотнение называется наружным 3, во втором случае — внутренним 8. В главных судовых турбинах применяют различные металлические лабиринтовые уплотнения (радиальные, осевые, радиально-осевые, елочные и др.), а в турбинах вспомогательных механизмов — угольные. В реактивных турбинах имеются в основном наружные уплотнения, а внутренние выполняют только в том месте корпуса, где располагается разгрузочный поршень (думмис), или в том случае, когда в корпусе реактивной турбины имеются регулировочные ступени активного типа.

                  В состав статора входят также опорные и упорный подшипники. Опорный подшипник 14 и упорный 16 располагаются в носовом стуле 17, а опорный подшипник 2 — в кормовом стуле 24 корпуса турбины. Опорные подшипники предназначены для восприятия веса ротора и радиальных усилий, возникающих при работе пара в турбине, при качке судна и т. д., а также для обеспечения центровки ротора относительно корпуса турбины и уменьшения трения при вращении ротора. Упорный подшипник служит для восприятия неуравновешенных осевых сдал, действующих на ротор, и для удержания его в определенном положении относительно корпуса турбины.

                  Подвижная часть турбины — ротор — состоит из вала 9, жестко посаженных на него дисков 7 с рабочими лопатками 6, деталей крепления лопаток и дисков между собой и с валом, думмиса (только у реактивных турбин), упорного гребня 15, маслоотбойных колец 13 (если выполняются как отдельные детали) и соединительной муфты 1, предназначенной для соединения валов ротора и редуктора. По способу изготовления роторы бывают цельноковаными и составными, а по конструкции подразделяются на дисковые, барабанные и роторы смешанной конструкции. Ротор барабанного типа показан на рис. 69.


                  Рис. 69. Конструкция составного барабанного ротора реактивной турбины.

                  1 — полый барабан с диском регулировочной ступени; 2 — думмис; 3, 4 — шпильки с гайками; 5 — вал; 6 — маслоотбойные гребни; 7 — центровочные штифты.

                  Паровые турбины как привод к вспомогательным механизмам выполняют только однокорпусными, в основном активного типа.

                  По устройству они более простые, чем главные турбины, но имеют те же основные узлы.

                  Газовые турбины отличаются от паровых конструктивным исполнением корпуса, рабочих и направляющих лопаток. На рис. 70 показан продольный разрез газовой турбины судна «Павлин Виноградов». В состав статора турбины входят: корпус 8, опорные подшипники 12 и 6, упорный подшипник 4, направляющие лопатки переднего хода 2 и заднего хода 11, уплотнения 3 ротора и другие мелкие детали. Ротор состоит из вала 5, дисков ротора с рабочими лопатками переднего хода 1 и заднего хода 10, упорного гребня маслоотбойных колец и других деталей. Диски напрессовываются на вал ротора и составляют шесть ступеней давления ИХ и две ступени давления ЗХ. На ступени давления ПХ газ подают через патрубок 7 и кольцевое пространство А, откуда он через направляющие аппараты поступает на рабочие лопатки. Отработавший газ направляется через выходное пространство В в генератор, а затем в дымовую трубу. При работе ступеней ЗХ газ через патрубок 9 поступает в кольцевое пространство Б и, совершив работу на рабочих лопатках 10 турбины ЗХ, идет в выходное пространство В.


                  Рис. 70. Продольный разрез газовой турбины.

                  Вследствие значительного нагрева горячими газами деталей газовой турбины многие из них охлаждают воздухом или водой. Охлаждение водой более целесообразно, чем охлаждение воздухом, и производится в основном тремя способами: принудительной циркуляцией жидкости; естественной циркуляцией жидкости; впрыском распыленной воды на наружные поверхности рабочих лопаток.

                  Широко применяют в судовых энергетических установках и вспомогательные газовые турбины, например турбины наддувочных насосов у форсированных четырехтактных дизелей и т. д.

                  Краткая история газовых турбин GE

                  Июль знаменует собой две важные вехи, которые сделали газовую генерацию на пути к превращению в доминирующую форму производства электроэнергии: коммерческая эксплуатация первой в мире промышленной газовой турбины в Невшателе, Швейцария, в 1939 году и коммерческая эксплуатация первой газовой турбины в г. в США для выработки электроэнергии использовалась установка General Electric (GE) мощностью 3,5 МВт на станции Белл-Айл в Оклахома-Сити в 1949 году.

                  Компания

                  GE, которая на сегодняшний день является крупнейшим производителем оригинального оборудования в области газовых турбин, с тех пор разработала и внедрила несколько поколений газовых и паровых турбин, генераторов, парогенераторов с рекуперацией тепла (HRSG), конденсаторов и другого оборудования для баланса станции. .Вот как модельный ряд современных газовых турбин GE эволюционировал за последние 80 лет.

                  [Дополнительную информацию см. В этом эксклюзивном интервью с главным техническим директором GE Power Джоном Ламмасом: «Интервью POWER: что привело GE к технологическому скачку в области газотурбинных двигателей за последние 70 лет».]

                  1939 Первая в мире промышленная газовая турбина запущена в коммерческую эксплуатацию

                  Первая в мире промышленная газовая турбина, газовая турбина простого цикла мощностью 4 МВт, впервые заработала на полной мощности на муниципальной электростанции в Невшателе, Швейцария, 7 июля 1939 года.Турбина разработана Brown Boveri & Cie (BBC), компанией, которая была основана в 1891 году в Бадене, Швейцария, но в 1988 году объединилась с ASEA AB и образовала ABB (ASEA Brown Boveri), а затем продана как часть производства электроэнергии ABB. в 2000 г. компания GE приобрела энергетический бизнес Alstom в 2015 г.

                  Газовая турбина Невшателя вводится в промышленную эксплуатацию в качестве резервного агрегата с КПД 17,4%. Турбина вращается со скоростью 3000 об / мин, имеет температуру на входе в турбину (TIT) 550 ° C (1022 ° F) и вырабатывает 15 400 кВт, из которых 11400 кВт потребляет компрессор при температуре воздуха на входе 20 ° C (68 ° F).Используемый в основном для режима ожидания и пикового режима, он работает почти 70 лет.

                  1949 Первая в Америке газовая турбина для производства электроэнергии

                  Первая газовая турбина компании

                  GE, машина мощностью 3,5 МВт, которая установлена ​​в отдельном здании, примыкающем к паровой установке мощностью 51 МВт на станции Belle Isle, принадлежащей Oklahoma Gas and Electric Co., начинает подавать электроэнергию. Ось газовой турбины расположена горизонтально. Как отмечает Американское общество инженеров-механиков (ASME), «хотя эта установка была рассчитана на 3500 кВт, она на самом деле значительно превышала эту мощность в эксплуатации.Он часто давал электрическую мощность в 5000 кВт, а с июля 1949 года по июль 1952 года средняя мощность составляла 4200 кВт ». Сообщается, что блок GE Frame 3 имел КПД около 17%. Примечательно, однако, что помимо выработки электроэнергии, ее выхлопной газ также использовался для нагрева питательной воды для традиционной паровой установки, что сделало ее первой в стране газовой турбиной, использованной в конфигурации «комбинированного цикла».

                  1951 Двухвальная производная

                  GE устанавливает три газотурбинные электростанции мощностью 5 МВт в Ратленде, штат Вермонт, на основе двухвальной производной рамы 3.Так называемые «киловаттные машины» включают сдвоенные промежуточные охладители и рекуператоры.

                  1953 Первая коммерческая газовая турбина с промежуточным охлаждением и рекуперацией с промежуточным подогревом

                  Технологические прорывы в соотношении давлений в цикле, материалах и покрытиях, которые следуют за установкой в ​​Невшателе, позволяют BBC повысить температуру на входе турбины до 1200 ° F, а в 1953 году компания запускает установку Beznau II мощностью 27 МВт, повышая тепловую эффективность двух -блок мощностью 40 МВт Безнау в Швейцарии до 30%.Инженеры BBC, разработавшие двухвальную турбину Безнау, выжали «каждый бит эффективности из цикла Брайтона с ограниченными отношениями давления в цикле и максимальными температурами цикла», — написал С. Кан Гюлен в своей книге «Газовые турбины для производства электроэнергии », выпущенной в феврале 2019 года. . «Конечным результатом была целая силовая установка вместо компактного двигателя на салазках».

                  1960 Первая коммерческая ПГУ

                  Вдохновленный открытием новых газовых месторождений в Нидерландах, NEWAG, австрийская энергетическая компания, вводит в эксплуатацию Korneuburg-A, парогазовую установку мощностью 75 МВт — одну из первых станций такого типа, построенных в Европе.Станция состоит из двух турбин BBC Type 12 мощностью 25 МВт, паровой турбины мощностью 25 МВт и котла-утилизатора с дожиганием. Несмотря на низкий КПД (около 32,5%), установка работала на базовой нагрузке с 1960 по 1975 год, в среднем 6000 часов в год, но вскоре ее эксплуатация становится неэкономичной, в основном из-за затрат на топливо и повышения КПД угольных электростанций. который появился в Европе с 1965 года и с тех пор используется в основном для выполнения служебных обязанностей.

                  1967 Первые специализированные заводы комбинированного цикла GE

                  После Великого отключения электроэнергии на северо-востоке в ноябре 1965 года регулирующие органы предписывают коммунальным предприятиям увеличивать запасы системного резерва путем установки определенного процента небольших локализованных энергоблоков с быстрым запуском с возможностью аварийного запуска.GE устанавливает FS3 мощностью 11 МВт в городе Оттава, Онтарио, и FS5 мощностью 21 МВт в Wolverine Electric Ottawa, также в Онтарио. FS3 уже был испытан на морских судах и локомотивах США, отметил Рональд Хант, инженер-консультант, работающий в Институте инженеров дизельных и газовых турбин (IDGTE), в своей книге «Развитие и история», выпущенной в апреле 2019 года. Газовая турбина для энергетики, промышленного и морского назначения .

                  1968 Первая турбина LM

                  Инженеры GE изменили конфигурацию турбореактивного двигателя J79, самолет, который впервые был запущен в 1955 году, в LM1500, турбину, предназначенную для промышленного и морского применения.Первая турбина LM1500 — это турбина мощностью 13,3 МВт, установленная на атомной электростанции Миллстоун в Коннектикуте.

                  1969 Более совершенные авиационные производные

                  Первый LM2500, созданный на основе летного двигателя CF6-6, установлен на грузовом корабле GTS Adm. Callaghan ВМС США. В турбине используется 16-ступенчатая компрессорная секция с входными направляющими лопатками и 6-ступенчатая регулируемая лопатка статора с выходом двухступенчатой ​​турбины высокого давления в 6-ступенчатую свободную силовую турбину.Первоначальная конструкция имела двухвальные лопасти HPT, номинальную мощность по ISO 17,9 МВт и тепловой КПД простого цикла 35,8%. Турбины LM2500 до сих пор широко используются. «По сей день ВМС США продолжают выбирать LM2500 для оснащения новейших надводных боевых кораблей в своем флоте», — сообщает GE.

                  1970 Рамка 5 становится больше

                  Продажи одно- и двухвальной осевой турбины простого цикла Frame 5 остаются активными. В 1970 году на алюминиевом заводе в Бахрейне был задействован блок Frame 5 мощностью 24 МВт.Сегодня эта модель приобрела почтенный статус в мире газовых турбин благодаря своей репутации надежной рабочей лошадки. Как несколько лет назад Дэйв Люсьер, руководивший программой инженерных работ GE, отметил, что блок 5 с черным пуском в Саутгемптоне, штат Нью-Йорк, положил начало восстановлению электроснабжения на Лонг-Айленде и, в конечном итоге, в Нью-Йорке после Великой аварии на северо-востоке страны в ноябре. 9, 1965. «Будущее — ничто без прошлого», — заметил он.

                  1970 Появление рамы 7

                  Появляется MS7000, турбина Frame 7 (60 Гц), номинальная мощность 47.2 МВт с ТИТ 1650F. Вскоре после этого GE вместе с Alstom начинает разработку одновальной машины Frame 9 с частотой 50 Гц.

                  1970 BBC запускает серию GT

                  Чтобы конкурировать за долю на рынке газовых турбин после отключения электроэнергии и в ответ на стратегию GE по созданию более крупных газотурбинных установок, BBC разрабатывает семейства GT11 (60 Гц) и GT13 (50 Гц). Первая газовая турбина BBC GT11 зажигается на озере Рэйнбоу в Канаде в 1970 году. Она рассчитана на 32 МВт при 3600 об / мин.

                  1971 Первая турбина Е-класса

                  Первый E-класс (7E) дебютирует на заводе National Grid’s Shoreham Combustion Turbine в Великобритании.

                  1972 Первая 7B

                  GE представляет MS7001B, первую турбину класса B Frame 7 мощностью 51,8 МВт.

                  1975 Первый кадр 9

                  Первая машина Frame 9B мощностью 80,7 МВт установлена ​​EDF недалеко от Парижа, в основном, для пиковых нагрузок.

                  1978 Первая 6B

                  Первая машина 6B установлена ​​на станции Глендайв, штат Монтана-Дакота, Utilities.По словам генерального директора GE Gas Power Скотта Стразика в сентябре 2018 года, турбина все еще находится в эксплуатации. Еще 1150 турбин 6B установлены по всему миру, питая энергетические объекты и промышленные применения в таких сегментах, как нефтехимия, разведка нефти и газа и производство цемента. GE отметила. С годами компания улучшила технологию. В 1981 году компания разработала технологию повышения температуры обжига, что привело к увеличению производительности на 15%. В 1991 году компания представила технологию сухого сжигания с низким содержанием NO x , а в 2009 году она представила пакет для улучшения характеристик, включающий усовершенствования в материалах, покрытиях, уплотнениях и аэродинамике, заимствованных из линейки F-класса.Чтобы отметить 40-ю годовщину установки, GE в 2018 году также представила решение по обновлению парка машин 6B в рамках усилий по продолжению инвестирования в свои «зрелые автопарки», чтобы поддерживать их конкурентоспособность.

                  1984 Сухой с низким содержанием NO x Прорыв

                  Первая коммерческая эксплуатация разработанного BBC «обедненного» сухого предварительного смешения с низким содержанием NO x (DLN) первого поколения начинается на модифицированном блоке GT13D на заводе Lausward с комбинированным циклом мощностью 420 МВт в Дюссельдорфе, Германия.Как отмечает Дитрих Эккардт в своей книге Gas Turbine Powerhouse , опубликованной в 2014 году, BBC представила концепцию в 1978 году, основываясь на теоретическом понимании того, что эффективное сжигание с низким содержанием NO x требует отделения смеси топлива и воздуха от процесса горения и этого горения. сам по себе должен происходить в «скудных» условиях. Технология снизила выбросы NO x установки до 32 частей на миллион (ppm). Хотя позже он был применен к семи агрегатам GT, он был «слишком сложным и склонным к ухудшению через некоторое время», поэтому BBC начала разработку второго поколения горелок с предварительным смешиванием обедненной смеси, сказал Эккардт.

                  1985 Когенерация Milestone

                  Две авиационные газовые турбины GE LM2500, паровая турбина и генератор, смонтированные в одновальной конфигурации, установлены в системе централизованного теплоснабжения, принадлежащей IJsselcentrale в Нидерландах. Конфигурация предназначена для компенсации высоких инвестиционных затрат на газовые турбины LM2500. GE отмечает, что этот проект также стал первым применением системы впрыска пара. Тесты производительности показывают эффективность при полной нагрузке 50%.

                  1987 Выпущен первый GT13E

                  Первый GT13E компании ABB (позже Alstom, а затем GE) — блок мощностью 147,9 МВт — успешно введен в эксплуатацию на предприятии Hemweg, принадлежащем голландской энергетической компании UNA и управляемом ею, в Нидерландах. Еще 27 блоков этого типа были введены в эксплуатацию до того, как требования рынка подтолкнули компанию к разработке газовых турбин с более высоким КПД и выбросами NO x ниже 25 частей на миллион. В 1991 году он запускает GT13E2. В турбине используется одна установленная наверху камера сгорания SILO.

                  1988 LM6000 Спущен на воду

                  GE расширяет парк LM за счет турбины LM6000, созданной на основе турбовентиляторного авиационного двигателя CF6-80C2 с большим байпасом. Двухвальная высокопроизводительная газовая турбина простого цикла имеет мощность до 36,6 МВт и КПД 41,9% в рейтинге ISO.

                  1990 Начало эры F-класса

                  Первая машина F-класса, 7F мощностью 147 МВт с TIT 2300F, начала эксплуатироваться в Virginia Electric & Power Co.(VEPCO) Chesterfield Power Station 6 июня 1990 года. Хотя прототип первоначально использовался для испытаний в простом цикле, прежде чем он был преобразован в комбинированный цикл в 1992 году, источники широко сообщают, что он имел КПД 45,2% и общую выходную мощность. 214 МВт в режиме комбинированного цикла (и 150 МВт и 34,5% в режиме простого цикла). По данным группы пользователей 7F, Chesterfield 7 ознаменовал начало золотой эры газотурбинных технологий (которая, по мнению некоторых отраслевых обозревателей, закончилась в 2015 году).Группа также отмечает, что машины F-класса с годами стали более сложными, чтобы соответствовать все более строгим экологическим нормам и целям владельцев по повышению эффективности и доступности / надежности.

                  GE отмечает, что технология F была первоначально разработана в 1980-х годах, когда она представляла собой «качественный скачок в рабочих температурах, технологии охлаждения и аэротермических характеристиках газовых турбин большой мощности». С тех пор, как GE представила MS7001F в 1987 году, дизайн которого был обусловлен «спросом на более эффективные установки с меньшими выбросами и более низкой стоимостью (на кВт / час)», технология была расширена и уменьшена, и сегодня она доступна в различных вариантах. от 51 МВт для 6F.01 простого цикла до более чем 1000 МВт для электростанции комбинированного цикла 3 × 1 7F.05. Семейство расширилось до 6F и 9F. По всему миру было установлено более 1500 машин F-класса с различными приложениями: от производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии до механических приводов, в самых разных отраслях, таких как выплавка алюминия, нефтеперерабатывающие заводы и пищевая промышленность.

                  1991 Коммерческий сухой с низким содержанием NO x Раствор

                  В то время как GE начала разрабатывать и испытывать сухие системы сжигания с низким содержанием NO x (DLN) в 1970-х годах, в 1991 году она представляет свои первые коммерческие системы сжигания DLN для газовых и газовых турбин большой мощности.В результате исследований было получено решение DLN-1 для турбин E-класса и решение DLN-2 для турбин F-класса; последнее также применялось к машинам класса EC и H. В 2015 году GE представила систему сгорания DLN2.6 + для новых и существующих газовых турбин 7F, а в мае 2018 года анонсировала «гибкое» решение для модернизации, которое сочетает в себе камеру сгорания DLN 2.6+ с технологией осевого каскадирования топлива. Ранее в этом году компания заявила, что завершила первую установку новой газовой электростанции, которая может снизить выбросы NO x до 5 частей на миллион.

                  1992 Первый 9F

                  159-МВт 7F с 2350F TIT начинает работу на другом блоке Chesterfield (Chesterfield 8) в Вирджинии, а первый 9F начинает работать в режиме простого цикла на площадке EDF в северной части Парижа. GE совместно с Alstom разработала турбину мощностью 212 МВт.

                  1992 GT13E2

                  ABB представляет на рынке газовую турбину GT13E2 мощностью 166 МВт. По сравнению с GT13E, GT13E2 имеет более высокий TIT, равный 2012 F, и увеличивает передаточное число компрессора с 13.От 9: 1 до 15,0: 1. GE по-прежнему предлагает модель турбины сегодня. По его словам, GT13E2 2017 выдает 210 МВт при КПД простого цикла 38% и КПД комбинированного цикла более 55%.

                  1996 Силовая установка на колесах

                  GE представляет TM2500, переносное авиационное устройство, устанавливаемое на прицеп, — «силовую установку на колесах».

                  1997 Конкурс F-класса уступает GT24 / GT26

                  Компания

                  представила в 1987 году модель Frame 7F мощностью 150 МВт — первую модель F-класса — за ней в 1989 году последовала компания Westinghouse (в сотрудничестве с Mitsubishi) с моделью 501F, а затем в 1991 году компания Siemens с ее V94.3. Вот почему, отмечает Эккард, компания ABB «решила использовать стратегию« прыжка через лягушку », чтобы догнать своих конкурентов». Компания выпустила свой собственный GT24 (60 Гц) / GT26 (50 Гц) в декабре 1991 года. Прототип GT24 мощностью 165 МВт был установлен на электростанции Gilbert в Нью-Джерси в 1993 году. «Представленное как революционное решение, оно было самым лучшим. компактная модель, доступная на рынке, и единственная, в которой используется последовательное сгорание с особенно высокой степенью сжатия », — отмечает он. Он также имел КПД 56%, что на 2–3% больше, чем у его конкурентов.Модель GT26 была спущена на воду в 1997 году. Газовая электростанция Rocksavage мощностью 770 МВт в Великобритании — одна из первых, оснащенных газовыми турбинами GT26.

                  2003 Начало эры H-класса

                  GE представляет первую систему H-класса (H-System), 9H, турбину мощностью 480 МВт, 50 Гц, с температурой горения 2600F, на электростанции Баглан-Бэй в Уэльсе. 9H — одновальная установка с комбинированным циклом — достигает температуры обжига значительно выше 2600F. Но, как отмечает Гюлен в своей книге от февраля 2019 года, хотя H-System «имела безоговорочный успех с технологической точки зрения, это был коммерческий провал.«Монокристаллические компоненты тракта горячего газа с улучшенными термобарьерными покрытиями увеличивают стоимость и сложность из-за более длительных, чем обычно, простоев в обслуживании, — отмечает он. Всего было построено всего шесть электростанций с комбинированным циклом H-System, которые продолжают работать на коммерческой основе, и хотя одна из этих электростанций — Энергетический центр Inland Empire с частотой 60 Гц — достигла заметного тепловыделения и параметров выбросов NO x , GE делает это. больше не предлагать H-System. Новейшие звезды линейки H-класса — это модели HA.

                  Однако запуск

                  GE H-System обострил конкуренцию среди крупных производителей газовых турбин, которые удвоили усилия по повышению эффективности газовых турбин. В 2011 году компания Siemens преодолела барьер теплового КПД 60% с помощью своей газовой турбины 8000H в Иршинге, Германия, газовой турбины, которая номинально имела тот же TIT, что и H-System (2732F), но более низкую температуру горения. Тем временем Westinghouse в сотрудничестве с Mitsubishi Heavy Industries (MHI) разработала промежуточную температуру обжига G-класса — технологию, которая теперь предлагается Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS).MHI также отказался от разработки технологии H и начал разработку J-класса, технология камеры сгорания которого основана на системе парового охлаждения, используемой в G-классе.

                  2005 Укореняется 6C

                  ПГУ мощностью 130 МВт с 2 корпусами 6C (6F.01) дебютирует в Турции. 6C, который теперь известен как 6F.01, был первоначально введен в эксплуатацию в 2003 г. и имел мощность 42 МВт, а после проверки площадки был повышен до 46 МВт. GE заявляет, что эта модель является лидером в отрасли по эффективности когенерации и комбинированного цикла для газовых турбин с диапазоном мощности менее 100 МВт.«Его огромная энергия выхлопных газов позволяет производить большое количество пара для выработки электроэнергии или когенерации. Он обеспечивает КПД более 58% в схеме с комбинированным циклом 2 × 1 и КПД более 80% в режиме когенерации », — говорится в сообщении.

                  2009 Обновление Alstom MXL2

                  Alstom представляет усовершенствованную газовую турбину GT26 MXL2 на электростанции Кастехон в Испании. Обновление MXL позволяет владельцам GT26 получить выгоду от новой оптимизации компрессора, а также улучшений покрытия и охлаждения турбин высокого и низкого давления.Это также продлевает срок службы оборудования. Хотя концепция MXL начиналась как стандартная функция нового парка GT13E2, Alstom также установила первую модернизацию MXL2 для своей газовой турбины GT13E2 на электростанции South Humber Bank в Великобритании в 2012 году.

                  GE сегодня предлагает модернизацию MXL2 в своих турбинах GT13E2, которые она приобрела у Alstom в 2015 году. Однако в рамках приобретения Alstom GE согласилась с Европейской комиссией продать часть портфеля газовых турбин Alstom для сохранения конкурентоспособности.Продажа включала в себя, в основном, технологию газовых турбин Alstom GT26 и J-класса GT36, а также некоторые контракты на обслуживание GT26, которые были проданы Ansaldo Energia. Тем не менее, GE сохранила все контракты на обслуживание GT24. Сегодня Ansaldo предлагает обновление MXL2 для GT26, а GE объединила это обновление в новом предложении, GT26 HE, которое было выпущено в 2019 году. Сегодня Ansaldo предлагает обновление MXL2 для GT26, а GE объединила это обновление в новом предложении. , GT26 HE, выпущенный в 2019 году.

                  2014 GE запускает линию HA

                  Отметив новую важную веху, GE представляет две новые турбины H-класса с воздушным охлаждением, 9HA (50 Гц) и 7HA (60 Гц), которые разработаны с помощью достижений в области материалов, аэродинамики и передового производства. Турбины также объединяют в себе преимущества новой цифровой эры, когда интегрированное программное обеспечение и аналитика повышают производительность и эффективность. GE говорит о турбинах, которые варьируются от 290 МВт (7HA.01) до 571 МВт (9HA.01.02), побьет рекорды по эффективности.

                  2015 GE приобретает энергетический бизнес Alstom

                  После одобрения регулирующими органами транзакции на сумму 10,6 млрд долларов в более чем 20 странах и регионах в ноябре 2015 года завершено приобретение GE энергетической деятельности Alstom.

                  Сделка — самая крупная сделка GE за всю историю. Джефф Иммельт, который в то время был генеральным директором GE, сказал, что приобретение GE дополнительных технологий Alstom, глобальных возможностей, установленной базы и таланта принесло немедленную выгоду для клиентов, в том числе для текущих проектов с использованием газовых турбин GE 7HA, HRSG и паровых турбин Alstom.Это также благо для ряда предлагаемых проектов. Однако в ноябре 2017 года другой бывший генеральный директор GE, Джон Фланнери, заявил, что показатели Alstom «явно ниже наших ожиданий». GE купила французскую компанию по четырем причинам: установленная база; широкая линейка продуктов на островах пара и мощности, которые, как ожидала GE, она могла бы продавать на нескольких рынках; синергия между операциями, затратами и доходами; и талант персонала Alstom, который в конечном итоге окупился. Но GE пострадала из-за того, что «рынок явно ниже того, что мы гарантировали в этом бизнесе», — сказал Фланнери.

                  2016 Развернут первый HA

                  Первый 9HA.01 мощностью 397 МВт с КПД 62,22% развернут на заводе EDF в Бушане во Франции. Проект — это завод POWER Top в 2017 году.

                  2017 LM9000 Спущен на воду

                  По мере того, как рыночный спрос на авиационные двигатели растет, чтобы помочь сбалансировать растущую долю возобновляемых источников энергии, GE представляет LM9000, силовую установку мощностью 67–75 МВт, созданную на основе авиационного двигателя GE-90, который установлен на Boeing 777.

                  2017 Перезапуск 6F.01 для распределенного рынка

                  Чтобы получить некоторое влияние на растущем рынке распределенной энергии, GE перезапускает турбину 6F.01, оснащая ее передовыми материалами и технологиями, заимствованными у газовых турбин GE H- и F-классов. Перезапущенная модель сначала устанавливается на газораспределенном энергетическом проекте Хуанэн Гуйлинь. 6F.01 мощностью 50 МВт на этом проекте может похвастаться КПД комбинированного цикла 57% и коэффициентом использования топлива 81,15%.

                  2017 7HA.02 Веха

                  На проектах Exelon’s Wolf Hollow и Colorado Bend в Техасе впервые была представлена ​​турбина 7HA.02. Обе станции сконфигурированы как многовальные 2 × 1 с общей мощностью более 1000 МВт на каждой площадке.

                  2017 Первая 7HA.01

                  GE и Toshiba совместно устанавливают шесть газовых турбин 7HA.01 и две паровые турбины на тепловой электростанции Ниси Нагоя компании Chubu Electric Co. в префектуре Аити, Япония. Первый блок из трех блоков введен в промышленную эксплуатацию в сентябре 2017 года.Блок 1 достиг уровня общего КПД комбинированного цикла 63,08%, что является еще одним мировым рекордом наивысшего КПД. Второй блок из трех блоков был введен в промышленную эксплуатацию в конце марта 2018 года. В 2018 году проект был построен на заводе POWER Top.

                  2018 Двухтопливный HA

                  В июне 2018 года PSEG Power, дочерняя компания PSEG, начинает коммерческую эксплуатацию своей электростанции комбинированного цикла Sewaren 7 в Нью-Джерси. Блок 540 МВт, 7ГА.02, это первая в мире двухтопливная турбина H-класса. Установка предназначена для работы на двух видах топлива, включая природный газ и мазут со сверхнизким содержанием серы (ULSD). Возможность использования двух видов топлива позволяет использовать ULSD в случае перебоев в поставках природного газа, повышая надежность и надежность установки.

                  2019 Первая 9HA.02

                  Самая большая на сегодняшний день турбина HA

                  GE — турбина 9HA.02 мощностью 571 МВт — отправлена ​​компании Southern Power Generation Sdn Bhd (SPG) для ее новой электростанции Track 4A, парогазовой электростанции мощностью 1440 МВт в Пасир-Гуданге, Джохор, Малайзия.Он будет состоять из двух генераторных блоков, каждый из которых оборудован газовой турбиной 9HA.02, генератором и ПГРТ производства GE.

                  2019 GT26 HE Спущен на воду

                  GE представляет модернизированную модель GT26 High Efficiency (HE), сочетающую технологии GE и Alstom, для обеспечения широкого распространения возобновляемых источников энергии. Uniper установит турбину на электростанции Энфилд в Великобритании в 2020 году. «Если вы думаете об обновлениях, которые мы делали в прошлом, они были, как я бы сказал, частичными, либо AGP на пути горячего газа. [усовершенствованный газовый тракт], о котором вы, возможно, знаете, камера сгорания или компрессор.С HE — высокоэффективным обновлением — мы фактически задействуем каждый модуль. Мы изучаем турбину низкого давления, компрессор и камеру сгорания », — сказал в марте POWER Амит Кулкарни, генеральный менеджер подразделения продуктовой линейки класса F / H в GE Power Service. «Итак, это наиболее совершенное обновление для этой модели, в котором сочетаются технологии как F, так и наших устройств класса HA. Он также сочетает в себе технологии и опыт GE и Alstom ».

                  —Sonal Patel — младший редактор POWER.(@POWERmagazine, @sonalcpatel)

                  Газовые турбины


                  Узнайте об истории и развитии газовой турбины.

                  газовая турбина стала важным, распространенным и надежным устройством в области энергетики, транспорта и других приложений. Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, она может сжигать самые разные топлива (что способствует его большой универсальности).

                  Использует газовых турбин:

                  Есть Есть много видов газовых турбин длиной от 1 до 10+ метров. Газовые турбины бывают самых разных форм, чтобы удовлетворить самые разные потребности в энергии от управления танками, реактивными самолетами и вертолетами до выработки электроэнергии и промышленное использование энергии.

                  В На этой веб-странице мы обсуждаем газовые турбины , используемые для производства электроэнергии .

                  Позже вы можете узнать о многих других сложных формах газовой турбины перечислено в вики страница.

                  1. Как это работает
                  2. Краткая история газовых турбин
                  3. Разработка газовых турбин в General Electric, Арне Чердак
                  4. Системы управления газовой турбиной

                  1. Как это работает:

                  Газовая турбина используется для получения механической энергии из горючего топлива.В газе турбины, используемые для превращения промышленной / электрической энергии в механическую. поставляется в виде вращающегося вала (в отличие от герметичного тяга газотурбинного реактивного двигателя). Этот вал имеет огромное количество мощности и крутящего момента.

                  Использование газовая турбина с валом:

                  Вал может быть подключенным к другому оборудованию для выполнения различных видов работ, таких как: вращая ротор вертолета, запуская компрессор (который «давит» газ в конденсированную форму для использования в промышленных приложениях) или генерации электроэнергия.

                  Газовая турбина полезен в нашем современном мире, потому что он относительно компактен по размеру и делает много энергии. Газовые турбины используются в системах резервного питания. в Манхэттене, например, когда сеть выходит из строя из-за стихийного бедствия, газовые турбины включаются и могут производить электроэнергию для аварийных нужд.

                  Газовые турбины используются на нефтяных платформах для выработки энергии. Нефтяная платформа похожа на небольшой город, изолированный от воды, поэтому требует много энергии и не имеет много места.Газовые турбины также используются в масле. нефтеперерабатывающие заводы, чтобы производить мощность для крекинга процесс.

                  Обвязка мощность взрыва: Как работает устройство:

                  Исходный рисунок выше: General Electric.

                  газовая турбина сжигает топливо в камере сгорания высокого давления, продукты из них принудительно попадают в турбину. Турбина специально спроектирована лопасти, прикрепленные к центральному валу, и как газы под высоким давлением протекает, вал вращается.Вал вращается с невероятной силой. Вал часто соединен с генератором, который вырабатывает электроэнергию. Иногда вал подсоединяется к компрессору. Компрессоры используются для сжатия газа или пара для множества промышленных и коммерческих целей.

                  Наручные часы видео ниже, чтобы узнать подробности о том, как работает газовая турбина:

                  2.Краткая история газовой турбины:

                  Газ турбины, разработанные в двух областях техники: паровая турбина, и двигатель внутреннего сгорания. Работа по обоим этим направлениям помогла привели к «Современной газовой турбине» периода после 1940-х годов.

                  1500 — 1870-е годы: Леонардо да Винчи, Джионванни Бранка, Джон Барбер и другие. упоминать или проектировать устройства, в которых для создания движения используется горячий газ или пар.Одновременно работают Сэмюэл Браун, Сади Карно, Сэмюэл Морел, Уильям. Барнетт и другие разрабатывают конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Базовое понимание и теория горения и поведения газов в закрытых помещениях. пространства развита.


                  Паровая турбина by GE, нажмите на изображение, чтобы увидеть увеличенное фото

                  Пар и газотурбинный рабочий комбинат:

                  Сэр Чарльз Парсонс построил первую паровую турбину, используемую в энергетике. станция в Кембридже, Англия.Чарльз Кертис (США) разрабатывает другой дизайн и продает патент E.W. Райс в General Electric. Райс дает Кертису всю рабочую силу и ресурсы, необходимые для создания самого мощного пара в мире турбины, которые продаются по всему континенту. Доктор Сэнфорд Мосс разрабатывает диссертацию по газовым турбинам в 1903 году, он присоединяется к GE в Массачусетсе. Мосс развивает супертурбокомпрессор во время Мировая война 1.Это устройство использует горячие выхлопные газы из внутреннего двигатель внутреннего сгорания для привода турбинного колеса, работающего от центробежного компрессор. Это устройство увеличивало выходную мощность двигателя. В 1918 году GE открывает подразделение по производству газовых турбин. Это готовит почву десятилетия спустя GE возглавит индустрию коммерческих газовых турбин. Д-р А.А. Гриффит развивает важные теории относительно потока газа. прошлые аэродинамические поверхности по сравнению с предыдущим методом использования проходов.


                  Реактивные двигатели использовать газотурбинную технологию. Это применение газовых турбин было разработано сначала сэром Фрэнком Уиттлом, Гансом фон Ойаном, доктором Францем Анслемом и другими с 1930-42 годов. Еще одна тема — разработка реактивных двигателей. обсуждается на отдельной странице.

                  The первая современная газовая турбина:

                  BCC Коричневый Бовери & Cie (Швейцария) ведет разработку газовых турбин для коммунального хозяйства. производство электроэнергии, начиная с 1930-х гг.Рауль Патерас де Пескара, Ханс von Ohain, Max Hahn разрабатывают собственные проекты за пределами BCC Brown Boveri. В 1936 году компания BCC Brown Boveri построила велокотел с наддувом для нефтеперерабатывающего завода. в Пенсильвании, который использовался в процессе каталитического крекинга для масло. В 1939 году установлена ​​газовая турбина мощностью 4 МВт. в Невшателе, Швейцария. Теперь вы можете увидеть эту турбину на выставке Бирр, Швейцария. Работал с 1939 по 2002 год.

                  Первый серийно продана газовая турбина в Западном полушарии, используемая для выработки электроэнергии был установлен в 1949 году на станции Белл-Айл, штат Оклахома, США.Основная группа инженеров General Electric разработали эффективный и мощный дизайн, который лег в основу многомиллиардной индустрии. В дизайн привел к взрывному росту продаж газовых турбин во всем мире. Газовые турбины наконец занял прочное место в надежном производстве электроэнергии после 1950.

                  Пионеры газовые турбины 1949 года в GE включают: Брюса Бакленда «Мистер Газовая турбина», Нил Старки (GT Control Genius), Арне Лофт *, Энди Смит, Боб Крамер, Боб Хендриксон *, Дик Ноэ, Том МакКоун, Аль Бойко, Билл Тейлор, Голди Голдсворт, Фрэнк Йипл, Джордж Фуснер, Эдди Уимет, Энди Дарджис, Рой Линн, Джон Бак, Фил Белл, Фред Каммингс, Фернан Померло.

                  * Доступны видеолекции Арне Лофт и Боба Хендриксона


                  Вверху: инженеры по ракетным и газотурбинным двигателям Испытательный полигон на Мальте

                  3. Инженерный форум:

                  Газ Разработка турбины в General Electric
                  , Arne Loft

                  Брюс Бакленд начал работать в GE в августе 1923 г. и ушел на пенсию в 1966 г., проработав 42 года. услуга.Он сыграл важную роль в разработке многих ранних газовых турбины, которые сделали GE одним из ведущих поставщиков газовые турбины. Первая половина его трудовой карьеры прошла в паротурбинный бизнес, а вторая половина — газотурбинный. Следующая информация была извлечена из записанного на пленку интервью. с Брюсом в 1980 году:

                  Примерно 1937 год, GE Подразделение локомотивов и вагонного оборудования в Эри, штат Пенсильвания, хотели, чтобы компания разработала и изготовила двигатель для своих локомотивов, а не покупать чей-то дизель.А. Р. Смит, который тогда возглавлял Группу турбиностроения. ответил, организовав команду людей в Паровую Турбину. Инженерная секция, в том числе Кенни Солсбери, Алан Ховард, Джин Хантсигер, Ларри ЛаРек, чтобы изучить возможности. Исследования были прерваны в 1941 году в результате встречи Алекса Стивенсона и Глен Уоррен с доктором Дюраном, главой N.A.C.A. (Предшественник НАСА), и тогда GE было приказано отложить свои планы по локомотивный двигатель и обратим внимание на авиационные двигатели.В этот период Рой Шульц и полковник Дон Керн, которые были в Англии, исследуя реактивный двигатель Уиттла, отправить образец двигателя Whittle в группу нагнетателей.

                  Доктор Сэнфорд Мосс продолжил исследования нагнетателя в Линне, Массачусетс, после Первой мировой войны, поэтому у Линн был хороший нагнетатель. подразделение, которое поставляет нагнетатели типа B почти во все Бомбардировщики и другие самолеты, использовавшиеся во ВОВ.Линнский отдел получил указание разработать реактивный двигатель типа Уиттла. В результатом стал И-16 с тягой 1600 фунтов, использованный для питания Колокол XP-59. И-40 был следующей конструкцией реактивного двигателя с 4000 фунты тяги. Обе работы по проектированию двигателей были очень секретными. на ранних стадиях.

                  Тем временем Алан Ховард и его группа разработали TG-100, винтовой реактивный самолет . который развивал 2000 лошадиных сил на винте и приблизительно 500 лошадиных сил в реактивном двигателе.Первый полет был на XP-81 Orion. самолет с ТГ-100 в носовой части с винтом и реактивный самолет И-40 в хвосте. Удаление стойки и увеличение размера вдвое ТГ-100 производил осевой поток, чисто реактивный двигатель конструкции: ТГ-180 с тягой 4000 фунтов. Это было примерно в это время в 1944 году Брюсу поручили проект по испытанию ТГ-180, который был построен в Скенектади. Позже ТГ-180 стал двигателем P-84, P-86, B-45 и B-47.

                  Двигатель локомотива конструкции был перезапущен в середине 1946 года. и протестирован в корп. 49 в следующем году. Затем последовали тесты с локомотивом в Эри, во время которого возникло несколько конструктивных проблем обнаружены, в том числе усталостные разрушения второй ступени ковш в течение первых трехсот часов эксплуатации. После завершение локомотивных испытаний в Эри и некоторые начальные пробеги на Никелевая плита и железные дороги Пенсильвании, локомотивная единица был передан в аренду Union Pacific.Union Pacific управлял им около одного год между Шайенном и Лос-Анджелесом до заказа 20 единиц в феврале 1952 г., в основном для перевозки грузов. К тому времени GE произвела два Bangor, два Central Vermont и один Central Локомотив штата Мэн. Затем последовала отгрузка первого газа. турбина для коммунального использования Texas Power and Light в конце 1952 года, MS3001. Затем GE продала 20 единиц новой двухвальной версии, трубопроводный газ.К декабрю 1979 г. одна из таких установок на Пекосе Речной вокзал отработал 200000 часов, что побудило Ховарда Перри, чтобы отпраздновать это событие, организовав вечеринку в Эль-Пасо. Тем временем GE начала получать заказы на многие «газоперекачивающие машины».

                  В начале 1950-х годов GE поставила 10 газовых турбин / компрессоров движется к Creole Petroleum, чтобы создать давление в пласте в миле ниже поверхности озера Маракайбо в Венесуэле.Этот был первый раз, когда кто-либо поставил такую ​​станцию ​​семь или восемь миль от берега в озере. Это было очень успешно. Десять газа турбины и компрессоры были смонтированы на платформе примерно два футбольных поля размером с 364 железобетона сваи, около одного квадратного метра и 120 футов в длину, с нижним половина в грязь, а верхняя половина в озере и по поверхности.

                  В тот же период у газовых турбин возникли проблемы с сжиганием бункера. Топливо «C». По окончании шестимесячного периода тестирования GE разработала схема обессоливания с использованием центрифугирования ДеЛаваль для удаления натрий и добавить магний, чтобы предотвратить коррозию ванадия. В результате образовался пепел, который сбрасывался при выключении и оказалось удовлетворительным решением при условии, что турбина эксплуатировался с перерывами в обслуживании.

                  Между тем, Union Pacific все еще искал газовая турбина для замены своих дизелей мощностью 9000 л.с. Локомотив Эри Персонал предположил, что подходящий размер для локомотива тяга была 4500 л.с., а если требовалось больше мощности, то турбины следует укладывать в ряд, аналогично дизелям. Однако Скенектади процитировал газовую турбину мощностью 8500 л.с. в 1952/1953 году, и Union Pacific заказал 30 шт.Это был смелый замысел, рассчитанный на длительный срок службы. всего с двумя опорными подшипниками. Вдобавок был осевой резонанс потока и некоторые машины «на испытаниях» теряют ведра и потерпели сбои динамических компонентов, что привело к очень много проблем. Они были успешно очищены, в том числе ранние поломки колес, которые удалось преодолеть путем разработки метода горячего растяжения и хладостойкости турбинных колес, которые все еще используется сегодня.

                  Однако стоимость газовых турбин превышала рыночную. и в начале 60-х годов были приняты две концепции, чтобы для снижения общей стоимости: (1) Поместите турбину в упакованный силовая установка и (2) предварительный заказ на поставку через шесть месяцев цикл (как соревнование) вместо одного года. К счастью для GE, крупное отключение электроэнергии в 1965 году в районе Нью-Йорка произошло в на этот раз и один из газовых баллонов Long Island Light and Power Utility. турбины подхватили систему с «черного старта».Данное мероприятие вкупе с решением технических проблем с Дизайн рамы 5 стал импульсом, необходимым для переворота бизнеса. и считается поворотным моментом в бизнесе газовых турбин.

                  Особая благодарность Арне Лофту за этот раздел. Присоединяйтесь к Эдисону Команда Технического центра в качестве волонтера и создаст свою собственную инженерную разработку история известна.

                  4.Системы управления газовой турбиной:

                  Газ турбины — чрезвычайно сложные устройства, требующие точного контроля работать. Инженеры по управлению в General Electric первыми разработать надежную систему управления. Нил Старки разработал механический контроль, который был надежным в 1940-е годы. Нужна была лучшая система используя компьютеры и электронику (которая сама только что была разработана в то время).Эта первая электронная система была разработана Арне Лофтом, инженер-механик / электрик, работающий в GE в Скенектади, Нью-Йорк. Ниже приводится его история разработки первого Speedtronic Control. Система. (Позже Speedtronic превратился в большую линейку продуктов, не только газовые турбины, но паровые турбины и другие устройства).

                  Видео на первой системе управления Speedtronic ниже:

                  1980-е годы:

                  The 7 F Gas Турбина General Electric (видео Youtube):


                  Связанные темы:

                  Нравится нас на Facebook

                  Источники:

                  -История Газовая турбина с Бобом Хендриксоном от Фрэнка Хаккерта и Эдисона Технический центр
                  — Эдисон представляет: интервью с Арне Лофтом Эдисоном Технический центр
                  -Википедия (Двигатель внутреннего сгорания, записи газовой турбины)
                  -О.com Inventors
                  -The General Electric Story в зале истории
                  — ASME.org -Belle Isle Gas Turbine
                  — The ABB Group, History web page

                  границ | Мониторинг вибрации газотурбинных двигателей: подходы к машинному обучению и их проблемы

                  Введение

                  Измерения вибрации обычно считаются надежным индикатором общего состояния машины (глобальный мониторинг). Общий принцип, лежащий в основе использования данных о вибрации, заключается в том, что, когда начинают развиваться неисправности, динамика системы изменяется, что приводит к моделям вибрации, отличным от тех, которые наблюдаются в исправном состоянии контролируемой системы.В последние годы производители газотурбинных двигателей обратили свое внимание на повышение надежности и доступности своего парка, используя подходы к мониторингу состояния на основе данных и вибрации (King et al., 2009). Эти методы обычно предпочтительнее для стратегий онлайн-мониторинга по сравнению с подходом к моделированию, основанным на физике, при котором разрабатывается общая теоретическая модель и при ее разработке используются несколько допущений. В случае подходов к мониторингу состояния на основе данных модель, основанная на данных двигателя, может быть построена таким образом, чтобы можно было зафиксировать неотъемлемые линейные и нелинейные зависимости, в зависимости от метода, которые характерны для отслеживаемой системы.По этой причине производители двигателей видят необходимость применять такие подходы во время промежуточных испытаний, когда необходимо выявлять возможные дефекты на ранней стадии, до того, как произойдет полный отказ компонентов.

                  Из-за сложных процессов, происходящих в газотурбинном двигателе, и поскольку режимы отказа таких систем редко наблюдаются на практике, парадигма обнаружения новизны обычно применяется для разработки модели, управляемой данными (Тарасенко и др., 2009) , поскольку в этом случае для обучения нужны только данные, поступающие из работоспособного состояния системы.С другой стороны, традиционные подходы к многоклассовой классификации не так просто реализовать, поскольку невозможно получить данные и / или понимание (метки) для всех классов отказов. Основная концепция метода обнаружения новизны описана Pimentel et al. (2014): обучающие данные из одного класса используются для построения управляемой данными модели, описывающей распределение, к которому они принадлежат. Данные, не принадлежащие к этому классу, являются новыми / выбросами. В контексте газотурбинного двигателя разработана модель «нормального» состояния двигателя (класс 𝒩), поскольку данные доступны только из этого класса.Затем эта модель используется для определения того, классифицируются ли новые невидимые точки данных как нормальные или «новые» (класс 𝒜), путем сравнения их с распределением, полученным из данных класса 𝒩. Такая модель должна быть достаточно чувствительной, чтобы на очень ранней стадии идентифицировать потенциальные предвестники локальных неисправностей компонентов, которые могут привести к полному отказу двигателя. Затраты на стратегию непрерывного обслуживания (т.е. вывод оборудования из эксплуатации после отказа для замены) исключительно высоки, но, что наиболее важно, критически важны требования безопасности, и, следовательно, в таких системах требуются надежные механизмы сигнализации.

                  Подходы к обнаружению новинок используют машинное обучение и статистику. В этом исследовании мы будем использовать непараметрический подход, специфичный для отслеживаемого двигателя и основанный исключительно на данных для разработки модели. Область обнаружения новинок составляет значительную часть дисциплины машинного обучения, поэтому здесь будет упомянуто лишь несколько примеров литературы, посвященной применению мониторинга состояния двигателя с использованием машинного обучения. Некоторые из самых ранних работ в этой области стали возможны благодаря сотрудничеству Оксфордского университета и Rolls Royce (Hayton et al., 2000). Авторы в этой статье использовали данные о вибрации для обучения одноклассной опорной векторной машины (OCSVM). Так называемые отслеживаемые приказы (определяемые как амплитуды вибрации, сосредоточенные на основе частоты вращения вала двигателя и ее гармоник) использовались в качестве обучающих функций для OCSVM. OCSVM также был реализован для обнаружения надвигающейся нестабильности горения в промышленных системах сгорания с использованием измерений давления сгорания и высокоскоростных изображений сгорания в качестве входных обучающих данных (Clifton et al., 2007). Этот метод также был расширен в Clifton et al. (2014) для калибровки оценок новизны OCSVM в условных вероятностях.

                  Выбор функции ядра, используемой в OCSVM, значительно влияет на точность классификации. Поскольку ядро ​​определяет сходство между двумя точками, его выбор в основном зависит от данных. Однако ширина ядра является более важным фактором, чем выбор конкретной функции ядра, поскольку ее можно выбрать таким образом, чтобы гарантировать наилучшее описание данных (Scholkopf and Smola, 2001).Хотя методы ядра считаются хорошим способом внедрения специфичных для предметной области знаний в такой алгоритм, как OCSVM, выбор функции ядра и настройка ее параметров не так проста. В этом исследовании авторы следуют относительно простому подходу к определению как параметра функции ядра, так и параметра штрафа за оптимизацию для OCSVM. Параметр функции ядра, который был изменен, представляет собой ширину ядра радиальной базисной функции (RBF) γ вместе с параметром штрафа за оптимизацию ν.В общем, γ управляет сложностью описания обучающих примеров, а ν определяет верхнюю границу доли точек обучающих данных, которые находятся за пределами границы, определенной для данных класса 𝒩. Используя эти два параметра, можно найти компромисс между хорошей возможностью обобщения модели и хорошим описанием данных (обучающий набор данных) для получения точных и надежных прогнозов.

                  Схема обнаружения новизны, которая представлена ​​в следующих разделах, была разработана для газотурбинного двигателя, который работает на ряде альтернативных видов топлива с различным соотношением воздуха к топливу.Этот двигатель используется для изучения влияния таких рабочих параметров на его характеристики (например, выбросы выхлопных газов), и поэтому важно обеспечить раннее обнаружение надвигающихся неисправностей, которые могут иметь место во время этих испытаний. Поскольку мы применяем обнаружение новинок в глобальной системе, для мониторинга должен использоваться весь частотный спектр вибрации, а не конкретные полосы частот, соответствующие компонентам двигателя. Как будет показано ниже, можно ожидать больших амплитуд колебаний в любой области спектра.

                  Экспериментальная установка и описание данных

                  Экспериментальные данные, использованные в этой работе, были взяты из более крупного проекта, целью которого было охарактеризовать различные альтернативные виды топлива с точки зрения характеристик двигателя, например, расхода топлива и выбросов выхлопных газов. Альтернативные виды топлива, состоящие из обычного керосинового топлива Jet-A1 и биотоплива, показали многообещающие результаты с точки зрения сокращения выбросов парниковых газов и других показателей эффективности. В нескольких исследовательских программах изучались альтернативные виды топлива для авиации достаточно широко, как описано в Blakey et al.(2011). На установке, которая использовалась для тестирования различных альтернативных видов топлива при различных соотношениях воздух-топливо в двигателе, находится Honeywell GTCP85-129, который является вспомогательной силовой установкой типа турбовального газотурбинного двигателя. Таким образом, принцип работы этого двигателя следует типичному циклу Брайтона. Как показано на принципиальной схеме двигателя на рис. 1, двигатель втягивает окружающий воздух из впускного отверстия (1 атм) через центробежный компрессор C1, где он повышает свое давление, ускоряя жидкость и пропуская ее через расширяющуюся секцию.Давление текучей среды дополнительно повышается во втором центробежном компрессоре C2 перед смешиванием с топливом в камере сгорания (CC) и воспламенением для добавления энергии в систему (в виде тепла) при постоянном давлении. Газы с высокой температурой и давлением распространяются через турбину, которая приводит в действие два компрессора, генератор G мощностью 32 кВт, который обеспечивает электрическую мощность самолета, и вспомогательное оборудование двигателя (EA), например топливные насосы, через редуктор понижающей скорости.

                  Рисунок 1 .Принципиальная схема газотурбинного двигателя экспериментальной установки, изображающая основные особенности.

                  Выпускной клапан (BV) двигателя позволяет отводить высокотемпературный сжатый воздух (~ 232 ° C при 338 кПа абсолютного давления) в кабину самолета и обеспечивать пневматическую мощность для запуска основных двигателей. Это позволяет испытывать двигатель в различных режимах работы, поскольку массовый расход воздуха к топливу, который поступает в CC, может изменяться в зависимости от положения BV. Когда BV открывается, частота вращения турбины будет снижаться, если не будет добавлено топливо для компенсации потерянной работы.Потери энергии возникают из-за уменьшения работы, выполняемой w c 2 рабочей жидкости двигателя, когда она проходит через вторую ступень сжатия. Количество потерянной работы пропорционально массе отводимого воздуха м отвод и может быть выражено как w c 2 = м отвод c p dT , с c p , представляющая теплоемкость рабочей жидкости, и dT — перепад температур на второй ступени сжатия.Поскольку частота вращения вала должна оставаться постоянной на уровне 4356 ± 10,5 рад / с, контроллер расхода топлива достигает этого, регулируя давление в топливной магистрали, нагнетая поток топлива различной массы в CC.

                  Увеличение массового расхода топлива, поступающего в CC для поддержания постоянной скорости вращения вала без последующего увеличения массового расхода воздуха, приводит к повышению температуры выхлопных газов, как показано в таблице 1. Это можно объяснить тем, что при Это недостаток кислорода, необходимый для полного сгорания поступающего распыленного топлива, больше капель топлива переносятся дальше по потоку от CC, пока они в конечном итоге не сгорят.Это постепенное горение топлива вдоль участка сгорания заставляет связанное с ним пламя распространяться дальше в сторону зоны разбавления. Следовательно, происходит недостаточное охлаждение газового потока, что приводит к более высокому выходу из камеры сгорания и, в свою очередь, к температурам выхлопных газов. Это также означает, что существует верхний и нижний предел температуры выхлопных газов, который контролируется и регулируется электронным регулятором температуры.

                  Таблица 1 . Усредненные параметры работы двигателя для трех режимов работы на топливе Джет-А1.

                  Рассмотрены три режима работы при изменении BV на три позиции. Эти режимы типичны для вспомогательного энергоблока и соответствуют конкретной нагрузке турбины и соотношению воздух-топливо. Таким образом, нагрузка турбины зависит исключительно от отводящей нагрузки, в то время как нагрузка на вал (объем работы, необходимый для приведения в действие генератора и ЭП) остается постоянной во всех трех рабочих режимах. При использовании обычного керосинового реактивного топлива Джет-А1 средние значения основных параметров двигателя изменяются на трех режимах работы, как показано в таблице 1.Что касается режима 1, двигатель BV полностью закрыт; нет дополнительной нагрузки на турбину, в то время как режим 2 является настройкой средней мощности и используется, когда главные двигатели выключены и есть требование для работы гидравлических систем самолета. В режиме 3 двигатель BV полностью открыт, что соответствует максимальному уровню нагрузки на турбину и температуре выхлопных газов. Этот режим работы выбирается, когда для запуска главных двигателей самолета требуется пневматическая энергия, за счет подачи воздуха под высоким давлением, достаточного для вращения лопаток турбины, до тех пор, пока не будет достигнут автономный режим мощности.

                  Пьезоэлектрический акселерометр с чувствительностью 10 мВ / г был установлен на опорной конструкции двигателя с частотой дискретизации 2 кГц ( f s = 2 кГц). Продолжительность каждого теста составляла 110 с. В качестве топлива рассматривались смеси Jet-A1 и биотоплива для реактивных двигателей [гидрообработанные сложные эфиры и жирные кислоты (HEFA)]. Удельная плотность энергии HEFA составляет 44 МДж / кг, и, таким образом, он может выделять такое же количество энергии для данного количества топлива, что и Jet-A1. Массовые доли биотоплива, смешанного с Jet-A1 в этом исследовании, следующие: 0, 2, 10, 15, 25, 30, 50, 75, 85, 95 и 100%.Для сравнения также рассматривались дополнительные смеси топлив: 50% сжиженный природный газ (СПГ) + 50% Jet-A1, 100% СПГ и 11% толуол + 89% растворитель Banner.

                  На рисунках 2 и 3 показаны примеры нормированных ускорений во временной и частотной областях соответственно. Нормализация была выполнена путем деления каждой амплитуды ускорения во временной и частотной областях на соответствующее максимальное значение, то есть нормализованную единицу, так что все амплитуды, соответствующие различным наборам данных, изменяются в одном диапазоне [0, 1].Во временной области показано, что существуют определенные условия двигателя, например, 85% Jet-A1 + 15% HEFA, в которых вибрационные характеристики двигателя, работающего в установившемся режиме, демонстрируют сильные нестационарные тенденции. В то время как для таких условий, как 50% Jet-A1 + 50% HEFA, вибрационные характеристики содержат периодические характеристики, что более четко видно на графиках в частотной области. Обратите внимание, что фактическое зарегистрированное время ускорения для каждого состояния двигателя составляло 110 с, но для ясности на графиках показаны только 2 с.На Рисунке 3 показано, что при условии 85% Jet-A1 + 15% HEFA двигатель испытывает самый высокий общий уровень амплитуды во всем спектре в режимах 1 и 3. В то время как в режиме 2 двигатель работает при условиях 50% Jet-A1 + 50% HEFA демонстрирует самые высокие уровни вибрации во всем частотном спектре. Вышеизложенное демонстрирует, что изменение соотношения воздух-топливо изменяет статистические свойства наборов данных и, следовательно, частотную характеристику двигателя для различных топливных смесей.Для режимов 1 и 3 при условии 50% Jet-A1 + 50% HEFA присутствует сильная частотная составляющая на 100 Гц. Сильная периодичность также присутствует для 100% СПГ с той же частотой. Следовательно, глядя на данные, мы можем выделить две основные группы, то есть те, которые содержат некоторые сильные периодические шаблоны, и те, которые не разделяют эту характеристику и в этом случае могут быть нестационарными, если соответствующая оценка их статистики во временной области подтверждает что.

                  Рисунок 2 .Нормализованные временные графики вибрации двигателя для четырех различных топливных смесей при самом высоком тестируемом соотношении воздух-топливо.

                  Рисунок 3 . Графики нормализованной спектральной плотности мощности вибрации двигателя на пяти различных топливных смесях от самого низкого (режим 1) до самого высокого (режим 3) отношения воздух-топливо.

                  Трудно дать теоретическое объяснение физического контекста полученных вибрационных откликов без действительной основанной на физике модели, которая может предсказать вибрационный отклик двигателя как результат системы, в которой, помимо контекста динамики, сложная термохимическая, и имеют место другие физические процессы.В то же время природа проблемы моделирования / мониторинга, если подходить к ней с точки зрения физики, предполагает, что проверка модели будет серьезной проблемой. Выбор стратегии, основанной на данных, решает эту проблему, поскольку исследуемая система (работающий двигатель) рассматривается как черный ящик.

                  Методы анализа данных

                  Как упоминалось в разделе «ВВЕДЕНИЕ», в этом исследовании используется структура машинного обучения для мониторинга состояния двигателей с использованием данных о вибрации.Это означает, что для разработки методологии, которая может использоваться для обнаружения новых моделей двигателя на основе данных о вибрации, следует предпринять три последовательных шага после этапа сбора данных. Это, в частности, предварительная обработка данных, извлечение признаков и разработка модели обучения нормальному поведению двигателя (Тарассенко и др., 2009).

                  Предварительная обработка исходных данных о вибрации

                  Чтобы улучшить способность схемы обнаружения новизны определять, принадлежит ли точка данных к классу 𝒩 или 𝒜, при удалении абсолютных значений перед извлечением признаков был применен метод предварительной обработки.Как было показано в Clifton et al. (2006), этот шаг имеет большое значение для системы обнаружения новинок, поскольку позволяет лучше различать два разных класса. Масштабирование и нормализация также важны для большинства систем мониторинга состояния для устранения любых нежелательных экологических или эксплуатационных эффектов в анализируемых данных (He et al., 2009). В качестве метода предварительной обработки он рассматривается для повышения производительности одноклассных классификаторов (Juszczak et al., 2002): это очень хорошая практика при работе с алгоритмами машинного обучения для масштабирования анализируемых данных, поскольку большие диапазоны абсолютных значений функций будут иметь тенденцию преобладать над теми, которые имеют меньшие диапазоны значений (Hsu et al., 2016). В этом исследовании цель состоит в том, чтобы увеличить разницу в амплитуде вибрации для классов 𝒩 и 𝒜, и поэтому данные выбираются для масштабирования в различных испытанных условиях (а не во времени).

                  Сначала была построена матрица размеров D X = { x 1 ,…, x N } класса 𝒩.Индекс i = 1,…, N используется для обозначения различных условий, которые были включены в эту матрицу, то есть различных топливных смесей в трех режимах работы. Отдельная матрица Z = { z 1 ,…, z L }, содержащая данные из обоих классов (25% условий двигателя относятся к классу 𝒜), была также построен. Эта предварительная маркировка двух классов была выполнена путем сборки матрицы со всеми необработанными данными (до предварительной обработки) и уменьшения ее размеров до 2 с помощью анализа главных компонентов (PCA) для ее визуализации.Наблюдаемым точкам данных в двумерном пространстве PCA, которые были далеки от остальных данных, была присвоена метка класса,, а всем остальным — метка класса.. Например, условию 85% Jet-A1 + 15% HEFA в Режиме 1 было присвоено прежнее обозначение.

                  Масштабированная версия матрицы X получилась следующим образом:

                  χi = xi − x¯ ∕ σx, (1)

                  , где вектор среднего определяется как x¯ = 1N∑Ni = 1 xi, а вектор дисперсии как σx = 1N∑Ni = 1 (xi − x¯) 2.Теперь масштабированная версия матрицы Z с индексом, обозначающим различные условия в матрице j = 1,…, L , содержащая данные из обоих классов, была получена следующим образом:

                  ζj = zj − x¯ ∕ σx. (2)

                  Функция Извлечение предварительно обработанных необработанных данных о вибрации

                  Процесс извлечения признаков следует за этапом предварительной обработки данных. Для этого выбирается преобразование вейвлет-пакета (WPT). Все коэффициенты преобразований шкалы времени используются в качестве входных данных для алгоритма, который подходит для линейного или нелинейного уменьшения размерности, анализа основных компонентов ядра (KPCA).Эта процедура преобразования данных с использованием вейвлет-баз и проекции на набор осей меньшей размерности выгодна в случаях, когда нет информации о характеристических частотах контролируемой механической системы.

                  Вейвлет-коэффициенты

                  Цель этого этапа — получить набор отличительных признаков из предварительно обработанных необработанных данных о вибрации, чтобы обучающая модель могла легко разделить два класса условий двигателя.Ранее на рисунке 3 было показано, что существует определенная степень несходства между условиями двигателя в отношении их амплитуд в частотном спектре. Следовательно, чтобы получить информацию как во временной, так и в частотной области из данных, необходимо использовать частотно-временные методы. Вейвлет-преобразование позволяет включать информацию о времени для частотных компонентов. Следовательно, нестационарные события можно анализировать с помощью вейвлет-преобразования. Ожидается, что данные могут быть описаны более эффективно, чем с помощью методов на основе Фурье, где любые нестационарные области стохастического сигнала не локализованы во времени.Выбор частотно-временного подхода, такого как вейвлет-преобразование, может быть лучшим вариантом для типа данных, обрабатываемых в этом исследовании. Простейший метод частотно-временного анализа, кратковременное преобразование Фурье, не будет оптимальным вариантом, поскольку размер окна фиксирован. Следовательно, существуют ограничения разрешения, определяемые принципом неопределенности, которые могут затруднять анализ потенциально нестационарных частей сигнала.

                  Вейвлет-преобразование решает проблему фиксированного размера окна за счет использования коротких окон для анализа высокочастотных компонентов (хорошая временная локализация) и больших окон для низкочастотных компонентов (хорошая частотная локализация).Пример вейвлет-преобразований, применяемых для приложений мониторинга состояния, был представлен в Fan and Zuo (2006). Существует несколько других частотных методов для приложений мониторинга, например, разложение по эмпирическим модам, как представлено в работе Antoniadou et al. (2015), которые могут предложить аналогичные преимущества вейвлет-преобразованию. Однако в данной работе выбран последний метод, потому что он очень прост в реализации и является проверенной концепцией, которая математически хорошо обоснована. Изначально вейвлет-преобразование было разработано для построения карты параметров расширения и трансляции.Расширение представляет масштаб с ≈ 1 / частота, а перенос τ относится к операции сдвига во времени. Рассмотрим состояние двигателя n th χ n ( t ), где t = {0,…, 110} s. Соответствующие вейвлет-коэффициенты можно рассчитать следующим образом:

                  c (s, τ) = ∫χn (t) ψs, τ (t) dt. (3)

                  Функция ψ s , τ представляет семейство высокочастотных функций кратковременной продолжительности и низкой частоты большой продолжительности функции прототипа функции ψ.Математически это определяется следующим образом:

                  ψs, τ (t) = 1 | s | ψt − τs, s> 0, (4)

                  , когда с <1, функция-прототип имеет меньшую продолжительность во времени, тогда как, когда с > 1, функция-прототип становится больше во времени, что соответствует высокочастотным и низкочастотным характеристикам, соответственно.

                  В Маллат (1999) дискретная версия уравнения. 3, а именно дискретное вейвлет-преобразование (DWT), было разработано как эффективная альтернатива непрерывному вейвлет-преобразованию.В частности, было доказано, что при использовании шкалы j и трансляции k , которые принимают только значения степеней двойки вместо промежуточных, все же может быть получено удовлетворительное частотно-временное разрешение. Это называется диадической сеткой вейвлет-коэффициентов, и функция, представленная в формуле. 4, становится набором ортогональных вейвлет-функций:

                  ψj, k (t) = 2j ∕ 2ψ2jt − k, (5)

                  , так что избыточность устраняется с использованием этого набора ортогональных вейвлет-баз, как более подробно описано в Farrar and Worden (2012).

                  На практике коэффициенты DWT получаются путем свертки χ n ( t ) с набором полуполосных (содержащих половину частотного содержания сигнала) фильтров нижних и верхних частот (Mallat, 1989). Это дает соответствующие поддиапазоны низких и высоких частот сигнала. Впоследствии подполоса нижних частот дополнительно разлагается по той же схеме после прореживания на 2 (половина выборок может быть исключена по критерию Найквиста), в то время как подполоса верхних частот не анализируется далее.Сигнал после первого уровня разложения будет иметь вдвое большее разрешение по частоте, чем исходный сигнал, поскольку он имеет половину числа точек. Эта итерационная процедура известна как двухканальное подполосное кодирование (Mallat, 1999) и обеспечивает эффективный способ вычисления вейвлет-коэффициентов с использованием сопряженных квадратурных зеркальных фильтров. Из-за плохого частотного разрешения DWT на высоких частотах для преобразования функций был выбран WPT. Разница между DWT и WPT заключается в том, что последний дополнительно разбивает поддиапазон более высоких частот.Принципиальная схема WPT до 2 уровней разложения показана на рисунке 4. Сначала сигнал χ n ( t ) свертывается с полуполосным фильтром нижних частот h ( k ) и фильтр верхних частот g ( k ). Это дает вектор вейвлет-коэффициентов c 1,1 , который фиксирует низкочастотное содержимое [0, f s /4] Гц и вектор вейвлет-коэффициентов c 2 , 1 , который захватывает высокочастотный контент ( f s /4, f s /2) Гц.После j уровней декомпозиции коэффициенты на выходе каждого фильтра собираются в матрицу c n , что соответствует состоянию n -го двигателя χ n . Обратите внимание, что каждый коэффициент имеет половину количества выборок, например χ n ( t ) на первом уровне разложения. В этом исследовании четыре уровня декомпозиции рассматривались как промежуточное значение.Вышеупомянутый процесс был повторен для остальных условий двигателя N -1, чтобы получить матрицу коэффициентов C = { c 1 ,…, c N }.

                  Рисунок 4 . Принципиальная схема преобразования вейвлет-пакетов до уровня разложения 2. На каждом уровне частотный спектр разбивается на 2 j поддиапазонов.

                  Низкоразмерные элементы

                  Матрица вейвлет-коэффициентов C представляет собой матрицу размерности D , т.е.е., он имеет те же размеры, что и исходный набор данных. Следовательно, элементы меньшего размера необходимы для предотвращения переобучения, которое связано с элементами большего размера. В этом исследовании PCA изначально использовался для целей визуализации, например, для наблюдения возможных кластеров точек данных для матрицы X . Его нелинейный эквивалент, KPCA, используется для уменьшения размерности, чтобы можно было зафиксировать нелинейные отношения между элементами.

                  Анализ главных компонентов — это метод, который можно использовать для получения нового набора ортогональных осей, которые показывают наибольшую дисперсию данных.Следовательно, C было спроецировано на 2 ортогональные оси из своего исходного размера D . В PCA собственные значения λ k и собственные векторы u k ковариационной матрицы S C из C получены путем решения 3 собственного значения проблема:

                  , где k = 1,…, D . Собственный вектор u 1 , соответствующий наибольшему собственному значению λ 1 , является первым главным компонентом и так далее.Двумерное представление C , то есть Y (матрица N × k ), может быть вычислено посредством линейной проекции с использованием первых двух собственных векторов:

                  В Schölkopf et al. (1998), был введен KPCA. Этот метод является обобщенной версией PCA, поскольку скалярные произведения ковариационной матрицы S C заменяются функцией ядра. В KPCA отображение ϕ двух точек данных, например.g., вектор вейвлет-коэффициентов n -й и m -й вектор c n и c m , соответственно, получают с помощью функции ядра RBF следующим образом :

                  k (cn, см) = ecn − cm22σKPCA2. (8)

                  Используя приведенное выше отображение, стандартный PCA может быть выполнен в этом новом пространстве признаков ℱ, которое неявно соответствует нелинейному главному компоненту в исходном пространстве. Следовательно, скалярные произведения ковариационной матрицы заменяются ядром RBF следующим образом:

                  Sϕ = 1 ∕ N∑Ni ϕciTϕci.(9)

                  Однако указанная выше матрица не может использоваться напрямую для решения проблемы собственных значений, как в формуле. 6, из-за его большого размера. Следовательно, после некоторой алгебраической обработки собственные значения ℓ d и собственные векторы ud могут быть вычислены для матрицы ядра 𝒦 (размером N × N ) вместо ковариационной матрицы (размером ℱ × ℱ). Следовательно, в KPCA вместо этого мы должны найти решение следующей проблемы собственных значений:

                  , где d = {1,…, N }, поскольку ℱ> N , количество ненулевых собственных значений не может превышать количество рабочих условий двигателя N (Bishop, 2006).Используя собственные векторы матрицы ядра, можно получить новые проекции Y = y1,…, yN отображенных точек данных вейвлет-коэффициентов ϕ ( c i ) на нелинейной поверхности. размерности d , которая может варьироваться от 1 до N .

                  Модель обучения для обнаружения новинок

                  Поддержка векторных машин в качестве инструмента для классификации предлагает гибкость искусственной нейронной сети, преодолевая при этом ее подводные камни.Использование функции ядра для расширения исходного входного пространства в пространство более высокой размерности для нахождения гиперплоскости линейного решения тесно связано с добавлением дополнительных слоев в искусственную нейронную сеть. Следовательно, алгоритм может быть адаптирован для лучшего соответствия характеристикам наших данных таким образом, чтобы повысить точность прогнозирования. Учитывая, что OCSVM формирует задачу квадратичной оптимизации, он гарантирует нахождение оптимального решения того места, где должна располагаться гиперплоскость линейного решения (Schölkopf et al., 2001; Шоу-Тейлор и Кристианини, 2004 г.). С другой стороны, можно получить локальный оптимум как решение для нахождения среднеквадратичной ошибки в искусственной нейронной сети с использованием алгоритма спуска градиента.

                  В качестве обучающих данных мы используем матрицу, полученную из KPCA, т.е. 𝒴 . Принимая во внимание, что низкоразмерные представления данных тестирования (из матрицы Z ) получаются путем выполнения того же преобразования признаков, выбора и т. Д.Методология OCSVM позволяет использовать функцию ядра RBF, которая отображает точки данных в 𝒴 таким же образом, как и в KPCA. Однако формулировка в наборе инструментов LIBSVM (Chang and Lin, 2011) немного отличается для ядра RBF. Учитывая две точки данных yn и ym, ядро ​​RBF, реализованное в OCSVM, определяется следующим образом:

                  k (yn, ym) = e − γyn − ym2. (11)

                  После того, как обучающие данные отображаются через ядро ​​RBF, источник в этом новом пространстве функций рассматривается как единственный член данных класса 𝒜.Затем определяется гиперплоскость, так что отображаемые обучающие данные отделяются от исходной точки с максимальным запасом. Гиперплоскость в отображенном пространстве признаков расположена в точке ϕ (yi) −ρ = 0, где ρ — общая переменная поля. Чтобы отделить все отображенные точки данных от начала координат, необходимо решить следующую квадратичную программу:

                  minw, ρ, ξ 0.5wTw + 1υN∑iξi − ρ при условии: (wϕ (yi)) ≥ρ − ξi, i = 1,…, N, ξi≥0, (12)

                  , где w — вектор нормали к гиперплоскости, а ξ называются резервными переменными и используются для количественной оценки ошибки неправильной классификации каждой точки данных отдельно в соответствии с расстоянием от соответствующей границы.Значение ν, которое было упомянуто ранее, отвечает за штрафные санкции за неправильную классификацию и ограничено ν ∈ (0, 1]. Решение, которое определяет, принадлежит ли невидимая точка данных y ∗, т. Е. Из матрицы Z , к любому из два класса условий двигателя могут быть созданы с помощью следующей функции:

                  gy ∗ = sgnwϕy ∗ −ρ. (13)

                  Для точки данных из класса 𝒜 gy ∗> 0, в противном случае gy ∗ ≤0. Обратите внимание, что из практических соображений проблема оптимизации в формуле. 12 решается введением множителей Лагранжа.Одна из основных причин этого заключается в том, что это позволяет записывать оптимизацию в терминах скалярных произведений. Это приводит к «уловке с ядром», которая позволяет обобщить проблему на нелинейный случай с помощью подходящих ядерных функций, таких как ядро ​​RBF, которое используется в этом исследовании.

                  Результаты и обсуждение

                  В этой работе ядро ​​RBF использовалось для отображения точек данных OCSVM в бесконечномерное пространство признаков, где может быть достигнуто линейное разделение двух классов.Применив OCSVM к нашей проблеме, мы получили широкий спектр формулировок функций ядра для использования. Ядро RBF — одно из самых популярных, поскольку оно подразумевает общие свойства гладкости для набора данных, предположение, которое обычно принимается во многих реальных приложениях, как более подробно обсуждается в Scholkopf and Smola (2001). Ядро RBF имеет два параметра, которые необходимо определить, чтобы адаптировать алгоритм OCSVM к характеристикам сигналов вибрации, ожидаемых в этом исследовании.Эти параметры называются шириной ядра γ и штрафом за оптимизацию ν. Наблюдая за изменением точности проверки α ν OCSVM на мелкой сетке значений γ и ν, можно было определить комбинацию этих двух значений, которая максимизирует α ν . Значения γ и ν были выбраны с шагом в 2, как это было предложено в практическом исследовании Hsu et al. (2016). Точность проверки рассчитывалась с использованием 10-кратной схемы перекрестной проверки для предотвращения переобучения данных.Как более подробно описано в Bishop (2006), схема перекрестной проверки используется, когда объем обучающих данных невелик. В таких случаях недостаточно данных, чтобы разделить их на наборы данных для обучения и проверки, чтобы исследовать надежность и точность модели. В нашем исследовании количество режимов работы двигателя относительно невелико по сравнению с количеством измерений в матрице характеристик. Таким образом, схема перекрестной проверки — возможное решение проблемы недостаточного количества обучающих данных.Более подробно, в этой схеме данные сначала делятся на 10 подмножеств одинакового размера. Каждое подмножество используется для последовательного тестирования эффективности классификации модели (которая была обучена на других девяти подмножествах). Каждая точка данных в наборе данных для обучения вибрации прогнозируется один раз. Следовательно, точность перекрестной проверки — это процент правильных классификаций в наборе данных виброобучения.

                  На рисунке 5 мы представляем два типичных результата изменения точности перекрестной проверки на сеточном пространстве параметров γ и ν.Эти результаты соответствуют точности перекрестной проверки, полученной путем обучения OCSVM с набором данных вейвлет-коэффициентов после «сжатия» с помощью PCA (правый график) и KPCA (левый график). Точность перекрестной проверки оценивалась с помощью ν. в диапазоне от 0,001 до 0,8 с шагом 0,002, тогда как γ находится в диапазоне 2 −25 и 2 25 с шагом 2. Выбор этого сеточного пространства для ν был сделан исходя из того, что этот параметр ограничен, так как представляет собой верхнюю границу доли обучающих данных, которые лежат не по ту сторону гиперплоскости [см. более подробную информацию в Schölkopf et al.(2001)]. В случае γ не было верхнего и нижнего пределов, поэтому был выбран относительно более широкий диапазон. В обоих случаях шаги были определены таким образом, чтобы вычислительные затраты оставались на разумном уровне. Как правило, для определения подходящих границ и размера шага при выборе размера сетки использовалась процедура проб и ошибок для данного набора данных о вибрации. Как видно из контурных графиков, поиск по сетке позволяет нам получить высокую точность проверки, когда выбрана соответствующая комбинация γ и ν.Для нашего набора данных эту комбинацию можно найти в основном при относительно низких значениях γ. По мере уменьшения значения γ попарные расстояния между точками обучающих данных становятся менее важными. Следовательно, граница принятия решения OCSVM становится более ограниченной, а его форма менее гибкой из-за того, что он будет придавать меньшее значение этим расстояниям. Обратите внимание, что примеры на рисунке 5 были получены с d = 100 для 𝒴 и D = 100 для Y (см. Низкоразмерные характеристики), с уровнем декомпозиции WPT j = 4 и (только для KPCA) ширина ядра γ KPCA = 1.Очевидно, что при использовании KPCA с ядром RBF максимальная точность перекрестной проверки составляет около 95%, в то время как при стандартном PCA точность классификации OCSVM относительно низка, то есть около 60%. Следовательно, есть преимущество использования KPCA перед стандартным PCA для конкретного набора данных, который используется в этом исследовании. Это ожидается, поскольку KPCA обнаруживает нелинейные отношения, существующие между элементами данных.

                  Рисунок 5 . Изменение точности перекрестной проверки с γ и ν для одноклассной опорной векторной машинной модели обучения с использованием функций анализа главных компонентов ядра (слева) и стандартного анализа главных компонент.

                  Метод поиска по сетке для нахождения «подходящих» значений для γ и ν дает преимущество, когда другие параметры, например, ширина ядра KCPA σ KPCA , не могут быть легко определены. Можно продемонстрировать, что α ν можно значительно увеличить по сравнению с фиксированным набором значений по умолчанию. Набор инструментов LIBSVM предлагает значения по умолчанию: ν = d −1 и γ = 0,5. На рисунке 6 точность проверки показана для различных значений ширины ядра KPCA σ KPCA и количества главных компонентов d для случаев, когда γ и ν были выбраны из поиска по сетке и когда им были заданы фиксированные значения по умолчанию. .Из этих двух графиков ясно, что параметры OCSVM γ и ν можно «настроить» так, чтобы точность проверки могла быть максимальной, независимо от выбора d и σ KPCA . Это наблюдение демонстрирует силу методов на основе ядра в целом, поскольку ширина ядра может иметь большое влияние на описание обучающих данных. В большинстве случаев выбор этого параметра необходим только для получения подходящей адаптации наших алгоритмов (Shawe-Taylor and Cristianini, 2004).Как можно видеть, выбирая каждый раз разные комбинации ν и γ (в соответствии с процедурой поиска по сетке), максимально достижимая точность проверки всегда близка к 100%. Это значительное улучшение по сравнению с соответствующей точностью, которую можно получить с использованием фиксированного набора значений. Более того, это демонстрирует, что «настроить» машину опорных векторов не так сложно, поскольку необходимо найти только два параметра, и это можно сделать с помощью процедуры поиска по сетке. Напротив, искусственная нейронная сеть требует, чтобы ее архитектура, скорость обучения градиентного спуска, среди других параметров, были указаны заранее, что значительно усложняет проблему «настройки» алгоритма.Тем не менее, самой сильной стороной машины опорных векторов является ее способность получить глобальное оптимальное решение для любого выбранного значения γ и ν, которые мы указали, так что ее обобщающая способность всегда максимальна.

                  Рисунок 6 . Изменение точности перекрестной проверки для различных значений d и σ KPCA для выбранных (слева) и фиксированных (справа) значений γ и ν.

                  Как было показано ранее на Рисунке 5, выбранное значение γ (из поиска по сетке) было очень маленьким.Это верно для каждого исследованного случая, например, для разных значений d . По этой причине можно сказать, что алгоритм лучше обобщается с менее сложной границей решения. Однако «настройка» OCSVM оказывается сложной задачей, поскольку точность прогнозирования (с использованием набора тестовых данных) ниже ожидаемой, то есть менее 50%. Большинство ошибок произошло для точек данных, ошибочно принятых как происходящие из класса 𝒜, тогда как в действительности они принадлежали классу. Вероятные причины неудовлетворительной работы OCSVM на наборе тестовых данных обсуждаются ниже:

                  • На этапе проверки OCSVM оцениваются только ошибки ошибочного отклонения данных из класса 𝒩.Можно предположить, что причина такой неправильной классификации может быть связана с ошибками в вычислении параметров γ и ν, оцененных при поиске по сетке. Что касается выбора γ и ν, было несколько попыток решить эту проблему другими способами, чем поиск по сетке. Например, в Xiao et al. (2015) авторы представили методы выбора ширины ядра γ OCSVM с помощью того, что они называют «геометрическими» вычислениями.

                  • Из-за характера данных существует много различий между условиями двигателя, а также внутри каждого условия.Следовательно, сложно разработать модель с использованием данных класса 𝒩, если характеристики каждого условия в пределах одного класса различны. Выбор подходящих обучающих данных является важным фактором для применяемых подходов, основанных на данных. В этом случае следует выбрать представление данных в областях с соответствующим временным разрешением, а выбранные алгоритмы распознавания образов потенциально не должны зависеть от обучения, а должны работать в адаптивной структуре.

                  Заключение

                  В этом исследовании мы использовали схему обнаружения новинок для мониторинга состояния двигателей с использованием передовых методов машинного обучения, выбранных в соответствии с типом анализируемых данных.Это привело к лучшему описанию основных проблем, с которыми можно столкнуться при следовании стратегии на основе данных для мониторинга данных о вибрации двигателя. Схема обнаружения новизны была выбрана вместо классификационного подхода из-за отсутствия обучающих данных для различных состояний работы двигателя, с которыми обычно сталкиваются в реальных приложениях. Следующие шаги были рассмотрены как фундаментальные, оптимальные методы анализа данных. Модель нормальности, основанная на OCSVM, которая была обучена распознавать сценарии нормальных и новых условий двигателя, была разработана с использованием данных двигателя, работающего в условиях, в которых двигатель испытывал низкие амплитуды вибрации.Выбор этого метода машинного обучения для обнаружения новизны был обусловлен тем фактом, что проблема распознавания образов основана на создании ядра, которое предлагает универсальность, которая может поддерживать анализ более сложных данных. В этом случае, согласно анализу, представленному в исследовании, сильное влияние штрафного параметра ν и ширины ядра γ OCSVM может повлиять на точность проверки. Используя поиск по мелкой сетке для выбора параметров ν и γ, можно достичь точности проверки, близкой к 100%, как показано в результатах.Это значительное преимущество, когда нет методологии выбора других параметров, таких как количество основных компонентов, используемых в KPCA. Это также подчеркивает одну из сильных сторон основанных на ядре методов, а именно адаптируемость к заданному набору данных. В частности, было доказано, что ядро ​​RBF очень эффективно описывает данные из механизма, выбирая соответствующее значение ширины ядра γ.

                  Ограничения подходов к обнаружению новизны в целом и того, что обсуждается, в частности, в этом исследовании, включают следующие моменты: обучающие данные вибрации, которые могут быть получены от двигателей, и ограничения конкретных рассмотренных алгоритмов.Для последнего обсуждался выбор ν и γ, и для расчета точности классификации с использованием выбранных ν и γ из поиска по сетке использовался независимый набор тестовых данных, который включал 25% условий из нового поведения двигателя. Несмотря на то, что результаты валидации были исключительно хорошими, и модель, казалось, не превышала данные, поскольку граница решения была гладкой, а количество опорных векторов относительно невелико, точность классификации с использованием набора тестовых данных была неудовлетворительной.Наибольшие ошибки возникали при неправильном прогнозировании точек данных на основе условий исправного двигателя как новизны. Несколько возможных причин того, почему это может произойти, были упомянуты в предыдущей части исследования.

                  Для улучшения схемы обнаружения новизны, представленной в этом исследовании, требуется дальнейшая работа по обучению OCSVM соответствующим образом. Например, вместо выбора ν и γ с использованием подхода поиска по сетке можно использовать методы, которые вычисляют эти параметры более принципиальным способом с использованием простой геометрии.Кроме того, особенности вейвлет-преобразования, извлеченные из данных, могли привести к большому разбросу точек данных в пространстве признаков из-за того, что существует высокая изменчивость сигналов от каждого состояния двигателя. Один из способов решения этой проблемы — изучить новый набор потребностей в функциях, которые могут обеспечить лучшую кластеризацию точек данных из условий исправного двигателя, чтобы в пространстве функций можно было сформировать меньшую и более жесткую границу принятия решения. Другим предложением может быть разработка новых алгоритмов машинного обучения, которые не зависят от качества обучающих данных, а могут скорее адаптивно классифицировать различные состояния / условия работы исследуемого двигателя.

                  Авторские взносы

                  IM провел анализ машинного обучения и является первым автором исследования. ИА курировал работу (замысел и обзор). Б.К. способствовал проведению экспериментов и сбору проанализированных данных. Все авторы несут ответственность за содержание работы.

                  Заявление о конфликте интересов

                  Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

                  Благодарности

                  Авторы хотели бы поблагодарить сотрудников Центра низкоуглеродного сжигания при Университете Шеффилда за проведение экспериментов с газотурбинным двигателем и за любезно предоставленные данные о вибрации двигателя, использованные в этом исследовании.

                  Финансирование

                  IM — аспирант, получивший стипендию от факультета машиностроения Университета Шеффилда. Все авторы выражают признательность за финансирование, полученное от гранта Совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC) EP / N018427 / 1.

                  Список литературы

                  Антониаду, И., Мэнсон, Г., Сташевски, В. Дж., Барщ, Т., Ворден, К. (2015). Подход частотно-временного анализа для мониторинга состояния редуктора ветряной турбины в условиях изменяющейся нагрузки. мех. Syst. Сигнальный процесс. 64, 188–216. DOI: 10.1016 / j.ymssp.2015.03.003

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Бишоп, К. (2006). Распознавание образов и машинное обучение (информатика и статистика) .Нью-Йорк: Спрингер.

                  Google Scholar

                  Блейки, С., Рай, Л., и Уилсон, В. (2011). Альтернативные виды топлива для авиационных газовых турбин: обзор. Proc. Комбас. Inst. 33, 2863–2885. DOI: 10.1016 / j.proci.2010.09.011

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Чанг, К., Линь, К. (2011). LIBSVM: библиотека для поддержки векторных машин. ACM Trans. Intell. Syst. Technol. 2, 1–27. DOI: 10.1145 / 1961189.1961199

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Клифтон, Д.А., Баннистер П. Р., Тарассенко Л. (2006). «Применение интуитивно понятной метрики новизны для мониторинга состояния реактивного двигателя», в Advances in Applied Artificial Intelligence , ред. М. Али и Р. Дапуаньи (Берлин, Гейдельберг: Springer), 1149–1158.

                  Google Scholar

                  Клифтон, Л., Клифтон, Д. А., Чжан, Ю., Уоткинсон, П., Тарассенко, Л., Инь, Х. (2014). Вероятностное обнаружение новизны с машинами опорных векторов. IEEE Trans. Надежный. 455–467. DOI: 10.1109 / TR.2014.2315911

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Клифтон, Л., Инь, Х., Клифтон, Д., и Чжан, Ю. (2007). «Обнаружение новизны комбинированного вектора поддержки для данных о многоканальном сгорании», Международная конференция IEEE по сетям, зондированию и управлению , Лондон.

                  Google Scholar

                  Фан, X., и Цзо, М. (2006). Обнаружение неисправностей коробки передач с использованием преобразования Гильберта и вейвлет-пакетов. мех. Syst. Сигнальный процесс. 20, 966–982.DOI: 10.1016 / j.ymssp.2005.08.032

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Фаррар, К., Уорден, К. (2012). Структурный мониторинг работоспособности: перспектива машинного обучения . Чичестер: Джон Уайли и сыновья.

                  Google Scholar

                  Hayton, P., Schölkopf, B., Tarassenko, L., and Anuzis, P. (2000). «Обнаружение новинок опорных векторов применительно к спектрам вибрации реактивного двигателя», Ежегодная конференция по системам обработки нейронной информации (NIPS) , Денвер.

                  Google Scholar

                  Хе, К., Ян, Р., Конг, Ф., и Ду, Р. (2009). Мониторинг состояния машин с использованием представления главных компонентов. мех. Syst. Сигнальный процесс. 23, 446–466. DOI: 10.1016 / j.ymssp.2008.03.010

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Сюй, К., Чанг, К., Линь, К. (2016). Практическое руководство по классификации опорных векторов . Тайбэй: Департамент компьютерных наук, Национальный университет Тайваня.

                  Google Scholar

                  Ющак, П., Tax, D., и Duin, R. P. W. (2002). «Масштабирование функций в описании векторных данных поддержки», в Proc. ASCI , Lochem.

                  Google Scholar

                  Кинг, С., Баннистер, П. Р., Клифтон, Д. А., и Тарассенко, Л. (2009). Вероятностный подход к мониторингу состояния авиакосмических двигателей. Proc. Inst. Мех. Англ. G J. Aerosp. Англ. 223, 533–541. DOI: 10.1243 / 09544100JAERO414

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Маллат, С. (1989). Теория разложения сигнала с разным разрешением: вейвлет-представление. IEEE Trans. Pattern Anal. Мах. Intell. 11, 674–693. DOI: 10.1109 / 34.192463

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Маллат, С. (1999). Вейвлет-тур по обработке сигналов (вейвлет-анализ и его приложения) . Нью-Йорк: Academic Press.

                  Google Scholar

                  Пиментел М., Клифтон Д., Клифтон Л. и Тарассенко Л. (2014). Обзор обнаружения новинок. Обработка сигналов 99, 215–249. DOI: 10.1016 / j.sigpro.2013.12.026

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Шёлкопф Б., Платт Дж. К., Шоу-Тейлор Дж., Смола А. Дж. И Уильямсон Р. К. (2001). Оценка поддержки многомерного распределения. Neural Comput. 10, 1443–1471. DOI: 10.1162 / 089976601750264965

                  PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Scholkopf, B., and Smola, A. (2001). Обучение с помощью ядер: машины опорных векторов, регуляризация, оптимизация и не только .Кембридж: MIT Press.

                  Google Scholar

                  Шёлкопф Б., Смола А. и Мюллер К. (1998). Нелинейный компонентный анализ как проблема собственных значений ядра. Neural Comput. 10, 1299–1319. DOI: 10.1162 / 089976698300017467

                  CrossRef Полный текст | Google Scholar

                  Шоу-Тейлор, Дж., И Кристианини, Н. (2004). Методы ядра для анализа паттернов . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета.

                  Google Scholar

                  Тарасенко, Л., Клифтон, Д. А., Баннистер, П. Р., Кинг, С., Кинг, Д. (2009). «Глава 35 — Обнаружение новизны», в Энциклопедия структурного мониторинга здоровья , ред. К. Боллер, Ф. Чанг и Ю. Фуджино (Барселона: John Wiley & Sons).

                  Google Scholar

                  Doosan Heavy Industries & Construction

                • Газовые турбины

                  Газовая турбина — это часть оборудования, которая вращает турбину с использованием горячего газа, полученного при сжигании сжатого воздуха и топлива, и является основным элементом оборудования для электростанций комбинированного цикла и когенерационных электростанций.В связи с растущим интересом к охране окружающей среды и проблемам нагрузки производства электроэнергии в последние годы ожидается, что спрос на газовые турбины с высокими характеристиками, надежностью, разнообразием топлива и сокращением токсичных выбросов будет расти. Doosan Heavy Industries & Construction известна своим технологическим мастерством в производстве и поставке первой газовой турбины в Корее, которая является пиком технологического развития. В 2013 году мы взяли на себя национальный проект по созданию большой газовой турбины класса Н, а к 2020 году планируем разработать собственную модель.Разрабатываемая в настоящее время модель газовой турбины будет поставлена ​​на когенерационную электростанцию ​​Gimpo, находящуюся в ведении Korea Western Power, и ее коммерческая эксплуатация запланирована на 2023 год. Кроме того, мы разрабатываем последующие модели с последними техническими характеристиками, чтобы в приоритетном порядке отражают рыночные изменения, а также модель средней мощностью 100 МВт.

                • Паровые турбины

                  Паровая турбина — это часть тяжелого оборудования, которое вращает лопатки с помощью высокотемпературного пара высокого давления, генерируемого различными источниками тепла, такими как котлы для выработки электроэнергии, парогенераторы с рекуперацией тепла, атомные парогенераторы и промышленные паровые котлы — чтобы преобразовать в энергию вращения.Существует 3 типа паровых турбин, а именно: турбины высокого давления, турбины среднего давления и турбины низкого давления, обеспечивающие максимальную эффективность. Doosan Heavy Industries & Construction начала производство паровых турбин для электростанции Сочхон (200 МВт) в 1978 году, и в настоящее время проектирует и производит собственные паровые турбины для удовлетворения потребностей всех типов электростанций, включая электростанции комбинированного цикла, когенерационные электростанции, тепловые электростанции. электростанция и атомная электростанция. Doosan Heavy Industries & Construction применяет онлайн-систему контроля качества для каждого процесса производства паровых турбин, от закупки материалов до готовой продукции.Ноу-хау, которые мы приобрели в производстве и установке паровых турбин на сегодняшний день, применяется для проектирования моделей с еще более высокой надежностью.

                • Генераторы

                  Генератор — это основной элемент оборудования электростанции, который вырабатывает электричество с использованием кинетической энергии, вырабатываемой турбинами. Doosan Heavy Industries & Construction расширяет сферу поставок для всех секторов производства электроэнергии, от малой биоэнергетики до сверхбольшой атомной энергетики, с тех пор, как в 1978 году она впервые поставила генераторы на электростанцию ​​Сочхон.В настоящее время мы создаем обширную линейку продукции, начиная от малогабаритных генераторов класса 90 МВт до сверхбольших генераторов класса 1500 МВт. Все генераторы в модельном ряду могут применяться для различных типов выработки электроэнергии, включая атомные электростанции, электростанции комбинированного цикла (газотурбинные), малые и большие тепловые электростанции и биодизельные электростанции.

                  Благодаря своему многолетнему опыту и непрерывному технологическому развитию компания получила ряд продуктов, отличающихся высокой эффективностью, и поставляет множество генераторов как на внутренний, так и на зарубежные рынки производства электроэнергии.

                  • Генераторы с воздушным охлаждением
                  • Генераторы с водородным охлаждением
                  • Генераторы с водородным / водяным охлаждением
                • Котел

                  Котел используется для сжигания ископаемого топлива для производства высокотемпературного пара высокого давления, необходимого на электростанциях или других отраслях промышленности. Он состоит из паровой камеры высокого давления, системы циркуляции, блока сгорания, в котором сжигается топливо, блока вентиляции, подающего воздух для горения и отвода выхлопных газов, и других вспомогательных блоков.

                  Технологии и опыт, которые мы приобрели при проектировании, производстве, установке, техническом обслуживании и ремонте котлов для клиентов по всему миру, позволили нам создать обширный портфель котлов, который включает барабаны большой емкости, модели с прямоточным и псевдоожиженным слоем для электростанций, а также а также различные модели промышленного назначения. Мы также можем похвастаться технологиями для разработки экологически чистых моделей, которые обладают высокой эффективностью и способны удалять токсичные вещества из выхлопных газов.

                  Котельные НИОКР

                  Комплексный комбинированный цикл газификации (IGCC)

                  Комбинированный цикл с интегрированной газификацией (IGCC) — это экологически чистая электростанция с комбинированным циклом, которая вырабатывает электроэнергию, вращая газовые турбины с использованием топлива из синтез-газа (Co, h3), который газифицирует и очищает уголь, а также собирая тепло, выделяемое в качестве выхлопного газа газификаторов и газовых турбин. Doosan Heavy Industries & Construction выполнила EPC-проект для демонстрационной установки IGCC класса 300 МВт впервые в Корее на основе анализа и базового концептуального проектирования газификаторов, охладителей синтез-газа и установок по переработке газа, а также анализа реакции газификации, который соответствует основная технология IGCC.В настоящее время мы активно продвигаемся вперед в исследованиях и использовании технологий газификации, чтобы обеспечить эксплуатационную надежность существующей газификационной установки Taean IGCC.

                  Из отходов в энергию (WtE)

                  Waste to Energy (WtE) — это экологически чистый мусоросжигательный завод, который сводит к минимуму загрязнение, вызываемое свалками, за счет максимальной утилизации ресурсов и производства энергии на основе устойчивого управления отходами. Проверенная Doosan Lentjes технология стокерного типа WtE обеспечивает эффективность и эксплуатационную надежность, в то время как производимый газ сгорания безопасно обрабатывается и отводится системой очистки газов сгорания CircocleanTM, чтобы соответствовать строжайшим стандартам по сбросу загрязнителей воздуха.

                • Контроль загрязнения воздуха

                  Системы контроля загрязнения воздуха используются для удаления таких загрязнителей воздуха, как диоксид серы, оксиды азота и пыль, содержащиеся в дымовых газах, выбрасываемых тепловыми электростанциями или промышленными объектами. Экологические сооружения устанавливаются сзади в штабель котлов. Система контроля загрязнения воздуха состоит из системы DeNOx (SCR), которая удаляет оксиды азота путем контакта дымовых газов с катализатором, электростатического осадителя (ESP), который использует электростатическую силу для удаления пыли, и установки десульфуризации дымовых газов (FGD), которая удаляет диоксид серы из дымового газа путем распыления щелочных растворов, таких как известняковая суспензия или морская вода, в дымовой газ.Doosan Heavy Industries & Construction известна как внутри страны, так и во всем мире благодаря своим технологиям OEM и опыту поставки.

                  Десульфураторы дымовых газов (FGD)

                  Компания Doosan Heavy Industries & Construction применила «систему стеновых колец и поддонов» для обеспечения экологически чистой технологии и разработала высокоэффективную ДДГ с использованием передовых абсорбционных технологий. Кроме того, наша разнообразная продуктовая линейка позволяет нам предлагать оптимизированные продукты, учитывающие региональные особенности каждой электростанции.

                  • Мокрый известняк FGD
                  • Морская вода FGD
                  • CFB сухой FGD
                  Система DeNOx (SCR)
                  Система

                  DeNOx используется для уменьшения количества NOx в выхлопных газах. Doosan Heavy Industries & Construction поставляет высокоэффективную систему DeNOx для тепловых электростанций по всему миру. Технологии, экспертные знания и опыт компании в проектировании и производстве котлов позволяют ей поставлять индивидуальные системы DeNOx, отвечающие конкретным требованиям каждого клиента.

                  Электростатические осадители (ESP)

                  Электрофильтр используется для удаления мелкой пыли из продуктов сгорания или выхлопных газов во время процесса с использованием электростатической силы. Doosan Heavy Industries & Construction помогает своим клиентам соблюдать глобальные экологические нормы, используя электрофильтры (ESP).

                  Золоочистка

                  Установка для обработки золы используется для обработки золы, собранной со дна котлов, экономайзеров топлива, воздухоподогревателей и электрофильтров после сжигания угля.Зола делится на зольный остаток и летучую золу; и существуют различные типы установок в зависимости от типа и метода очистки золы.

                • Заводская система управления приборами

                  Doosan Heavy Industries & Construction предоставляет комплексные электронные и контрольно-измерительные решения, оптимизированные для закупки материалов, проектирования, производства, внедрения, пилотной эксплуатации и обслуживания электростанций.

                • ПБ, баланс завода
                  Теплообменник

                  Теплообменник используется для защиты основного оборудования электростанции и повышения эффективности за счет конденсации и повторного нагрева пара, используемого турбинами. Теплообменник состоит из конденсатора на поверхности пара, который конденсирует пар, выходящий из заднего конца турбины, и преобразует его обратно в воду; подогреватель питательной воды, который снижает количество тепла, требуемого котлу, за счет нагрева подаваемой в него воды; деаэратор, который защищает объекты производства электроэнергии и увеличивает эффективность за счет удаления растворенного кислорода из питательной воды котла; и устройство для очистки конденсатора поверхности пара и устройство для удаления посторонних примесей (CTCS / DF), последнее из которых поддерживает работу первого, удаляя инородные тела, втекающие непосредственно в него, и очищая его трубку.Doosan Heavy Industries & Construction — ведущая компания в области теплообменников, которая может похвастаться передовыми технологическими возможностями OEM и долгой историей проектов, которые начались со строительных работ в Северном Чеджу еще в 1982 году, и в настоящее время насчитывает около 250 успешно реализованных проектов.

                  Транспортное оборудование
                  • RMQC (рельсовый причальный кран): контейнерный кран, который устанавливается на набережной дока и разгружает контейнеры с контейнеровоза в док и загружает контейнеры с дока на контейнеровоз.
                  • RTGC (Резиновый козловой кран): кран, используемый для погрузки и разгрузки контейнеров на прицеп на контейнерной площадке. Поскольку кран оснащен колесами, он может свободно перемещаться, что обеспечивает высокую маневренность и эффективность работы.
                  • RMGC (Козловой кран на рельсовом ходу): кран, который передвигается по рельсам и в основном используется для загрузки и разгрузки железнодорожных контейнеров, в первую очередь в автоматизированных операциях без участия человека.

                  • Газовые турбины преодолевают барьер КПД 60%

                  Гонка за достижение 60% эффективности газовых турбин в комбинированном цикле набирает обороты, и большинство основных производителей оборудования активно участвуют в достижении этой цели.Дрю Робб исследует этот «святой Грааль» парогазовых газотурбинных электростанций.

                  КПД 60%! Подобно преодолению звукового барьера, пробегу четырехминутной мили или поискам Святого Грааля, многие крупные производители оригинального оборудования для газовых турбин (OEM) стремятся стать первыми, кто добьется убедительных результатов в 60% в совокупности. КПД цикла.

                  GE, конечно же, объявила о достижении этой благородной цели несколько лет назад. Но это оказалось немного преждевременно.В наши дни GE гораздо более консервативна — по крайней мере, в отношении заявлений об эффективности.

                  Siemens и Mitsubishi Heavy Industries Limited (MHI), с другой стороны, заявляют о неминуемой победе. По словам Карлоса Коенеке, технического директора Mitsubishi Power Systems Americas, машина J-класса компании обеспечит более 61% к 2011 году. Тем временем японская компания лидирует с 59,1% проверенных газовых турбин M701G2 на заводе. Электростанция Tokyo Electric Kawasaki мощностью 1500 МВт в Японии.

                  Рис. 1. Газовая турбина Siemens «H-класса» является последней в длинной череде технологических разработок комбинированного цикла.

                  Компания Siemens утверждает, что может соответствовать этой цифре. Фишер заявляет, что класс Siemens F при работе в комбинированном цикле оценивается в диапазоне от 58% до 58,7% при конфигурации «один на один» в условиях ISO. Недавно они достигли более 59% в Иршинге 5, который представляет собой парогазовую газотурбинную установку (ПГУ) в конфигурации 2-на-1 на основе двух SGT5-4000F со специальной оптимизированной конструкцией цикла. -class предложит более 60% », — говорит Уиллибальд Фишер, руководитель программы Siemens SGT5-8000H.После прохождения тяжелых испытаний на заводе прототипов в Иршинге в Германии машина будет выпущена на рынок. Компания настолько уверена в своих цифрах, что фактически дает 60% гарантии на текущие заказы. ‘Основываясь на тщательной оценке собранных данных испытаний, Siemens Energy теперь может предложить SGT5-8000H простого цикла с повышенными номиналами до 375 МВт при КПД 40% и одновальный двигатель SCC5-8000H 1S с комбинированным циклом. установка мощностью 570 МВт при КПД более 60% », — говорит Фишер.

                  БОЛЬШОЙ Прыжок вперед

                  Газовые турбины не всегда были такими эффективными. Первая модель простого цикла, разработанная в 1939 году, имела тепловой КПД 18%. Температура на входе в турбину была менее 540 ° C, а на выхлопе — чуть более 260 ° C. В наши дни мы говорим о КПД простого цикла около 40% при температуре на входе в турбину 1500 ° C и на выходе до 630 ° C — и, конечно же, на гораздо более крупных машинах.

                  CCGT, конечно же, представляет собой серьезный скачок на север.Но реальное развитие они получили только в начале 1990-х годов. К тому времени разработки в области паровых и газовых турбин, а также развитие авиационной отрасли были достаточно продвинутыми, чтобы открыть эру высокоэффективных турбин.

                  Это было достигнуто за счет сочетания лучших сплавов, покрытий, камер сгорания, передаточных чисел компрессора, более высоких температур на входе в турбину, лучшего охлаждения, передовой технологии теплопередачи и многого другого. «Более высокий КПД газовой турбины достигается не только за счет работы при более высоких температурах на входе в турбину и более высоких перепадах давления, но также за счет улучшенной аэродинамической конструкции компрессора и турбины, улучшенных уплотнений, лучшего контроля зазора и более мощных двигателей», — говорит Дейл Грейс, старший менеджер проекта в Electric Исследования газовых турбин энергетического сектора НИИ энергетики.

                  Эволюция турбин Сименс служит тому примером. К концу 80-х годов прошлого века компания E-class представила газовую турбину мощностью 145 МВт в сочетании с паровой турбиной мощностью 80 МВт с чистым КПД примерно 50%, например, в Банг Паконг в Таиланде.

                  «Установка комбинированного цикла в Киллингхолме, Великобритания, в 1992 году достигла КПД 52%», — говорит Фишер. «За последние 15 лет эффективность электростанций с комбинированным циклом постоянно повышалась». К концу того десятилетия доля F-класса выросла до 56%.Постепенные изменения в течение следующих десяти лет приблизили эту цифру к цели 60% (Рисунок 1).

                  «Сегодня самый современный F-класс имеет 58,7% ISO на верхнем уровне. Тем не менее, он может достигать более 59%, что было доказано, например, на Irsching 5 в Германии и Sloecentrale в Нидерландах », — говорит Фишер. «Это было достигнуто за счет увеличения температуры обжига и оптимизации пароводяного цикла без снижения гибкости за счет дополнительных внешних систем охлаждения. В сочетании с увеличением массового расхода компрессора можно было бы также увеличить выходную мощность.’

                  Рисунок 2: Газовая турбина Mitsubishi J Class — на пути к КПД 60% при работе в комбинированном цикле

                  Прогресс в пароводяном цикле, например, привел к 30 -40 ° C повышение температуры пара. Парогенератор с рекуперацией тепла с двойным давлением (HRSG) был заменен на паровую турбину с повторным нагревом с тройным давлением, чтобы приблизить F-класс к неуловимой отметке в 60%.

                  С 2001 года, когда доля F-класса достигла 58% на парогазовом заводе в Майнце-Висбадене, Германия, эта машина принесла крохотную прибыль.С новой газовой турбиной H-класса Siemens обещает, что в 2011 году доля Irsching Unit 4 превысит 60%. Зачем ждать до 2011 года? Фишер ссылается на первые проблемы F-класса, с которыми столкнулись многие производители, когда они стремились первыми выйти на рынок с машинами, которые были не совсем готовы к работе в прайм-тайм. В результате OEM-производители ведут свой бизнес более контролируемым образом и стараются не вводить продажу, пока она не будет тщательно проверена.

                  H-класс прошел 1500 часов испытаний.Завод 4 в Иршинге находится в процессе расширения до одновальной парогазовой установки для дальнейших испытаний, прежде чем будет передан E.ON Kraftwerke в 2011 году для коммерческой эксплуатации.

                  ПРЕРЫВАНИЕ БАРЬЕРА 61%

                  Еще одна компания, которая занимается серьезным тестированием — MHI. Три его турбины M701G2 G-класса работают на тепловой электростанции Kawasaki Tokyo Electric Power Company. Каждый имеет мощность в комбинированном цикле 500 МВт, КПД 59,1% (простой цикл, 39.5%), температура на входе турбины 1500 ° C, температура выхлопа 587 ° C.

                  В то время как G-класс был ориентирован на паровое охлаждение, новая модернизация, известная как MS-501GAG, использует камеру сгорания с воздушным охлаждением. Это схема с комбинированным циклом 1-на-1. По словам Коенеке, КПД достиг 59,2%. И снова тестирование продолжается. Серия G имеет температуру на входе 1500 ° C и поддерживает содержание оксидов азота (NOx) на уровне менее 15 частей на миллион. Кроме того, MHI работает над турбиной серии J, КПД которой к 2011 г. должен достичь 61% (рис. 2).Эта машина имеет температуру на входе 1600 ° C. MHI утверждает, что 670 МВт M701J сделает его самым большим газовым двигателем в мире. Также будет доступен M501J с частотой 60 Гц, который может поддерживать КПД 55% при нагрузке 50%. Серия J возобновляет любовь компании к паровому охлаждению. Он включает в себя некоторые технологии, разрабатываемые в рамках Японского национального проекта, включая усовершенствованное охлаждение, улучшенную аэродинамику турбины и покрытия с более низкой теплопроводностью. Этот проект нацелен на то, чтобы в конечном итоге достичь температуры на входе турбины 1700 ° C, чтобы достичь КПД 62–65%.Выхлопные газы будут рециркулироваться в рамках стратегии по снижению уровня NOx.

                  По словам Коенеке, основной движущей силой 60% является стремление сократить выбросы углекислого газа. Он считает, что нынешнее состояние технологии улавливания и секвестрации углерода связано с инженерными и экономическими проблемами, которые серьезно затрудняют реализацию в ближайшем будущем.

                  «Лучший способ сократить выбросы углерода в ближайшем будущем — это заменить существующие старые генерирующие мощности на комбинированный цикл на природном газе с максимально возможной эффективностью», — говорит Коенеке.

                  ПРОСМОТР СИСТЕМЫ В целом

                  Эталонная установка комбинированного цикла KA26-2 ICS (решение интегрированного цикла) Alstom была запущена в 2007 году с чистой эффективностью 59%. Эта многовальная установка 2-на-1 использовалась для разработки различных оптимизаций, основанных на индивидуальных условиях завода. «Сегодня мы вводим в эксплуатацию парогазовые установки, которые позволят достичь чистой эффективности около 59,5% (в соответствии с условиями ISO)», — говорит Майкл Ладвиг, технический директор по турбомашинам в Alstom Power.«Мы постоянно совершенствуем все аспекты установки KA26 и участвуем с этой моделью парогазовой установки, основанной на Alstom GT26, в гонке за достижение 60% чистой эффективности установки».

                  По словам Ладвига, Alstom фокусируется на оптимизации производительности установки, а не на характеристиках компонентов. Логика в том, что вы должны рассматривать систему в целом. Как и другие производители оригинального оборудования, он обращает внимание на температуру на входе турбины как на главный фактор эффективности.

                  Кроме того, повышение температуры и давления пара, а также усовершенствования ПГРТ, паровых турбин и генераторов внесли свой вклад в повышение чистой эффективности электростанций с комбинированным циклом.«Эффективность — важный элемент рентабельности и воздействия на окружающую среду электростанции с комбинированным циклом», — говорит Ладвиг.

                  Alstom придерживается философии «одна машина подходит всем», в соответствии с которой ее GT24 / 26 может работать во всем диапазоне рабочих условий (см. Рис. 3). GT24 / 26 может достичь полной нагрузки менее чем за 25 минут и 160 МВт за 10 минут, если выключить одну из камер сгорания. Он имеет стоянку с низкой нагрузкой, которая генерирует 10 частей на миллион NOx.

                  ПАРА ПРОТИВ ВОЗДУХА

                  Эффективность напрямую связана с температурой на входе в турбину и степенью давления компрессора.Но повышение температуры приводит к увеличению выбросов. Для их снижения требуется эффективное охлаждение, поэтому MHI предпочитает охлаждение паром для приложений с очень высокими температурами, поскольку пар является более эффективной средой для охлаждения.

                  GE — еще один OEM-производитель, который, похоже, предпочитает пар для повышения эффективности. Несколько лет назад они поспешили заявить о 60%, но было трудно подтвердить это в реальном мире. В наши дни OEM-производители придерживаются более консервативной точки зрения. Дон Хоффманн, старший менеджер по продукции GE Power & Water, меняет положение GE следующим образом: значения эффективности, приближающиеся к 58%, — это то, за чем GE готова поддерживать свою технологию F-класса.Рейтинг КПД 60% связан с самой современной парогазовой турбиной GE — системой H.

                  «Основное различие между двумя технологиями заключается в том, что система H использует паровое охлаждение в газовой турбине, что обеспечивает более высокие температуры горения и более высокий КПД», — говорит Хоффманн. «Вместо того, чтобы полностью сосредотачиваться на стандарте 60%, стратегия GE состоит в том, чтобы предлагать машины, отвечающие различным рабочим профилям, а не только эффективности. Каждая машина спроектирована с учетом потребностей конкретной операционной среды клиента.’

                  GE заявляет, что она будет соответствовать 60%, когда система H перейдет в режим полного комбинированного цикла. Это планируется на заводе Futtsu-4 Токийской электроэнергетической компании в течение следующих 12 месяцев или около того, хотя компания пока не сообщает точные даты. Неясно, признал ли он уже поражение MHI и Siemens или тихо планирует украсть их гром.

                  Система H оснащена замкнутым контуром парового охлаждения для повышения температуры на входе турбины до 1430 ° C, что на 110 ° C выше, чем у F-класса, и однозначного уровня NOx.Степень сжатия компрессора увеличена с 15: 1 до 23: 1. Пар охлаждает лопасти первых двух ступеней, а на третьей ступени используется воздушное охлаждение. Заключительный этап проходит без охлаждения. Монокристаллические никелевые сплавы используются для выдерживания более высоких температур на первых этапах в сочетании с тонким керамическим покрытием. Обратной стороной пара является то, что он менее гибкий, чем воздух, и его сложнее встроить в газовую турбину.

                  «Концепция с воздушным охлаждением предлагает максимальную добавленную стоимость благодаря своей более высокой эксплуатационной гибкости — важному предварительному условию в условиях дерегулируемого рынка производства электроэнергии», — говорит Фишер.Как и GE, Фишер из Сименса соглашается с тем, что стремление к 60% сдерживается требованиями гибкости, условий частичной нагрузки и соответствия требованиям по выбросам. Теперь заводы должны запускаться ежедневно. Таким образом, время ожидания до готовности пара и дополнительная сложность конструкции пара препятствуют маневренности системы. «Steam может дать вам немного больше эффективности, но мы считаем, что это неправильное решение для требований рынка, касающихся высокой гибкости и ежедневной езды на велосипеде, хотя достижение 60% представляет большую проблему», — говорит Фишер.

                  Предлагая решения для комбинированного цикла с большей эксплуатационной гибкостью, FlexPlant 30 в версии с частотой 60 Гц, например, имеет котел F-класса и турбину F-класса с КПД около 57%, способностью запускаться ежедневно и работать с 4000 до 8000. часов в год. Существуют и внедряются эквивалентные концепции с частотой 50 Гц, например, в Пон-сюр-Самбре во Франции и Sloecentrale в Нидерландах, время запуска которых достигает 30-40 минут при 250 запусках в год.

                  Десять лет назад для этого типа ПГУ требовалось всего около 50 пусков в год.Но с увеличением количества возобновляемой энергии, подключенной к сети, она больше используется для снижения нагрузки в среднем диапазоне. «В этих условиях гибкость важнее, чем последние десятые доли процента эффективности», — говорит Фишер. «Если ветер утихнет, вы должны быстро работать с полной нагрузкой». Большинство отраслевых экспертов согласны с этим.

                  «Цель состоит не только в достижении цели высокой эффективности, но и в том, чтобы иметь возможность эксплуатировать надежную установку», — говорит Коенеке. «Другими словами, основная трудность связана с проектированием, сборкой и отладкой нового оборудования, чтобы доступность и надежность оставались на том же уровне, что и предыдущие технологии.’

                  «Другие операционные возможности, такие как быстрый запуск, низкие выбросы и хороший диапазон изменения, также востребованы на рынке», — говорит Грейс. Однако не все согласны с тем, что 60% — достаточно высокая цель. И, конечно же, есть много факторов, влияющих на то, как вы это рассчитываете. «Чтобы описать эффективность 60%, нужно сравнить идентичные установки с одинаковой конфигурацией — либо один на один, либо два на один, с одним и тем же типом радиатора, одинаковыми средствами контроля загрязнения, идентичным составом топлива и работающими в одном — говорит сотрудник Bechtel Джастин Захари.

                  «Установки с прямоточным теплоотводом холодной морской воды, топливом с высоким содержанием метана, без конечного избирательного каталитического восстановления и работающие ниже ISO уже достигли 60%. Дьявол кроется в деталях, а не в том, чтобы делать безоговорочные заявления на первых полосах новостей ». Он считает, что отрасль должна быть сосредоточена на 63%.

                  Рис. 3: Alstom придерживается философии «одна машина подходит всем», в соответствии с которой ее GT24 / 26 может справиться с полным диапазоном рабочих условий

                  Преодолен четырехминутный барьер на милю Роджером Баннистером в 1950-х годах.В следующие 50 лет рекордное снижение составило всего 17 секунд. За пределами профессиональной элиты лишь небольшому проценту людей удается преодолеть четыре минуты на милю. Так может быть и с электростанциями. «Большинство новых электростанций с комбинированным циклом, имеющих чистый КПД 60% (фактические условия площадки), будут построены не раньше 2020 года», — говорит Ладвиг.

                  «Всем нравится 60%, но стоимость зачастую непомерно высока», — говорит Скотт Нолен, директор по продукции Rolls-Royce.«Не всем нужна сверхмощная парогазовая установка. Машины, которые могут достичь базовой нагрузки за десять минут, такие как Trent 60, важны для пикового рынка и намного дешевле ».

                  Эта статья была впервые опубликована в мартовском номере журнала Power Engineering International за 2010 г. (www.peimagazine.com).

                  Другие статьи COSPP.

                  Turbine — Energy Education

                  Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина, показанная выше, масштабируется вместе с человеком. [1]

                  Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или газообразные продукты сгорания, и превращает ее во вращательное движение самого устройства. [2] Эти устройства обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и силовых установках и классифицируются как тип двигателя. Они классифицируются как таковые, потому что движки — это просто технологии, которые принимают входные данные и генерируют выход. Простая турбина состоит из ряда лопаток — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных используемых материалов — и позволяет жидкости попадать в турбину, толкая лопатки.Эти лопасти затем вращаются и выбрасывают жидкость, которая теперь имеет меньше энергии, чем когда она поступала в турбину. Часть энергии улавливается турбиной и используется. [2]

                  Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы. Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны, потому что почти вся электроэнергия вырабатывается ими. [2]

                  Тепловые двигатели

                  основная статья

                  Турбины обычно используются в тепловых двигателях из-за их высокого КПД при высокой мощности. Кроме того, турбины не требуют значительного обслуживания.

                  Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одними из самых гибких типов турбин. Одно из конкретных применений этих газовых турбин — в реактивных двигателях. [2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива.Когда эта смесь воспламеняется, она быстро расширяется. Расширяющийся воздух проталкивается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большие высоты не влияют на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах. [3] . Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

                  Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. [4]


                  Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе.Газообразные продукты сгорания в этом случае образуются при сгорании природного газа. [3]

                  Производство электроэнергии

                  Гидроэлектроэнергия

                  основная статья
                  Рисунок 3. Схема гидроэлектрической турбины. [5]

                  В этом случае вода, находящаяся за плотиной, выпускается и падает на турбину, генерируя электричество при подключении к генератору. Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

                  В целом конструкция гидроэлектрических турбин такая же. К вращающемуся валу или пластине прикреплен ряд лопастей. Затем вода проходит через турбину над лопастями, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается генератору, в котором вырабатывается электричество. Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в разных ситуациях. Каждый тип турбины создан для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется.Есть много факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, сброс гидроэлектростанции и стоимость. [6]

                  Обычно на этих объектах используются два типа турбин, и выбор того, какой из них использовать, зависит от того, на что похож гидроэлектростанция. Это реактивные и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах щелкните здесь.

                  Ветер

                  основная статья

                  Ветровые турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первым из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета и предназначены для улавливания воздуха, заставляя лопасти вращаться. Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию.Наконец, башня — это большая подставка, на которой установлены лопасти и гондола. [7]

                  Список литературы

                  Устройство для испытания предварительно смешанных колебаний горения газовой турбины (Технический отчет)

                  Ричардс, Г. А., Геммен, Р. С., и Ип, М. Дж. Устройство для испытания предварительно смешанных колебаний сгорания газовой турбины . США: Н. П., 1996. Интернет. DOI: 10,2172 / 379048.

                  Ричардс, Г.А., Джеммен, Р.С., и Ип, М.Дж. Устройство для испытания предварительно перемешанных колебаний горения газовой турбины . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/379048

                  Ричардс, Г. А., Джеммен, Р. С., и Ип, М. Дж. Пт. «Устройство для испытания предварительно смешанных колебаний горения газовой турбины». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/379048. https://www.osti.gov/servlets/purl/379048.

                  @article {osti_379048,
                  title = {Устройство для испытания предварительно смешанных колебаний горения газовой турбины},
                  author = {Ричардс, Дж. А. и Джеммен, Р. С. и Ип, М. Дж.},
                  abstractNote = {В этом отчете обсуждается конструкция и работа испытательной камеры сгорания с одним соплом для изучения колебаний бедной смеси с предварительно смешанным сгоранием от топливных сопел газовой турбины.Он был использован для исследования колебаний прототипа топливной форсунки, которая создавала колебания во время испытаний в промышленном двигателе. Аналогичные, но не идентичные колебания были зарегистрированы в тестовом приборе. Основные требования к конструкции устройства заключались в том, чтобы сохранить геометрию пламени и минимизировать акустические потери; это было достигнуто за счет использования резонатора Гельмгольца в качестве геометрии камеры сгорания. Удивительно, но камера сгорания сильно колебалась на нескольких частотах без модификации резонатора.Краткий обзор рабочих условий показывает, что может быть полезно охарактеризовать колебательное поведение с точки зрения опорной скорости и температуры воздуха на входе, когда противодавление буровой установки играет меньшую роль. Предварительные результаты не гарантируют, что испытательное устройство с одним соплом будет воспроизводить произвольные колебания, которые возникают при полном испытании двигателя. Взаимодействие сопло / сопло может усложнить реакцию, и колебания, контролируемые акустическими скоростями, поперечными к оси сопла, могут не воспроизводиться в испытательном устройстве, которое основано на объемной моде Гельмгольца.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *