Примеры исполнения энергетических ГТУ и их компоновки

В настоящее время при строительстве новых и модернизации действующих электростанций многие решения определяются стремлением использовать энергоустановки на основе ГТУ. При этом продолжается активный процесс их технического совершенствования, определяющий рост начальной температуры газов перед газовой турбиной (до 1500^оС), КПД ГТУ (до 40%) и их единичной мощности (до 400 МВт). Поскольку при этом растет температура газов на выходе из турбины (вплоть до 630^оС), то совершенствование ГТУ преимущественно связывается с соответствующим выбором схем парогазовых установок, в которых наиболее эффективно осуществляется утилизация теплоты уходящих газов для получения электрической и тепловой энергии.

В табл. 28.1 – 28.2 приведены технические данные энергетических ГТУ отечественного и зарубежного производства.

Таблица 28.1. Технические данные отечественных энергетических ГТУ

^* - Значения мощности и КПД даны на муфте ГТУ

Таблица 28.2. Технические данные зарубежных энергетических ГТУ

Основные производители и разработчики отечественных энергетических ГТУ следующие: ОАО «Ленинградский металлический завод », ОАО «Уральский турбинный завод », ОАО «Невский завод ». В российской энергетике широко используются ГТУ, разработанные ПОАТ «Турбоатом », НПО «Машпроект » и ПО «Зоря » (Украина). Среди зарубежных основными производителями ГТУ являются фирмы «General Electric » и «Westinghouse » (США), «Siemens » (Германия), «Alstom » (Великобритания), «ABB » (Швейцария, Германия, Швеция), «Mitsubishi » (Япония), «Nuovo Pignone » (Италия). По уровню температуры газов перед турбиной ГТУ выделяют в следующие поколения: 1-е - до 850^оС; 2-е - от 850 до 1050^оС; 3-е – от 1050 до 1200^оС; 4-е – от 1200 до 1350^оС; 5-е – более 1350^оС. Основные схемы представленных в таблицах ГТУ приведены на рис. 28.5.

Рис. 28.5. Основные конструктивные схемы ГТУ

а) простая одновальная (с приводом электрогенератора непосредственно от валопровода);

б) с использованием редукторной передачи к ротору электрогенератора; в-г) с многоступенчатым сжатием воздуха в компрессорах и расширением газа в турбинах; д) спромежуточным перегревом газов; е) на базе авиационного двигателя; в, ж) с отдельной силовой турбиной;

На рис. 28.5, а представлена схема простой ГТУ, когда роторы компрессора и газовой турбины являются единым валопроводом (ГТЭ-110 НПП «Машпроект » и АО «Рыбинские моторы » (ныне в объединении «Сатурн», Россия),, ГТЭ-180 «ЛМЗ », V.943А «Siemens »). В ряде случаев при использовании отработанных ранее силовых агрегатов с высокой частотой вращения роторов (n >50 с^-1) для привода электрогенератора применяется схема с установкой понижающей редукторной передачи (рис. 28.5, б) к электрогенератору (конструкции ГТУ V.64.3А «Siemens », GT8C «ABB »). Используются также многоступенчатые схемы сжатия в компрессорах и расширения в газовых турбинах (схемы в-д на рис. 28.5). Схема трехвальной ГТУ с приводом электрогенератора от отдельной силовой турбины СТ показана на рис. 28.5, в. Она применена, например, в ГТУ GT35 «АВВ ». Двухвальная схема с приводом генератора от вала «компрессор-турбина» низкого давления показана на рис. 28.5, г. Она применяется в ГТ-140-1100 «ЛМЗ », LM 6000 «GE », а одновальная схема (рис. 28.5, д) - в GT24 и GT26 «АВВ » (используется ступенчатое сжигание топлива в двух камерах сгорания, что приближает цикл Брайтона к циклу Карно). Схема с силовой турбиной (рис. 28.5, ж) использована в ГТУ MS3002, MS6001, MS9001 (GE).

К представленным можно добавить ГТУ, изготовленные на базе авиационных двигателей. Среди них, например, авиационные двигатели НК-37-1 (производитель «СНТК им. Н.Д. Кузнецова », г. Самара) мощностью 32,5 МВт (КПД 37%, степень повышения давления 25,6, температура газов перед турбиной 1143^оС), ГТУ-25П (производитель ОАО «Пермские моторы », г. Пермь) мощностью 25,9 МВт (КПД 40,5%, степень повышения давления 24,3, температура газов перед турбиной 1167^оС), ГТУ-20 типа АЛ-31 СТЭ (производитель предприятие «Сатурн », г. Москва) мощностью 20 МВт (КПД 36%, степень повышения давления 20, температура газов перед турбиной 1252^оС).

В заключение, на рис. 28.6, дана характеристика серий ГТУ, определяемых уровнем начальной температуры газов перед турбиной и их экономичностью.

Рис. 28.6. Серии ГТУ и их эффективность