Генератор газотурбинный: Газотурбинные генераторные установки для резервного электроснабжения (Серии GPS Кавасаки)

Содержание

Газотурбинные электростанции «Урал-2500»

В условиях ISO. Топливо* – природный газ, попутный нефтяной газ, жидкое топливо
Номинальная мощность на клеммах генератора, МВт2,56
Номинальная частота электрического тока, Гц50
Температура газа за силовой турбиной на выхлопе, °С361
Расход газа за силовой турбиной на выхлопе, кг / с25,6
Тепловая мощность по утилизационной схеме, Гкал / ч5,8
Суммарный коэффициент использования топлива при t вых = 110 °С, %76,9
Параметры топливного газа перед ГТЭС: – давление (избыточное), кгс / см210…12
Параметры топливного газа перед ГТЭС: – температурный диапазон, °С+5…+90
Эквивалентный уровень звука при обслуживании, не более, дБА80
Ресурс ГТЭС: – до капитального ремонта, ч30000
Ресурс ГТЭС: – общетехнический, ч100000

* — состав топлива согласовывается с АО «ОДК-Авиадвигатель»

Монтаж и ПНР

  • непосредственно на месте строительства.

Транспортировка

  • отдельными блоками (модулями) без использования специального грузоподъемного оборудования;
  • железнодорожным транспортом;
  • автомобильным транспортом;
  • водным транспортом.

Размещение

  • внутри помещения;
  • на открытой площадке на заранее подготовленном фундаменте.

Топливо*

  • природный газ;
  • попутный нефтяной газ;
  • жидкое топливо.

 

* — состав топлива согласовывается с АО «ОДК-Авиадвигатель»

Предприятия газовой, нефтегазовой, промышленной и других отраслей: ООО «Газпром добыча Надым», ООО «Газпром трансгаз Югорск». Более подробную информацию смотрите на странице Референс-лист

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ | Ваулин

1. Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Хозиков Ю.Ф. Микротурбогенераторы повышенной мощности — возможности и перспективы // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2008. №1. С. 149-151.

2. Цанев С.В., Буров В.Д., Осыка А.С., Земцов A.С. Газотурбинные энергетические установки. М.: Издательский дом МЭИ, 2011.

3. Турбогенераторы малой мощности для децентрализованных систем энергообеспечения / Я. Б. Данилевич и др. / Ин-т химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Рос. акад. наук. СПб.: Наука, 2009. 102 с.

4. Wetzel S., Solomin E. Joint Scientific Research of Russian and German Scientists in Renewable Energy // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология»(ISJAEE). 2011. № 11. С. 82-88.

5. Halstead R., Solomin E. Technical Features and Advantages of SRC-Vertical Wind Turbines // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология»(ISJAEE). 2010. № 1. С. 36-41.

6. Кручинина И.Ю., Антипов В.Н. Проблемные вопросы создания высокоскоростных минитурбогенераторов и пути их решения // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4. С. 25-34.

7. Киндряшов А.Н., Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Электрические машины ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 1-2 (118). С. 59-62.

8. Голованов Д.В., Коварский М.Е., Магин B.В., Трунов И.Г. Методы расчета высокоскоростных генераторов для газотурбинных установок // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2012. Т. 126, № 1. С. 3-8.

9. Мартьянов A.C., Соломин Е.В. Контроллер заряда ветроэнергетической установки // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2010. № 1. С. 106-109.

10. Волович Г.И., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В., Топольский Д.В., Топольская И.Г. О развитии средств автоматизации в энергетике с использованием возобновляемых источников энергии // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 9 (131). С. 59-64.

11. Capstone C200 MicroTurbine Technical Reference Manual, 410066 Rev A, Capstone Turbine Corporation, Chatsworth, CA (September 2008)

12. Данилевич Я.Б., Богуславский И.З. Асинхронизированные синхронные генераторы для ветростанций и малых ГЭС // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2004. № 7. С. 19-21.

13. Антипов В.H., Кручинина И.Ю., Грозов А. Д., Иванова А.В. Закономерности изменения параметров размерного ряда мини-турбогенераторов для малоразмерных газотурбинных установок // Электричество. 2013. № 12. С. 51-56.

14. Ганджа С.А. Анализ электромагнитной мощности для различных конструктивных исполнений вентильных машин с аксиальным потоком // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2010. Вып.14, № 32. C. 64-69.

15. Ганджа С.А., Мартьянов А.С. Методика ускоренного расчета синхронных генераторов с аксиальным магнитным потоком // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 5 (145). С. 42-44.

Газовый генератор Rolls-Royce Olympus, газовая электростанция Rolls-Royce Olympus

Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки (ГТУ Роллс-Ройс) предназначены для реализации электроэнергетических проектов с мощностью до 150 МВт. Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки, созданные на основе современных инновационных технологий генерации имеют единичные электрические мощности от 4 до 58 МВт.  Газотурбинные установки предназначены для получения электроэнергии в любых климатических условиях. Газотурбинные установки Rolls-Royce – это полностью комплектные, когенерирующие электростанции, с помощью которых можно получать значительные объемы тепловой энергии.

Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки  – основной модельный ряд электростанций

  • газотурбинная установка Rolls-Royce 501-K,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce Avon,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce RB211,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce Trent 60

Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки  – основной модельный ряд электростанций

  • газотурбинная установка Rolls-Royce 501-K,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce Avon,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce RB211,
  • газотурбинная установка Rolls-Royce Trent 60

Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки – электростанции (Роллс-Ройс) — цифры и факты

Газовая турбина Rolls-Royce Avon, газовый двигатель Avon 1533

Газовая турбина Rolls-Royce Avon, газотурбинный двигатель Avon 1533

Газотурбинный двигатель Rolls-Royce Avon 1533, газовая турбина Rolls-Royce Avon 1533

Газовая турбина Rolls-Royce 501-K, газотурбинный двигатель Rolls-Royce 501-K

Газовая турбина Rolls-Royce RB211, газотурбинный двигатель Rolls-Royce RB211

Газовая турбина Rolls-Royce Trent 60, газотурбинный двигатель Rolls-Royce Trent 60

Газовая турбина Rolls-Royce Olympus, газотурбинный двигатель Rolls-Royce Olympus

Газовый генератор Rolls-Royce Avon 1533, газовая электростанция Rolls-Royce Avon 1533

Газовый генератор Rolls-Royce Olympus, газовая электростанция Rolls-Royce Olympus

 

Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки имеют современный, высокий уровень КПД, в некоторых модификациях RB211 достигающий 40%. Самый высокий КПД — 42% у газотурбинных установок Rolls-Royce, модели Trent 60. Температура выхлопных газов установок Rolls-Royce имеет диапазон от 400 до 505 °C, в зависимости от модели. Турбины имеют особую систему снижения уровня вредных выбросов – систему сухой низкой эмиссии (DLE). Газотурбинные установки серии 501-K имеют отличные экологические характеристики — ограничения выбросов NO x в  выхлопных газах достигают уровня 25 объемных частей на миллион (vppm). Газовые турбины Rolls-Royce – газотурбинные установки – это полная автоматизация и контроль всех систем, в том числе: контроль турбины, контроль генератора, системы безопасности, пожарной сигнализации и системы обнаружения утечки газа.

Для генераторных установок использует следующие газовые турбины:

 

 

 

Газовые микротурбины Flexenergy МТ250 от 250 кВт до 1МВт

Газовые микротурбинные установки от 250 до 1000 кВт 

Микротурбинные решения
Применение экологичных, энергосберегающих
микротурбинных технологий для трех видов задач: 
– Использование отходов в качестве топлива
– Снабжение тепловой и электрической энергией
(когенерация) 
– Интеграция с внешними источниками энергии

Отличие микротурбин от газовых турбин

• Высокоинтегрированные, сборно-разборные комплексы. 
• Спроектированы в соответствии со стандартами, 
применяемыми в производстве промышленного оборудования
такого как холодильники, водонагреватели, печи

• Основные узлы сконструированы как интегрированные блоки, в
большинстве случаев заменяемые как один элемент
• Большинство вспомогательных подсистем включены в базовый
пэкидж
• Присоединяется к объектам Заказчика просто подключением
– газпроводов
– ветеляционных каналов
– электрокабелей
– водопроводов
– линии связи

Газовые турбины серии МТ
МТ70 
В производстве с 2000 года
• Установленно 139 единиц
• Общая наработка более 1,9 млн. часов
Снята с производства в 2007 году
В настоящий момент ведутся
работы по МТ70 второго
поколения
МТ250 
В производстве с 2004 года
• Установлено 86 единиц
•Общая наработка более 0,84 млн. часов

Надежная газотурбинная установка
• Компактно расположенные враща-
ющиеся узлы
• Подшипники качения
• Все подшипники в холодных зонах
• Спроектирован на базе двигателя KG2
Интегрированная система

утилизации тепла
• Регулируемый уровень мощности
• Уменьшенная поверхность опоры
• Отсутствие трубопроводов
• Пригодна для систем с питьевой водой
Патентованный рекуператор
• Обеспечивает высокий КПД
• Считается лучшим на рынке
Синхронный генератор
• Те же технологии, что используются
генерирующими и сетевыми
компаниями. 
• Доступно резервирование
Патентованная камера
• Низкий уровень NOx 
• Удовлетворяет экологическим нормам

Газотурбинная электростанция Flexenergy МТ250

РЕДУКТОР
планетарный понижающий с 45000 об/мин до 1500, об/мин
вал редуктора соединен с валом двигателя с помощью гибкой муфты
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
синхронный, 3-фазный, 50Гц, 1500 об/мин, 0,4кВ
система возбуждения с постоянным магнитом
гибкая система регулирования
рассчитан на 541А (соотношение 1,25:1 при максимальной мощности в 300 кВт)
качество электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109
СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА
интегрированная когенерационная
система нагрев воды до 95°С, расход до 400 л/мин
изменяемое положение задвижки
регулирование тепловой мощности от нуля до полного
пригодна для систем с питьевой водой
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
промышленного типа одноплатный контроллер
связь с пользователем: проводная дистанционная, Modbus
сенсорная панель, удаленный пуск/стоп

Требования к типу, давлению и расходу топлива

Калорийность топлива НТС кДж/м3 Метан % Давление кПа Расход м3/час
Очень низкая 9130..13040 30..41 794..956 374
Низкая 12100..22340 38..63 690..956 408
Биогаз 12100..22340 14..20 690..956 357
Ниже средней 18600..36100 55..88 620..956 289
Средняя 29800..53600 80..97 551**..956 204**
Высокая 51400..70700 40..99 517..956 119

Примечание: 
* – Для газа среднего уровня калорийности может быть применена внутренняя топливная система повышения давления (при давлении газа от 0,99 кПа). Применение внутренней системы повышения давления обуславливается также теплосодержанием и влажностью топлива.
** – В зависимости от теплотворной способности топливного газа.
В дополнение к очень низкокалорийному газу или пиролизному биогазу требуется природный газ для примеси в топливный поток во время запуска и прогревочного периода работы. Для природного газа ГОСТ 5542 (НТС 31800 кДж/м3) расход газа на номинальном режиме 90 м3/час.
Минимальная температура топливного газа должна быть на 10°С выше точки росы, но не ниже +2°С.
Максимальная температура топливного газа: +79°С – при высоком давлении топлива; +46°С – с системой повышения давлении топлива.

 

Что такое Газотурбинная электростанция (ГТЭС)?

Газотурбинная электростанция — установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

Газотурбинная электростанция — установка, генерирующая электричество и тепловую энергию. 

В газотурбинной электростанции в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина. 

Основу ГТЭС составляют одна или несколько газотурбинных установок — силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс.

ГТЭС может иметь электрическую мощность от десятков кВт до сотен МВт. 

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет 33-39%. 

С учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных газотурбинных установках имеется возможность комбинированного использования газовых и паровых турбин. 

Такой инженерный подход позволяет существенно повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок до 57-59%. 

ГТЭС способна отдавать потребителю значительное количество тепловой энергии — с коэффициентом ~ 1:2 по отношению к электрической мощности. 

В зависимости от потребностей газотурбинные установки (ГТУ) дополнительно оснащаются паровыми или водогрейными котлами, что дает возможность иметь пар различного давления для производственных потребностей или горячую воду со стандартными температурами (ГВС). 

При комбинированном использовании энергии 2-х видов коэффициент использования топлива газотурбинной тепловой электростанции увеличивается до 90%.


Технология процесса

В компрессор газотурбинного силового агрегата подается чистый воздух. 

Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания.

Одновременно в камеру сгорания подается топливо — газ.

Смесь воспламеняется. 

При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов. 

Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины и вращает его. 

Вращающийся вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор. 

С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии.


Применение ГТЭС оправдано экономически, т. к. сегодня электростанции, работающие на газовом топливе, имеют наиболее привлекательную для потребителя удельную стоимость строительства и низкие затраты при последующей эксплуатации.

Преимущества газотурбинной электростанции

Основные преимущества газотурбинных электростанций:

  • ГТЭС весьма надежны. В среднем длительность работы основных узлов без капитального ремонта составляет от 100 до 130 тыс. часов;

  • КПД самой газотурбинной установки составляет порядка 51%, а при утилизации уходящих газов  общий КПД достигает уже 93%;

  • газотурбинные электростанции, как уже было отмечено выше, имеют довольно небольшие размеры, что значительно уменьшает срок строительства, и, соответственно, позволяет им быстро окупаться;

  • газотурбинные электростанции достаточно экологичны;

  • ГТЭС могут работать полностью в автоматическом режиме, а возможность полной диагностики состояния оборудования или основных узлов станции, простота управления и соответственно минимальное количество обслуживающего персонала делают их наиболее оптимальным решением в самых различных ситуациях.

На ОБТК проекта «Сахалин-2» завершили ремонт газотурбинного генератора

12:01 26 ноября 2020

На объединенном береговом технологическом комплексе (ОБТК) проекта «Сахалин-2» завершились плановые работы по капитальному ремонту и техническому обслуживанию одного из газотурбинных генераторов. Это оборудование обеспечивает электричеством ОБТК и платформу «Лунская-А». Его надежная работа — необходимое условие для транспортировки газа с морского месторождения и поддержания технологического процесса обработки углеводородов.

Капитальный ремонт газотурбинной установки Hitachi H-25 проведен впервые после пуска в эксплуатацию. В ходе него необходимо было заменить около тысячи наименований оригинальных комплектующих, в том числе подшипники, камеры сгорания, три ступени сопловых аппаратов и ротор, изготовленный по специальному заказу компании. Для своевременной доставки деталей со складов иностранных производителей формирование списка началось в октябре 2019 года.

К техническим мероприятиям на объекте перешли в сентябре 2020 года. Кроме замены элементов турбины, они включали высоковольтные испытания и модернизацию системы управления, которая приводит в действие весь генератор.

Газотурбинный генератор относится к сложному оборудованию, поэтому для гарантии надежности выполненных работ потребовалось обязательное присутствие ключевых зарубежных инженеров — представителей производителя. В условиях пандемии и ограниченного въезда на территорию РФ были проработаны нестандартные логистические маршруты для одновременного прибытия подрядчиков на Сахалин. Перед заездом на «стерильный» производственный объект все специалисты прошли обязательную 14-дневную обсервацию для исключения наличия нового типа коронавируса COVID-19.

Часть ремонтных работ выполнялась с онлайн-поддержкой иностранных инженеров, для чего использовалась технология цифровой удаленной поддержки. По видеосвязи в режиме реального времени они оценили ход работ и проконсультировали специалистов «Сахалин Энерджи». Предварительно для функционирования видеошлемов и планшетов компания обеспечила покрытие территории, где ведутся работы, высокоскоростным беспроводным интернетом.

В результате комплексный технический проект был завершен при участии минимального количества зарубежного персонала — 10 человек. Всего в работах было задействовано 36 профильных специалистов, включая представителей подрядных организаций. В условиях жестких ограничений все поставленные задачи выполнены безопасно, качественно и согласно графику.

Как отметил начальник департамента по производству (наземные объекты) Денис Луцев, проделанная работа очень важна с точки зрения надежности производства всей нефтегазовой цепочки проекта «Сахалин-2». «Еще в конце июля, в условиях неснижающихся внешних ограничений и рисков, казалось, что для того, чтобы ее провести, нужно было какое-то чудо. Мы взялись за это большой командой. Чудо совершилось, и у него есть название — командная работа, приверженность результату и профессионализм, присущие нашим сотрудникам», — добавил Денис Луцев.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Статья поступила в редакцию 23.10.14. Ред. per. № 2125

The article has entered in publishing office 23.10.14. Ed. reg. No. 2125

УДК 621.313.84

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ

УСТАНОВКИ

12 3

С.Д. Ваулин , С. А. Ганджа , A.C. Мартьянов

Южно-Уральский государственный университет

РФ 454080, Челябинск, пр. Ленина,76 ‘тел.: (351) 265-65-05; e-mail: [email protected] 2тел.: (351) 267-92-51; e-mail: [email protected] 3тел.: (351) 267-98-94; e-mail: [email protected]

йо1: 10.155Wisjaee.2014.19.003

Заключение совета рецензентов: 29.10.14 Заключение совета экспертов: 05.11.14 Принято к публикации: 12.11.14

В настоящее время усилия ряда зарубежных производителей направлены на разработку и внедрение энергетических газотурбинных установок для генерации электрической и тепловой энергии. Особенностью таких установок является высокая частота вращения вала турбины, служащей для привода электрического генератора. Традиционные конструкции генераторов при работе на высоких частотах вращения имеют высокие магнитные потери, что приводит к снижению эффективности преобразования, поэтому для газотурбинной установки должна быть разработана специальная электрическая машина, реализующая стартерный и генераторный режимы. Одним из возможных вариантов, удовлетворяющих требованиям к конструкции, может быть вентильная электрическая машина с возбуждением от постоянных магнитов. В статье рассматриваются различные типы электрических машин для применения в высокоскоростных турбинах, описывается способ преобразования электрической энергии в установке, исследуется возможность применения вентильных электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов в газотурбинных энергетических установках. Предлагается вариант применения вентильной электрической машины с радиальным магнитным потоком, приводится описание прототипа, перечисляются такие характеристики разработанной электрической машины, как крутящий момент, выходная мощность и КПД в зависимости от нагрузки генератора.

Ключевые слова: вентильные электрические машины, синхронные электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов, генератор газотурбинной установки.

ALTERNATOR FOR TURBINE ENGINE POWER STATION

12 3

S.D. Vaulin , S.A. Gandja , A.S. Martyanov

South Ural State University, 76 Lenina Av., Chelyabinsk, 454080 Russian Federation ‘ph.: (351) 265-65-05; e-mail: [email protected] 2ph.: (351) 267-92-51; e-mail: [email protected] 3ph.: (351) 267-98-94; e-mail: [email protected]

Referred 29 October 2014 Received in revised from 5 November 2014 Accepted 12 November 2014

At the present time many of the foreign companies spend a lot of efforts for development and production of electric and heat generating power stations based on gas turbine engines. Main feature of such stations is a high speed of turbine driving shaft that allows reducing the size and mass of electric generator. However, typical well-known generators when operating at high speed have large magnetic losses that reduce efficiency of power station. This reason makes a demand for a special high-speed alternator which can operate in turbine engine power station providing starter and generator modes. The article presents the research in choosing the permanent magnet synchronous generator comparing with other types of electric machines for using in power stations based on gas turbine engines. The flowchart of electrical power conversion in the power station is described. Based on presented analysis, a prototype of

# iSllii

alternator with radial magnetic gap was built; characteristics of prototype like mechanical torque, output voltage and power, efficiency depending on load are shown.

Keywords: brushless DC motors, permanent magnet synchronous generators, alternator for turbine engine power station.

Ваулин Сергей Дмитриевич Vaulin Sergey Dmitrievich

Сведения об авторе: доктор технических наук, член-корреспондент Российской академии ракетных и артиллерийских наук, профессор кафедры «Двигатели летательных аппаратов» ЮжноУральского государственного университета, г. Челябинск.

Образование: кафедра «Двигатели летательных аппаратов» факультета «Двигатели, приборы и автоматы» Челябинского политехнического института; в 2000 году защитил докторскую диссертацию и был избран заведующим этой кафедрой.

Область научных интересов: математическое моделирование процессов в низкотемпературных твердотопливных газогенераторах и энергетических установках.

Публикации: более 150.

Information about the author: PhD, Corresponding Member of Russian Academy of Rocket and Artillery science, Associate Professor of department of Aircraft and Rocket Engines in South Ural State University, Chelyabinsk.

Education: Chelyabinsk Polytechnical Institute, Aerospace faculty, department of Aircraft and Rocket Engines.

Area of researches: mathematical modelling of low temperature solid fuelled engines.

Publications: more than 150.

M, луV.

— С —

‘ДО

Й 4é

Ганджа Сергей Анатольевич Gandja Sergey Anatolyevich

Сведения об авторе: доктор технических наук, профессор кафедры теоретических основ электротехники Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск.

Образование: кафедра «Электрические машины и аппараты» Челябинского политехнического института, очная аспирантура и докторантура этой кафедры.

Область научных интересов: разработка электроприводов на базе вентильных электрических машин.

Публикации: более 50.

Information about the author: PhD, Associate Professor of department of theoretical electro technics in South Ural State University, Chelyabinsk.

Education: Chelyabinsk Polytechnical Institute, Power Engineering faculty, department of electric machines and apparatus.

Area of researches: electromechanical drivers based on permanent magnet synchronous machines.

Publications: more than 50.

c о

Î /

Мартьянов Андрей

Сергеевич Martyanov Andrey Sergeevich

Сведения об авторе: инженер кафедры электротехники и возобновляемых источников энергии Южно-Уральского государственного университета.

Образование: Южно-Уральский государственный университет, приборостроительный факультет в 1997 г. по специальности «Конструирование и производство радиоэлектронных средств».

Область научных интересов: возобновляемая энергетика, ветроэнергетические установки, системы генерации, преобразования и использования электрической энергии.

Публикации: более 20.

Information about the author: engineer of department of electricity and renewable energy at South Ural State University; involved in research and design of electric and electronic devices for small electric power stations.

Education: South Ural State University in 1997, Electronic Engineering faculty, department of Designing and Technology of Electronic Devices.

Area of researches: renewable energy, power electric and electronic, generation, distribution and utilization of electric power.

Publications: more than 20.

N

iSJJIll

№ 19 (159) 2014

Введение

С конца 90-ых годов усилия ведущих зарубежных производителей энергетических установок были направлены на разработку серии газотурбинных установок малой мощности от 20 до 500 кВт с электрическим КПД более 30%. Эти турбины являются новейшим типом энергетических установок, которые используются для генерации электрической и тепловой энергии [1, 2]. Они могут применяться, например, для обеспечения аварийного электроснабжения, когда длительность эксплуатации относительно мала и существенны другие факторы, такие как легкость монтажа и технического обслуживания [3-5].

Особенностью газотурбинных установок является высокая частота вращения вала турбины, служащей для привода электрического генератора [6]. Традиционные конструкции генераторов при работе на высоких частотах вращения имеют высокие магнитные потери, что приводит к снижению эффективности преобразования, поэтому для газотурбинной ус -тановки должна быть разработана специальная электрическая машина [7].

Электрическая машина представляет собой обратимое устройство, то есть она может работать как в

режиме двигателя, так и в режиме генератора. Поэтому оптимальным вариантом с точки зрения получения высоких удельных энергетических показателей является использование одной электрической машины, реализующей стартерный и генераторный режимы. Так как для генераторного режима требуется большая мощность, то габариты и масса электрической машины будут определяться именно этим режимом [8]. Для стартерного режима электрическая машина будет иметь избыточные параметры. Таким образом, для электрической части газотурбинной установки следует разработать электрическую машину, реализующую стартерный и генераторный режимы.

Исходя из требований к генераторному режиму в отношении получения номинальной стандартной частоты 50Гц единственным вариантом электрической схемы при частоте вращения ротора 40…100 тыс. об/мин является выпрямление высокочастотного тока непосредственно с генератора со стабилизацией его амплитуды и инвертирование его в переменный ток с требуемой стандартной частотой [9,10]. Схема преобразования электрической энергии представлена на рис. 1.

№ — с -V

с

о

-А—В—С-

К ПОТРЕБИТЕЛЮ 380В/50ГЦ

Рис. 1. Схема преобразования электрической энергии Fig. 1. Flowchart of power conversion in power station

0

■Cd

1

Оценка предлагаемого решения

Высокая частота вращения не позволяет применять конструкции электрических машин с обмотками на вращающейся части, так как центробежные силы не дадут обмоткам удержаться на роторе. Кроме того, в этих условиях токоподвод со скользящими контактами будет работать крайне ненадежно. Поэтому, если выбирать из конструкций машин без обмоток на роторе, остаются следующие варианты: асинхронная машина с короткозамкнутым ротором, синхронная реактивная машина, вентильно-индукторная машина.

На предварительном этапе асинхронная машина с короткозамкнутым ротором была исключена из рассмотрения. Основная причина заключается в том, что для возбуждения асинхронной машины при от-

сутствии внешней сети необходима конденсаторная батарея. Габариты и вес этой батареи не позволяют выдержать требования к энергетической установке по удельным энергетическим показателям [12].

Известно, что синхронная реактивная машина и вентильно-индукторная машина не имеют в своей конструкции собственного источника магнитного поля в виде постоянных магнитов или обмотки возбуждения, следовательно, они имеют большие габариты в сравнении с магнитоэлектрическими машинами. Кроме того, конструкция ротора этих машин должна иметь явно выраженные полюса, что на высоких частотах вращения приведет к большим потерям на трение о воздух. На основании этих доводов такие классы машин тоже были исключены из рассмотрения.

# ! 29

37

Одним из возможных вариантов, удовлетворяющих требованиям прочности и бесконтактности, может быггь вентильная машина с возбуждением на постоянных магнитах [13]. Для этого класса машин существуют конструкции с диамагнитным якорем (не содержащим электротехнической стали) и отсутствием магнитнык потерь на перемагничивание. Соответственно, эти машины могут иметь высокий КПД.

Таким образом, для более детальной проработки была выбрана вентильная машина с возбуждением от постоянных магнитов с радиальным магнитным потоком по типу аналога фирмы Capstone [11]. Конструкция электрической машины представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Конструкция электрической машины Fig. 2. General view of alternator

Необходимо отметить также, что при таких высоких скоростях вращения магнитного поля (перемаг-ничивания) будет сильно выфажен эффект вихревык токов [14]. Экспериментально установлено, что потери на вихревые токи нелинейным образом зависят от частоты и ширины доменов, а также имеют немонотонную зависимость от угла между осью лёгкого намагничивания и направлением вектора напряжённости магнитного поля. Расчёт потерь на вихревые токи представляет большие трудности [15] и может быть выполнен лишь в простейших случаях, например, для очень тонкого проводящего ферримагнит-ного монокристаллического листа с плоскостью поверхности, параллельной кристаллографической плоскости. Оценочный расчёт показал, что в магнитах будут наводиться вихревые токи, а это приведёт к потерям порядка 1кВт. Дополнительные потери на вихревые токи можно оценить в полной мере лишь на заданной скорости на холостом ходу при номинальной частоте вращения в генераторном режиме. Эти потери будут равны разности полной потребляемой мощности на холостом ходу и потерь на пе-ремагничивание стали, потерь на трение в подшипниках, вентиляционные потери.

Разработка и испытания прототипа

На этапе эскизного проектирования был изготовлен опытный образец стартера-генератора, см. рисунок 4. При изготовлении и испытании электрической машины были проверены основные технические решения в конструкции стартера-генератора и технологические характеристики изделия.

Рис. 3. Опытный образец стартера-генератора Fig. 3. Prototype of high-speed alternator

На представленных графиках рабочих характеристик генератора изображена номиналыная точка (рисунки 4-7).

ISMEE № XT

38

Рис. 4. Зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки генератора Fig. 4. Output voltage vs load current

На графике видно, что на холостом ходу при номинальной частоте вращения на клеммах генератора напряжение будет 970В. Крутизна внешней характеристики объясняется наличием индуктивности обмотки статора, которая при высоких частотах пере-магничивания становится большим индуктивным

сопротивлением; это также видно исходя из того, что характеристика линейна. Вследствие реакции якоря, характеристика, как правило, нелинейная. В данной машине потоки реакции якоря вынуждены замыкаться по воздушному зазору ввиду бесконечно большого магнитного сопротивления магнитов.

20 15 10

-Крутящий момент, Н_м

50

100 Ток. А

150

200

Рис. 5. Зависимость момента на валу от выпрямленного тока генератора Fig. 5. Torque vs load current

На графике отчётливо виден момент холостого хода, наличие которого объясняется потерями в аэродинамических подшипниках, потерями на пере-

160

магничивание, потерями токов Фуко и реактивным моментом из-за зубцовой конструкции статора. На графике также обозначена рабочая точка генератора.

140

120 100 80 60 40

…… ……. __

■PI. к!

ÍT

— т>-> ,.1 J .

50

100 Ток. А

150

200

Рис. 6. Зависимость входной (механической, P1) и выходной (электрической по выпрямленным значениям, P2) мощности генератора от выпрямленного тока генератора Fig. 6. Mechanical power P1 and electric power P2 vs load current

# iSllii

На рисунке 6 представлена зависимость входной (Р1) и выходной (Р2) мощностей от тока нагрузки генератора на номинальной частоте вращения. График входной мощности начинается не с нуля, что объясняется потерями, возникающими в электрической машине за счет перемагничивания, вихревых токов, трения в подшипниках и реактивного момента

конструкции. По мере увеличения нагрузки отклонение входной мощности от выходной становится нелинейным, что вызвано падениями напряжения на обмотке статора. Мощность, снимаемая с генератора, является электрической, рассчитанной по выпрямленным значениям напряжения и тока.

0,8

0,6

0,4

ОД —

-К]

>0

100

Ток, А

150

200

Рис. 7. Зависимость КПД от выпрямленного тока генератора Fig. 7. Efficiency vs load current

луV. — с —

‘ДО

На рисунке 7 отображена зависимость коэффициента полезного действия генератора от нагрузки. Видно, что в номинальной точке генератор работает не на максимальном для него КПД, так как изначально он был рассчитан на большие скорости вращения. Работа генератора в режимах, близких к холостому ходу, является крайне неэкономичной вследствие больших потерь холостого хода.

Выводы

В качестве основного варианта электрической машины для высокоскоростной газотурбинной установки хорошо подходит вентильная машина с возбуждением от постоянных магнитов.

Для стартерного режима предлагается использовать ту же самую электрическую машину без изменений. Источником питания электрической машины в стартерном режиме может служить аккумуляторная батарея напряжением 24В, работающая через устройство повышения напряжения на коммутатор вентильного двигателя.

В ходе проектирования наиболее сложной задачей было найти оптимальный баланс между магнитными потерями, потерями на вихревые токи, теплоёмкостью машины и уменьшением габаритов.

На стадии эскизного проектирования был изготовлен опытный образец стартера-генератора, результаты испытаний которого подтвердили правильность конструкторских решений разрабатываемого изделия.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках проекта «Создание производства модельного ряда микротурбинных энергоустановок нового поколения» по договору № 02.G25.31.0078 от 23.05.2013 г.

Список литературы

1. Данилевич Я.Б., Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Хозиков Ю.Ф. Микротурбогенераторы повышенной мощности — возможности и перспективы // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2008. №1. С. 149-151.

2. Цанев С.В., Буров В.Д., Осыка А.С., Земцов

A. С. Газотурбинные энергетические установки. М.: Издательский дом МЭИ, 2011.

3. Турбогенераторы малой мощности для децентрализованных систем энергообеспечения / Я. Б. Данилевич и др. / Ин-т химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Рос. акад. наук. СПб.: Наука, 2009 . 102 с.

4. Wetzel S., Solomin E. Joint Scientific Research of Russian and German Scientists in Renewable Energy // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика иэкология»(ISJAEE). 2011. № 11. С. 82-88.

5. Halstead R., Solomin E. Technical Features and Advantages of SRC-Vertical Wind Turbines // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология»(ISJAEE). 2010. № 1. С. 36-41.

6. Кручинина И.Ю., Антипов В.Н. Проблемные вопросы создания высокоскоростных мини-турбогенераторов и пути их решения // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4. С. 25-34.

7. Киндряшов А.Н., Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Электрические машины ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 1-2 (118). С. 59-62.

8. Голованов Д.В., Коварский М.Е., Магин

B.В., Трунов И.Г. Методы расчета высокоскоростных генераторов для газотурбинных установок // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2012. Т. 126, № 1. С. 3-8.

с о

i-, to I £

N

ISJAEE

№ 19 (159) 2014

Bayлuн CM., Гaнджa C.A., Mapmьянoв A.C. Электрический генератор для газотурбинной установки

9. Мартьянов А.С., Соломин Е.В. Контроллер заряда ветроэнергетической установки // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика иэкология»(ШЛЕБ). 2010. № 1. С. 106-109.

10. Волович Г.И., Кирпичникова И.М., Соломин Е.В., Топольский Д.В., Топольская И.Г. О развитии средств автоматизации в энергетике с использованием возобновляемых источников энергии // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2013. № 9 (131). С. 59-64.

11. Capstone C200 MicroTurbine Technical Reference Manual, 410066 Rev A, Capstone Turbine Corporation, Chatsworth, CA (September 2008)

12. Данилевич Я.Б., Богуславский И.З. Асинхро-низированные синхронные генераторы для ветростанций и малых ГЭС // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2004. № 7. С. 19-21.

13. Антипов В.Н., Кручинина И.Ю., Грозов А. Д., Иванова А.В. Закономерности изменения параметров размерного ряда мини-турбогенераторов для малоразмерных газотурбинных установок // Электричество. 2013. № 12. С. 51-56.

14. Ганджа С.А. Анализ электромагнитной мощности для различных конструктивных исполнений вентильных машин с аксиальным потоком // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2010. Вып.14, № 32. C. 64-69.

15. Ганджа С.А., Мартьянов А.С. Методика ускоренного расчета синхронных генераторов с аксиальным магнитным потоком // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 5 (145). С. 42-44.

References

1. Danilevich Ya.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Hozikov Yu.F. Mikroturbogeneratory povysennoj mosnosti — vozmoznosti i perspektivy. International Scientific Journal «Al ‘ternativnaa energetika i ekologia» (ISJAEE), 2008, no. 1, pp. 149-151 (in Russ.).

2. Canev S.V., Burov V.D., Osyka A.S., Zemcov A.S. Gazoturbinnye energeticeskie ustanovki. Moscow: Izdatel’skij dom of MPEI Publ., 2011 (in Russ.).

3. Danilevich Ya.B., Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Hozikov YuF. Turbogeneratory maloj mosnosti dla decentralizovannyh sistem energoobespecenia. Institute of Silicate Chemistry of RAS. St. Petersburg, 2009. (in Russ.)

4. Wetzel S., Solomin E. Joint Scientific Research of Russian and German Scientists in Renewable Energy. International Scientific Journal «Al’ternativnaa energetika i ekologia» (ISJAEE), 2011, no. 11, pp. 82-88 (in Russ.).

5. Halstead R., Solomin E. Technical Features and Advantages of SRC-Vertical Wind Turbines. International Scientific Journal «Al ‘ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2010, no. 1, pp. 36-41 (in Russ.).

6. Kruchinina I.Yu., Antipov V.N. Problemnye voprosy sozdaniâ vysokoskorostnyh mini-turbogeneratorov i puti ih reseniâ. Informacionno-upravlâûsie sistemy, 2012, no. 4, pp. 25-34 (in Russ.).

7. Kindryashov A.N., Martyanov A.S., Solomin E.V. Èlektriceskie masiny vetroènergeticeskih ustanovok s vertikal’noj os’û vraseniâ. International Scientific Journal «Al ‘ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2013, no. 1-2 (118). pp. 59-62 (in Russ.).

8. Golovanov D.V., Kovarskij M.E., Magin V.V., Trunov I.G. Metody rasceta vysokoskorostnyh generatorov dlâ gazoturbinnyh ustanovok. Voprosy èlektromehaniki. Trudy VNIIÈM, 2012, vol. 126, no. 1, pp. 3-8 (in Russ.).

9. Martyanov A.S., Solomin E.V. Kontroller zarâda vetroènergeticeskoj ustanovki. International Scientific Journal «Al’ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2010, no. 1, pp. 106-109 (in Russ.).

10. Volovich G.I., Kirpichnikova I.M., Solomin E.V., Topol’skij D.V., Topol’skaâ I.G. O razvitii sredstv avtomatizacii v ènergetike s ispol’zovaniem vozob-novlâemyh istocnikov ènergii. International Scientific Journal «Al ‘ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2013, no. 9 (131), pp. 59-64 (in Russ.).

11. Capstone C200 MicroTurbine Technical Reference Manual, 410066 Rev A, Capstone Turbine Corporation, Chatsworth, CA (September 2008).

12. Danilevich Ya.B., Boguslavskij I.Z. Asinhroni-zirovannye sinhronnye generatory dlâ vetrostancij i malyh GÈS. International Scientific Journal «Al’ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2004, no. 7, pp. 19-21 (in Russ.).

13. Antipov V.N., Kruchinina I.Yu., Grozov A.D., Ivanova A.V. Zakonomernosti izmeneniâ parametrov razmernogo râda mini-turbogeneratorov dlâ maloraz-mernyh gazoturbinnyh ustanovok. Èlektricestvo, 2013, no. 12, pp. 51-56 (in Russ.).

14. Gandja S.A. Analiz èlektromagnitnoj mosnosti dlâ razlicnyh konstruktivnyh ispolnenij ventil’nyh masin s aksial’nym potokom. Vestnik of South Ural State University, Ser. «Ènergetika», 2010, Issue 14, no. 32. pp. 6469 (in Russ.).

15. Gandja S.A., Martyanov A.S. Metodika usko-rennogo rasceta sinhronnyh generatorov s aksial’nym magnitnym potokom. International Scientific Journal «Al’ternativnaâ ènergetika i èkologiâ» (ISJAEE), 2014, no. 5 (145), pp. 42-44 (in Russ.).

m,

— G -‘m1

с о

N

Транслитерация по ISO 9: 1995

# ISJAEE

Гибкая турбина® | Инновации | Решения Flex Energy

Flex Turbine® | Инновации | Решения Flex Energy

Питание: надежное, чистое и простое.

ИННОВАЦИЯ

Адаптированный из Dresser Rand KG2 компании Ingersoll Rand в начале 2000-х годов, Flex Turbine ® является самым надежным небольшим газотурбинным генератором с доказанным длительным временем безотказной работы в суровых условиях окружающей среды. В настоящее время компания FlexEnergy Solutions усовершенствовала и внедрила его эффективность, подтвержденную более чем пятнадцатью годами работы с широким спектром газов и различными условиями окружающей среды по всему миру.

ДОПУСК ТОПЛИВА

  • Широкий диапазон допустимых газов; от ~350 BTU/scf до ~2500 Btu/scf
  • Устойчив к кислому газу; до 6500 частей на миллион по объему H 2 S
  • Устойчив к кислому газу; до 70% CO2
  • Газ низкого давления подачи; Внутренний газовый бустер, опция
  • Может сжигать до 30% водорода

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

  • Гибкие турбины с синхронным генератором являются ЕДИНСТВЕННЫМИ «микро» турбинами, использующими ту же технологию, что и более крупные газотурбинные генераторы.Один блок способен запустить двигатель мощностью 125 л.с. Direct Online
  • Циклическое управление нагрузкой: встроенное управление с тормозным резистором генератора
  • Высокоэффективная ТЭЦ: до 85% всего с внутренним теплообменником когенерации
  • Автоматическое параллельное соединение и синхронизация: параллельное соединение нескольких агрегатов для работы с мощными нагрузками
  • Низкий уровень выбросов выхлопных газов; Сертифицировано в соответствии с Калифорнийским стандартом распределенной генерации природного газа
  • .

ВЫБРОСЫ И ВЫГОДЫ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

  • Предотвращает факельное сжигание: Flex Turbine надежно вырабатывает электроэнергию, используя собранный факельный газ и отходящий газ
  • Исключает использование дизельного топлива: для производства энергии используется природный газ.Нет необходимости возить дизельное топливо к электрогенераторам.
  • Чистый воздух: соответствует самым строгим государственным и федеральным требованиям к воздуху, разрешающему
  • .
  • Низкий уровень шума: работает тихо и издает всего 62 дБ(А) на расстоянии 10 метров, а с опциями низкого уровня шума производит всего 55 дБ(А) на расстоянии 10 метров.
  • Сокращение выбросов парниковых газов: выбросы CO2 на объекте сокращаются при использовании турбин Flex (примерно на треть меньше, чем при использовании традиционных генераторов и котлов).
ВЫБРОСЫ ТУРБИНЫ FLEX

СООТВЕТСТВУЮТ САМЫМ СТРОГИМ СТАНДАРТАМ

Турбины

Flex — это надежные системы промышленного класса, которые сжигают чище, чем любые газовые турбины этого класса.Они превращают попутный факельный и природный газ из эксплуатации в непрерывный источник чистой электроэнергии, независимо от условий работы. Низкие выбросы NOx для широкого спектра попутных и метановых газов соответствуют стандартам качества воздуха для ускоренного получения разрешений.

Наша технология
  • Преобразует попутные факельные и отходящие газы, а также пары из резервуаров нефтегазовых операций в непрерывный источник чистой электроэнергии.
  • Сертифицировано/соответствует самым строгим стандартам распределенной генерации природного газа California Air Resources (при работе на природном газе по трубопроводу и оснащенном теплообменником для когенерации).
  • Преобразует биогаз со свалок, очистных сооружений и метантенков в полезную энергию и тепло для использования на месте.
  • Устраняет потребность в дизельном транспорте, одновременно сокращая дополнительные выбросы от обычных дизельных или газовых турбин поршневых двигателей.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНФИГУРАЦИИ ТУРБИН

Конфигурации
могут быть спроектированы и изготовлены в соответствии со спецификациями

Одной из недавно завершенных специальных конфигураций является версия Flex Turbine EX с внешним зажиганием.Камера сгорания и топливная система удалены, так что Flex Turbine может питаться от внешнего источника тепла. Другие версии могут быть спроектированы и изготовлены по согласованным спецификациям.

Турбина Flex построена из модульных основных компонентов основного двигателя, рекуператора, камеры сгорания, редуктора, генератора, топливной системы и кожуха. В корпус также включены системы смазки и охлаждения. Эта философия модульной конструкции позволяет создавать специальные и индивидуальные конфигурации Flex Turbine.Отдельные основные компоненты могут быть изменены или разработаны на основе пользовательской конфигурации Flex Turbine.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ГИБКАЯ ТУРБИНА

® GT333S СКАЧАТЬ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ГИБКАЯ ТУРБИНА

® GT1300S СКАЧАТЬ

Газовая микротурбина может помочь отключить дома от электросети

Аделаида

Австралийская компания разрабатывает газовую микротурбину, работающую на возобновляемых источниках энергии, чтобы отключить домохозяйства от электросети.

Ультрамикрогазовая турбина EcoJet мощностью 1 кВт была названа лучшей инновацией на мероприятии Сухопутных войск в Аделаиде в этом году.

Южно-австралийская компания ecoJet Engineering разработала легкую портативную газовую микротурбину мощностью 20 кВт на средства Королевских ВВС Австралии и правительства Южной Австралии. Проект направлен на замену дизельных генераторов, которые обычно используются для обеспечения электроэнергией полевых установок.

Прототип агрегата весит всего около 10 процентов от веса типичного дизельного генератора внутреннего сгорания и может быть сконфигурирован для работы на различных жидких и газообразных видах топлива, включая пропан, природный газ и дизельное топливо. Это было продемонстрировано на серии сессий со старшими сотрудниками министерства обороны в австралийской столице Канберре в среду.

ecoJet планирует использовать свою технологию для разработки коммерческого продукта для домашних хозяйств и промышленности в дополнение к существующим технологиям, таким как солнечные панели и аккумуляторные батареи.

Содиректор

Александр Райт сказал, что первыми клиентами, скорее всего, будут сочетание домашнего жилья и обороны.

«Военный продукт — это коммерческий продукт с кучей дополнительных вещей, поэтому мы можем легко настроить его, чтобы он подходил для обоих рынков, потому что мы очень хотим проникнуть в обе области», — сказал он.

Рендер газовой микротурбины EcoJet мощностью 20 кВт.

Райт сказал, что домохозяйство будет меньше — около 10 кВт — и, вероятно, будет питаться от имеющегося в доме природного газа.

«Часть этого заключается в том, чтобы извлечь выгоду из текущей ситуации — у нас высокие цены на энергию и много устаревшей инфраструктуры с точки зрения линий электропередач и надежности сети, особенно в Южной Австралии, поэтому мы стремимся использовать этот рынок и необходимость найти альтернативу», — сказал Райт.

«Если у конкретного отраслевого приложения были пики высокого спроса, которые существующая солнечная инфраструктура не могла удовлетворить, вы могли бы использовать эту возможность для удовлетворения этих пиков и спадов.В качестве альтернативы вы можете использовать его в корпусе, чтобы дополнить небольшую солнечную систему этой технологией, чтобы обеспечить по существу автономную электроэнергию».

Система двигателя, которая вырабатывает энергию, за исключением системы управления и топливного бака, весит всего 48 кг в демонстрационной установке по сравнению с 433 кг для эквивалентной части современного военного дизель-генератора.

Он также составляет около двух третей размера дизельного двигателя: его длина составляет около 600 мм, а ширина — 250 мм.

Содиректор

ecoJet Джеймс Ким с микрогазовой турбиной мощностью 20 кВт.

Микротурбина работает в основном так же, как обычный реактивный двигатель, где компрессор всасывает воздух и направляет его в камеру сгорания, где топливо впрыскивается и воспламеняется при прохождении через турбину, создавая вращение.

«В рамках нашего нового решения мы получили интегрированный узел вала, в котором к валу, соединяющему турбину и компрессор, прикреплен встроенный генератор», — сказал Райт.

«Генератор вращается вместе с турбиной, вырабатывая электроэнергию из энергии вращения, извлеченной из этих сгоревших газов.

Сотрудничество Райта, Джеймса Кима и Уоррена Дэя, которое привело к созданию компании ecoJet Engineering, началось в 2015 году с проекта с отличием в Университете Аделаиды, в рамках которого была создана одна из самых маленьких в мире сверхмикрогазовых турбин.

Благодаря дальнейшим исследованиям в Университете Южной Австралии в 2016 году сотрудничество выиграло грант венчурного инвестора, который помог запустить компанию.

ecoJet Engineering также представила свою сверхмикроконструкцию газовой турбины на съезде военных технологий в Аделаиде, где она была названа лучшей инновацией.

Основными игроками в мировой индустрии микрогазовых турбин являются Capstone Turbine Corporation (США) и Bladon Micro Turbines (Великобритания), но Райт сказал, что их основное внимание уделяется промышленному применению в диапазоне 30 кВт и выше.

Южная Австралия лидирует в стране по освоению энергии ветра и солнечной энергии на крышах, при этом на возобновляемые источники приходится более 50 процентов электроэнергии, вырабатываемой в штате.

Однако закрытие двух угольных электростанций в последние годы вызвало рост цен и увеличило зависимость Южной Австралии от поставок энергии из восточных штатов Австралии, особенно в периоды пикового спроса.

Райт сказал, что мобильность легкой установки ecoJet, универсальность источника топлива и возможность более эффективного производства электроэнергии были среди преимуществ системы по сравнению с традиционными дизельными генераторами.

Он сказал, что демонстрационная установка уже имеет производительность, сравнимую с существующими дизельными генераторами.

«И это сравнение прототипа устройства с коммерчески зрелым продуктом», — сказал Райт.

«У нас есть много возможностей для повышения нашей эффективности за счет таких вещей, как рекуперация тепла, усовершенствованные подшипники, использование передовых материалов, таких как керамика и графен, а также многоступенчатое турбооборудование, что необычно для турбин такого масштаба.

«Мы планируем довольно быстрый график разработки, и в рамках этой демонстрации мы ищем дополнительные инвестиции в виде оборонных и государственных грантов».

Генеалогическое дерево сверхмикрогазовой турбины мощностью 1 кВт.

В начале этого года компания

ecoJet Engineering получила финансирование от правительства Южной Австралии и Центра инноваций RAAF Air Warfare Center, чтобы довести свой концептуальный проект газовой микротурбины мощностью 20 кВт до жизнеспособного прототипа.

«Обычно, чтобы добраться до того состояния, в котором мы сейчас находимся, требуется от полутора до двух лет, и мы смогли сделать это менее чем за год, поэтому наша цель — продолжить этот стремительный прогресс в следующие два года. до трех лет, чтобы получить коммерчески готовый продукт — то, что мы можем вывести на рынок и начать массовое производство», — сказал Райт.

«Это довольно сжатые сроки, и мы работаем с обороной и более широкой отраслью, чтобы развивать эти отношения».

Перейти к следующей статье

Обзор новых современных газовых турбин GE

Первая турбина, работающая на природном газе, для производства электроэнергии в США и одна из современных современных конструкций в настоящее время находится в паре сотен ярдов друг от друга в огромном кампусе GE площадью 413 акров в Гринвилле, Южная Каролина.Тот факт, что обе машины преобразуют природный газ в электричество, на этом сходство заканчивается.

Первая газовая турбина, используемая для выработки электроэнергии в США, была изготовлена ​​компанией GE и отправлена ​​в Oklahoma Gas & Electric в 1949 году. Она представляла собой переход от первых авиационных турбин, которые редко работали более десяти часов подряд, к долговечным источникам электроэнергии. Приложения. Установка работала на электростанции OG&E Belle Isle с 1949 по 1980 год и помогла проверить технологию.

Национальная историческая достопримечательность машиностроения: первая газовая турбина для выработки электроэнергии в США. Фото: Breaking Energy/Jared Anderson

Перенесемся вперед более чем на 50 лет, и выработка электроэнергии на природном газе выросла до примерно 30 процентов генерирующих мощностей США. Подразделение GE Power & Water вложило значительные средства в новое поколение турбин комбинированного цикла, работающих на природном газе, серии 9HA/7HA. По данным компании, «H Class» — самая эффективная газовая турбина в мире, что помогает ей быстро завоевывать долю рынка.

Турбины класса H имеют рейтинг эффективности более 61 процента, что означает, что 61 процент энергии, содержащейся в природном газе, используемом в качестве топлива, преобразуется в электричество.

«Это хорошая машина, которую они собрали», — говорит Ричард Деннис, менеджер по технологиям Национальной лаборатории энергетических технологий. NETL — это организующая национальная лаборатория в рамках Управления по ископаемым источникам энергии Министерства энергетики США. «Быстрый запуск и хорошее отслеживание нагрузки — вот некоторые из его отличительных черт», — добавил он.

Газовая турбина 9HA на испытательном стенде.Фото предоставлено: GE

«Есть и другие компании, которые также имеют очень высокоэффективные машины с целевым диапазоном 61 процент», — сказал Деннис, который привел в качестве примеров Siemens и Mitsubishi Heavy Industries, которые теперь сотрудничают с Hitachi.

Эффективность турбины зависит от множества экзогенных факторов, включая высоту над уровнем моря, температуру и уровень влажности. «Параметр, на который обращают внимание люди, — это температура зажигания турбины или температура на входе в турбину. […] Чтобы добиться сверхвысокой эффективности, требуется скоординированный подход к нескольким параметрам, включая температуру обжига, оптимальную степень давления, передовую технологию охлаждения и новые компоненты», — сказал Деннис.Все эти параметры необходимо включить в новую конструкцию, чтобы повысить общую эффективность.

«Наша цель — 65 процентов, и все коммерческие разработчики преследуют схожие цели. Достижение более высоких температур обжига требует очень высоких технологий, особенно с использованием такой зрелой технологии», — добавил Деннис.

И GE усердно работает над поиском инноваций, необходимых для перехода к еще более эффективным газовым турбинам. Часть этих усилий направлена ​​на усовершенствованные покрытия для лопаток турбин, которые позволяют металлам надежно работать при более высоких температурах.«Обработка покрытий, вероятно, является одной из самых больших проблем [производителей турбин]. […] Бизнес по производству покрытий очень конкурентный, очень секретный и очень прибыльный», — сказал Брюс Пинт, научный сотрудник Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США.

Помимо технологии покрытия, GE уделяет особое внимание усовершенствованиям в области топлива и сгорания, которые позволяют ее машинам работать на различных видах топлива, от сырой нефти до сжиженного природного газа.

Рынок газовых турбин и экологические нормы

Существует большой спрос на мощности по производству природного газа, поскольку возрастает потребность в сокращении выбросов парниковых газов.Операторы электростанций в регионах мира, имеющих доступ к сравнительно недорогим источникам природного газа, также руководствуются экономическими стимулами.

Крупнейшими рынками сбыта газовых турбин GE являются США, Ближний Восток и Азия. «Одно мы знаем точно: через 10 лет людям понадобится более дешевая и надежная энергия», — сказал журналистам Гай ДеЛеонардо, менеджер по производству электроэнергии в GE Power & Water, во время недавнего медиа-тура по операциям компании в Гринвилле.

Высокоэффективные турбины класса H обеспечивают снижение выбросов и повышенную надежность.«За последние 20 лет технология сжигания топлива позволила сократить выбросы электростанций на 90 процентов», — сказал Джозеф Ситено, руководитель отдела технологий сжигания.

«Кажется, GE предлагает очень быстрый запуск и низкий уровень выбросов NOx», — сказал Деннис из NETL.

И это представляет собой интересную инженерную задачу, поскольку сжигание углеводородов при более высоких температурах приводит к более высоким уровням выбросов оксидов азота, но снижает выбросы углекислого газа. Так что теперь есть толчок к тому, что известно как «бедное сгорание», которое требует, чтобы в реакцию впрыскивался дополнительный воздух.   

Затраты на топливо и потребность в надежности

«Движущей силой здесь является более низкая стоимость электроэнергии для обслуживания растущего мира», — сказал ДеЛеонардо. По оценкам компании, в течение следующих 10 лет на новые электростанции по всему миру будет потрачено 5 триллионов долларов. И всякий раз, когда эти капиталоемкие установки останавливаются на техническое обслуживание или ремонт, владелец обычно теряет деньги. Вот почему «огромное внимание уделяется надежности», — сказал ДеЛеонардо.

А современные газовые турбины становятся все более долговечными, а интервалы между плановым обслуживанием увеличиваются по мере развития технологий.Ситено объяснил, что это все равно, что проехать на автомобиле 1,2 миллиона миль до техобслуживания. Он добавил, что новейшие турбины GE класса F в настоящее время работают в течение 24 000 часов, прежде чем потребуется проверка системы сгорания. И цель для класса H — достичь 25 000 часов.

Что касается установленных затрат на производство электроэнергии, новые турбины GE находятся в диапазоне от 500 до 700 долларов за киловатт, сказал Делеонардо, в то время как возобновляемые источники энергии стоят около 1500 долларов за киловатт, а ядерные могут стоить 5000 долларов за киловатт. Действительно, согласно отчету о рынке ветровых технологий за 2013 год , опубликованному в прошлом году Национальной лабораторией Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики США, средняя установленная стоимость проекта, взвешенная по мощности, составила 1630 долларов США за киловатт в 2013 году.

Конечно, когда ветряные турбины или солнечные системы построены и подключены к сети, топливо становится бесплатным. Топливо для производства электроэнергии на газовом топливе составляет от двух третей до 80 процентов стоимости производства электроэнергии.

Завод GE по производству газовых турбин в Гринвилле, Южная Каролина, который, как сообщается, является крупнейшим в мире. Фото: Breaking Energy/Jared Anderson

При текущих ценах на природный газ топливная составляющая производства электроэнергии в США.S. составляет около двух третей, в то время как азиатские рынки, которые полагаются на импортный СПГ, сталкиваются с затратами на топливо, которые составляют примерно 80 процентов капитала, затрачиваемого коммунальным предприятием на производство электроэнергии, пояснил ДеЛеонардо.

Компания GE уже технически выбрана для 45 блоков высокой доступности по всему миру, 19 из которых поступили от клиентов из США, по семь от покупателей из Японии и Великобритании и шесть из Бразилии. Производители электроэнергии в Южной Корее, России, Франции, Германии и Турции также разместили заказы на новые машины.

Путешествуете опасным путем?

Сегодня природный газ является явным победителем, учитывая его преимущество в цене на сырье в США.С. и его преимущества по выбросам перед углем. Но не делаем ли мы нашу инфраструктуру слишком зависимой от ресурсов?

Некоторые утверждают, что чрезмерное использование природного газа в качестве источника электроэнергии подвергает потребителей несоразмерному риску, если цены на сырье вырастут в результате роста спроса. Коммунальные предприятия одними из первых жалуются на чрезмерную зависимость от какого-либо одного источника электроэнергии и всегда ищут сбалансированные портфели сырья. Однако, учитывая общественное и политическое сопротивление углю, природный газ имеет преимущество в нынешних условиях.

«Это опасный путь, по которому мы идем», — сказал Брюс Пинт из Oak Ridge Lab. «Я вижу выгоду и вижу причину, по которой мы это делаем, но факт в том, что отсутствие инвестиций в ядерную энергетику, недостаточное инвестирование в уголь, вероятно, в какой-то момент аукнется», — сказал он.

Если план EPA по чистой энергии будет продвигаться вперед, что приведет к закрытию угольных электростанций, в краткосрочной перспективе будет сложно заменить потерянные мощности чем-либо, кроме газа. Возобновляемые источники могут помочь, но они все равно будут нуждаться в резервном копировании базовой нагрузки до тех пор, пока не удастся экономично и надежно интегрировать варианты хранения коммунального масштаба.Вот почему природный газ часто называют мостом.

«Для меня [природный газ] больше похож на костыль. Меня беспокоит то, что это будет не просто мост. Это будет полная сила, когда все перейдут на природный газ», — сказал Пинт.

Имеются существенные доказательства того, как исторически низкие цены на природный газ в сочетании с выгодами от выбросов побуждают многие предприятия менять источники топлива. Иностранные и отечественные газоемкие производители расширяют свою деятельность в США.С.; судоходные компании рассматривают СПГ вместо бункерного топлива; железные дороги рассматривают возможность использования СПГ вместо дизельного топлива; и операторы транспортных средств, такие как UPS, уже в той или иной степени перешли на использование природного газа.

«В целом, я думаю, что эту метафору нужно тщательно обдумать. […] Если вы собираетесь смотреть на какой-либо мост в будущее, вам необходимо учитывать весь жизненный цикл выбросов парниковых газов для любого источника энергии», — сказал Деннис.

***

Джаред Андерсон — главный редактор Breaking Energy.Пит Данко участвовал в написании этой статьи. Эта статья была первоначально опубликована в Breaking Energy и перепечатана с разрешения.

Адаптируемая газовая турбина | Американский ученый

Турбины существуют уже давно — ранними примерами являются ветряные мельницы и водяные колеса. Название происходит от латинского турбо, означает вихрь, и, таким образом, определяющим свойством турбины является то, что жидкость или газ вращают лопасти ротора, прикрепленного к валу, который может выполнять полезную работу.Однако турбины, работающие на углеводородном топливе, являются одними из самых молодых устройств преобразования энергии: их первое использование для выработки электроэнергии или реактивных самолетов произошло в 1939 году. Благодаря усилиям многих тысяч инженеров за прошедшие 70 лет или около того, такие газовые турбины стали доминировать в авиационных двигателях и, благодаря их непревзойденному тепловому КПД и низкой стоимости, являются суперзвездами электростанций. Поскольку энергетика является главной заботой современного общества, технология газовых турбин продолжает оставаться инновационной.

Большая часть моих усилий как инженера-механика, как в промышленности, так и в научных кругах, основывалась на первом законе термодинамики (изложенном в принципе сохранения энергии): энергия не создается и не уничтожается, но может быть изменена в форме. «Измененная по форме» часть закона — это то, что делают многие инженеры-механики, исследуя и разрабатывая устройства преобразования энергии. Примером такого преобразования является преобразование тепла (скажем, от сгорания углеводородного топлива) в движущую силу (например, в реактивном самолете) или электричество.Устройства, выполняющие это преобразование, называются первичные движители.

Основные современные первичные двигатели преобразуют тепло, выделяемое в результате ядерных или химических реакций, в полезные формы энергии. Газовая турбина, совместно изобретенная Гансом фон Охайном, Франком Уиттлом и инженерами швейцарской фирмы Brown, Boveri & Cie, пришла на смену паровой машине, реализованной в 1769 году Томасом Ньюкоменом и Джеймсом Уаттом; двигатель с искровым зажиганием Николауса Отто 1876 года; двигатель с воспламенением от сжатия Рудольфа Дизеля 1884 года и паровая турбина Чарльза Парсонса 1897 года.

Имя газовая турбина несколько вводит в заблуждение, поскольку подразумевает простую турбину, использующую газ в качестве рабочего тела. На самом деле газовая турбина имеет компрессор втягивать и сжимать газ (обычно воздух), камера сгорания (или горелка) для добавления горючего топлива (обычно углеводородной жидкости или газа) для нагрева сжатого газа, и турбина (или детандер) для извлечения мощности из потока горячего газа при его вращении лопаток турбины.

Поскольку происхождение газовой турбины связано как с электроэнергетикой, так и с авиацией, существует множество других названий газовой турбины. Для наземных и морских применений газовая турбина прозвище является наиболее распространенным, но его также называют турбина внутреннего сгорания , а турбовальный двигатель а иногда и газотурбинный двигатель . Для авиационных применений его обычно называют реактивный двигатель и различные другие названия (в зависимости от конкретной авиационной конфигурации или приложения), такие как реактивный газотурбинный двигатель, ТРД, ТРДД, фанджет а также турбовинтовой или пропеллер (если он используется для привода гребного винта).Компрессорно-камерно-турбинная часть газовой турбины обычно называется газогенератор.

В газовой турбине самолета вся мощность турбины используется для привода компрессора (который также может иметь соответствующий вентилятор или пропеллер). Поток газа, выходящий из турбины, затем ускоряется в атмосферу через выхлопное сопло, чтобы обеспечить толкать или мощность движителя. Мощность тяги газотурбинного или реактивного двигателя равна увеличению импульса массового потока от входа в двигатель до выхода, умноженному на скорость полета.Фактическая сила тяги, создаваемая в двигателе (и тянущая самолет вперед), представляет собой сумму всех осевых составляющих сил давления на внутренние поверхности двигателя, подвергающиеся воздействию потока газового тракта.

Реактивный двигатель может быть достаточно маленьким, чтобы его можно было держать в руке, и создавать тягу в несколько фунтов (1 фунт тяги эквивалентен 4,45 ньютона силы) для использования в моделях самолетов или военных дронов. (Швейцарский пилот в отставке Ив Росси по прозвищу «Джетмен» прикрепил четыре таких небольших реактивных двигателя — каждый с тягой 50 фунтов или около 223 ньютонов — к заднему крылу и перелетел через Ла-Манш в 2008 году и над Гранд-Каньоном. в 2011.) На современных коммерческих реактивных самолетах газовые турбины обычно имеют тягу в диапазоне 30 000 фунтов (или 136 000 ньютонов), причем самая большая в настоящее время тяга составляет около 100 000 фунтов (445 000 ньютонов) на дальнемагистральных самолетах Boeing 777.

Реактивный двигатель, показанный на рисунке выше, представляет собой турбовентиляторный двигатель с вентилятором большего диаметра, установленным на компрессоре. Тяга создается воздухом, проходящим только через вентилятор (так называемый перепускной воздух) и через сам газогенератор. Комбинация механизмов значительно повышает топливную экономичность двигателя.Имея большую лобовую площадь для втягивания большей массы воздуха (с той разницей, что такая конфигурация создает более высокие силы аэродинамического сопротивления при крейсерских скоростях полета), турбовентиляторный двигатель создает пиковую тягу на взлетных скоростях. Поэтому он наиболее подходит для коммерческих самолетов, которым требуется большая часть подъемной силы, чтобы оторваться от земли, а не маневрировать в воздухе. Напротив, турбореактивный не имеет вентилятора и создает всю свою тягу за счет воздуха, проходящего через газогенератор.Турбореактивные двигатели имеют меньшую лобовую площадь (и, следовательно, меньшее сопротивление при высоких скоростях полета) и генерируют пиковую тягу на высоких скоростях, что делает их наиболее подходящими для истребителей, которые движутся с гораздо более высокими скоростями, чем коммерческие самолеты.

В неавиационных газовых турбинах только часть мощности турбины используется для привода компрессора. Остаток используется как выход мощность на валу для включения устройства преобразования энергии, такого как электрический генератор, или для сжатия природного газа в трубопроводе, чтобы его можно было транспортировать.Мощность вала наземных газовых турбин может быть очень большой (с выходной мощностью до 375 мегаватт, чего достаточно для питания около 300 000 домов). Единица, показанная на рисунке справа, называется промышленный или Рамка машина. Он рассчитан на прочность и долгий срок службы, поэтому вес не является важным фактором, как в случае с реактивным двигателем. Обычно машины с рамой проектируются консервативно, но в них используются технические достижения в разработке реактивных двигателей, когда это имеет смысл.

Легкие газовые турбины, созданные на основе реактивных двигателей и используемые для неавиационных целей, называются авиационные газовые турбины. Авиапроизводные используются для привода компрессоров трубопроводов природного газа, силовых кораблей и производства электроэнергии. Они используются, в частности, для обеспечения пиковой и промежуточной мощности для электроэнергетических компаний, поскольку они могут быстро запускаться. Пиковая мощность дополняет обычную мощность коммунального предприятия в периоды повышенного спроса, например, для летнего кондиционирования воздуха в крупных городах.

Газовая турбина имеет некоторые конструктивные преимущества перед другими энергосистемами. Он способен производить большое количество полезной энергии при относительно небольших размерах и весе. Поскольку движение всех его основных компонентов включает чистое вращение (например, нет возвратно-поступательного движения, как в поршневом двигателе), его механический срок службы велик, а соответствующие затраты на техническое обслуживание относительно низки. Однако на ранних этапах разработки обманчивая простота газовой турбины вызывала проблемы, пока не были лучше поняты аспекты ее гидромеханики, теплопередачи и сгорания.По словам Эдварда Тейлора, первого директора Лаборатории газовых турбин Массачусетского технологического института, ранние конструкции компрессоров газовых турбин рухнули на скалу, и скала застопорилась. Ларек Это внезапная блокировка и даже реверсирование потока двигателя, вызванное тем, что жидкость отделяется от поверхностей аэродинамического профиля компрессора вместо того, чтобы течь равномерно по ним. Тейлор перефразировал слова П. Т. Барнума, чтобы описать два вида заклинивания: вы можете управлять компрессором так, чтобы он останавливал все лопасти некоторое время (так называемый помпаж) или некоторые из лопастей все время (так называемый вращающийся останов).Потребовалось много ранних исследований и разработок, чтобы избежать таких условий срыва.

Хотя газовая турбина должна быть запущена с помощью какого-либо внешнего средства (небольшой внешний двигатель или другой источник, например, другая газовая турбина), ее можно довести до условий полной нагрузки (пиковой мощности) за считанные минуты, в отличие от паротурбинной установки. время запуска которого измеряется в часах.

Газовые турбины также могут использовать различные виды топлива. Природный газ обычно используется в наземных газовых турбинах, тогда как легкие дистиллятные (или керосиноподобные) масла используются в реактивных двигателях самолетов и морских газовых турбинах.Также можно использовать дизельное топливо или специально обработанные остаточные масла (например, биодизель), а также горючие газы (например, метан), получаемые из доменных печей, нефтеперерабатывающих заводов, свалок, сточных вод и газификации твердого топлива, такого как уголь, древесная щепа и багасса. (измельченные стебли сахарного тростника или сорго). Некоторые недавние работы в Южной Африке над типом атомной электростанции, называемой реактор с галечным слоем (в котором используются графитовые сферы размером с теннисный мяч, залитые расщепляющимся материалом) обеспечил газообразный гелий для питания типа турбины, которая имеет замкнутый цикл, это означает, что он использует газ, предварительно нагретый внешним источником, который рециркулирует через систему.)

Дополнительным преимуществом газовых турбин является то, что обычным рабочим телом является атмосферный воздух, и машина не требует жидкостного охлаждения, что является важным фактором во многих частях мира, где не хватает охлаждающей воды.

В первые дни своего развития одним из основных недостатков газовой турбины был ее более низкий КПД (следовательно, более высокий расход топлива) по сравнению с другими двигателями и паротурбинными электростанциями. Однако за последние 70 лет непрерывное инженерное развитие привело к повышению теплового КПД (18 процентов для газовой турбины Brown Boveri 1939 года) до нынешнего уровня около 45 процентов для работы в простом цикле.Эффективность может достигать более 60 процентов для парогазовый операции, в которых выхлопные газы используются дополнительно.

Сейчас трудно вспомнить, когда авиационная газовая турбина — реактивный двигатель — не была частью полета самолета. До реактивных двигателей производитель авиационных поршневых двигателей мог рассчитывать на продажу запасных частей в 20–30 раз выше первоначальной стоимости двигателей. С появлением реактивного двигателя эта цифра на вторичном рынке упала в три-пять раз по сравнению с первоначальной стоимостью (важное снижение, которое сделало авиаперевозки доступными и надежными, а авиакомпании прибыльными, хотя производителям двигателей пришлось изменить свои бизнес-модели).В последние годы технологии и требования рынка привели к тому, что компоненты двигателя стали служить еще дольше, что привело к снижению показателей рынка послепродажного обслуживания до все более низкого уровня.

Хорошо управляемая авиакомпания будет стараться держать реактивный самолет в воздухе до 18 часов в день, 365 дней в году. При хорошем обслуживании авиакомпания ожидает, что двигатели останутся в эксплуатации и на крыле в течение от 15 000 до 30 000 часов работы, в зависимости от количества взлетов и посадок, совершенных самолетом.По истечении этого периода реактивный двигатель будет снят и отремонтирован, как правило, с заменой деталей, подвергающихся нагреву, таких как камера сгорания и турбина. (В настоящее время скорость остановки реактивного двигателя в полете составляет менее 1 на 100 000 летных часов. Другими словами, в среднем двигатель выходит из строя в полете раз в 30 лет.)

Авиационные реактивные двигатели составляют около 25 процентов стоимости самолета. В 2011 году мировой рынок авиационных газотурбинных установок составил 32 миллиарда долларов, из которых 27 миллиардов долларов пришлось на коммерческие самолеты, а остальные — на военные нужды.В настоящее время в мировом авиатранспортном парке насчитывается около 19 400 самолетов. Оба крупных производителя самолетов, Boeing в США и Airbus в Европе, прогнозируют, что к 2030 году в мировом парке будет 34 000 самолетов.

Этот многообещающий рынок стимулирует разработку реактивных двигателей для коммерческих авиакомпаний с упором на экономию топлива. В настоящее время от 40 до 60 процентов операционных расходов авиакомпаний составляют расходы на реактивное топливо. Турбореактивный двигатель Pratt & Whitney, показанный на втором рисунке, в настоящее время разрабатывается для новых узкофюзеляжных самолетов вместимостью от 90 до 200 пассажиров.Этот двигатель имеет систему зубчатой ​​передачи, установленную на ступице, которая приводит в движение передний вентилятор на более низких скоростях, что позволяет снизить расход топлива на 16 процентов и значительно снизить шум двигателя. Позже технология вентилятора с редуктором может быть применена к двигателям большей тяги для более крупных самолетов.

Хотя военные реактивные двигатели составляют меньший сегмент рынка газотурбинных двигателей, разработанные там технологии исторически приносили пользу коммерческой авиации. Новый американский двигатель F135 Joint Strike Fighter с тягой 40 000 фунтов является тому примером.Он оснащен тремя вариантами самолетов: истребителем ВВС, который взлетает обычным способом, палубным реактивным самолетом ВМС и самолетом с укороченным взлетом и вертикальной посадкой для морской пехоты.

Температура в двигателе Joint Strike Fighter составляет 3600 градусов по Фаренгейту (1982 градуса по Цельсию). Как аэродинамические поверхности турбин из кобальт-никелевого сплава выдерживают такие условия эксплуатации? Лопасти и лопасти охлаждаются примерно до восьми-девятых десятых температуры плавления их сплава (от 2200 до 2600 градусов по Фаренгейту).Каждый аэродинамический профиль высокотемпературной турбины изготовлен из сложной отливки для размещения сложных внутренних каналов и узоров отверстий на поверхности, необходимых для направления и направления охлаждающего воздуха (отбираемого из компрессора) внутри и над его внешними поверхностями. Ошибка в расположении отверстия или соотношении давлений охлаждающего воздуха может привести к вдыханию газового тракта аэродинамического профиля, а не к охлаждающему выдоху, что при таких высоких температурах было бы катастрофическим. Конструкция системы охлаждения основана на 30-летнем опыте исследований и однозначно продвигает современные характеристики и надежность турбины.

За последние 30 лет достижения в области неавиационных технологий почти удвоили тепловую эффективность новых газотурбинных электростанций. В 2011 году мировой рынок неавиационных газовых турбин составил 16 миллиардов долларов, большая часть из которых приходится на новые электростанции. Современные газотурбинные электростанции с комбинированным циклом производят электроэнергию на уровне до половины гигаватт, а тепловой КПД сейчас превышает отметку в 60 процентов — почти в два раза больше, чем я узнал, будучи студентом бакалавриата по машиностроению.

Газотурбинная электростанция с комбинированным циклом использует газовую турбину (обычно работающую на природном газе) для привода электрического генератора. Затем горячий выхлоп используется для производства пара в теплообменнике (называемом парогенератор с рекуперацией тепла) поставить паровую турбину, полезная работа которой обеспечивает средства для производства большего количества электроэнергии. (Если вместо этого пар используется для обогрева зданий, установка будет называться когенерационная установка. ) Хорошее значение КПД для современных газовых турбин составляет 40 процентов, тогда как паровая турбина в типичных условиях комбинированного цикла составляет около 30 процентов.Используя первый закон термодинамики и определение теплового КПД, общий КПД этих двух устройств составляет около 58 процентов, что больше, чем у любого из отдельных устройств по отдельности.

Сердцем парогазовой установки (или, точнее, комбинированной электростанции, поскольку термодинамические циклы не комбинируются) является газовая турбина с температурой выхлопных газов, обычно около 1000 градусов по Фаренгейту (или 538 градусов по Цельсию). достаточно для производства пара для питания паровой турбины.Газовая турбина Siemens мощностью 375 МВт, показанная на третьем рисунке, является центром новой парогазовой установки мощностью 578 МВт в Иршинге, Германия. 19 мая 2011 года компания Siemens объявила, что достигла термического КПД 60,75%, что, вероятно, делает его самым эффективным тепловым двигателем из когда-либо использовавшихся.

«Я продаю здесь, сэр, то, что желает иметь весь мир — ВЛАСТЬ». Это были слова раннего британского промышленника Мэтью Бултона Джеймсу Босуэллу, процитированные в книге Босуэлла 1791 года. Жизнь Сэмюэля Джонсона .Бултон и его партнер, шотландский инженер Джеймс Уатт, изготовили первые паровые двигатели. Их фирма давно обанкротилась, но потребность мира во власти многократно возросла с тех пор, как Боултон встретил Босуэлла.

Такая растущая потребность в энергии удовлетворяется газовыми турбинами, как в летательных аппаратах, так и в производстве электроэнергии. Можно с уверенностью предсказать, что газовая турбина будет увеличивать свою роль в качестве основного двигателя, поскольку инженеры продолжают улучшать ее характеристики и находить для нее новые применения.

  • Бати, WW 1996. Основы газовых турбин , 2-е издание. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
  • Коннер, М. 2001. Ганс фон Охайн: Элегантность рейса . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики.
  • Голли, Дж. 1987. Уиттл: Правдивая история . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Смитсоновского института.
    • Хорлок, Дж. Х. 1992. Комбинированные электростанции .Оксфорд, Англия: Pergamon Press.
    • Лэнгстон, Л. С. 2013. Не такие уж и простые машины. Журнал машиностроения Январь: 46–51.
    • Лэнгстон, Л. С. 2012. Преодоление барьера. Журнал машиностроения Май: 33–37.
    • Лэнгстон, Л. С. 2008. Галька, создающая волны. Журнал машиностроения Февраль: 34–38.
    • Лэнгстон, Л. С. 2007. 3600 градусов по Фаренгейту. Журнал машиностроения Апрель: 34–37.
    • Лэнгстон, Л. С. 2004. Турбины, газ. Энциклопедия энергетики, том 6 . Сан-Диего: Эльзевир, стр. 221–230.
    • Тейлор, Э.С. 1970. Эволюция реактивного двигателя. Космонавтика и аэронавтика 8:64–72.
    • Ван дер Линден, Септимус. Первая в мире промышленная газовая турбина, установленная в Невшателе (1939 г.): международный исторический памятник машиностроения, 2 сентября 1988 г. Нью-Йорк: Американское общество инженеров-механиков.http://files.asme.org/ASMEORG/Communities/History/Landmarks/5604.pdf

powersystems/IHI Power Systems Co., Ltd.

Комбинированный цикл газовой турбины является одной из моделей систем станции, особенно IHI всегда разрабатывает комбинированный цикл газовой турбины (GTCC), установленный с газовой турбиной на основе авиационной техники.
IHI имеет большой опыт реализации проектов комбинированного цикла газовых турбин в Японии и Таиланде.
В Японии IHI предложила системы электростанций GTCC независимому производителю электроэнергии (IPP) и производителю и поставщику электроэнергии для работы в режиме сглаживания пиковой мощности, другими словами, пикового сокращения.Большинство электростанций GTCC работают в режиме ежедневного запуска и остановки (DSS) или в режиме еженедельного запуска и остановки (WSS).
В Таиланде IHI предложила малым производителям электроэнергии (SPP) системы электростанций GTCC. Правительство Таиланда поддерживает развитие возобновляемой электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии (когенерация) и другой нетрадиционной электроэнергии.
СЭС всегда снабжают ЭГАТ не только электроэнергией, но и паром потребителю в районе индустриального парка.

IHI ​​предлагает систему комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), установленную с газовой турбиной на авиационном топливе, например серии LM6000 и серии LM2500 производства GE. Комбинированная газотурбинная электростанция с парогенератором-утилизатором (HRSG) и системой ТЭЦ (COGEN) может вырабатывать как электроэнергию, так и пар.
Авиационные газовые турбины характеризуются высоким КПД и высоким уровнем надежности, а также простотой обслуживания благодаря возможности простой замены модулей и двигателей, что обеспечивает им гибкость в поддержке различных режимов работы.


Модельный ряд систем питания

Серия LM6000

Благодаря высокой надежности и лучшей в своем классе эффективности выработки электроэнергии модели серии LM6000 продолжают оставаться одними из самых продаваемых газовых турбин в мире.

Серия LM2500

Серия LM2500 может похвастаться одними из самых высоких в мире показателей эффективности выработки электроэнергии. Эти модели можно запускать и останавливать на высокой скорости, используя технологию авиационных двигателей, использованную в их конструкции.Они могут работать как на газообразном, так и на жидком топливе, а также имеют малый вес, компактные размеры и просты в обслуживании.

Серия IM270

Модели серии IM270 представляют собой высоконадежные газовые турбины с комбинированным производством тепла и электроэнергии (когенерация), безопасные для человека и окружающей среды и обеспечивающие высокую производительность и низкий уровень выбросов NOx.Оригинальные системы переменного нагрева и мощности IHI-FLECS компании IHI также доступны с моделями серии IM270.

Быстрая мощность 40™


Газотурбинная установка

На основе проверенной технологии газовых турбин LM6000 на основе авиационных двигателей,
Газотурбинный комплекс Fast Power 40™ обеспечивает 41 МВт быстрой, гибкой и устойчивой мобильной энергии для требовательных бизнес-потребностей.


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, он может сжигать различные топлива (что способствует его большой универсальности).

Использование газовых турбин:

Есть Есть много форм газовых турбин длиной от 1 до 10+ метров. Газовые турбины прийти в большом разнообразии форм для удовлетворения различных потребностей в энергии от вождения танков, самолетов и вертолетов до производства электроэнергии и промышленное использование энергии.

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

Позже на вы можете узнать о многих других сложных формах газовой турбины указан на вики страница.

1. Как это работает
2. Краткая история газовых турбин
3. Разработка газовых турбин в General Electric, Арне Лофт
4. Системы управления газовыми турбинами

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 энергию поставляется в виде вращающегося вала (в отличие от герметичных тяга газотурбинного реактивного двигателя). Этот вал имеет огромное количество мощности и крутящего момента.

Использование газовая турбина с валом:

Вал может быть подключен к другому оборудованию для выполнения различных видов работ, таких как: вращение винта вертолета, запуск компрессора (который «давит» газ в конденсированную форму для использования в промышленных целях) или генерирующих электроэнергия.

Газовая турбина полезен для нашего современного мира, потому что он относительно компактен по размеру и дает много энергии. Газовые турбины используются в системах резервного электроснабжения например, на Манхэттене, когда сеть выходит из строя из-за стихийного бедствия, газовые турбины включаются и могут производить энергию для аварийных нужд.

Газовые турбины используются на нефтяных платформах для производства электроэнергии. Нефтяная платформа похожа на маленький город, изолированный от воды, поэтому требует много энергии и не имеет много места.Газовые турбины также используются в нефтяной промышленности. нефтеперерабатывающие заводы, чтобы произвести энергию для крекинга обработать.

Упряжь сила взрыва: Как работает устройство:

Исходное изображение вверху: General Electric.

Газовая турбина сжигает топливо в камере сгорания высокого давления, продукты из этого принудительно в турбину. Турбина специально спроектирована лопасти, прикрепленные к центральному валу, и как газы под высоким давлением протекают, вал вращается.Вал вращается с невероятной силой. Вал часто подключается к генератору, который вырабатывает электроэнергию. Иногда вал соединен с компрессором. Компрессоры используются для сжатия газа или пара для множества промышленных и коммерческих целей.

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

 

2.Краткая история газовой турбины:

Газ турбины, разработанные из двух областей техники: паровая турбина, и двигатель внутреннего сгорания. Работа над обоими этими полями помогла привели к «Современной газовой турбине» периода после 1940-х годов.

1500 — 1870-е годы: Леонардо да Винчи, Джованни Бранка, Джон Барбер и др. упомянуть или спроектировать устройства, которые используют горячий газ или пар для создания движения.Одновременно работают Сэмюэл Браун, Сади Карно, Сэмюэл Морел, Уильям Барнетт и другие разрабатывают конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Базовое понимание и теория того, как газы горят и ведут себя в закрытых помещениях. пространства развиты.


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

Пар и газотурбинный рабочий комбинат:

Сэр Чарльз Парсонс построил первую паровую турбину, использовавшуюся в электроэнергетике. станции в Кембридже, Англия.Чарльз Кертис (США) разрабатывает другой дизайн и продает патент E.W. Райс в General Electric. Райс отдает Кертису всю рабочую силу и ресурсы, необходимые ему для разработки самого мощного в мире парового двигателя. турбины, которые коммерчески продаются по всему континенту. Др. Сэнфорд Мосс разрабатывает диссертацию о газовых турбинах в 1903 году, он присоединяется к Дженерал Электрик в Массачусетсе. Мосс разрабатывает супертурбокомпрессор во время Мировая война 1.Это устройство использует горячие выхлопные газы из внутреннего двигатель внутреннего сгорания для привода турбинного колеса, которое приводило в движение центробежную компрессор. Это устройство увеличило мощность двигателя. В 1918 году GE открывает подразделение газовых турбин. Это устанавливает этап для GE, чтобы возглавить индустрию коммерческих газовых турбин спустя десятилетия. Доктор А. А. Гриффит развивает жизненно важные теории относительно потока газа. прошлые аэродинамические поверхности по сравнению с предыдущим методом использования проходов.


Реактивные двигатели использовать газотурбинную технику. Это применение газовых турбин было разработано сначала сэр Фрэнк Уиттл, Ганс фон Ойан, доктор Франц Анслем и другие. периода 1930-42 гг. Разработка реактивного двигателя — еще одна тема, лучше всего обсуждаются на отдельной странице.

первая современная газовая турбина:

BCC Коричневый Бовери & Cie (Швейцария) ведет разработку газовых турбин для коммунальных производство электроэнергии с 1930-х гг.Рауль Патерас де Пескара, Ханс von Ohain, Max Hahn разрабатывают свои собственные проекты вне BCC Brown Boveri. В 1936 году компания BCC Brown Boveri построила котел Velox 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 в Бирр, Швейцария. Он проходил с 1939 по 2002 год.

Первый серийно продана газовая турбина в Западном полушарии, используемая для производства электроэнергии был установлен в 1949 году на станции Бель-Айл, штат Оклахома, США.Основная группа инженеров General Electric первыми разработали эффективную и мощную дизайн, который лег в основу многомиллиардной индустрии. То конструкция привела к взрывному росту продаж газовых турбин по всему миру. Газовые турбины наконец занял прочное место в области надежного производства электроэнергии после 1950.

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

*Видео лекции доступны Арне Лофт и Боб Хендриксон


Вверху: Инженеры-ракетчики и газовые турбины Мальтийский испытательный полигон

3. Инженерный форум:

Газ Разработка турбин в General Electric
Арне Лофт

Брюс Бакленд начал работать в GE в августе 1923 г. и вышел на пенсию в 1966 г., проработав 42 года. оказание услуг.Он сыграл важную роль в разработке многих ранних газовых турбин, которые сделали GE одним из ведущих поставщиков газовые турбины. Первая половина его трудовой деятельности пришлась на бизнес паровых турбин и вторая половина в дизайне газовых турбин. Следующая информация была извлечена из записанного на пленку интервью с Брюсом в 1980 году:

О 1937 г. GE Locomotive and Car Equipment Division в Эри, штат Пенсильвания, хотели, чтобы компания разработала и произвела двигатель для своих локомотивов, а не покупать чей-то дизель.А. Р. Смит, который тогда был главой Turbine Engineering Group. ответил, организовав команду людей в паровой турбине Инженерная секция, в том числе Кенни Солсбери, Алан Ховард, Джин Ханцигер, Ларри Ларек, изучить возможности. Исследования были прерваны в 1941 году в результате встречи Алекса Стивенсона и Глен Уоррен с доктором Дюрандом, главой N.A.C.A. (Предшественник НАСА), после чего GE было приказано отказаться от своих планов по локомотивный двигатель и обратить свое внимание на авиационные двигатели.В этот период Рой Шульц и полковник Дон Керн, которые были в Англии, расследуя реактивный двигатель Уиттла, договорились отправить образец двигателя Whittle группе нагнетателей.

Доктор Сэнфорд Мосс продолжил исследование нагнетателя. в Линне, Массачусетс, после Первой мировой войны, следовательно, у Линна был хороший нагнетатель отдел, который поставляет нагнетатели типа B почти во все Бомбардировщики и другие самолеты, использовавшиеся во Второй мировой войне.Департамент Линн получил указание разработать реактивный двигатель типа Уиттла. То результатом стал И-16 с 1600 фунтами тяги и используемый для питания Белл ХР-59. И-40 был следующей конструкцией реактивного двигателя с 4000 фунтов тяги. Оба проекта по проектированию двигателей были очень секретными. на ранних стадиях.

Тем временем Алан Ховард и его группа разработали TG-100, реактивный двигатель который развивал 2000 лошадиных сил, вращая винт, и примерно 500 лошадиных сил в реактивном самолете.Первый полет был на XP-81 Orion. самолет с ТГ-100 в носовой части с винтом и реактивный И-40 в хвосте. Снятие опоры и удвоение размера ТГ-100 выпускался осевой, чисто реактивной конструкции двигателя: 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 приводил в движение Р-84, Р-86, Б-45 и Б-47.

Локомотив проекта перезапущен в середине 1946 г. и испытан в корп. 49 в следующем году. Затем последовали испытания с локомотивом в Эри, во время которого возникло несколько конструктивных проблем обнаружены, в том числе усталостное разрушение второй ступени ковша в течение первых трехсот часов работы. После завершение испытаний локомотива в Эри и несколько начальных пробегов на Nickel Plate and Pennsylvania Railroads, локомотив был отдан в аренду Union Pacific.Union Pacific управлял им около год между Шайенном и Лос-Анджелесом, прежде чем заказать 20 единиц в феврале 1952 г., в основном для перевозки грузов. К тому времени GE изготовила два Бангорских, два Центральных Вермонтских и один Центральный Локомотив Мэн. Затем последовала отгрузка первого газа турбина для коммунального использования компании Texas Power and Light в конце 1952 г., МС3001. Затем GE продала 20 единиц новой двухвальной версии, трубопроводный газ.К декабрю 1979 года одно из этих подразделений на Пекосе Речной вокзал отработал 200 000 часов, что побудило Ховарда Перри, чтобы отпраздновать это событие, организовав вечеринку в Эль-Пасо. Тем временем GE начала получать заказы на многие «газовые насосы».

В начале 1950-х годов GE поставила 10 газовых турбин/компрессоров едет в Creole Petroleum, чтобы повысить давление в нефтяном пласте в миле ниже поверхности озера Маракайбо в Венесуэле.Этот впервые кто-то поставил такую ​​станцию ​​семь или восемь миль от берега в озере. Это было очень успешно. Десять газов турбины и компрессоры были установлены на платформе примерно два футбольных поля размером и поддерживаются 364 железобетонными сваи, около одного квадратного метра и длиной 120 футов, с нижним половина в иле, а верхняя половина в озере и над поверхностью.

В этот же период у газовых турбин были проблемы с сжиганием бункера Топливо категории «С». В конце шестимесячного испытательного периода GE разработала схема обессоливания с использованием центрифужного оборудования ДеЛаваль для удаления натрий и добавить магний, чтобы замедлить коррозию ванадия. Это привело к образованию золы, которая стряхивалась при выключении и оказалось удовлетворительным решением при условии, что турбина эксплуатировался с перерывами.

Между тем, Union Pacific все еще искал большую газовая турбина для замены их дизелей мощностью 9000 л.с. Локомотив Эри Персонал предположил, что правильный размер локомотива двигатель был 4500 л.с. и, если требовалось больше мощности, турбины должны быть уложены в ряд, аналогично дизелям. Тем не менее, Скенектади процитировала газовую турбину мощностью 8500 л.с. в 1952/1953 гг., и Union Pacific заказала 30 единиц.Это был смелый проект, поскольку он имел большой пролет. только с двумя опорными подшипниками. Кроме того, имелся осевой резонанс потока и некоторые из машин «на испытаниях» сбрасывают корзины и пострадали от сбоев динамических компонентов, что привело к очень много проблем. Они были успешно очищены, в том числе ранние отказы колес, которые были устранены путем разработки метода испытаний на горячее растяжение и хладостойкость турбинных колес, используется до сих пор.

Однако газовые турбины стоили дороже рыночной цены и, в начале 60-х, были приняты две концепции, чтобы для снижения общей стоимости: (1) Заключите турбину в упакованный силовая установка и (2) Предварительный заказ для достижения шестимесячной поставки цикла (как на соревнованиях) вместо одного года. К счастью для GE, большое отключение электроэнергии в 1965 году в районе Нью-Йорка произошло в на этот раз и один из газа Лонг-Айленда Лайт и Энергетика турбины подхватили систему с «черного старта».Это мероприятие вкупе с решением технических проблем с Конструкция Frame 5 стала стимулом, необходимым для изменения 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 создайте собственное инженерное решение история известна.

 

4.Системы управления газовыми турбинами:

Газ турбины — чрезвычайно сложные устройства, требующие точного управления работать. Инженеры по управлению General Electric были первыми, кто разработать надежную систему управления. Нил Старки разработал механический контроль, который был надежным в 1940-х годах. 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 его рассказ о разработке первого Speedtronic Control. Система. (Позже Speedtronic превратилась в большую линейку продуктов, которая контролирует не только газовые турбины, но и паровые турбины и другие устройства).

Видео на первой системе управления Speedtronic ниже:

 

1980-е:

Газ 7 F Турбина General Electric (видео Youtube):

 

 


Похожие темы:

Нравится мы на фейсбуке

Источники:

-История Газовая турбина с Бобом Хендриксоном Фрэнка Хакерта и Эдисона Технический центр
— Эдисон представляет: Интервью с Арне Лофт от Эдисона Технический центр
-Википедия (Двигатели внутреннего сгорания, Газотурбинные записи)
-О.com Изобретатели
— История General Electric от Зала истории
— ASME.org — Газовая турбина Belle Isle
— Группа АББ, веб-страница истории

Топ-10 производителей газовых турбин в мире 2018 | Газотурбинная промышленность

В 2018 году мировой рынок газовых турбин продолжает расти высокими и устойчивыми темпами, а 10 ведущих производителей газовых турбин продолжают оставаться одними из крупнейших поставщиков, лидирующих на мировом рынке. Ожидается, что благодаря нескольким преимуществам, включая повышенную эффективность, соблюдение строгих норм выбросов углерода и снижение затрат при использовании этих турбин, спрос на газовые турбины в ближайшие несколько лет будет расти.

Что такое газовая турбина и как она работает?

Газовая турбина представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию в виде мощности вращения. Эта механическая энергия может быть использована для питания различных промышленных процессов. К преимуществам газовой турбины относятся высокая надежность, низкие эксплуатационные расходы и высокая удельная мощность. Газовые турбины также могут работать с чистыми и возобновляемыми источниками энергии, что снижает выбросы углерода.Газовые турбины, используемые в процессах когенерации или комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), повышают эффективность установки за счет использования выхлопных газов для производства пара, который снова можно использовать для различных целей без дополнительного потребления топлива. Эти преимущества газовых турбин наряду с более строгими нормами выбросов углерода будут стимулировать спрос на газовые турбины в ближайшие годы.

Подробнее: 10 ведущих мировых компаний по производству ветряных турбин

Анализ отрасли газовых турбин

Растущий спрос на эффективные турбины во всем мире побуждает производителей газовых турбин вкладывать значительные средства в разработку высокоэффективных газовых турбин.Например, парогазовая установка GENERAL ELECTRIC серии 9HA/7HA, разработанная подразделением Power and Water, является одним из таких примеров газовых турбин с более высоким уровнем эффективности. Следовательно, все большее внимание производителей газовых турбин к предложению технологически продвинутых и надежных продуктов поможет мировому рынку газовых турбин зарегистрировать среднегодовой темп роста более 3% в течение прогнозируемого периода.

Что касается размера мирового рынка газовых турбин и анализа отрасли газовых турбин, то в последнем отчете Technavio об исследовании рынка «Глобальный рынок газовых турбин 2018-2022» прогнозируется, что мировая отрасль газовых турбин достигнет постепенного роста более чем на 4 доллара США.7 миллиардов с 2018 по 2022 год и будут расти со среднегодовым темпом роста более 3% в течение прогнозируемого периода.

Топ 10 Производители газовых турбин в мире и их продукты 2018

Ansaldo Energia

0

1853

Штаб-квартира: Genova, Италия

Веб-сайт: www.ansaldoenergia.it

Ansaldo Energia один из ведущих производителей газовых турбин большой мощности. Газовые турбины Ansaldo отличаются простотой обслуживания, высокой эффективностью и низким воздействием на окружающую среду.Компания предлагает продукцию в технологических сегментах классов E, F и H мощностью от 80 МВт до 538 МВт. Ansaldo Energia также предоставляет услуги по техническому обслуживанию газовых турбин для своей продукции, а также турбин и генераторов, произведенных ее конкурентами. В 2016 году компания приобрела часть проектов газовых турбин ALSTOM, базирующихся в Бадене, Швейцария, что сделало ее одним из крупнейших в мире производителей газовых турбин.

Основные продукты: AE64.3a, AE94.3A, AE94.2, GT26, GT36-S6 и GT36-S5

GE Power

GE Power

GE Power

Основан: 1892

Штаб-квартира: Schenectady, Нью-Йорк, США

Веб-сайт: www.gepower.com

GE Power является дочерней компанией GE Electric и предлагает широкий ассортимент продукции, включая двигатели, турбины, генераторы, системы измерения и управления, ядерные реакторы, оборудование для добычи нефти, солнечные панели, парогенераторы-утилизаторы (HRSG) и Ветряные турбины. Газовые турбины GE для тяжелых условий эксплуатации и авиационные газовые турбины надежны даже в суровых условиях окружающей среды. GE представила технологии E-Class, F-Class и H-Class в отрасли газовых турбин. Компания также может похвастаться тем, что установила мировой рекорд по питанию самой эффективной электростанции комбинированного цикла с самой большой высокоэффективной турбиной.

Основные продукты: LM2500, LM6000, 7HA.01, 9F.03, 7E.03 и GT13E2

Kawasaki Heavy Industries

Основан: 1896

Штаб-квартира: Chūō-Ku, Кобе и Минато, Токио, Япония

Веб-сайт: https://global.kawasaki.com

Высокопроизводительные газовые турбины являются одним из ключевых предложений Kawasaki Heavy Industries (KHI). Компания специализируется на производстве малых и средних газовых турбин и систем когенерации газовых турбин.Kawasaki разработала передовые технологии, такие как метод сжигания DLE, технология анализа жидкости и метод впрыска пара/воды, чтобы предложить своим клиентам экологически чистые и высокоэффективные газовые турбины. Отслеживая ситуацию с работой турбины с помощью запатентованной системы дистанционного мониторинга, Kawasaki обеспечивает своим клиентам быстрое и точное обслуживание.

Основные продукты: M1A-13A, L30A, M7A-03, GPS 2000, GPS 5000 и MGP1250. Рынок газовых турбин для энергетики 2017-2021


Mitsubishi Heavy Industries

Основана: 1884

Штаб-квартира: Минато, Токио, Япония

08 Веб-сайт:

2 www.mhi.com

Интегрируя новейшие технологии в области аэродинамики, охлаждения и материалов, Mitsubishi Heavy Industries (MHI) разрабатывает высокоэффективные и надежные газовые турбины. Компания предлагает широкий ассортимент газовых турбин мощностью от 40 МВт до 490 МВт. Газовые турбины Mitsubishi проходят тщательные испытания на электростанции с комбинированным циклом, прежде чем будут установлены на объектах назначения. Газовые турбины серии J, производимые этой компанией, имеют наибольшую мощность и могут достигать высокого КПД при температуре на входе в турбину 1600 o С.

Основные продукты: M501D, M501F, M701G, M701J, H-25 и H200

Siemens Energy

Основан: 1847

Штаб-квартира: Берлин и Мюнхен, Германия

Сайт: www. siemens.com/energy

Siemens Energy — один из ведущих мировых производителей газовых турбин. Газовые турбины Siemens пользуются огромной популярностью среди клиентов из-за их высокой надежности и низких эксплуатационных расходов. Компания предлагает широкий ассортимент газовых турбин для тяжелых условий эксплуатации, промышленных и авиационных, мощностью до 567 МВт.Благодаря высокому КПД, гибкости и экологичности своей продукции газовые турбины находят применение во многих областях и средах, включая нефтегазовую промышленность и промышленную энергетику.

Ключевые продукты: SGT-100, SGT-A45, SGT-A05, SGT-700, SGT6-8000H и SGT-A65

Узнайте долю рынка газовых турбин Siemens в мировой газотурбинной промышленности

Solar Turbines – Caterpillar

Дата основания: 1925

Штаб-квартира: Сан-Диего, Калифорния, США

Веб-сайт: mysolar.cat.com

Solar Turbines Incorporated, дочерняя компания Caterpillar Inc., известна как пионер в области проектирования и производства газотурбинных систем. Промышленные газовые турбины Solar используются для многих целей, включая морские силовые установки, производство электроэнергии и добычу нефти и газа. Компания сосредоточена на разработке новых технологий для снижения выбросов своей продукции и повышения топливной экономичности газовых турбин. Газовые турбины, производимые этой компанией, оснащены системой сгорания SoLoNOx, в которой используется технология сжигания сухого топлива с предварительным смешиванием для снижения вредных выбросов.

Ключевые продукты: Сатурн 20, Кентавр 40, Меркурий 50, Телец 70, Марс 90 и Титан 250 рынок газовых турбин


Capstone Turbine Corporation

Основана: 1988

Штаб-квартира: Ван Найс, Калифорния, США

Веб-сайт: www.capstoneturbine.com

Capstone Turbine Corporation специализируется на производстве микротурбин, которые могут работать на различных видах топлива, включая природный газ, биогаз и сжиженный нефтяной газ. Ключевым компонентом микротурбин Capstone являются воздушные подшипники, которые требуют минимального обслуживания и устраняют необходимость в системах охлаждения. Микротурбинные генераторы используются для выработки электроэнергии, когенерации и в качестве источника энергии для гибридных транспортных средств. Компания предлагает широкий модельный ряд газовых микротурбин мощностью от 30 кВт до 30 МВт.Топливная гибкость этих турбин делает их идеальными для многочисленных применений на различных рынках, включая нефть и газ, критическое энергоснабжение, транспорт, возобновляемые источники энергии и судостроение.

Основные продукты: C30, C65, C200, C200s ICHP, C600S и C800S

MAN Energy Solutions

Основан: 1758

85 Штаб-квартира: Аугсбург, Бавария, Германия

Сайт: Mandieselturbo. com

Газовые турбины производства MAN Energy Solutions в основном используются в небольших энергоснабжающих компаниях и нефтегазовой отрасли.Газовые турбины MAN используются для когенерации на местных электростанциях для повышения эффективности и сокращения выбросов парниковых газов за счет рекуперации и использования тепловой энергии горячих выхлопных газов. Эти газовые турбины также используются в качестве механических приводов для привода компрессоров и насосов на трубопроводных компрессорных станциях и морских установках по добыче нефти.

Основные продукты: MGT6000-1S, MGT6000-2S и THM 1304


Прочтите отчет Technavio Global Combo Cycle Gas Turbine Market 2016-2020 , чтобы получить углубленный анализ рынка газовых турбин. электростанции комбинированного цикла.


OPRA Turbines

Основан: 1991

Штаб-квартира: Hengelo, Нидерланды

Веб-сайт: Веб-сайт: http://www.opraturbines.com

OPRA Разработан и производит 2 МВт-генераторных комплектов с использованием серии OP16 газовых турбин. При установке нескольких комплектов выходная мощность может быть увеличена до 10 МВт. Генераторные установки OP16 могут быть сконфигурированы для работы с низким уровнем выбросов и работы на двух или нескольких видах топлива в соответствии с потребностями заказчика.Газовые турбины OPRA отличаются высокой надежностью и эффективностью, низким уровнем выбросов и низкой стоимостью владения. Эти турбины используются в различных секторах, включая нефтегазовый, промышленный, коммерческий и морской секторы.

Основные продукты: OP16 Series Газовые турбины

Centrax Газовые турбины

Основан: 1946

Штаб-квартира: Newton Abbot, Девон, England

сайт: HTTPS://////CCENTRAXGT.COM/

Газовые турбины Centrax в основном ориентированы на производство высокоэффективных генераторных установок с газовыми турбинами для широкого спектра отраслей промышленности и энергетики.В этих генераторных установках используются высокопроизводительные основные двигатели Siemens, обеспечивающие выходную мощность от 3 МВт до 15 МВт. Газовые турбины Centrax известны своей высокой эффективностью, надежностью и непрерывной работой в экстремальных условиях окружающей среды.

Основные продукты: CX501-KB5, CX501-KB7, CX300 и CX400

Тенденции отрасли газовых турбин

Чтобы оставаться конкурентоспособными на этом быстро растущем рынке, крупные производители газовых турбин постоянно разрабатывают и внедряют передовые технологии, такие как газовые турбины. комбинированный цикл (GTCC) и интегрированный комбинированный цикл газификации угля (IGCC) в свою продукцию.Это поможет им в создании экологически чистых и высокоэффективных газовых турбин. Например, в 2003 году MHI выпустила на рынок газовую турбину, основанную на технологии IGCC, в которой уровни NOx в условиях базовой нагрузки со стабильным сгоранием были ниже 25 частей на миллион. Многие ведущие мировые компании по производству газовых турбин также предлагают продукты, которые можно настроить в соответствии с требованиями заказчика и которые могут работать на различных видах топлива.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.