Konstrukce a princip činnosti plynových turbín. Parní a plynové turbíny: účel, princip činnosti, konstrukce, technické vlastnosti, provozní vlastnosti. Motory s plynovou turbínou mají také nevýhody.

Agregát plynové turbíny (GTU) se skládá z motoru s plynovou turbínou (GTE) a pomocných zařízení Motor obsahuje: plynovou turbínu, spalovací komoru, kompresor, chladič vzduchu, regenerační výměníky tepla. Mezi pomocná zařízení podle účelu plynové turbíny patří: zařízení na odvod plynu (plynovody, prasata, potrubí), spouštěcí zařízení, olejové systémy, prvky zásobování vodou atd. Plynová turbína je určena buď k výrobě elektřiny nebo k pohonu mechanismy. Princip činnosti plynové turbíny je podobný jako u parní turbíny. Pracovní tekutinou jsou zde však produkty spalování paliva. Hlavní rozdíl souvisí s vlastnostmi pracovních kapalin a jejich parametry: tlak spalin je nižší a teplota je vyšší než u páry. GTU je mnohem jednodušší, protože nedochází k částečnému přívodu plynu do regulačního stupně a k odběru z mezistupňů. Relativně malý dostupný tepelný spád určuje malý počet stupňů a kromě toho je rozdíl mezi výškami lopatek 1. a posledního stupně menší než u parního stupně. Téměř všechny moderní plynové turbíny pracují podle schématu, ve kterém produkty spalování procházejí jeho průtokovou cestou. Proto v plynových turbínách musí palivo obsahovat velmi malé množství popela a dalších škodlivých nečistot. Takové palivo lze klasifikovat jako zemní plyn, dobře vyčištěné umělé plyny (vysoká pec, koks, generátor) a speciální kapalné palivo pro plynové turbíny (upravený naftový motorový olej, solární olej).

Vzhledem k vysoké teplotě plynů (1100 0 K) jsou části průtokové části (trysky, kotouče, hřídele, pracovní lopatky) vyrobeny z vysoce kvalitních legovaných ocelí. Většina turbín zajišťuje intenzivní vzduchové chlazení nejžhavějších částí. Pracovní směs se připravuje ve spalovací komoře. Tepelná účinnost KS KS = 0,970,99 Instalují se převážně válcové komory. Objem komory je rozdělen na spalovací zónu, kde dochází ke spalování paliva při T = 2000 0 C, a směšovací zónu, kde se ke snížení teploty mísí vzduch se zplodinami hoření. V komorách je instalováno několik trysek, což umožňuje regulovat tepelný výkon změnou počtu pracovních trysek. Tepelný výkon komory dosahuje 40 MW při tlaku 0,4 - 0,45 MPa. Spotřeba paliva do 3000 kg/h, spotřeba vzduchu 2,5 * 10 5 m 3 / h. Plynové turbíny používají axiální a méně často odstředivé kompresory. Axiální jsou navrženy pro průtok vzduchu 100 - 200 m 3 /s; stupeň zvýšení tlaku je až 1,35. Že. pro zajištění požadovaného tlaku je počet stupňů vyšší než 10. Účinnost axiálního kompresoru je 83 - 90%. Odstředivé používají nízký výkon - až 400 kW; Jednostupňová účinnost - 7585 %. Tepelná odolnost materiálů dílů GT nedovolí teplotám překročit 1100 K a pouze u leteckých turbín, které mají omezenou životnost, může teplota dosáhnout 1500 0 K. Pokles teploty na vstupu do el. kompresor T 1 výrazně ovlivňuje vnitřní účinnost i, protože T 1 výrazně závisí na klimatu oblasti. Proto jednotky s plynovou turbínou pracují hospodárněji v oblastech s nižšími průměrná roční teplota vzduch.

Účinnost nejjednodušších plynových turbín nepřesahuje 14–18 % a pro její zvýšení se využívá regenerační ohřev stlačeného vzduchu výfukovými plyny po plynové turbíně, tzn. využít k tomu teplo výfukových plynů předehřívání vzduchu před spalovací komorou.

Ohřev se provádí v regenerátorech, které jsou trubkovým výměníkem tepla, kde se dosahuje vysokých koeficientů přestupu tepla z plynu a vzduchu, vysoké rychlosti proudění, a to snižuje účinnost reálného cyklu v důsledku zvýšení odporu cesty plyn-vzduch.

Jednotka plynové turbíny s mezichlazením a ohřevem pracovní tekutiny snižuje kompresní práci v kompresoru a zvyšuje expanzní práci v plynové turbíně.

Atmosférický vzduch je stlačen v kompresoru nízký tlak LPC se poté ochladí ve vodním výměníku tepla VO, poté se znovu stlačí ve vysokotlakém kompresoru HPC a vstupuje do vysokotlaké spalovací komory SSV, spaliny expandují ve vysokotlaké plynové turbíně HP, jsou ohřívány v nízkotlakém -tlaková spalovací komora SSV, poté opět expandovat v nízkotlaké turbíně LPT tlak. Čím více mezistupňů ohřevu a chlazení, tím vyšší je účinnost instalace, ale to komplikuje konstrukci, takže moderní plynové turbíny nepoužívají více než 2 vzduchové mezichladiče a jeden meziohřívač.

GTU se vyznačují vysokým množstvím výfukových plynů a dosti vysokou teplotou - 400 - 500 0 C. Toto teplo lze využít k výrobě páry a horké vody v běžných výměnících tepla. Jednotky GT-25-700 LMZ jsou tedy vybaveny síťovými ohřívači, které zajišťují ohřev vody na 150-160 0 C. Kombinace výhod parního a plynového cyklu vedla k vytvoření jednotek s kombinovaným cyklem plynových turbín (až až 200 MW). Pracují v parametrech do 14 MPa (parní část) a 570 0 C a plynová jednotka je 0,65 MPa a 770 0 C. Parní turbína pracuje ve spojení s elektrickým generátorem o výkonu 165 MW a plynovou turbínou s výkonem 33 MW. Plynové turbíny se používají v energetice k pokrytí špičkového zatížení a jako nouzová rezerva.

25. Schéma ICE. Princip činnosti .

Pístový spalovací motor (ICE) je tepelný motor, v jehož pracovním válci se spaluje palivo a teplo se přeměňuje na práci.

Schematické schéma spalovacího motoru je na obr. 28.1. Hlavním prvkem každého pístového motoru je válec 4 s pístem 5 spojeným klikovým mechanismem s externím spotřebičem práce. Válec je namontován na horní straně klikové skříně 1; je nahoře uzavřen víkem, ve kterém jsou instalovány sací 2 a výfukové 3 ventily a elektrická zapalovací svíčka (u karburátoru nebo plynových motorů) nebo vstřikovač (u dieselového motoru). Chladicí kapalina cirkuluje ve vnitřním prostoru válce a jeho hlavě.

Klikový hřídel a klika 7 jsou uloženy v klikové skříni, která je otočně spojena s ojnicí 6. Horní hlava ojnice je kloubově spojena s pístem, který vykonává ve válci přímočarý vratný pohyb. Kromě hlavních částí má motor řadu pomocných mechanismů pro přívod paliva, mazání, chlazení a další zařízení nezbytná pro jeho údržbu.

Krajní poloha pístu se nazývá horní úvrať (TDC) a dolní úvrať (BDC). Zdvih pístu z TDC do BDC se nazývá zdvih (zdvih pístu). Objem popsaný pístem na 1 zdvih je pracovní objem válce.

Analýza pracovního cyklu se obvykle provádí pomocí indikátorového diagramu, který graficky znázorňuje závislost tlaku ve válci na objemu zabraném plynem nebo poloze pístu.

Existují 2 typy pístových spalovacích motorů – čtyřdobé a dvoudobé.

Obrázek 28.2a. Jednotlivé procesy odpovídají: 0-1 – nasávání palivové směsi (1. zdvih); 1-2 - stlačení směsi (2. zdvih); 2-3 – spalování; 3-4 – expanze zplodin hoření; 4-5 – výfuk (3. zdvih); 5-0 – vytlačování zplodin hoření (4. zdvih).

Ze všech 4 cyklů, které cyklus tvoří, pouze 3. produkuje užitečnou práci, ve zbývajících 3 cyklech je práce promarněna.

Obrázek 28.2b. : 0-1 – zavedení nové dávky směsi; 1-2 – komprese -1. takt; 2-3 – spalování; 3-4 – rozšíření; 4-0 – výfuk (2. zdvih).

Motory s „okamžitým spalováním“ paliva (karburátor a plyn). Do válce takového motoru je nasávána hořlavá směs, která se ve správný okamžik zapálí z vnějšího zdroje. Doba hoření hotové směsi je velmi krátká, a proto je přijatelné předpokládat, že proces hoření probíhá při (téměř) konstantním objemu.

Motory spalující palivo při (téměř) konstantním tlaku (kompresorové dieselové motory.Čistý vzduch je stlačen ve válci motoru. Na konci komprese je do válce vstřikováno palivo, které se po smíchání s horkým vzduchem vznítí a hoří při konstantním tlaku.

Motory se smíšeným spalováním paliva (bezkompresorové dieselové motory).Čistý vzduch je také stlačován ve válci motoru a kapalné palivo je přiváděno tryskou v jemně rozprášené formě do válce na konci kompresního zdvihu.

Všechny typy motorů mohou být vyrobeny buď 4-taktní nebo 2-taktní.

Tu a tam se ve zprávách říká, že např. v té a takové státní okresní elektrárně je v plném proudu výstavba 400 MW CCGT a na další CHPP-2 instalace soustrojí s plynovou turbínou tzv. mnoho MW bylo uvedeno do provozu. O takových událostech se píše a kryje se, protože zařazení takto výkonných a efektivních bloků není jen „zaškrtnutím“ při realizaci státního programu, ale také skutečným zvýšením účinnosti elektráren, regionální energetické soustavy a dokonce i jednotný energetický systém.

Chtěl bych vás však upozornit ne na implementaci státních programů nebo předpovědních ukazatelů, ale na PSU a GTU. V těchto dvou pojmech se může splést nejen běžný člověk, ale i začínající energetický inženýr.

Začněme tím, co je jednodušší.

GTU - plynová turbínová jednotka - je plynová turbína a elektrický generátor kombinované v jedné skříni. Je výhodné jej instalovat u tepelných elektráren. To je efektivní a mnoho rekonstrukcí tepelných elektráren směřuje k instalaci právě takových turbín.

Zde je zjednodušený cyklus provozu tepelné stanice:

Plyn (palivo) vstupuje do kotle, kde hoří a předává teplo vodě, která vystupuje z kotle jako pára a roztáčí parní turbínu. A parní turbína roztáčí generátor. Elektřinu odebíráme z generátoru a v případě potřeby odebíráme páru pro průmyslové potřeby (topení, vytápění) z turbíny.

A v instalaci plynové turbíny plyn spaluje a roztáčí plynovou turbínu, která vyrábí elektřinu a výfukové plyny mění vodu v páru v kotli na odpadní teplo, tzn. plyn pracuje s dvojím přínosem: nejprve spaluje a roztáčí turbínu, poté ohřívá vodu v kotli.

A pokud je samotná instalace plynové turbíny zobrazena ještě podrobněji, bude vypadat takto:

Toto video jasně ukazuje, jaké procesy probíhají v zařízení s plynovou turbínou.

Ještě větší užitek však bude, když se výsledná pára nechá pracovat – vložte ji do parní turbíny, aby fungoval další generátor! Pak se z naší plynové turbíny stane PARNÍ PLYNOVÁ JEDNOTKA (SGU).

V důsledku toho je PSU širší pojem. Toto zařízení je nezávislá energetická jednotka, kde se palivo používá jednou a elektřina se vyrábí dvakrát: v jednotce plynové turbíny a v parní turbíně. Tento cyklus je velmi účinný a má účinnost cca 57 %! To je velmi dobrý výsledek, který umožňuje výrazně snížit spotřebu paliva na kilowatthodinu elektřiny!

V Bělorusku se pro zvýšení účinnosti elektráren používají jednotky s plynovou turbínou jako „nadstavba“ ke stávajícímu schématu tepelných elektráren a jednotky s plynovými turbínami s kombinovaným cyklem jsou stavěny v elektrárnách státních okresů jako samostatné energetické jednotky. Tyto plynové turbíny fungující v elektrárnách nejen zvyšují „prognózní technické a ekonomické ukazatele“, ale také zlepšují řízení výroby, protože mají vysokou manévrovatelnost: rychlost spouštění a výrobu energie.

Tak užitečné jsou tyto plynové turbíny!

Nejpoužívanější v proudových motorech jsou jednostupňové a dvoustupňové axiální proudové plynové turbíny.

Jednostupňová turbína je taková, která má tryskové zařízení a jednu řadu pracovní melasy. Výraz „axiální“ znamená, že proud plynu je přiváděn k lopatkám turbíny rovnoběžně s osou otáčení kola.

Reaktivní plynová turbína je turbína, ve které k expanzi plynů dochází nejen v tryskovém zařízení, ale pokračuje také v kanálech oběžného kola turbíny, a u které expanze plynů zcela končí v tryskovém zařízení, se nazývá aktivní plynová turbína. U aktivní turbíny je tlak plynu před a za turbínovým kolem stejný.

Pracovní tekutinou v plynové turbíně jsou plyny vznikající při spalování petroleje nebo jiného paliva v proudu stlačeného vzduchu.

Pojďme se seznámit s konstrukcí jednostupňové axiální plynové turbíny. Schéma turbíny je na Obr. 26. Turbína se skládá z tryskového aparátu, turbínového kotouče s pracovními lopatkami a hřídele s ložisky.

Rýže. 26. Schéma axiální plynové turbíny. Rýže. 27. Podrobnosti o tryskovém zařízení.

Tryskový aparát (obr. 27) má vnější a vnitřní lem, mezi které jsou volně zasunuty lopatky tryskového aparátu. Toto uložení lopatek zajišťuje jejich volné protažení při zahřátí (lopatky jsou v proudu plynů o teplotě 850 - 900 °C a během provozu se zahřívají do světle červené barvy). Tak, aby lopatky tryskového zařízení mohly dlouho pracují při vysokých teplotách, jsou odlity ze žáruvzdorné slitiny.

Turbínový kotouč (obr. 28) je vyroben z důvodu pevnosti pevný, bez otvoru uprostřed; směrem ke středu a k okraji, kde jsou připevněny lopatky, se zahušťuje.

Rýže. 28. Rotor turbíny.

Pracovní čepele jsou vyrobeny ze žáruvzdorné slitiny a jsou k ráfku připevněny zámkem „vánoční stromeček“, který zajišťuje volné usazení čepele - čepel se může kývat (obr. 29). Hradu se říká hrad vánočního stromu, protože má tvar vánočního stromku.

Rýže. 29. Zámek lopatky turbíny.

Hřídel turbíny je připevněna k přírubě disku a přenáší točivý moment na komponenty kompresoru a motoru.

Pro snížení úniku horkých plynů jsou podél okraje disku obrobeny drážky labyrintového těsnění.

Turbínový kotouč s lopatkami a hřídelí se nazývá rotor. Lopatky tryskového zařízení a disku mají v průřezu vzhled zakřivených aerodynamických profilů (křídel).

Při provozu proudového motoru se horké plyny ze spalovacích komor přibližují k turbíně; plyny mají tlak řádově 4-7 kg/cm 2, teplota 850 - 900°C a otáčky 170 - 180 m/sec.

Uvažujme, jak se mění tlak, teplota a rychlost plynů, když proudí kanály turbíny a jak se energie plynů přeměňuje na mechanickou práci. Typické průřezy proudu plynu pohybujícího se kanály turbíny jsou znázorněny na Obr. 26:

3-3 - na vstupu plynu do turbíny;

A-A- na výstupu plynů z tryskového zařízení;

4-4 - na výstupu plynů z turbínového kola.

Jak bylo uvedeno výše, horké plyny se blíží k lopatkám tryskového zařízení rychlostí asi 170 - 180 m/sec. V tryskovém zařízení v části 3 - A plyny, pohybující se v zužujícím se kanálu, zvyšují svou rychlost pohybu (vlivem zvýšeného tlaku a teploty) na c a = 580 - 600 m/sec. Současně s expanzí je proud plynu roztáčen tryskovým aparátem a směrován na lopatky kol pod úhlem a = 20 - 28° (obr. 30). Lopatky kol se pohybují obvodovou rychlostí A. Odečtěte od absolutní rychlosti plynu s obvodová rychlost otáčení kola A, dostaneme relativní rychlost plynu w a, kterým plyn vstupuje do kanálů oběžného kola. V kanálu mezi lopatkami plyn pokračuje v expanzi - klesá jeho tlak a klesá teplota. Práce expanze je vynaložena na urychlení proudu plynu pohybujícího se v kanálu.

Absolutní rychlost plynu na výstupu z kola c 4 je určena jako součet obvodových rychlostí kola A a relativní rychlost plynu vystupujícího z kola w a. Pro turbíny proudových motorů s 4 = 350 - 400 m/sec a směřuje podél osy motoru. Rychlost plynů opouštějících kolo turbíny je o 150 - 200 nižší než rychlost plynu vstupujícího do kola m/sec.

Profily lopatek kol jsou zvoleny tak, že mezi nimi jsou vytvořeny zakřivené, zužující se kanály. Když proud plynu proudí kanálem, otáčí se, díky čemuž částice plynu vyvíjejí odstředivé síly, které tlačí na konkávní povrch lopatky - „žlab“.

Na konkávní ploše lopatek vzniká zvýšený tlak a na konvexní straně lopatek (na zadní straně) snížený tlak (vakuum).

Výsledná síla směřuje pod určitým úhlem k rovině otáčení kola (viz obr. 30). Tato síla se dá rozložit na dvě složky. Jedna síla směřuje podél osy kola - jedná se o axiální sílu, která zatěžuje axiální ložisko. Další síla působí v rovině otáčení kola; tato síla se nazývá obvodová síla.

V proudové turbíně, když se proud plynu pohybuje v zúženém kanálu mezi lopatkami kol, tento proud plynu se zrychluje.

Relativní rychlost proudu na výstupu z kola w 4 větší než relativní rychlost proudnice na vstupu do kola w a, což je dobře vidět na obr. třicet.

Vlivem zrychlení proudu plynu vzniká reakční síla, která vytváří i obvodovou sílu.

V tryskové plynové turbíně je tedy obvodová síla získána jako výsledek rotace proudu plynu v lopatkovém kanálu a zrychlení stejného proudu plynu ve stejném kanálu.

Rýže. 30. Vznik obvodové síly z rotace proudu plynu v kanálu mezi lopatkami kola

Pokud sečteme všechny obvodové síly vyplývající z každého listu kola, dostaneme celkovou, celkovou obvodovou sílu, která otáčí kotoučem turbíny.

Vypočítejme výkon turbíny na základě práce expanze plynu v turbíně.

Rozšíření práce 1 kg množství plynu proudícího turbínou je určeno energetickou rovnicí proudění plynu:

kde Gce k je druhý průtok plynu turbínou; L extend - skutečné rozšiřovací práce 1 kg plyny

Užívání C gec - 60 kg/sec a L ext = 20900 kgm/kg, dostaneme N TURB = 13900 hp.

Výkon vyvíjený turbínou by měl být o 1,5 - 2 % větší než výkon spotřebovaný kompresorem. Tento přebytečný výkon se vynakládá na pohon pomocných jednotek (čerpadla, generátory, automaty) a na překonání třecích sil v ložiskách a převodech.

Plynová turbína

Aktuální verze stránky ještě nebyla ověřena zkušenými účastníky a může se výrazně lišit od verze ověřené 22. března 2012; kontroly vyžadují 13 úprav.

Průmyslová plynová turbína rozebrána.

Plynová turbína(fr. turbína z lat. turbo vír, rotace) je kontinuální motor, v jehož lopatkovém zařízení se energie stlačeného a/nebo ohřátého plynu přeměňuje na mechanickou práci na hřídeli. Ke spalování paliva může docházet jak mimo turbínu, tak uvnitř turbíny samotné. [ zdroj neuveden 380 dní] Hlavními konstrukčními prvky jsou rotor (pracovní lopatky namontované na kotoučích) a stator ve formě nivelačního zařízení (rozváděcí lopatky upevněné ve skříni).

Plynové turbíny se používají jako součást plynových turbínových motorů, stacionárních plynových turbínových jednotek (GTU) a plynových jednotek s kombinovaným cyklem (CCGT).

Příběh

Hlavní článek: Historie turbín

Pokusy o vytvoření mechanismů podobných turbínám se provádějí již velmi dlouho. Je znám popis primitivní parní turbíny vyrobené Herónem Alexandrijským (1. století př. n. l.). V osmnáctém století získal Angličan John Barber patent na zařízení, které mělo většinu prvků nacházejících se v moderních plynových turbínách. V roce 1872 vyvinul Franz Stolz motor s plynovou turbínou. [ zdroj neuveden 380 dní] Avšak pouze v konec XIX století, kdy termodynamika, strojírenství a metalurgie dosáhly dostatečné úrovně, Gustaf Laval (Švédsko) a Charles Parsons (Velká Británie) nezávisle vytvořili parní turbíny vhodné pro průmyslové využití.

Princip činnosti

Plyn pod vysoký tlak vstupuje do nízkotlaké oblasti tryskou turbíny, expanduje a zrychluje. Dále proud plynu naráží na lopatky turbíny, dává jim část své kinetické energie a přenáší krouticí moment na lopatky. Lopatky rotoru přenášejí krouticí moment přes disky turbíny na hřídel. Plynová turbína se nejčastěji používá k pohonu generátorů.

Mechanicky mohou být plynové turbíny výrazně jednodušší než pístové spalovací motory. Složitější turbíny (jak se používají v moderních proudových motorech) mohou mít více hřídelí, stovky lopatek turbíny a statoru a rozsáhlý systém složitého potrubí, spalovacích komor a výměníků tepla.

Axiální ložiska a radiální ložiska jsou kritickými konstrukčními prvky. Tradičně to byla hydrodynamická nebo olejem chlazená kuličková ložiska. Překonaly je vzduchová ložiska, která se s úspěchem používají v mikroturbínách a pomocných energetických jednotkách.

Typy plynových turbín

Plynové turbíny se často používají v mnoha raketách na kapalné palivo, jakož i pro pohon turbočerpadla, což umožňuje jejich použití v lehkých nízkotlakých nádržích skladujících významnou suchou hmotu.

Hlavní konstrukční rysy plynových turbín ve srovnání s parními turbínami jsou určeny následujícími hlavními faktory:

1. V plynové turbíně se provádí proces expanze vysokoteplotního pracovního prostředí, který vyžaduje použití speciálních tepelně odolných materiálů (oceli, slitiny, keramika a tepelně ochranné povlaky), jakož i organizaci chlazení jeho prvků (lopatkový aparát, rotor s kotouči, díly skříně, ložiska atd.).

2. Počet stupňů u plynové turbíny je výrazně menší než u parní turbíny. V čem GT pracuje při nízkém počátečním tlaku pracovního média, jehož měrný objem se při expanzi 5-25krát zvětší (u parní turbíny se měrný objem vodní páry zvětší stokrát). Proto je rozdíl mezi délkou lopatek prvního a posledního stupně mnohem menší než u parní turbíny. Průměrné průměry stupňů turbíny GT více než u stupňů HPC PT(průměry disků GT do 2 m) a jejich vnitřní výkon je výrazně větší ve srovnání s výkonem stupňů parní turbíny.

3. Axiální složka rychlosti proudění za posledním stupněm plynové turbíny je 100-230 m/s. Proto, aby se snížily energetické ztráty, výstupní potrubí GT provedeno axiálně na základě vysoce účinného difuzního kanálu.

4. Vzhledem k velké roli účinnosti GT Do účinnosti plynových turbín v plynových turbínách nejsou zahrnuty regulační ventily, dílčí stupně a další prvky snižující účinnost instalací.

Rotory plynových turbín V závislosti na typu se vyrábějí jako kotoučové, bubnové a kotoučové (obr. 29.10 - 29.12) a podle způsobu výroby - masivní kované a svařované:

a) Běžnější jsou konstrukce kotoučových rotorů, které nemají středový otvor, což snižuje pevnostní charakteristiky.

b) Pevné kované konstrukce rotorů mají omezený průměr z důvodu technologických omezení při jejich výrobě. Proto se používají v GT nízký výkon.

c) Svařované rotory tyto nevýhody nemají, ale jsou dražší na výrobu.

Rýže. 29.10 Konstrukce rotorů plynových turbín

A) masivní kovaný rotor bubnové konstrukce; b) masivní kovaný rotor konzolového typu;

c, d) svařované rotory; d, prefabrikovaný rotor s disky spojenými spojovacími šrouby

U prefabrikovaných konstrukcí rotoru jsou disky hydraulicky taženy k sobě centrální tyčí, čímž se rotor promění v jedinou pevnou konstrukci. Před montáží jsou jednotlivé kotouče plynové turbíny s lopatkovým aparátem (i kompresoru) pečlivě vyváženy. Každý z kotoučů má dva prstencové límce (řemeny), na kterých jsou vyrobeny hřbety - radiální zuby trojúhelníkového profilu. Pokud je Hirth spojení kvalitní, je zajištěno absolutní vyrovnání sousedních disků. Toto provedení se používá např. u spalovací jednotky V94,2" Siemens a GTE-180. V plynových turbínách řady G od " Westinghouse» kotouče jsou utaženy 12 průchozími šrouby. V výkonové plynové turbíně GT13E" ABB» je použit svařovaný rotor. Na Obr. zobrazeno 29.12 vzhled rotory kompresorů a plynová turbína plynová turbína GT 13E.

Rýže. Konstrukce rotoru 29.12 GT 13E

Skříň plynové turbíny na rozdíl od skříní parních turbín je provozována za podmínek vyšších teplot, ale s nižší tlakovou ztrátou působící na stěny skříně. Prvky trupu GT vyrobené z perlitických ocelí. U většiny provedení má pouzdro horizontální konektor. Základní požadavek na kryty GT– tuhost jejich konstrukce, zajišťující stejnoměrnou tloušťku stěny, aby se eliminovala tvorba teplotních pnutí a odpovídajících deformací, symetrie v příčných řezech pro uspořádání stejných mezer mezi pracovními lopatkami a tělem. Pro snížení úniku jsou tyto mezery udržovány minimální v radiálním směru. V labyrintu přes pás a membránové těsnění stupňů GT(stejně jako kompresory) se používají voštinové vložky, které se dotykem opotřebovávají, což zabraňuje vzniku nouzových situací. Pro snížení teploty stěn pouzdra se někdy zevnitř zakrývá žáruvzdornou clonou z tenkostěnného plechu z austenitické oceli. Mezi nimi je položen tepelně izolační materiál. V některých případech v úvodní části GT Používá se dvouplášťové provedení, kdy je pohyb chladicího vzduchu organizován mezi odpovídajícími stěnami.

Jedna z hlavních jednotek plynové turbíny, na jejímž základě se plánuje vytvoření PGU-325 a dalších, je GTE-110 s výkonem 110 MW (obr. 29.13). Má relativně vysokou úroveň účinnosti (účinnost 36 %) při počáteční teplotě plynu 1210 °C, ale s nízkou teplotou spalin (517 °C), což ztěžuje dosažení vysoké úrovně účinnosti kombinovaného cyklu. rostliny. Jmenovitý výkon soustrojí plynové turbíny za projektovaných podmínek je 114,5 MW (účinnost 36,5 %) a špičkový výkon 120 MW (účinnost 36 %). Maximální výkon při venkovní teplotě tа =–15 о С N E = 129,4 MW. Stupeň nárůstu tlaku v kompresoru při jmenovitém výkonu soustrojí plynové turbíny je p k = 14,75. Výstupní průtok plynu z turbíny je 365 kg/s.

Rotor v provedení buben-disk se skládá z pěti částí navzájem spojených čepovými a šroubovými spoji. Disky kompresoru a turbíny v sekcích jsou spojeny svařováním elektronovým paprskem. Radiální ložiska o průměru 400 mm jsou vyrobena se samonaklápěcími bloky. Mezi segmenty jsou umístěny trysky pro přívod oleje pro mazání a chlazení. Axiální ložisko zajišťuje obousměrné vnímání axiálního zatížení. Instaluje se na straně kompresoru v jeho studené části. V axiálním ložisku je instalováno 28 podložek vzhledem k hřebenu, 14 na každé straně.

Rýže. 29.13. Agregát s plynovou turbínou GTE-110

1 – VNU; 2 – kompresor; 3 – spalovací komora; 4 – plynová turbína; 5 – rám

Systém chlazení plynové turbíny je konvekční. Turbína ochlazuje pracovní lopatky prvních dvou stupňů a lopatky trysek tří. Celková spotřeba vzduchu na chlazení je 13 %. Kompresor má 15 stupňů, jeho svařovaný plášť je vyroben z oceli EP609Sh. Nad pracovními lopatkami 1. a 2. stupně jsou navržena zařízení proti přepětí ve formě prstencových komor, do kterých vzduch vstupuje štěrbinami. Pracovní lopatky prvních čtyř stupňů jsou vyrobeny z titanové slitiny VTZ-1, od 5. do 12. stupně - z oceli EI 479Sh, a od 13. do 15. - EI 696Sh. Kotouče kompresoru jsou vyrobeny z oceli EP609. Odvzdušnění za 7. stupněm je určeno k chlazení kotoučů kompresoru a za 10. stupněm k chlazení rotoru plynové turbíny.

Nad kompresorem je umístěna prstencová spalovací komora s 20 plamenci, což zkracuje délku vedení hřídele a zvyšuje jeho tuhost. Trysková zařízení stupňů turbíny plynové turbíny jsou instalována v jejich vnějších pláštích. Skříň turbíny má pouze vertikální konektory. Tryskový aparát 1. stupně se skládá ze 40 jednotlivých litých lopatek s konvekčním filmovým chlazením sekundárním vzduchem. Tryskový aparát 2. stupně se skládá z 24 balíčků lopatek, odlitých v blocích po dvou lopatkách, 3. - z 18 balíčků po třech lopatkách a 4. - ze 16 balíčků po třech lopatkách (duté, nechlazené). Všechny obaly mají povrchy lité membrány.

Agregát plynové turbíny je zajištěn jednou přední a dvěma zadními podpěrami. Přední podpěra je pevná a skládá se z tuhého plechu s žebry, který je připevněn k přírubě přední skříně kompresoru. Zadní podpěry jsou připevněny k ose nosného věnce turbíny a sestávají z pružných plechů instalovaných ve dvou vrstvách ve vzájemně kolmých směrech. Skříň plynové turbíny je vyrobena na bázi panelové rámové konstrukce o tloušťce panelu 80 mm. Agregát plynové turbíny je spouštěn z elektrického generátoru přes tyristorový frekvenční měnič.