გაზის ტურბინის გენერატორი. გაზის ტურბინები და დაბალი სიმძლავრის გაზის ტურბინები რუსეთის ბაზარზე. გაზის ტურბინის დიზაინი

"Turbo", "turbojet", "turboprop" - ეს ტერმინები მტკიცედ შევიდა მე -20 საუკუნის ინჟინრების ლექსიკონში, რომლებიც მონაწილეობენ მანქანებისა და სტაციონარული ელექტრული დანადგარების დიზაინსა და მოვლაში. ისინი გამოიყენება დაკავშირებულ სფეროებში და რეკლამაშიც კი, როდესაც სურთ პროდუქტის სახელს მიაწოდონ განსაკუთრებული სიმძლავრე და ეფექტურობა. ავიაციაში, რაკეტებში, გემებსა და ელექტროსადგურებში, გაზის ტურბინა ყველაზე ხშირად გამოიყენება. როგორ არის ორგანიზებული? მუშაობს თუ არა ბუნებრივ აირზე (როგორც სახელიდან ჩანს) და როგორები არიან? რით განსხვავდება ტურბინა სხვა ტიპის შიდა წვის ძრავისგან? რა არის მისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები? ამ კითხვებზე პასუხის გაცემის მცდელობა კეთდება ამ სტატიაში.

რუსული მანქანათმშენებლობის ლიდერი UEC

რუსეთმა, სსრკ-ს დაშლის შემდეგ ჩამოყალიბებული მრავალი სხვა დამოუკიდებელი სახელმწიფოსგან განსხვავებით, შეძლო დიდწილად შეენარჩუნებინა მანქანათმშენებლობის ინდუსტრია. კერძოდ, კომპანია Saturn დაკავებულია სპეციალური დანიშნულების ელექტროსადგურების წარმოებით. ამ კომპანიის გაზის ტურბინები გამოიყენება გემთმშენებლობაში, ნედლეულის მრეწველობაში და ენერგეტიკაში. პროდუქტები მაღალტექნოლოგიურია, ისინი საჭიროებენ განსაკუთრებულ მიდგომას ინსტალაციის, გამართვისა და ექსპლუატაციის დროს, ასევე სპეციალურ ცოდნას და ძვირადღირებულ აღჭურვილობას გეგმიური მოვლის დროს. ყველა ეს სერვისი ხელმისაწვდომია UEC-ის მომხმარებლებისთვის - გაზის ტურბინები, როგორც მას დღეს უწოდებენ. ასეთი საწარმო მსოფლიოში არც ისე ბევრია, თუმცა ძირითადი პროდუქტის მოწყობის პრინციპი ერთი შეხედვით მარტივია. დაგროვილ გამოცდილებას დიდი მნიშვნელობა აქვს, რაც შესაძლებელს ხდის გავითვალისწინოთ მრავალი ტექნოლოგიური დახვეწილობა, რომლის გარეშეც შეუძლებელია დანაყოფის გამძლე და საიმედო მუშაობის მიღწევა. აქ არის UEC პროდუქციის ასორტიმენტის მხოლოდ ნაწილი: გაზის ტურბინები, ელექტროსადგურები, გაზის სატუმბი დანადგარები. მომხმარებლებს შორის არიან „როსატომი“, „გაზპრომი“ და ქიმიური მრეწველობისა და ენერგეტიკის სხვა „ვეშაპები“.

ასეთი რთული მანქანების დამზადება თითოეულ შემთხვევაში ინდივიდუალურ მიდგომას მოითხოვს. გაზის ტურბინის გაანგარიშება ამჟამად სრულად ავტომატიზირებულია, მაგრამ გაყვანილობის დიაგრამების მასალები და მახასიათებლები მნიშვნელოვანია თითოეულ ინდივიდუალურ შემთხვევაში.

და ყველაფერი ასე მარტივად დაიწყო...

ძიება და წყვილები

ნაკადის მთარგმნელობითი ენერგიის ბრუნვის ძალად გადაქცევის პირველი ექსპერიმენტები კაცობრიობამ ჩაატარა ძველ დროში ჩვეულებრივი წყლის ბორბლის გამოყენებით. ყველაფერი უკიდურესად მარტივია, სითხე მიედინება ზემოდან ქვემოდან, მის ნაკადში მოთავსებულია პირები. მათთან აღჭურვილი ბორბალი პერიმეტრის გარშემო ტრიალებს. ქარის წისქვილი მუშაობს იმავე გზით. შემდეგ დადგა ორთქლის ხანა და ბორბალი უფრო სწრაფად ტრიალებდა. სხვათა შორის, ეგრეთ წოდებული „ეოლიპილი“, რომელიც ძველი ბერძენი ჰერონმა გამოიგონა ქრისტეს დაბადებამდე დაახლოებით 130 წლით ადრე, იყო ორთქლის ძრავა, რომელიც მუშაობს ზუსტად ამ პრინციპით. არსებითად, ეს იყო პირველი გაზის ტურბინა, რომელიც ცნობილია ისტორიული მეცნიერებისთვის (ბოლოს და ბოლოს, ორთქლი არის წყლის აგრეგაციის აირისებრი მდგომარეობა). თუმცა დღეს მიღებულია ამ ორი ცნების გამიჯვნა. ჰერონის გამოგონებას ალექსანდრიაში დიდი ენთუზიაზმის გარეშე, თუმცა ცნობისმოყვარეობით განიხილეს. ტურბინის ტიპის სამრეწველო აღჭურვილობა გამოჩნდა მხოლოდ მე-19 საუკუნის ბოლოს, მას შემდეგ რაც შვედმა გუსტაფ ლავალმა შექმნა მსოფლიოში პირველი აქტიური ელექტროსადგური, რომელიც აღჭურვილი იყო საქშენით. დაახლოებით იმავე მიმართულებით მუშაობდა ინჟინერი პარსონსი, რომელიც აწვდიდა თავის მანქანას რამდენიმე ფუნქციურად დაკავშირებული საფეხურით.

გაზის ტურბინების დაბადება

ერთი საუკუნით ადრე ვიღაც ჯონ ბარბერს ჰქონდა ბრწყინვალე იდეა. რატომ გჭირდებათ ჯერ ორთქლის გაცხელება, ხომ არ არის ადვილი საწვავის წვის დროს წარმოქმნილი გამონაბოლქვი აირის უშუალოდ გამოყენება და ამით ენერგიის გარდაქმნის პროცესში არასაჭირო შუამავლობის აღმოფხვრა? ასე გაჩნდა პირველი რეალური გაზის ტურბინა. 1791 წლის პატენტი აყალიბებს უცხენო ეტლში გამოყენების ძირითად იდეას, მაგრამ მისი ელემენტები დღეს გამოიყენება თანამედროვე რაკეტებში, თვითმფრინავებში, ტანკებში და საავტომობილო ძრავებში. რეაქტიული ძრავის მშენებლობის პროცესის დასაწყისი 1930 წელს ფრენკ უიტლმა მისცა. მას გაუჩნდა ტურბინის გამოყენების იდეა თვითმფრინავის ასაწევად. მოგვიანებით მან იპოვა განვითარება მრავალ ტურბოპროპის და ტურბორეაქტიულ პროექტებში.

ნიკოლა ტესლას გაზის ტურბინა

ცნობილი მეცნიერ-გამომგონებელი ყოველთვის არასტანდარტულად უახლოვდებოდა შესასწავლ საკითხებს. ყველასათვის აშკარა ჩანდა, რომ ბორბლები ბალიშებით ან პირებით "იჭერენ" მედიუმის მოძრაობას ბრტყელ ობიექტებზე უკეთ. ტესლამ, თავისი ჩვეული წესით, დაამტკიცა, რომ თუ ღერძზე რიგად დალაგებული დისკებიდან აწყობთ როტორულ სისტემას, შემდეგ სასაზღვრო ფენებს აირის ნაკადით აკრეფთ, ის არ ბრუნავს უარესად და ზოგ შემთხვევაში უკეთესიც, ვიდრე მრავალპირიანი პროპელერი. მართალია, მოძრავი საშუალების მიმართულება უნდა იყოს ტანგენციალური, რაც ყოველთვის არ არის შესაძლებელი ან სასურველი თანამედროვე ერთეულებში, მაგრამ დიზაინი ძალიან გამარტივებულია - მას საერთოდ არ სჭირდება პირები. ტესლას სქემის მიხედვით გაზის ტურბინა ჯერ არ შენდება, მაგრამ შესაძლოა იდეა მხოლოდ თავის დროს ელოდება.

წრიული დიაგრამა

ახლა მანქანის ფუნდამენტური მოწყობილობის შესახებ. ეს არის მბრუნავი სისტემის კომბინაცია, რომელიც დამონტაჟებულია ღერძზე (როტორზე) და ფიქსირებულ ნაწილზე (სტატორი). ლილვზე არის დისკი სამუშაო პირებით, რომლებიც ქმნიან კონცენტრულ გისოსს, მათზე გავლენას ახდენს გაზი, რომელიც მიეწოდება წნევის ქვეშ სპეციალური საქშენების საშუალებით. შემდეგ გაფართოებული გაზი შედის იმპულარში, რომელიც ასევე აღჭურვილია პირებით, რომელსაც ეწოდება მუშები. ჰაერ-საწვავის ნარევის შესასვლელად და გამოსასვლელად (გამონაბოლქვი) გამოიყენება სპეციალური მილები. კომპრესორი ასევე ჩართულია საერთო სქემაში. მისი დამზადება შესაძლებელია სხვა პრინციპით, რაც დამოკიდებულია საჭირო სამუშაო წნევაზე. მისი მუშაობისთვის ენერგიის ნაწილი აღებულია ღერძიდან, რომელიც გამოიყენება ჰაერის შეკუმშვისთვის. გაზის ტურბინა მუშაობს ჰაერ-საწვავის ნარევის წვის პროცესით, რასაც თან ახლავს მოცულობის მნიშვნელოვანი ზრდა. ლილვი ბრუნავს, მისი ენერგია შეიძლება სასარგებლო იყოს. ასეთ სქემას უწოდებენ ერთ წრიულს, მაგრამ თუ ის განმეორდება, მაშინ ითვლება მრავალსაფეხურიანი.

თვითმფრინავის ტურბინების უპირატესობები

დაახლოებით ორმოცდაათიანი წლების შუა ხანებიდან გამოჩნდა ახალი თაობის თვითმფრინავი, მათ შორის სამგზავრო (სსრკ-ში ეს არის ილ-18, ან-24, ან-10, ტუ-104, ტუ-114, ტუ-124 და ა.შ. ), რომელთა დიზაინებში თვითმფრინავის დგუშის ძრავები საბოლოოდ და შეუქცევად ჩაანაცვლეს ტურბინულმა ძრავებმა. ეს მიუთითებს ამ ტიპის ელექტროსადგურის უფრო მეტ ეფექტურობაზე. გაზის ტურბინის მახასიათებლები მრავალი თვალსაზრისით აღემატება კარბუტერიანი ძრავების პარამეტრებს, კერძოდ, სიმძლავრის / წონის თვალსაზრისით, რაც უაღრესად მნიშვნელოვანია ავიაციისთვის, ისევე როგორც საიმედოობის თანაბრად მნიშვნელოვანი მაჩვენებლები. საწვავის დაბალი მოხმარება, ნაკლები მოძრავი ნაწილები, უკეთესი გარემოსდაცვითი შესრულება, შემცირებული ხმაური და ვიბრაცია. ტურბინები ნაკლებად კრიტიკულია საწვავის ხარისხისთვის (რაც არ შეიძლება ითქვას საწვავის სისტემებზე), მათი შენარჩუნება უფრო ადვილია, მათ ნაკლები საპოხი ზეთი სჭირდებათ. ზოგადად, ერთი შეხედვით ჩანს, რომ ისინი შედგება არა ლითონისგან, არამედ მყარი ღირსებებისაგან. სამწუხაროდ, ეს ასე არ არის.

გაზის ტურბინის ძრავებს აქვს უარყოფითი მხარეები

გაზის ტურბინა ექსპლუატაციის დროს თბება და სითბოს გადასცემს მიმდებარე სტრუქტურულ ელემენტებს. ეს განსაკუთრებით კრიტიკულია, ისევ ავიაციაში, როდესაც გამოიყენება რედან განლაგების სქემა, რომელიც მოიცავს კუდის ქვედა ნაწილის გარეცხვას რეაქტიული ნაკადით. ხოლო ძრავის კორპუსი თავისთავად მოითხოვს სპეციალურ თბოიზოლაციას და სპეციალური ცეცხლგამძლე მასალების გამოყენებას, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს მაღალ ტემპერატურას.

გაზის ტურბინების გაგრილება რთული ტექნიკური გამოწვევაა. ეს არ არის ხუმრობა, ისინი მუშაობენ პრაქტიკულად მუდმივი აფეთქების რეჟიმში, რომელიც ხდება სხეულში. ზოგიერთ რეჟიმში ეფექტურობა უფრო დაბალია, ვიდრე კარბურატორის ძრავები, თუმცა, ორმაგი წრიული სქემის გამოყენებისას, ეს ნაკლი აღმოფხვრილია, თუმცა დიზაინი უფრო რთული ხდება, როგორც სქემაში "გამაძლიერებელი" კომპრესორების ჩართვის შემთხვევაში. ტურბინების აჩქარება და მუშაობის რეჟიმის მიღწევა გარკვეულ დროს მოითხოვს. რაც უფრო ხშირად იწყება და ჩერდება მოწყობილობა, მით უფრო სწრაფად ცვდება იგი.

სწორი აპლიკაცია

ისე, არცერთი სისტემა არ არის ხარვეზების გარეშე. მნიშვნელოვანია თითოეული მათგანის ისეთი განაცხადის პოვნა, რომელშიც უფრო მკაფიოდ გამოვლინდება მისი უპირატესობები. მაგალითად, ტანკები, როგორიცაა ამერიკული Abrams, რომელიც იკვებება გაზის ტურბინით. მისი შევსება შესაძლებელია ყველაფრით, რაც იწვის, მაღალი ოქტანური ბენზინიდან დაწყებული ვისკით დამთავრებული და გამოაქვს დიდი ძალა. ეს შეიძლება არ იყოს ძალიან კარგი მაგალითი, რადგან ერაყსა და ავღანეთში გამოცდილებამ აჩვენა კომპრესორის პირების დაუცველობა ქვიშის მიმართ. გაზის ტურბინების შეკეთება უნდა მოხდეს აშშ-ში, საწარმოო ქარხანაში. წაიღეთ ავზი იქ, შემდეგ დაბრუნდით და თავად მოვლის ღირებულება, პლუს აქსესუარები ...

ვერტმფრენები, რუსული, ამერიკული და სხვა ქვეყნები, ისევე როგორც მძლავრი ჩქაროსნული კატარღები, ნაკლებად ზარალდებიან გადაკეტვით. თხევად რაკეტებში ისინი შეუცვლელია.

თანამედროვე სამხედრო გემებსა და სამოქალაქო გემებს ასევე აქვთ გაზის ტურბინის ძრავები. და ასევე ენერგია.

ტრიგენერატორი ელექტროსადგურები

თვითმფრინავების მწარმოებლების პრობლემები არც ისე შემაშფოთებელია მათთვის, ვინც ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის სამრეწველო აღჭურვილობას აწარმოებს. წონა ამ შემთხვევაში აღარ არის ისეთი მნიშვნელოვანი და შეგიძლიათ ყურადღება გაამახვილოთ ისეთ პარამეტრებზე, როგორიცაა ეფექტურობა და საერთო ეფექტურობა. გაზის ტურბინის გენერატორის ბლოკებს აქვთ მასიური ჩარჩო, საიმედო ჩარჩო და სქელი პირები. სავსებით შესაძლებელია გამომუშავებული სითბოს გამოყენება, მისი გამოყენება სხვადასხვა საჭიროებებისთვის, დაწყებული მეორადი გადამუშავებიდან თავად სისტემაში, საყოფაცხოვრებო შენობების გათბობით და შთანთქმის ტიპის სამაცივრო დანადგარების თერმომარაგებამდე. ამ მიდგომას ეწოდება ტრიგენერატორი და ეფექტურობა ამ რეჟიმში უახლოვდება 90%-ს.

ატომური ელექტროსადგურები

გაზის ტურბინისთვის ფუნდამენტური განსხვავება არ არის, თუ რა არის გაცხელებული საშუალების წყარო, რომელიც ენერგიას აძლევს მის პირებს. ეს შეიძლება იყოს დამწვარი ჰაერ-საწვავის ნარევი, ან უბრალოდ ზედმეტად გახურებული ორთქლი (აუცილებლად წყალი არ არის), მთავარია უზრუნველყოს მისი უწყვეტი დენის მიწოდება. მის ბირთვში, ყველა ატომური ელექტროსადგურის, წყალქვეშა ნავის, ავიამზიდის, ყინულისმტვრევისა და ზოგიერთი სამხედრო ზედაპირული ხომალდის ელექტროსადგურები (მაგალითად, პეტრე დიდის სარაკეტო კრეისერი) დაფუძნებულია გაზის ტურბინაზე (GTU), რომელიც ბრუნავს ორთქლით. უსაფრთხოებისა და გარემოსდაცვითი საკითხები კარნახობს დახურულ პირველად ციკლს. ეს ნიშნავს, რომ პირველადი სითბოს აგენტი (პირველ ნიმუშებში ამ როლს ასრულებდა ტყვია, ახლა ის შეიცვალა პარაფინით) არ ტოვებს რეაქტორთან ახლოს მდებარე ზონას, მიედინება საწვავის ელემენტების გარშემო წრეში. სამუშაო ნივთიერების გათბობა ხორციელდება შემდგომ სქემებში და აორთქლებული ნახშირორჟანგი, ჰელიუმი ან აზოტი ბრუნავს ტურბინის ბორბალს.

ფართო აპლიკაცია

რთული და დიდი დანადგარები თითქმის ყოველთვის უნიკალურია, მათი წარმოება ხორციელდება მცირე პარტიებში ან ზოგადად მზადდება ცალკეული ასლები. ყველაზე ხშირად, დიდი რაოდენობით წარმოებული ერთეულები გამოიყენება ეკონომიკის მშვიდობიან სექტორებში, მაგალითად, მილსადენებით ნახშირწყალბადის ნედლეულის გადასატანად. სწორედ მათ აწარმოებს UEC კომპანია Saturn-ის ბრენდით. სატუმბი სადგურების გაზის ტურბინები სრულად შეესაბამება მათ სახელს. ისინი ნამდვილად ტუმბიან ბუნებრივ აირს, იყენებენ საკუთარ ენერგიას სამუშაოდ.

გაზის ტურბინას ჩვეულებრივ უწოდებენ უწყვეტად მოქმედ ძრავას. შემდეგ ვისაუბრებთ იმაზე, თუ როგორ არის მოწყობილი გაზის ტურბინა, როგორია ბლოკის მუშაობის პრინციპი. ასეთი ძრავის თავისებურება ის არის, რომ მის შიგნით ენერგია იწარმოება შეკუმშული ან გაცხელებული გაზით, რის შედეგადაც ხდება ლილვის მექანიკური მუშაობა.

გაზის ტურბინის ისტორია

საინტერესოა, რომ ტურბინის მექანიზმები ინჟინრების მიერ იყო შემუშავებული ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. პირველი პრიმიტიული ორთქლის ტურბინა შეიქმნა ჩვენს წელთაღრიცხვამდე I საუკუნეში. ე.! რა თქმა უნდა, აუცილებელია
ამ მექანიზმმა პიკს მხოლოდ ახლა მიაღწია. ტურბინების აქტიური განვითარება დაიწყო მე-19 საუკუნის ბოლოს, თერმოდინამიკის, მექანიკური ინჟინერიისა და მეტალურგიის განვითარებასთან და გაუმჯობესებასთან ერთად.

შეიცვალა მექანიზმების, მასალების, შენადნობების პრინციპები, ყველაფერი გაუმჯობესდა და ახლა, დღეს, კაცობრიობამ იცის ყველაზე სრულყოფილი გაზის ტურბინის ადრე არსებული ფორმებიდან, რომელიც იყოფა სხვადასხვა ტიპებად. არის საავიაციო გაზის ტურბინა და არის სამრეწველო.

ჩვეულებრივ, გაზის ტურბინას ვუწოდებთ ერთგვარ სითბოს ძრავას, მისი სამუშაო ნაწილები წინასწარ არის განსაზღვრული მხოლოდ ერთი დავალებით - ბრუნვა გაზის ჭავლის მოქმედების გამო.

იგი მოწყობილია ისე, რომ ტურბინის ძირითადი ნაწილი წარმოდგენილია ბორბლით, რომელზეც დამაგრებულია პირების ნაკრები. , რომელიც მოქმედებს გაზის ტურბინის პირებზე, აიძულებს მათ მოძრაობას და ბრუნავს ბორბალს. ბორბალი, თავის მხრივ, მყარად არის დამაგრებული ლილვზე. ამ ტანდემს აქვს სპეციალური სახელი - ტურბინის როტორი. ამ მოძრაობის შედეგად, რომელიც ხდება გაზის ტურბინის ძრავში, მიიღება მექანიკური ენერგია, რომელიც გადაეცემა ელექტრო გენერატორს, გემის პროპელერს, თვითმფრინავის პროპელერს და მუშაობის მსგავსი პრინციპის სხვა სამუშაო მექანიზმებს.

აქტიური და რეაქტიული ტურბინები

გაზის ჭავლის ზემოქმედება ტურბინის პირებზე შეიძლება იყოს ორმაგი. ამრიგად, ტურბინები იყოფა კლასებად: აქტიური და რეაქტიული ტურბინების კლასებად. რეაქტიული და აქტიური გაზის ტურბინები განსხვავდება მოწყობილობის პრინციპით.

იმპულსური ტურბინა

აქტიური ტურბინა ხასიათდება იმით, რომ როტორის პირებზე გაზის ნაკადის მაღალი მაჩვენებელია. მოხრილი დანის დახმარებით გაზის ჭავლი გადახრის ტრაექტორიას. გადახრის შედეგად წარმოიქმნება დიდი ცენტრიდანული ძალა. ამ ძალის დახმარებით პირები მოძრაობენ. გაზის მთელი აღწერილი გზის განმავლობაში იკარგება მისი ენერგიის ნაწილი. ასეთი ენერგია მიმართულია იმპულსისა და ლილვის მოძრაობაზე.

რეაქტიული ტურბინა

რეაქტიულ ტურბინაში ყველაფერი გარკვეულწილად განსხვავებულია. აქ გაზის ნაკადი როტორის პირებზე ხორციელდება დაბალი სიჩქარით და მაღალი დონის წნევის გავლენით. ასევე შესანიშნავია პირების ფორმა, რის გამოც გაზის სიჩქარე მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ამრიგად, გაზის ჭავლი ქმნის ერთგვარ რეაქტიულ ძალას.

ზემოთ აღწერილი მექანიზმიდან გამომდინარეობს, რომ გაზის ტურბინის მოწყობილობა საკმაოდ რთულია. იმისათვის, რომ ასეთმა ერთეულმა შეუფერხებლად იმუშაოს და მის მფლობელს მოგება და სარგებელი მოუტანოს, მისი მოვლა პროფესიონალებს უნდა მიანდოთ. სერვისის პროფილის კომპანიები უზრუნველყოფენ დანადგარების მომსახურებას გაზის ტურბინების გამოყენებით, კომპონენტების მიწოდებით, ყველა სახის ნაწილებისა და ნაწილების გამოყენებით. DMEnergy არის ერთ-ერთი ასეთი კომპანია (), რომელიც თავის მომხმარებელს აძლევს სიმშვიდეს და ნდობას, რომ ის არ დარჩება მარტო იმ პრობლემებთან, რომლებიც წარმოიქმნება გაზის ტურბინის ექსპლუატაციის დროს.

შედარებით მცირე სიმძლავრის ელექტროსადგურები შეიძლება მოიცავდეს როგორც გაზის ტურბინის ძრავებს (GTE) ასევე ორმხრივ ძრავებს (RP). შედეგად, მომხმარებლები ხშირად ითხოვენ რომელი დრაივი უკეთესია. და, თუმცა მასზე პასუხის გაცემა ცალსახად შეუძლებელია, ამ სტატიის მიზანია ამ საკითხის გაგების მცდელობა.

შესავალი

ძრავის ტიპის არჩევანი, ისევე როგორც მათი რაოდენობა ნებისმიერი სიმძლავრის ელექტროსადგურზე ელექტრო გენერატორების მართვისთვის, რთული ტექნიკური და ეკონომიკური ამოცანაა. დგუშისა და გაზის ტურბინის ძრავების როგორც ძრავის შედარების მცდელობები ყველაზე ხშირად ხდება ბუნებრივი აირის, როგორც საწვავის გამოყენებით. მათი ფუნდამენტური უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები გაანალიზებულია ტექნიკურ ლიტერატურაში, დგუშის ძრავებით ელექტროსადგურების მწარმოებლების ბროშურებში და თუნდაც ინტერნეტში.

როგორც წესი, ზოგადი ინფორმაცია მოცემულია საწვავის მოხმარების სხვაობის შესახებ, ძრავების ღირებულებაში, მათი სიმძლავრისა და მუშაობის პირობების გათვალისწინების გარეშე. ხშირად აღნიშნავენ, რომ სასურველია 10-12 მეგავატი სიმძლავრის ელექტროსადგურების შემადგენლობის ჩამოყალიბება ორმხრივი ძრავების, ხოლო უფრო მაღალი სიმძლავრის - გაზის ტურბინების საფუძველზე. ეს რეკომენდაციები არ უნდა იქნას მიღებული აქსიომად. ერთი რამ ცხადია: ძრავის თითოეულ ტიპს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები და დისკის არჩევისას საჭიროა მათი შეფასების ზოგიერთი, ყოველ შემთხვევაში, საჩვენებელი, რაოდენობრივი კრიტერიუმი.

ამჟამად რუსეთის ენერგეტიკული ბაზარი გვთავაზობს როგორც ორმხრივი, ასევე გაზის ტურბინის ძრავების საკმაოდ ფართო სპექტრს. დგუშიან ძრავებს შორის ჭარბობს იმპორტირებული ძრავები, ხოლო გაზის ტურბინის ძრავებს შორის შიდა.

ინფორმაცია გაზის ტურბინის ძრავების და მათზე დაფუძნებული ელექტროსადგურების ტექნიკური მახასიათებლების შესახებ, რომლებიც შემოთავაზებულია რუსეთში ექსპლუატაციისთვის, რეგულარულად ქვეყნდება ბოლო წლების განმავლობაში "გაზის ტურბინის აღჭურვილობის კატალოგში".

მსგავსი ინფორმაცია ორმხრივი ძრავებისა და ელექტროსადგურების შესახებ, რომლებშიც ისინი შედიან, შეგიძლიათ მიიღოთ მხოლოდ რუსული და უცხოური კომპანიების სარეკლამო ბროშურებიდან, რომლებიც ამარაგებენ ამ აღჭურვილობას. ინფორმაცია ძრავებისა და ელექტროსადგურების ღირებულების შესახებ ყველაზე ხშირად არ ქვეყნდება და გამოქვეყნებული ინფორმაცია ხშირად სიმართლეს არ შეესაბამება.

ორმხრივი და გაზის ტურბინის ძრავების თავდაპირველი შედარება

არსებული ინფორმაციის დამუშავება შესაძლებელს ხდის ჩამოყალიბდეს ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი, რომელიც შეიცავს როგორც რაოდენობრივ, ასევე თვისობრივ შეფასებას ორმხრივი და გაზის ტურბინის ძრავების უპირატესობებისა და უარყოფითი მხარეების შესახებ. სამწუხაროდ, ზოგიერთი მახასიათებელი აღებულია სარეკლამო მასალებიდან, რომელთა სრული სიზუსტის შემოწმება ძალიან რთულია ან თითქმის შეუძლებელია. ცალკეული ძრავებისა და ელექტროსადგურების მუშაობის შედეგების შესამოწმებლად საჭირო მონაცემები, იშვიათი გამონაკლისის გარდა, არ ქვეყნდება.

ბუნებრივია, მოცემული მაჩვენებლები განზოგადებულია; კონკრეტული ძრავებისთვის, ისინი მკაცრად ინდივიდუალური იქნება. გარდა ამისა, ზოგიერთი მათგანი მოცემულია ISO სტანდარტების შესაბამისად და ძრავების ფაქტობრივი სამუშაო პირობები მნიშვნელოვნად განსხვავდება სტანდარტისგან.

წარმოდგენილი ინფორმაცია იძლევა მხოლოდ ძრავების ხარისხობრივ მახასიათებელს და არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონკრეტული ელექტროსადგურის აღჭურვილობის შერჩევისას. ცხრილის თითოეული პოზიციისთვის შეიძლება რამდენიმე კომენტარის მიცემა.

ინდიკატორი	ძრავის ტიპი
ინდიკატორი	დგუში	გაზის ტურბინა
ძრავის ერთეულის სიმძლავრის დიაპაზონი (ISO), მეგავატი	0.1 - 16.0	0.03 - 265.0
სიმძლავრის შეცვლა მუდმივი გარე ტემპერატურაზე	უფრო სტაბილურია, როდესაც დატვირთვა მცირდება 50% -ით. ეფექტურობა მცირდება 8-10%-ით	ნაკლებად სტაბილურია, როდესაც დატვირთვა მცირდება 50% -ით. ეფექტურობა მცირდება 50%-ით
გარე ტემპერატურის გავლენა ძრავის სიმძლავრეზე	პრაქტიკულად არანაირი ეფექტი	როდესაც ტემპერატურა ეცემა -20°C-მდე, სიმძლავრე მატულობს დაახლოებით 10-20%-ით, როცა აწევა +30°C-მდე მცირდება 15-20%-ით.
გარე ტემპერატურის გავლენა ძრავის ეფექტურობაზე	პრაქტიკულად არანაირი ეფექტი	როდესაც ტემპერატურა ეცემა -20°C-მდე, ეფექტურობა იზრდება დაახლოებით 1,5%-ით აბს.
Საწვავი	აირისებრი, თხევადი	აირისებრი, თხევადი (სპეციალური შეკვეთით)
საწვავის გაზის საჭირო წნევა, მპა	0.01 - 0.035	1.2-ზე მეტი
გაზის ენერგიის გამომუშავების ეფექტურობა (ISO)	31%-დან 48%-მდე	მარტივ ციკლში 25%-დან 38%-მდე, კომბინირებულ ციკლში - 41%-დან 55%-მდე.
ელექტროენერგიის თანაფარდობა და გამოყენებული სითბოს რაოდენობა, MW/MW (ISO)	1/(0.95-1.3)	1/(1.4-4.0)
გამონაბოლქვი აირების აღდგენილი სითბოს გამოყენების შესაძლებლობები	მხოლოდ 115°C-ზე ზემოთ წყლის გასათბობად	ორთქლის წარმოებისთვის ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, გაგრილებისთვის, წყლის გასუფთავებისთვის და ა.შ., წყლის გასათბობად 150°C ტემპერატურამდე.
გარე ჰაერის ტემპერატურის გავლენა აღდგენილი სითბოს რაოდენობაზე	პრაქტიკულად არანაირი ეფექტი	ჰაერის ტემპერატურის შემცირებით, სითბოს რაოდენობა გაზის ტურბინის რეგულირებადი დანა აპარატის თანდასწრებით თითქმის არ მცირდება, მისი არარსებობის შემთხვევაში ის მცირდება.
საავტომობილო რესურსი, თ	მეტი: 300000-მდე საშუალო სიჩქარის ძრავებისთვის	ნაკლები: 100000-მდე
საოპერაციო ხარჯების ზრდის ტემპი მომსახურების ვადის გაზრდით	ნაკლებად მაღალი	უმაღლესი
ელექტროსადგურის მასა (ძრავა ელექტრო გენერატორით და დამხმარე მოწყობილობით), კგ/კვტ	საგრძნობლად მაღალი: 22.5	მნიშვნელოვნად დაბალია: 10
ენერგობლოკის ზომები, მ	მეტი: 18.3x5.0x5.9 აგრეგატის ერთეული სიმძლავრით 16MW გაგრილების სისტემის გარეშე	ნაკლები: 19.9x5.2x3.8 ერთეულის სიმძლავრით 25 მგვტ
ზეთის სპეციფიკური მოხმარება, გ/კვტ*სთ	0.3 - 0.4	0.05
დაწყების რაოდენობა	არ არის შეზღუდული და არ მოქმედებს საავტომობილო რესურსების შემცირებაზე	არ არის შეზღუდული, მაგრამ გავლენას ახდენს საავტომობილო რესურსის შემცირებაზე
შენარჩუნებადობა	რემონტი შეიძლება გაკეთდეს ადგილზე და მოითხოვს ნაკლებ დროს	შეკეთება შესაძლებელია სპეციალურ საწარმოში
კაპიტალური რემონტის ღირებულება	იაფია	Უფრო ძვირი
ეკოლოგია	კონკრეტულად - მგ/მ3-ში - მეტი, მაგრამ მავნე გამონაბოლქვის რაოდენობა მ3-ში ნაკლებია	სპეციფიკური - მგ/მ3-ში - ნაკლები, მაგრამ ემისიების მოცულობა მ3-ში მეტია
Ერთეულის ფასი	ნაკლებია ერთეულის ძრავის სიმძლავრით 3,5 მგვტ-მდე	ნაკლები ერთეულის ძრავის სიმძლავრით 3,5 მგვტ-ზე მეტი

ენერგეტიკულ ბაზარს აქვს ძრავების ძალიან დიდი არჩევანი ტექნიკური მახასიათებლების მნიშვნელოვანი განსხვავებებით. განხილული ტიპის ძრავებს შორის კონკურენცია შესაძლებელია მხოლოდ ერთეულის ელექტრო სიმძლავრის დიაპაზონში 16 მგვტ-მდე. უფრო მაღალი სიმძლავრის დროს, გაზის ტურბინის ძრავები თითქმის მთლიანად ცვლის დგუშის ძრავებს.

გასათვალისწინებელია, რომ თითოეულ ძრავას აქვს ინდივიდუალური მახასიათებლები და მხოლოდ ეს უნდა იქნას გამოყენებული დისკის ტიპის არჩევისას. ეს შესაძლებელს ხდის მოცემული სიმძლავრის ელექტროსადგურის ძირითადი აღჭურვილობის შემადგენლობის ჩამოყალიბებას რამდენიმე ვერსიით, რაც განსხვავდება, პირველ რიგში, ელექტროენერგიით და საჭირო ძრავების რაოდენობით. მრავალფეროვნება ართულებს სასურველი ტიპის ძრავის არჩევას.

დგუშისა და გაზის ტურბინის ძრავების ეფექტურობაზე

ელექტროსადგურებში ნებისმიერი ძრავის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ენერგიის გამომუშავების ეფექტურობა (KPIe), რომელიც განსაზღვრავს გაზის მოხმარების ძირითად, მაგრამ არა სრულ მოცულობას. ეფექტურობის მნიშვნელობების შესახებ სტატისტიკური მონაცემების დამუშავება შესაძლებელს ხდის ნათლად აჩვენოს გამოყენების სფეროები, რომლებშიც, ამ ინდიკატორის მიხედვით, ერთი ტიპის ძრავას აქვს უპირატესობა მეორეზე.

ნახ. 1 ზონა, რომლის ფარგლებშიც არის სხვადასხვა ძრავის ელექტრული ეფექტურობის მნიშვნელობების წერტილოვანი გამოსახულებები, საშუალებას გვაძლევს გამოვიტანოთ გარკვეული დასკვნები:

ერთი და იგივე სიმძლავრის ძრავებშიც კი, ელექტროენერგიის გამომუშავების ეფექტურობის მნიშვნელობების მნიშვნელოვანი გაფანტვაა;
16 მგვტ-ზე მეტი ერთეულის სიმძლავრით, გაზის ტურბინის ძრავები კომბინირებულ ციკლში უზრუნველყოფენ 48%-ზე მეტ ეფექტურობას და აქვთ მონოპოლია ბაზარზე;
გაზის ტურბინის ძრავების ელექტრული ეფექტურობა 16 მგვტ-მდე, რომლებიც მუშაობენ როგორც მარტივ, ასევე კომბინირებულ ციკლებში, უფრო დაბალია (ზოგჯერ ძალიან მნიშვნელოვნად), ვიდრე დგუშის ძრავები;
1 მგვტ-მდე ერთეული სიმძლავრის მქონე გაზის ტურბინის ძრავები, რომლებიც ახლახან გამოჩნდა ბაზარზე, ეფექტურობით აღემატება 2-8 მგვტ სიმძლავრის ძრავებს, რომლებიც დღეს ყველაზე ხშირად გამოიყენება ელექტროსადგურებში;
გაზის ტურბინის ძრავების ეფექტურობის ცვლილების ბუნებას აქვს სამი ზონა: ორი შედარებით მუდმივი მნიშვნელობით - 27 და 36%, შესაბამისად, და ერთი ცვლადი - 27-დან 36%-მდე; ორ ზონაში ეფექტურობის კოეფიციენტი სუსტად არის დამოკიდებული ელექტროენერგიაზე;
ორმხრივი ძრავების ელექტროენერგიის წარმოქმნის ეფექტურობის მნიშვნელობა მუდმივ დამოკიდებულებაშია მათ ელექტრო სიმძლავრეზე.

თუმცა, ეს ფაქტორები არ არის დგუშის ძრავებისთვის პრიორიტეტის მინიჭების მიზეზი. მაშინაც კი, თუ ელექტროსადგური გამოიმუშავებს მხოლოდ ელექტროენერგიას, სხვადასხვა ტიპის ძრავებთან აღჭურვილობის ვარიანტების შედარებისას საჭირო იქნება ეკონომიკური გამოთვლების შესრულება. აუცილებელია დაამტკიცოს, რომ დაზოგილი გაზის ღირებულება გადაიხდის ორმხრივი და გაზის ტურბინის ძრავების ღირებულების სხვაობას, ასევე მათ დამატებით აღჭურვილობას. დაზოგილი გაზის ოდენობის დადგენა შეუძლებელია, თუ უცნობია სადგურის მუშაობის რეჟიმი ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის ზამთარში და ზაფხულში. იდეალურ შემთხვევაში, თუ ცნობილია საჭირო ელექტრული დატვირთვები - მაქსიმალური (ზამთრის სამუშაო დღე) და მინიმალური (ზაფხულის არდადეგები).

როგორც ელექტრო, ასევე თერმული ენერგიის გამოყენება

თუ ელექტროსადგურმა უნდა აწარმოოს არა მხოლოდ ელექტრო, არამედ თერმული ენერგია, მაშინ საჭირო იქნება იმის დადგენა, თუ რომელი წყაროებიდან არის შესაძლებელი სითბოს მოხმარების დაფარვა. როგორც წესი, არსებობს ორი ასეთი წყარო - ძრავების და/ან საქვაბე სახლის ათვისებული სითბო.

დგუშის ძრავებისთვის გამოიყენება გამაგრილებელი ზეთის, შეკუმშული ჰაერის და გამონაბოლქვი აირების სითბო, გაზის ტურბინებისთვის - მხოლოდ გამონაბოლქვი აირების სითბო. სითბოს ძირითადი რაოდენობა ამოღებულია გამონაბოლქვი აირებიდან ნარჩენი სითბოს გადამცვლელების (UHE) დახმარებით.

აღდგენილი სითბოს რაოდენობა დიდწილად დამოკიდებულია ძრავის მუშაობის რეჟიმზე ელექტროენერგიის გამომუშავებაზე და კლიმატურ პირობებზე. ზამთარში ძრავის მუშაობის რეჟიმების არასწორი შეფასება გამოიწვევს შეცდომებს გამოყენებული სითბოს ოდენობის განსაზღვრაში და ქვაბის სახლის დადგმული სიმძლავრის არასწორ არჩევანს.

2-ზე მოცემული გრაფიკები გვიჩვენებს გაზის ტურბინის და დგუშის ძრავებიდან აღდგენილი სითბოს მიწოდების შესაძლებლობებს სითბოს მიწოდების მიზნით. მრუდების წერტილები შეესაბამება მწარმოებლის მონაცემებს სითბოს აღდგენისთვის ხელმისაწვდომი აღჭურვილობის შესაძლებლობებზე. იმავე ელექტროენერგიის ძრავაზე, მწარმოებლები აყენებენ სხვადასხვა UTO-ს - კონკრეტული ამოცანების საფუძველზე.

გაზის ტურბინის ძრავების უპირატესობები სითბოს გამომუშავების თვალსაზრისით უდაოა. ეს განსაკუთრებით ეხება 2-10 მგვტ სიმძლავრის ძრავებს, რაც აიხსნება მათი ელექტრული ეფექტურობის შედარებით დაბალი მნიშვნელობით. როგორც გაზის ტურბინის ძრავების ეფექტურობა იზრდება, გამოყენებული სითბოს რაოდენობა აუცილებლად უნდა შემცირდეს.

დგუშის ძრავის არჩევისას კონკრეტული ობიექტის ენერგიისა და სითბოს მიწოდებისთვის, ქვაბის სახლის, როგორც ელექტროსადგურის ნაწილად გამოყენების აუცილებლობა თითქმის ეჭვგარეშეა. ქვაბის სახლის ექსპლუატაცია მოითხოვს გაზის მოხმარების გაზრდას იმაზე მეტი, რაც საჭიროა ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის. ჩნდება კითხვა, თუ როგორ განსხვავდება ობიექტის ენერგომომარაგებისთვის გაზის ხარჯები, თუ ერთ შემთხვევაში გამოიყენება მხოლოდ გაზის ტურბინის ძრავები გამონაბოლქვი სითბოს აღდგენით, ხოლო მეორე შემთხვევაში გამოიყენება დგუშის ძრავები სითბოს აღდგენით და ქვაბის სახლი. ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა მხოლოდ ობიექტის მიერ ელექტროენერგიის და სითბოს მოხმარების მახასიათებლების საფუძვლიანი შესწავლის შემდეგ შეიძლება.

თუ ვივარაუდებთ, რომ ობიექტის სავარაუდო სითბოს მოხმარება შეიძლება მთლიანად დაიფაროს გაზის ტურბინის ძრავის ათვისებული სითბოთი, ხოლო დგუშის ძრავის გამოყენებისას სითბოს ნაკლებობა კომპენსირდება ქვაბის სახლის მიერ, მაშინ შესაძლებელია ბუნების იდენტიფიცირება. ობიექტის ენერგომომარაგებისთვის გაზის მთლიანი მოხმარების ცვლილების ცვლილება.

ნახ. 1 და 2, შესაძლებელია ნახ. 1, მიიღეთ ინფორმაცია გაზის დაზოგვის ან გადაჭარბების შესახებ სხვადასხვა ტიპის აქტივატორების გამოყენებისას. ისინი წარმოდგენილია ცხრილში:

გაზის დაზოგვის აბსოლუტური მნიშვნელობები მოქმედებს მხოლოდ კონკრეტული ობიექტისთვის, რომლის მახასიათებლებიც ჩართული იყო გაანგარიშებაში, მაგრამ დამოკიდებულების ზოგადი ბუნება სწორად არის ასახული, კერძოდ:
ელექტრული ეფექტურობის შედარებით მჭიდრო მნიშვნელობებით (განსხვავება 10% -მდე), დგუშის ძრავებისა და ქვაბის ოთახის გამოყენება იწვევს საწვავის გადაჭარბებულ მოხმარებას;

ელექტრული ეფექტურობის შედარებით მჭიდრო მნიშვნელობებით (განსხვავება 10% -მდე), დგუშის ძრავებისა და ქვაბის ოთახის გამოყენება იწვევს საწვავის გადაჭარბებულ მოხმარებას;
10% -ზე მეტი ეფექტურობის მნიშვნელობების სხვაობით, ორმხრივი ძრავების და საქვაბე სახლის მუშაობას დასჭირდება ნაკლები გაზი, ვიდრე გაზის ტურბინის ძრავებისთვის;
ორმხრივი ძრავების და საქვაბე ოთახის გამოყენებისას არის გარკვეული წერტილი გაზის მაქსიმალური დაზოგვით, სადაც განსხვავება ძრავების ეფექტურობის მნიშვნელობებს შორის არის 13-14%;
რაც უფრო მაღალია დგუშის ძრავის ეფექტურობა და რაც უფრო დაბალია გაზის ტურბინის ეფექტურობა, მით მეტია გაზის დაზოგვა.

როგორც დანამატი

როგორც წესი, ამოცანა არ შემოიფარგლება დისკის ტიპის არჩევით, საჭიროა განისაზღვროს ელექტროსადგურის ძირითადი აღჭურვილობის შემადგენლობა - ერთეულების ტიპი, მათი რაოდენობა, დამხმარე აღჭურვილობა.

ძრავების არჩევანი სწორი რაოდენობის ელექტროენერგიის წარმოებისთვის განსაზღვრავს აღდგენილი სითბოს წარმოქმნის შესაძლებლობებს. ამ შემთხვევაში, აუცილებელია გავითვალისწინოთ ძრავის ტექნიკური მახასიათებლების ცვლილებების ყველა მახასიათებელი, რომელიც დაკავშირებულია კლიმატურ პირობებთან, ელექტრული დატვირთვის ბუნებასთან და განსაზღვროს ამ ცვლილებების გავლენა გამოყენებული სითბოს მიწოდებაზე.

ასევე უნდა გვახსოვდეს, რომ ელექტროსადგური მოიცავს არა მხოლოდ ძრავებს. მის ადგილზე, როგორც წესი, არის ათზე მეტი დამხმარე სტრუქტურა, რომელთა მუშაობა ასევე გავლენას ახდენს ელექტროსადგურის ტექნიკურ და ეკონომიკურ მუშაობაზე.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ტექნიკური თვალსაზრისით, ელექტროსადგურის აღჭურვილობის შემადგენლობა შეიძლება ჩამოყალიბდეს რამდენიმე გზით, ამიტომ მისი საბოლოო არჩევანი მხოლოდ ეკონომიკური თვალსაზრისით შეიძლება იყოს გამართლებული.

ამავდროულად, უაღრესად მნიშვნელოვანია კონკრეტული ძრავების მახასიათებლების ცოდნა და მათი გავლენა მომავალი ელექტროსადგურის ეკონომიკურ მუშაობაზე. ეკონომიკური გამოთვლების შესრულებისას გარდაუვალია გავითვალისწინოთ საავტომობილო რესურსი, შენარჩუნების შესაძლებლობა, დრო და ძირითადი რემონტის ღირებულება. ეს მაჩვენებლები ასევე ინდივიდუალურია თითოეული კონკრეტული ძრავისთვის, მიუხედავად მისი ტიპისა.

არ არის გამორიცხული გარემო ფაქტორების გავლენა ელექტროსადგურის ძრავების ტიპის არჩევანზე. ატმოსფეროს მდგომარეობა იმ ტერიტორიაზე, სადაც უნდა ამოქმედდეს ელექტროსადგური, შეიძლება იყოს მთავარი ფაქტორი ძრავის ტიპის განსაზღვრაში (განურჩევლად ნებისმიერი ეკონომიკური მოსაზრებებისა).

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მათზე დაფუძნებული ძრავებისა და ელექტროსადგურების ღირებულების მონაცემები არ ქვეყნდება. აღჭურვილობის მწარმოებლები ან მომწოდებლები მიუთითებენ შესაძლო განსხვავებას კონფიგურაციაში, მიწოდების პირობებსა და სხვა მიზეზებზე. ფასები წარმოდგენილი იქნება მხოლოდ კორპორატიული კითხვარის შევსების შემდეგ. ამრიგად, პირველ ცხრილში მოცემული ინფორმაცია იმის შესახებ, რომ 3,5 მგვტ-მდე სიმძლავრის ორმხრივი ძრავების ღირებულება უფრო დაბალია, ვიდრე იმავე სიმძლავრის გაზის ტურბინის ძრავების ღირებულება, შესაძლოა არასწორი აღმოჩნდეს.

დასკვნა

ამრიგად, ერთეულის სიმძლავრის კლასში 16 მგვტ-მდე, არც გაზის ტურბინის და არც დგუშის ძრავებს არ შეიძლება მიენიჭოს ცალსახა უპირატესობა. მხოლოდ კონკრეტული ელექტროსადგურის მუშაობის მოსალოდნელი რეჟიმების საფუძვლიანი ანალიზი ელექტროენერგიის და სითბოს წარმოებისთვის (სპეციფიკური ძრავების მახასიათებლებისა და მრავალი ეკონომიკური ფაქტორის გათვალისწინებით) სრულად გაამართლებს ძრავის ტიპის არჩევანს. სპეციალიზებულ კომპანიას შეუძლია პროფესიონალურ დონეზე განსაზღვროს აღჭურვილობის შემადგენლობა.

ცნობები

Gabich A. დაბალი სიმძლავრის გაზის ტურბინის ძრავების გამოყენება ენერგეტიკულ სექტორში // გაზის ტურბინის ტექნოლოგიები. 2003, No 6. S. 30-31.
Burov VD გაზის ტურბინის და გაზ-დგუშის დაბალი სიმძლავრის ელექტროსადგურები // სამთო ჟურნალი. 2004 წელი, სპეციალური ნომერი. გვ 87-89,133.
გაზის ტურბინის აღჭურვილობის კატალოგი // გაზის ტურბინის ტექნოლოგიები. 2005. S. 208.
სალიხოვი A. A., Fatkulin R. M., Abrakhmanov R. R., Shchaulov V. Yu. მინი-CHP-ის განვითარება გაზის დგუშის ძრავების გამოყენებით ბაშკორტოსტანის რესპუბლიკაში. 2003, No 11. S. 24-30.

ეს სტატია მცირე ცვლილებებით აღებულია ჟურნალიდან „ტურბინები და დიზელები“, No1 (2) 2006 წ.
ავტორი - ვ.პ. ვერშინსკი, OOO "გაზპრომენერგოსერვისი".

გაზის ტურბინა არის ძრავა, რომელშიც, უწყვეტი მუშაობის პროცესში, მოწყობილობის მთავარი ორგანო (როტორი) გარდაქმნის (სხვა შემთხვევაში, ორთქლს ან წყალს) მექანიკურ სამუშაოდ. ამ შემთხვევაში, სამუშაო ნივთიერების ჭავლი მოქმედებს როტორის გარშემო დამაგრებულ პირებზე, აყენებს მათ მოძრაობას. გაზის ნაკადის მიმართულებით, ტურბინები იყოფა ღერძულ (გაზი მოძრაობს ტურბინის ღერძის პარალელურად) ან რადიალურ (პერპენდიკულარული მოძრაობა იმავე ღერძის მიმართ). არსებობს როგორც ერთსაფეხურიანი, ასევე მრავალსაფეხურიანი მექანიზმები.

გაზის ტურბინას შეუძლია იმოქმედოს პირებზე ორი გზით. პირველ რიგში, ეს არის აქტიური პროცესი, როდესაც გაზი მიეწოდება სამუშაო ზონას მაღალი სიჩქარით. ამ შემთხვევაში, გაზის ნაკადი მიდრეკილია გადაადგილდეს სწორი ხაზით, ხოლო მის გზაზე მდგარი მრუდი დანის ნაწილი ახვევს მას და თავს აბრუნებს. მეორეც, ეს არის რეაქტიული ტიპის პროცესი, როდესაც გაზის მიწოდების სიჩქარე დაბალია, მაგრამ გამოიყენება მაღალი წნევა. ტიპი მისი სუფთა სახით თითქმის არ არის ნაპოვნი, რადგან მათ ტურბინებში არის ის, რომელიც მოქმედებს პირებზე რეაქციის ძალასთან ერთად.

სად გამოიყენება დღეს გაზის ტურბინა? მოწყობილობის მუშაობის პრინციპი საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ელექტრული დენის გენერატორების, კომპრესორების და ა.შ. ამ ტიპის ტურბინები ფართოდ გამოიყენება ტრანსპორტში (გემის გაზის ტურბინის დანადგარები). ორთქლის კოლეგებთან შედარებით, მათ აქვთ შედარებით მცირე წონა და ზომები, არ საჭიროებს ქვაბის ოთახის მოწყობას, საკონდენსაციო განყოფილებას.

გაზის ტურბინა ამუშავების შემდეგ საკმაოდ სწრაფად მზადაა ექსპლუატაციისთვის, სრულ სიმძლავრეს ავითარებს დაახლოებით 10 წუთში, ადვილია მოვლა, გაგრილებისთვის ცოტა წყალი სჭირდება. შიდა წვის ძრავებისგან განსხვავებით, მას არ გააჩნია ინერციული ეფექტი ამწე მექანიზმისგან. ერთნახევარჯერ უფრო მოკლეა ვიდრე დიზელის ძრავები და ორჯერ უფრო მსუბუქი. მოწყობილობებს აქვთ დაბალი ხარისხის საწვავზე მუშაობის უნარი. ზემოაღნიშნული თვისებები შესაძლებელს ხდის განიხილოს ამ ტიპის განსაკუთრებული ინტერესის მქონე ძრავები გემებზე და ჰიდროფოლტებზე.

გაზის ტურბინას, როგორც ძრავის ძირითად კომპონენტს, აქვს მრავალი მნიშვნელოვანი მინუსი. მათ შორის, ისინი აღნიშნავენ მაღალ ხმაურს, დიზელის ძრავებზე ნაკლებს, ეფექტურობას, ხანმოკლე სიცოცხლეს მაღალ ტემპერატურაზე (თუ გამოყენებული გაზის საშუალო ტემპერატურაა დაახლოებით 1100 ° C, მაშინ ტურბინის გამოყენება შესაძლებელია საშუალოდ 750 საათამდე).

გაზის ტურბინის ეფექტურობა დამოკიდებულია სისტემაზე, რომელშიც ის გამოიყენება. მაგალითად, ენერგეტიკულ ინდუსტრიაში გამოყენებულ მოწყობილობებს აირების საწყისი ტემპერატურა 1300 გრადუს ცელსიუსზე ზემოთ, კომპრესორში ჰაერიდან არაუმეტეს 23 და არანაკლებ 17, აქვთ კოეფიციენტი დაახლოებით 38.5% ავტონომიური ოპერაციების დროს. ასეთი ტურბინები არც თუ ისე ფართოდ არის გავრცელებული და ძირითადად გამოიყენება ელექტრო სისტემებში დატვირთვის მწვერვალების დასაფარად. დღესდღეობით, დაახლოებით 15 გაზის ტურბინა 30 მგვტ-მდე სიმძლავრით მუშაობს რუსეთის რიგ თბოელექტროსადგურებში. მრავალსაფეხურიან ქარხნებში გაცილებით მაღალი ეფექტურობის ინდექსი (დაახლოებით 0,93) მიიღწევა სტრუქტურული ელემენტების მაღალი ეფექტურობის გამო.

გაზის ტურბინის ქარხნების მუშაობის პრინციპი

ნახ.1. გაზის ტურბინის აგრეგატის სქემა მარტივი ციკლის ერთი ლილვის გაზის ტურბინის ძრავით

სუფთა ჰაერი მიეწოდება გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის კომპრესორს (1). მაღალი წნევის ქვეშ, კომპრესორიდან ჰაერი იგზავნება წვის კამერაში (2), სადაც ასევე მიეწოდება ძირითადი საწვავი, გაზი. ნარევი აალდება. როდესაც აირის ჰაერის ნარევი იწვის, ენერგია წარმოიქმნება ცხელი აირების ნაკადის სახით. ეს ნაკადი დიდი სიჩქარით მიექანება ტურბინის ბორბალს (3) და აბრუნებს მას. ბრუნვის კინეტიკური ენერგია ტურბინის ლილვის მეშვეობით ამოძრავებს კომპრესორს და ელექტრო გენერატორს (4). ელექტროენერგიის გენერატორის ტერმინალებიდან გამომუშავებული ელექტროენერგია, ჩვეულებრივ, ტრანსფორმატორის მეშვეობით, იგზავნება ელექტრო ქსელში, ენერგიის მომხმარებლებში.

გაზის ტურბინები აღწერილია ბრეიტონის თერმოდინამიკური ციკლით.ბრეიტონის/ჯოულის ციკლი არის თერმოდინამიკური ციკლი, რომელიც აღწერს გაზის ტურბინის, ტურბორეაქტიული და რეაქტიული შიდა წვის ძრავების, აგრეთვე გაზის ტურბინის გარე წვის ძრავების მუშაობის პროცესებს აირისებური დახურული მარყუჟით. (ერთფაზიანი) სამუშაო სითხე.

ციკლს ეწოდა ამერიკელი ინჟინრის ჯორჯ ბრაიტონის სახელი, რომელმაც გამოიგონა ორმხრივი შიდა წვის ძრავა, რომელიც მუშაობდა ამ ციკლზე.

ზოგჯერ ამ ციკლს ჯოულის ციკლსაც უწოდებენ - ინგლისელი ფიზიკოსის ჯეიმს ჯოულის პატივსაცემად, რომელმაც დაადგინა სითბოს მექანიკური ეკვივალენტი.

ნახ.2. P,V ბრეიტონის ციკლის დიაგრამა

ბრეიტონის იდეალური ციკლი შედგება შემდეგი პროცესებისგან:

1-2 იზენტროპული შეკუმშვა.
2-3 იზობარული სითბოს შეყვანა.
3-4 იზენტროპული გაფართოება.
4-1 იზობარული სითბოს მოცილება.

გაფართოებისა და შეკუმშვის რეალურ ადიაბატურ პროცესებს შორის განსხვავებების გათვალისწინებით იზენტროპული პროცესებისგან, აგებულია ნამდვილი ბრეიტონის ციკლი (1-2p-3-4p-1 T-S დიაგრამაზე) (ნახ. 3).

ნახ.3. T-S Brayton ციკლის დიაგრამა
იდეალური (1-2-3-4-1)
რეალი (1-2p-3-4p-1)

ბრეიტონის იდეალური ციკლის თერმული ეფექტურობა ჩვეულებრივ გამოიხატება ფორმულით:

სადაც P = p2 / p1 - წნევის მატების ხარისხი იზენტროპული შეკუმშვის პროცესში (1-2);
k - ადიაბატური ინდექსი (ჰაერისთვის ტოლია 1.4)

განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს, რომ ციკლის ეფექტურობის გამოთვლის ეს საყოველთაოდ მიღებული გზა ბუნდოვანია მიმდინარე პროცესის არსს. თერმოდინამიკური ციკლის შემზღუდველი ეფექტურობა გამოითვლება ტემპერატურული თანაფარდობით კარნოს ფორმულის გამოყენებით:

სადაც T1 არის მაცივრის ტემპერატურა;
T2 - გამათბობლის ტემპერატურა.

ზუსტად იგივე ტემპერატურული თანაფარდობა შეიძლება გამოიხატოს ციკლში გამოყენებული წნევის კოეფიციენტებით და ადიაბატური ინდექსით:

ამრიგად, ბრეიტონის ციკლის ეფექტურობა დამოკიდებულია ციკლის საწყის და საბოლოო ტემპერატურაზე ზუსტად ისევე, როგორც კარნოს ციკლის ეფექტურობა. სამუშაო სითხის უსასრულო გათბობით (2-3) ხაზის გასწვრივ, პროცესი შეიძლება ჩაითვალოს იზოთერმული და სრულიად ექვივალენტური კარნოს ციკლის. სამუშაო სითხის T3 გაცხელების რაოდენობა იზობარულ პროცესში განსაზღვრავს სამუშაოს რაოდენობას, რომელიც დაკავშირებულია ციკლში გამოყენებული სამუშაო სითხის რაოდენობასთან, მაგრამ არანაირად არ მოქმედებს ციკლის თერმული ეფექტურობაზე. ამასთან, ციკლის პრაქტიკული განხორციელებისას, გათბობა ჩვეულებრივ ხორციელდება მაქსიმალურ შესაძლო მნიშვნელობებამდე, რომელიც შემოიფარგლება გამოყენებული მასალების სითბოს წინააღმდეგობით, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს მექანიზმების ზომა, რომლებიც შეკუმშავს და აფართოებს სამუშაო სითხეს.

პრაქტიკაში, ხახუნი და ტურბულენტობა იწვევს:

არაადიაბატური შეკუმშვა: მოცემული ჯამური წნევის თანაფარდობისთვის, კომპრესორის გამონადენის ტემპერატურა უფრო მაღალია ვიდრე იდეალური.
არაადიაბატური გაფართოება: მიუხედავად იმისა, რომ ტურბინის ტემპერატურა ეცემა მუშაობისთვის აუცილებელ დონემდე, კომპრესორზე გავლენას არ ახდენს, წნევის კოეფიციენტი უფრო მაღალია, შედეგად, გაფართოება არ არის საკმარისი სასარგებლო სამუშაოს უზრუნველსაყოფად.
წნევის დანაკარგები ჰაერის მიმღებში, წვის კამერაში და გამოსასვლელში: შედეგად, გაფართოება არ არის საკმარისი სასარგებლო სამუშაოს უზრუნველსაყოფად.

როგორც ყველა ციკლური სითბოს ძრავის შემთხვევაში, რაც უფრო მაღალია წვის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია ეფექტურობა. შემზღუდველი ფაქტორი არის ფოლადის, ნიკელის, კერამიკის ან სხვა მასალების უნარი, რომლებიც ქმნიან ძრავას, გაუძლოს სითბოს და წნევას. საინჟინრო სამუშაოების დიდი ნაწილი ორიენტირებულია ტურბინის ნაწილებიდან სითბოს მოცილებაზე. ტურბინების უმეტესობა ასევე ცდილობს სითბოს აღდგენას გამონაბოლქვი აირებიდან, რომლებიც სხვაგვარად იხარჯება.

რეკუპერატორები არის სითბოს გადამცვლელები, რომლებიც გადასცემს სითბოს გამონაბოლქვი აირებიდან შეკუმშულ ჰაერში წვის წინ. კომბინირებულ ციკლში სითბო გადაეცემა ორთქლის ტურბინის სისტემებს. ხოლო კომბინირებულ სითბოსა და ელექტროენერგიაში (CHP) ნარჩენი სითბო გამოიყენება ცხელი წყლის წარმოებისთვის.

მექანიკურად, გაზის ტურბინები შეიძლება ბევრად უფრო მარტივი იყოს, ვიდრე ორმხრივი შიდა წვის ძრავები. მარტივ ტურბინებს შეიძლება ჰქონდეთ ერთი მოძრავი ნაწილი: ლილვი/კომპრესორი/ტურბინა/როტორის ალტერნატიული შეკრება (იხ. სურათი ქვემოთ), საწვავის სისტემის გარეშე.

ნახ.4. ამ მანქანას აქვს ერთსაფეხურიანი რადიალური კომპრესორი,
ტურბინა, რეკუპერატორი და საჰაერო საკისრები.

უფრო რთულ ტურბინებს (თანამედროვე რეაქტიულ ძრავებში გამოყენებული) შეიძლება ჰქონდეთ მრავალი ლილვი (კოჭები), ასობით ტურბინის პირები, მოძრავი სტატორის პირები და რთული მილების, წვის კამერებისა და სითბოს გადამცვლელების ფართო სისტემა.

როგორც წესი, რაც უფრო პატარაა ძრავა, მით უფრო მაღალია ლილვის(ებ)ის სიჩქარე, რომელიც საჭიროა პირების მაქსიმალური ხაზოვანი სიჩქარის შესანარჩუნებლად.

ტურბინის პირების მაქსიმალური სიჩქარე განსაზღვრავს მაქსიმალურ წნევას, რომლის მიღწევაც შესაძლებელია, რაც იწვევს მაქსიმალურ სიმძლავრეს, მიუხედავად ძრავის ზომისა. რეაქტიული ძრავა ბრუნავს დაახლოებით 10000 ბრ/წთ სიჩქარით, ხოლო მიკროტურბინა დაახლოებით 100000 ბრ/წთ-ზე.