กังหันก๊าซสำหรับเครื่องยนต์อากาศยาน สวัสดีนักเรียน กังหันก๊าซเผาไหม้ภายนอก

การระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นที่แพร่หลายซึ่งอากาศที่ถ่ายจากคอมเพรสเซอร์หลังจากผ่านช่องของระบบทำความเย็นจะเข้าสู่เส้นทางการไหลของกังหัน

กังหันก๊าซสำหรับการบินทำหน้าที่ขับคอมเพรสเซอร์ เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท, คอมเพรสเซอร์และพัดลมของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทบายพาสและสำหรับขับคอมเพรสเซอร์และใบพัด เครื่องยนต์เทอร์โบ. กังหันก๊าซสำหรับการบินยังใช้ในการขับเคลื่อนหน่วยเสริมของเครื่องยนต์และเครื่องบิน - อุปกรณ์สตาร์ท (สตาร์ทเตอร์), เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ปั๊มเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ใน เครื่องยนต์จรวดเหลว.

การพัฒนา กังหันก๊าซสำหรับการบินตามเส้นทางของการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์และการปรับปรุงเทคโนโลยี การปรับปรุงลักษณะเฉพาะของแก๊สไดนามิกของเส้นทางการไหลเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพสูงในโหมดการทำงานที่หลากหลาย ซึ่งเป็นแบบฉบับสำหรับเครื่องยนต์อากาศยาน ลดน้ำหนักของกังหัน (ด้วยกำลังที่กำหนด); อุณหภูมิก๊าซเพิ่มขึ้นอีกที่ทางเข้ากังหัน การใช้วัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูง การเคลือบ และการระบายความร้อนของใบพัดกังหันและดิสก์อย่างมีประสิทธิภาพ การพัฒนา กังหันก๊าซสำหรับการบินยังโดดเด่นด้วยการเพิ่มจำนวนของขั้นตอน: ในสมัยใหม่ กังหันก๊าซสำหรับการบินจำนวนขั้นตอนถึงแปด

ย่อ:ทฤษฎีเครื่องยนต์ไอพ่น เครื่องจักรใบมีด, M. , 1956; Skubachevsky G.S. , เครื่องยนต์กังหันก๊าซของเครื่องบิน, M. , 1965; Abiants V. Kh. , ทฤษฎีกังหันก๊าซของเครื่องยนต์เจ็ท, 2nd ed., M. , 1965.

เอส.ซี.โคเปเลฟ

เครื่องยนต์กังหันก๊าซเป็นหน่วยพลังงานความร้อนที่ทำงานบนหลักการของการจัดระเบียบพลังงานความร้อนใหม่ให้เป็นพลังงานกล

ด้านล่างนี้เราจะพิจารณาในรายละเอียดว่าเครื่องยนต์กังหันก๊าซทำงานอย่างไร ตลอดจนอุปกรณ์ ความหลากหลาย ข้อดีและข้อเสีย

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ

ปัจจุบัน มอเตอร์ชนิดนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน อนิจจาเนื่องจากลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์ไม่สามารถใช้กับรถยนต์ธรรมดาได้

เมื่อเทียบกับหน่วยสันดาปภายในอื่นๆ เครื่องยนต์กังหันก๊าซมีความหนาแน่นของกำลังสูงสุด ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบหลัก นอกจากนี้เครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถทำงานได้ไม่เพียง แต่กับน้ำมันเบนซิน แต่ยังรวมถึงเชื้อเพลิงเหลวประเภทอื่น ๆ อีกด้วย ตามกฎแล้วจะใช้น้ำมันก๊าดหรือดีเซล

เครื่องยนต์กังหันแก๊สและลูกสูบซึ่งติดตั้งบน "รถยนต์นั่งส่วนบุคคล" โดยการเผาไหม้เชื้อเพลิง เปลี่ยนพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นความร้อน แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานกล

แต่กระบวนการนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับหน่วยเหล่านี้ ในเครื่องยนต์ทั้งสองนั้นการบริโภคจะถูกดำเนินการก่อน (นั่นคือการไหลของอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์) จากนั้นการบีบอัดและการฉีดเชื้อเพลิงจะเกิดขึ้นหลังจากนั้นชุดเชื้อเพลิงจะติดไฟซึ่งเป็นผลมาจากการขยายตัวอย่างมากและเป็นผลให้ ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ

ความแตกต่างอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าในอุปกรณ์กังหันก๊าซ ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นพร้อมกัน แต่ในส่วนต่างๆ ของเครื่อง ในลูกสูบทุกอย่างจะดำเนินการที่จุดเดียว แต่ตามลำดับ

เมื่อผ่านมอเตอร์เทอร์ไบน์ อากาศจะถูกอัดในปริมาณมากและด้วยเหตุนี้ ความดันจึงเพิ่มขึ้นเกือบสี่สิบเท่า

การเคลื่อนที่เพียงอย่างเดียวในกังหันคือการหมุน เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่เช่นเดียวกับในหน่วยสันดาปภายในอื่นๆ นอกเหนือจากการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงแล้ว

ประสิทธิภาพและกำลังของเครื่องยนต์กังหันก๊าซนั้นสูงกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ ถึงแม้ว่าน้ำหนักและขนาดจะเล็กกว่าก็ตาม

เพื่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างประหยัด กังหันก๊าซมีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - แผ่นเซรามิกซึ่งทำงานจากเครื่องยนต์ที่มีความเร็วต่ำ

อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่อง

จากการออกแบบ เครื่องยนต์ไม่ซับซ้อนมาก มันถูกแทนด้วยห้องเผาไหม้ซึ่งมีหัวฉีดและหัวเทียนติดตั้งอยู่ ซึ่งจำเป็นสำหรับการจ่ายเชื้อเพลิงและการผลิตประกายไฟ คอมเพรสเซอร์ติดตั้งอยู่บนเพลาพร้อมกับล้อที่มีใบมีดพิเศษ

นอกจากนี้ มอเตอร์ยังประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น กระปุกเกียร์ ช่องทางเข้า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เข็ม ดิฟฟิวเซอร์ และท่อไอเสีย

ในระหว่างการหมุนของเพลาคอมเพรสเซอร์ การไหลของอากาศที่ไหลผ่านช่องไอดีจะถูกจับโดยใบพัด หลังจากเพิ่มความเร็วของคอมเพรสเซอร์เป็นห้าร้อยเมตรต่อวินาที มันจะถูกบังคับเข้าไปในดิฟฟิวเซอร์ ความเร็วของอากาศที่ทางออกของดิฟฟิวเซอร์ลดลง แต่ความดันเพิ่มขึ้น จากนั้นการไหลของอากาศจะอยู่ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งได้รับความร้อนจากก๊าซไอเสียและหลังจากนั้นอากาศจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้

เมื่อรวมกับเชื้อเพลิงแล้ว เชื้อเพลิงก็จะถูกฉีดผ่านหัวฉีด หลังจากที่เชื้อเพลิงผสมกับอากาศแล้ว ส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะจุดประกายเนื่องจากประกายไฟที่ได้รับจากหัวเทียน ในเวลาเดียวกัน ความดันในห้องเริ่มเพิ่มขึ้น และล้อกังหันถูกขับเคลื่อนโดยก๊าซที่ตกลงมาบนใบมีดของล้อ

เป็นผลให้แรงบิดของล้อถูกส่งไปยังเกียร์ของรถและก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องยนต์

กังหันก๊าซ เช่น กังหันไอน้ำ พัฒนาความเร็วสูง ซึ่งช่วยให้ได้รับพลังงานที่ดี แม้จะมีขนาดกะทัดรัด

เทอร์ไบน์เย็นลงอย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพ ไม่ต้องการอุปกรณ์เพิ่มเติมใดๆ ไม่มีองค์ประกอบการถูและมีแบริ่งน้อยมาก เนื่องจากเครื่องยนต์สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและเป็นเวลานานโดยไม่มีการพังทลาย

ข้อเสียเปรียบหลักของหน่วยดังกล่าวคือต้นทุนของวัสดุที่ใช้ทำค่อนข้างสูง ค่าใช้จ่ายในการซ่อมเครื่องยนต์กังหันก๊าซก็มีมากเช่นกัน แต่ถึงกระนั้น พวกเขาก็ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาอย่างต่อเนื่องในหลายประเทศทั่วโลก รวมทั้งประเทศของเราด้วย

กังหันก๊าซไม่ได้ติดตั้งในรถยนต์ สาเหตุหลักมาจากความต้องการคงที่อย่างต่อเนื่องเพื่อจำกัดอุณหภูมิของก๊าซที่เข้าสู่ใบพัดกังหัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลงและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น

ทุกวันนี้ มีการคิดค้นวิธีการบางอย่างที่ช่วยให้เพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เทอร์ไบน์ได้ เช่น โดยการระบายความร้อนของใบพัดหรือใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียเพื่อให้ความร้อนกับการไหลของอากาศที่เข้าสู่ห้อง ดังนั้นจึงค่อนข้างเป็นไปได้ที่หลังจากนั้นไม่นานนักพัฒนาจะสามารถสร้างเครื่องยนต์ทำเองที่ประหยัดสำหรับรถยนต์ได้

ข้อดีหลักของหน่วยยังสามารถระบุได้:

• ปริมาณสารอันตรายในไอเสียต่ำ
• บำรุงรักษาง่าย (ไม่ต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่อง ทุกชิ้นส่วนทนทานต่อการสึกหรอ)
• ไม่มีการสั่นสะเทือน เนื่องจากสามารถปรับสมดุลองค์ประกอบที่หมุนได้อย่างง่ายดาย
• ระดับเสียงต่ำระหว่างการทำงาน
• ลักษณะโค้งแรงบิดที่ดี
• สตาร์ทอย่างรวดเร็วและไม่มีปัญหา และการตอบสนองของเครื่องยนต์ต่อแก๊สก็ไม่ล่าช้า
• พลังพิเศษที่เพิ่มขึ้น

ประเภทของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ

ตามโครงสร้างหน่วยเหล่านี้แบ่งออกเป็นสี่ประเภท ประการแรกคือเครื่องบินเทอร์โบเจ็ทซึ่งส่วนใหญ่ติดตั้งบนเครื่องบินทหารความเร็วสูง หลักการทำงานคือก๊าซที่ออกจากเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงจะดันเครื่องบินไปข้างหน้าผ่านหัวฉีด

อีกประเภทหนึ่งคือใบพัดกังหัน อุปกรณ์ต่างจากอันแรกตรงที่มีกังหันอีกส่วนหนึ่ง เทอร์ไบน์นี้ประกอบด้วยชุดใบพัดที่ใช้พลังงานที่เหลือจากก๊าซที่ไหลผ่านเทอร์ไบน์ของคอมเพรสเซอร์และด้วยเหตุนี้จึงทำให้ใบพัดหมุน

สกรูสามารถอยู่ได้ทั้งที่ด้านหลังของตัวเครื่องและด้านหน้า ก๊าซไอเสียจะถูกระบายออกทางท่อไอเสีย เครื่องบินไอพ่นดังกล่าวติดตั้งบนเครื่องบินที่บินด้วยความเร็วต่ำและที่ระดับความสูงต่ำ

ประเภทที่สามคือเทอร์โบแฟนซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับเครื่องยนต์รุ่นก่อน แต่ส่วนกังหันที่ 2 นั้นใช้พลังงานจากก๊าซไม่หมด ดังนั้นเครื่องยนต์ดังกล่าวจึงมีท่อไอเสียด้วย

คุณสมบัติหลักของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือ พัดลมซึ่งอยู่ในปลอกหุ้มนั้นขับเคลื่อนด้วยเทอร์ไบน์แรงดันต่ำ ดังนั้นเครื่องยนต์จึงเรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์ 2 วงจร เนื่องจากการไหลของอากาศผ่านหน่วยซึ่งเป็นวงจรภายในและผ่านวงจรภายนอกซึ่งจำเป็นเฉพาะเพื่อควบคุมการไหลของอากาศที่ผลักมอเตอร์ไปข้างหน้า

เครื่องบินรุ่นล่าสุดติดตั้งเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน พวกมันทำงานอย่างมีประสิทธิภาพที่ระดับความสูงสูงและประหยัดด้วย

ประเภทสุดท้ายคือ turboshaft รูปแบบและการจัดเรียงของเครื่องยนต์กังหันก๊าซประเภทนี้เกือบจะเหมือนกับเครื่องยนต์รุ่นก่อน แต่เกือบทุกอย่างขับเคลื่อนจากเพลาซึ่งเชื่อมต่อกับกังหัน ส่วนใหญ่มักจะติดตั้งในเฮลิคอปเตอร์และแม้กระทั่งในรถถังสมัยใหม่

ลูกสูบคู่และเครื่องยนต์ขนาดเล็ก

เครื่องยนต์ทั่วไปที่มีสองเพลาพร้อมกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เมื่อเทียบกับยูนิตที่มีเพียง 1 เพลา อุปกรณ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพและทรงพลังมากกว่า เครื่องยนต์ 2 เพลามีเทอร์ไบน์ ซึ่งตัวหนึ่งออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ และอีกตัวสำหรับขับเคลื่อนเพลา

หน่วยดังกล่าวทำให้เครื่องมีคุณสมบัติไดนามิกที่ดีและลดจำนวนความเร็วในการส่ง

นอกจากนี้ยังมีเครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กอีกด้วย ประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างแก๊สและอากาศ ห้องเผาไหม้ และกังหัน 2 ตัว ซึ่งหนึ่งในนั้นตั้งอยู่ในตัวเรือนเดียวกันกับตัวเก็บก๊าซ

เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ที่ครอบคลุมระยะทางไกล เช่นเดียวกับในอากาศยานไร้คนขับและ APU

หน่วยที่มีเครื่องกำเนิดลูกสูบฟรี

จนถึงปัจจุบันอุปกรณ์ประเภทนี้มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับรถยนต์ อุปกรณ์เครื่องยนต์แสดงด้วยบล็อกที่เชื่อมต่อคอมเพรสเซอร์ลูกสูบกับเครื่องยนต์ดีเซล 2 จังหวะ ตรงกลางเป็นกระบอกสูบที่มีลูกสูบสองตัวเชื่อมต่อกันโดยใช้เครื่องมือพิเศษ

การทำงานของเครื่องยนต์เริ่มต้นด้วยการที่อากาศถูกบีบอัดระหว่างการบรรจบกันของลูกสูบและเชื้อเพลิงที่จุดประกาย ก๊าซเกิดขึ้นจากส่วนผสมที่ถูกเผาไหม้ทำให้เกิดความแตกต่างของลูกสูบที่อุณหภูมิสูง จากนั้นก๊าซจะอยู่ในถังเก็บก๊าซ เนื่องจากช่องระบายอากาศ อากาศอัดจะเข้าสู่กระบอกสูบ ซึ่งช่วยทำความสะอาดตัวเครื่องจากก๊าซไอเสีย แล้ววัฏจักรก็เริ่มต้นใหม่

ตัวอย่างทดลองของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ (GTE) ปรากฏตัวครั้งแรกในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง การพัฒนาเริ่มมีชีวิตขึ้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 50: เครื่องยนต์กังหันก๊าซถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการสร้างเครื่องบินทหารและพลเรือน ในขั้นตอนที่สามของการแนะนำเข้าสู่อุตสาหกรรม เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กซึ่งเป็นตัวแทนของโรงไฟฟ้าไมโครเทอร์ไบน์ เริ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกพื้นที่ของอุตสาหกรรม

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ GTE

หลักการทำงานเป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องยนต์กังหันก๊าซทั้งหมดและประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงพลังงานของลมร้อนที่ถูกอัดเป็นงานกลไกของเพลากังหันก๊าซ อากาศที่เข้าสู่ใบพัดไกด์และคอมเพรสเซอร์ถูกบีบอัด และในรูปแบบนี้จะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ซึ่งจะมีการฉีดเชื้อเพลิงและส่วนผสมการทำงานจะจุดประกายไฟ ก๊าซที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ผ่านแรงดันสูงผ่านกังหันและหมุนใบพัด ส่วนหนึ่งของพลังงานหมุนเวียนถูกใช้ไปกับการหมุนของเพลาคอมเพรสเซอร์ แต่พลังงานส่วนใหญ่ของก๊าซอัดจะถูกแปลงเป็นงานเชิงกลที่มีประโยชน์ในการหมุนเพลากังหัน ในบรรดาเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) หน่วยกังหันก๊าซมีกำลังสูงสุด: สูงถึง 6 kW/kg

GTE ทำงานบนเชื้อเพลิงที่กระจายตัวเกือบทุกชนิด ซึ่งเปรียบได้กับเครื่องยนต์สันดาปภายในอื่นๆ

ปัญหาในการพัฒนา TGDs ขนาดเล็ก

ด้วยขนาดของเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่ลดลง ประสิทธิภาพและความหนาแน่นของกำลังลดลงเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ททั่วไป ในขณะเดียวกัน มูลค่าการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะก็เพิ่มขึ้นด้วย ลักษณะอากาศพลศาสตร์ของส่วนการไหลของกังหันและคอมเพรสเซอร์เสื่อมสภาพประสิทธิภาพขององค์ประกอบเหล่านี้ลดลง ในห้องเผาไหม้อันเป็นผลมาจากการบริโภคอากาศที่ลดลง ค่าสัมประสิทธิ์ความสมบูรณ์ของการเผาไหม้ของส่วนประกอบเชื้อเพลิงลดลง

การลดลงของประสิทธิภาพของหน่วย GTE ที่มีขนาดลดลงทำให้ประสิทธิภาพของหน่วยทั้งหมดลดลง ดังนั้นเมื่ออัพเกรดโมเดล นักออกแบบจึงให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเพิ่มประสิทธิภาพของแต่ละองค์ประกอบมากถึง 1%

สำหรับการเปรียบเทียบ: เมื่อประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้นจาก 85% เป็น 86% ประสิทธิภาพของเทอร์ไบน์จะเพิ่มขึ้นจาก 80% เป็น 81% และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์โดยรวมจะเพิ่มขึ้นทันที 1.7% นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้เชื้อเพลิงคงที่ กำลังเฉพาะจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณที่เท่ากัน

เครื่องยนต์กังหันก๊าซสำหรับการบิน "Klimov GTD-350" สำหรับเฮลิคอปเตอร์ Mi-2

เป็นครั้งแรกที่การพัฒนา GTD-350 เริ่มขึ้นในปี 2502 ที่ OKB-117 ภายใต้คำสั่งของนักออกแบบ S.P. อิโซตอฟ ในขั้นต้น ภารกิจคือการพัฒนาเครื่องยนต์ขนาดเล็กสำหรับเฮลิคอปเตอร์ MI-2

ในขั้นตอนการออกแบบ การติดตั้งแบบทดลองถูกนำมาใช้ และวิธีการตกแต่งแบบโหนดต่อโหนดถูกนำมาใช้ ในการศึกษาวิจัย มีการสร้างวิธีการคำนวณใบมีดขนาดเล็ก มีการใช้มาตรการเชิงสร้างสรรค์เพื่อลดใบพัดความเร็วสูง ตัวอย่างแรกของรูปแบบการทำงานของเครื่องยนต์ปรากฏในปี 2504 การทดสอบทางอากาศของเฮลิคอปเตอร์ Mi-2 กับ GTD-350 ได้ดำเนินการครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2504 จากผลการทดสอบ เครื่องยนต์เฮลิคอปเตอร์สองเครื่องถูกทุบไปด้านข้างเพื่อติดตั้งระบบส่งกำลังใหม่

เครื่องยนต์ผ่านการรับรองจากรัฐในปี 2506 การผลิตแบบต่อเนื่องเปิดขึ้นในเมืองเซอร์ซูฟในโปแลนด์ในปี 2507 ภายใต้การแนะนำของผู้เชี่ยวชาญของสหภาพโซเวียตและดำเนินต่อไปจนถึงปี 2533

หม่า l เครื่องยนต์กังหันก๊าซเครื่องแรกของการผลิตในประเทศ GTD-350 มีลักษณะการทำงานดังต่อไปนี้:

- น้ำหนัก: 139 กก.
— ขนาด: 1385 x 626 x 760 มม.
- พิกัดกำลังบนเพลากังหันอิสระ: 400 แรงม้า (295 กิโลวัตต์)
- ความถี่การหมุนของกังหันอิสระ: 24000;
— ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน -60…+60 ºC;
— ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะ 0.5 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง;
- เชื้อเพลิง - น้ำมันก๊าด;
- กำลังขับ: 265 แรงม้า;
- กำลังบินขึ้น: 400 แรงม้า

เพื่อความปลอดภัยในการบิน มีการติดตั้งเครื่องยนต์ 2 เครื่องบนเฮลิคอปเตอร์ Mi-2 การติดตั้งแบบคู่ช่วยให้เครื่องบินสามารถบินได้อย่างปลอดภัยในกรณีที่โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งล้มเหลว

GTD - 350 นั้นล้าสมัยแล้ว เครื่องบินขนาดเล็กสมัยใหม่ต้องการเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่มีความสามารถ เชื่อถือได้ และราคาถูกมากขึ้น ในปัจจุบัน เครื่องยนต์ภายในประเทศรุ่นใหม่ที่มีแนวโน้มจะเป็น MD-120 บริษัท สลยุทธ์ น้ำหนักเครื่องยนต์ - 35 กก. แรงขับเครื่องยนต์ 120 กก.

โครงการทั่วไป

รูปแบบการออกแบบของ GTD-350 ค่อนข้างผิดปกติเนื่องจากตำแหน่งของห้องเผาไหม้ไม่ได้อยู่ด้านหลังคอมเพรสเซอร์ทันที เช่นเดียวกับในตัวอย่างมาตรฐาน แต่อยู่ด้านหลังกังหัน ในกรณีนี้ กังหันจะติดกับคอมเพรสเซอร์ การจัดเรียงหน่วยที่ผิดปกติดังกล่าวช่วยลดความยาวของเพลากำลังของเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงช่วยลดน้ำหนักของตัวเครื่องและช่วยให้คุณได้ความเร็วและประสิทธิภาพของโรเตอร์ที่สูง

ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ อากาศจะเข้าสู่ VNA ผ่านขั้นตอนของคอมเพรสเซอร์ตามแนวแกน ขั้นตอนของแรงเหวี่ยง และไปถึงก้นหอยของคอลเลกชันอากาศ จากนั้น อากาศจะถูกป้อนผ่านท่อสองท่อที่ด้านหลังของเครื่องยนต์ไปยังห้องเผาไหม้ ซึ่งจะย้อนกลับทิศทางของการไหลและเข้าสู่ล้อกังหัน ส่วนประกอบหลักของ GTD-350: คอมเพรสเซอร์ ห้องเผาไหม้ กังหัน ถังเก็บก๊าซ และกระปุกเกียร์ นำเสนอระบบเครื่องยนต์: การหล่อลื่น การปรับ และการป้องกันน้ำแข็ง

หน่วยนี้แบ่งออกเป็นหน่วยอิสระ ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนอะไหล่แต่ละชิ้นและรับประกันการซ่อมแซมอย่างรวดเร็ว เครื่องยนต์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและในปัจจุบัน Klimov OJSC มีส่วนร่วมในการดัดแปลงและการผลิต ทรัพยากรเริ่มต้นของ GTD-350 มีเพียง 200 ชั่วโมง แต่ในกระบวนการปรับเปลี่ยนค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็น 1,000 ชั่วโมง รูปภาพแสดงเสียงหัวเราะทั่วไปของการเชื่อมต่อทางกลของส่วนประกอบและส่วนประกอบทั้งหมด

เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็ก: ขอบเขตการใช้งาน

ไมโครเทอร์ไบน์ใช้ในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าอิสระ
— พลังของไมโครเทอร์ไบน์คือ 30-1000 กิโลวัตต์;
- ปริมาตรไม่เกิน 4 ลูกบาศก์เมตร

ข้อดีของเครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็ก ได้แก่:
- โหลดได้หลากหลาย
— ระดับการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนต่ำ
– ทำงานเกี่ยวกับเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ
- ขนาดเล็ก
- การปล่อยไอเสียในระดับต่ำ

จุดลบ:
- ความซับซ้อนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ในรุ่นมาตรฐาน วงจรไฟฟ้าจะดำเนินการด้วยการแปลงพลังงานสองเท่า)
- กังหันพลังงานที่มีกลไกการซ่อมบำรุงความเร็วทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมากและทำให้การผลิตทั้งหน่วยซับซ้อนขึ้น

จนถึงปัจจุบัน turbogenerators ยังไม่ได้รับการกระจายอย่างกว้างขวางในรัสเซียและพื้นที่หลังโซเวียตเช่นเดียวกับในสหรัฐอเมริกาและยุโรปเนื่องจากต้นทุนการผลิตที่สูง อย่างไรก็ตาม ตามการคำนวณ หน่วยอิสระกังหันก๊าซเดี่ยวที่มีความจุ 100 กิโลวัตต์และประสิทธิภาพ 30% สามารถใช้ในการจัดหาอพาร์ทเมนท์มาตรฐาน 80 ห้องพร้อมเตาแก๊ส

วิดีโอสั้น ๆ การใช้เครื่องยนต์ turboshaft สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ด้วยการติดตั้งตู้เย็นแบบดูดซับ ไมโครเทอร์ไบน์สามารถใช้เป็นระบบปรับอากาศและสำหรับการทำความเย็นพร้อมกันของห้องจำนวนมาก

อุตสาหกรรมยานยนต์

เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กได้แสดงผลลัพธ์ที่น่าพอใจในระหว่างการทดสอบบนท้องถนน แต่ต้นทุนของรถเนื่องจากความซับซ้อนขององค์ประกอบโครงสร้าง เพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว GTE กำลัง 100-1200 แรงม้า มีลักษณะคล้ายคลึงกับเครื่องยนต์เบนซิน แต่คาดว่าการผลิตจำนวนมากของรถยนต์ดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ จำเป็นต้องปรับปรุงและลดต้นทุนของส่วนประกอบทั้งหมดของเครื่องยนต์

สิ่งต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ กองทัพไม่สนใจเรื่องต้นทุน ประสิทธิภาพสำคัญกว่าพวกเขา กองทัพต้องการโรงไฟฟ้าที่ทรงพลัง กะทัดรัด และปราศจากปัญหาสำหรับรถถัง และในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 Sergei Izotov ผู้สร้างโรงไฟฟ้าสำหรับ MI-2 - GTD-350 มีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหานี้ Izotov Design Bureau เริ่มพัฒนาและในที่สุดก็สร้าง GTD-1000 สำหรับรถถัง T-80 บางทีนี่อาจเป็นประสบการณ์เชิงบวกเพียงอย่างเดียวของการใช้เครื่องยนต์กังหันก๊าซสำหรับการขนส่งภาคพื้นดิน ข้อเสียของการใช้เครื่องยนต์กับถังน้ำมันคือความโลภและความพิถีพิถันในความบริสุทธิ์ของอากาศที่ไหลผ่านเส้นทางการทำงาน ด้านล่างเป็นวิดีโอสั้นๆ ของรถถัง GTD-1000

เครื่องบินเล็ก

วันนี้เครื่องยนต์ลูกสูบที่มีราคาสูงและความน่าเชื่อถือต่ำที่มีกำลัง 50-150 กิโลวัตต์ไม่อนุญาตให้เครื่องบินขนาดเล็กของรัสเซียกางปีกอย่างมั่นใจ เครื่องยนต์เช่น Rotax ไม่ได้รับการรับรองในรัสเซีย และเครื่องยนต์ Lycoming ที่ใช้ในการบินเพื่อการเกษตรนั้นมีราคาสูงเกินไปอย่างเห็นได้ชัด นอกจากนี้พวกเขาใช้น้ำมันเบนซินซึ่งไม่ได้ผลิตในประเทศของเราซึ่งทำให้ต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้น

เป็นการบินขนาดเล็ก ไม่เหมือนอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องการโครงการ GTE ขนาดเล็ก การพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการผลิตกังหันขนาดเล็กทำให้เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการฟื้นตัวของการบินเพื่อการเกษตรได้อย่างมั่นใจ ในต่างประเทศ มีบริษัทจำนวนเพียงพอที่มีส่วนร่วมในการผลิตเครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็ก ขอบเขตการใช้งาน: เครื่องบินเจ็ตส่วนตัวและโดรน ในบรรดารุ่นต่างๆ สำหรับเครื่องบินเบา ได้แก่ เครื่องยนต์ของเช็ก TJ100A, TP100 และ TP180 และ American TPR80

ในรัสเซียตั้งแต่สมัยสหภาพโซเวียต เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กและขนาดกลางได้รับการพัฒนาสำหรับเฮลิคอปเตอร์และเครื่องบินเบาเป็นหลัก ทรัพยากรของพวกเขามีตั้งแต่ 4 ถึง 8,000 ชั่วโมง

จนถึงปัจจุบัน สำหรับความต้องการของเฮลิคอปเตอร์ MI-2 เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กของโรงงาน Klimov ยังคงผลิตต่อไป เช่น GTD-350, RD-33, TVZ-117VMA, TV-2-117A, VK-2500PS -03 และ TV-7-117V.

หนึ่งในการออกแบบที่ง่ายที่สุดของเครื่องยนต์กังหันก๊าซสำหรับแนวคิดของการทำงานสามารถแสดงเป็นเพลาซึ่งมีดิสก์สองใบพร้อมใบมีดดิสก์อันแรกคือคอมเพรสเซอร์ส่วนที่สองคือกังหันและห้องเผาไหม้ ถูกติดตั้งระหว่างกัน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ:

การเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงที่จ่ายเข้าไป (การเติม "ก๊าซ") ทำให้เกิดก๊าซแรงดันสูงขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้ความเร็วของกังหันและจานอัดของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปริมาณของเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น อากาศที่ถูกฉีดเข้าไปและแรงดันของมัน ซึ่งทำให้คุณสามารถป้อนเข้าไปในห้องเผาไหม้และเผาผลาญเชื้อเพลิงได้มากขึ้น ปริมาณส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศขึ้นอยู่กับปริมาณอากาศที่จ่ายไปยังห้องเผาไหม้โดยตรง การเพิ่มปริมาณของส่วนประกอบเชื้อเพลิง (ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ) จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความดันในห้องเผาไหม้และอุณหภูมิของก๊าซที่ทางออกของห้องเผาไหม้และเป็นผลให้คุณสามารถสร้างมากขึ้น พลังงานจากก๊าซไอเสียที่ส่งไปหมุนกังหันและเพิ่มแรงปฏิกิริยา

ยิ่งมอเตอร์มีขนาดเล็ก ความเร็วของเพลาก็จะยิ่งสูงขึ้นเพื่อรักษาความเร็วเชิงเส้นสูงสุดของใบมีด เนื่องจากเส้นรอบวง (เส้นทางที่ใบมีดเคลื่อนที่ในการหมุนรอบเดียว) สัมพันธ์โดยตรงกับรัศมีของโรเตอร์ . ความเร็วสูงสุดของใบพัดกังหันกำหนดแรงดันสูงสุดที่สามารถเข้าถึงได้ ส่งผลให้มีกำลังสูงสุด โดยไม่คำนึงถึงขนาดเครื่องยนต์ เพลาเครื่องยนต์ไอพ่นหมุนที่ความถี่ประมาณ 10,000 รอบต่อนาที และไมโครเทอร์ไบน์ที่ความถี่ประมาณ 100,000 รอบต่อนาที

สำหรับการพัฒนาต่อไปของเครื่องบินและเครื่องยนต์กังหันก๊าซ การพัฒนาใหม่ในด้านวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและทนความร้อนนั้นมีความสมเหตุสมผล เพื่อเพิ่มอุณหภูมิและความดัน การใช้ห้องเผาไหม้รูปแบบใหม่ ระบบระบายความร้อน การลดจำนวนและน้ำหนักของชิ้นส่วน และเครื่องยนต์โดยรวม เป็นไปได้ในความก้าวหน้าของการใช้เชื้อเพลิงทางเลือก การเปลี่ยนแปลงในแนวคิดการออกแบบเครื่องยนต์

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (GTU) แบบวงจรปิด

ในกังหันก๊าซแบบวงจรปิด ก๊าซที่ทำงานอยู่จะไหลเวียนโดยไม่ต้องสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม เครื่องทำความร้อน (ก่อนกังหัน) และความเย็น (ก่อนคอมเพรสเซอร์) ของก๊าซจะดำเนินการในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ระบบดังกล่าวอนุญาตให้ใช้แหล่งความร้อนใดๆ (เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊ส) หากใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นแหล่งความร้อน อุปกรณ์ดังกล่าวจะเรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายนอก ในทางปฏิบัติ GTU ที่มีวงจรปิดนั้นไม่ค่อยได้ใช้

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (GTP) พร้อมการเผาไหม้ภายนอก

ปริญญาเอก เอ.วี. ข้าวโอ๊ต, หัว. ภาควิชา "วิศวกรรมพลังงานความร้อนอุตสาหกรรมและนิเวศวิทยา";
ปริญญาเอก เอ.วี. Shapovalov รองศาสตราจารย์;
วี.วี. โบโลติน วิศวกร;
“ Gomel State Technical University ตั้งชื่อตาม P.O. สุคอย สาธารณรัฐเบลารุส

บทความนี้ให้เหตุผลสำหรับการสร้าง CHPP ตาม AGTE ที่แปลงแล้วเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยกังหันก๊าซ (GTP) การประเมินผลกระทบทางเศรษฐกิจของการแนะนำ AGTE ในภาคพลังงานโดยเป็นส่วนหนึ่งของขนาดใหญ่และขนาดกลาง CHPP เพื่อให้ครอบคลุมโหลดไฟฟ้าสูงสุด

ภาพรวมของโรงผลิตกังหันก๊าซสำหรับการบิน

ตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จอย่างหนึ่งของการใช้ AGTD ในภาคพลังงานคือเครื่องผลิตไฟฟ้าร่วม GTU 25/39 ซึ่งติดตั้งและใช้งานเชิงพาณิชย์ที่ Bezymyanskaya CHPP ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาค Samara ในรัสเซีย ซึ่งมีคำอธิบายอยู่ด้านล่าง โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าและความร้อนสำหรับความต้องการของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมและผู้บริโภคในครัวเรือน กำลังไฟฟ้าของการติดตั้งคือ 25 MW พลังงานความร้อน 39 MW กำลังการผลิตรวมของโรงงานคือ 64 เมกะวัตต์ ผลผลิตประจำปีของพลังงานไฟฟ้า - 161.574 GWh/ปี พลังงานความร้อน - 244120 Gcal/ปี

การติดตั้งมีความโดดเด่นด้วยการใช้เครื่องยนต์อากาศยาน NK-37 ซึ่งให้ประสิทธิภาพ 36.4% ประสิทธิภาพนี้ให้ประสิทธิภาพของโรงงานสูง ซึ่งไม่สามารถบรรลุได้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป ตลอดจนข้อดีอื่นๆ อีกหลายประการ โรงงานใช้ก๊าซธรรมชาติด้วยแรงดัน 4.6 MPa และอัตราการไหล 1.45 กก./วินาที นอกจากไฟฟ้าแล้ว การติดตั้งยังผลิตไอน้ำ 40 ตัน/ชม. ที่แรงดัน 14 กก./ซม. 2 และให้ความร้อนแก่น้ำในเครือข่าย 100 ตันจาก 70 ถึง 120 ° C ซึ่งทำให้เมืองเล็กๆ มีแสงสว่างและความร้อนได้ .

เมื่อวางเครื่องบนอาณาเขตของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ไม่จำเป็นต้องมีหน่วยพิเศษเพิ่มเติมสำหรับการบำบัดน้ำเคมี การปล่อยน้ำ ฯลฯ

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซดังกล่าวมีความจำเป็นสำหรับการใช้งานในกรณีที่:

■ โซลูชันที่ครอบคลุมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปัญหาในการจัดหาพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนให้กับเมืองเล็กๆ พื้นที่อุตสาหกรรมหรือที่อยู่อาศัย - การติดตั้งแบบแยกส่วนทำให้ง่ายต่อการประกอบตัวเลือกใดๆ ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้บริโภค

■ การพัฒนาอุตสาหกรรมในด้านใหม่ๆ ของชีวิตมนุษย์ รวมถึงสภาพความเป็นอยู่ เมื่อความกะทัดรัดและความสามารถในการผลิตของการติดตั้งมีความสำคัญอย่างยิ่ง การทำงานปกติของเครื่องรับประกันได้ในช่วงอุณหภูมิแวดล้อมตั้งแต่ -50 ถึง +45 ° C ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์อื่น ๆ ทั้งหมด: ความชื้นสูงถึง 100% ปริมาณน้ำฝนในรูปของฝน หิมะ ฯลฯ

■ ความคุ้มค่าของการติดตั้งเป็นสิ่งสำคัญ: ประสิทธิภาพสูงช่วยให้มั่นใจถึงความเป็นไปได้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนที่ถูกกว่า และระยะเวลาคืนทุนสั้น (ประมาณ 3.5 ปี) ด้วยการลงทุนในการก่อสร้างการติดตั้ง 10 ล้าน 650,000 ดอลลาร์ สหรัฐอเมริกา (ตามผู้ผลิต)

นอกจากนี้ การติดตั้งยังโดดเด่นด้วยความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การลดเสียงรบกวนแบบหลายขั้นตอน และระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบของกระบวนการควบคุม

GTU 25/39 เป็นยูนิตแบบอยู่กับที่ของประเภทตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 21 ม. คูณ 27 ม. สำหรับการทำงานในเวอร์ชันอิสระจากสถานีที่มีอยู่ ยูนิตนี้จะต้องสมบูรณ์ด้วยอุปกรณ์บำบัดน้ำเคมี สวิตช์เกียร์แบบเปิดเพื่อลดเอาต์พุต แรงดันไฟ 220 หรือ 380 V, คูลลิ่งทาวเวอร์สำหรับระบายความร้อนด้วยน้ำและเครื่องอัดแก๊สแบบบูสเตอร์แบบตั้งอิสระ ในกรณีที่ไม่ต้องการน้ำและไอน้ำ การออกแบบการติดตั้งนั้นง่ายและถูกกว่าอย่างมาก

การติดตั้งนั้นรวมถึงเครื่องยนต์อากาศยาน NK-37, หม้อต้มน้ำร้อนเสีย TKU-6 และเทอร์โบเจเนอเรเตอร์

ระยะเวลาในการติดตั้งรวมของการติดตั้งคือ 14 เดือน

ในรัสเซียมีการผลิตหน่วยจำนวนมากตาม AGTD ที่แปลงแล้วซึ่งมีกำลังการผลิตตั้งแต่ 1,000 กิโลวัตต์ถึงหลายสิบเมกะวัตต์ซึ่งเป็นที่ต้องการ สิ่งนี้ยืนยันประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของการใช้งานและความจำเป็นในการพัฒนาต่อไปในอุตสาหกรรมนี้

การติดตั้งที่ผลิตในโรงงาน CIS แตกต่างกันใน:

■ เงินลงทุนจำเพาะต่ำ;

■การออกแบบบล็อก;

■ ลดเวลาในการติดตั้ง;

■ ระยะเวลาคืนทุนสั้น;

■ ความเป็นไปได้ของระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ฯลฯ .

ลักษณะของ GTU ตามเอ็นจิ้น AI-20 ที่แปลงแล้ว

กังหันก๊าซที่ได้รับความนิยมและใช้บ่อยที่สุดใช้เครื่องยนต์ AI-20 พิจารณากังหันก๊าซ CHPP (GTTPP) ซึ่งสัมพันธ์กับการศึกษาวิจัยและทำการคำนวณตัวชี้วัดหลัก

กังหันก๊าซ GTTETS-7500/6.3 ผสมผสานความร้อนและโรงไฟฟ้าที่มีกำลังไฟฟ้าติดตั้ง 7500 กิโลวัตต์ ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซสามเครื่องพร้อมเครื่องยนต์เทอร์โบใบพัด AI-20 ที่มีกำลังไฟฟ้าเล็กน้อย 2,500 กิโลวัตต์ต่อเครื่อง

พลังงานความร้อนของ GTPP คือ 15.7 MW (13.53 Gcal/h) ด้านหลังเครื่องกำเนิดกังหันก๊าซแต่ละเครื่องมีเครื่องทำน้ำอุ่นแบบเครือข่ายที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง (GPSV) พร้อมท่อครีบสำหรับทำน้ำร้อนพร้อมก๊าซไอเสียสำหรับความต้องการในการทำความร้อน การระบายอากาศ และการจ่ายน้ำร้อนของการตั้งถิ่นฐาน ก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์อากาศยานผ่านแต่ละเครื่องประหยัดด้วยปริมาณ 18.16 กก./วินาที ที่อุณหภูมิ 388.7 °C ที่ทางเข้าของเครื่องประหยัด ใน GFSV ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิ 116.6 ° C และป้อนเข้าไปในปล่องไฟ

สำหรับโหมดที่มีภาระความร้อนลดลง ได้มีการแนะนำการเลี่ยงผ่านการไหลของก๊าซไอเสียที่มีช่องทางออกไปยังปล่องไฟ ปริมาณการใช้น้ำผ่านเครื่องประหยัดหนึ่งเครื่องคือ 75 ตันต่อชั่วโมง น้ำในเครือข่ายได้รับความร้อนจากอุณหภูมิ 60 ถึง 120 ° C และจ่ายให้กับผู้บริโภคสำหรับความต้องการความร้อนการระบายอากาศและการจ่ายน้ำร้อนภายใต้แรงดัน 2.5 MPa

ตัวชี้วัดทางเทคนิคของ GTU ตามเครื่องยนต์ AI-20: กำลัง - 2.5 MW; ระดับความดันเพิ่มขึ้น - 7.2; อุณหภูมิก๊าซในกังหันที่ทางเข้า - 750 ° C ที่ทางออก - 388.69 ° C; ปริมาณการใช้ก๊าซ - 18.21 กก. / วินาที; จำนวนเพลา - 1; อุณหภูมิอากาศหน้าคอมเพรสเซอร์ - 15 ° C จากข้อมูลที่มีอยู่ เราคำนวณลักษณะเอาต์พุตของกังหันก๊าซตามอัลกอริทึมที่ให้ไว้ในแหล่งที่มา

ลักษณะเอาต์พุตของ GTU ตามเอ็นจิ้น AI-20:

■ งานที่มีประโยชน์เฉพาะของ GTU (ที่ η fur =0.98): H e =139.27 kJ/kg;

■ ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ: φ=3536;

■ ปริมาณการใช้อากาศที่กำลังไฟ N gtu = 2.5 MW: G k = 17.95 kg/s;

■ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงที่กำลังไฟ N gtu = 2.5 MW: G top = 0.21 kg/s;

■ ปริมาณการใช้รวมของก๊าซไอเสีย: g g =18.16 kg/s;

■ ปริมาณการใช้อากาศจำเพาะในกังหัน: g k =0.00718 kg/kW;

■ ปริมาณการใช้ความร้อนจำเพาะในห้องเผาไหม้: q 1 =551.07 kJ/kg;

■ ปัจจัยด้านประสิทธิภาพประสิทธิผลของ GTP: η e =0.2527;

■ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงอ้างอิงเฉพาะสำหรับไฟฟ้าที่ผลิตได้ (ด้วยประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า η ยีน = 0.95) โดยไม่มีการนำความร้อนจากไอเสียกลับมาใช้ใหม่: b c. เสื้อ = 511.81 g/kWh

จากข้อมูลที่ได้รับและตามอัลกอริธึมการคำนวณ คุณสามารถดำเนินการรับตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจได้ นอกจากนี้ เราขอถามสิ่งต่อไปนี้: กำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งของ GTPP คือ N set = 7500 kW พลังงานความร้อนที่กำหนดของโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงที่ติดตั้งที่ GTPP คือ Qtep = 15736.23 kW สมมติว่ามีการใช้ไฟฟ้าเพื่อความต้องการของตนเอง เป็น 5.5% จากการวิจัยและการคำนวณได้กำหนดค่าต่อไปนี้:

■ ค่าสัมประสิทธิ์พลังงานขั้นต้นของ GTTPP เท่ากับอัตราส่วนของผลรวมของความจุไฟฟ้าและความร้อนของ GTPP ต่อผลิตภัณฑ์ของการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเฉพาะด้วยค่าความร้อนที่ต่ำกว่าของเชื้อเพลิง η b GTPP = 0.763;

■ ตัวประกอบพลังงานปฐมภูมิสุทธิของ GTPP η n GTPP = 0.732;

■ ประสิทธิภาพของการผลิตพลังงานไฟฟ้าในกังหันก๊าซร่วม เท่ากับอัตราส่วนของการทำงานของก๊าซจำเพาะในกังหันก๊าซกับความแตกต่างในการใช้ความร้อนจำเพาะในห้องเผาไหม้ของกังหันก๊าซต่อของเหลวทำงาน 1 กิโลกรัมและค่าจำเพาะ การกำจัดความร้อนในกังหันก๊าซจากก๊าซไอเสีย 1 กิโลกรัมของกังหันก๊าซ η e gtu = 0.5311 .

จากข้อมูลที่มีอยู่ เป็นไปได้ที่จะกำหนดตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจของ GTPP:

■ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเทียบเท่าสำหรับการผลิตไฟฟ้าในหน่วยกังหันก๊าซร่วม: VGt U = 231.6 กรัมของเชื้อเพลิงอ้างอิง/kWh;

■ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงที่เทียบเท่ารายชั่วโมงสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า: B e gtu =579 กิโลกรัมของเชื้อเพลิงอ้างอิงต่อชั่วโมง;

■ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเทียบเท่ารายชั่วโมงในกังหันก๊าซ: B h eu gas turbine ==1246 kg c.u. ไทย

ตาม "วิธีการทางกายภาพ" ปริมาณเชื้อเพลิงอ้างอิงที่เหลืออยู่จะรวมอยู่ในการผลิตความร้อน: B t h \u003d 667 kg c.u ไทย

ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงมาตรฐานเฉพาะสำหรับการสร้างความร้อน 1 Gcal ใน GTP พลังงานร่วมจะเป็น: V t GTU = 147.89 กิโลกรัมของเชื้อเพลิงอ้างอิงต่อชั่วโมง

ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจของ mini-CHP แสดงไว้ในตาราง 1 (ในตารางและด้านล่าง ราคาจะแสดงเป็นรูเบิลเบลารุส 1,000 รูเบิลเบลารุส ~ 3.5 รูเบิลรัสเซีย - หมายเหตุของผู้เขียน)

ตารางที่ 1 ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจของ mini-CHP ตาม AGTD AI-20 ที่แปลงแล้วขายด้วยค่าใช้จ่ายของตัวเอง (ราคาอยู่ในรูเบิลเบลารุส)

การคำนวณทางเศรษฐศาสตร์แสดงให้เห็นว่าระยะเวลาคืนทุนสำหรับการลงทุนในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มี AGTE นั้นสูงถึง 7 ปีเมื่อดำเนินโครงการด้วยค่าใช้จ่ายของตนเอง ในเวลาเดียวกัน ระยะเวลาในการก่อสร้างอาจมีตั้งแต่หลายสัปดาห์เมื่อติดตั้งการติดตั้งขนาดเล็กที่มีกำลังไฟฟ้าสูงสุด 5 เมกะวัตต์ สูงสุด 1.5 ปี เมื่อว่าจ้างการติดตั้งที่มีความจุไฟฟ้า 25 เมกะวัตต์ และความร้อนหนึ่งชุดที่ 39 เมกะวัตต์ เวลาในการติดตั้งที่ลดลงนั้นอธิบายได้จากการจ่ายพลังงานแบบโมดูลาร์ของโรงไฟฟ้าตาม AGTD พร้อมความพร้อมของโรงงานอย่างเต็มที่

ดังนั้นข้อดีหลักของการแปลง AGTE เมื่อนำมาใช้ในภาคพลังงานมีดังนี้: การลงทุนเฉพาะเจาะจงต่ำในการติดตั้งดังกล่าว, ระยะเวลาคืนทุนสั้น, เวลาในการก่อสร้างที่ลดลงเนื่องจากการออกแบบโมดูลาร์ (การติดตั้งประกอบด้วยบล็อกการติดตั้ง), ความเป็นไปได้ของระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบของสถานี ฯลฯ

สำหรับการเปรียบเทียบ เราให้ตัวอย่างการทำงานของ mini-CHP ที่ขับเคลื่อนด้วยแก๊สในสาธารณรัฐเบลารุส พารามิเตอร์ทางเทคนิคและเศรษฐกิจหลักของพวกมันแสดงอยู่ในตาราง 2.

เมื่อทำการเปรียบเทียบแล้ว จะเห็นได้ง่ายว่าโรงงานกังหันก๊าซที่ใช้เครื่องยนต์อากาศยานดัดแปลงมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับพื้นหลังของโรงงานที่มีอยู่ เมื่อพิจารณาว่า AGTU เป็นโรงไฟฟ้าที่มีความคล่องตัวสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ของการโอเวอร์โหลดที่สำคัญโดยการถ่ายโอนไปยังส่วนผสมของก๊าซและไอ (เนื่องจากการฉีดน้ำเข้าไปในห้องเผาไหม้) ในขณะที่สามารถบรรลุผลเกือบ พลังของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซเพิ่มขึ้นสามเท่าโดยมีประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อย

ประสิทธิภาพของสถานีเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อตั้งอยู่ที่บ่อน้ำมัน โดยใช้ก๊าซที่เกี่ยวข้อง ที่โรงกลั่นน้ำมัน ที่สถานประกอบการทางการเกษตร ซึ่งอยู่ใกล้กับผู้ใช้พลังงานความร้อนมากที่สุด ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการขนส่ง

เพื่อให้ครอบคลุมการรับน้ำหนักสูงสุด มีแนวโน้มว่าจะใช้กังหันก๊าซสำหรับการบินแบบอยู่กับที่ที่ง่ายที่สุด สำหรับกังหันก๊าซทั่วไป เวลารับน้ำหนักหลังจากสตาร์ทเครื่องคือ 15-17 นาที

สถานีกังหันก๊าซที่มีเครื่องยนต์อากาศยานสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างคล่องแคล่ว ใช้เวลาสั้น (415 นาที) ในการเริ่มต้นจากสภาวะเย็นไปจนถึงโหลดเต็ม สามารถควบคุมแบบอัตโนมัติและควบคุมจากระยะไกลได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะใช้เป็นกำลังสำรองฉุกเฉินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระยะเวลาของการเริ่มต้นใช้งานก่อนที่จะรับภาระเต็มของหน่วยกังหันก๊าซที่มีอยู่คือ 30-90 นาที

ตัวบ่งชี้ความคล่องแคล่วของ GTU ตาม AI-20 GTE ที่แปลงแล้วจะแสดงในตาราง 3.

ตารางที่ 3 ตัวบ่งชี้ความคล่องแคล่ว GTU ตามเครื่องยนต์กังหันก๊าซ AI-20 ที่แปลงแล้ว

บทสรุป

จากงานที่ทำและผลการศึกษาโรงงานกังหันก๊าซโดยใช้ AGTE ที่แปลงแล้วสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1. ทิศทางที่มีประสิทธิภาพสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนในเบลารุสคือการกระจายอำนาจของแหล่งพลังงานโดยใช้ AGTE ที่แปลงแล้ว และมีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการผลิตความร้อนและไฟฟ้ารวมกัน

2. การติดตั้ง AGTD สามารถทำงานได้ทั้งแบบอิสระและเป็นส่วนหนึ่งขององค์กรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่ เพื่อเป็นสำรองสำหรับรับน้ำหนักสูงสุด มีระยะเวลาคืนทุนสั้นและลดเวลาการติดตั้ง ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเทคโนโลยีนี้มีโอกาสพัฒนาในประเทศของเรา

วรรณกรรม

1. Khusainov R.R. การทำงานของ CHP ในสภาวะตลาดค้าส่งไฟฟ้า // Energetik. - 2551. - ลำดับที่ 6 - ส. 5-9.

2. Nazarov V.I. เกี่ยวกับการคำนวณตัวชี้วัดทั่วไปที่ CHPPs // Energetika - 2550. - ลำดับที่ 6 - ส. 65-68.

3. Uvarov V.V. การติดตั้งกังหันก๊าซและกังหันก๊าซ - M.: Vyssh. โรงเรียน 2513. - 320 น.

4. Samsonov V.S. เศรษฐศาสตร์ขององค์กรพลังงานที่ซับซ้อน - ม.: Vyssh โรงเรียน 2546. - 416 น.

บ้าน » เกียร์ คลัช » กังหันก๊าซสำหรับเครื่องยนต์อากาศยาน สวัสดีนักเรียน กังหันก๊าซเผาไหม้ภายนอก