Вольтметр: Определение, принцип работы и применение

Что такое газотурбинная установка?

Если не учитывать солнечную электростанцию, то все типы электростанций в мире используют генераторы переменного тока для выработки электрической энергии, и для вращения этого генератора переменного тока требуется первичный двигатель извне. То есть для выработки электрической энергии на электростанции первичный двигатель сначала устанавливается таким образом, чтобы приводился в действие генератор переменного тока.Газотурбинная установка использует воздух с высокой температурой и давлением для вращения генератора переменного тока.Принцип работы газотурбинной установки точно такой же, как и у паросиловой установки, но основное различие между ними заключается в том, что в паровой установке сжатый пар (steam) под высоким давлением используется для вращения генератора переменного тока, в то время как в газовой турбине сжатый газ под высоким давлением используется для вращения генератора переменного тока. используется для вращения генератора переменного тока.

Как функционирует газотурбинная установка?

В газотурбинной установке воздух сначала сжимается компрессором под высоким давлением, а затем направляется в камеру сгорания. Сжигание топлива в этой камере генерирует тепловую энергию, с помощью которой сжатый газ нагревается до определенного давления, что приводит к увеличению объема этого газа, в результате чего образуется кинетическая энергия газа, которой достаточно для разгона любого двигателя. На газовой установке компрессоры и турбины подсоединены к валу генератора переменного тока. Когда воздух движется с высокой скоростью, он начинает вращать генератор переменного тока, который начинает вырабатывать электрическую энергию. Воздух с высокой кинетической энергией из турбины выбрасывается в атмосферу. Этот тип газовой турбины называется газовой турбиной открытого цикла.

В этой установке газовая турбина продолжает вращать как генератор переменного тока, так и компрессор. Иногда для этой задачи используются две разные турбины, в которых вращаются компрессор от турбины высокого давления и генератор переменного тока от турбины низкого давления. Преимущество использования двух турбин заключается в том, что скорость турбины, вращающей генератор переменного тока, может поддерживаться на фиксированной скорости синхронной скорости, в то время как скорость турбины, вращающей компрессор, может поддерживаться в соответствии с требованиями к производительности. Если бы оба приводились в действие одной и той же турбиной, то это было бы невозможно. 

В газотурбинной установке соотношение давления компрессора и атмосферы составляет 5:1, т.е. компрессор сжимает воздух в 5 раз по сравнению с внешним давлением. Внутренняя температура камеры сгорания равна 1600°C. Газ с такой высокой температурой не подается непосредственно в турбину, поскольку он может повредить лопатки турбины. Это приводит к нагреву турбины примерно до 800°C.

КПД газовой турбины открытого цикла

КПД газовых турбин открытого цикла очень низок. Основная причина этого заключается в том, что 65% механической мощности используется для вращения компрессора. Кроме того, температура газа, выходящего из камеры сгорания, равна 1600°C, которая снижается до 800°C. Это значительно снижает эффективность данной установки. КПД газовой турбины открытого цикла равен примерно 20 процентам.

Как можно повысить КПД газовой турбины открытого цикла?

Чтобы повысить эффективность этой установки, необходимо будет внести некоторые изменения в ее конструкцию, чтобы количество потраченной впустую энергии можно было использовать повторно. Для этого можно сделать следующее

• Регенерация
• Промежуточное охлаждение
• Повторный нагрев

Что такое регенерация?

Газ, который выбрасывается из турбины открытого цикла, содержит много тепловой энергии, которая расходуется впустую при выбросе в атмосферу. Когда эта тепловая энергия объединяется с воздухом, проходящим между компрессором и камерой сгорания, эта тепловая энергия не расходуется впустую, что несколько повышает КПД турбины. Эта система называется регенерацией. 

Что такое промежуточное охлаждение?

Удаление тепловой энергии из сжатого воздуха во время сжатия называется промежуточным охлаждением. Это снижает потребление тепловой энергии внутри установки. Для этого используются трубы, заполненные водой. 

Что такое повторный нагрев?

Воздух низкого давления, выпускаемый из компрессоров, направляется в камеру сгорания перед подачей в турбину, и его давление немного повышается. Этот процесс называется повторным нагревом. Это немного повышает КПД силовой установки.