Меню

Гту малой мощности это



Принципы работы газотурбинных электростанции малой мощности

Газотурбинная электростанция — это сложная, инновационная установка, вырабатывающая тепло и электричество.

Основу ее устройства составляет газотурбинный двигатель, число которых может варьироваться в зависимости от эксплуатационных требований. Газотурбинный двигатель объединяется с электрогенератором энергетическим комплексом. Электростанция может иметь мощность от 20 КВт до сотней МВт. При работе системы при мощности в размере нескольких КВт, ее называют «микротурбиной» или мини газотурбинной электростанцией.

газотурбинная-электростанция-малой-мощности

Газотурбинный генератор на заводе

Микротурбины не имеют в своем устройстве редуктора, а частота вращения турбины изменяется в соответствии с изменением нагрузки. В перечень основных работ входит:

  • Когенерация — нагрев воды для отопительных систем;
  • Тригенерация — для вентиляции помещений, охлаждения.

Такие мини электростанции себя высоко зарекомендовали за счет мобильности с общим КПД, который достигает 95%, экономичности, сравнительно небольшими габаритами и низкими показателями шумовыделения.

Благодаря своим качествам, их можно размещать максимально близко к непосредственному потребителю.

Принцип работы газотурбинной электростанции

Принцип работы мини газотурбинных электростанций осуществляется в соответствии с «воздушным строением». Такое строение предусматривает наличие в конструкции аэрокомпрессоров, куда постоянно поступает топливо, продукты сгорания из которого выходят с высокой температурой в диапазоне от 900-1200°С. После прохождения турбины, газы попадают в котел утилизатор, где вырабатывается энергия.

Современные модели отличаются высокой надежностью и производительностью. В случае выхода из строя отдельных элементов системы, ремонт осуществляется на месте, без необходимости в транспортировки, что существенно сказывается на стоимости.

Принцип работы мини газотурбинных электростанций

Паровые турбины во время ремонта, оборудования, труб, трубок на электростанции

Низкое потребление смазочного материала, безопасная работа при любой нагрузке, не превышающей рекомендованные производителем, длительный эксплуатационный цикл работы, снятие вопроса водоохлаждения — одни из самых основных положительных свойств в газотурбинных электростанций малой мощности.

Виды топлива и применение

Минитурбины эксплуатируются на следующем сырье:

  • Дизель;
  • Попутный нефтяной газ;
  • Природный газ;
  • Керосин.

Также газотурбинны могут эксплуатироваться в двух сырьевом формате.

Мобильные турбины используются преимущественно как резервный источник энергии при недостатке на момент оснащения дополнительных энергоблоков, работающих на постоянной основе.

Эксплуатация на мобильные станции предполагает режим в момент максимальной нагрузки на основные источники энергии, но актуально использование передвижных станций и в продолжительной перспективе.

Мини газотурбинные станции также широко используются при возникновении аварийных случаев, когда необходимо создать резервные источники энергии на момент устранения дефектов на основных источниках.

Газотурбинные электростанции в России

В связи с общим износом оборудования в сфере энергетики, спрос на газотурбинные электростанции в России постоянно растет. Износ и техническое устаревание ветхого оборудования требует времени и огромных ресурсов на замену или модернизацию, поэтому газотурбинные электростанции — это оптимальное решение для резервного источника тепла и производства электроэнергии.

Газотурбинные установки представляют собой эффективные и оптимальные решения проблем в энергетике для России и мира.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Газотурбинные установки малой мощности

Потребность человека в электроэнергии в последнее время растет с каждым годом, но этот процесс обратим, поскольку именно в наше время все массово покупают бытовую технику и используют ее на полную мощь, уже через несколько лет, как показала практика в США, потребительский спрос остановится, а потом пойдет на спад.

Учитывая такие прогнозы, можно с уверенностью сказать, что мощнейшие ЭС, которые проектировались и строились с учетом обеспечения ресурсами новых пользователей в будущем, скоро станут совершенно нерентабельными, да и в наши дни многие из них работают только в режиме ожидания.

Существует несколько причин того, что потребители начинают массово отказываться от централизованного энергоснабжения, прежде всего, это постоянное повышение коммунальных тарифов.

Также большой проблемой для обитателей отдаленных областей до сих пор остается банальное отсутствие первичных сетей.

Те, кто не хочет или не может подключиться к общим системам, используют как альтернативу дизельные или бензиновые генераторы, альтернативные источники, такие как солнечные панели, ветрогенераторы и подобные установки.

Однако можно с уверенностью заявить, что газотурбинные установки малой мощности являются наиболее подходящими для пользователей, поскольку они имеют высокий КПД и сравнительно низкую стоимость топлива.

Почему газотурбинные установки малой мощности выгодней для пользователей

Использование микротурбин в быту является наиболее выгодным экономически и удобным. Данный вид установок имеет электрическую мощность от 30 до 1000 кВт, размеры таких агрегатов весьма малы по сравнению с поршневыми аналогами, к примеру, их можно уместить в большой шкаф.

Также существует и ряд других высоких качественных характеристик:

  • Работа в широком диапазоне нагрузок;
  • Бесшумность;
  • Низкий уровень вибрации;
  • Невысокий процент вредных веществ в выхлопном газе.

Именно эти отличительные характеристики делают газотурбинные установки малой мощности столь популярными среди потребителей.

Где можно использовать газотурбинные установки малой мощности

Вырабатывать электроэнергию собственными силами, независимо от центральных магистралей сейчас желают владельцы и частных домов и предприятий. Использовать газотурбинные установки малой мощности можно в быту.

Читайте также:  Каким должен быть коэффициент использования мощности

Если взять во внимание современные нормы проектирования жилых помещений, то одна установка мощностью в 100 кВт может полностью обеспечить электроэнергией 80 квартир, при условии что они будут оборудованы газовыми плитами, или до 40 коттеджей, в зависимости от их площади.

Также при помощи ГУММ можно создавать системы вентиляции и кондиционирования, для этого используется не слишком популярная в наше время, но весьма эффективная система тригенерации.

Принцип ее работы заключается в том, что в систему выхлопа монтируются абсорбционные холодильники, которые позволяют вырабатывать холод.

Следовательно, в условиях большой отдаленности от централизованных электромагистралей каждый человек может обеспечить себе комфортную жизнь при помощи установок данного типа.

Применение газотурбинных установок в авиации

Еще одним наиболее прогрессивным сектором, в котором газотурбинные установки малой мощности имеют блестящие перспективы, является авиация.

Поскольку Россия – это огромная страна, в которой качество дорог оставляет желать лучшего, весьма целесообразно использование легких летательных аппаратов в качестве общественного транспорта.

Подобная практика на данный момент развита очень плохо, и на то есть несколько причин. Во-первых, поршневые двигатели для самолетов в нашей стране не изготавливаются, что значительно повышает их рыночную стоимость.

Во-вторых, для их работы нужен специальный авиационный бензин с октановым числом 100, который также не производится в России и завозится из-за рубежа, что делает его особенно дорогой привилегией, ведь нередко стоимость одного литра составляет от 100 рублей.

Из этого следует, что легкие летательные аппараты сейчас являются прерогативой состоятельных пользователей, которые могут себе позволить не только их покупку, но и содержание.

Газотурбинные двигатели малой мощности могут в один момент решить все эти проблемы, поскольку они работают на обычном топливе, которое есть в нашей стране, и при условии хорошо налаженного серийного производства будут доступны для широкого круга покупателей.

На Западе уже есть несколько компаний, предлагающих подобные установки для авиационных моделей, беспилотных летательных аппаратов, легких самолетов и вертолетов.

Новинки в сфере электроэнергетики

Ознакомиться с отечественными и зарубежными компаниями, которые разрабатывают газотурбинные двигатели малой мощности, вы можете на специализированной выставке «Электро», которая состоится в московском ЦВК «Экспоцентр».

В ходе мероприятия можно будет ознакомиться с лучшими товарами, которые уже запущены в серийное производство, также представители фирм поделятся своими планами на будущее с коллегами и гостями выставки.

Источник

Опыт внедрения и эксплуатации ГТУ малой мощности

Щаулов В.Ю.,
главный инженер ОАО «СКБ ВТИ» ,г. Москва.

В последние годы при техническом перевооружении энергопредприятий России появилась тенденция к широкому применению газотурбинных установок малой мощности. Особую актуальность применение ГТУ малой мощности приобретает для реконструкции объектов жилищно – коммунального хозяйства. Однако весьма перспективным направлением можно считать применение данных ГТУ и для реконструкции ТЭЦ малой и средней мощности. К основным преимуществам ГТУ можно отнести следующие. (Рис. 1).

При реконструкции энергообъектов можно выделить несколько компоновочных решений:

1. Строительство ГТУ – ТЭЦ на отдельной площадке, новое строительство.

2. Установка ГТУ в действующей котельной, в виде надстройки.

3. Размещение ГТУ с паровыми котлами утилизаторами на действующей ТЭЦ взамен существующих паровых котлов с сохранением паротурбинной части ТЭЦ.

В качестве примера можно рассмотреть ГТУ – ТЭЦ «Шигили» и ГТУ – ТЭЦ «Агидель» работающие в ОАО «Башкирэнерго». (Рис. 2).

Размещение ГТУ в котельной, имеющей развитую инфраструктуру (наличие природного газа, ХВО, РП-ТП, системы выдачи тепловой мощности, квалифицированного персонала), наиболее оптимально, так как позволяет сократить капитальные затраты и повысить надежность

эксплуатации. При выборе дислокации ГТУ в котельных должны учитываться такие факторы, как: наличие круглогодичного потребления тепла (отопительные нагрузки зимой и ГВС летом); наличие газопровода с давлением не ниже 1 МПа (для ГТУ с низконапорным компрессором с к=7) для исключения затрат на приобретение газодожимного компрессора; относительная удаленность населенного пункта от узловых электрических подстанций и другие факторы.

Выбор единичной мощности и количества ГТУ определяется исходя из необходимости обеспечения заданных нагрузок, надежности эксплуатации и возможности ремонта. Для обеспечения высоких ТЭП и исключения влияния суточных колебаний тепловой нагрузки на режим работы ГТУ целесообразна работа ГТУ по электрическому графику с накоплением теплоты в баке аккумуляторе или со сбросом излишков тепла дымовых газов (через байпасный канал КУ, водо — воздушные теплообменники экстренного охлаждения обратной сетевой воды). В течение года ГТУ должны работать в базовом режиме с включением в отопительный сезон водогрейных котлов в качестве пиковых.

В 2000 году, одной из первых в России, в республике Башкортостан, в районном центре Большеустьикинское, была построена и введена в эксплуатацию газотурбинная электростанция ГТУ-ТЭЦ «Шигили» (Рис. 3). Электрическая мощность станции 4 МВт, тепловая 8,2 Гкал/ч. Основным ее назначением является теплоснабжение районного центра, а также повышение надежности электроснабжения, как райцентра, так и близлежащих населенных пунктов Мечетлинского района. Электростанция находится в разряде действующей уже пятый год. За этот период накоплен определённый опыт эксплуатации, который и хотелось бы предложить Вашему вниманию.

Читайте также:  Какие мощности бывают у мультиварок

Основное теплосиловое оборудование можно разделить на две части:

1. Газотурбинная электростанция ГТЭС Урал 2500Р.

2. Утилизационный контур.

Газотурбинная электростанция производства Пермского завода «ОАО Авиадвигатель» выполнена в блочно-модульном исполнении. Газотурбинный двигатель, генератор и все вспомогательные системы расположены внутри турбоблока. (Рис. 4).

В качестве газотурбинного привода используется газогенератор конвертированного авиационного двигателя Д30, получивший обозначение Д30ЭУ2. Для привода генератора служит свободная турбина (турбина низкого давления базового двигателя), соединенная с генератором через редуктор РД-45 и фрикционную муфту. Генератор марки ГТГ-4 производства Лысьвенского «ООО Привод Электромеканик» рассчитан на напряжение 10,5 кВ. Существует возможность монтажа и демонтажа в турбоблоке двигателя, редуктора и генератора.

Утилизационный контур включает в себя теплообменник-утилизатор (Рис. 5) для подогрева сетевой воды для теплоснабжения поселка, трубопроводы и теплообменные модули. В связи с тем что, теплосети поселка сильно изношены, из-за большой подпитки, часто происходит подача в теплосеть сырой воды. Поэтому на этапе проектирования было принято решение отделить утилизационный контур ГТУ-ТЭЦ от теплосети поселка. Теплообмен между утилизационным контуром и теплосетью потребителя происходит в пяти пластинчатых теплообменных модулях, расположенных в котельной поселка.

С начала отопительного сезона и по настоящий момент ГТУ-ТЭЦ несет отопительную нагрузку районного центра, котлоагрегаты в котельной находятся в резерве, на случай останова ГТУ-ТЭЦ, работает лишь насосная станция котельной.

Данная электростанция имеет ряд особенностей, как в силу ее конструкции, так и в силу ее размещения. Расположена она на северо-востоке Башкортостана в Мечетлинском районе, где нет других генерирующих мощностей. Это позволило снизить потери в электрических сетях на 8 – 9%, что в значительной степени компенсировало относительно невысокий электрический КПД ГТУ­ТЭЦ (24%).

Электроснабжение этого района производится по ВЛ-110 кВ от ПС 110 «Симская» ОАО «Челябэнерго» протяженностью 109,4 км до подстанции ПС 110/35/10 «Лемез-Тамак» и далее по ВЛ 35 кВ длинной 40, 8 км до ПС 35/10 «Усть-Икинск». При такой большой протяженности линий, проходящих, кроме того, по горной и лесистой местности, возможны периодические отключения и колебания напряжения в сети, что естественно будет влиять на работу электростанции такой небольшой мощности. Поэтому на этапе наладки была проведена большая работа по корректировке как алгоритмов релейной защиты и автоматики сети, так и алгоритмов работы самой ГТЭС. Так на ПС «Усть-Икинск» введена делительная автоматика, действующая на выделение ГТУ-ТЭЦ на изолированную работу при понижении частоты в сети ниже 48,5 Гц, выведены АПВ, запрещены РПВ без выяснения режима работы ГТУ и ПС «Усть-Икинск» на подводящих линиях 110 и 35 кВ, в инструкции для оперативного персонала внесены соответствующие изменения.

Результатом данных работ стало успешное проведение испытаний по выделению электростанции на изолированную работу. Производилось отключение ВЛ-35 на ПС «Лемез-Тамак» , что привело к выделению делительной автоматикой ГТУ-ТЭЦ на изолированную работу на ПС «Усть-Икинск». Это сопровождалось сбросом нагрузки с 4 до 2 МВт. При этом произошел наброс частоты до 51 Гц, после отключения статизма двигателя частота установилась на уровне 50 Гц, напряжение поддерживалось 10,5 кВ. Для подачи напряжения энергосистемы на ПС «Усть-Икинск» на ГТУ-ТЭЦ произвели отключение ВВ-10 кВ ГТУ-ТЭЦ — ПС «Усть-Икинск», при этом произошел сброс нагрузки на генераторе с 2 МВт до 112 кВт и наброс частоты тока 54 Гц на время менее 1с со срабатыванием алгоритма сброса нагрузки. Параметры по частоте пришли в норму через 5 с. Отклонения по напряжению в сети не наблюдалось. В этом режиме ГТУ-ТЭЦ работала только на собственные нужды.

Данная операция позволила после отключения генераторного выключателя произвести синхронизацию и включение в сеть без остановки ГТУ. Следует отметить, что при проектировании ГТЭС специалистами предприятия-изготовителя подобный сценарий развития событий при работе станции даже не рассматривался, однако уже в ходе начавшейся эксплуатации такие ситуации происходили, и оборудование ГТУ-ТЭЦ и ее персонал отработали без замечаний. Теперь можно реально говорить о повышении надежности энергоснабжения районного центра и близлежащих населенных пунктов.

Другой особенностью ГТУ-ТЭЦ является примененный на ней генератор ГТГ-4, а точнее его подшипниковые опоры. Впервые на генераторе мощностью 4 МВт, ротор которого вращается с частотой 3000 об/мин, применена картерная смазка подшипников скольжения. Это позволило избавиться от маслопроводов, маслобаков и другого вспомогательного оборудования маслосистемы генератора. Доводка данных опор потребовала много времени и сил, как предприятия поставщика генератора, так и персонала ГТУ-ТЭЦ. Проблемой было устранение утечек масла из опор, а также поддержание температурного состояния вкладышей подшипников в допустимом диапазоне. В качестве резервного, был проработан вариант перевода опор генератора на циркуляционную смазку и даже изготовлена соответствующая оснастка. Однако руководством

Читайте также:  Мощный тиристорный регулятор мощности своими руками

энергосистемы первоначальный вариант с картерной смазкой был принят за основу. После доработки конструкции, доливка масла в опоры производится один раз в 1,5-2 недели в количестве 100- 200 г , а температура вкладышей находится в пределах 73-80 о С. Недостатком конструкции остается неудобство сборки подшипников и трудность обеспечения требуемых допусков и зазоров.
Отдельно стоит сказать о системе управления электростанцией. Ее можно разделить на систему автоматического управления (САУ) газотурбинным двигателем, комплекс управления электростанцией (КУЭС) и автоматизированную систему управления (АСУТП) верхнего уровня, осуществляющую управление и контроль параметров всей ГТУ-ТЭЦ.

Все параметры двигателя, редуктора и генератора, их диагностика и состояние отображаются на станции оператора (Рис. 6). Там же представлены параметры утилизационного контура и системы газоснабжения. Параметры ГТУ-ТЭЦ можно представить как в табличном, так и графическом виде, а протокол сообщений о работе станции выводится на бумажный носитель, что облегчает анализ аварийных ситуаций. Управлять работой станции можно как с клавиатуры, так и с помощью «мыши». В случае отказа системы управления ГТЭС или ошибки оператора предусмотрен резервный пульт индикации и управления, с помощью которого можно заблокировать исполнение ошибочных команд КУЭС ГТЭС и аварийно остановить ГТУ. Система управления ГТЭС предусматривает автоматическую работу станции, когда от оператора практически требуется только задание нагрузки станции, и ручное управление. При этом оператор может управлять отдельными системами ГТЭС, такими как подогрев опор генератора, подзарядка аккумуляторов, управление заслонками противообледенительной системы, включение и отключение статизма двигателя, а также некоторыми другим операциями, необходимыми как в процессе работы станции, так и при опробовании отдельных ее систем.

ГТУ-ТЭЦ работает на природном газе с давлением 12 кгс/см 2 . Газ проходит очистку в фильтрах грубой очистки (фильтры ФГ-19) и тонкой очистки (БФ 1). Эффективность очистки — 40мкм. Для предотвращения попадания в топливную систему двигателя продуктов коррозии подводящего трубопровода, газопровод после фильтров тонкой очистки и арматура, установленная на нем, выполнены из нержавеющей стали.

Подготовка станции к запуску занимает около часа. При этом основное время затрачивается на прогрев опор генератора, так как КУЭС выдает запрет на запуск ГТУ при температуре масла и вкладышей опор ниже 30 о С. Запуск ГТУ производится сжатым воздухом с давлением 4 кгс/см 2 , отбираемым от газотурбинного стартера ТА-6А (Рис. 7). ТА-6А представляет собой небольшой отдельно расположенный газотурбинный двигатель, используемый на самолетах в качестве вспомогательной силовой установки. Запускается ТА-6А от двух аккумуляторов от автомобиля «КАМАЗ» и работает на авиационном керосине (Т-1, ТС-1). Время его работы 7-8 мин, а запуск всей станции от момента пуска ТА-6А, до готовности принять нагрузку — не более 10 мин. Сюда входит прогрев ГТУ в течение 2-х минут, после которого можно брать номинальную нагрузку.

Наличие отдельного газотурбинного стартера можно считать недостатком из-за усложнения технологии запуска и увеличения вероятности отказов при запуске. Предприятие изготовитель предлагает осуществлять запуск основного двигателя пусковой турбиной, в которой в качестве рабочего тела используется природный газ, что и делается при эксплуатации подобных электростанций на нефте — и газопромыслах. На ГТУ-ТЭЦ «Агидель» реализован именно такой запуск.

До начала эксплуатации большое опасение у населения районного центра вызывал возможный шум работающей ГТУ — ТЭЦ. Для его снижения были установлены пластинчатые глушители во всасывающей шахте и на дымовой трубе. Данные мероприятия позволили снизить шум на рабочих местах персонала ниже допустимых, а в районе, прилегающем к станции, практически до естественного фона.

Численность персонала, непосредственно занятого обслуживанием ГТУ-ТЭЦ составляет 13 человек. В вахте занято 2 человека: один — начальник смены, с правами машиниста ГТУ, второй — дежурный электромонтер. Организовано четыре вахты. В штате имеется слесарь по ремонту КИПиА, слесарь по ремонту тепломеханического оборудования и аппаратчица ВПУ, она же — уборщица производственных помещений. Все крупные ремонтные работы и сложные операции по техническому обслуживанию оборудования выполняются по договорам с предприятием-изготовителем ГТЭС и специализированными ремонтными предприятиями.

Как в процессе проектирования, так и при строительстве, наладке и эксплуатации большие трудности были связаны со слабой нормативной базой для подобных электростанций, так как практически вся она создавалась для «большой энергетики», и часто новая техника не вписывается в ее положения и требования. В настоящее время данные проблемы преодолены.

Опыт эксплуатации работающих ГТУ – ТЭЦ позволяет сделать вывод о экономичности и надёжности действующих газотурбинных установок. Данные факторы безусловно существенно повлияют на выбор того или иного варианта технического перевооружения каждого конкретного объекта энергопредприятия.

Источник

Adblock
detector