Вопросы для самоконтроля

1.Правила технической эксплуатации паротурбинной установки. 2.Наблюдение за турбиной во время работы, манёвра и остановки.

3.Способы регулирования мощности.

4.Требования к регулирующим механизмам.

5. Управление и регулирование турбины, защита от чрезмерной частоты вращения.

Литература

1.Артемов Г.А., Волошин В.П. и др. Судовые энергетические установки. – Л.:Судостроение, 1987.-480 с.

2.Акимов П.П. Судовые автоматизированные энергетические установки.-М.: Транспорт, 1980.-352с.

3.КамкинС.В., Возницкий И.В., Шмелёв В.П. Эксплуатация судовых дизелей.-М.: Транспорт, 1990.-344с.

4.Гаврилов В.С., Камкин С.В., Шмелёв В.П. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок.-М.: Транспорт, 1985.-288с.

Лекция №.5

Тема. Газотурбинные установки

Цель: изучить устройство, работу и эксплуатационные показатели газотурбинных установок.

План лекции

1.Принципиальная схема и эксплуатационные показатели современных судовых ГТУ.

2.Строение и основные узлы ГТУ.

3.Основы эксплуатации ГТУ в составе СЭУ.

1.Принципиальная схема и эксплуатационные показатели современных судовых гту.

Основной метод повышения экономичности ГТУ - регенерация, т. е. использование теплоты отработавших газов для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания установки. Схема ГТУ с регенерацией теплоты показана на рис. 22, а.

Воздух после сжатия в компрессоре 1 направляется в регенератор 4 (подогреватель, использующий теплоту отработавших газов газовой турбины). Подогретый воздух поступает в камеру сгорания 2. Продукты сгорания, расширяясь, совершают работу в турбине 3. Пройдя регенератор и отдав часть теплоты воздуху, продукты сгорания выходят в атмосферу. Так как в регене­раторе воздух подогревается за счет теплоты отработавших газов, то для достижения заданной температуры газов перед турбиной требуется подвести (израсходовать) меньше теплоты в камеру сгорания, в чем и состоит выгода регенерации.

Регенератор обычно представляет собой трубчатый теплообменный аппарат, в котором воздух проходит внутри трубок, а газы - между трубками. Для уменьшения поверхности нагрева регенератора применяют по возможности противоток воздуха и газов.

Теоретический цикл ГТУ с регенерацией изображен на рис. 22, б в координатах объем -давление. Воздух сжимается в компрессоре по адиабате ас. При отсутствии потерь давления в регенераторе подогрев воздуха в нем изобразится отрезком изобары сс'. Отрезок изобары c'z характеризует процесс сгорания. Адиабата ze изображает расширение газов в турбине.

Рис. 22. Схема и теоретический цикл ГТУ с регенерацией

Отрезок изобары соответствует отдаче теплоты отработавших

газов в генераторе. Отрезок изобары а'а соответствует отдаче теплоты отработавшими газами окружающей среде.

Теоретически можно допустить, что охлаждение газов в реге­нераторе происходит до температуры воздуха, поступающего в регенератор, т. е, но практически всегда Отно­

шение количества теплоты, переданного воздуху в регенераторе, к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано при охлаждении газов до температуры воздуха, входящего в регенератор, называется степенью регенерации.

Степень регенерации

Величина степени регенерации теоретически может колебаться, в зависимости от поверхности регенератора, в пределах от О до 1. При отсутствии регенерации и φ=0, а при полной регенерации Т_с’ =Т_е и φ=1. крактически При высоких степенях регенерации эффективный к. п. д. ГТУ может достигать 26—28%.

Расход энергии на сжатие воздуха меньше в многоступенчатом компрессоре, чем в одноступенчатом. В связи с этим в ГТУ широко используют разделение компрессоров на два агрегата - компрессор высокого давления (КВД) и компрессор низкого давления (КНД) с применением промежуточного холодильника.

Принципиальная схема ГТУ с регенерацией и двухступенчатым сжатием воздуха показана на рис. 23, а. Атмосферный воздух сжимается в КНД 1, после чего поступает в холодильник

Рис. 23. Схема и теоретический цикл ГТУ с регенерацией и двухступенчатым сжатием воздуха

2, где охлаждается водой, протекающей по трубкам. После этого воздух сжимается до более высокого давления в КВД 3 и правляется в регенератор 4. Далее воздух идет в камеру сгорания 6, куда подается и топливо. Продукты сгорания расширяются в газовой турбине 5 и, пройдя регенератор и отдав часть теплоты воздуху, уходят в атмосферу.

Теоретический цикл такой ГТУ представлен на рис. 23, б в координатах объем - давление. Воздух сжимается в КНД по адиабате В холодильнике воздух охлаждается по изобаре а^’₁ а".

Далее воздух сжимается в КВД по адиабате а"с. Подогреввоздуха в регенераторе изображается отрезком изобары ее', а сгорание - отрезком c'z. Расширение газов в турбине характеризуется адиабатой ze. Отнятие теплоты от газов в регенераторе происходит по участку изобары еа''. Участок изобары а'а изображает отдачу теплоты от газов в окружающую среду.

Применение регенерации и одновременно одноступенчатого сжатия воздуха обеспечивает повышение эффективного к. п. д. установки до 28—30% и более. Использование трехступенчатого сжатия воздуха лишь незначительно повышает экономичность установки, но приводит к заметному ее усложнению. Возможны и другие схемы ГТУ, в которых экономичность незначительно повышается, но установка существенно усложняется. На судах чаще всего применяют установки, выполненные по схеме, пока­занной на рис. 23, а.