Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Уменьшение толщины обмуровки и улучшение внешней изоляции котла могут дать определенный эффект для ускорения прогрева. В принципе же применение керамической обмуровки не является наилучшим конструктивным решением, так как тепловая инерционность обмуровки при всех обстоятельствах будет ограничивать скорость пуска. Очевидно, в дальнейшем будут сделаны попытки создания воздушного котла со специальным охлаждением камеры сгорания или другими конструктивными мероприятиями, исключающими необходимость использования толстостенной керамической обмуровки.
Так, японский концерн Мицуи по лицензии Эшер — Висс из-хотовил судовую ГТУ мощностью 10 000 л. с. Котел состоит из восьми отдельных секций небольшого размера. Благодаря малому размеру каждой камеры объемная теплонапряженность кот-.ла очень высокая — 1,65 Гкал/(м3ч), т. е. в 11-—15 раз выше, чем в стационарных установках; теплонапряженность сечения 0,4 Гкал/(м2ч).
Положительные результаты, достигнутые в создании форсированного котла для судовой ГТУ, могут быть использованы при дальнейшей разработке котлов стационарных установок.
РЕГУЛИРОВАНИЕ И ПУСК ГТУ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА
Как указывалось выше, мощность ГТУ замкнутого цикла регулируют изменением давления воздуха. Воздух в систему подается специальным компрессором, развивающим давление, более высокое, чем нижний уровень давления в цикле при максимальной нагрузке. Принципиальная схема регулирования ГТУ замкнутого цикла представлена на рис. 80. Компрессор 14 под-
1144
качивает воздух в ресивер, являющийся аккумулятором 13, откуда воздух при возрастании нагрузки поступает через впускной клапан 12 в точку с низким давлением— на вход предохладите-ля 7. При уменьшении нагрузки воздух стравливают в атмосферу через сбросной клапан 10.
При резком падении нагрузки, вызванном аварийными обстоятельствами, или при кратковременном сбросе нагрузки с последующим набором ее воздух идет мимо турбины через байпасную магистраль с клапаном 11, соединяющую сторону высокого давления компрессора со стороной низкого давления. При этом мощность установки может быть снижена до нуля, а затем восстановлена до исходного значения без изменения давления в цикле. Байпасируемый воздух можно вводить на вход регенератора, на вход предварительного охладителя или непосредственно на вход компрессора. При вводе байпасируемого воздуха на вход предварительного охладителя возрастает количество тепла, отводимое в этом аппарате; таким способом можно заметно увеличить отвод тепла с сетевой водой для теплофикации и установить желаемое соотношение между тепловой и электрической нагрузками.
В схеме регулирования с аккумулятором низкого давления при возрастании нагрузки воздух из аккумулятора подают в линию низкого давления, что приводит к кратковременному увеличению мощности, потребляемой компрессором, и падению мощности установки. При работе на общую сеть это кратковременное ухудшение динамических характеристик может быть допущено, но при автономной работе установки оно крайне нежелательно. Поэтому в установках, предназначенных для автономной работы, повышение мощности должно обеспечиваться подачей сжатого воздуха в линию высокого давления — за компрессором.
По такой схеме выполнена система регулирования ГТУ мощностью 2000 квт в Равенсбурге (см. рис. 81). Компрессор подкачки низкого давления питает линию низкого давления, а компрессор подкачки высокого давления берет воздух за цикловым компрессором (р = 27 ат) и подает его в аккумулятор высокого давления (р = 40 ат). Таким образом, осуществляется трехступенчатое сжатие воздуха для системы регулирования — в компрессоре подкачки низкого давления, в цикловом компрессоре и в компрессоре подкачки высокого давления, который работает периодически — включается при падении давления в аккумуляторе ниже 32 ат и выключается при достижении 40 ат.
Динамические характеристики подобной схемы вполне удовлетворительны, так как при набросе нагрузки воздух из аккумулятора высокого давления срабатывается в турбине, а затем попадает в компрессор, благодаря чему создается избыточная мощность установки. Дополнительный компрессор подкачки,
Ю Заказ 1063 1 45
аккумулятор, высокого давления и специальная арматура существенно усложняют установку.
Компрессоры системы регулирования в современных установках выполняют винтовыми, типа «Лисхольм». Поршневые компрессоры, используемые в первых установках, оказались недостаточно надежными. Производительность компрессора должна обеспечивать не только подачу воздуха для увеличения давления в системе, но и компенсировать утечки через концевые уплотнения турбомашин, составляющие около 1% массового расхода воздуха.
Так как конечное давление за компрессором подкачки достигает 7—10 и даже 13 ат, сжатие воздуха осуществляют обычно в двух-трех последовательно расположенных винтовых компрессорах с промежуточным охлаждением между ними. Числа оборотов винтовых компрессоров — около 10 000 в минуту.
Компрессоры подкачки выполняют чаще всего в виде двух или трех параллельно работающих групп, одна из которых по своей производительности обеспечивает компенсацию утечек при стационарном режиме работы установки, а оставшиеся одна или две группы служат для подачи воздуха при наборе нагрузки. В установке мощностью 2000 квт в Ротсе компрессор приводится в движение двухскоростным электромотором мощностью 46/92 л. с.; компрессор при малой скорости вращения восполняет утечки, при большой скорости — подает воздух для набора мощности.
