Особенности использования газотурбинных установок в качестве источника электроэнергии и тепла. Газотурбинные установки для производства электроэнергии и тепла

Особенности использования газотурбинных установок в качестве источника электроэнергии и тепла

В условиях физического и морального старения основного генерирующего оборудования, ухудшения его технико-экономических показателей, плохого инвестиционного климата, обострения топливного дефицита необходим поиск решений, оптимальных по соотношению затрат и результатов, дающих быстрый эффект и позволяющих в будущем обеспечить снижение зависимости от ввоза первичных энергоресурсов. Согласно данным недавнего отчета, опубликованного Минпромэнерго, к 2010 году выработают свой ресурс около 50% мощности ТЭС и ГЭС, к 2020 году эта цифра вырастет до 70%. Процессы модернизации электрического хозяйства и ввода в эксплуатацию новых мощностей не успевают за ростом потребления электричества.

Подобные обстоятельства заставляют корпоративный сектор с особым вниманием относится к своей энергобезопасности. Соответственно, все большее значение приобретают системы автономного энергоснабжения. Будущее развития энергетической отрасли в России все чаще связывают с малой и альтернативной энергетикой.

В настоящее время ведется активное внедрение более ресурсоемких методов выработки электроэнергии и тепла, основной из них это использование малоразмерных газотурбинных установок (МГТУ). Создание на базе МГТУ Мини-ТЭЦ позволяет решить проблему дефицита тепловой и электрической энергии отдельных регионов, обеспечить бесперебойное энергоснабжение жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий.

Наибольший экономический эффект от установки МГТУ можно получить при максимальном времени использования ее в течение года. Поэтому на первом этапе выбор мощности МГТУ нужно производить по гарантированному круглогодичному отпуску тепла от тепло источников (это может быть отпуск тепла на горячее водоснабжение в летние месяцы или в виде постоянного отпуска пара на производственные нужды). На последующих этапах можно выбирать мощность МГТУ исходя из покрытия зимних нагрузок.

Основными преимуществами МГТУ являются:

Минимальный ущерб для окружающей среды: низкий расход масла, возможность работы на отходах производства; выбросы вредных веществ.
Низкий уровень шума и вибраций.
Компактные размеры и небольшой вес дают возможность разместить газотурбинную установку на небольшой площади, что позволяет существенно сэкономить средства. Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности.
Возможность работы на различных видах газа позволяет использовать газотурбинный агрегат в любом производстве на самом экономически выгодном виде топлива.
Эксплуатация, как в автономном режиме, так и параллельно с сетью.
Возможность работы в течение длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода.
Максимально допустимая перегрузка: 150 % номинального тока в течение 1 минуты, 110 % номинального тока в течение 2 часов.
Способность системы генератора и возбудителя выдерживать не менее 300 % номинального непрерывного тока генератора в течение 10 секунд в случае трехфазного симметричного короткого замыкания на клеммах генератора, тем самым, обеспечивая достаточное время для срабатывания селективных выключателей.

МГТУ предназначается, в основном, для автономной эксплуатации, что не исключает применение ее в различных энергетических сетях, в том числе и крупных. В круг потребителей входят:

· Все предприятия и организации всех сфер деятельности и видов собственности, включая бытовые предприятия.

· Жилой сектор, включая частных владельцев.

· Полностью изолированные от энергосетей производственные и жилые объекты, в том числе и базы отдыха.

· Потребители, использующие автономные энергоустановки, как в базовом, так и в пиковом классе эксплуатации.

· Потребители, использующие только электроэнергию, электроэнергию и тепло (когенерация).

· Потребители, для которых наиболее важны технические характеристики установки, и потребители, для которых главным является ее относительно низкая стоимость.

Используемые в настоящее время ГТУ разделяются на три основных типа [1]:

· Созданные на базе авиационных реактивных газотурбинных двигателей.

· Созданные на базе газотурбинных двигателей для морского использования.

· Созданные специально для энергетического использования.

ГТУ, относящиеся к первой и второй категории - более форсированные и легкие установки, отличающиеся простотой обслуживания, меньшими требованиями к инфраструктуре, но также и меньшим ресурсом.

Обычно, общее число независимых валов в ГТУ на базе авиационных двигателей и двигателей морского применения 1-3, причем валы, расположенные в газогенераторе имеют переменную частоту вращения (в зависимости от нагрузки) в диапазоне 6-14 тыс. оборотов/мин.

Конвертированные для газового топлива двигатели морского применения составили так называемый "промежуточный класс", поскольку в спектре газотурбинной техники они заняли нишу между конвертированными авиационными и двигателями созданные специально для энергетического использования. Такие установки имеют достоинства авиационных двигателей (небольшие вес и габариты, легкость замены двигателя целиком или его отдельного модуля для выполнения высококачественного ремонта в условиях специализированного производства, высокая приемистость, что позволяет использовать их в пиковом режиме). Кроме того, технологии, материалы и покрытия, используемые при создании этих двигателей, позволяют применять их в условиях морского климата: на судах, морских платформах, береговых и прибрежных объектах и т.д.

ГТУ, относящиеся к третьей категории - это, как правило, одновальные установки, имеющие постоянную частоту вращения, равную частоте вращения генератора. Для обеспечения надежности, тепловой экономичности, снижения стоимости и эксплуатационных затрат, данные энергетические ГТУ проектируются по простейшему циклу. Технические решения таких установок соответствуют принципам, исторически сложившимся в энергетическом машиностроении: тяжелый жесткий вал, подшипники скольжения, лопатки постоянного профиля на основном протяжении проточной части (кроме первых ступеней компрессора и последних ступеней турбины) и т.п. Основным охладителем для рабочих лопаток и лопаток соплового аппарата является воздух.

ГТУ третьей категории предъявляют значительно более высокие требования к строительным работам и инфраструктуре. Срок службы таких установок значительно выше и соответствует значениям, сложившимся в паротурбинных установках.

ГТУ (Мини-ТЭЦ) обладают большим количеством преимуществ по сравнению ТЭЦ основным из них является меньший выброс вредных веществ, таких как оксид азота (NO) и диоксид азота (NOx). Эти показатели меньше в 2-3 раза, чем на обычных ТЭЦ, но они не являются пределом совершенства для ГТУ - в направлении уменьшения вредных выбросов ведутся постоянные исследования и разработки.

Рассмотрим основные методы борьбы с вредными выбросами газотурбинных установок:

· разного рода реконструкции камер сгорания;

· усовершенствование газовой горелки;

· организацию самого процесса сгорания топлива в камерах;

· метод предварительного смешения определенной порции воздуха и топлива перед подачей их в камеру сгорания.

Многочисленные исследования процессов горения топлива в камерах сгорания показывают, что основным направлением по снижению выбросов оксидов азота следует считать уменьшение объема зон горения с максимальным уровнем температуры. Это связано, прежде всего, с повышением качества процесса смесеобразования, организацией ступенчатого подвода топлива и воздуха по длине камеры сгорания.

Так, например, реконструкция камер сгорания за счет изменения отверстий горелки, перераспределения воздушных потоков первичного воздуха, использования так называемого «микрофакельного» горения, проведенные на ряде компрессорных станций российских предприятий, позволили снизить содержание оксида азота в выхлопных газах более чем в два раза. Термин «микрофакельное горение» подразумевает организацию сжигания топлива посредством создания целой системы многочисленных малых факелов в камере сгорания. Однако удорожание и усложнение производства таких горелок для снижения выбросов оксидов азота представляется не очень оправданным.

В последние годы предпринимаются попытки создать так называемые двухзонные камеры для сгорания в них топлива. Применение двух стадийного горения топлива в камерах сгорания позволяет снизить выход оксидов азота до 45-50% от начального выхода при сжигании природного газа. Однако двухстадийное сжигание топлива связано с разработкой достаточно сложной конструкции камеры сгорания, что не в полной мере компенсируется снижением эмиссии оксида азота.

В настоящее время наиболее простым и относительно дешевым способом снижения выбросов оксидов азота с продуктами сгорания следует считать способ, основанный на предварительном смешении топлива с воздухом (обедненная смесь) до подачи компонентов в зону горения. Все чаще газотурбинные установки совершенствуют именно таким методом [2].

В заключении можно сказать, что будущее теплоэнергетики за ТЭЦ на основе газотурбинных установок - это не только с экономической стороны оправданное решение, но и с экологической. Низкие уровни эмиссии и шума, отсутствие вибрации, делают это оборудование единственно возможным для применения в местах плотной застройки, таких как жилые кварталы, деловые и курортные районы. Эти особенности позволяют считать данное оборудование наиболее востребованным и перспективным для применения в энергетических комплексах малой мощности.

Литература:

1. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. – М.: Энергопромиздат, 1985. –304 с.

2. Б.П. Поршаков, А.А. Апостолов, В.И. Никишин. Газотурбинные установки: - М: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – 240 с.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МД-277.2010.8

moluch.ru

Газотурбинные

Принятая аббревиатура	ГПА	МТУ	ГТУ
Мощность единичного агрегата	50 кВт–4 МВт	30 кВт –250 кВт	2,5 МВт–25 МВт
Тип генератора электроэнергии	Машинный, на валу ДВС	Электронный инвертор	Машинный, на валу редуктора
Напряжение на выходе генератора	0,4 кВ; 6 кВ; 10 кВ	0,4 кВ	6 кВ; 10 кВ
Рабочий диапазон нагрузок	50–100 %	0–100 %	5–100 %
Электрический КПД	34–43 %	28–33 %	25–35 %
Приемистость к резким изменениям электрической нагрузки	Низкая	Высокая, за счет наличия аккумуляторов	Низкая
Совокупный КПД в режиме когенерации	до 92 %	до 87 %	до 85 %
Требуемое давление газового топлива	50 мбар (низкое)	5,5 бар (высокое)	12 бар и выше (высокое)
Возможность работы на низкосортном или нестабильном по составу топливе		(с ограничениями)	(с жесткими ограничениями)
Токсичность выхлопных газов, относительная	Высокая	Низкая	Средняя
Ресурс до капитального ремонта	45 000–55 000 моточасов	45 000–60 000 моточасов	30 000 моточасов
Срок службы заявленный	100 000 моточасов	180 000 моточасов	100 000 моточасов
Уровень вибраций агрегата	Высокий	Низкий	Высокий
Межсервисный интервал	2 000 часов	8 000 часов	2 000 часов
Уровень шума агрегата	Высокий	Низкий	Высокий
Удельный вес (тонн на кВт мощности)	Высокий	Низкий	Низкий
Возможность применения на крыше или внутри общественных и производственных зданий
Возможность применения в условиях плотной городской застройки
Удельная стоимость (Руб на кВт мощности), относительная	Низкая	Высокая	Средняя
Главные достоинства	Наименьшая удельная стоимость	Универсальность в отношении нагрузки и топлива	Наивысшая удельная мощность на единицу занимаемой площади
Главные недостатки	Ограничения по диапазону и скорости изменения нагрузки	Наибольшая удельная стоимость	Невозможность использования в городских кварталах

energoplanner.ru

Газотурбинная установка - это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем

Газотурбинная установка - это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. Поток газа, образованный в результате сгорания топлива, воздействуя на лопатки турбины, создает крутящий момент и вращает ротор, который в свою очередь соединен с генератором. Генератор вырабатывает электроэнергию. В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации.

Применение газотурбинных энергоустановокГазотурбинные энергоустановки применяются в качестве постоянных, резервных или аварийных источников тепло- и электроснабжения в городах, а также отдаленных, труднодоступных районах. Основные потребители продуктов работы ГТУ следующие: Нефтедобывающая промышленность Газодобывающая промышленность Металлургическая промышленность Лесная и деревообрабатывающая промышленность Муниципальные образования Сфера ЖКХ Сельское хозяйство Водоочистные сооружения Утилизация отходов

Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от десятков киловатт до сотен мегаватт. Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Возможность получения недорогой тепловой и электрической энергии предполагает быструю окупаемость поставленной газотурбинной установки. Такая установка, совмещенная с котлом-утилизатором выхлопных газов, позволяет производить одновременно тепло и электроэнергию, благодаря чему достигаются наилучшие показатели по эффективности использования топлива.

Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара. Устройство газотурбинной энергоустановки

Топливо для газотурбинной установки

Газотурбинный агрегат может работать как на газообразном, так и на жидком топливе. Так, в газотурбинных установках может использоваться: Дизельное топливо Керосин Природный газ Попутный нефтяной газ Биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.) Шахтный газ Коксовый газ Древесный газ и др.

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%). Преимущества газотурбинных электростанций:Минимальный ущерб для окружающей среды: низкий расход масла, возможность работы на отходах производства; выбросы вредных веществ: в пределах 25 ppm Низкий уровень шума и вибраций. Этот показатель не превышает 80-85 дБа. Компактные размеры и небольшой вес дают возможность разместить газотурбинную установку на небольшой площади, что позволяет существенно сэкономить средства. Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности. Возможность работы на различных видах газа позволяет использовать газотурбинный агрегат в любом производстве на самом экономически выгодном виде топлива. Эксплуатация как в автономном режиме, так и параллельно с сетью. Возможность работы в течение длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода. Максимально допустимая перегрузка: 150% номинального тока в течение 1 минуты, 110% номинального тока в течение 2 часов. Способность системы генератора и возбудителя выдерживать не менее 300% номинального непрерывного тока генератора в течение 10 секунд в случае трехфазного симметричного короткого замыкания на клеммах генератора, тем самым, обеспечивая достаточное время для срабатывания селективных выключателей.

Газотурбинные электростанции малой мощности

В ассортименте ГТУ, поставляемого компанией «Президент-Нева» Энергетический центр» газотурбинные электростанции малой мощности представлены моделью Turbec T100 (Италия). Микротурбинная установка Turbec T100 предназначенная для выработки тепла и электроэнергии с высокой эффективностью, низкими затратами и минимальным ущербом для окружающей среды. Установка представляет собой агрегат полной заводской готовности. Микротурбинная установка серии Т100 поставляется в двух модификациях, позволяющих применять ее в различных областях.

Основные производители газотурбинных установок

Turbec S.p.A. (Италия) - производитель микротурбинных и когенерационных установок. Основной продукцией Turbec являются микротурбинные электроэнергетические установки, производство которых основано на новых энергосберегающих технологиях ABB и Volvo с высоким уровнем защиты окружающей среды.

Vericor Power Systems (США) - совместное предприятие компаний AlliedSignal (США) и MTU Munchen (Германия). Vericor Power Systems занимается продажей промышленных и морских газотурбинных двигателей мощностью от 0,5 до 15 МВт.

Dresser-Rand (США) - ведущий мировой производитель газо-генераторных установок. Электростанции Dresser-Rand спроектированы специально для работы на газообразных видах топлива.

Solar Turbines (США) - компания по проектированию, изготовлению и обслуживанию промышленных газотурбинных энергетических систем для нефтегазовой и энергетической промышленности.

Turbomach (Швейцария) - ведущий производитель промышленных когенерационных систем на базе газовых турбин.

www.ecotoc.ru

Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования

Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования выполнена в виде двух функциональных модулей: модуля генератора сжатого воздуха, выполненного в виде вспомогательного газотурбинного двигателя, и модуля турбопривода со вспомогательными системами модулей, соединенных регулируемым узлом распределения сжатого воздуха. Узел распределения сжатого воздуха выполнен таким образом, чтобы осуществлять дискретное или плавное распределение сжатого воздуха между внешним потребителем или внешней сетью и модулем турбопривода. Изобретение позволяет получать сжатый воздух и электроэнергию, либо осуществлять привод механического оборудования и производство электроэнергии, либо совместно осуществлять получение сжатого воздуха без выполнения работ по изменению конструкции газотурбинной установки в условиях эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области газотурбинной техники, а именно к установкам для производства электроэнергии, сжатого воздуха для технологических целей и механического привода оборудования, например насосов. Газотурбинная установка может быть использована, например, для эксплуатации предприятиями нефтегазодобывающего комплекса, аварийными службами и в прочих областях, где есть необходимость в мобильных источниках механической мощности, электроэнергии и сжатого воздуха.

Известны вспомогательные газотурбинные двигатели, применяемые главным образом в авиации, для снабжения электроэнергией бортовых потребителей. Такие двигатели имеют различные конструктивные схемы, но выполнены таким образом, чтобы обеспечивать потребителей сжатым воздухом и электроэнергией. Также известны технические решения на базе этих двигателей для наземного применения, например [1].

Известен [2] опытный образец мобильного энергетического комплекса ФГУП «Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика», выполненный в виде установленного на автомобильном шасси малогабаритного вспомогательного газотурбинного двигателя ТА6А, обеспечивающего одновременное производство электрической энергии (до 40 кВ·А) и сжатого воздуха (до 1,35 кг/с, при давлении 3,5-3,9 кПа и температуре 205-245°C). Мобильный энергетический комплекс также позволяет использовать выхлопные газы (до 6 кг/с, при температуре 400-500°С). Данные характеристики достигаются при расходе жидкого топлива типа авиационного керосина до 240 кг/ч.

Возможно использование известных установок [1], в т.ч. известного мобильного энергетического комплекса [2], для привода различного оборудования, например насосов, Для этого в состав установки или используемого оборудования должен дополнительно входить электродвигатель, питание которого электроэнергией осуществляется от генератора вспомогательного газотурбинного двигателя.

Недостатками известного энергетического комплекса [2] и других аналогичных установок являются относительно низкая мощность приводимого оборудования, например насосов, и крайне высокий удельный расход топлива на единицу мощности данного оборудования (порядка 6 кг/(кВт·ч)). Другим недостатком также является отсутствие возможности значительного увеличения мощности в условиях, когда нет потребности в отборе сжатого воздуха (без выполнения работ по изменению конструкции газотурбинного двигателя). При этом при эксплуатации приводимого оборудования вырабатываемый сжатый воздух может не использоваться. В то же время при использовании электроэнергии для привода оборудования она практически не отпускается прочим потребителям.

Целью изобретения является обеспечение возможности производства газотурбинной установкой сжатого воздуха и незначительного количества электроэнергии для собственных нужд и внешних потребителей, либо механического привода оборудования относительно большой мощности и производства незначительного количества электроэнергии для собственных нужд и внешних потребителей при незначительном или нулевом расходе сжатого воздуха, либо совместного производства электроэнергии и сжатого воздуха и механического привода оборудования относительно большой мощности, по необходимости, без выполнения работ по изменению конструкции газотурбинного двигателя установки в условиях эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что установка выполнена в виде двух функциональных модулей: модуля генератора сжатого воздуха, выполненного в виде вспомогательного газотурбинного двигателя, и модуля турбопривода со вспомогательными системами модулей, соединенных регулируемым узлом распределения сжатого воздуха. Узел распределения сжатого воздуха выполнен таким образом, чтобы осуществлять дискретное или плавное распределение сжатого воздуха между внешним потребителем или внешней сетью и модулем турбопривода. Для повышения мобильности и обеспечения многофункциональности установки узел распределения сжатого воздуха может быть выполнен быстроразъемным, а функциональные модули генератора сжатого воздуха и турбопривода со вспомогательными системами модулей установлены на отдельных шасси. Модуль турбопривода выполнен в виде воздушной турбины и выходного вала с кинематической связью между ними, и, при необходимости, между воздушной турбиной и выходным валом может быть установлен редуктор, причем редуктор может быть сменным или допускать регулирование передаточного отношения.

На фиг.1 приведена принципиальная схема простейшей газотурбинной установки для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования с редуктором турбопривода, на фиг.2 - схема газотурбинной установки с редуктором турбопривода и с регенерацией тепла выхлопных газов вспомогательного газотурбинного двигателя.

Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования (фиг.1) выполнена в виде двух функциональных модулей: модуля генератора сжатого воздуха 1 и модуля турбопривода 2, соединенных регулируемым узлом распределения сжатого воздуха 3. Между узлом распределения сжатого воздуха 3 и модулем турбогенератора 2 также может быть расположен газовоздушный теплообменник 4 (фиг.2).

Модуль генератора сжатого воздуха 1 выполнен в виде вспомогательного газотурбинного двигателя авиационного типа со вспомогательными системами. В составе модуля 1 могут быть использованы, например, двигатель ТА6А разработки НПО «Аэросила», применяемый в составе мобильного энергетического комплекса ФГУП «Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика» [2], или более мощный двигатель ВСУ-10 разработки ОАО «Омское моторостроительное конструкторское бюро» [3], обеспечивающий одновременное производство электрической энергии (до 40-60 кВ·А) и сжатого воздуха (до 3,5 кг/с, при давлении 4,5-4,65 кПа и температуре 210-215°C), либо другие аналогичные двигатели. Газотурбинный двигатель модуля 1 может быть выполнен для работы на жидком углеводородном топливе или в многотопливном исполнении (на жидком и газообразном углеводородном топливе).

Модуль турбопривода 2 содержит выходной вал 5 с соединительной муфтой и воздушную турбину 6, между которыми существует кинематическая связь, например, через общий вал. Между воздушной турбиной 6 и выходным валом 5 может быть установлен редуктор 7, причем редуктор может быть сменным или допускать регулирование передаточного отношения для обеспечения частоты вращения выходного вала 5, необходимой для механического привода применяемого оборудования, например насоса.

Узел распределения сжатого воздуха 3 выполнен таким образом, что обеспечивает дискретное или плавное изменение расхода сжатого воздуха при положениях заслонки от полностью открытого («откр.» на фиг.1, 2), когда весь расход воздуха направляется от модуля 1 к модулю 2, до полностью закрытого («закр.» на фиг.1, 2), весь расход воздуха направляется от модуля 1 к внешнему потребителю или во внешнюю сеть.

Между узлом распределения воздуха 3 и модулем 2 может быть расположен газовоздушный теплообменник 4 (фиг.2).

Газотурбинная установка работает следующим образом. В газотурбинный двигатель модуля 1 подается топливо, за счет сгорания которого обеспечивается работа двигателя. При этом встроенным генератором двигателя вырабатывается электроэнергия мощностью 40-60 кВ·А, используемая для собственных нужд газотурбинной установки, а также для внешних потребителей. Газотурбинным двигателем модуля 1 за счет отбора воздуха от основного компрессора двигателя или за счет работы вспомогательного приводного компрессора в зависимости от конструктивной схемы двигателя осуществляется подача сжатого воздуха в узел распределения 3. Выхлопные газы от газотурбинного двигателя отводятся за пределы модуля 1, а также могут быть направлены во внешнее теплофикационное устройство или теплофикационную сеть или использованы в газо-воздушном теплообменнике 4 (фиг.2) для предварительного подогрева воздуха перед воздушной турбиной 6 модуля 2.

При полностью открытой заслонке узла распределения 3 («откр.» на фиг.1, 2) весь расход воздуха направляется от модуля 1 к модулю 2.

Сжатый воздух, поступающий из узла распределения 3, приводит в действие воздушную турбину 6, от которой осуществляется вращение выходного вала 5 через редуктор 7. От вала 5 через соединительную муфту осуществляется механический привод оборудования. Отработанный воздух из турбины 6 выводится в атмосферу за пределы модуля 2. Если между узлом распределения сжатого воздуха 3 и модулем турбопривода 2 дополнительно расположен газовоздушный теплообменник 4 (фиг.2), возможно повышение КПД турбопривода за счет предварительного подогрева сжатого воздуха, поступающего в модуль 2 от узла распределения 3, выхлопными газами от газотурбинного двигателя модуля 1. Сжатый воздух внешним потребителям не подается, и газотурбинная установка работает в режиме механического привода при незначительном производстве электроэнергии.

При полностью закрытой заслонке узла распределения 3 («закр.» на фиг.1, 2) весь расход воздуха направляется от модуля 1 к внешнему потребителю или во внешнюю сеть, в модуль 2 воздух не поступает. Турбина 6 не работает и механический привод не производится. Газотурбинная установка работает в режиме производства сжатого воздуха, который подается внешним потребителям, при незначительном производстве электроэнергии.

При частично закрытой заслонке узла распределения 3 газотурбинная установка работает в режиме совместного производства электроэнергии и сжатого воздуха и механического привода

Если предполагается использование газотурбинной установки для работ, предполагающих производство только сжатого воздуха (например, для продувки участков трубопроводов после ремонтных работ), возможно отделение модуля 1 от модуля 2 по быстроразъемному стыку распределительного узла 3 и его перемещение к месту эксплуатации на отдельном автономном шасси. Модуль 1 работает аналогично известному мобильному энергетическому комплексу ФГУП «Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика» [2]. После завершения таких работ снова производится сборка установки.

Предлагаемая схема газотурбинной установки для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования обеспечивает ее многофункциональность и гибкость в выборе режимов работы.

Воздушная турбина и редукторы модуля турбопривода могут быть изготовлены на базе турбин и редукторов серийных изделий после соответствующей конструктивной доводки.

Источники информации

1. Омскому моторостроительному конструкторскому бюро - 50 лет. - Омск, 2006 г. - 208 с., стр.105.

2. В Уфе изготовлен опытный образец мобильного энергетического комплекса на базе малогабаритного ГТД / Рынок электротехники, №3, 2006 г., стр.10 (прототип).

3. Двигатели 1994-2000: авиационные, ракетные, морские, наземные. - М.: ООО «АКС-Конверсия», 2000 г. - 434 с., стр.125.

1. Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования, отличающаяся тем, что выполнена в виде двух функциональных модулей: модуля генератора сжатого воздуха, выполненного в виде вспомогательного газотурбинного двигателя, и модуля турбопривода со вспомогательными системами модулей, соединенных регулируемым узлом распределения сжатого воздуха, и узел распределения сжатого воздуха выполнен таким образом, чтобы осуществлять дискретное или плавное распределение сжатого воздуха между внешним потребителем или внешней сетью и модулем турбопривода.

2. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль турбопривода выполнен в виде воздушной турбины и выходного вала с кинематической связью между ними.

3. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что между воздушной турбиной и выходным валом установлен редуктор.

4. Газотурбинная установка по п.3, отличающаяся тем, что редуктор выполнен таким образом, что допускает регулирование передаточного отношения.

5. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что между узлом распределения сжатого воздуха и модулем турбопривода расположен газовоздушный теплообменник, выполненный таким образом, чтобы в теплообменнике осуществлялся подогрев воздуха, поступающего из узла распределения сжатого воздуха к модулю турбопривода, выхлопными газами, отводимыми из модуля генератора сжатого воздуха.

6. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что узел распределения сжатого воздуха выполнен быстроразъемным.

7. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что функциональные модули генератора сжатого воздуха и турбопривода со вспомогательными системами модулей установлены на отдельных шасси.