ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовыйуниверситет» Сургутский институт нефти и газа (филиал)
Кафедра «МТО»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине:Газотурбинные установки
тема: Газотурбинная установка типа ТА фирмы «Рустоми Хорнсби» мощностью 1000 кВт
Выполнил студент: rp.СТХ-07з Лебедев А.А.
Проверил: Пятов С.Г.
Сургут 2010
Содержание
1 Газовая турбина
2 Принцип работы газотурбинных установок
3 Принципиальная схема газотурбинной установки типа ТАфирмы «Рустом и Хорнсби»
4 Общий вид газотурбинной установки типа ТА фирмы «Рустом иХорнсби»
5 Устройство газотурбинной установки
6 Преимущества и недостатки газотурбинных двигателей
Использованная литература
1 Газовая турбина
Газовая турбина (turbine от лат. turbo вихрь,вращение) — это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточномаппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическуюработу на валу. Состоит из ротора (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) истатора (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).
2 Принцип работы газотурбинных установок
Воздушный компрессор сжимаетатмосферный воздух, повышая его давление, и непрерывно подает его в камерусгорания. Туда же непрерывно подается необходимое количество жидкого илигазообразного топлива. В газовой турбине энергия газообразных продуктовсгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток,часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре Образующиеся в камерепродукты сгорания выходят из нее с температурой 900-1200°С. Пройдя все ступенигазовой турбины, отработавшие газы направляются в котел-утилизатор длявыработки тепловой энергии. Рабочие лопатки передают крутящий момент на ротортурбины, который жестко соединен с валом генератора через понижающий редуктор.
/>
Схема газотурбинного двигателя
В качестве топлива могутиспользоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин, дизельноетопливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и дажеизмельченный уголь.3 Принципиальная схема газотурбинной установки типа ТА фирмы «Рустом иХорнсби»
Схема газотурбинной установки без регенератора
/>/>
Схема газотурбинной установки безрегенератора
1-компрессор; 2-камера сгорания;3-турбина Высокого давления; 4- турбина низкого давления' 5- редуктор; 6-генераторСхема газотурбинной установки с регенератором/>
Схема газотурбинной установки срегенератором
1- компрессор 2- камера сгорания;З-турбина высокого давления; 4- турбина низкого давления; 5-регенератор;6-редуктор; 7-генератор4 Общий вид газотурбинной установки типа ТА фирмы «Рустом и Хорнсби» мощностью 1000кВт
/>
Общий вид газотурбинной установки
1- входной патрубок; 2-компрессор;3-отвод воздуха в камеру сгорания; 4 турбина высокого давления; 5-турбинанизкого давления; 6 выход газа; 7-регулятор; 8-редуктор; 9-рама; 10-пусковойэлектродвигатель, 11-форсунка; 12-вход воздуха в камеру сгорания; 13 камерасгорания
/>
Компоновка газотурбинной установки наэлектростанции
1-выходная труба, 2-маслоохладитель(воздушный); 3-маслопровод; 4-выходной трубопровод; 5-генератор; 6-турбина; 7-компрессор; 8- впускной трубопровод; 9 –жалюзи для входа воздуха; 10- воздухопровод; 11воздушныйфильтр.
/>
Габаритный чертёж газотурбиннойустановки (без регенератора)
5 Устройство газотурбинной установки
/>/>Рис. 7 Продольный разрез газотурбинной установки1-пусковой электродвигатель; 2-входной патрубоккомпрессора; 3-рабочие лопатки компрессора; 4-диски; 5- центральный стяжной болт: 6-камера отбора воздуха; 7- направляющие лопаткикомпрессора; 8~корпус компрессора; 9-опорный подшипник; 10-упорный подшипник;11- диффузор напорного патрубка; 12-промежуточный силовой корпус; 13- изоляция; 14 — входной патрубок; 15-стяжной болт ротора турбины; 16-направляющие лопатки турбины высокого давления;17- внутренний корпус турбинывысокоео давления; 18- ротор турбины высокоеодавления 19-промежуточная часть 20-ротор турбины низкого давления; 21-внутренний корпус турбины низкого давления; 22-корпус опорно-упорногоподшипника турбины низкого давления; 23- вал турбины низкого давления; 24 –редуктор.
Установка (рис. 4 и 5)двухвальная; турбина высокого давления является приводом компрессора, а турбинанизкого давления — силовая (через планетарный редуктор соединена с приводныммеханизмом — генератором, компрессором и т. п.). Вся установка смонтирована наобщей фундаментной раме (рис. 8).
/>Рис.8 рама рис.9корпус рис.10 лопатки
Компрессор (от лат. compressio —сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха,паров хладагента и т. д.)
Компрессор осевой,13-ступенчатый. Чугунный входной патрубок можно установить по отношению ккорпусу компрессора в любое положение (через каждые 15°) в зависимости откомпоновок входного воздухопровода. Корпус компрессора 8 (рис.7) чугунный литойконструкции с горизонтальным и вертикальным разъемами. Верхняя и нижняяполовины корпуса состоят (каждая) из двух частей, соединенных болтами.Направляющие лопатки закреплены в пазах корпуса, имеющих профиль типа«ласточкин хвост».
Напорный и входной патрубкигоризонтального разъема не имеют. Для придания большей жесткости конструкциивнутри патрубка имеются направляющие лопатки. Ротор компрессора набран изкованых дисков 4 (рис. 7), соединенных центральным болтом. Рабочие лопаткикомпрессора закреплены в кольцевых пазах (типа «ласточкин хвост»), образованныхдвумя соседними дисками. Выравнивание облопачивания в процессе изготовленияротора (приведение концов лопаток к одному диаметру) производится шлифованием,причем для обеспечения жесткости лопатки заливаются пластиком. Роторкомпрессора опирается на подшипники скольжения с баббитовой заливкой.
Техническая характеристикаПараметры У становка без регенерации с регенерацией Мощность (при температуре окружающего воздуха 291 К) в кВт 900 750 Наибольшая мощность в кВт 1000 860 Расход воздуха в кг/с 10,2 9,7 Температура перед турбиной в К 999 999 Степень повышения давления
It 4 Степень регенерации В % — 75 КПД установки (термический) в 0/о 15,9 22,5 Топливо Жидкое, газообразное
Турбины — осевые, двухступенчатые. Диски турбинвыполнены из нержавеющей стали с высоким содержанием хрома; крепятсяцентральным стяжным болтом с конической головкой. Рабочие лопатки турбин,выполненные из сплава Нимоник 80А, закреплены в осевых пазах дисков елочногопрофиля. Входной патрубок 14 (рис. 7) турбины высокого давления, корпус турбинывысокого давления, промежуточная часть 19, корпус турбины низкого давления ивыходная часть объединены в единый корпус. Входной патрубок двухстенный.Внутренняя часть патрубка — жаропрочная вставка, состоит из входной и кольцевойцилиндрических частей. Корпус турбины высокого давления двухстенный. Наружная(силовая) часть выполнена из малоуглеродистой стали. Во внутренней части (рис.9) установлены 12 сегментов с направляющими лопатками (рис. 10). Каждый сегментзакреплен двумя шпильками. Между концами сегментов (в холодном состоянии)предусмотрены зазоры для компенсации тепловых расширений. Кольцевая неразъемнаяпромежуточная часть 19 (рис. 7) является одновременно и диффузором, в которомскорость потока газа, выходящего из турбины высокого давления, уменьшается.Патрубок состоит из внутреннего и наружного колец, соединенных шестьюпластинами, и наружного силового корпуса. Наружное кольцо прикреплено к корпусушпильками, обеспечивающими радиальное расширение кольца; пластины прикрепленытангенциально . Все газопроводы и корпуса от камеры сгорания до выходавыполнены двухстенными.
В установке примененовоздушное охлаждение. Расход охлаждающего воздуха составляет 1,5% от расходавоздуха на установку. Воздух на охлаждение турбин отбирается из компрессора втрех точках: за восьмой ступенью для охлаждения входного патрубка турбинывысокого давления, за второй ступенью (через полый промежуточный вал, соединяющийроторы компрессора и турбины) и из напорного патрубка для охлаждения дисков турбины высокого давления. В результате эффективного воздушного охлажденияроторы и корпуса турбин имеют температуру ниже, чем температура газовогопотока. Например, температура наружного корпуса турбины не превышает 478 К.
/>
Рис.11 конструктивная схема камерысгорания
1-смотровое окно; 2и9-изоляция;3-корпус; 4-запальное устройство; 5-форсунка; 6-завихритель; 7-диффузор;8-привод поворотных лопастей; 10-поворотные лопасти.
Камера сгорания — единичная, угловая (рис. 11). Корпус камерывыполнен из листовой нержавеющей стали. На внутренней поверхности нанесен слойизоляции. В камере имеются поворотные лопасти, направляющие и дозирующие поток вторичноговоздуха. Форсунки съемные; во время работы их можно заменять.
Камера может работать надизельном топливе, мазуте, природном или низкокалорийном газе.
Пуск установкиосуществляется электродвигателем постоянного тока или воздушной турбиной.
Габаритные размеры установкиприведены на рис.6. Компоновкаустановки на электростанции показана на рис. 5.6 Преимущества инедостатки газотурбинных двигателейПреимущества газотурбинных двигателей
· Очень высокоеотношение мощности к весу, по сравнению с поршневым двигателем;
· Перемещение только водном направлении, с намного меньшей вибрацией, в отличие от поршневогодвигателя.
· Меньшее количестводвижущихся частей, чем у поршневого двигателя.
· Низкиеэксплуатационные нагрузки.
· Высокая скоростьвращения.
· Низкая стоимость ипотребление смазочного масла.
· Низкие требования ккачеству топлива. ГТД потребляют любое горючее, которое можно распылить: газ, нефтепродукты,органические вещества и пылеобразный уголь.Недостаткигазотурбинных двигателей
· Стоимость намноговыше, чем у аналогичных по размерам поршневых двигателей, поскольку материалыприменяемые в турбине должны иметь высокую жаростойкость и жаропрочность, атакже высокую удельную прочность. Машинные операции также более сложные;
· Как правило, имеютменьший КПД, чем поршневые двигатели, особенно при частичной нагрузке.
Использованнаялитература
1. Газотурбинные установки: Атласконструкций и схем. – М.: Машиностроение, 1976.
2. Газотурбинные установки в нефтяной игазовой промышленности/ И.П. Могильницкий и др. – М.: Недра, 1971. – 160 с.
3. Эксплуатационная надежностьмагистральных нефтепроводов. – М.: Недра, 1992. – 264 с.
4. Пчёлкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинныхдвигателей. – М.: Машиностроение.
5. Ревзин Б.С., Ларисов Н.Д. Газотурбинныеустановки с нагнетателями для транспорта газа. – М.: Недра, 1991.