Эффективность газовых турбин типа АЛ-31СТ при использовании вакуумирующего агрегата Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

продукты сгорания поступают в ДК, где происходит их дальнейшее сжатие до давления выше атмосферного [4, 5].

Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Осипов Б.М., Титов А.В., Гафуров Н.М. Программная среда для проведения энергоаудита газотурбинных установок. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 3 (39). - С. 20-25.

2. Гафуров А.М. Газотурбинная установка НК-16СТ с обращенным газогенератором и низкокипящим рабочим контуром. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2012. - №4-1. - С. 78-83.

3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Пути повышения эффективности современных газовых турбин в комбинированном цикле. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 1 (37). - С. 36-43.

4. Гафуров А.М. Возможности повышения экономической эффективности газотурбинных двигателей типа АЛ-31СТ. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 1 (33). - С. 17-20.

5. Гафуров А.М. Комбинированная газотурбинная установка системы газораспределения. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2013. - №3. - С. 15-19.

© Гафуров А.М., 2016

УДК 621.438

А.М. Гафуров

инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет

Г. Казань, Российская Федерация

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГАЗОВЫХ ТУРБИН ТИПА АЛ-31СТ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

ВАКУУМИРУЮЩЕГО АГРЕГАТА

Аннотация

Рассматривается применение вакуумирующего агрегата для повышения эффективного КПД газотурбинного двигателя типа АЛ-31СТ.

Ключевые слова

Газотурбинный двигатель, вакуумирующий агрегат, математическая модель

Двигатель АЛ-31СТ используется в качестве привода центробежного газового компрессора в газоперекачивающих агрегатах мощностью 16 МВт (ГПА-16Р). В качестве топлива для двигателя используется природный газ. Конструктивно двигатель выполнен в виде двух модулей: модуля газогенератора и модуля силовой турбины (рис. 1).

С помощью автоматизированной системы газодинамических расчетов энергетических турбомашин (АС ГРЭТ) была составлена математическая модель (ММ) двигателя типа АЛ-31СТ и проведены расчеты [1].

Представлены основные результаты расчетов ММ двигателя типа АЛ-31СТ: расход воздуха в компрессоре - 64,49 кг/с; расход топливного газа - 0,92 кг/с; температура в камере сгорания - 1422 К; расход продуктов сгорания на выхлопе - 71,35 кг/с; температура газа на срезе выхлопного патрубка - 701 К; мощность - 16 МВт; эффективный КПД - 35,52 % [2].

Применение ступенчатого отвода теплоты, который может быть реализован установкой вакуумирующего агрегата различных модификаций, обеспечивающих понижение давления за силовой турбиной практически любого газотурбинного двигателя (рис. 1). Позволит повысить эффективный КПД двигателя типа АЛ-31СТ до 37 %, без существенного изменения исходных ресурсов и надежности [3].

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070

Рисунок 1 - Схема газотурбинного двигателя типа АЛ-31СТ с использованием вакуумирующего агрегата, охлаждаемого водой: КВД, КНД - Компрессор высокого и низкого давления; КС - Камера сгорания; ТВД, ТНД - Турбина высокого и низкого давления; СТ - Силовая турбина; ТП - Турбина перерасширения; ДК -Дожимной компрессор; ТО - Теплообменник-охладитель; ЭГ - Электрогенератор; ЦН - циркуляционный

насос.

Поток атмосферного воздуха (64,5 кг/с) через входное устройство поступает последовательно в КНД и КВД, где происходит его сжатие. Из КВД сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где поток сжатого воздуха смешивается в жаровой трубе с топливным газом (0,88 кг/с), подаваемым форсунками. Образовавшаяся смесь сгорает при постоянном давлении, в результате чего образуются продукты сгорания с высокой температурой (1374 К). Кинетическая энергия продуктов сгорания, при расширении на рабочих лопатках турбин высокого и низкого давления, преобразуется в механическую работу вращения роторов высокого и низкого давления. ТВД приводит во вращение ротор КВД, а ТНД - ротор КНД. Смесь продуктов сгорания, имеющая достаточную кинетическую энергию, после ТНД поступает на силовую турбину, которая через выходной вал соединяется с основным электрогенератором (15,84 МВт), или с ротором центробежного компрессора газоперекачивающего агрегата. В существующем газоходе за силовой турбиной основного двигателя установлен вакуумирующий агрегат, в котором происходит дополнительное расширение продуктов сгорания на рабочих лопатках ТП до давления ниже атмосферного (около 0,05 МПа). Далее происходит охлаждение продуктов сгорания в ТО до 383 К, с использованием охлаждающей воды. Затем продукты сгорания поступают в ДК, где происходит их дальнейшее сжатие до давления выше атмосферного

[4, 5].

Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Осипов Б.М., Титов А.В., Гафуров Н.М. Программная среда для проведения энергоаудита газотурбинных установок. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 3 (39). - С. 20-25.

2. Гафуров А.М. Возможности повышения экономической эффективности газотурбинных двигателей типа АЛ-31СТ. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 1 (33). - С. 17-20.

3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Пути повышения эффективности современных газовых турбин в комбинированном цикле. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 1 (37). - С. 36-43.

4. Гафуров А.М. Газотурбинная установка НК-16СТ с обращенным газогенератором и низкокипящим рабочим контуром. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2012. - №4-1. - С. 78-83.

5. Гафуров А.М. Комбинированная газотурбинная установка системы газораспределения. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2013. - №3. - С. 15-19.

© Гафуров А.М., 2016