"टर्बो", "टर्बोजेट", "टर्बोप्रॉप" - या अटींनी 20 व्या शतकातील अभियंत्यांच्या शब्दकोशात घट्टपणे प्रवेश केला आहे जे वाहने आणि स्थिर विद्युत प्रतिष्ठानांच्या डिझाइन आणि देखभालमध्ये गुंतलेले आहेत. जेव्हा ते उत्पादनाच्या नावाला विशेष शक्ती आणि कार्यक्षमतेचा इशारा देऊ इच्छितात तेव्हा ते संबंधित क्षेत्रांमध्ये आणि जाहिरातींमध्ये देखील वापरले जातात. विमानचालन, रॉकेट, जहाजे आणि उर्जा प्रकल्पांमध्ये, गॅस टर्बाइन बहुतेकदा वापरली जाते. ते कसे आयोजित केले जाते? ते नैसर्गिक वायूवर चालते का (नाव कदाचित सुचवेल) आणि ते कशासारखे आहेत? टर्बाइन इतर प्रकारच्या अंतर्गत ज्वलन इंजिनपेक्षा वेगळे कसे आहे? त्याचे फायदे आणि तोटे काय आहेत? या प्रश्नांची शक्य तितकी उत्तरे देण्याचा प्रयत्न या लेखात केला आहे.
रशियन मशीन-बिल्डिंग लीडर UEC
रशिया, युएसएसआरच्या पतनानंतर स्थापन झालेल्या इतर अनेक स्वतंत्र राज्यांच्या विपरीत, मशीन-बिल्डिंग उद्योग मोठ्या प्रमाणात संरक्षित करण्यात यशस्वी झाला. विशेषतः, शनि कंपनी विशेष-उद्देशीय ऊर्जा संयंत्रांच्या उत्पादनात गुंतलेली आहे. या कंपनीच्या गॅस टर्बाइनचा वापर जहाजबांधणी, कच्चा माल उद्योग आणि ऊर्जा क्षेत्रात केला जातो. उत्पादने उच्च-टेक आहेत, त्यांना स्थापना, डीबगिंग आणि ऑपरेशन दरम्यान विशेष दृष्टीकोन आवश्यक आहे, तसेच अनुसूचित देखभाल दरम्यान विशेष ज्ञान आणि महाग उपकरणे आवश्यक आहेत. या सर्व सेवा UEC - गॅस टर्बाइनच्या ग्राहकांसाठी उपलब्ध आहेत, ज्याला आज म्हणतात. जगात असे बरेच उपक्रम नाहीत, जरी मुख्य उत्पादनाची व्यवस्था करण्याचे तत्व पहिल्या दृष्टीक्षेपात सोपे आहे. संचित अनुभव खूप महत्वाचा आहे, ज्यामुळे अनेक तांत्रिक सूक्ष्मता लक्षात घेणे शक्य होते, त्याशिवाय युनिटचे टिकाऊ आणि विश्वासार्ह ऑपरेशन प्राप्त करणे अशक्य आहे. येथे फक्त UEC उत्पादन श्रेणीचा एक भाग आहे: गॅस टर्बाइन, पॉवर प्लांट, गॅस पंपिंग युनिट्स. ग्राहकांमध्ये "Rosatom", "Gazprom" आणि रासायनिक उद्योग आणि उर्जेचे इतर "व्हेल" आहेत.
अशा जटिल मशीनच्या निर्मितीसाठी प्रत्येक बाबतीत वैयक्तिक दृष्टीकोन आवश्यक आहे. गॅस टर्बाइनची गणना सध्या पूर्णपणे स्वयंचलित आहे, परंतु प्रत्येक वैयक्तिक प्रकरणात वायरिंग आकृतीची सामग्री आणि वैशिष्ट्ये महत्त्वाची असतात.
आणि हे सर्व खूप सोपे झाले ...
शोध आणि जोडपे
प्रवाहाच्या अनुवादित ऊर्जेचे रोटेशनल फोर्समध्ये रूपांतर करण्याचे पहिले प्रयोग प्राचीन काळात मानवजातीने सामान्य पाण्याचे चाक वापरून केले होते. सर्व काही अत्यंत सोपे आहे, द्रव वरपासून खालपर्यंत वाहते, ब्लेड त्याच्या प्रवाहात ठेवतात. परिमितीभोवती त्यांच्यासह सुसज्ज असलेले चाक फिरत आहे. पवनचक्की त्याच प्रकारे काम करते. नंतर वाफेचे वय आले आणि चाक वेगाने फिरू लागले. तसे, तथाकथित "इओलिपिल", प्राचीन ग्रीक हेरॉनने ख्रिस्ताच्या जन्माच्या सुमारे 130 वर्षांपूर्वी शोध लावला, हे एक स्टीम इंजिन होते जे या तत्त्वावर अचूकपणे कार्य करते. थोडक्यात, ऐतिहासिक विज्ञानाला ज्ञात असलेली ही पहिली गॅस टर्बाइन होती (शेवटी, वाफ ही पाण्याच्या एकत्रीकरणाची वायू अवस्था आहे). आज मात्र या दोन संकल्पना वेगळे करण्याची प्रथा आहे. हेरॉनच्या शोधाचा नंतर अलेक्झांड्रियामध्ये फारसा उत्साह न होता, कुतूहलाने उपचार केले गेले. स्वीडन गुस्ताफ लावलने नोजलसह सुसज्ज जगातील पहिले सक्रिय पॉवर युनिट तयार केल्यानंतर, टर्बाइन-प्रकारची औद्योगिक उपकरणे 19 व्या शतकाच्या शेवटी दिसू लागली. अंदाजे त्याच दिशेने, अभियंता पार्सन्सने काम केले, त्याच्या मशीनला अनेक कार्यात्मकपणे जोडलेल्या चरणांसह पुरवले.
गॅस टर्बाइनचा जन्म
एक शतकापूर्वी, एका विशिष्ट जॉन बार्बरला एक तेजस्वी कल्पना होती. तुम्हाला प्रथम स्टीम गरम करण्याची गरज का आहे, इंधनाच्या ज्वलनाच्या वेळी निर्माण होणारा एक्झॉस्ट गॅस थेट वापरणे आणि त्याद्वारे ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियेतील अनावश्यक मध्यस्थी दूर करणे सोपे नाही का? अशा प्रकारे प्रथम वास्तविक गॅस टर्बाइन तयार झाला. 1791 च्या पेटंटमध्ये घोडाविरहित गाडी वापरण्याची मूलभूत कल्पना मांडली गेली, परंतु त्यातील घटक आज आधुनिक रॉकेट, विमान, टाकी आणि ऑटोमोबाईल इंजिनमध्ये वापरले जातात. जेट इंजिन तयार करण्याच्या प्रक्रियेची सुरुवात फ्रँक व्हिटल यांनी 1930 मध्ये दिली होती. त्याला विमान चालवण्यासाठी टर्बाइन वापरण्याची कल्पना सुचली. नंतर, तिला असंख्य टर्बोप्रॉप आणि टर्बोजेट प्रकल्पांमध्ये विकास सापडला.
निकोला टेस्ला गॅस टर्बाइन
प्रसिद्ध शास्त्रज्ञ-संशोधक नेहमीच अ-मानक मार्गाने अभ्यासाधीन समस्यांशी संपर्क साधतात. पॅडल किंवा ब्लेड असलेली चाके सपाट वस्तूंपेक्षा माध्यमाची हालचाल अधिक चांगल्या प्रकारे "पकडतात" हे सर्वांनाच स्पष्ट दिसत होते. टेस्लाने त्याच्या वैशिष्ट्यपूर्ण पद्धतीने हे सिद्ध केले की जर तुम्ही अक्षावर मालिका असलेल्या डिस्क्समधून रोटर सिस्टीम एकत्र केली, तर वायू प्रवाहाने सीमा स्तर उचलून, ते खराब होणार नाही आणि काही प्रकरणांमध्ये त्यापेक्षाही चांगले, फिरणार नाही. मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर. खरे आहे, हलत्या माध्यमाची दिशा स्पर्शिक असावी, जी आधुनिक युनिट्समध्ये नेहमीच शक्य किंवा इष्ट नसते, परंतु डिझाइन मोठ्या प्रमाणात सरलीकृत केले जाते - त्याला ब्लेडची अजिबात आवश्यकता नाही. टेस्ला योजनेनुसार गॅस टर्बाइन अद्याप तयार केले जात नाही, परंतु कदाचित ही कल्पना फक्त त्याच्या वेळेची वाट पाहत आहे.
सर्किट आकृती
आता मशीनच्या मूलभूत उपकरणाबद्दल. हे अक्ष (रोटर) आणि स्थिर भाग (स्टेटर) वर आरोहित फिरत्या प्रणालीचे संयोजन आहे. शाफ्टवर कार्यरत ब्लेड असलेली एक डिस्क असते ज्यामध्ये एक केंद्रित जाळी तयार होते, ते विशेष नोजलद्वारे दाबाने पुरवलेल्या वायूमुळे प्रभावित होतात. मग विस्तारित वायू इंपेलरमध्ये प्रवेश करतो, ब्लेडने सुसज्ज असतो, ज्याला कामगार म्हणतात. एअर-इंधन मिश्रण आणि आउटलेट (एक्झॉस्ट) च्या इनलेटसाठी, विशेष पाईप्स वापरल्या जातात. कॉम्प्रेसर देखील एकूण योजनेत सामील आहे. आवश्यक कामकाजाच्या दबावानुसार ते वेगळ्या तत्त्वानुसार बनवले जाऊ शकते. त्याच्या ऑपरेशनसाठी, ऊर्जेचा एक भाग अक्षातून घेतला जातो, जो हवा संकुचित करण्यासाठी वापरला जातो. गॅस टर्बाइन वायु-इंधन मिश्रणाच्या ज्वलनाच्या प्रक्रियेद्वारे कार्य करते, त्यासह व्हॉल्यूममध्ये लक्षणीय वाढ होते. शाफ्ट फिरतो, त्याची उर्जा उपयुक्तपणे वापरली जाऊ शकते. अशा योजनेला सिंगल-सर्किट म्हणतात, परंतु जर ती पुनरावृत्ती झाली तर ती मल्टी-स्टेज मानली जाते.
विमान टर्बाइनचे फायदे
पन्नासच्या दशकाच्या मध्यापासून, विमानांची एक नवीन पिढी दिसू लागली आहे, ज्यात प्रवासी आहेत (यूएसएसआरमध्ये हे Il-18, An-24, An-10, Tu-104, Tu-114, Tu-124 इ. आहेत. ), ज्या डिझाइनमध्ये विमानाची पिस्टन इंजिने शेवटी आणि अपरिवर्तनीयपणे टर्बाइनद्वारे बदलली गेली. हे या प्रकारच्या पॉवर प्लांटची अधिक कार्यक्षमता दर्शवते. गॅस टर्बाइनची वैशिष्ट्ये कार्ब्युरेटेड इंजिनच्या पॅरामीटर्सपेक्षा अनेक प्रकारे श्रेष्ठ आहेत, विशेषत: पॉवर / वजनाच्या बाबतीत, जे विमानचालनासाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे, तसेच विश्वासार्हतेच्या तितक्याच महत्त्वपूर्ण निर्देशकांमध्ये. कमी इंधन वापर, कमी हलणारे भाग, चांगले पर्यावरणीय कार्यप्रदर्शन, कमी आवाज आणि कंपन. टर्बाइन्स इंधनाच्या गुणवत्तेसाठी कमी महत्त्वाच्या असतात (ज्याला इंधन प्रणालीबद्दल सांगता येत नाही), त्यांची देखभाल करणे सोपे असते, त्यांना कमी वंगण तेल लागते. सर्वसाधारणपणे, पहिल्या दृष्टीक्षेपात असे दिसते की त्यामध्ये धातू नसून घन गुण आहेत. अरेरे, ते नाही.
गॅस टर्बाइन इंजिनचे तोटे आहेत
गॅस टर्बाइन ऑपरेशन दरम्यान गरम होते आणि आसपासच्या संरचनात्मक घटकांमध्ये उष्णता हस्तांतरित करते. हे विशेषतः गंभीर आहे, पुन्हा विमानचालनात, रेडन लेआउट योजना वापरताना ज्यामध्ये टेल युनिटचा खालचा भाग जेट प्रवाहाने धुणे समाविष्ट आहे. आणि इंजिन हाऊसिंगला स्वतःच विशेष थर्मल इन्सुलेशन आणि विशेष रेफ्रेक्ट्री सामग्रीचा वापर आवश्यक आहे जे उच्च तापमानाला तोंड देऊ शकतात.
कूलिंग गॅस टर्बाइन हे एक जटिल तांत्रिक आव्हान आहे. हे काही विनोद नाही, ते शरीरात अक्षरशः कायमस्वरूपी स्फोट होण्याच्या मोडमध्ये कार्य करतात. काही मोड्समधील कार्यक्षमता कार्बोरेटर इंजिनपेक्षा कमी असते, तथापि, दोन-सर्किट योजना वापरताना, हा गैरसोय दूर केला जातो, जरी डिझाइन अधिक क्लिष्ट होते, जसे की योजनेमध्ये "बूस्टर" कंप्रेसर समाविष्ट करण्याच्या बाबतीत. टर्बाइनचा प्रवेग आणि ऑपरेटिंग मोडपर्यंत पोहोचण्यासाठी थोडा वेळ लागतो. जितक्या वेळा युनिट सुरू होते आणि थांबते तितक्या वेगाने ते नष्ट होते.
योग्य अर्ज
बरं, कोणतीही प्रणाली दोषांशिवाय नाही. त्या प्रत्येकाचा असा अनुप्रयोग शोधणे महत्वाचे आहे, ज्यामध्ये त्याचे फायदे अधिक स्पष्टपणे प्रकट होतील. उदाहरणार्थ, अमेरिकन अब्राम्स सारख्या टाक्या, ज्या गॅस टर्बाइनद्वारे चालतात. हे हाय-ऑक्टेन गॅसोलीनपासून व्हिस्कीपर्यंत जळणाऱ्या कोणत्याही गोष्टीने भरले जाऊ शकते आणि ते खूप शक्ती बाहेर टाकते. हे फार चांगले उदाहरण असू शकत नाही, कारण इराक आणि अफगाणिस्तानमधील अनुभवाने वाळूसाठी कंप्रेसर ब्लेडची असुरक्षितता दर्शविली आहे. गॅस टर्बाइनची दुरुस्ती यूएसए मध्ये, उत्पादन प्रकल्पात करावी लागते. टाकी तिथे घ्या, नंतर परत, आणि त्याच्या देखभालीचा खर्च, तसेच अॅक्सेसरीज ...
हेलिकॉप्टर, रशियन, अमेरिकन आणि इतर देश, तसेच शक्तिशाली स्पीडबोट्स क्लोजिंगमुळे कमी प्रभावित होतात. द्रव रॉकेटमध्ये, ते अपरिहार्य आहेत.
आधुनिक युद्धनौका आणि नागरी जहाजांमध्येही गॅस टर्बाइन इंजिन असतात. आणि ऊर्जा देखील.
ट्रायजनरेटर पॉवर प्लांट्स
वीज निर्मितीसाठी औद्योगिक उपकरणे बनवणाऱ्यांना विमान उत्पादकांना भेडसावणाऱ्या समस्या तितक्या चिंताजनक नाहीत. या प्रकरणात वजन आता इतके महत्त्वाचे नाही आणि आपण कार्यक्षमता आणि एकूण कार्यक्षमता यासारख्या पॅरामीटर्सवर लक्ष केंद्रित करू शकता. गॅस टर्बाइन जनरेटर युनिट्समध्ये एक भव्य फ्रेम, एक विश्वासार्ह फ्रेम आणि जाड ब्लेड असतात. सिस्टीममध्येच दुय्यम पुनर्वापरापासून, घरगुती परिसर गरम करणे आणि शोषक-प्रकार रेफ्रिजरेशन युनिट्सच्या थर्मल पुरवठ्यापर्यंत, विविध प्रकारच्या गरजांसाठी वापरणे, व्युत्पन्न उष्णता वापरणे शक्य आहे. या पद्धतीला ट्रायजनरेटर म्हणतात आणि या मोडमध्ये कार्यक्षमता 90% पर्यंत पोहोचते.
अणुऊर्जा प्रकल्प
गॅस टर्बाइनसाठी, तापलेल्या माध्यमाचा स्त्रोत कोणता आहे याने मूलभूत फरक पडत नाही जो त्याच्या ब्लेडला ऊर्जा देतो. हे जळलेले हवा-इंधन मिश्रण किंवा फक्त सुपरहिटेड स्टीम (पाणी आवश्यक नाही) असू शकते, मुख्य गोष्ट अशी आहे की ते त्याचा अखंडित वीजपुरवठा सुनिश्चित करते. त्याच्या केंद्रस्थानी, सर्व अणुऊर्जा प्रकल्प, पाणबुड्या, विमानवाहू वाहक, आइसब्रेकर आणि काही लष्करी पृष्ठभागावरील जहाजे (उदाहरणार्थ, क्षेपणास्त्र क्रूझर पीटर द ग्रेट) यांचे ऊर्जा प्रकल्प वाफेने फिरवलेल्या गॅस टर्बाइनवर (GTU) आधारित आहेत. सुरक्षितता आणि पर्यावरणीय समस्या बंद प्राथमिक लूप ठरवतात. याचा अर्थ असा की प्राथमिक उष्मा एजंट (पहिल्या नमुन्यांमध्ये ही भूमिका लीडद्वारे खेळली गेली होती, आता ती पॅराफिनने बदलली आहे) वर्तुळात इंधन घटकांभोवती वाहते जवळ-अणुभट्टी सोडत नाही. कार्यरत पदार्थाचे गरम करणे त्यानंतरच्या सर्किट्समध्ये चालते आणि बाष्पीभवन कार्बन डायऑक्साइड, हेलियम किंवा नायट्रोजन टर्बाइन चाक फिरवतात.
विस्तृत अनुप्रयोग
जटिल आणि मोठ्या स्थापना जवळजवळ नेहमीच अद्वितीय असतात, त्यांचे उत्पादन लहान बॅचमध्ये केले जाते किंवा सर्वसाधारणपणे एकल प्रती तयार केल्या जातात. बहुतेकदा, मोठ्या प्रमाणात उत्पादित युनिट्सचा वापर अर्थव्यवस्थेच्या शांततापूर्ण क्षेत्रांमध्ये केला जातो, उदाहरणार्थ, पाइपलाइनद्वारे हायड्रोकार्बन कच्चा माल पंप करण्यासाठी. हेच यूईसी कंपनीने सॅटर्न ब्रँड अंतर्गत उत्पादित केले आहेत. पंपिंग स्टेशनच्या गॅस टर्बाइन त्यांच्या नावाशी पूर्णपणे सुसंगत आहेत. ते खरोखरच नैसर्गिक वायू पंप करतात, त्यांच्या कामासाठी स्वतःची ऊर्जा वापरतात.
स्थिर क्रियेची थर्मल टर्बाइन, ज्यामध्ये संकुचित आणि गरम वायूची थर्मल ऊर्जा (सामान्यतः इंधन ज्वलन उत्पादने) शाफ्टवर यांत्रिक रोटेशनल कामात रूपांतरित केली जाते; गॅस टर्बाइन इंजिनचा एक संरचनात्मक घटक आहे.
संकुचित वायूचे गरम करणे, नियमानुसार, दहन चेंबरमध्ये होते. आण्विक अणुभट्टी इत्यादीमध्ये गरम करणे देखील शक्य आहे. गॅस टर्बाइन्स प्रथम 19 व्या शतकाच्या शेवटी दिसू लागल्या. गॅस टर्बाइन इंजिन म्हणून आणि डिझाइनच्या दृष्टीने ते स्टीम टर्बाइनकडे गेले. संरचनात्मकदृष्ट्या, गॅस टर्बाइन ही नोजल उपकरणाच्या सुव्यवस्थित स्थिर ब्लेड रिम्स आणि इंपेलरच्या फिरत्या रिम्सची मालिका आहे, ज्याचा परिणाम म्हणून प्रवाहाचा भाग बनतो. टर्बाइन स्टेज हे इंपेलरसह एकत्रित केलेले नोजल उपकरण आहे. स्टेजमध्ये स्टेटरचा समावेश असतो, ज्यामध्ये स्थिर भाग (गृहनिर्माण, नोजल ब्लेड, आच्छादन रिंग) आणि रोटर असतो, जो फिरणाऱ्या भागांचा (जसे की रोटर ब्लेड, डिस्क, शाफ्ट) असतो.
गॅस टर्बाइनचे वर्गीकरण अनेक डिझाइन वैशिष्ट्यांनुसार केले जाते: गॅस प्रवाहाच्या दिशेने, टप्प्यांची संख्या, उष्णता फरक वापरण्याची पद्धत आणि इंपेलरला गॅस पुरवण्याची पद्धत. वायूच्या प्रवाहाच्या दिशेने, गॅस टर्बाइन अक्षीय (सर्वात सामान्य) आणि रेडियल तसेच कर्ण आणि स्पर्शिक वेगळे केले जाऊ शकतात. अक्षीय वायू टर्बाइनमध्ये, मेरिडियल विभागातील प्रवाह मुख्यतः टर्बाइनच्या संपूर्ण अक्षासह वाहून नेला जातो; रेडियल टर्बाइनमध्ये, त्याउलट, ते अक्षावर लंब आहे. रेडियल टर्बाइन केंद्रापसारक आणि केंद्रापसारक मध्ये विभागलेले आहेत. कर्ण टर्बाइनमध्ये, वायू टर्बाइनच्या रोटेशनच्या अक्षाकडे काही कोनात वाहतो. स्पर्शिक टर्बाइनच्या इंपेलरला ब्लेड नसतात; अशा टर्बाइनचा वापर अत्यंत कमी वायू प्रवाह दरांवर केला जातो, सामान्यतः मापन यंत्रांमध्ये. गॅस टर्बाइन सिंगल, डबल आणि मल्टी-स्टेज असतात.
टप्प्यांची संख्या अनेक घटकांद्वारे निर्धारित केली जाते: टर्बाइनचा उद्देश, त्याची रचना योजना, एकूण शक्ती आणि एका टप्प्याद्वारे विकसित, तसेच सक्रिय दबाव ड्रॉप. उपलब्ध उष्णतेतील फरक वापरण्याच्या पद्धतीनुसार, वेगाच्या टप्प्यांसह टर्बाइन वेगळे केले जातात, ज्यामध्ये दाब बदलल्याशिवाय इंपेलरमध्ये फक्त प्रवाह वळतो (सक्रिय टर्बाइन) आणि दाबाच्या टप्प्यांसह टर्बाइन, ज्यामध्ये दाब दोन्ही कमी होतात. नोजल उपकरणामध्ये आणि रोटर ब्लेड्सवर (जेट टर्बाइन). आंशिक गॅस टर्बाइनमध्ये, नोझल उपकरणाच्या परिघाच्या एका भागासह किंवा त्याच्या पूर्ण परिघासह इंपेलरला वायूचा पुरवठा केला जातो.
मल्टीस्टेज टर्बाइनमध्ये, ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियेमध्ये वैयक्तिक टप्प्यात अनेक क्रमिक प्रक्रियांचा समावेश होतो. संकुचित आणि गरम केलेला वायू नोजल उपकरणाच्या इंटरब्लेड चॅनेलला सुरुवातीच्या वेगाने पुरवला जातो, जेथे, विस्ताराच्या प्रक्रियेत, उपलब्ध उष्णतेच्या थेंबचा एक भाग बहिर्वाह जेटच्या गतिज उर्जेमध्ये रूपांतरित केला जातो. वायूचा पुढील विस्तार आणि उष्णतेच्या थेंबाचे उपयुक्त कार्यात रूपांतर इंपेलरच्या इंटरब्लेड चॅनेलमध्ये होते. गॅस प्रवाह, रोटर ब्लेड्सवर कार्य करून, टर्बाइनच्या मुख्य शाफ्टवर टॉर्क तयार करतो. या प्रकरणात, वायूचा परिपूर्ण वेग कमी होतो. हा वेग जितका कमी असेल तितका वायू ऊर्जेचा मोठा भाग टर्बाइन शाफ्टवरील यांत्रिक कार्यात रूपांतरित होतो.
कार्यक्षमता गॅस टर्बाइनच्या कार्यक्षमतेचे वैशिष्ट्य दर्शवते, जे शाफ्टमधून काढून टाकलेल्या कामाचे टर्बाइनच्या समोर उपलब्ध गॅस उर्जेचे गुणोत्तर असते. आधुनिक मल्टीस्टेज टर्बाइनची प्रभावी कार्यक्षमता खूप जास्त आहे आणि 92-94% पर्यंत पोहोचते.
गॅस टर्बाइनच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत खालीलप्रमाणे आहे: गॅस कंप्रेसरद्वारे दहन कक्षमध्ये इंजेक्शन केला जातो, हवेत मिसळला जातो, इंधन मिश्रण तयार करतो आणि प्रज्वलित होतो. उच्च तापमानासह (900-1200 °C) परिणामी ज्वलन उत्पादने टर्बाइन शाफ्टवर बसवलेल्या ब्लेडच्या अनेक ओळींमधून जातात आणि टर्बाइन फिरण्यास कारणीभूत ठरतात. शाफ्टची परिणामी यांत्रिक ऊर्जा गिअरबॉक्सद्वारे वीज निर्माण करणाऱ्या जनरेटरमध्ये प्रसारित केली जाते.
औष्णिक ऊर्जाटर्बाइन सोडणारे वायू हीट एक्सचेंजरमध्ये प्रवेश करतात. तसेच, वीज निर्माण करण्याऐवजी, टर्बाइनची यांत्रिक ऊर्जा विविध पंप, कंप्रेसर इत्यादी चालवण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. गॅस टर्बाइनसाठी सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे इंधन नैसर्गिक वायू आहे, जरी हे इतर प्रकारचे वायू इंधन वापरण्याची शक्यता नाकारू शकत नाही. . परंतु त्याच वेळी, गॅस टर्बाइन अतिशय लहरी असतात आणि त्यांच्या तयारीच्या गुणवत्तेवर उच्च मागणी करतात (काही यांत्रिक समावेश, आर्द्रता आवश्यक आहे).
टर्बाइनमधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंचे तापमान ४५०-५५० डिग्री सेल्सियस असते. गॅस टर्बाइनमध्ये औष्णिक उर्जेचे विद्युत उर्जेचे परिमाणात्मक गुणोत्तर 1.5: 1 ते 2.5: 1 पर्यंत असते, ज्यामुळे शीतलकांच्या प्रकारात भिन्न असलेल्या सह-उत्पादन प्रणाली तयार करणे शक्य होते:
1) एक्झॉस्ट गरम वायूंचा थेट (थेट) वापर;
2) बाह्य बॉयलरमध्ये कमी किंवा मध्यम दाबाच्या वाफेचे उत्पादन (8-18 kg/cm2);
3) गरम पाण्याचे उत्पादन (आवश्यक तापमान 140 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त असेल तेव्हा चांगले);
4) उच्च दाब वाफेचे उत्पादन.
गॅस टर्बाइनच्या विकासासाठी सोव्हिएत शास्त्रज्ञ बी.एस. स्टेचकिन, जीएस झिरित्स्की, एन.आर. ब्रिलिंग, व्ही. व्ही. उवारोव, के. व्ही. खोल्श्चेविकोव्ह, आय. आय. किरिलोव्ह आणि इतरांनी मोठे योगदान दिले. स्थिर आणि मोबाइल गॅस प्लांटसाठी गॅस टर्बाइनची निर्मिती टर्बाइनद्वारे साध्य केली गेली. कंपन्या (स्विस ब्राउन-बोवेरी, ज्यामध्ये प्रसिद्ध स्लोव्हाक शास्त्रज्ञ ए. स्टोडोला यांनी काम केले आणि सुल्झर, अमेरिकन जनरल इलेक्ट्रिक इ.).
भविष्यात, गॅस टर्बाइनचा विकास टर्बाइनच्या समोर गॅस तापमान वाढवण्याच्या शक्यतेवर अवलंबून असतो. हे नवीन उष्णता-प्रतिरोधक सामग्री आणि रोटर ब्लेडसाठी विश्वसनीय शीतकरण प्रणाली तयार केल्यामुळे आहे ज्यामध्ये प्रवाहाच्या मार्गात लक्षणीय सुधारणा झाली आहे.
1990 च्या दशकात व्यापक संक्रमणाबद्दल धन्यवाद. नैसर्गिक वायू हे वीज निर्मितीसाठी मुख्य इंधन म्हणून, गॅस टर्बाइनने बाजारपेठेचा महत्त्वपूर्ण भाग व्यापला आहे. उपकरणांची कमाल कार्यक्षमता 5 मेगावॅट आणि त्याहून अधिक क्षमतेवर (300 मेगावॅट पर्यंत) गाठली जाते हे असूनही, काही उत्पादक 1-5 मेगावॅट श्रेणीतील मॉडेल्स तयार करतात.
गॅस टर्बाइनचा वापर विमान वाहतूक आणि वीज प्रकल्पांमध्ये केला जातो.
- मागील: गॅस विश्लेषक
- खालील: गॅस इंजिन
वेळोवेळी बातम्यांमध्ये ते म्हणतात की, उदाहरणार्थ, अशा आणि अशा राज्य जिल्हा पॉवर स्टेशनमध्ये, 400 मेगावॅटच्या सीसीजीटी युनिटचे बांधकाम जोरात सुरू आहे, आणि दुसर्या सीएचपीपी-2 मध्ये, जीटीपी स्थापना अनेक मेगावॅट कार्यरत आहेत. अशा घटनांबद्दल लिहिलेले आहे, ते कव्हर केले आहेत, कारण अशा शक्तिशाली आणि कार्यक्षम युनिट्सचा समावेश राज्य कार्यक्रमाच्या अंमलबजावणीमध्ये केवळ "टिक" नाही तर ऊर्जा प्रकल्प, प्रादेशिक ऊर्जा प्रणालीच्या कार्यक्षमतेत देखील खरी वाढ आहे. आणि अगदी एकीकृत ऊर्जा प्रणाली.
परंतु मी राज्य कार्यक्रम किंवा अंदाज निर्देशकांच्या अंमलबजावणीबद्दल नाही तर CCGT आणि GTU बद्दल तुमच्या लक्षात आणून देऊ इच्छितो. या दोन अटींमध्ये केवळ सामान्य माणूसच नाही तर नवशिक्या पॉवर इंजिनिअरचाही गोंधळ उडू शकतो.
चला सोप्यापासून सुरुवात करूया.
GTU - गॅस टर्बाइन प्लांट - गॅस टर्बाइन आणि इलेक्ट्रिक जनरेटर एका इमारतीमध्ये एकत्रित केले जाते. थर्मल पॉवर प्लांटमध्ये ते स्थापित करणे फायदेशीर आहे. हे प्रभावी आहे, आणि अनेक CHP पुनर्रचनांचे उद्दिष्ट फक्त अशा टर्बाइनची स्थापना करणे आहे.
थर्मल प्लांटच्या ऑपरेशनचे एक सरलीकृत चक्र येथे आहे:
गॅस (इंधन) बॉयलरमध्ये प्रवेश करते, जिथे ते जळते आणि उष्णता पाण्यात हस्तांतरित करते, जे बॉयलरला वाफेच्या स्वरूपात सोडते आणि स्टीम टर्बाइन वळवते. स्टीम टर्बाइन जनरेटर वळवते. आम्हाला जनरेटरमधून वीज मिळते आणि आवश्यक असल्यास आम्ही टर्बाइनमधून औद्योगिक गरजांसाठी (हीटिंग, गरम) वाफ घेतो.
आणि गॅस टर्बाइन प्लांटमध्ये, गॅस जळतो आणि गॅस टर्बाइन चालू करतो, ज्यामुळे वीज निर्माण होते आणि बाहेर जाणारे वायू कचरा उष्णता बॉयलरमध्ये पाण्याचे वाफेमध्ये रूपांतर करतात, म्हणजे. गॅस दुहेरी फायद्यांसह कार्य करते: प्रथम ते जळते आणि टर्बाइन फिरवते, नंतर ते बॉयलरमधील पाणी गरम करते.
आणि जर गॅस टर्बाइन प्लांट स्वतःच अधिक तपशीलवार दर्शविला असेल तर ते असे दिसेल:
हा व्हिडिओ स्पष्टपणे दर्शवितो की गॅस टर्बाइन प्लांटमध्ये कोणत्या प्रक्रिया होतात.
परंतु परिणामी स्टीम कार्य करण्यासाठी तयार केल्यास ते अधिक उपयुक्त होईल - ते स्टीम टर्बाइनमध्ये ठेवा जेणेकरून दुसरा जनरेटर कार्य करेल! मग आमचा GTU स्टीम-गॅस युनिट (CCGT) होईल.
परिणामी, PSU ही एक व्यापक संकल्पना आहे. हा प्लांट एक स्वतंत्र पॉवर युनिट आहे जिथे इंधन एकदा वापरले जाते आणि वीज दोनदा तयार केली जाते: गॅस टर्बाइन प्लांटमध्ये आणि स्टीम टर्बाइनमध्ये. हे चक्र अतिशय कार्यक्षम आहे, आणि त्याची कार्यक्षमता सुमारे 57% आहे! हा एक चांगला परिणाम आहे, जो आपल्याला किलोवॅट-तास वीज मिळविण्यासाठी इंधनाचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी करण्यास अनुमती देतो!
बेलारूसमध्ये, पॉवर प्लांट्सची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी, विद्यमान CHP योजनेसाठी गॅस टर्बाइनचा वापर "सुपरस्ट्रक्चर" म्हणून केला जातो आणि CCGT स्वतंत्र पॉवर युनिट म्हणून राज्य जिल्हा पॉवर प्लांट्समध्ये तयार केले जात आहेत. पॉवर प्लांट्सवर काम करताना, या गॅस टर्बाइन केवळ "अंदाज तांत्रिक आणि आर्थिक निर्देशक" वाढवत नाहीत, तर निर्मितीचे व्यवस्थापन देखील सुधारतात, कारण त्यांच्याकडे उच्च कुशलता आहे: स्टार्ट-अपची गती आणि पॉवर गेन.
या गॅस टर्बाइन किती उपयुक्त आहेत!
गॅस टर्बाइन युनिट्स (GTUs) यांना उद्योग, वाहतूक क्षेत्रात मागणी आहे आणि ऊर्जा उद्योगात त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. हे उपकरण डिझाइनमध्ये फार क्लिष्ट नाही, ज्याची कार्यक्षमता उच्च आहे आणि ते वापरण्यास किफायतशीर आहे.
गॅस टर्बाइन अनेक प्रकारे डिझेल किंवा गॅसोलीनवर चालणार्‍या इंजिनांप्रमाणेच असतात: अंतर्गत ज्वलन इंजिनांप्रमाणे, इंधनाच्या ज्वलनातून प्राप्त होणारी थर्मल ऊर्जा यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतरित होते. त्याच वेळी, दहन उत्पादने ओपन-टाइप इंस्टॉलेशन्समध्ये वापरली जातात, बंद सिस्टममध्ये - गॅस किंवा सामान्य हवा. दोघांनाही तितकीच मागणी आहे. खुल्या आणि बंद व्यतिरिक्त, टर्बोकंप्रेसर टर्बाइन आणि फ्री-पिस्टन गॅस जनरेटरसह इंस्टॉलेशन्स आहेत.
सतत दाबाने चालणाऱ्या टर्बोकंप्रेसर-प्रकारच्या प्लांटमध्ये गॅस टर्बाइनची रचना आणि ऑपरेशन विचारात घेणे सर्वात सोपे आहे.
गॅस टर्बाइन डिझाइन
गॅस टर्बाइनमध्ये एक कंप्रेसर, एक एअर डक्ट, एक दहन कक्ष, एक नोझल, एक प्रवाह मार्ग, निश्चित आणि कार्यरत ब्लेड, एक एक्झॉस्ट गॅस पाईप, एक गियरबॉक्स, एक प्रोपेलर आणि एक प्रारंभिक इंजिन असते.
टर्बाइन सुरू करण्यासाठी प्रारंभिक मोटर जबाबदार आहे. हे कंप्रेसर चालवते, जे इच्छित वेगाने फिरते. मग:
- कंप्रेसर वातावरणातील हवा कॅप्चर करतो आणि संकुचित करतो;
- हवा वायुवाहिनीद्वारे दहन कक्षात पाठविली जाते;
- नोजलद्वारे इंधन त्याच चेंबरमध्ये प्रवेश करते;
- गॅस आणि हवा सतत दाबाने मिसळते आणि जळते, परिणामी ज्वलन उत्पादने तयार होतात;
- दहन उत्पादने हवेने थंड केली जातात, त्यानंतर ते प्रवाहाच्या मार्गात प्रवेश करतात;
- निश्चित ब्लेडमध्ये, वायूचे मिश्रण विस्तृत होते आणि वेग वाढवते, नंतर ते कार्यरत ब्लेडकडे निर्देशित केले जाते आणि त्यांना गतीमध्ये सेट करते;
- एक्झॉस्ट मिश्रण पाईपद्वारे टर्बाइनमधून बाहेर पडते;
- टर्बाइन गिअरबॉक्सद्वारे कंप्रेसर आणि प्रोपेलरमध्ये गतिज ऊर्जा प्रसारित करते.
अशा प्रकारे, हवेत मिसळलेला वायू, जळल्यावर, एक कार्यरत माध्यम तयार करतो, जो ब्लेडला विस्तारित करतो, गती देतो आणि फिरतो आणि त्यांच्या मागे प्रोपेलर असतो. त्यानंतर, गतीज उर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर होते किंवा जहाजाला पुढे नेण्यासाठी वापरले जाते.
उष्णता पुनर्प्राप्ती तत्त्वाचा वापर करून आपण इंधनावर बचत करू शकता. या प्रकरणात, टर्बाइनमध्ये प्रवेश करणारी हवा एक्झॉस्ट वायूंद्वारे गरम केली जाते. परिणामी, वनस्पती कमी इंधन वापरते आणि अधिक गतीज ऊर्जा तयार होते. रिजनरेटर, जिथे हवा गरम केली जाते, ते एक्झॉस्ट वायूंना थंड करण्यासाठी देखील काम करते.
बंद प्रकारच्या गॅस टर्बाइनची वैशिष्ट्ये
ओपन-टाइप गॅस टर्बाइन वातावरणातून हवा घेते आणि एक्झॉस्ट गॅस बाहेर टाकते. जर युनिट बंद खोलीत असेल जेथे लोक काम करतात हे फार प्रभावी आणि धोकादायक नाही. या प्रकरणात, बंद-प्रकारचे गॅस टर्बाइन वापरले जाते. अशा टर्बाइन्स खर्च केलेले कार्यरत द्रव वातावरणात सोडत नाहीत, परंतु ते कंप्रेसरकडे निर्देशित करतात. हे दहन उत्पादनांमध्ये मिसळत नाही. परिणामी, टर्बाइनमध्ये फिरणारे कार्यरत माध्यम स्वच्छ राहते, ज्यामुळे स्थापनेचे आयुष्य वाढते आणि ब्रेकडाउनची संख्या कमी होते.
तथापि, बंद टर्बाइन खूप मोठ्या आहेत. जे वायू बाहेरून बाहेर पडत नाहीत ते पुरेसे प्रभावीपणे थंड केले पाहिजेत. हे केवळ मोठ्या उष्णता एक्सचेंजर्समध्येच शक्य आहे. म्हणून, मोठ्या जहाजांवर प्रतिष्ठापनांचा वापर केला जातो जेथे पुरेशी जागा आहे.
बंद गॅस टर्बाइनमध्ये अणुभट्टी देखील असू शकते. ते उष्णता वाहक म्हणून कार्बन डायऑक्साइड, हेलियम किंवा नायट्रोजन वापरतात. गॅस रिअॅक्टरमध्ये गरम करून टर्बाइनला पाठवला जातो.
GTP आणि स्टीम टर्बाइन आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिनमधील फरक
गॅस टर्बाइन त्यांच्या सोप्या डिझाइनमध्ये आणि दुरुस्तीच्या सुलभतेमध्ये अंतर्गत ज्वलन इंजिनपेक्षा भिन्न असतात. हे देखील महत्त्वाचे आहे की त्यांच्याकडे क्रॅंक यंत्रणा नाही, ज्यामुळे अंतर्गत ज्वलन इंजिन अवजड आणि जड होते. टर्बाइन हलकी आहे आणि समान शक्तीच्या इंजिनपेक्षा अर्ध्याने कमी आहे. याव्यतिरिक्त, ते कमी-दर्जाच्या इंधनावर चालू शकते.
गॅस टर्बाइन त्यांच्या लहान आकारात आणि साध्या स्टार्ट-अपमध्ये स्टीम टर्बाइनपेक्षा भिन्न आहेत. स्टीम प्लांटपेक्षा त्यांची देखभाल करणे सोपे आहे.
त्यांच्याकडे टर्बाइन आणि तोटे आहेत: ते अंतर्गत दहन इंजिनच्या तुलनेत इतके किफायतशीर नाहीत, ते अधिक आवाज करतात, ते वेगाने निरुपयोगी होतात. तथापि, हे वाहतूक, उद्योग आणि अगदी दैनंदिन जीवनात गॅस टर्बाइनचा वापर प्रतिबंधित करत नाही. टर्बाइन्स समुद्र आणि नदीच्या पात्रांवर स्थापित केल्या जातात, ज्याचा वापर वीज प्रकल्प, पंपिंग उपकरणे आणि इतर अनेक क्षेत्रांमध्ये केला जातो. ते सोयीस्कर आणि मोबाइल आहेत, म्हणून ते बर्याचदा वापरले जातात.
ग्रित्सिना व्ही.पी.
रशियामधील वीज दरांच्या एकाधिक वाढीच्या संदर्भात, अनेक उपक्रम त्यांच्या स्वत: च्या कमी-क्षमतेच्या वीज प्रकल्पांच्या बांधकामाचा विचार करीत आहेत. बर्‍याच प्रदेशांमध्ये, लहान किंवा लहान थर्मल पॉवर प्लांट्सच्या बांधकामासाठी कार्यक्रम विकसित केले जात आहेत, विशेषत: अप्रचलित बॉयलर हाऊसची जागा म्हणून. नवीन लहान सीएचपी प्लांटमध्ये 90% पर्यंत इंधन वापर दरासह शरीराचा संपूर्ण वापर उत्पादनात आणि गरम करण्यासाठी, प्राप्त झालेल्या विजेची किंमत पॉवर ग्रिडमधून मिळालेल्या विजेच्या किंमतीपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असू शकते.
लहान थर्मल पॉवर प्लांट्सच्या बांधकामाच्या प्रकल्पांचा विचार करताना, पॉवर इंजिनियर्स आणि एंटरप्राइझचे विशेषज्ञ मोठ्या उर्जा उद्योगात साध्य केलेल्या निर्देशकांद्वारे मार्गदर्शन करतात. मोठ्या प्रमाणावर वीज निर्मितीसाठी गॅस टर्बाइन (GTU) मध्ये सतत सुधारणा केल्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता 36% किंवा त्याहून अधिक वाढवणे शक्य झाले आहे आणि एकत्रित स्टीम-गॅस सायकल (CCGT) च्या वापरामुळे विद्युत कार्यक्षमता वाढली आहे. औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प 54% -57% पर्यंत.
तथापि, लघु-उर्जा उद्योगात वीज उत्पादनासाठी CCGT च्या एकत्रित चक्रांच्या जटिल योजना वापरण्याची शक्यता विचारात घेणे अयोग्य आहे. याव्यतिरिक्त, गॅस टर्बाइन, गॅस इंजिनच्या तुलनेत, इलेक्ट्रिक जनरेटरसाठी ड्राइव्ह म्हणून, कार्यक्षमता आणि कार्यक्षमतेच्या बाबतीत, विशेषत: कमी शक्तीवर (10 मेगावॅटपेक्षा कमी) लक्षणीयरीत्या गमावतात. आपल्या देशात गॅस टर्बाइन किंवा गॅस पिस्टन इंजिन अद्याप लहान-प्रमाणात स्थिर उर्जा निर्मितीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात नसल्यामुळे, विशिष्ट तांत्रिक समाधानाची निवड ही एक महत्त्वपूर्ण समस्या आहे.
ही समस्या मोठ्या प्रमाणात ऊर्जेसाठी देखील संबंधित आहे, म्हणजे. पॉवर सिस्टमसाठी. आधुनिक आर्थिक परिस्थितीत, अप्रचलित प्रकल्पांवर मोठ्या पॉवर प्लांटच्या बांधकामासाठी निधीच्या अनुपस्थितीत, ज्याचे श्रेय 5 वर्षांपूर्वी डिझाइन केलेल्या 325 मेगावॅट सीसीजीटीच्या घरगुती प्रकल्पाला दिले जाऊ शकते. ऊर्जा प्रणाली आणि रशियाच्या RAO UES ने लहान-प्रमाणात वीज निर्मितीच्या विकासावर विशेष लक्ष दिले पाहिजे, ज्यांच्या सुविधांमध्ये नवीन तंत्रज्ञानाची चाचणी घेतली जाऊ शकते, ज्यामुळे घरगुती टर्बाइन-बिल्डिंग आणि मशीन-बिल्डिंग प्लांटचे पुनरुज्जीवन सुरू करणे शक्य होईल. , भविष्यात, मोठ्या क्षमतेवर स्विच करा.
गेल्या दशकात, 100-200 मेगावॅट क्षमतेचे मोठे डिझेल किंवा गॅस इंजिन थर्मल पॉवर प्लांट परदेशात बांधले गेले आहेत. डिझेल किंवा गॅस इंजिन पॉवर प्लांट्स (DTPP) ची विद्युत कार्यक्षमता 47% पर्यंत पोहोचते, जी गॅस टर्बाइन (36%-37%) च्या कार्यक्षमतेपेक्षा जास्त आहे, परंतु CCGTs (51%-57%) च्या कार्यक्षमतेपेक्षा निकृष्ट आहे. CCGT पॉवर प्लांट्समध्ये मोठ्या प्रमाणात उपकरणे समाविष्ट आहेत: गॅस टर्बाइन, एक कचरा उष्णता स्टीम बॉयलर, एक स्टीम टर्बाइन, एक कंडेन्सर, एक वॉटर ट्रीटमेंट सिस्टम (तसेच कमी किंवा मध्यम दाबाचा नैसर्गिक वायू जाळल्यास बूस्टर कंप्रेसर. डिझेल जनरेटर चालू शकतात. जड इंधनावर, जे गॅस टर्बाइन इंधनापेक्षा 2 पट स्वस्त आहे आणि बूस्टर कंप्रेसरचा वापर न करता कमी-दाबाच्या गॅसवर काम करू शकते. S.E.M.T. PIELSTICK नुसार, 15 पेक्षा जास्त 20 MW क्षमतेच्या डिझेल पॉवर युनिट चालविण्याचा एकूण खर्च दोन्ही पॉवर प्लांटद्वारे द्रव इंधन वापरताना समान क्षमतेच्या गॅस टर्बाइन थर्मल पॉवर प्लांटपेक्षा वर्षे 2 पट कमी आहे.
22 मेगावॅट पर्यंतच्या डिझेल पॉवर युनिट्सचा एक आश्वासक रशियन निर्माता ब्रायन्स्क मशीन-बिल्डिंग प्लांट आहे, जो ग्राहकांना 50% पर्यंत वाढीव कार्यक्षमतेसह जड इंधनावर 700 cSt पर्यंत 50% पर्यंत कार्यक्षमतेसह उर्जा युनिट प्रदान करतो. सी आणि 5% पर्यंत सल्फर सामग्री, आणि वायू इंधनावरील ऑपरेशनसाठी.
गॅस टर्बाइन पॉवर प्लांटपेक्षा मोठ्या डिझेल थर्मल पॉवर प्लांटचा पर्याय अधिक श्रेयस्कर असू शकतो.
10 मेगावॅट पेक्षा कमी युनिट क्षमतेसह, लहान-स्तरीय वीज निर्मितीमध्ये, आधुनिक डिझेल जनरेटरचे फायदे अधिक स्पष्ट आहेत.
गॅस टर्बाइन प्लांट आणि गॅस पिस्टन इंजिनसह थर्मल पॉवर प्लांटच्या तीन प्रकारांचा विचार करूया.
उष्णतेच्या पुरवठ्यामुळे पॉवर प्लांट्सच्या पहिल्या दोन पर्यायांसाठी (वेगवेगळ्या विद्युत कार्यक्षमतेसह) इंधन वापर घटक गॅस टर्बाइन आणि मोटर ड्राइव्हसाठी 80% -94% पर्यंत पोहोचू शकतात.
पॉवर प्लांटच्या सर्व प्रकारांची नफा विश्वासार्हता आणि कार्यक्षमतेवर अवलंबून असते, सर्व प्रथम, "पहिल्या टप्प्यात" - इलेक्ट्रिक जनरेटरची ड्राइव्ह.
लहान गॅस टर्बाइनच्या वापरासाठी उत्साही लोक त्यांच्या व्यापक वापरासाठी प्रचार करत आहेत, उच्च पॉवर घनता लक्षात घेऊन. उदाहरणार्थ, [१] मध्ये असे नोंदवले गेले आहे की इलियट एनर्जी सिस्टम्स (१९९८-१९९९ मध्ये) उत्तर अमेरिकेतील २४० वितरकांचे वितरण नेटवर्क तयार करत आहे जे "मायक्रो" गॅस टर्बाइनच्या विक्रीसाठी अभियांत्रिकी आणि सेवा समर्थन प्रदान करते. पॉवर ग्रिडने ऑगस्ट 1998 मध्ये डिलिव्हरीसाठी 45 किलोवॅट टर्बाइन तयार ठेवण्याचे आदेश दिले. टर्बाइनची विद्युत कार्यक्षमता 17% इतकी जास्त असल्याचेही नमूद केले आणि डिझेल जनरेटरपेक्षा गॅस टर्बाइन अधिक विश्वासार्ह असल्याचे नमूद केले.
हे विधान अगदी उलट आहे!
जर तुम्ही टेबल बघितले तर. 1. मग आपण पाहणार आहोत की शेकडो किलोवॅट ते दहापट मेगावॅट इतक्या विस्तृत श्रेणीमध्ये, मोटर ड्राइव्हची कार्यक्षमता 13% -17% जास्त आहे. "व्यार्टसिल्य" कंपनीच्या मोटर ड्राइव्हचे सूचित संसाधन म्हणजे संपूर्ण दुरुस्ती होईपर्यंत हमी दिलेले संसाधन. नवीन गॅस टर्बाइनचे स्त्रोत एक गणना केलेले संसाधन आहे, ज्याची पुष्टी चाचण्यांद्वारे केली जाते, परंतु वास्तविक ऑपरेशनमधील कामाच्या आकडेवारीद्वारे नाही. असंख्य स्त्रोतांनुसार, गॅस टर्बाइनचे स्त्रोत 30-60 हजार तास आहेत आणि शक्ती कमी होते. परदेशी उत्पादनाच्या डिझेल इंजिनचे स्त्रोत 40-100 हजार तास किंवा त्याहून अधिक आहे.
तक्ता 1
इलेक्ट्रिक जनरेटर ड्राइव्हचे मुख्य तांत्रिक मापदंड
जी-गॅस-टर्बाइन पॉवर प्लांट, डी-गॅस-पिस्टन निर्माण करणारा व्‍यार्टसिल्याचा संयंत्र.
डी - गॅझप्रॉम कॅटलॉगमधील डिझेल
* इंधन वायूच्या आवश्यक दाबाचे किमान मूल्य = 48 ATA!!
कामगिरी वैशिष्ट्ये
विद्युत कार्यक्षमता (आणि शक्ती) Värtsilä डेटानुसार, जेव्हा भार 100% वरून 50% पर्यंत कमी केला जातो, तेव्हा गॅस इंजिनद्वारे चालविलेल्या इलेक्ट्रिक जनरेटरची कार्यक्षमता थोडे बदलते.
गॅस इंजिनची कार्यक्षमता 25 डिग्री सेल्सियस पर्यंत बदलत नाही.
गॅस टर्बाइनची शक्ती -30°C ते +30°C पर्यंत समान रीतीने कमी होते.
40 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात, गॅस टर्बाइन पॉवरमध्ये घट (नाममात्र पासून) 20% आहे.
सुरवातीची वेळगॅस इंजिन 0 ते 100% लोड एक मिनिटापेक्षा कमी आणि 20 सेकंदात आणीबाणीचे आहे. गॅस टर्बाइन सुरू करण्यासाठी सुमारे 9 मिनिटे लागतात.
गॅस पुरवठा दबावगॅस टर्बाइनसाठी ते 16-20 बार असावे.
गॅस इंजिनसाठी नेटवर्कमधील गॅसचा दाब 4 बार (एबीएस) आणि 175 एसजी इंजिनसाठी 1.15 बार देखील असू शकतो.
भांडवली खर्चसुमारे 1 मेगावॅट क्षमतेच्या थर्मल पॉवर प्लांटमध्ये, Vartsila तज्ञांच्या मते, ते गॅस टर्बाइन प्लांटसाठी $1,400/kW आणि गॅस पिस्टन पॉवर प्लांटसाठी $900/kW इतके आहेत.
एकत्रित सायकल अर्जलहान CHPP मध्ये, अतिरिक्त स्टीम टर्बाइन स्थापित करणे अव्यवहार्य आहे, कारण ते थर्मल आणि यांत्रिक उपकरणांची संख्या, टर्बाइन हॉलचे क्षेत्रफळ आणि देखभाल कर्मचार्‍यांची संख्या केवळ 1.5 पट वाढवते.
एनपीपी "मॅशप्रोएक्ट" प्लांट (युक्रेन, निकोलायव्ह) च्या डेटानुसार, सीसीजीटीची क्षमता 325 मेगावॅटवरून 22 मेगावॅटपर्यंत कमी झाल्यामुळे, पॉवर प्लांटची समोरची कार्यक्षमता 51.5% वरून 43.6% पर्यंत कमी होते.
20-10 मेगावॅट क्षमतेच्या डिझेल पॉवर युनिटची (गॅस इंधन वापरून) कार्यक्षमता 43.3% आहे. हे नोंद घ्यावे की उन्हाळ्यात, डिझेल युनिटसह सीएचपीपीमध्ये, इंजिन कूलिंग सिस्टममधून गरम पाण्याचा पुरवठा केला जाऊ शकतो.
गॅस इंजिनांवर आधारित पॉवर प्लांट्सच्या स्पर्धात्मकतेच्या गणनेवरून असे दिसून आले की लहान (1-1.5 मेगावॅट) पॉवर प्लांट्समध्ये विजेची किंमत अंदाजे 4.5 सेंट / केडब्ल्यूएच आहे, आणि मोठ्या प्रमाणात 32-40 मेगावॅट गॅसवर चालणाऱ्या प्लांटमध्ये 3, 8 यू.एस. सेंट/kWh
तत्सम गणना पद्धतीनुसार, कंडेन्सिंग न्यूक्लियर पॉवर प्लांटमधून विजेची किंमत अंदाजे 5.5 US सेंट/kWh आहे. , आणि कोळसा IES सुमारे 5.9 सेंट. US/kWh कोळशावर चालणाऱ्या CPP च्या तुलनेत, गॅस इंजिन असलेल्या प्लांटमध्ये 30% स्वस्त वीज निर्माण होते.
मायक्रोटर्बाइनद्वारे उत्पादित केलेल्या विजेची किंमत, इतर स्त्रोतांनुसार, $0.06 आणि $0.10/kWh दरम्यान अंदाजे आहे
संपूर्ण 75 किलोवॅट गॅस टर्बाइन जनरेटरची (यूएस) अपेक्षित किंमत $40,000 आहे, जी मोठ्या (1000 kW पेक्षा जास्त) पॉवर प्लांटसाठी युनिट खर्चाशी संबंधित आहे. गॅस टर्बाइनसह पॉवर युनिट्सचा मोठा फायदा म्हणजे त्यांचे लहान परिमाण, 3 किंवा अधिक वेळा कमी वजन.
हे नोंद घ्यावे की 50-150 किलोवॅट क्षमतेच्या ऑटोमोबाईल इंजिनवर आधारित रशियन-निर्मित इलेक्ट्रिक जनरेटर सेटची युनिटची किंमत नमूद केलेल्या टर्बो ब्लॉक्स (यूएसए) पेक्षा कित्येक पट कमी असू शकते, इंजिनचे अनुक्रमिक उत्पादन आणि कमी. सामग्रीची किंमत.
येथे डॅनिश तज्ञांचे मत आहे जे लहान पॉवर प्लांट्सच्या अंमलबजावणीमध्ये त्यांच्या अनुभवाचे मूल्यांकन करतात.
"0.5-40 मेगावॅट क्षमतेच्या पूर्ण झालेल्या, टर्नकी नॅचरल गॅस सीएचपी प्लांटमध्ये गुंतवणूक 6.5-4.5 दशलक्ष डॅनिश क्रोन प्रति मेगावॅट आहे (1998 च्या उन्हाळ्यात 1 क्रोन अंदाजे 1 रूबलच्या समान होते) 50 मेगावॅटच्या खाली एकत्रित सायकल सीएचपी प्लांट 40-44% ची विद्युत कार्यक्षमता प्राप्त करेल.
CHP प्लांटमधील वंगण तेल, देखभाल आणि कर्मचार्‍यांसाठी ऑपरेटिंग खर्च गॅस टर्बाइनद्वारे उत्पादित 0.02 kr प्रति 1 kWh पर्यंत पोहोचतो. गॅस इंजिन असलेल्या CHP प्लांटमध्ये, ऑपरेटिंग खर्च सुमारे 0.06 dat आहे. क्रून्स प्रति 1 kWh. डेन्मार्कमधील सध्याच्या विजेच्या किमतींवर, गॅस इंजिनची उच्च कार्यक्षमता त्यांच्या उच्च परिचालन खर्चाची भरपाई करते.
डॅनिश तज्ञांचा असा विश्वास आहे की 10 मेगावॅटपेक्षा कमी क्षमतेचे बहुतेक सीएचपी प्लांट येत्या काही वर्षांत गॅस इंजिनने सुसज्ज असतील."
निष्कर्ष
वरील अंदाज, असे दिसते की, पॉवर प्लांटच्या कमी उर्जेवर मोटर ड्राइव्हचे फायदे स्पष्टपणे दर्शवितात.
तथापि, सध्या, नैसर्गिक वायूवर प्रस्तावित रशियन-निर्मित मोटर ड्राइव्हची शक्ती 800 kW-1500 kW (RUMO प्लांट, N-Novgorod आणि Kolomna मशीन प्लांट) पेक्षा जास्त नाही आणि अनेक वनस्पती टर्बो ड्राइव्ह देऊ शकतात. उच्च शक्ती.
रशियामधील दोन कारखाने: प्लांट आयएम. क्लिमोव्ह (सेंट पीटर्सबर्ग) आणि पर्म मोटर्स कचरा उष्मा बॉयलर्ससह मिनी-सीएचपीच्या संपूर्ण पॉवर युनिट्सचा पुरवठा करण्यास तयार आहेत.
प्रादेशिक सेवा केंद्र आयोजित करण्याच्या बाबतीत, टर्बाइनच्या लहान टर्बाइनच्या देखभाल आणि दुरुस्तीचे प्रश्न 2-4 तासांत बॅकअपसह टर्बाइन बदलून आणि तांत्रिक केंद्राच्या कारखान्याच्या परिस्थितीत पुढील दुरुस्ती करून सोडवले जाऊ शकतात.
गॅस टर्बाइनची कार्यक्षमता सध्या 20-30% वाढविली जाऊ शकतेगॅस टर्बाइनमध्ये स्टीमचे पॉवर इंजेक्शन लागू करून (STIG सायकल किंवा एका टर्बाइनमध्ये स्टीम-गॅस सायकल). मागील वर्षांमध्ये, या तांत्रिक सोल्यूशनची एनपीपी मॅशप्रोक्ट आणि पीए झार्या यांनी निकोलाएव (युक्रेन) मधील व्होडोली पॉवर प्लांटच्या पूर्ण-स्तरीय फील्ड चाचण्यांमध्ये चाचणी केली होती, ज्यामुळे टर्बाइन युनिटची शक्ती 16 ते 25 मेगावॅटपर्यंत वाढवणे शक्य झाले आणि कार्यक्षमता 32.8% वरून 41.8% पर्यंत वाढली.
हा अनुभव लहान क्षमतेवर हस्तांतरित करण्यापासून आणि अशा प्रकारे सीरियल डिलिव्हरीमध्ये CCGT लागू करण्यापासून आम्हाला काहीही प्रतिबंधित करत नाही. या प्रकरणात, विद्युत कार्यक्षमता डिझेलशी तुलना करता येते, आणि विशिष्ट शक्ती इतकी वाढते की भांडवली खर्च गॅस इंजिन चालविलेल्या सीएचपी प्लांटच्या तुलनेत 50% कमी असू शकतो, जे खूप आकर्षक आहे.
हे दर्शविण्यासाठी हे पुनरावलोकन केले गेले: रशियामधील ऊर्जा प्रकल्पांच्या बांधकामाच्या पर्यायांचा विचार करताना आणि त्याहूनही अधिक ऊर्जा प्रकल्पांच्या बांधकामासाठी एक कार्यक्रम तयार करण्याच्या दिशानिर्देशांचा विचार करताना, डिझाइन केलेल्या वैयक्तिक पर्यायांचा विचार करणे आवश्यक नाही. संस्था देऊ शकतात, परंतु देशांतर्गत आणि प्रादेशिक उत्पादक उपकरणांची क्षमता आणि हित लक्षात घेऊन समस्यांची विस्तृत श्रेणी.
साहित्य
1. पॉवर व्हॅल्यू, Vol.2, No.4, जुलै/ऑगस्ट 1998, USA, Ventura, CA.
लहान टर्बाइन मार्केटप्लेस
स्टॅन प्राइस, नॉर्थवेस्ट एनर्जी इफिशियन्सी कौन्सिल, सिएटल, वॉशिंग्टन आणि पोर्टलँड, ओरेगॉन
2. फिनलंडमधील ऊर्जा उत्पादनाच्या नवीन दिशा
ASKO VUORINEN, Assoc. तंत्रज्ञान विज्ञान, Vartsila NSD Corporation JSC, "ENERGETIK" -11.1997. पृष्ठ 22
3. जिल्हा हीटिंग. डेन्मार्कमध्ये तंत्रज्ञानाचे संशोधन आणि विकास. ऊर्जा मंत्रालय. ऊर्जा प्रशासन, 1993
4. डिझेल पॉवर प्लांट्स. S.E.M.T. पिलस्टिक. POWERTEK 2000 प्रदर्शन प्रॉस्पेक्टस, मार्च 14-17, 2000
5. OAO GAZPROM च्या सुविधांमध्ये वापरण्यासाठी पॉवर प्लांट्स आणि इलेक्ट्रिकल युनिट्सची शिफारस केली जाते. कॅटलॉग. मॉस्को 1999
6. डिझेल पॉवर स्टेशन. ओएओ "ब्रायंस्क मशीन-बिल्डिंग प्लांट" ची संभावना. 1999 प्रदर्शन माहितीपत्रक POWERTEK 2000/
7. NK-900E ब्लॉक-मॉड्युलर थर्मल पॉवर प्लांट. OJSC समारा वैज्ञानिक आणि तांत्रिक कॉम्प्लेक्स V.I च्या नावावर आहे. एन.डी. कुझनेत्सोवा. प्रदर्शन माहितीपत्रक POWERTEK 2000
