Основные термины и определения дисциплины ГТУ. Изобретение ГТУ

Вопросы на экзамен по ГТУ

Газовая турбина (газотурбинный двигатель) - Машина, предназначенная для преобразования тепловой энергии в механическую.

Газотурбинная установка (ГТУ) - Газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме.

Газовая турбина открытого цикла - Газотурбинный двигатель, в котором воздух поступает из атмосферы, а выхлопные газы отводятся в атмосферу.

Газовая турбина замкнутого цикла - Газотурбинный двигатель, в котором рабочее тело циркулирует по замкнутому контуру без связи с атмосферой

Одновальный газотурбинный двигатель - Газотурбинный двигатель, в котором роторы компрессора и газовой турбины соединены и мощность отбирается непосредственно с выходного вала или через редуктор.

Многовальный газотурбинный двигатель - Газотурбинный двигатель, имеющий, по крайней мере, две газовые турбины, вращающиеся на независимых валах

Газовая турбина с отбором воздуха (газа) - Газотурбинный двигатель, в котором для внешнего использования предусмотрен отбор сжатого воздуха между ступенями компрессора и/или на выходе из компрессора (горячего газа на входе в турбину и/или между ступенями турбины)

Газогенератор - Комплекс компонентов газотурбинного двигателя, которые производят горячий газ под давлением для совершения какого-либо процесса или для привода силовой турбины. Генератор газа состоит из одного или более компрессоров, устройств(а) для повышения температуры рабочего тела, одной или более турбин, приводящих компрессор(ы), системы управления и необходимого вспомогательного оборудования

Компрессор - Компонент газотурбинного двигателя, повышающий давление рабочего тела

Турбина - Компонент газотурбинного двигателя, преобразующий потенциальную энергию нагретого рабочего тела под давлением в механическую работу

Силовая турбина - Турбина на отдельном валу, с которого отбирается выходная мощность

Камера сгорания основного (промежуточного) подогрева - Устройство газотурбинного двигателя для основного (промежуточного) подогрева рабочего тела

Подогреватель рабочего тела - Устройство для подогрева поступающего в него рабочего тела без смешивания его с продуктами сгорания топлива

Регенератор/рекуператор - Теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты отработавших в турбине газов рабочему телу. Передача теплоты рабочему телу или воздуху перед его поступлением в камеру сгорания ГТД

Предварительный охладитель - Теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения рабочего тела ГТД перед его первоначальным сжатием

Промежуточный охладитель - Теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения рабочего тела ГТД в процессе его сжатия

Устройство защиты от превышения частоты вращения ротора - Регулирующий или отключающий элемент, который при повышении частоты вращения ротора ГТД сверхустановленного предельно допустимого значения, приводит в действие систему защиты

Система управления газовой турбиной - Система, используемая для управления, защиты, контроля и отображения информации о состоянии промышленной газотурбинной установки (газотурбинного двигателя) на всех режимах работы.

Система регулирования - Элементы и устройства для автоматического регулирования параметров газотурбинной установки. К параметрам относятся частота вращения ротора, температура газов, давление, выходная мощность и другие параметры

Теплота сгорания топлива - Общее количество тепла, выделившегося при сгорании единицы массы топлива, кДж/кг

Удельный расход теплоты - Отношение теплоты сожженного в ГТД топлива за единицу времени к произведенной им мощности, кДж/кВт ч. Удельный расход теплоты рассчитывают по низшей теплоте сгорания топлива при нормальных условиях

Удельный расход топлива - Отношение массового расхода топлива к выходной мощности ГТУ (ГТД), кг/кВт ч

КПД Газовой турбины - Отношение выходной мощности к расходу теплоты топлива, подсчитанное по его низшей теплоте сгорания при нормальных условиях

Условная температура на входе в турбину - Условная средняя температура рабочего тела непосредственно перед сопловыми лопатками первой ступени.

Режим (частота вращения) "самоходности" - Режим (минимальная частота вращения выходного вала), при котором газотурбинный двигатель работает без использования мощности пускового устройства при наиболее неблагоприятных внешних условиях

Режим (частота вращения) холостого хода - Установленный изготовителем режим (частота вращения выходного вала), при котором газотурбинный двигатель может работать устойчиво и можно осуществлять нагружение или останов

Максимальная продолжительная частота вращения - Максимально допустимое при длительной эксплуатации значение частоты вращения выходного вала газотурбинного двигателя, с которого отбирается мощность

Удельная масса - Отношение полной сухой массы газотурбинного двигателя к его мощности, кг/кВт

Помпаж компрессора - Неустойчивый режим работы компрессора ГТД, характеризующийся сильными низкочастотными колебаниями массового расхода рабочего тела в компрессоре и соединительных каналах

Современная энергетика основывается на централизованной выработке электроэнергии. Устанавливаемые на электрических станциях генераторы электрического тока в подавляю­щем большинстве имеют привод от турбин. Доля электроэнергии, производимой в нашей стране тепловыми электростанциями, где почти всегда применяются паровые турби­ны, составляет 83 – 85%. Аналогичное соотно­шение характерно и для большинства других стран.

Основным приводом генераторов электроэнергии являются турбины (паровые)(85%). Таким образом, паровая турбина является основным типом двигателя на современной ТЕС, АЭС, на кораблях военного и гражданского флота, для приводов насосов и так далее.

В течении XIX века различными изобретателями было выдвинуто много предложения для преобразований тепловой энергии в механическую с использованием скоростного напора вытекающей струи пара.

Наибольшее развитие паровые турбины как двигатель получили в конце XVIII столетия, когда в Швеции Густав Лаваль и в Англии Чарльз Парсонс начали работу по усовершенствованию паровой турбины.

В турбине Лаваля, созданной в 1883 г., пар поступает в одно или несколько сопл, приобретает в них значи­тельную скорость и направляется на рабочие лопатки, расположенные на ободе диска, си­дящего на валу турбины. Усилия, вызванные поворотом струи пара в каналах рабочей решетки, вращают диск и связанный с ним вал турбины. Отличительной особенно­стью этой турбины является то, что расшире­ние пара в соплах от начального до конечного давления происходит в одной ступени, что обусловливает очень высокие скорости потока пара. Преобразование кинетической энергии пара в механическую осуществляется без дальнейшего расширения пара лишь вследст­вие изменения направления потока в лопаточ­ных каналах.

Турбины, построенные по этому принципу, т.е. турбины, в которых весь процесс расши­рения пара и связанного с ним ускорения па­рового потока происходит в неподвижных соплах, получили название активных тур­бин. При разработке активных одноступенчатых турбин был решен ряд сложных вопрос, что имело чрезвычайно большое значение для дальнейшего развития паровых турбин.

Несмотря на ряд новых конструктивных решений, использованных в одноступенчатых активных турбинах, экономичность их была невысока. Кроме того, необходимость приме­нения редукторной передачи для снижения частоты вращения ведущего вала до уровня частоты вращения приводимой машины также тормозила в то время развитие одноступенча­тых турбин и в особенности увеличение их мощности. Поэтому одноступенчатые турбины Лаваля, получив в начале развития турбо­строения значительное распространение в ка­честве агрегатов небольшой мощности (до 500 кВт), в дальнейшее уступили место дру­гим типам турбин.