Прямой привод и механический привод

В наземных отраслях могут использоваться газовые турбины, как с прямым, так и с механическим приводом.

Для выработки электроэнергии вал газовой турбины соединяется с валом генератора, либо непосредственно, либо через редуктор: это пример "прямого привода". Редуктор необходим в тех случаях, когда производитель предлагает как для 60, так и для 50 (Герц, Гц). В этих случаях редуктор будет использовать примерно 2 процента от мощности, развиваемой турбиной.

Газовые турбины применяются для производства электроэнергии на платформах в открытом море. В этом случае основным критерием является минимизация веса, и газовые турбины, используемые на платформах, как правило, являются «аэро - производными» (от легких газовых турбин, разработанных для использования в самолетах).

В случае применения в качестве механического привода, используется другая компоновка турбинного модуля. В этих случаях, сочетание модуля компрессора, модуля камеры сгорания и модуля турбины называется газогенератором. За турбиной газового генератора располагается свободно вращающаяся турбина. В ней может быть один или несколько ступеней. Механическое соединение с газогенератором отсутствует, вместо него используется механическое соединение, иногда через редуктор, с оборудованием, которое она приводит в движение.

Рисунок 1-3. Сравнение циклов газовой турбины и поршневого двигателя. (Источник: Rolls Royce, The Jet Engine UK: Rolls Royce Pic, 1986)

Компрессоры и насосы являются одними из потенциальных "управляемых" компонентов турбомашины (смотрите Рис 1-4).

При производстве электроэнергии мощность газовой турбины измеряется мощностью, которую она развивает в генераторе (единицы измерения - ватты, киловатты, мегаватты). При использовании в качестве механического привода, мощность газовой турбины измеряется в лошадиных силах (л.с.), то есть развиваемый вращающий момент умножается на скорость вращения турбины.

При использовании в авиационных двигателях, если турбина приводит в движение ротор (вертолет) или пропеллер (турбовинтовой самолет), то ее мощность измеряется в лошадиных силах. Это означает, что передача вращающего момента от вала газовой турбины, в принципе, представляет собой вариант применения в качестве механического привода. Газотурбинный двигатель самолета может работать в режиме реактивной тяги или прямоточном воздушно-реактивном режиме (т.е. газовая турбина выталкивает свои выхлопные газы, и тяга от этого выброса продвигает самолет вперед). В этом случае его мощность измеряется в фунтах тяги. Ниже приведены примеры эксплуатационных характеристик для наземных газовых турбин.

Alstom GT24/GT26 (188МВт 60Гц, 281МВт 50Гц). Обе турбины используются в простом цикле, комбинированном цикле и других когенерационных приложениях. (Источник: Alstom Power)

^*В комбинированном цикле, около 12 МВт (GT26) или 10 МВт (GT24) косвенно производится с помощью паровой турбины благодаря теплу, выделяющемуся в системе воздушного охлаждения газовой турбины.

Alstom GT 11N2, или 60 Гц или 50 Гц (с редуктором). Используется в простом цикле, комбинированном и других когенерационных приложениях. (Источник: Alstom Power)

Рисунок 1-4. Типичная свободная силовая турбина. (Источник: Блох и Соарес, Оборудование для непрерывного производства, второе издание Boston: Butterworth-Heinemann, 1998)

SGT-600 Промышленная газовая турбина-25 МВт (прежнее название Alstom GT10) (Источник: Siemens Westinghouse)