ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Опыт эксплуатации энергетических ГТУ в энергосистеме ОАО Мосэнерго и их эксплуатационные показатели из "Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций " При переходе к частичным нагрузкам целесообразно использовать технические средства, позволяющие уменьшать расход газов и в меньшей степени воздействовать на Яр-ГУ. Это позволяет проектировать энергетические ГТУ с высокой экономичностью работы при частичных нагрузках. [c.197] В газотурбинных энергетических установках электрическая нагрузка может быть снижена при уменьшении расхода топлива и снижении начальной температуры газов. Это в свою очередь приводит к снижению сопротивления газового тракта и давления газов перед ГТ (см. рис. 6.1, процесс 1—2) и к некоторому увеличению расхода газов. Работа сжатия в компрессоре уменьшается, но в большей мере снижается работа расширения газов в турбине, и, как следствие, падает значение Такое снижение возможно до тех пор, пока значение H jy не приблизится к нулю, т.е. установка перейдет в режим холостого хода. При этом происходит значительное уменьшение экономичности ГТУ. [c.197] Другой подход к снижению нагрузки используется в современных (зарубежных и российских) энергетических ГТУ типов ГТЭ-150 ГТЭ-180П и др. Снижение нагрузки при незначительном колебании начальной температуры газов и использовании ВИА компрессора связано с переходом компрессора на новую изодрому при его работе. [c.197] Применение ВНА и поворотных направляющих аппаратов (ПНА) первых ступеней компрессора позволяет изменить проходное сечение начала проточной части компрессора и осуществить работу установки при параметрах, охватывающих всю приемлемую зону характеристик компрессора. В этом случае каждое значение нагрузки будет достигаться не при однозначной взаимосвязи расхода, температуры, давления рабочего тела и приведенной частоты вращения компрессора, а при произвольно выбранной, например, температуре газа и соответствующих этой температуре прочих параметрах. [c.197] Выполнение современных компрессоров с ВНА и ПНА в определенных условиях дает значительное преимущество по экономичности ГТУ и при частичной нагрузке улучшает показатели работы при изменении параметров наружного воздуха, позволяет не допустить режимы неустойчивой работы компрессора, облегчает запуск установки. [c.197] При номинальной нагрузке (N = = 100 %) для условий ISO ее мощность составляет 43 МВт, электрический КПД 37 %, температура выходных газов 546 °С (при работе на природном газе). В процессе эксплуатации электрическая нагрузка ГТУ регулируется открытием (закрытием) ВНА компрессора и температурой перед ГТ (с помощью топливных клапанов). Первоначально нагрузка понижается при прикрытии ВНА (количественное регулирование) до тех пор, пока температура выходных газов не достигнет 600 °С. Дальнейщее снижение нагрузки осуществляется понижением начальной температуры газов и закрытием ВНА. Когда ВНА полностью закрыт, нагрузка уже достаточно низкая (точка 3 на рис. 6.4). [c.198] Силовая четырехступенчатая ГТ каждой ГТУ подключается к силовому валу электрогенератора через синхронизирующую самовыключающуюся муфту. Таким образом, силовой вал состоит из двух силовых ГТ СТ-1 и СТ-2, двух муфт автоматического сцепления М-1 и М-2 и одного электрогенератора ЭГ. Благодаря этому с помощью муфты можно отключать любую из двух ГТУ в то время, как вторая ГТУ остается в работе. Если, например, в спаренном варианте ГТУ типа FT8-30 работает с половинной нагрузкой после отключения одной из установок, то вторая ГТУ автоматически принимает на себя общую мощность. [c.198] Соединительная муфта работает в автоматическом режиме. После автоматической осевой сцепки с зубчатым зацеплением муфта передает крутящий момент от газовой силовой турбины к электрогенератору. Муфта выводится из зацепления, как только частота вращения становится ниже частоты вращения ведомого вала. [c.199] Благодаря конструкции спаренной установки ГТУ высокий электрический КПД достигается на большем интервале изменения нагрузки (рис. 6.5, б). В диапазоне от 100 до 50 % спаренная ГТУ работает в режиме распределения нагрузки между двумя работающими ГТУ. При достижении 50 % общей мощности одна из ГТУ отключается от силового вала электрогенератора, а электрический КПД оставшейся в работе установки соответствует его значению при номинальной нагрузке. Как видно из рисунка, в этом случае КПД на 10 % превосходит электрический КПД принятой для сравнения ГТУ мощностью 50 МВт с такими же начальными параметрами при соответствующей нагрузке (рис. 6.5, б). [c.199] Работа энергетической ГТУ существенно зависит от параметров наружного воздуха температуры, давления и влагосодержания. [c.199] Во всех случаях при изменении давления, температуры или влажности наружного воздуха изменяется его плотность. Уменьшение, например, плотности снижает массовый расход воздуха, забираемого из атмосферы компрессором, и мощность ГТУ и изменяет все ее характеристики. [c.200] Дополнительные потери давления воздуха на входе в компрессор также воздействуют на работу установки. К таким потерям следует относить не только потери в воздушных фильтрах, шумоглушителях, но и потери в испарительных охладителях, подогревателях воздуха на входе в компрессор, в ан-тиобледенительной системе и др. (рис. 6.7). [c.200] Справедливо условие р р . По нормам ISO = 60 % (при температуре 15 °С). [c.201] Изменение температуры наружного воздуха в наибольшей степени оказывает влияние на основные характеристики ГТУ. На рис. 6.9 приведено изменение этих характеристик в широком диапазоне температур наружного воздуха для современной ГТУ. В качестве основного принят расчетный режим по ISO при 3 = +15 °С. В этом режиме все поправочные коэффициенты равны 1. Переход к отрицательным температурам наружного воздуха увеличивает его плотность, расход воздуха через компрессор, электрическую мощность ГТУ и электрический КПД установки. В этих условиях возрастает расход выходных газов ГТУ, а их температура уменьшается. Последнее можно объяснить, если рассмотреть совмещенную диаграмму характеристик компрессора и ГТ (см. рис. 6.1). Изодромы нерасчетных режимов эксплуатации ГТУ при отрицательных температурах находятся между кривыми йр и При постоянстве начальной температуры газов переход к более низкой температуре наружного воздуха увеличивает степень повышения давления воздуха в компрессоре и приводит к снижению температуры выходных газов (см. рис. 4.7 и 6.9). [c.201] Из рис. 6.9 следует, что при изменении температуры наружного воздуха в рассматриваемом диапазоне больше всего изменяется электрическая нагрузка ГТУ. По сравнению с базовым (расчетным) режимом при = +15 °С это изменение составляет до 70 %. С учетом этого номинальную мощность электрогенератора выбирают выше, чем мощность ГТУ в расчетном режиме. Например, для установки типа ГТЭ-150-1100 (ЛМЗ) при электрической мощности в расчетном режиме около 150 МВт устанавливается электрогенератор мощностью 210 МВт. [c.203] Энергетические ГТУ рассчитаны для работы в так называемом автономном режиме на основном или резервном виде топлива с выбросом выходных газов через диффузор в газоход и дымовую трубу (Яд р = 100—120 м). В таком режиме эксплуатации основными показателями являются экономичность и надежность работы при номинальной и частичных нагрузках (до 60 % номинального значения). [c.203] Вместе с тем все чаще в энергетике переходят к внедрению парогазовых установок, в которых теплота выходных газов ГТУ полезно используется для нагрева сетевой воды и генерации технологического пара (тепловые схемы ГТУ-ТЭЦ) или для генерации пара двух или трех давлений и выработки дополнительной электроэнергии в паротурбинной установке (тепловые схемы ПГУ). В этих условиях важными параметрами являются электрический КПД в автономном режиме, значения параметров выходных газов и диапазон их изменения. В ряде случаев система управления ГТУ не в состоянии воздействовать на эти параметры. Из-за влияния параметров наружного воздуха и прежде всего его температуры расход и температура выходных газов значительно изменяются, что не позволяет стабилизировать параметры рабочего тела в схемах ГТУ-ТЭЦ и ПГУ (рис. 6.14). Приходится прибегать к дожиганию топлива в среде выходных газов, что усложняет и повышает стоимость установки, зачастую снижая ее экономичность. [c.203] В некоторых случаях в зависимости от температуры наружного воздуха характеристики ГТУ выбираются таким образом, чтобы при = -(10—20) °С электрическая нагрузка установки становилась максимальной, а ее увеличение ограничивалось пропуском воздуха в компрессор с помощью ВИА и системы регулирования ГТУ (см. табл. 6.1). [c.203] Вернуться к основной статье