Паровая и газовая турбины: преимущества и недостатки агрегатов

Паровые и газовые турбины используются для приведения в движение генератора, вырабатывающего электрическую энергию. Они отличаются по виду используемого на входе вещества. Объединение преимуществ двух типов агрегатов образует парогазовую установку, позволяющую значительно повысить коэффициент полезного действия.

Назначение энергетических турбин

Энергетическая турбина является приводным механизмом станций по выработке тепла и электроэнергии. Она представляет собой вращающийся вал с лепестками, на которые подается рабочее тело. Вследствие попадания на лопатки вещества под давлением начинает функционировать генератор, соединенный с валом и вырабатывающий энергию.

Турбины делятся на два вида в зависимости от рабочего тела: паровые и газовые.

Отличий в конструкции этих устройств немного. Входящее вещество обеих турбин проходит через камеру сгорания, после чего продукты горения под давлением подаются на лопатки и приводят вал в движение.

Паровая турбина: преимущества и недостатки

В паровой турбине движение вала обеспечивается горячим паром. На входе в систему используется вода.

Преимущества:

Длительный срок службы – около 20 лет
Широкий выбор топлива
Высокий КПД
Широкий диапазон мощностей
Отсутствие необходимости подготовки топлива

Рис.1. Паровая турбина

Среди недостатков выделяют долгий запуск агрегата, который может длиться сутками, сложный процесс обслуживания и большое количество вредных выбросов при работе.

Газовая турбина: преимущества и недостатки

Особенностью газовой турбины является отсутствие изменения агрегатного состояния рабочего тела. Благодаря этому достигается гораздо большая рабочая температура и повышение КПД.

Преимущества газовой турбины:

Уменьшенные габариты при одинаковой мощности с паровыми
Быстрый запуск
Высокая маневренность
Широкий спектр используемого топлива
Потребность в охлаждающей жидкости снижена в 5 раз
Низкие расходы на техобслуживание, небольшой расход смазочных материалов
Малое количество сопряженных деталей, снижение потерь на трение
Постоянство электрической частоты
Снижение уровня шума и вибрации при работе, а также вредных выбросов

Рис. 2. Газовая турбина

Функционирование газовой турбины связано с рядом недостатков. Среди них усиленный износ в моменты пуска-останова агрегата, высокая стоимость и сложность производства, большое количество потребляемой энергии, низкий КПД при слабой загрузке, необходимость подготовки и очистки топлива.

Обслуживание паровой и газовой турбины

Высокие температуры и нагрузки оказывают значительное влияние на срок службы механизмов турбин. Для обеспечения нормального функционирования детали производятся из жаростойких материалов с повышенной удельной прочностью.

Однако этого бывает мало и детали нуждаются в дополнительной защите, особенно в моменты запуска и остановки агрегатов.

Для этого на этапе производства элементов турбоустановок на наиболее подверженные износу части наносят антифрикционные твердосмазочные покрытия.

Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия на хвостовики

Рис. 3. Лопатки турбин до и после нанесения защитного покрытия на хвостовики

Хвостовики лопаток турбин обрабатываются составом MODENGY 1001, подшипники скольжения - MODENGY 1001 и MODENGY 1002, прессовые посадки - MODENGY 1005, ходовые винты - MODENGY 1001, конденсатоотводчики - MODENGY 1001, крепежные изделия - MODENGY 1014.

Парогазовая турбина

В структуре мировой энергетики усиливается удельный вес газовых турбин и парогазовых установок. Последние представляют собой агрегаты с двумя двигателями: паросиловым и газотурбинным.

На входе имеется газ, который расширяется и подается на лопатки газовой турбины. Генератор, прикрепленный к ее валу, начинает вырабатывать электрический ток.

Неиспользованный для этого процесса горячий воздух попадает в котел-утилизатор паросиловой установки, нагревая воду до образования пара.

Горячий пар подается на вторую турбину – паровую. Она приводит в действие второй электрогенератор.

Преимущества парогазовых установок:

Повышение КПД до 60 процентов
Низкая стоимость единицы получаемой энергии
Короткие сроки монтажа (до года)
Повышение экологичности и компактности по сравнению с паровыми турбинами
Возможность перестройки с паросиловой установки

Рис. 4. Парогазовая установка

Применение парогазовой установки не решает всех проблем газовых и паровых турбин. Среди недостатков этого устройства можно выделить сезонные ограничения мощности, небольшой выбор топлива и необходимость его предварительной очистки.