Газовая турбина

        Примером применения FS-метода для повышения производительности и эффективности энергетического оборудования является модернизация газовой турбины (ГТ) "Westinghouse 25MW" на электростанции Bruch (Colorado, USA) в 1997 году. Электростанция Bruch находится на высоте более 2500м, поэтому из-за недостатка кислорода в разряженном воздухе газовая турбина (ГТ) не обеспечивала расчетной мощности.

        С помощью FS-метода была проведена диагностика структуры потока газа во "входном патрубке компрессора". На рисунке приведены: чертеж существующей конструкции ГТ, а также изображение структуры потока в проточной части "входа в компрессор" до модернизации.
           

 

 Чертеж входного патрубка компрессора  Структура потока в проточной части ГТ "Westinchouse"  Проточная часть ГТ со вставками-лекалами после модернизации

  
        После проведения диагностики структуры потока, и согласования с дирекцией станции предложений по возможным вариантам модернизации, была разработана оптимальная геометрия "входного патрубка компрессора". Для устранения трех диссипативных зон были изготовлены чертежи вставок-лекал и переданы заказчику. Реконструкцию проточной части "входного патрубка компрессора" Westinghouse выполнял персонал электростанции Bruch.

        Тестирование турбоустановки до модернизации 27 февраля и дважды после модернизации 14 и 20 марта 1997г. выполняла специализированная фирма "Raytheon Engineer @ Constructors".

BRUCH GT-1 INLET MODIFICATION AIR FLOW RAYTHEON TEST RESULTS

  PRE - MODIFICATION
2/27/97
POST - MODIFICATION
3/14/97 (3/20/97)
 
COMPRESSOR INLET DUCT
AMBIENT INLET TEMPERATURE (F/ C) 40,5 / 5,3 18,5 / -8,4 -22,0 / -13,7
BAROMETRIC PRESSURE 0,839 0,862 +0,023
(Atm)      
DINAMIC PRESSURE (mm) 57,9 96,0 +65,8%
MASS FLOW (kg/s) 143,5 185,1 +29,0%
AIRFLOV VELOCITI* (m/s) 34,6 41,4 +19,4%
PRESSURE DROP
(Millimeters of water column)
1145,5 464,8 +59,4%
COMPRESSOR
DISCHARGE PRESSURE (psi) 114 120 +5,3%
TURBINE
EXHAUST BACKPRESSURE (inches) 11,58 12,60 +8,8


        Как видно, модернизация газовой турбины "Westinghouse" дала возможность в короткий срок и с минимальными затратами уменьшить потери напора во "входном патрубке компрессора" на 59%, что позволило увеличить расход воздуха на турбину более чем на 19%.

        Коэффициент полезного действия газовых турбин имеет низкие значения 24 - 42%. Он определяется механической, термической, аэродинамической эффективностью и др, а также затратами энергии на сжатие воздуха в компрессоре. В таблице представлен анализ изменения только аэродинамической эффективности второстепенных элементов воздушного и газового трактов газовой турбины.

Наименование
элемента ГТ
До модернизации
После модернизации
Вход 0,55 - 0,68 0,95 - 0,97
Компрессор - -
Камера сгорания 0,65 - 0,75 0,92 - 0,95
Турбина - -
Выход 0,45 0,65 0,93 - 0,97

        Анализ полученных результатов показал - не меняя проточных частей сложных элементов газовой турбины, а только за счет изменения геометрии "входных" и "выходных" элементов, можно существенно (на 20% и более) увеличить производительность газовых турбин, улучшить их энергетические, габаритные, стоимостные и другие характеристики.