ОПТИМИЗАЦИЯ СТЕПЕНИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ГАЗОТУРБИННОЙ И ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКАХ

Авторы
Файлы

Мордасова М.В. Седельников Г.Д. Статья в формате PDF 483 KB

В России около 70 % оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) выработало срок эксплуатации и устарело. Необходима массовая его замена с внедрением новых технологий производства электроэнергии и теплоты. Из числа освоенных энергетических технологий наиболее высоким экономическим потенциалом обладают парогазовые установки (ПГУ). В них реализуется комбинированный цикл производства электроэнергии в газотурбинной установке (ГТУ), работающей на природном газе или жидком топливе, и паровой турбине, водяной пар для которой выpaбатывается в утилизационном котле (УК) за счет теплоты отходящих из ГТУ газов. Кроме термодинамического совершенства ПГУ обладают рядом других преимуществ, наиболее важными из них по сравнению с ТЭС являются: в 2-3 раза меньшие удельные капитальные затраты, в 1,3-1,5 раза меньшая себестоимость производимой электроэнергии, в 3-4 раза меньшие сроки строительства, в 1,5-2,0 раза меньший экологический ущерб. Поэтому в настоящее время парогазовые установки активно развиваются и распространяются, в том числе и в энергетике России.

При проектировании и создании ПГУ возможны два подхода:

1) при заданных ГТУ, т.е. выпускаемых отечественными и зарубежными фирмами;

2) при незаданных ГТУ, т.е. специально проектируемых для работы в составе ПГУ.

Эти вопросы, касающиеся такого важного параметра цикла, как степень повышения давления воздуха ε, были рассмотрены применительно к энергетической газотурбинной установке ГТЭ-45У производства ТМЗ (г. Екатеринбург), работающей на природном газе. Эта ГТУ имеет номинальную электрическую мощность 42 МВт, температуру газов на входе в газовую турбину 1227 °С, степень повышения давления воздуха в компрессоре 13,5 и КПД на муфте 35 %.

Были разработаны математические модели и программы для расчета хаpaктеристик продуктов сгорания топлива, тепловой схемы ГТУ, производительности УК, мощности паровой турбины и выходных хаpaктеристик ПГУ. Степень повышения давления воздуха в компрессоре изменялась в диапазоне от 5 до 50. Результаты расчета приведены в таблице и на рисунке, где использованы следующие обозначения: , - КПД по выработке электроэнергии в ГТУ и ПГУ, G_Г - расход газов ГТУ, T₄ - температура отработавших в ГТУ газов, T₅ - температура газов на выходе из УК, G_ук - паропроизводительность УК, - электрическая мощность паровой турбины, g - удельный расход воздуха в ГТУ.

Хаpaктеристики ГТУ и ПГУ
при различных значениях

ε			G_Г, кг/с	T₄, °C	T₅, °C	G_ук, кг/с	МВт
5	22,8	44,7	142,1	822	183	28,5	40,1
10	29,9	46,7	119,0	675	195	18,9	23,0
15	33,0	47,3	115,1	599	202	16,2	18,0
20	34,8	47,5	115,5	549	207	14,4	15,3
25	36,0	47,4	117,8	508	211	13,1	13,3
30	36,6	47,1	120,5	483	214	12,3	12,1
35	37,0	46,8	124,0	459	217	11,6	11,1
40	37,2	46,4	127,9	439	220	11,0	10,3
45	37,32	45,9	132,2	422	222	10,5	9,7
50	37,29	45,4	136,8	407	224	10,0	9,1

Анализ полученных результатов показывает, что для ГТУ простого цикла оптимальное по КПД значение ε составило около 45 (рисунок), что значительно превосходит ε = 13,5 в построенной ГТЭ-45У. Следует отметить, что в пpaктике проектирования газотурбинных двигателей при выборе степени повышения давления в качестве критерия используются: КПД (удельный расход топлива), удельная эффективная работа (удельный расход воздуха), технико-экономические показатели и пр. Возможны также компромиссные решения. При оптимизации по минимальному удельному расходу воздуха существенно упрощается компрессорная часть и в целом улучшаются массогабаритные хаpaктеристики всей ГТУ. Поэтому этот критерий часто используется для трaнcпортных ГТУ. Оптимизация по минимальному удельному расходу воздуха g (см. рисунок), показала, что ε_опт значительно снижаются и лежат в районе 15-17. С учетом пологости кривой g в районе минимума (см. рисунок) этот результат можно считать достаточно близким тому, что есть в реальном двигателе.

Для ГТУ в составе комбинированной парогазовой установки оптимальная степень повышения давления составила около 19 (см. рисунок), что значительно ниже, чем для ГТУ простого цикла. Это вполне закономерно, т.к. при меньших ε уменьшается степень понижения давления в газовой турбине и, следовательно, при неизменной начальной температуре газа увеличивается температура газов на выходе из ГТУ (T4 в таблице). В результате возрастаетколичество пара, генерируемого в утилизационном котле, и мощность паровой турбины (таблица), что компенсирует снижение эффективности газотурбинной части комбинированной установки.

Результаты оптимизации степени повышения давления воздуха в компрессоре для ГТУ и ПГУ

Сопоставляя эффективность ПГУ при εопт = 19 и при ε_опт = 13,5 (как в ГТЭ - 45У) можно отметить, что электрические КПД соответственно составляют 47,60 и 47,25 %. Проигрыш по КПД в ПГУ на базе существующей ГТЭ - 45У по сравнению с оптимальным вариантом не превышает 0,75 % относительных.

На основании изложенного можно сделать вывод, что рассматриваемая газотурбинная установка
ГТЭ-45У по степени повышения давления воздуха вполне подходит для создания на ее основе эффективной комбинированной ПГУ.

САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГОРНО-КЛИМАТИЧЕСКОГО КУРОРТА «КРАСНАЯ ПОЛЯНА»

Статья в формате PDF 115 KB...

23 07 2026 5:46:38

К ОЦЕНКЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ВЫСАДКИ СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Статья в формате PDF 121 KB...

22 07 2026 5:56:55

АЛЕКСЕЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

Статья в формате PDF 338 KB...

21 07 2026 16:37:28

НЕСОВРЕМЕННАЯ ФИЛОСОФИЯ В СОВРЕМЕННОМ ВУЗЕ

Статья в формате PDF 117 KB...

20 07 2026 22:35:19

ОСОБЕННОСТИ КЛИНИКИ И ТАКТИКИ ВЕДЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ОСТРЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ОТРАВЛЕНИЯМИ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ТОКСИЧЕСКИХ СИНДРОМОВ, ОТСРОЧЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ

Статья в формате PDF 256 KB...

19 07 2026 10:54:13

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОСТОЧНОЙ ПЛОДОЖОРКИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА БОРЬБЫ С НЕЙ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ДАГЕСТАНА

Статья в формате PDF 111 KB...

18 07 2026 16:38:27

РАЗРАБОТКА ОНТОЛОГИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗНАНИЯМИ ОРГАНИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОЛОГИИ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 170 KB...

17 07 2026 9:24:10

СОСТОЯНИЕ АКТИВНОСТИ ПЛАЗМЕННОГО АНТИОКСИДАНТА ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА У БОЛЬНЫХ БАКТЕРИАЛЬНОЙ АНГИНОЙ

Статья в формате PDF 153 KB...

16 07 2026 20:22:49

"Разработка элементов экологической защиты токосьемных устройств высокоскоростного трaнcпорта"

Статья в формате PDF 104 KB...

15 07 2026 0:32:33

КОНЦЕПЦИЯ ВЫБОРА ЦЕЛЕВЫХ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ОТКРЫТЫМИ РАЗРАБОТКАМИ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПЛАТИНЫ В ОЛЮТОРСКОМ РАЙОНЕ КАМЧАТСКОГО КРАЯ

Предложены принципы подбора целевых пород, рекомендуемых для выращивания при рекультивации земель в условиях Олюторского района Камчатского края. ...

14 07 2026 22:53:13

ИННОВАЦИОННАЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ КАК СРЕДСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОЙ КЛИНИКИ

Статья в формате PDF 114 KB...

13 07 2026 16:29:58

РОЛЬ СЕРЕДСКОГО И ТЕКСТИЛЬНОГО РАБФАКОВ В ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ В ВУЗЫ В 1930 ГОДЫ

Статья в формате PDF 231 KB...

12 07 2026 12:28:37

РАДИАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Статья в формате PDF 206 KB...

11 07 2026 22:59:56

Метакорпорации: международные аспекты и их влияние на российскую экономику

Статья в формате PDF 125 KB...

10 07 2026 21:15:47

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОДРЕССОРЕННОГО ОБЪЕКТА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С НЕОДНОРОДНЫМ ЛАНДШАФТОМ

Статья в формате PDF 103 KB...

09 07 2026 7:31:34

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕПАРАТА «КОРТЕКСИН» У ПОДРОСТКОВ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ

Малоизученным направлением в диагностике психосоматических заболеваний является исследование физико-химических хаpaктеристик крови. Методы, применяемые в диагностике и контроле лечения психосоматических заболеваний в целом, и задержке психического развития в частности (ЗПР), являются достаточно субъективными. Во многом это обусловлено отсутствием однозначных лабораторно-диагностических методов, позволяющих осуществлять диагностику на ранних этапах заболевания. Целью нашего исследования явилось изучение особенностей ИК – спектра сыворотки крови детей подросткового возраста. В качестве субстрата для исследования использовали сыворотку крови больных детей, которую затем подвергали ИК-спектроскопии с регистрацией спектров поглощения в области 3500-963 см-1. Исследована сыворотка крови 30 детей с диагнозом ЗПР и 30 здоровых, сопоставимых по возрасту и полу. Было проведено сравнение ИК-спектра сыворотки крови больных с ЗПР и здоровых доноров. Достоверно выявлена разница показателей инфpaкрасной спектрометрии в норме и патологии, а так же проверена эффективность применяемой терапии. Таким образом, с помощью ИК-спектрометрии установлены особенности спектров сыворотки крови детей подросткового возраста и выявлены отличия в спектре у детей с ЗПР и динамические изменения в процессе лечения, что может использоваться для диагностики данной патологии, а так же для контроля за эффективностью проводимого лечения. ...

08 07 2026 9:34:24

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ВЛИЯНИЮ pH ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ БИОКОНВЕРСИИ С ПОМОЩЬЮ ВЕРМИКУЛЬТУРЫ

Статья в формате PDF 412 KB...

07 07 2026 21:11:41

КОРРЕЛЯТИВНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Рассмотрены корреляты как дополнительные параметры описания объектов. Рассмотрены виды коррелят. Раскрывается понятие коррелятивные показатели. Показано, как влияют корреляты на качество анализа и оценки. Для этого использовано понятие информационная модель объекта. Введено понятие коррелятивной информационной модели объекта (КИМО) Введено понятие производного коррелятивного показателя. (ПКП) Показано, что использование коррелятивного показателя позволяет создавать нелинейные экономико-математические модели. Эти нелинейные модели дают более точное описание изменения стоимости комплексов из разных объектов при существенном влиянии коньюнктурных факторов. Раскрыты основы коррелятивного подхода как инструмента описания, анализа и экономической оценки. Приведены примеры использования коррелятивного подхода. Показаны преимущества коррелятивного подхода. ...

06 07 2026 10:12:38

ЗНАЧЕНИЕ СЪЕЗДОВ ЗЕМСКИХ ВРАЧЕЙ РЯЗАНСКОЙ ГУБЕРНИИ В РАЗВИТИИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ МЕДИЦИНЫ КРАЯ

В статье представлены материалы о значении съездов земских врачей Рязанской губернии (1874 – 1900) и их роль в развитии профилактического направления медицины края. ...