Производство электроэнергии

Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования выполнена в виде двух функциональных модулей: модуля генератора сжатого воздуха 1 и модуля турбопривода 2, соединенных регулируемым узлом распределения сжатого воздуха 3. Между узлом распределения сжатого воздуха 3 и модулем турбогенератора 2 также может быть расположен газовоздушный теплообменник 4.

Модуль генератора сжатого воздуха 1 выполнен в виде вспомогательного газотурбинного двигателя авиационного типа со вспомогательными системами. В составе модуля 1 могут быть использованы, например, двигатель ТА6А разработки НПО «Аэросила», применяемый в составе мобильного энергетического комплекса ФГУП «Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика», или более мощный двигатель ВСУ-10 разработки ОАО «Омское моторостроительное конструкторское бюро», обеспечивающий одновременное производство электрической энергии (до 40-60 кВ·А) и сжатого воздуха (до 3, 5 кг/с, при давлении 4, 5-4, 65 кПа и температуре 210-215°C), либо другие аналогичные двигатели. Газотурбинный двигатель модуля 1 может быть выполнен для работы на жидком углеводородном топливе или в многотопливном исполнении (на жидком и газообразном углеводородном топливе).

Модуль турбопривода 2 содержит выходной вал 5 с соединительной муфтой и воздушную турбину 6, между которыми существует кинематическая связь, например, через общий вал. Между воздушной турбиной 6 и выходным валом 5 может быть установлен редуктор 7, причем редуктор может быть сменным или допускать регулирование передаточного отношения для обеспечения частоты вращения выходного вала 5, необходимой для механического привода применяемого оборудования, например насоса.

Узел распределения сжатого воздуха 3 выполнен таким образом, что обеспечивает дискретное или плавное изменение расхода сжатого воздуха при положениях заслонки от полностью открытого, когда весь расход воздуха направляется от модуля 1 к модулю 2, до полностью закрытого, весь расход воздуха направляется от модуля 1 к внешнему потребителю или во внешнюю сеть.

Между узлом распределения воздуха 3 и модулем 2 может быть расположен газовоздушный теплообменник 4.

Газотурбинная установка работает следующим образом. В газотурбинный двигатель модуля 1 подается топливо, за счет сгорания которого обеспечивается работа двигателя. При этом встроенным генератором двигателя вырабатывается электроэнергия мощностью 40-60 кВ·А, используемая для собственных нужд газотурбинной установки, а также для внешних потребителей. Газотурбинным двигателем модуля 1 за счет отбора воздуха от основного компрессора двигателя или за счет работы вспомогательного приводного компрессора в зависимости от конструктивной схемы двигателя осуществляется подача сжатого воздуха в узел распределения 3. Выхлопные газы от газотурбинного двигателя отводятся за пределы модуля 1, а также могут быть направлены во внешнее теплофикационное устройство или теплофикационную сеть или использованы в газо-воздушном теплообменнике 4 для предварительного подогрева воздуха перед воздушной турбиной 6 модуля 2.

При полностью открытой заслонке узла распределения 3 весь расход воздуха направляется от модуля 1 к модулю 2.

Сжатый воздух, поступающий из узла распределения 3, приводит в действие воздушную турбину 6, от которой осуществляется вращение выходного вала 5 через редуктор 7. От вала 5 через соединительную муфту осуществляется механический привод оборудования. Отработанный воздух из турбины 6 выводится в атмосферу за пределы модуля 2. Если между узлом распределения сжатого воздуха 3 и модулем турбопривода 2 дополнительно расположен газовоздушный теплообменник 4, возможно повышение КПД турбопривода за счет предварительного подогрева сжатого воздуха, поступающего в модуль 2 от узла распределения 3, выхлопными газами от газотурбинного двигателя модуля 1. Сжатый воздух внешним потребителям не подается, и газотурбинная установка работает в режиме механического привода при незначительном производстве электроэнергии.

При полностью закрытой заслонке узла распределения 3 расход воздуха направляется от модуля 1 к внешнему потребителю или во внешнюю сеть, в модуль 2 воздух не поступает. Турбина 6 не работает и механический привод не производится. Газотурбинная установка работает в режиме производства сжатого воздуха, который подается внешним потребителям, при незначительном производстве электроэнергии.