Affettwat minn fatturi politiċi, militari u ekonomiċi, l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-magni tal-inġenji tal-ajru huwa aktar mgħaġġel minn dak tat-turbini tal-gass. It-turbini tal-gass u l-magni tal-inġenji tal-ajru għandhom firxa wiesgħa ta’ affarijiet komuni tekniċi, u jistgħu jinqasmu f’sistemi ta’ disinn, sistemi ta’ manifattura, sistemi ta’ talent u sistemi ta’ ttestjar. Għalhekk, ibbażat fuq id-domanda enormi tas-suq u vantaġġi ovvji ta 'applikazzjoni tat-turbini tal-gass, sar kunsens tal-industrija biex jiġu żviluppati turbini tal-gass ibbażati fuq magni tal-inġenji tal-ajru maturi u ta' prestazzjoni għolja u teknoloġiji industrijali avvanzati u metodi ta 'disinn. Hemm żewġ modi kif tittrasferixxi t-teknoloġija tal-magni tal-inġenji tal-ajru għal turbini tal-gass, kif muri fil-Figura 1: wieħed huwa li timmodifika direttament u dderiva magni tal-inġenji tal-ajru maturi biex jiffurmaw turbini tal-gass aero-derivattivi; l-ieħor huwa li trapjant it-teknoloġija tal-magni tal-inġenji tal-ajru għal turbini tal-gass heavy-duty u riċerka u tiżviluppa ġenerazzjoni ġdida ta 'turbini tal-gass heavy-duty.
Storja ta' Żvilupp ta' Turbini tal-Gass Aero-derivattivi
Flimkien mal-iżvilupp tat-teknoloġija tal-magni tal-avjazzjoni u l-applikazzjoni ta 'teknoloġija avvanzata taċ-ċiklu, il-proċess ta' żvilupp tekniku ta 'turbini tal-gass aero-derivati għadda mill-istadju ta' esplorazzjoni tat-teknoloġija, stadju ta 'żvilupp tat-teknoloġija u stadju ta' applikazzjoni ta 'ċiklu avvanzat, li rrealizza l-iżvilupp ta' aero-derivati turbini tal-gass minn modifika sempliċi għal disinn ta 'ottimizzazzjoni tal-magna tal-qalba ta' prestazzjoni għolja, minn ċiklu sempliċi għal applikazzjoni ta 'ċiklu kumpless, milli jiret is-sistema ta' disinn maturi u s-sistema materjali tal-magni tal-avjazzjoni għad-disinn ta 'komponenti ġodda u l-applikazzjoni ta 'materjali ġodda, li ppermetta li l-livell tad-disinn, il-prestazzjoni, l-affidabbiltà u l-ħajja tat-turbini tal-gass aero-derivati jiksbu żvilupp konsiderevoli.
Stadju ta 'esplorazzjoni tat-teknoloġija
Fl-1943, l-ewwel turbina tal-gass aero-derivattiva tad-dinja ġiet żviluppata b'suċċess. Wara dan, Rolls-Royce, GE u Pratt & Whitney iddisinjaw l-ewwel lott ta 'turbini tal-gass aero-derivati bbażati fuq modifiki maturi tal-magni tal-ajruplani, inklużi Avon industrijali, Olympus industrijali, turbini tal-gass Spey, LM1500 u FT4. F'dan l-istadju, it-teknoloġija tat-turbini tal-gass aero-derivati kienet fil-perjodu esploratorju. L-istruttura wiret direttament il-qalba tal-magna tal-inġenju tal-ajru, u l-qawwa tal-ħruġ inkisbet billi tgħammar turbina tal-qawwa xierqa; il-prestazzjoni ġenerali tal-magna ma kinitx għolja, u l-effiċjenza taċ-ċiklu kienet ġeneralment inqas minn 30%; it-temperatura inizjali qabel it-turbina kienet inqas minn 1000 grad, u l-proporzjon tal-pressjoni kien 4 sa 10; il-kompressur kien ġeneralment subsoniku; ix-xfafar tat-turbini użaw teknoloġija sempliċi tat-tkessiħ tal-arja; il-materjal użat kien il-liga inizjali ta 'temperatura għolja; is-sistema ta 'kontroll ġeneralment użat sistema ta' aġġustament elettroniku mekkaniku idrawliku jew analogu.
Stadju ta' Żvilupp tat-Teknoloġija
Bl-applikazzjoni matura tal-magni tal-ajru, ġew ipprovduti magni ġenituri ta 'prestazzjoni għolja u ta' affidabilità għolja u teknoloġiji avvanzati tad-disinn għall-iżvilupp mgħaġġel ta 'turbini tal-gass aeroderivattivi. Fl-istess ħin, id-domanda għal turbini tal-gass aeroderivattivi avvanzati mill-marini tar-Renju Unit, l-Istati Uniti u pajjiżi oħra pprovdiet ukoll stadju ta 'applikazzjoni wiesa', li ppermetta li turbini tal-gass aeroderivattivi jiżviluppaw malajr u jtejbu b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tagħhom. Ġew imnedija serje ta 'turbini tal-gass aeroderivattivi b'rendiment tajjeb u affidabilità għolja. . Bħas-serje LM2500, Trent industrijali, FT4000 u MT30, eċċ., Jintużaw ħafna fl-enerġija tal-vapur, il-ġenerazzjoni tal-enerġija u oqsma oħra.
Il-komponenti ta 'tarf sħun ta' turbini tal-gass aero-derivati fl-istadju ta 'żvilupp teknoloġiku ġeneralment jużaw super ligi u kisjiet protettivi biex itejbu r-reżistenza għat-temperatura, u japplikaw teknoloġija avvanzata tat-tkessiħ tal-arja u teknoloġija ta' kombustjoni b'tniġġis baxx; it-temperatura inizjali qabel it-turbina tilħaq 1400 grad , il-qawwa tista 'tilħaq 40-50MW, l-effiċjenza termali ta' unità waħda taqbeż l-40%, u l-effiċjenza taċ-ċiklu magħqud tista 'tilħaq 60%; tintuża sistema ta 'kontroll elettroniku diġitali, u l-eżattezza tal-kontroll u l-prestazzjoni tal-kontroll huma mtejba b'mod sinifikanti.
Applika ċikli avvanzati
Peress li r-rekwiżiti għal prestazzjoni għolja ta 'turbini tal-gass aeroderivattivi, speċjalment konsum tal-fjuwil, qawwa tal-ħruġ u indikaturi oħra, jiżdiedu, turbini tal-gass aeroderivattivi b'ċiklu avvanzat kisbu prattika ta' inġinerija mifruxa. Iż-żieda ta 'ċiklu ta' rkupru tas-sħana intercooling jew intercooled fuq il-bażi taċ-ċiklu termali tat-turbina tal-gass tista 'ttejjeb b'mod sinifikanti l-qawwa tal-ħruġ u l-prestazzjoni tal-kundizzjoni operattiva baxxa tat-turbina tal-gass aeroderivative. Pereżempju, il-livell tal-qawwa tat-turbina tal-gass intercooled LMS100 jilħaq 100MW u l-effiċjenza hija għolja sa 46%. L-effiċjenza termali tat-turbina tal-gass ta 'rkupru inter-tkessiħ WR21 f'kundizzjonijiet operattivi baxxi hija ħafna ogħla minn dik ta' turbina tal-gass taċ-ċiklu sempliċi. Bħala qawwa tal-vapur, ittejjeb ħafna l-ekonomija tal-vapur u r-raġġ tal-ġlieda kontra.
Il-qawwa tal-ħruġ tat-turbini tal-gass aeroderivative taċ-ċiklu avvanzat li jużaw ċikli ta 'rkupru tas-sħana intercooling jew intercooled żdiedet ħafna, u l-effiċjenza termali fil-kundizzjonijiet operattivi kollha tjiebet. Pereżempju, il-livell tal-qawwa jista 'jilħaq 100MW, u l-effiċjenza termali fil-punt tad-disinn hija għolja daqs 46%; il-prestazzjoni baxxa tal-kundizzjoni operattiva tjiebet b'mod sinifikanti, L-effiċjenza termali tista 'tilħaq 40% taħt 50% tagħbija; intercooling inaqqas il-qawwa speċifika tal-kompressur ta 'pressjoni għolja, u l-proporzjon tal-pressjoni tad-disinn tal-magna kollha jista' jilħaq aktar minn 40.
Mudell ta 'żvilupp tat-teknoloġija
Meta wieħed iħares lejn l-istorja tal-iżvilupp, turbini tal-gass aero-derivati għandhom mudelli ta 'żvilupp tekniku bħal żvilupp ta' pedigree, żvilupp serjali, adozzjoni ta 'teknoloġija avvanzata ta' ċiklu u applikazzjoni ta 'mod ta' ċiklu kkombinat.
Żvilupp ġenealoġiku
L-iżvilupp ġenealoġiku huwa l-iżvilupp ta 'turbini tal-gass ta' tipi differenti u livelli ta 'qawwa bbażati fuq l-istess magna tal-inġenju tal-ajru, li jirrifletti bis-sħiħ il-karatteristiċi tat-turbini tal-gass derivati mill-avjazzjoni: "magna waħda bħala l-bażi, li tissodisfa użi multipli, iffrankar ta' ċikli, tnaqqas l-ispejjeż, li joħorġu tipi multipli, u li jiffurmaw spettru."
Meta tieħu l-magna tal-inġenju tal-ajru CF6-80C2 bħala eżempju, it-turbina tal-gass LM6000 tuża direttament il-magna tal-qalba tas-CF6-80C2 u żżomm il-versatilità massima tat-turbina bi pressjoni baxxa; l-LMS100 jiret it-teknoloġija tal-magna tal-qalba tas-CF6-80C2, tgħaqqad it-teknoloġija tat-turbini tal-gass heavy-duty tal-klassi F u t-teknoloġija ta 'intercooling, u għandha qawwa ta' 100MW; l-MS9001G/H jadotta bis-sħiħ it-teknoloġija matura tal-magna tal-inġenju tal-ajru CF6-80C2, u permezz tal-kombinazzjoni mat-teknoloġija tat-turbini tal-gass heavy-duty, it-temperatura qabel it-turbina tiżdied minn 1287 grad tal-klassi F għal 1430 grad, u l-qawwa tilħaq 282MW. L-iżvilupp b'suċċess tat-tliet tipi ta' turbini tal-gass ippermetta l-iżvilupp ibbażat fuq l-avjazzjoni tal-magna tal-inġenji tal-ajru CF6-80C2 biex tikseb "magna waħda b'tipi multipli, li tiżviluppa turbini tal-gass ta' tipi u poteri differenti".
Żvilupp tas-serje
L-iżvilupp tas-serje huwa li kontinwament jaġġorna u jtejjeb, itejjeb il-prestazzjoni u jnaqqas l-emissjonijiet fuq il-bażi ta 'turbina tal-gass ta' suċċess, sabiex jinkiseb l-iżvilupp tas-serje ta 'turbini tal-gass aero-derivati, li fosthom is-serje LM2500 hija l-aktar tipika, kif muri fil-Figura 2. It-turbina tal-gass LM2500 tuża l-magna tal-qalba tal-magna ġenitur TF39/CF 6-6, u tbiddel it-turbina bi pressjoni baxxa tal- magna prinċipali għal turbina tal-enerġija; it-turbina tal-gass LM2500+ żżid stadju wieħed quddiem il-kompressur tat-turbina tal-gass LM2500, sabiex ittejjeb il-fluss tal-massa tal-arja u l-qawwa tal-ħruġ; l-LM2500+G4 iżid ir-rata tal-fluss tal-arja tat-turbina tal-gass billi jtejjeb il-profil tax-xafra tal-kompressur u jżid iż-żona tal-gerżuma tat-turbina fuq il-bażi tal-LM2500+, sabiex jinkiseb l-iskop li jtejjeb kontinwament l-output qawwa. Bl-iżvilupp tas-serje tal-LM2500, il-prodott huwa kontinwament aġġornat u mtejjeb, b'firxa ta 'enerġija ta' 20 sa 35MW, u n-numru ta 'tagħmir madwar id-dinja jaqbeż 1,000 unitajiet, li jagħmilha l-aktar mudell użat sal-lum .
Minħabba d-diffikultà ta 'żvilupp u produzzjoni, l-iżvilupp tas-serje bbażat fuq it-turbina tal-gass ta' suċċess huwa mudell ta 'żvilupp tekniku importanti għal turbini tal-gass aero-derivati, li huwa li kontinwament jaġġornaw u jtejbu, itejbu l-prestazzjoni u jnaqqsu l-emissjonijiet. L-iżvilupp tas-serje ta 'turbini tal-gass aero-derivati huwa simili għall-iżvilupp tar-razza, li mhux biss jista' jqassar iċ-ċiklu ta 'żvilupp, iżda wkoll jiżgura affidabbiltà u avvanz aħjar, u jnaqqas b'mod sinifikanti l-ispejjeż tad-disinn, żvilupp, ittestjar u manifattura.
Effiċjenza
L-għan tat-titjib tal-effiċjenza huwa li ttejjeb kontinwament il-prestazzjoni tal-magna kollha, speċjalment il-qawwa tal-ħruġ tal-magna kollha u l-effiċjenza termali taħt il-kundizzjonijiet operattivi kollha. Il-modi ewlenin huma kif ġej.
Waħda hija l-applikazzjoni ta 'ċikli avvanzati. L-applikazzjoni ta 'ċikli avvanzati tista' ttejjeb kontinwament il-prestazzjoni ta 'turbini tal-gass aeroderivative, bħal ċiklu ta' tisħin mill-ġdid, ċiklu ta 'injezzjoni mill-ġdid tal-fwar, ċiklu ta' rkupru kimiku, ċiklu ta 'arja mxarrba, ċiklu ta' turbini avvanzat ta 'arja mxarrba ta' serje u ċiklu ta 'Kalina, eċċ Wara li tapplika ċ-ċiklu avvanzat, mhux biss il-prestazzjoni ta ' l-unità ta ' turbina tal-gass aeroderivative se titjieb, iżda l-enerġija u l-effiċjenza termali ta ' l-unità kollha se jkunu wkoll imtejba b'mod sinifikanti, u l-ossidu tan-nitroġenu l-emissjonijiet se jitnaqqsu b'mod sinifikanti.
It-tieni huwa disinn ta 'komponent ta' effiċjenza għolja. Disinn ta 'komponent ta' effiċjenza għolja jiffoka fuq disinn ta 'kompressur ta' effiċjenza għolja u disinn ta 'turbini ta' effiċjenza għolja. Id-disinn tal-kompressur ta 'effiċjenza għolja se jkompli jegħleb id-diffikultajiet tekniċi ta' veloċità għolja u effiċjenza għolja u veloċità baxxa u konfini ta 'żieda għolja ffaċċjati mill-kompressuri. Kif muri fil-Figura 3, id-disinn tat-turbini se jkompli jiżviluppa fid-direzzjoni ta 'effiċjenza għolja, reżistenza għat-temperatura għolja u ħajja twila.
