Повышение экономичности и надежности газотурбинных установок за счет применения аддитивных технологий

Результат исследования возможности повышения экономичности, надежности и технологичности существующих газотурбинных установок (ГТУ) за счет применения аддитивных технологий, позволяющих создавать рекуператоры со степенями регенерации, достигающих значений 90...95%. Приведены характеристики ГТУ Teeda 3.13 МВт (Иран), ГТУ ОДК Пермские моторы ГТУ-4П 4.13 МВт (Россия), ГТУ Siemens SGT-100 5.1 МВт (Германии), ГТУ Solar Turbines TAURUS 60 5.67 МВт (США). Исследования проводились с использованием методик и программ Высшей школы энергетического машиностроения по расчету тепловых схем ГТУ. Получены зависимости эффективного КПД, коэффициента полезной работы, эффективной удельной работы и удельного расхода условного топлива исследуемых ГТУ от степени повышения давления в компрессоре и степени регенерации. Решение проблемы повышения степени регенерации в ГТУ (выше 0,9) требует разработки специальных конструкций теплообменных матриц рекуператора, что возможно только с применением аддитивных технологий и новых жаропрочных материалов. Перспективные рекуператоры обладают более сложной конструкцией теплообменных матриц, что обеспечивает высокую компактность. Такие технические решения могут обеспечить разработку и создание принципиально новых конструкций теплообменных аппаратов ГТУ и существенно повысить их технические характеристики.

1. H. Omar, A. Kamel, M. Alsanousi. Performance of Regenerative Gas Turbine Power Plant. Energy Power Eng 2017; (9): 136 – 146.

2. Теплообменные аппараты технологических подсистем турбоустановок. К. Э. Аронсон, В. А. Рассохин, Ю. М. Бродов [и др.]. Машиностроение. Энциклопедия в 40 томах. Москва. Издательство Инновационное машиностроение. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МАШИН. ISBN 978-5-9907638-5-2. 2016: 472.

3. Турбинные установки. Машиностроение. Н. Н. Виноградов, О. А. Владимирский, В. А. Рассохин [и др.]. Энциклопедия в сорока томах. Москва. Научно-техническое издательство Машиностроение. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МАШИН. ISBN 978-5-94275-696-3. 2015: 1030.

4. Investigation of Biomass Integrated Air Gasification Regenerative Gas Turbine Power Plants. M. E. Abdalla, S. A. Abdalla, S. A. A. Taqvi, S. R. Naqvi, W. H. Chen. Energies 2022; (15): 741.

5. Regenerative Gas Turbine Power Plant. M. E. Abdalla, S. Pannir, A. Hussein Ahmed, A. Mahyob, S. A. Abdalla. Performance & Evaluation. Purdue University: West Lafayette, IN, USA 2021: 2694. 6. M. N. Khan, I. Tlili. New approach for enhancing the performance of gas turbine cycle: A comparative study. Results. Eng 2019; (2): 100 – 108.

6. G. Gonca. The effects of turbine design parameters on the thermo-ecologic performance of a regenerated gas turbine running with different fuel kinds. Appl Therm Eng 2018; (137): 419 – 429.

7. Расчет тепловой схемы газотурбинной установки. В. В. Барсков, В. А. Рассохин, Н. А. Забелин [и др.]. учебное пособие. СанктПетербургский политехнический университет Петра Великого. Санкт-Петербург. Изд-во Политехн. ун-та 2018: 38.

8. Лаптев М. А., Барсков В. В., Рассохин В. А. Перспективные газотурбинные установки с внешним подводом теплоты. Современные технологии и экономика энергетики. Материалы Международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого 2021.142 – 144.

9. Программа расчёта малорасходных одноступенчатых турбин конструкции ЛПИ осевого и радиального типа (ONE1). В. А. Рассохин, В. В. Барсков, В. К. Ядыкин [и др.]. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019663503 Российская Федерация.. № 201966230. заявл. 08.10.2019. опубл. 17.10.2019. заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого” (ФГАОУ ВО “СПбПУ”). 2019.

10. Программа расчёта малорасходных двух и более ступенчатых турбин конструкции ЛПИ осевого и радиального типа (TWO2). В. А. Рассохин, В. В. Барсков, В. К. Ядыкин, А. И. Сметанкин. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019663417 Российская Федерация. № 2019662344. заявл. 08.10.2019. опубл. 16.10.2019. заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого” (ФГАОУ ВО “СПбПУ”). 2019.