Плохо обработанные стопорные кольца проточили подшипники, словно резцом.

Плохо обработанные стопорные кольца проточили подшипники, словно резцом.

К примеру, экономия на производстве стопорных колец для подшипников турбины резко сокращает ресурс узла в целом. Банальные острые заусенцы по краям проделанных в них отверстий приводят к плачевным итогам: вместо того чтобы фиксировать подшипники, кольца протачивают их.

Неоригинальный турбокомпрессор Cummins/Holset

Продолжение темы про некачественную обработку деталей. На столе у экспертов — турбина с повышенным люфтом вала и повреждениями крыльчаток.

турбонаддув

С виду — оригинальная турбина Holset. На самом деле — некачественная копия, которую сложно вычислить по внешнему виду.

С виду — оригинальная турбина Holset. На самом деле — некачественная копия, которую сложно вычислить по внешнему виду.

Разбор турбины выявил присутствие частиц металла в масляных каналах, глубокие кольцевые канавки на шейках вала, износ поверхностей опорных подшипников и трещины на одном из них. Вдобавок обнаружено разрушение упорного подшипника и уплотнительных колец картриджа.

Такой сильный абразивный износ деталей подшипникового узла посторонними частицами металла вызвали всего лишь заусенцы на масляных каналах, которые нерадивый изготовитель поленился убрать.

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett для дизельного мотора 1.6 HDI.

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett для дизельного мотора 1.6 HDI.

Очень часто на экспертизу приходят турбины с неправильной настройкой механизма регулировки давления наддува. Теневые изготовители либо делают эту процедуру некорректно, либо вообще ее не производят. Обычно это приводит к появлению ошибок в блоке управления мотором по системе наддува и даже переходу двигателя в аварийный режим.

В случае турбин с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) игнорирование его настройки особенно опасно как для самого турбокомпрессора, так и для двигателя.

турбонаддув

В крайнем положении лопатки регулируемого соплового аппарата (РСА) полностью перекрывают проточную часть турбины.

В крайнем положении лопатки регулируемого соплового аппарата (РСА) полностью перекрывают проточную часть турбины.

Вскрыв подобную турбину, эксперты обнаружили неправильную настройку камеры управления РСА. Лопатки системы были полностью сомкнуты, и отработавшие газы вообще не могли проходить дальше. В результате пуск двигателя был попросту невозможен.

Вдобавок на этой турбине обнаружились и другие распространенные проблемы дешевых копий. Между центральным корпусом турбины и улитками не было обязательных уплотнительных колец. Либо их забыли поставить, либо даже не думали этого делать.

Ну и классика жанра — слишком высокий дисбаланс вала турбины. Из-за него идет повышенный износ подшипников, и ресурс турбокомпрессора резко сокращается.

***

Покупка откровенно дешевых аналогов оригинальных турбин на деле только увеличивает расходы владельца. Очень часто такие заменители неработоспособны изначально. Учитывая стоимость копии, а также ремонт для приведения ее в чувство, на выходе получаем сумму, которой с лихвой бы хватило на покупку и установку оригинального узла. Вместе с ним владелец получает гарантию от производителя с мировым именем и уверенность в качестве и длительном ресурсе продукта.

Благодарим за помощь в подготовке материала компанию «Турбомастер» (www.turbomaster.ru)

Суррогаты: чем опасны неоригинальные турбины

Аналоги и заменители на рынке автомобильных запчастей всегда были, есть и будут. В одних случаях они являются разумной альтернативой, а в других — необдуманной экономией, особенно когда дело касается ответственных узлов и агрегатов, например турбокомпрессоров.

Суррогаты: чем опасны неоригинальные турбины

Фото: «Турбомастер»

обкатка дизельного двигателя

Перед прочтением этой статьи настоятельно рекомендуем Вам прочитать статью что такое обкатка и зачем она нужна. В этой статье мы рассмотрим особенности обкатки современных дизельных двигателей, оснащенных системой common rail.

Сегодня ни для кого не секрет, что современные дизельные двигатели являются более экономичными и эффективными чем бензиновые. Дизельный двигатель обладает большим КПД, чем бензиновый. И именно поэтому он применяется в коммерческом транспорте, строительной технике, генераторах и даже в военной технике. Но ничего просто так не бывает, и за это придется расплачиваться более сложным техническим устройством, большим весом и меньшей надежностью.

Рассмотрим техническое устройство современных дизельных двигателей. Чем они отличаются?

Современные дизельные двигатели оснащены электронной системой впрыска Common Rail

Одним из основных отличий современных дизелей является наличие сложной и дорогостоящей топливной системы. Сommon Rail —  переводится как «Общая Рампа», что  означает  Система Common Rail напоминает систему впрыска топлива обычного инжекторного двигателя с двумя различиями: очень высокое давление и впрыск топлива непосредственно в цилиндр. 

Такая система позволяет сделать дизельный двигатель более эластичным (тяговитым) и экономичным. Также многие, наверное, заметили, что современные грузовые автомобили практически не выбрасывают клубы черного дыма при разгоне, чего не скажешь про какой-нибудь старый «Камаз».

Также система Common Rail позволила повысить мощность дизельного двигателя на 25 % по сравнению с двигателем того же объема, оборудованным механическим ТНВД.




Наличие турбонаддува

Большинство двигателей оснащаются турбонаддувом, который увеличивает КПД дизельного двигателя. На оборотах свыше 3000 об/мин дизельный двигатель, который не оборудован турбонаддувом уже не в состоянии всасывать достаточное количество воздуха. Для того чтобы двигатель был более экономичным, и по кривой мощности и крутящего момента был ближе к  своим бензиновым аналогам, его оснащают турбонаддувом.





Кстати, интересный факт — основной износ турбины любого ДВС происходит при запуске и остановке двигателя. Т.к. при запуске отсутствует давление масла в двигателе — масло не поступает в турбину, а в момент первых вспышек в камерах сгорания она раскручивается до 20 000 об/мин. И на таких оборотах происходит «сухое» трение в подшипнике скольжения вала турбины. А при остановке — разогретая до 300-400 градусов Цельсия турбина останавливается, и циркуляция масла через подшипник скольжения прекращается. В результате от высоких температур и отсутствии охлаждения потоком масла — подшипник покрывается слоем нагара.

Система EGR




В переводе с английского Exhaust Gas Recirculation означает система рециркуляции картерных газов. Функция данной системы  — направлять часть выхлопных газов обратно в двигатель. Благодаря этой системе камеры сгорания обрастают нагаром быстрее. Практически на каждом современном двигателе стоит эта система.




Так выглядит сам клапан EGR. Не трудно догадаться что весь образовавшийся налет добавляет сажи в систему питания двигателя. Единственный верный путь избежать этого — отключить клапан EGR программно или механически в зависимости от его типа. Это еще и добавит тяги двигателю, благодаря тому что на низких оборотах больше выхлопных газов будет проходить через турбину, и следовательно, поступать больше воздуха в двигатель.


Во всем остальном конструкция дизельных двигателей осталась традиционной, добавляются только различные «лишние» механизмы, которые уменьшают надежность.

Обкатка дизельного двигателя

Благодаря многолетнему опыту реализации стендов для испытания двигателей, сотрудничеству с компаниями — представителями ведущих представителей таких компаний, как Volvo, Komatsu, Liebherr, НАМИ, Камаз и т. д. нами был накоплен огромный опыт в области испытаний, эксплуатации и ремонту дизельных двигателей.


На основе этого опыта мы можем дать несколько очень важных рекомендаций по обкатке и эксплуатации дизельного  двигателя.

Большинство стендов приобретаются для испытания двигателей в соответствии с ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.

Но многие клиенты используют стенд не только для проведения испытаний, но и для бережной обкатки дизельных двигателей после ремонта.


И так, какие же правильно обкатывать дизельный двигатель?

1) Добавлять в дизельное топливно масло для двухтактных двигателей.


Сов

ет достаточно странный, но поможет продлить жизнь топливному насосу и форсункам.

В борьбе за экологию производители топлива стремятся как можно сильнее уменьшить содержание серы в дизельном топливе. Именно она является смазкой для трущихся деталей и плунжеров в топливном насосе. 

Несмотря на устоявшееся мнение о том, что отечественная «солярка» низкого качества — содержание серы в ней ниже чем в образцах из Евросоюза. Соответственно смазывающие свойства у нее хуже. Это вызывает ускоренный износ топливного насоса, а стружка, которая в нем появляется, изнашивает седла запорных игл в форсунках.

На фото можно увидеть результат «пескоструйки» металлической стружкой седла запорной иглы в форсунке Common Rail. А теперь посчитайте стоимость замены комплекта ТНВД + форсунки + работы по замене и промывке топливного бака. Добавьте туда еще и потери при простое. Страшно?


Тогда  покупайте самое обычно масло для 2Т двигателей и смело заливайте в бак в пропорции 1:80. Данная методика уже опробована и давно применяется опытными водителями грузового транспорта.


Не переживайте из-за образования лишнего нагара в цилиндрах, его больше не станет от добавления масла. Во-первых процесс сгорания топлива  в дизельном двигателе быстрее, а значит маленький «взрыв» просто отрывает все лишнее. Во-вторых читайте пункт 3, он имеет большую эффективность в борьбе с лишним нагаром.


2) Не глушить двигатель после езды под нагрузкой


Эта рекомендация часто есть в руководстве по эксплуатации. Но мы же в России, кто его читает? А даже если читают — как правило мало кто задумывается что после того как мы ехали с большой скоростью необходимо остудить турбину. Особенно когда мы приехали на работу или в магазин — все спешат как можно быстрее убежать по своим делам. А зря.

Как мы уже выяснили — основной износ турбина любого двигателя получает при запуске и остановке. Если в случае с запуском мы ничего не можем с этим поделать, то останавливать двигатель мы вполне можем, подождав 2-3 минуты после остановки. Да, это не удобно. Да, не всегда мы об этом помним. НО ведь уже давно придумана такая замечательная вещь как ТУРБОТАЙМЕР. И он стоит в разы дешевле, чем замена турбонагнетателя.

3) Отключить клапан EGR

Да, Вы лишитесь гарантии. Да, для этого нужно перепрошить ЭБУ двигателя. Да, это тоже стоит денег.

Мы просто оставим здесь эту фотографию. Решайте для себя сами.





Во всем остальном при прохождении обкатки дизельного двигателя следует руководствоваться рекомендациями из этой статьи.


Если у Вас остались вопросы, или Вас интересует оборудование для испытаний — свяжитесь с нашими специалистами или напишите нам на почту.

Турбина — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Поиск

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина выше представлена ​​в масштабе с человеком. ^[1]

Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или дымовые газы, и превращает ее во вращательное движение самого устройства. ^[2] Турбины обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и двигательных установках. Турбины — это машины (в частности, турбомашины), потому что турбины передают и изменяют энергию. Простая турбина состоит из ряда лопастей — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных материалов — и позволяет жидкости поступать в турбину, толкая лопасти. Эти лопасти вращаются, пока жидкость проходит через них, захватывая часть энергии в виде вращательного движения. Жидкость, протекающая через турбину, теряет кинетическую энергию и выходит из турбины с меньшей энергией, чем в начале. ^[2]

Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы. Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны из-за того факта, что почти вся электроэнергия производится путем преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с помощью генератора. ^[2]

Тепловые двигатели

основной артикул

Тепловые двигатели используют турбины (а также поршни), поскольку они могут эффективно извлекать энергию из жидкостей. Кроме того, турбины требуют довольно небольшого обслуживания.

Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одним из наиболее гибких типов турбин. Одним из конкретных применений этих газовых турбин являются реактивные двигатели. ^[2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива. Когда эта смесь воспламеняется, она подвергается быстрому расширению. Расширяющийся воздух нагнетается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большие высоты не влияют на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах. ^[3] . Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

Рис. 2. Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе. Дымовые газы в этом случае возникают в результате сжигания природного газа. ^[3]

Производство электроэнергии

Гидроэнергетика

основной артикул и | 3D модель

Рисунок 3. Схема гидроэлектростанции. ^[5]

На гидроэлектростанциях вода удерживается за плотиной и сбрасывается через водовод. Вода, обладающая кинетической и потенциальной энергией, попадает на турбину, которая вращает вал, соединенный с генератором, вырабатывая таким образом электричество. Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

Конструкция гидротурбин одинакова для разных типов гидроэлектростанций (для получения дополнительной информации см. Русловые гидроэлектростанции и водохранилища). Ряд лопастей прикреплен к некоторому вращающемуся валу или пластине. Затем вода проходит через турбину по лопастям, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается на генератор, где вырабатывается электричество. Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в различных ситуациях. Каждый тип турбины создается для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется (примеры различных типов гидроэнергетических турбин включают турбины Фрэнсиса, турбины Каплана и турбины Пельтона). Есть много факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, гидроэлектрический расход и стоимость. ^[6]

На этих сооружениях обычно используются два типа турбин, выбор которых зависит от характеристик гидроэлектростанции. Это реактивные турбины и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах, нажмите здесь.

Рисунок 4. Схема ветряной турбины. ^[7]

Ветер

основной артикул и | 3D-модель

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными турбинами. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первыми из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета, чтобы ловить воздух, заставляя лопасти вращаться. Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию. Наконец, башня представляет собой большую подставку, на которой установлены лопасти и гондола. ^[8]

Для дальнейшего чтения

• Генератор
• Кинетическая энергия
• Электричество
• Ротор
• Жидкость
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons. (2 сентября 2015 г.). Турбина Philippsburg [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Turbine_Philippsburg-1.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2.3} Словарь энергии, под редакцией Катлера Дж. Кливленда и Кристофера Г. Морриса, Elsevier, 2014. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral-proquest-com.ezproxy.lib.ucalgary.ca/lib/ucalgary -электронные книги/detail.action?docID=1821967.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Energy.gov. (2 сентября 2015 г.). Как работают газовые турбины [Онлайн]. Доступно: http://energy. gov/fe/how-gas-turbine-power-plants-work
4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
5. ↑ Викисклад. (2 сентября 2015 г.). Водяная турбина [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_turbine.svg.
6. ↑ BrightHub Engineering. (2 сентября 2015 г.). Что такое гидравлические турбины? [Онлайн]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/
7. ↑ Викисклад. Схема ветрогенератора [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_diagram.svg
8. ↑ Энергетический центр Висконсина. (2 сентября 2015 г.). Детали турбины [Онлайн]. Доступно: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html

турбина | Определение, типы и факты

ветряные турбины

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Жан-Виктор Понселе

Похожие темы:

газотурбинный двигатель ветряная мельница водяная турбина мощность удельная скорость паровая турбина

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

турбина , любое из различных устройств, преобразующих энергию потока жидкости в механическую энергию. Преобразование обычно осуществляется путем пропускания жидкости через систему стационарных каналов или лопастей, которые чередуются с каналами, состоящими из ребристых лопастей, прикрепленных к ротору. Организовав поток таким образом, что тангенциальная сила или крутящий момент воздействует на лопасти ротора, ротор вращается и совершается работа.

Турбины можно разделить на четыре основных типа в зависимости от используемых жидкостей: вода, пар, газ и ветер. Хотя одни и те же принципы применимы ко всем турбинам, их конкретные конструкции достаточно различаются, чтобы заслуживать отдельного описания.

Водяная турбина использует потенциальную энергию, возникающую из-за разницы высот между водохранилищем выше по течению и уровнем воды на выходе из турбины (отводящий канал), для преобразования этого так называемого напора в работу. Водяные турбины являются современными преемниками простых водяных колес, которым около 2000 лет. Сегодня гидротурбины в основном используются для производства электроэнергии.

Однако наибольшее количество электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами, соединенными с электрическими генераторами. Турбины приводятся в движение паром, вырабатываемым либо в генераторе, работающем на ископаемом топливе, либо в атомном генераторе. Энергию, которую можно извлечь из пара, удобно выражать через изменение энтальпии на турбине. Энтальпия отражает как тепловую, так и механическую формы энергии в процессе течения и определяется как сумма внутренней тепловой энергии и произведения давления на объем. Доступное изменение энтальпии через паровую турбину увеличивается с температурой и давлением парогенератора и с уменьшением давления на выходе из турбины.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

Для газовых турбин энергия, извлекаемая из жидкости, также может быть выражена через изменение энтальпии, которое для газа почти пропорционально перепаду температуры на турбине. В газовых турбинах рабочим телом является воздух, смешанный с газообразными продуктами сгорания. Большинство газотурбинных двигателей включают как минимум компрессор, камеру сгорания и турбину. Обычно они монтируются как единое целое и работают как полный первичный двигатель в так называемом открытом цикле, когда воздух всасывается из атмосферы, а продукты сгорания, наконец, снова выбрасываются в атмосферу. Поскольку успешная работа зависит от интеграции всех компонентов, важно рассматривать все устройство, которое на самом деле является двигателем внутреннего сгорания, а не только турбину. По этой причине газовые турбины рассматриваются в статье как двигатели внутреннего сгорания.

Энергия ветра может быть извлечена с помощью ветряной турбины для производства электроэнергии или для откачивания воды из колодцев. Ветряные турбины являются преемниками ветряных мельниц, которые были важными источниками энергии с позднего средневековья до 19 века.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Fred Landis

Водяные турбины обычно делятся на две категории: (1) импульсные турбины, используемые для высокого напора воды и низкого расхода, и (2) реактивные турбины, обычно используемые для напора менее 450 метров и умеренного или высокого скорости потока. Эти два класса включают в себя основные широко используемые типы, а именно импульсную турбину Пелтона и реактивные турбины типа Фрэнсиса, пропеллерные, Каплана и Дериаза. Турбины могут быть расположены как с горизонтальным, так и, чаще, с вертикальным валом. Для каждого типа возможны широкие конструктивные изменения для соответствия конкретным местным гидравлическим условиям. Сегодня большинство гидравлических турбин используются для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях.

Импульсные турбины

В импульсной турбине потенциальная энергия или напор воды сначала преобразуется в кинетическую энергию путем выпуска воды через сопло правильной формы. Струя, выбрасываемая в воздух, направляется на изогнутые ковши, закрепленные на периферии рабочего колеса, для извлечения энергии воды и преобразования ее в полезную работу.

Современные импульсные турбины основаны на конструкции, запатентованной в 1889 году американским инженером Лестером Алленом Пелтоном. Свободная струя воды ударяется о лопатки турбины по касательной. Каждый ковш имеет высокий центральный гребень, так что поток разделяется так, что желоб остается с обеих сторон. Колеса пелтона подходят для высокого напора, обычно более 450 метров, при относительно низком расходе воды. Для максимальной эффективности скорость кончика литника должна равняться примерно половине скорости ударной струи. КПД (работа, производимая турбиной, деленная на кинетическую энергию свободной струи) может превышать 91 процент при работе с 60–80 процентами полной нагрузки.

Мощность данного колеса можно увеличить, используя более одного жиклера. Двухструйные устройства являются общими для горизонтальных валов. Иногда на один вал монтируются два отдельных бегунка, приводящих в движение один электрогенератор. Агрегаты с вертикальным валом могут иметь четыре или более отдельных форсунок.

Если электрическая нагрузка на турбину изменяется, ее выходная мощность должна быть быстро отрегулирована в соответствии с потребностями. Это требует изменения расхода воды, чтобы поддерживать постоянную скорость генератора. Скорость потока через каждую форсунку регулируется расположенным в центре копьем или иглой тщательной формы, которая скользит вперед или назад под управлением гидравлического серводвигателя.

Надлежащая конструкция иглы гарантирует, что скорость воды, выходящей из форсунки, остается практически неизменной независимо от отверстия, обеспечивая почти постоянную эффективность в большей части рабочего диапазона. Нецелесообразно резко уменьшать расход воды, чтобы соответствовать уменьшению нагрузки. Это может привести к разрушительному скачку давления (гидравлическому удару) в подающем трубопроводе или затворе. Таких всплесков можно избежать, добавив временное разливное сопло, которое открывается, когда основное сопло закрывается, или, что чаще, частично вставляя дефлекторную пластину между струей и колесом, отводя и рассеивая часть энергии, пока игла медленно закрывается.

Еще один тип импульсной турбины — турботурбина. Струя падает под косым углом на бегунок с одной стороны и продолжает движение по единственному пути, выходя с другой стороны бегуна. Этот тип турбины использовался в агрегатах среднего размера с умеренно высоким напором.

Реакционные турбины

В реактивной турбине силы, приводящие в движение ротор, достигаются реакцией ускоряющегося потока воды в рабочем колесе при падении давления. Принцип реакции можно наблюдать в ротационном дождевателе для газонов, где выходящая струя вращает ротор в противоположном направлении. Из-за большого разнообразия возможных конструкций рабочих колес реактивные турбины могут использоваться в гораздо большем диапазоне напоров и скоростей потока, чем импульсные турбины. Реакционные турбины обычно имеют спиральный входной корпус с регулирующими заслонками для регулирования расхода воды. На входе часть потенциальной энергии воды может быть преобразована в кинетическую энергию по мере ускорения потока. Энергия воды впоследствии извлекается в роторе.

Как отмечалось выше, широко используются четыре основных типа реактивных турбин: Каплана, Фрэнсиса, Дериаза и пропеллерного типа. В турбинах Каплана с неподвижными лопастями и турбинах Каплана с регулируемыми лопастями (названных в честь австрийского изобретателя Виктора Каплана) через машину проходит осевой поток. Турбины типа Фрэнсиса и Дериаза (в честь американского изобретателя британского происхождения Джеймса Б. Фрэнсиса и швейцарского инженера Пола Дериаза соответственно) используют «смешанный поток», когда вода входит радиально внутрь и выходит в осевом направлении. Рабочие лопатки на турбинах Фрэнсиса и пропеллерах состоят из неподвижных лопастей, в то время как в турбинах Каплана и Дериаза лопасти могут вращаться вокруг своей оси, которая находится под прямым углом к ​​главному валу.

Турбины, работающие исключительно на водороде в трубопроводе

Водородно-газовая турбина.

Глобальное обязательство сократить выбросы парниковых газов и уменьшить, если не обратить вспять, глобальное потепление привело к необходимости декарбонизации экономики. Необходимы доступные и эффективные альтернативы ископаемому топливу.

Давний кандидат на роль экологически чистого топлива будущего. Водород можно получать из воды с использованием солнечной или ветровой электроэнергии. Эти возобновляемые источники меняются в зависимости от погоды, но водород может обеспечить стабильность, поскольку его можно хранить и повторно преобразовывать в электричество по требованию без выбросов углерода. Однако переход к водородной экономике сталкивается со многими проблемами, поскольку водород необходимо хранить, транспортировать и использовать экономично и безопасно.

Переход на водородные турбины

Компания Mitsubishi Power, входящая в состав Mitsubishi Heavy Industries Group, начала производство газовых турбин в 1960-х годах. В 1990-х годах растущая потребность в энергетической безопасности для снижения зависимости Японии от импорта ископаемого топлива стимулировала исследования в области водорода. С 2010 года декарбонизация стала ключевым фактором, а неотложность изменения климата ускорила развитие. «Как и у многих, мой дом находится всего в двух метрах над уровнем моря, и я все больше боюсь, что он будет затоплен из-за глобального потепления», — говорит Сатоши Танимура, ведущий инженер Mitsubishi Power. «Развитие водородных технологий ускорит переход к действительно безуглеродному обществу».

В 2018 году команда Танимура при поддержке Японской организации по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) разработала газовую турбину, которая работает на 30% водорода и 70% природного газа, что является важным шагом на пути к безуглеродному обществу. . Их турбина на смешанном топливе производит примерно на 10% меньше CO2, чем турбина, работающая только на природном газе. Команда работает над тем, чтобы к 2025 году разработать турбину, полностью работающую на водороде.

Водородно-газовые турбины имеют много экологических и экономических преимуществ, и Mitsubishi Power стремится облегчить переход. Их турбины могут быть установлены на существующих электростанциях и могут работать на менее чистых формах водорода, который можно транспортировать в любой форме, от жидкого водорода до аммиака. Они также могут работать на электростанциях с комбинированным циклом, которые более эффективны, поскольку используют избыточное тепло для выработки пара, питающего вторую турбину. «Мы уже достигли эффективности выработки электроэнергии на 64 % на нашей парогазовой электростанции, — говорит Танимура. «Теоретически мы можем улучшить это, повысив температуру сгорания газов».

Испытательный стенд в Такасаго, Япония, для совместного сжигания водорода.

Решение всех вопросов в одном месте

Завод Mitsubishi Power площадью миллион квадратных метров в Такасаго, недалеко от Кобе, Япония, объединяет этапы исследований и разработок, проектирования, производства и проверки газовых турбин в одном месте. На объекте есть собственная электростанция, и когда спрос на энергию падает весной и летом, газовые турбины отправляются в лабораторию, чтобы подтвердить, удалось ли с помощью последних усовершенствований добиться более высоких температур, более высокой эффективности и более низких выбросов оксидов азота.

Mitsubishi Heavy Industries производит ряд продуктов, от химических заводов до реактивных двигателей и ветряных турбин, и вся информация и технологии передаются через их Центр исследований и инноваций. Сюда входят исследовательская турбина, оборудование для испытаний на сгорание и трехмерный принтер для крупных деталей газовых турбин. «Поскольку мы производим, тестируем и ремонтируем наши собственные детали здесь, мы можем разрабатывать и проверять продукты в рамках быстрого цикла обратной связи, что снижает затраты», — говорит Танимура. «Это также ключевое место, где молодые инженеры могут узнать о наших процессах».

Большим успехом стало снижение обратного воспламенения, когда высокая скорость воспламенения водорода означает, что пламя может выстрелить обратно в приближающееся топливное сопло. «Это приводит к катастрофическому отказу системы», — объясняет Танимура. «Мы уменьшили сопло и улучшили смешивание воздуха и топлива, что предотвращает обратное вспыхивание».

Выход на мировой уровень с водородом

Mitsubishi Power является неотъемлемой частью нескольких международных проектов, уже ускоряющих развитие водородной экономики. В Нидерландах на электростанции Vattenfall установлены три газотурбинных агрегата Mitsubishi M701F, каждый из которых может генерировать до 440 мегаватт электроэнергии — этого достаточно для питания более 60 000 домов. Это часть проекта Hydrogen-to-Magnum, целью которого является преобразование одной газотурбинной установки для работы на 100% водороде к 2027 году. Водород, полученный из природного газа, хранится в близлежащих подземных соляных кавернах, а выбрасываемый CO2 закачивается под северную Море. Конечная цель состоит в том, чтобы создать водород на месте, используя электроэнергию, вырабатываемую ветром. Такие проекты сократят выбросы CO2 на две мегатонны в год и предотвратят устаревание электростанций, работающих на природном газе.

Электростанция Магнум в Нидерландах.

В США западные штаты поставили перед собой амбициозные цели по декарбонизации, многие из которых стремятся к полностью безуглеродному электричеству к 2050 году. На Среднем Западе есть стабильные поставки ветровой и солнечной энергии, а многие подземные соляные пещеры могут обеспечить дешевое хранение водорода. . «Мы увидели здесь прекрасную возможность для бизнеса, — говорит Танимура. «Поэтому мы объединили усилия с Magnum Development и губернатором штата Юта, чтобы запустить проект Advanced Clean Energy Storage». К 2025 году газовые турбины Mitsubishi Power будут установлены на межгорной электростанции, которая будет поставлять электроэнергию в Лос-Анджелес. К 2045 году завод перейдет на 100% водородную энергию9.0005

«Водород необходим для зеленого будущего», — говорит Танимура. «Это область, в которой мы можем использовать сильные стороны нашей компании в области технологий крупных газовых турбин».

Газовые турбины для производства электроэнергии

Газовые турбины для производства электроэнергии: введение

Использование газовых турбин для производства электроэнергии восходит к 1939 году. Сегодня газовые турбины являются одной из наиболее широко используемых технологий производства электроэнергии. Газовые турбины представляют собой тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), в котором при сжигании воздушно-топливной смеси образуются горячие газы, которые вращают турбину для производства энергии. Именно производство горячего газа во время сгорания топлива, а не само топливо дает название газовым турбинам.

Как работает газовая турбина

Газовые турбины состоят из трех основных секций, установленных на одном валу: компрессора, камеры сгорания (или камеры сгорания) и турбины.

Компрессор может быть осевым или центробежным. Компрессоры с осевым потоком более распространены в электроэнергетике, поскольку они имеют более высокую скорость потока и эффективность. Компрессоры с осевым потоком состоят из нескольких ступеней вращающихся и неподвижных лопастей (или статоров), через которые воздух проходит параллельно оси вращения и постепенно сжимается по мере прохождения каждой ступени. Ускорение воздуха через вращающиеся лопасти и диффузия статоров увеличивает давление и уменьшает объем воздуха. Хотя тепла не добавляется, сжатие воздуха также вызывает повышение температуры.

Поскольку компрессор должен достичь определенной скорости, прежде чем процесс сгорания станет непрерывным или самоподдерживающимся, начальный импульс передается ротору турбины от внешнего двигателя, статического преобразователя частоты или самого генератора. Компрессор должен плавно ускоряться и достигать скорости воспламенения, прежде чем можно будет подать топливо и произойдет воспламенение. Скорость турбины сильно различается в зависимости от производителя и конструкции: от 2 000 оборотов в минуту (об/мин) до 10 000 об/мин. Первоначальное зажигание происходит от одной или нескольких свечей зажигания (в зависимости от конструкции камеры сгорания). Как только турбина достигает самоподдерживающейся скорости — выше 50% от полной скорости — выходной мощности достаточно для привода компрессора, сгорание продолжается, и система запуска может быть отключена.

Газовые турбины могут использовать различные виды топлива,

включая природный газ, мазут и синтетическое топливо. В газовых турбинах сгорание происходит постоянно, в отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых сгорание происходит периодически.

Характеристики газовых турбин: авиационные или газовые турбины для тяжелых условий эксплуатации?

Термодинамический процесс, используемый в газовых турбинах, называется циклом Брайтона. Двумя важными рабочими параметрами являются степень сжатия и температура обжига. Топливно-энергетическая эффективность двигателя оптимизируется за счет увеличения разницы (или отношения) между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на входе. Эта степень сжатия зависит от конструкции. Газовые турбины для выработки электроэнергии могут быть как промышленного (с тяжелой рамой), так и авиационного исполнения. Промышленные газовые турбины предназначены для стационарного применения и имеют более низкую степень повышения давления – обычно до 18:1. Авиационные газовые турбины представляют собой более легкие компактные двигатели, адаптированные к конструкции авиационных реактивных двигателей, которые работают при более высоких степенях сжатия — до 30: 1. Они предлагают более высокую эффективность использования топлива и более низкие выбросы, но меньше и имеют более высокие первоначальные (капитальные) затраты. Авиационные газовые турбины более чувствительны к температуре на входе в компрессор.

Температура, при которой работает турбина (температура горения), также влияет на КПД, причем более высокие температуры приводят к более высокому КПД. Однако температура на входе в турбину ограничена тепловыми условиями, которые могут быть допущены металлическим сплавом лопаток турбины. Температура газа на входе в турбину может составлять от 1200ºC до 1400ºC, но некоторые производители повысили температуру на входе до 1600ºC за счет инженерных покрытий лопаток и систем охлаждения для защиты металлургических компонентов от термических повреждений.

Из-за мощности, необходимой для привода компрессора, эффективность преобразования энергии для газотурбинной электростанции простого цикла обычно составляет около 30 процентов, причем даже в самых эффективных конструкциях она составляет около 40 процентов. Большое количество тепла остается в выхлопных газах, температура которых составляет около 600ºC на выходе из турбины. За счет рекуперации этого отработанного тепла для производства более полезной работы в конфигурации с комбинированным циклом КПД газотурбинной электростанции может достигать 55–60 процентов. Однако существуют эксплуатационные ограничения, связанные с работой газовых турбин в режиме комбинированного цикла, в том числе более длительное время запуска, требования к продувке для предотвращения пожаров или взрывов, а также скорость разгона до полной нагрузки.

Сжатый воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунки. Топливо и сжатый воздух могут быть предварительно смешаны или сжатый воздух может подаваться непосредственно в камеру сгорания. Топливно-воздушная смесь воспламеняется в условиях постоянного давления, а горячие продукты сгорания (газы) направляются через турбину, где быстро расширяются и сообщают вращение валу. Турбина также состоит из ступеней, каждая из которых имеет ряд неподвижных лопастей (или сопел) для направления расширяющихся газов, за которыми следует ряд подвижных лопастей. Вращение вала заставляет компрессор всасывать и сжимать больше воздуха для поддержания непрерывного горения. Оставшаяся мощность на валу используется для привода генератора, вырабатывающего электроэнергию. Приблизительно от 55 до 65 процентов мощности, вырабатываемой турбиной, используется для привода компрессора. Для оптимизации передачи кинетической энергии от продуктов сгорания на вращение вала газовые турбины могут иметь несколько ступеней компрессора и турбины.


124924 _{. 0328}

Типовые рабочие характеристики новых газовых турбин

Gas turbine type	Power output (MW el)	Efficiency, Simple cycle (%), LHV	КПД, Комбинированный цикл (%), LHV
Aeroderivative	30-60	39-43	51-54
Small scale heavy duty	70-200	35-37	53-55
Большой масштабная служба	54-60

 

 

Wärtsilä Energy. Давайте подключимся.

Свяжитесь с нами

Типы турбин — GreenBug Energy

Современные типы турбин

Основные типы турбин, используемых сегодня.

Импульсные турбины

Пельтоновая турбина состоит из колеса с рядом разделенных лопаток, установленных вокруг его обода; струя воды с высокой скоростью направлена ​​по касательной на колесо. Струя ударяется о каждое ведро и разделяется пополам, так что каждая половинка поворачивается и отклоняется назад почти на 180º. Почти вся энергия воды расходуется на приведение в движение ведра, а отклоняющаяся вода попадает в сливной канал внизу.

Турбина Turgo аналогична турбине Pelton, но струя падает на плоскость рабочего колеса под углом (обычно от 20° до 25°), так что вода входит в рабочее колесо с одной стороны и выходит с другой. Следовательно, скорость потока не ограничивается вытекающей жидкостью, мешающей входящей струе (как в случае с турбинами Пельтона). Как следствие, турбина Турго может иметь рабочее колесо меньшего диаметра и вращаться быстрее, чем турбина Пелтона, при эквивалентном расходе.

Турбина с поперечным потоком  имеет барабанный ротор со сплошным диском на каждом конце и желобообразными «планками», соединяющими два диска. Струя воды входит в верхнюю часть ротора через изогнутые лопасти, выходя на дальнюю сторону ротора, проходя через лопасти во второй раз. Форма лопастей такова, что при каждом проходе через периферию ротора вода передает часть своего импульса, прежде чем упасть с небольшой остаточной энергией.

Реактивные турбины

Реактивные турбины используют набегающий поток воды для создания гидродинамической подъемной силы, приводящей в движение лопасти рабочего колеса. Они отличаются от импульсного типа наличием рабочего колеса, которое всегда работает внутри полностью заполненного водой корпуса.

Все реактивные турбины имеют диффузор, известный как «вытяжная труба», под рабочим колесом, через который сбрасывается вода. Напорная труба замедляет вытекающую воду и, таким образом, создает всасывание под рабочим колесом, что увеличивает эффективный напор.

Турбины гребного типа  в принципе аналогичны гребным винтам корабля, но работают в реверсивном режиме.

Набор входных направляющих лопаток пропускает поток к гребному винту, и они часто регулируются, чтобы можно было изменять поток, проходящий через машину. В некоторых случаях лопасти рабочего колеса также могут регулироваться, и в этом случае турбина называется Каплан . Механика для регулировки лопаток турбины и направляющих аппаратов может быть дорогостоящей и, как правило, более доступной для больших систем, но может значительно повысить эффективность в широком диапазоне потоков.

Турбина Фрэнсиса  по существу представляет собой модифицированную форму пропеллерной турбины, в которой вода течет радиально внутрь рабочего колеса и поворачивается, чтобы выйти в осевом направлении. Для средненапорных схем рабочее колесо чаще всего монтируют в спиральном корпусе с внутренним регулируемым направляющим аппаратом.

Поскольку турбина с поперечным потоком теперь является менее дорогостоящей (хотя и менее эффективной) альтернативой спиральному корпусу Фрэнсиса, эти турбины редко используются на объектах с выходной мощностью менее 100 кВт.

Пит-Фрэнсис . Турбина Фрэнсиса изначально проектировалась как машина с низким напором, установленная в открытой камере (или «яме») без спирального кожуха. Тысячи таких машин были установлены в Великобритании и других странах Европы с 1920-х по 1960-е годы. Несмотря на то, что это была эффективная турбина, в конечном итоге она была заменена пропеллерной турбиной, которая более компактна и быстрее работает при тех же условиях напора и расхода. Однако многие из этих турбин Фрэнсиса с «открытым лотком» или «настенной пластиной» все еще используются, поэтому эта технология по-прежнему актуальна для схем реконструкции.

Гравитационные турбины

Винт Архимеда веками использовался в качестве насоса, но лишь недавно стал использоваться в качестве турбины в обратном направлении. Его принцип работы такой же, как и у водяного колеса с овершотом, но продуманная форма спирали позволяет турбине вращаться быстрее, чем эквивалентное водяное колесо, и с высокой эффективностью преобразования энергии (более 80%). Однако они по-прежнему являются медленными машинами, которым требуется многоступенчатый редуктор для привода стандартного генератора. Ключевым преимуществом винта является то, что он устраняет необходимость в тонком сите и автоматической очистке экрана, поскольку большая часть мусора может безопасно проходить через турбину. Доказано, что винт Архимеда является «безопасной для рыб» турбиной.

Относительная эффективность

Водяная турбина, работающая с определенной скоростью, создает определенный поток. Если в реке недостаточно стока для удовлетворения этой потребности, турбина может начать осушать реку, и ее производительность быстро ухудшится. Поэтому он должен либо отключиться, либо изменить свою внутреннюю геометрию — процесс, известный как регулирование. Регулируемые турбины могут перемещать свои входные направляющие лопатки и/или рабочие лопасти, чтобы увеличивать или уменьшать количество потребляемого ими потока. Эффективность различных турбин неизбежно снизится, поскольку они потребляют меньший поток. Типичный вариант показан ниже. Поэтому важным фактором при сравнении различных типов турбин является их относительный КПД как в расчетной точке, так и при уменьшенном расходе. Например, турбины Пелтона и Каплана сохраняют очень высокий КПД при работе ниже проектного расхода; тогда как эффективность турбин Crossflow и Francis падает быстрее, если они работают с расходом ниже половины их нормального расхода.

Инновационные газовые турбины с водородом или без него

5 декабря 2020 г.

Рори Паскуайелло

Журнал Turbomachinery Magazine , ноябрь/декабрь 2020 г. ,

Энергия, возможно, является более чем постоянным изменением сектора Когда-либо. Ужесточение требований к выбросам последовало за изменением общественной поддержки экологической устойчивости.

Эффективность часто занимала центральное место в секторе турбомашин, но поскольку правительства во всем мире обещают к середине века углеродную нейтральность, конечная цель OEM-производителей стала более важной. В настоящее время ожидается, что газовые турбины будут сжигать больше видов топлива и будут более гибкими в своем применении, конкурируя при этом с ветровыми, солнечными и аккумуляторными системами.

«С водородом или без него технология газовых турбин продолжает развиваться».

Согласно сообщениям Международного энергетического агентства, производство природного газа будет оставаться сильным в течение десятилетий. Но такие альтернативы, как водород, вызвали повышенный интерес из-за качества чистого горения и государственной поддержки. Соответственно, большинство производителей предлагают турбины, которые могут работать на смеси природного газа и водорода. Они работают над созданием перспективных турбин, которые могут эффективно работать на 100% водороде или смеси с высоким содержанием водорода.

Ansaldo Energia AE94.3A F-класса выдает 495 МВт в комбинированном цикле и 992 МВт в конфигурации 2+1. газовые турбины для комбинированного цикла и пиковых рынков. Особенности гибкости включают работу с частичной нагрузкой, большой динамический диапазон и циклическую работу для поддержки возобновляемых источников энергии и потребностей крупных электростанций с комбинированным циклом.

Кроме того, компания увеличивает возможности сжигания водорода во всех новых и модернизируемых двигателях. Хитрость в разработке турбин на смешанном топливе заключается в том, чтобы уменьшить негативные побочные эффекты сжигания водорода, такие как снижение номинальных характеристик, что снижает выходную мощность и эффективность, увеличивает выбросы и снижает эксплуатационную гибкость. Компания уже наработала более 200 000 часов на топливе, обогащенном водородом, на своих двигателях AE9. Газовая турбина 4.3А.

Технология последовательного сжигания, такая как в турбинах Ansaldo Energia моделей GT26 и GT36, дает преимущества при сжигании водорода. Последние испытания под высоким давлением на полных режимах двигателя показали, что последовательное сгорание в двигателе подходит для сжигания водорода.

Самыми популярными газовыми турбинами Ansaldo Energia являются GT36 H-класса и AE94.3A F-класса. GT36 H-класса имеет мощность до 538 МВт и может использовать водород до 50% объема без снижения номинальных характеристик. Он хорошо подходит для установок с комбинированным циклом. АЕ94.3A F-класс выдает 495 МВт в режиме комбинированного цикла и 992 МВт в конфигурации 2+1. Он может сжигать до 25% водорода по объему. Дальнейшие улучшения находятся в стадии тестирования.

Газовая турбина GE 9HA.02[/caption]

GE Gas Power

Компания GE имеет хорошо известный портфель газовых турбин, который включает в себя турбины классов H, F, B и E, а также авиационные турбины. Турбины классов HA и F обеспечивают наибольшую топливную гибкость и мощность.

На способность компании заключать сделки, в частности на запчасти и модернизацию, повлияли ограниченные бюджеты клиентов и доступ к финансированию из-за цен на нефть и экономического спада. GE заявила, что ожидает, что на рынок электроэнергии по-прежнему будут влиять избыточные мощности в отрасли, усиление ценового давления со стороны конкуренции на обслуживание установленной базы и неопределенность сроков закрытия сделок. В 2020 году компания получила 32 заказа. Для сравнения, за первые три квартала 2019 года их было 52.. Компания остается ведущим производителем газовых турбин; по прогнозам, на него будет приходиться почти 30% единиц, произведенных в течение следующего десятилетия.

Турбина внутреннего сгорания 7HA.02 мощностью 384 МВт, которая может сжигать 15-20% водорода по объему, известна своей способностью использовать различные газовые смеси с высокой мощностью и эффективностью. Турбина используется на энергетическом терминале Лонг-Ридж, электростанции с комбинированным циклом мощностью 485 МВт в Огайо, которая перейдет на работу на водороде уже в следующем году. Завод является первым специально построенным водородным заводом в США

Компания также разрабатывает многотрубную систему сгорания, известную как DLN 2.6e. Оптимизированный для работы на природном газе, он может работать на смеси водорода и природного газа с содержанием водорода до 50% (по объему).

Сечение газотурбинного двигателя Opra OP16[/caption]

OPRA

Компания OPRA, голландский производитель турбин, разработала технологию камеры сгорания для использования до 100% водорода в своих газовых турбинах. Ранее в этом году компания успешно провела испытания своей турбины на 100% водороде.

Его самая популярная модель, OP16, представляет собой полностью радиальную газовую турбину, обеспечивающую прочность, надежность, эффективность и низкий уровень выбросов. Основными рынками сбыта являются промышленность, нефть и газ, а также переработка отходов в энергию.

OP16 может работать на широком спектре газов, от сверхнизкокалорийных газов (~5 МДж/кг) до высококалорийных газов, включая 100% h3, при соблюдении строгих норм по выбросам. Турбина также может работать с высокосернистыми или загрязненными газами, которые часто встречаются в нефтегазовой отрасли.

OP16 выпускается в трех вариантах: OP16-3A, диффузионная камера сгорания; OP16-3B, сухая камера сгорания с низким содержанием NOx; и OP16-3C, камера сгорания на низкокалорийном топливе.

Газовая турбина Kawasaki 1 МВт класса M1A-17.[/caption]

Kawasaki Heavy Industries

В последнее десятилетие сокращение выбросов CO2 стало глобальной тенденцией. Правительство Японии установило политику расширения использования водорода для сокращения выбросов CO2 на своих тепловых электростанциях.

Kawasaki Heavy Industries разработала концепцию цепочки поставок водорода почти десять лет назад и прилагает усилия всей компании для создания водородной цепочки для производства, транспортировки, хранения и использования водорода. Компания разрабатывает технологии, которые могут применяться в самых разных областях, от смеси водорода с природным газом до сжигания 100% водорода. Эти технологии разрабатываются для газовых турбин мощностью 1 МВт и будут постепенно внедряться на рынок.

В Кобе, Япония, компания проводит демонстрационный проект по водороду. В 2018 году он продемонстрировал, что газовая турбина M1A-17 мощностью 1 МВт может сжигать 100% водорода, используя электроэнергию и пар, вырабатываемые на ближайшем крупномасштабном объекте для проведения мероприятий и в больнице. В этом году в демонстрации используется камера сгорания MMX (Dry Low Emissions — DLE) вместо снижения NOx за счет впрыска воды. Испытание впервые проводилось при 100% водороде с DLE, и было достигнуто повышение эффективности на 1 пункт по сравнению с мокрым (NOx) методом.

«Мы разрабатываем и демонстрируем технологии, необходимые для создания цепочки поставок водорода, чтобы реагировать на расширение использования водорода во всем мире», — сказал Кодзи Тацуми, старший менеджер отдела проектирования газовых турбин Kawasaki Heavy Industries.

«В ходе пилотного проекта мы демонстрируем, что производим большое количество дешевого водорода в богатых ресурсами странах, транспортируем его в виде сжиженного водорода в другие страны, а также выгружаем и храним».

Газовые турбины Kawasaki доступны в размерах от 1 МВт до 30 МВт. Основной моделью является газовая турбина M7A мощностью 7 МВт. Он подходит для производителей бумаги и химических заводов, которым необходимо собственное производство электроэнергии и пара.

Водородная газовая турбина Mitsubishi Power[/caption]

Mitsubishi Power

Mitsubishi Power предлагает газовые турбины мощностью от 30 МВт до 560 МВт. Компания разработала турбины, которые могут работать на смеси 30% водорода и 70% природного газа. Сейчас они работают над тем, что будет работать на 100% водороде.

В T-Point 2 компании, полной электростанции с комбинированным циклом, работающей в конфигурации 1×1 (одна газовая турбина, один HRSG и одна паровая турбина), конструкции турбин проходят долгосрочную проверку в течение не менее 8000 часов, что эквивалентно почти год нормальной эксплуатации.

T-Point 2 стремится стать электростанцией будущего отчасти потому, что она использует технологии машинного обучения и искусственного интеллекта, которые будут доступны в цифровом продукте под названием Tomoni, настраиваемый набор управляемых пользователем цифровых решений для электростанций. Компания надеется, что T-Point 2 станет первой в мире автономной электростанцией.

Самая популярная модель Mitubishi Power — газовая турбина JAC усовершенствованного класса серии J — самая большая в отрасли. Он работает с КПД 64% и 9надежность 9,6%. Компания сосредоточилась на повышении производительности и эффективности использования топлива, а также на сжигании водорода и искусственном интеллекте. В настоящее время компания разрабатывает технологию сухого сжигания с низким содержанием NOx (DLN) (многокластерная камера сгорания) для 100% водородного топлива. Эта технология позаимствована у подразделения MHI по запуску ракет большой грузоподъемности. Эти ракеты работают на 100% водороде.

«Несмотря на то, что природному газу и возобновляемым источникам энергии еще предстоит пройти долгий путь, чтобы продолжать заменять угольную электроэнергетику и обезуглероживать электрические сети по всему миру, мы считаем, что хранение энергии станет следующим важным шагом в обезуглероживании энергетики», — сказал Тосиюки.

«Мы планируем стать лидерами в производстве электроэнергии на природном газе и в хранении возобновляемой энергии. Мы предлагаем как литий-ионные аккумуляторы, так и экологически чистые водородные накопители, и видим, что эти рынки существенно вырастут уже в 2020 году», — сказал Тошиюки Хаши, директор, исполнительный вице-президент и генеральный директор Gas Power в Mitsubishi Power.

Siemens Energy

Все крупные газовые турбины Siemens Energy, от SGT5-2000E до SGT5/6-9000HL, могут работать на 30% водорода по объему. Имеются дорожные карты для разработки среднесрочных и долгосрочных возможностей для более высокого содержания водорода, достигающего 100%.

Аналогичным образом, компания обеспечивает работу на водороде в своих средних и малых газовых турбинах. SGT-600 мощностью 24 МВт работает на 60% водороде с ближайшими планами на 75%, а SGT-800 мощностью 50-62 МВт работает на 50% водорода с ближайшей целью на 75% водорода.

Все рамы турбин SGT используются для выработки электроэнергии в системах простого цикла, комбинированного цикла или когенерации. Рамы мощностью 40 МВт и ниже также используются для механического привода. Системы сухого сгорания с низким содержанием NOx являются стандартными для всех рам.

Недавние разработки Siemens Energy включают увеличение мощности совместного сжигания водорода на 85% в ближайшем будущем в зависимости от спроса на рынке на основе как стендовых испытаний в Центре чистой энергии Siemens за пределами Берлина, Германия, так и полных испытаний двигателя в Финспанге, Швеция. . Существует дорожная карта для 100% водорода, но возможность 100% водорода требует совместных исследований и разработок, включая промышленных партнеров, для проведения полных проверок двигателей. Компания также вступает в фазу ввода в эксплуатацию двух SGT-600 DLE, которые будут работать на богатом водородом технологическом газе в Бразилии.

Группа микротурбин Capstone C65 на крыше жилого дома в Канаде.[/caption]

Capstone Turbines

Из-за ограниченного предложения водорода Capstone Turbines разработала микротурбины в качестве быть легко установлены на источнике производства водорода, без необходимости в инфраструктуре.

Компания запатентовала водородный топливный инжектор. И он работает с Аргоннской национальной лабораторией и Калифорнийским университетом в Ирвине, чтобы протестировать существующие системы на водородных смесях. Capstone продала свой первый водородный C65 в начале этого года в Австралию.

«В настоящее время не существует огромного коммерческого рынка для производства электроэнергии на водородном топливе, но мы осознаем возможности, которые этот растущий рынок может предоставить в будущем», — сказал Дон Айерс, старший директор по проектированию и качеству, Capstone.

Микротурбины Capstone Turbine мощностью от 30 кВт до 1 МВт. Более крупный блок может быть развернут в массивах мощностью до 10 МВт. Основными рынками Capstone являются энергоэффективность, нефть и газ, а также возобновляемые источники энергии. Их микротурбины устанавливаются в комбинированных теплоэлектростанциях (ТЭЦ) и комбинированных теплоэлектростанциях охлаждения (CCHP), только для энергии, с прямым выхлопом и паром.