Манушин Э.А.Газовые турбины. Проблемы и перспективы

Предлагаемая читателю книга посвящена ГТД — одному из самых молодых и перспективных тепловых двигателей. В состав ГТД входят как минимум газовая турбина, компрессор и подогреватель рабочего тела (камера сгорания, ядерный реактор и др.). Иногда в ГТД включают теплообменники: воздухо- или газоподогреватели, воздухо- или газоохладители и т.п. Агрегат в целом называют газотурбинным двигателем (ГТД) или газотурбинной установкой (ГТУ). Первый из этих терминов относится обычно к авиационным и транспортным машинам, второй — к стационарным. Газотурбинной установкой называют также силовую установку, состоящую из ГТД, вспомогательного оборудования, воздухозаборного устройства с фильтром и шумоглушителем, газоотводящего тракта с теплоутилизационным оборудованием и др.

За сравнительно короткий период, отсчитываемый с послевоенного времени, ГТД прошел сложный путь развития. Наряду с крупнейшими успехами в авиации, где он практически полностью заменил поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и достиг высокой степени совершенства, наряду с большими успехами в газовой промышленности, где он представляет собой основной и постоянно совершенствующийся тип газоперекачивающего оборудования на газопроводах, наряду с определенными успехами в судостроении ГТД имеет весьма скромные достижения в энергетическом машиностроении, еще меньшие — в автомобилестроении.

Медленная реализация достоинств ГТД объясняется не только относительной сложностью научных и технических проблем, которые для этого приходится решать, но и субъективными причинами организационного характера, а также недоверием возможных заказчиков к перспективным достоинствам энергоустановок нового типа при наличии достаточно эффективного, хотя и ограниченного в своих потенциальных возможностях существующего энергооборудования.

Одной из задач этой книги явилось объяснение истинных технико-экономических возможностей ГТД и ГТУ, показ необходимости более серьезно относиться к этим возможностям.

К одной из объективных причин недостаточного развития ГТУ обычно относят низкую топливную экономичность или, другими словами, большой расход топлива по сравнению с установками и двигателями других типов: паротурбинными установками (ПТУ) электростанций, ДВС локомотивов, колесных и гусеничных машин и т.д.

При этом часто не учитывают, что лучшие образцы ГТД имеют показатели топливной экономичности, не уступающие показателям других энергоустановок, что не только одной топливной экономичностью определяется эффективность любой энергоустановки, что, наконец, установки и двигатели других типов прошли значительно более длительный и не менее сложный путь развития, прежде чем достигли современных высоких показателей. Не принимают во внимание также, что по своим потенциальным возможностям ГТУ не сравнимы ни с одной из противопоставляемых установок; например, конструктору не составляет большого труда указать пути повышения топливной эффективности современных ГТД на много процентов, в то время как для повышения эффективности энергоустановок других типов даже на доли процента требуются большие усилия.

Другой объективной причиной слабого развития ГТД некоторых типов считают их недостаточную надежность и малый срок службы. Однако при этом не учитывают, что ресурс авиационных ГТД, увеличению которого уделялось постоянное внимание, за последние 40 лет их развития повысился с нескольких десятков до многих тысяч часов, несмотря на то, что нагрузки и температуры в них резко возросли. Не всем известно также, что более 100 первых отечественных ГТУ для магистральных газопроводов, выпущенных в конце 1950-х – начале 1960-х годов, имеют наработку свыше 100 000 ч и до сих пор находятся в эксплуатации. Ресурсы судовых ГТД уже достигают нескольких десятков тысяч часов.

К третьей объективной причине слабого развития одного из типов ГТД — энергетических ГТУ, предназначенных для выработки электроэнергии на электростанциях, иногда относят их ограниченную мощность, не позволяющую им конкурировать с мощными паротурбинными блоками. При этом не учитывают, что выполненные проектные проработки показывают возможности создания ГТУ и ПГУ мощностью в несколько сот мегаватт, топливная экономичность которых существенно выше, чем экономичность работающих и перспективных ПТУ.

В предлагаемой книге показано, что медленное внедрение ГТУ, ПГУ и других установок с газовыми турбинами задерживает развитие энергетики страны, не позволяет обеспечить значительную экономию топлива и металлозатрат, а также существенное снижение эксплуатационных расходов, объема ремонтов и количества запчастей.

Над созданием и развитием ГТД и ГТУ для различных отраслей промышленности работают большие коллективы производственных объединений, научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и вузов.

Обмену информацией и идеями способствуют публикации во всесоюзных журналах “Теплоэнергетика”, “Энергомашиностроение”, в реферативных журналах “Турбостроение” и “Авиационные и ракетные двигатели”. Регулярно проводятся Всесоюзные конференции по ГТУ и комбинированным установкам, в состав которых входят ГТУ.

Однако, несмотря на многочисленность публикаций и обсуждений, при их анализе создается впечатление о разрозненности, недостаточной координации усилий ученых, конструкторов, технологов.

Предлагая читателям данную книгу, автор стремился хотя бы в малой степени показать достижения отечественного и зарубежного газотурбостроения, проанализировать методы, которые привели к этим достижешЯм, показать пути использования определенных достижений в других областях газотурбостроения, выявить перспективы его развития. В связи с этим хотелось бы надеяться, что книга окажется полезной в первую очередь специалистам теплотехнического профиля, занимающимся проектированием и эксплуатацией ГТД и ГТУ различного назначения.

При написании книги автор считал, что она будет полезна и интересна как инженерам и техникам, так и студентам и преподавателям энергомашиностроительных и других специальностей вузов.

Скачать>>         Зеркало>>