Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа
Представлены результаты исследований и разработок когенерационных газотурбинных двигателей (ГТД) с турбокомпрессорным утилизатором (ТКУ) и регенерацией теплоты. Показано, что ГТД с ТКУ и регенерацией теплоты более кономичны, чем ГТД простого цикла и могут быть применены в газоперекачивающих агрегата...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103976 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа / В.Т. Матвеенко, В.А. Очеретяный, А.Г. Андриец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 76-80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103976 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Матвеенко, В.Т. Очеретяный, В.А. Андриец, А.Г. 2016-06-27T17:57:15Z 2016-06-27T17:57:15Z 2010 Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа / В.Т. Матвеенко, В.А. Очеретяный, А.Г. Андриец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 76-80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103976 621.438 Представлены результаты исследований и разработок когенерационных газотурбинных двигателей (ГТД) с турбокомпрессорным утилизатором (ТКУ) и регенерацией теплоты. Показано, что ГТД с ТКУ и регенерацией теплоты более кономичны, чем ГТД простого цикла и могут быть применены в газоперекачивающих агрегатах и судовом пропульсивном комплексе. Совершенствование тепловых и конструктивных схем, изменение рабочего процесса ГТД позволяет создать когенерационные установки с управляемыми потоками энергии. Наведено результати досліджень та розробок когенераційних газотурбінних двигунів (ГТД) з турбокомпресорним утилізатором (ТКУ) та регенерацією теплоти. Показано, що ГТД з ТКУ та регенерацією теплоти більш економічні, ніж ГТД простого циклу, та можуть бути використані у газоперекачуючих агрегатах та судовому пропульсивному комплексі. Удосконалення теплових та конструктивних схем, зміни робочого процесу ГТД дозволяють розробити когенераційні установки з керованими потоками енергії. The results of cogeneration gas turbine engines (GTE) with turbocompressor utilizer (TCU) and heat regeneration investigation and development are resulted. It is displayed that GTE with TCU and heat regeneration are more economically efficient in comparison with simple cycle GTE. The GTE with TCU can be applied for gas pumping units. Thermal and structural schemes enhancement, GTE working processes change allows to design GTE unts with controlled energy flow. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Приборы и оборудование Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа Complex Cycle Gas Turbine Engines for Oil and Gas Transport Installation Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| spellingShingle |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа Матвеенко, В.Т. Очеретяный, В.А. Андриец, А.Г. Приборы и оборудование |
| title_short |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| title_full |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| title_fullStr |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| title_full_unstemmed |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| title_sort |
газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа |
| author |
Матвеенко, В.Т. Очеретяный, В.А. Андриец, А.Г. |
| author_facet |
Матвеенко, В.Т. Очеретяный, В.А. Андриец, А.Г. |
| topic |
Приборы и оборудование |
| topic_facet |
Приборы и оборудование |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Complex Cycle Gas Turbine Engines for Oil and Gas Transport Installation |
| description |
Представлены результаты исследований и разработок когенерационных газотурбинных двигателей (ГТД) с турбокомпрессорным утилизатором (ТКУ) и регенерацией теплоты. Показано, что ГТД с ТКУ и регенерацией теплоты более кономичны, чем ГТД простого цикла и могут быть применены в газоперекачивающих агрегатах и судовом пропульсивном комплексе. Совершенствование тепловых и конструктивных схем, изменение рабочего процесса ГТД позволяет создать когенерационные установки с управляемыми потоками энергии.
Наведено результати досліджень та розробок когенераційних газотурбінних двигунів (ГТД) з турбокомпресорним утилізатором (ТКУ) та регенерацією теплоти. Показано, що ГТД з ТКУ та регенерацією теплоти більш економічні, ніж ГТД простого циклу, та можуть бути використані у газоперекачуючих агрегатах та судовому пропульсивному комплексі. Удосконалення теплових та конструктивних схем, зміни робочого процесу ГТД дозволяють розробити когенераційні установки з керованими потоками енергії.
The results of cogeneration gas turbine engines (GTE) with turbocompressor utilizer (TCU) and heat regeneration investigation and development are resulted. It is displayed that GTE with TCU and heat regeneration are more economically efficient in comparison with simple cycle GTE. The GTE with TCU can be applied for gas pumping units. Thermal and structural schemes enhancement, GTE working processes change allows to design GTE unts with controlled energy flow.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103976 |
| citation_txt |
Газотурбинные двигатели сложного цикла для установок транспортировки нефти и газа / В.Т. Матвеенко, В.А. Очеретяный, А.Г. Андриец // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 76-80. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT matveenkovt gazoturbinnyedvigatelisložnogocikladlâustanovoktransportirovkineftiigaza AT očeretânyiva gazoturbinnyedvigatelisložnogocikladlâustanovoktransportirovkineftiigaza AT andriecag gazoturbinnyedvigatelisložnogocikladlâustanovoktransportirovkineftiigaza AT matveenkovt complexcyclegasturbineenginesforoilandgastransportinstallation AT očeretânyiva complexcyclegasturbineenginesforoilandgastransportinstallation AT andriecag complexcyclegasturbineenginesforoilandgastransportinstallation |
| first_indexed |
2025-11-24T04:06:49Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:06:49Z |
| _version_ |
1850841312639582208 |
| fulltext |
Ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè (ÃÒÄ) íàøëè øè-
ðîêîå ïðèìåíåíèå â ñîñòàâå ãàçîïåðåêà÷èâàþ-
ùèõ àãðåãàòîâ (ÃÏÀ) ìàãèñòðàëüíûõ ãàçîïðîâî-
äîâ, à òàêæå â ñîñòàâå ñóäîâûõ ïðîïóëüñèâíûõ
êîìïëåêñîâ.
Ãàçîòóðáèííûé ïàðê ãàçîòðàíñïîðòíûõ ñèñ-
òåì òðåáóåò ñèñòåìàòè÷åñêîãî îáíîâëåíèÿ âñëåä-
ñòâèå ôèçè÷åñêîãî è ìîðàëüíîãî ñòàðåíèÿ ÃÏÀ.
Çàäà÷à â îñíîâíîì ðåøàåòñÿ çà ñ÷åò ÃÒÄ ïðî-
ñòîãî öèêëà, ñîçäàííûõ íà áàçå êîðàáåëüíûõ è
àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ïîä-
äåðæàíèå íåîáõîäèìûõ îáúåìîâ òðàíñïîðòà ãà-
çà. Îäíàêî, ñ óâåëè÷åíèåì öåí íà ïðèðîäíûé
ãàç îáîñòðÿåòñÿ ïðîáëåìà ñíèæåíèÿ çàòðàò íà
òðàíñïîðòèðîâêó ãàçà, ÷òî òðåáóåò ðàçðàáîòêè
íîâîãî âûñîêîýêîíîìè÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ.
 Óêðàèíå ââåäåí â ýêñïëóàòàöèþ ìîðñêîé
íåôòåïåðåâàëî÷íûé êîìïëåêñ «Ï³âäåííèé», êî-
òîðûé ïîçâîëèò ôóíêöèîíèðîâàòü Åâðî-Àçèàò-
ñêîìó íåôòåòðàíñïîðòíîìó êîðèäîðó (ÅÀÍÒÊ).
Ôóíêöèîíèðîâàíèå ÅÀÍÒÊ ïðåäóñìàòðèâàåò
äîñòàâêó íåôòè â ïîðò «Þæíûé» ìîðñêèì ïó-
òåì, òî åñòü íåîáõîäèìîñòü íàëè÷èÿ íåôòåíàëèâ-
íûõ ñóäîâ. Ýòó ìîðñêóþ òðàíñïîðòíóþ îïåðà-
öèþ Óêðàèíà ìîæåò îñóùåñòâèòü ñàìîñòîÿòåëü-
íî, åñëè áóäåò ñîçäàí òàíêåðíûé ôëîò.
Ñóäîñòðîèòåëüíàÿ îòðàñëü Óêðàèíû ñïî-
ñîáíà ñîçäàòü òàêîé ôëîò, íî êîìïëåêòàöèþ
îáîðóäîâàíèÿ ñóäîâîãî ïðîïóëüñèâíîãî (ÑÏÊ)
òàíêåðà âûíóæäåíà ïðîèçâîäèòü â îñíîâíîì çà
ñ÷åò ýêñïîðòíûõ ïîñòàâîê. Òðàäèöèîííî ïðèìå-
íÿåìûå â êà÷åñòâå ãëàâíûõ äâèãàòåëåé ìàëî- è
ñðåäíåîáîðîòíûå äâèãàòåëè âíóòðåííåãî ñãîðà-
íèÿ (ÄÂÑ) â ñòðàíå íå ïðîèçâîäÿòñÿ. Ïðè ýòîì
Óêðàèíà ðàñïîëàãàåò ìîùíûì ïðîìûøëåííûì
ïîòåíöèàëîì ýíåðãåòè÷åñêîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ,
â ÷àñòíîñòè, ãàçîòóðáîñòðîåíèÿ.
Îñóùåñòâèòü ðåøåíèå ïîñòàâëåííûõ çàäà÷
ïîçâîëÿåò ÃÒÄ ñëîæíîãî öèêëà ñîâìåñòíî ñ
ãëóáîêîé óòèëèçàöèåé òåïëîòû âûõëîïíûõ ãà-
çîâ [1]. Âûñîêóþ ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâ-
íîñòü ÃÒÄ äîñòèãàåò çà ñ÷åò ïðèìåíåíèÿ ñèëî-
âîé òóðáèíû ïåðåðàñøèðåíèÿ (ÑÒÏ) â ñî÷åòà-
íèè ñ ðåãåíåðàöèåé (Ð) òåïëîòû.
Ïðèâîäíîé ÃÒÄ ñëîæíîãî öèêëà äëÿ ÃÏÀ
Íà ðèñ.1 èçîáðàæåíà ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð
òåïëîòû. Ñèëîâàÿ òóðáèíà ñáëîêèðîâàíà ñ òóð-
áèíîé ïåðåðàñøèðåíèÿ (ÒÏ), â êîòîðîé ãàç,
ðàñøèðÿÿñü äî äàâëåíèÿ íèæå àòìîñôåðíîãî,
ïðîèçâîäèò äîïîëíèòåëüíóþ ðàáîòó, îõëàæäàåò-
ñÿ ñíà÷àëà â ðåãåíåðàòîðå, çàòåì â îõëàäèòåëå
ãàçà è äîæèìàþùèì êîìïðåññîðîì âûáðàñûâà-
åòñÿ â àòìîñôåðó.
76 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
ÓÄÊ 621.438
Ãàçîòóðáèííûå äâèãàòåëè ñëîæíîãî öèêëà
äëÿ óñòàíîâîê òðàíñïîðòèðîâêè íåôòè è ãàçà
Ìàòâååíêî Â.Ò., Î÷åðåòÿíûé Â.À., Àíäðèåö À.Ã.
Ñåâàñòîïîëüñêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé è ðàçðàáîòîê êîãåíåðàöèîííûõ ãàçîòóðáèííûõ
äâèãàòåëåé (ÃÒÄ) ñ òóðáîêîìïðåññîðíûì óòèëèçàòîðîì (ÒÊÓ) è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû.
Ïîêàçàíî, ÷òî ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû áîëåå ýêîíîìè÷íû, ÷åì ÃÒÄ ïðîñòî-
ãî öèêëà è ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû â ãàçîïåðåêà÷èâàþùèõ àãðåãàòàõ è ñóäîâîì ïðîïóëü-
ñèâíîì êîìïëåêñå. Ñîâåðøåíñòâîâàíèå òåïëîâûõ è êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì, èçìåíåíèå ðà-
áî÷åãî ïðîöåññà ÃÒÄ ïîçâîëÿåò ñîçäàòü êîãåíåðàöèîííûå óñòàíîâêè ñ óïðàâëÿåìûìè
ïîòîêàìè ýíåðãèè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãàçîòóðáèííûé äâèãàòåëü, ãàçîãåíåðàòîð, ïðîìåæóòî÷íîå îõëàæäå-
íèå âîçäóõà, òóðáèíà ïåðåðàñøèðåíèÿ, ðåãåíåðàöèÿ òåïëîòû.
Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü òà ðîçðîáîê êîãåíåðàö³éíèõ ãàçîòóðá³ííèõ äâèãóí³â
(ÃÒÄ) ç òóðáîêîìïðåñîðíèì óòèë³çàòîðîì (ÒÊÓ) òà ðåãåíåðàö³ºþ òåïëîòè. Ïîêàçàíî,
ùî ÃÒÄ ç ÒÊÓ òà ðåãåíåðàö³ºþ òåïëîòè á³ëüø åêîíîì³÷í³, í³æ ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëó,
òà ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³ ó ãàçîïåðåêà÷óþ÷èõ àãðåãàòàõ òà ñóäîâîìó ïðîïóëüñèâ-
íîìó êîìïëåêñ³. Óäîñêîíàëåííÿ òåïëîâèõ òà êîíñòðóêòèâíèõ ñõåì, çì³íè ðîáî÷îãî
ïðîöåñó ÃÒÄ äîçâîëÿþòü ðîçðîáèòè êîãåíåðàö³éí³ óñòàíîâêè ç êåðîâàíèìè ïîòîêàìè
åíåð㳿.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ãàçîòóðá³ííèé äâèãóí, ãàçîãåíåðàòîð, ïðîì³æíå îõîëîäæåííÿ ïîâ³òðÿ,
òóðá³íà ïåðåðîçøèðåííÿ, ðåãåíåðàö³ÿ òåïëîòè.
� Ìàòâååíêî Â.Ò., Î÷åðåòÿíûé Â.À., Àíäðèåö À.Ã., 2010
Íà ðèñ.2 ïðåäñòàâëåíû õàðàêòåðèñòèêè öèê-
ëà ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð òåïëîòû, ïðèâåäåííûå â çà-
âèñèìîñòè îò ñòåïåíè ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â
êîìïðåññîðå ê äâèãàòåëÿ ïðè ñòåïåíè ðåãåíå-
ðàöèè
= 0,8 è íà÷àëüíîé òåìïåðàòóðå ãàçà
Ò3 = 1473 Ê. Ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ äê
ïðèíÿòà ðàâíîé 2,25 êàê íàèáîëåå îïòèìàëü-
íàÿ äëÿ ïðèâåäåííûõ ïàðàìåòðîâ öèêëà [1].
Íà ýòîì æå ðèñóíêå äëÿ ñðàâ-
íåíèÿ ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè
õàðàêòåðèñòèê öèêëà äëÿ ÃÒÄ
ïðîñòîãî öèêëà ñ ðåãåíåðàöèåé
òåïëîòû.
Ïðè ñòåïåíè ïîâûøåíèÿ
äàâëåíèÿ ê = 4–6 âíóòðåííèé
ÊÏÄ ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð äîñòèãàåò
çíà÷åíèé �â = 44–46 %. Îïòè-
ìàëüíîå çíà÷åíèå ê = 5 ïîçâî-
ëÿåò ïðèìåíèòü îäíîêàñêàäíûé
êîìïðåññîð, óíèôèöèðîâàííûé
ñ êîìïðåññîðîì íèçêîãî äàâëå-
íèÿ êîðàáåëüíîãî ÃÒÄ.
Óäåëüíàÿ ìîùíîñòü �óä
ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð ïðè îïòèìàëü-
íûõ çíà÷åíèÿõ ê â 1,5–1,75 ðàç áîëüøå, ÷åì â
ÃÒÄ ñ Ð, ÷òî ïîëîæèòåëüíî âëèÿåò íà ìàññîãàáà-
ðèòíûå õàðàêòåðèñòèêè ÃÒÄ, âêëþ÷àþùèå â ñå-
áÿ òåïëîîáìåííûå àïïàðàòû.
Íàó÷íûå è ïðèêëàäíûå ðàçðàáîòêè, âûïîë-
íåííûå â Ñåâàñòîïîëüñêîì íàöèîíàëüíîì òåõ-
íè÷åñêîì óíèâåðñèòåòå (ÑåâÍÒÓ) ïî íîâîìó
íàïðàâëåíèþ ãàçîòóðáèííîé òåõíèêè, ïîçâîëè-
ëè ÃÏ ÍÏÊÃ «Çîðÿ» — «Ìàøïðîåêò» (ã. Íè-
êîëàåâ) è ÑåâÍÒÓ ðàçðàáîòàòü ïðîåêò (òåõ-
ïðåäëîæåíèå) íà ñîçäàíèå ÃÒÄ ìîùíîñòüþ
10 ÌÂò ñ ñèëîâîé òóðáèíîé ïåðåðàñøèðåíèÿ è
ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû äëÿ ãàçîïåðåêà÷èâàþùåãî
àãðåãàòà, ýôôåêòèâíûé ÊÏÄ êîòîðîãî ñîñòàâèë
43,2 % [2].
ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû ìîùíî-
ñòüþ 10 ÌÂò óñëîâíî ðàçäåëÿåòñÿ íà ãàçîãåíå-
ðàòîð, ñèëîâîé òóðáîêîìïðåññîðíûé àãðåãàò
(ñèëîâàÿ òóðáèíà ñáëîêèðîâàíà ñ ÒÏ) è áëîê
òåïëîîáìåííèêîâ (ðåãåíåðàòîð è ãàçîîõëàäè-
òåëü). Íà ðèñ.3 ïîêàçàíà êîëüöåâàÿ êîìïîíîâêà
ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð, êîòîðàÿ îêàçàëàñü óíèâåðñàëü-
íîé äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ñîñòàâå ãàçîïåðåêà÷èâàþ-
ùåãî àãðåãàòà è ñóäîâîãî ïðîïóëüñèâíîãî êîì-
ïëåêñà íåôòåíàëèâíûõ ñóäîâ.
Êîãåíåðàöèîííûé ÃÒÄ ñëîæíîãî öèêëà
äëÿ ÑÏÊ
Íà ðèñ.1 òóðáèíà ïåðåðàñøèðåíèÿ ñîâìåñò-
íî ñ äîæèìàþùèì êîìïðåññîðîì è òåïëîîáìåí-
íèêàìè ìåæäó íèìè îáðàçóþò ãàçîòóðáîêîì-
ïðåññîðíûé óòèëèçàòîð (ÒÊÓ).
ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð îáðàçóåò óñòàíîâêó êîãåíå-
ðàöèîííîãî òèïà, òàê êàê ñïîñîáåí ãåíåðèðî-
âàòü òåïëîâóþ ýíåðãèþ, ïî ìîùíîñòè ñîïîñòà-
âèìóþ ñ ýôôåêòèâíîé ìîùíîñòüþ äâèãàòåëÿ.
Äëÿ îöåíêè õàðàêòåðèñòèê ÃÒÓ, èìåþùèõ â
ñâîåì ñîñòàâå óñòðîéñòâî äëÿ ãåíåðàöèè òåïëî-
âîé ýíåðãèè, ïðèìåíÿþò óäåëüíûé ïîêàçàòåëü
— òåïëîòåõíè÷åñêèé (îáùèé) ÊÏÄ (�òò), êîòî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1 77
Ðèñ.1. Ñõåìà ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû: Ê — êîì-
ïðåññîð; ÊÑ — êàìåðà ñãîðàíèÿ; ÒÊ — òóðáèíà êîìïðåññî-
ðà; Ð — ðåãåíåðàòîð; ÎÃ — îõëàäèòåëü ãàçà; Í — íàãðóç-
êà; ÄÊ — äîæèìàþùèé êîìïðåññîð; ÑÒÏ — ñèëîâàÿ òóðáè-
íà ïåðåðàñøèðåíèÿ.
Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòè ÊÏÄ òåïëîòåõíè÷åñêîãî �òò è âíóòðåí-
íåãî �â ñîîòâåòñòâåííî óäåëüíûõ ìîùíîñòåé nóä.ò è nóä äëÿ
ÃÒÄ ñ ÑÒÏ è Ð îò èçìåíåíèÿ ê ïðè
= 0,80, äê = 2,25 è
Ò3 = 1473 Ê.
Ðèñ.3. Êîãåíåðàöèîííûé ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû ìîùíîñòüþ 10 ÌÂò.
ðûé ïîêàçûâàåò ñòåïåíü ïîëåç-
íîãî èñïîëüçîâàíèÿ ðàñïîëàãàå-
ìîé òåïëîòû òîïëèâà, èçðàñõî-
äîâàííîé íà âûðàáîòêó ìåõàíè-
÷åñêîé è òåïëîâîé ýíåðãèè.
Íà ðèñ.2 òàêæå èçîáðàæå-
íû çàâèñèìîñòè òåïëîòåõíè÷å-
ñêîãî ÊÏÄ è óäåëüíîé òåïëî-
ôèêàöèîííîé ìîùíîñòè �óä.ò îò
ê ïðè
= 0,8. Ïðè îïòèìàëü-
íûõ çíà÷åíèÿõ ê â ÃÒÄ ñ ÒÊÓ
è Ð òåïëîòåõíè÷åñêèé ÊÏÄ
áîëåå 80 %, ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ ýíåðãîýô-
ôåêòèâíîñòü óñòàíîâêè.
Ïðèìåíåíèå ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð â ñóäîâîì ïðî-
ïóëüñèâíîì êîìïëåêñå ðàññìîòðåíî â ïðîåêòå
ñóäîâîé ýíåðãåòè÷åñêîé óñòàíîâêè (ÑÝÓ) íåô-
òåíàëèâíîãî ñóäíà [3]. Â ïðîåêòå âûïîëíåíà
ìîäåðíèçàöèÿ ÑÝÓ ñ öåëüþ ïðèìåíåíèÿ ÃÒÄ ñ
ÒÊÓ è Ð â êà÷åñòâå ãëàâíîãî äâèãàòåëÿ íà òàí-
êåðå ïðîåêòà 17012 ðàçðàáîòêè ÖÊÁ «×åðíî-
ìîðñóäîïðîåêò» (ã. Íèêîëàåâ), ñòðîÿùåãîñÿ íà
×åðíîìîðñêîì ñóäîñòðîèòåëüíîì çàâîäå.
Íà òàíêåðå çàìåíåí ãëàâíûé äâèãàòåëü
ìîùíîñòüþ 10,4 ÌÂò ìàðêè 6ÄÊÐÍ 60/229-16
Áðÿíñêîãî ìàøèíîñòðîèòåëüíîãî çàâîäà (Ðîñ-
ñèÿ) íà ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð ìîùíîñòüþ 10 ÌÂò,
êîòîðûé âûðàáàòûâàåò òåïëîòó (ìîùíîñòü
9,2 ÌÂò), ÷òî ïîçâîëèëî îáîéòèñü áåç âñïîìî-
ãàòåëüíîãî êîòëà ÊÀÂ 16/7 ïàðîïðîèçâîäè-
òåëüíîñòüþ 16 ò/÷.
Ñîãëàñíî òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêîìó îáîñíî-
âàíèþ, äëÿ ãàçîòóðáèííîãî âàðèàíòà ÑÝÓ îá-
ùèé ýêîíîìè÷åñêèé ýôôåêò ñîñòàâèò 2,74 ìëí
äîëë. çà 7 ëåò ýêñïëóàòàöèè ñóäíà.
Ãëàâíûé äâèãàòåëü â ÑÏÊ ÿâëÿåòñÿ âñåðå-
æèìíûì, ïîýòîìó æåëàòåëüíî îáåñïå÷èòü âûñî-
êóþ ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåêòèâíîñòü åãî íà ïå-
ðåìåííûõ ðåæèìàõ ðàáîòû, à òàêæå ãèáêóþ
ñòàáèëüíóþ ïîñòàâêó òåïëîâîé ýíåðãèè äëÿ ïî-
äîãðåâà íåôòè â òàíêàõ ïðè èçìåíåíèè ñêîðî-
ñòè õîäà ñóäíà.
Ãèáêèì êîãåíåðàöèîííûì òåõíîëîãèÿì ìî-
æåò óäîâëåòâîðèòü ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð òåïëîòû,
òåïëîòåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êîòîðîãî ïðè
ïåðåìåííîì ðåæèìå çàâèñÿò îò êîíñòðóêòèâíîé
ñõåìû ÃÒÄ.
Íà ðèñ.4,à ïðèâåäåíà ñõåìà êîãåíåðàöèîí-
íîãî ÃÒÄ ñî ñâîáîäíûì ÒÊÓ (ÑÒÊÓ) è ðåãå-
íåðàöèåé òåïëîòû, ãäå ñèëîâàÿ òóðáèíà ñ òóð-
áèíîé ïåðåðàñøèðåíèÿ ìåõàíè÷åñêè íå ñâÿçà-
íà. Âîçìîæíî ïðèìåíåíèå ÃÒÄ ñ áëîêèðîâàí-
íûì ÒÊÓ (ÁÒÊÓ) è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû
(ðèñ.4,á), ãäå ñèëîâàÿ òóðáèíà ìåõàíè÷åñêè
ñâÿçàíà ñ ÒÊÓ.
Ðàñ÷åòû õàðàêòåðèñòèê êîãåíåðàöèîííûõ
ÃÒÄ ñ ÑÒÊÓ è ÁÒÊÓ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû
ïðîâîäèëèñü ïðè îïòèìàëüíûõ ñòåïåíÿõ ïîâû-
øåíèÿ äàâëåíèÿ â äâèãàòåëå è â äîæèìàþùåì
êîìïðåññîðå äëÿ ñõåìû ñ ðåãåíåðàöèåé òåïëî-
òû. Â ñõåìàõ ÃÒÄ ñ ÁÒÊÓ è Ð âàë ñèëîâîãî
òóðáîêîìïðåññîðíîãî àãðåãàòà âîñïðèíèìàåò
âèíòîâóþ íàãðóçêó.
Íà ðèñ.5 è 6 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè õàðàê-
òåðèñòèê ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð (ñõåìû 1ÑÍ/Ð +
ÑÒÊÓ è 1ÑÍ/Ð + ÁÒÊÓ) îò îòíîñèòåëüíîé
ýôôåêòèâíîé ìîùíîñòè �Ne. Äëÿ ñðàâíåíèÿ
ïðèâåäåíû õàðàêòåðèñòèêè íà ÷àñòè÷íûõ íà-
78 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
Ðèñ.4. Êîãåíåðàöèîííûé ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû: à — ñõåìà ñî ñâî-
áîäíûì ÒÊÓ (ñõåìà 1ÑÍ/Ð + ÑÒÊÓ); á — ñõåìà ñ áëîêèðîâàííûì ÒÊÓ (ñõåìà
1ÑÍ/Ð + ÁÒÊÓ).
Ðèñ.5. Õàðàêòåðèñòèêè öèêëà ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð íà ÷àñòè÷íûõ
íàãðóçêàõ ïðè Ò3 = 1473 Ê, ê = 7 è äê = 2,25 (íàãðóçêà
âèíòîâàÿ): ÑÒÊÓ — ñõåìà 1ÑÍ/Ð ñî ñâîáîäíûì ÒÊÓ;
ÁÒÊÓ — ñõåìà 1ÑÍ/Ð ñ áëîêèðîâàííûì ÒÊÓ.
ãðóçêàõ ÃÒÄ òðàäèöèîííîé ñõåìû 2ÑÍ — ÃÒÄ
ïðîñòîãî öèêëà.
Ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ îòíîñèòåëüíîé ìîùíî-
ñòè �Ne ýôôåêòèâíûé ÊÏÄ ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð ñó-
ùåñòâåííî âûøå, ÷åì â ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëà
(ñõåìà 2ÑÍ). Çäåñü íàáëþäàåòñÿ ñóììàðíûé
ýôôåêò ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîãî ÊÏÄ çà ñ÷åò
ðåãåíåðàöèè òåïëîòû è ïðèìåíåíèÿ òóðáèíû ïå-
ðåðàñøèðåíèÿ.
 ÃÒÄ ñ ÑÒÊÓ è Ð ýôôåêòèâíûé ÊÏÄ íå-
ñêîëüêî âûøå, ÷åì â ÃÒÄ ñ ÁÒÊÓ è Ð. Íà ïå-
ðåìåííîì ðåæèìå íåîáõîäèìî îòìåòèòü âûñî-
êèé òåïëîòåõíè÷åñêèé (îáùèé) ÊÏÄ ÃÒÄ ñ
ÑÒÊÓ è Ð, êîòîðûé ñ óìåíüøåíèåì ìîùíîñòè
ÃÒÄ äàæå óâåëè÷èâàåòñÿ.
Ïðè ÷àñòè÷íîì íàãðóæåíèè â ÃÒÄ ñ ÁÒÊÓ
è Ð òåïëîâàÿ ìîùíîñòü óñòàíîâêè óìåíüøàåòñÿ
ïðàêòè÷åñêè ïðîïîðöèîíàëüíî �Ne òàê æå, êàê
â ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëà (ñõåìà 2ÑÍ). Áîëåå ñòà-
áèëüíî ãåíåðèðóåòñÿ òåïëîâàÿ ýíåðãèÿ â ÃÒÄ ñ
ÑÒÊÓ è Ð: ïðè îòíîñèòåëüíîé ìîùíîñòè �Ne =
0,5 òåïëîâàÿ ìîùíîñòü �Nãò = 0,70.
Èçìåíÿòü òåïëîâóþ ìîùíîñòü êîãåíåðàöè-
îííîãî ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð ìîæíî ïîñðåäñòâîì ïå-
ðåïóñêà öèêëîâîãî âîçäóõà ìèìî ðåãåíåðàòîðà.
Òàêîé ñïîñîá ïîçâîëÿåò ïåðåðàñïðåäåëèòü òåï-
ëîâîé ïîòîê çà òóðáèíîé ïåðåðàñøèðåíèÿ ìåæ-
äó ðåãåíåðàòîðîì è îõëàäèòåëåì ãàçà — òåïëî-
ãåíåðàòîðîì (ñì. ðèñ.5 è 6).
Îòíîñèòåëüíûé ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç ðåãå-
íåðàòîð îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
�Gâð = (1 – �Gâî) �Gê
Ñ, (1)
ãäå�Gâî — îòíîñèòåëüíûé ðàñõîä âîçäóõà, îòáè-
ðàåìûé íà îõëàæäåíèå òóðáèí; �Gê — îòíîñè-
òåëüíûé ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç êîìïðåññîð äâè-
ãàòåëÿ.
Ïðè Ñ = 0 â ôîðìóëå (1) ïåðåïóñê âîçäóõà
ìèìî ðåãåíåðàòîðà îòñóòñòâóåò. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ
òåïëîâîé ìîùíîñòè ÃÒÓ íà ÷àñòè÷íîé íàãðóçêå
÷åðåç êëàïàí ÊÏ (ñì. ðèñ.4, à, á) ïðîèçâîäèòñÿ
ïåðåïóñê ÷àñòè âîçäóõà ìèìî ðåãåíåðàòîðà.
Ïðè Ñ = 2 â ôîðìóëå (1) ïîñðåäñòâîì ïå-
ðåïóñêà âîçäóõà ìèìî ðåãåíåðàòîðà ìîæíî
îáåñïå÷èòü ïîñòîÿííóþ òåïëîâóþ ìîùíîñòü
�Nòò íà ðåæèìå �Nå = 1,0–0,5 â ÃÒÄ ñ ÑÒÊÓ è
Ð (âåðõíÿÿ ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ íà ðèñ.6). Ïåðå-
êðûâ ïåðåïóñê âîçäóõà, äâèãàòåëü âîçâðàùàåòñÿ
ê íà÷àëüíîé õàðàêòåðèñòèêå ÃÒÄ ñ ÑÒÊÓ è Ð.
Ïðèìåíåíèå ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà èçìåíå-
íèÿ õàðàêòåðèñòèê â ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð ïîçâîëÿåò
â øèðîêîì äèàïàçîíå èçìåíÿòü òåïëîâóþ ìîù-
íîñòü ýíåðãîóñòàíîâêè ïðè ïåðåìåííîì ðåæèìå.
Âûâîäû
ÃÒÄ ñ èñïîëüçîâàíèåì òóðáîêîìïðåññîðíûõ
óòèëèçàòîðîâ è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû áîëåå
ýêîíîìè÷íû, ÷åì ÃÒÄ ïðîñòîãî öèêëà, è ìîãóò
áûòü ïðèìåíåíû â ãàçîïåðåêà÷èâàþùèõ àãðåãà-
òàõ è ñóäîâîì ïðîïóëüñèâíîì êîìïëåêñå.
Ñîâåðøåíñòâîâàíèå òåïëîâûõ è êîíñòðóê-
òèâíûõ ñõåì, èçìåíåíèå ðàáî÷åãî ïðîöåññà ÃÒÄ
ïîçâîëÿåò ñîçäàòü êîãåíåðàöèîííûå óñòàíîâêè ñ
óïðàâëÿåìûìè ïîòîêàìè ýíåðãèè.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ìàòâååíêî Â.Ò., Òðîøèí Â.Ï., Ôèëîíåíêî À.À.,
Êó÷åðåíêî Î.Ñ. Ãëóáîêàÿ óòèëèçàöèÿ òåïëîòû â
ãàçîòóðáèííûõ äâèãàòåëÿõ ñ òóðáèíîé ïåðåðàñøè-
ðåíèÿ // Ïðîì. òåïëîòåõíèêà. — 1997. — Ò. 19,
¹ 4–5. — Ñ. 81–85.
2. Ìàòâååíêî Â.Ò. Ïðèâîäíûå ÃÒÄ ñ òóðáîêîìïðåñ-
ñîðíûì óòèëèçàòîðîì è ðåãåíåðàöèåé òåïëîòû //
Ãàçîòóðáèí. òåõíîëîãèè. — 2005. — ¹ 6. —
Ñ. 42–44.
3. 17012.ÃÒÄ-001. Ñóäîâàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà
òàíêåðà íà áàçå ÃÒÄ ñ òóðáîêîìïðåññîðíûì óòèëèçà-
òîðîì. Ðàñ÷åòíî-ïîÿñíèòåëüíàÿ çàïèñêà. — Íèêîëà-
åâ : ÖÊÁ «×åðíîìîðñóäîïðîåêò», 1999. — 27 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 18.10.08
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1 79
Ðèñ.6. Òåïëîòåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ÃÒÄ ñ ÒÊÓ è Ð íà
÷àñòè÷íûõ íàãðóçêàõ ïðè Ò3 = 1473 Ê, ê = 7 è äê = 2,25
(íàãðóçêà âèíòîâàÿ): ÑÒÊÓ — ñõåìà 1ÑÍ/Ð ñî ñâîáîäíûì
ÒÊÓ; ÁÒÊÓ — ñõåìà 1ÑÍ/Ð ñ áëîêèðîâàííûì ÒÊÓ.
Abstracts Journal, Series: Theoretical Bases of Heat
Technology. Industrial Heat Technology, 2009, ¹ 03
Abstract 09.03-22Ø.66
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Êîìïëåêñíûé ïîäõîä ê îöåíêå ýôôåêòèâíîñòè ñèñòåì
óòèëèçàöèè òåïëîòû îòõîäÿùèõ ãàçîâ ýíåðãåòè÷åñêèõ óñòà-
íîâîê / Ôèàëêî Í.Ì., Øåðåíêîâñêèé Þ.Â., Ñòåïàíîâà
À.È., Ãîëóáèíñêèé Ï.Ê., Íàâðîäñêàÿ Ð.À., Íîâàêîâñêèé
Ì.À. — Ñ. 22–28
Abstracts Journal, Series: Oil and Gas Deposits Exploi-
tation, 2009, ¹ 04
Abstract 09.04-10Ã.211
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Ïîäñèñòåìà âûáîðà êîæóõîòðóá÷àòûõ òåïëîîáìåííèêîâ
äëÿ óñòàíîâîê ïðîìûñëîâîé ïîäãîòîâêè ïðèðîäíîãî ãàçà. 1.
Òåïëîïåðåäà÷à ìíîãîêîìïîíåíòíûõ îäíî- è äâóõôàçíûõ
ñìåñåé / Êàëàøíèêîâ Î.Â., Áóäíÿê Ñ.Â. — Ñ. 69–71
Abstracts Journal, Series: Boiler Installations and Water
Conditioning, 2009, ¹ 05
Abstract 09.05-22Ð.1
ÝèÐ, 2008. — ¹ 4
Âëèÿíèå ðåæèìíûõ ïàðàìåòðîâ ãàçèôèêàöèè â CO2 íà
ñòðóêòóðó êîêñîâ ýíåðãåòè÷åñêèõ óãëåé Óêðàèíû / Ãàïîíè÷
Ë.Ñ., Ìîíàñòûðåâà Ò.Í., Õàíäðîñ Ò.Í. — Ñ. 4–10
Abstracts Journal, Series: General Questions of Chemi-
cal Technology, 2009, ¹ 07
Abstract 09.07-19È.177
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Î÷èñòêà ôåíîëñîäåðæàùèõ âîä îêèñëåíèåì íà ñóñïåí-
çèè MnO2 / Õîõîòâà À.Ï., Ìåëüíèêîâà Í.Â. — Ñ. 59–61
Abstracts Journal, Series: Inorganic Compounds and
Products Technology. Fertilizer Manufacture, 2009, ¹ 07
Abstract 09.07-19Ë.59
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Çàìêíóòàÿ ñèñòåìà î÷èñòêè ãàçà ñ îáîãàùàþùèì ýëåìåí-
òîì / Áóòåíêî À. Ã., Ñèëèí À. Â. — Ñ. 61-64
Abstracts Journal, Series: Inorganic Compounds and
Products Technology. Fertilizer Manufacture, 2009, ¹ 08
Abstract 09.08-19Ë.29
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Èçâëå÷åíèå ãåðìàíèÿ èç ïðîìûøëåííûõ îòõîäîâ ñ ïðè-
ìåíåíèåì ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèõ è ìèêðîáèîëîãè÷åñêèõ
ìåòîäîâ / Áëàéäà È.À., Ñëþñàðåíêî Ë.È., Âàñèëüåâà Ò.Â.,
Âàñèëüåâà Í.Þ., Äæàìáåê Î.È., Äæàìáåê À.À., Èâàíèöà
Â.À. — Ñ. 50–54
Abstract 09.08-19Ë.3
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Ýìèññèÿ NOõ â àòìîñôåðó è óìåíüøåíèå âûáðîñîâ îêñè-
äà àçîòà (I) â àçîòíîêèñëîòíûõ óñòàíîâêàõ / Áëèçíþê
Î.Í., Ñàâåíêîâ À.Ñ., Ðàòóøíàÿ Ë.Í. — Ñ. 65–68
Abstract 09.08-19Ë.86
ÝèÐ, 2008. — ¹ 5
Êàòàëèòè÷åñêèé íåéòðàëèçàòîð ñ ìåòàëëîâîëîêíèñòûì
êàòàëèçàòîðîì äëÿ î÷èñòêè âûõëîïíûõ ãàçîâ äâèãàòåëåé
âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ / Ñîëîâüåâ Ã.È., Êëèìàø À.À., Ãîí-
÷àðîâ Â.Â. — Ñ. 44–49
80 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
Complex Cycle Gas Turbine Engines
for Oil and Gas Transport Installation
Matveyenko V.T., Ocheretyanyy V.A., Andriyets A.G.
Sevastopol National Technical University
The results of cogeneration gas turbine engines (GTE) with turbocompressor utilizer
(TCU) and heat regeneration investigation and development are resulted. It is displayed
that GTE with TCU and heat regeneration are more economically efficient in comparison
with simple cycle GTE. The GTE with TCU can be applied for gas pumping units. Ther-
mal and structural schemes enhancement, GTE working processes change allows to design
GTE unts with controlled energy flow.
Key words: gas turbine engine, gas generator, intermediate air refrigeration, turbine over-
expansion, heat regeneration.
Received October 18, 2008
Óâàæàåìû àâòîðû!
Æóðíàë «Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå» ïðîøåë ýêñïåðòèçó ó âåäóùèõ ñïåöèàëè-
ñòîâ ÂÈÍÈÒÈ, è áûë ïðèçíàí ñîîòâåòñòâóþùèì òåìàòè÷åñêîìó ñîäåðæàíèþ Ðåôåðàòèâíîãî æóð-
íàëà (ÐÆ) è áàç äàííûõ (ÁÄ) ÂÈÍÈÒÈ. Æóðíàë íà÷àë ðåôåðèðîâàòüñÿ, è èíôîðìàöèÿ èç íåãî
ðàçìåùàåòñÿ â ñîîòâåòñòâóþùèõ ñåðèÿõ èíôîðìàöèîííûõ ïðîäóêòîâ. Î æóðíàëå è ðàáîòàõ àâòî-
ðîâ óçíàåò øèðîêèé êðóã ïîëüçîâàòåëåé áàç äàííûõ ÂÈÍÈÒÈ, â òîì ÷èñëå çàðóáåæíûå êîëëåãè.
ÂÈÍÈÒÈ èçäàåò 260 ñåðèé ÐÆ è ãåíåðèðóåò 26 òåìàòè÷åñêèõ ÁÄ, äîñòóïíûõ ÷åðåç ÈÍÒÅÐÍÅÒ,
â êîòîðûõ ðàçìåùàþòñÿ ðåôåðàòû íà ñòàòüè èç æóðíàëîâ ïî îñíîâíûì ðàçäåëàì â òîì ÷èñëå è
òåõíè÷åñêèõ íàóê. Ðåôåðàòèâíûé æóðíàë è Áàçû äàííûõ ÂÈÍÈÒÈ ÐÀÍ (Ìîñêâà, Ðîññèÿ) —
èçäàíèÿ ñ ìèðîâîé èçâåñòíîñòüþ.
|