Воздухоаккумулирующие ГТУ (ВАГТУ)

Объект исследования: воздухоаккумулирующие ГТУ.

Результаты, полученные лично автором: проведен анализ тепловых схем и принципа работы ВАГТУ, показаны их достоинства по сравнению с обычными ГТУ.

 

Перспективным типом энергоустановок для покрытия пиковых и полупиковых электрических нагрузок являются воздухоаккумулирующие ГТУ (ВАГТУ). ВАГТУ является вариантом развития схемы ГТУ со ступенчатым промежуточным охлаждением при сжатии и ступенчатым подогревом при расширении. Их особенностью является то, что процесс сжатия воздуха в компрессоре и процесс нагрева его в камере сгорания с последующим расширением в газовой турбине разнесены во времени, причем компрессор приводится во вращение электродвигателем, а сжатый воздух некоторое время хранится в воздухоаккумуляторе (ВА). ВАГТУ имеет два режима работы: зарядки ВА и выработки мощности. Процесс заполнения ВА может осуществляться в период провала нагрузки в энергосистеме за счет энергии, вырабатываемой высокоэкономичными базовыми установками, использующими твердое или ядерное топливо. В период дефицита мощности в энергосистеме накопленный в ВА воздух может использоваться в газовой турбине для выработки пиковой мощности. В результате этого ВАГТУ приобретает способность не только генерировать пиковые мощности, но и облегчать базовым установкам прохождение минимума нагрузки.

ВАГТУ в отличие от гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) имеют ряд существенных преимуществ. Они не требуют больших земельных площадей и капитальных затрат при сооружении в равнинных местностях а также обеспечивают существенное превышение получаемой пиковой мощности при подводе дополнительного количества теплоты(сжигание топлива перед газовыми турбинами). При этом они обеспечивают повышение технико-экономических показателей энергосистем за счет эксплуатации базовых электростанций на режимах, близких к номинальным.

Воздухоаккумуляторы ВАГТУ с точки зрения тепловой схемы могут быть двух типов: постоянного объема (V = const) или постоянного давления (р = const). Работа ВАГТУ при р = const более эффективна, так как при одинаковом объеме ВА мощность газовой турбины на 6...10% больше, чем при V = const. Особенности ВАГТУ определяют следующие их достоинства по сравнению с обычными ГТУ: большую в 2,5—3 раза выработку полезной мощности, чем обычная ГТУ при одинаковых параметрах и расходах рабочего тела и топлива, вследствие отсутствия затрат энергии на привод циклового компрессора; способность выравнивать график электрической нагрузки, загружая базовые энергоустановки в период минимальной нагрузки энергосистемы.

Материал поступил в редколлегию 04.04.2017

 

УДК 421.4

Д.С. Кравцов, Н.И. Червинский

Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели», доцент, к.т.н., В.Г.Новиков

dltarnik2798@yandex.ru

 

Анализ систем диагностирования теплонагруженных деталей

Объект исследования: системы диагностирования теплонагруженных деталей.

Результаты, полученные лично авторами: проведен анализ систем диагностирования теплонагруженных объектов: деталей машин, электронных систем и т.д.

 

Техническая диагностика – это отрасль знаний, исследующая техническое состояния объектов, разрабатывающая методы их определения, а так же принципы построения и организацию использования систем диагностирования для их дальнейшей нормальной работы.

Техническое диагностирование существует двух видов:

1. Тестовое.

2. Функциональное.

Тестовая система.

 

1. Делается на специальных стендах.

Стационарные нагрузочные стенды позволяют проводить тестовое диагностирование систем, в частности двигателя, которое осуществляется прокручиванием коленчатого вала двигателя от постороннего источника при периодических пневматических воздействиях, для перемещения в приделах зазора деталей кривошипно- шатунного механизма, в неподвижном состоянии, или при подаче в цилиндры воздуха с постоянным давлением.

2. Делается на работающем двигателе без выполнения полезной работы только при ТО (техническом обслуживании).

3. Делается на стендах при обслуживании автомобилей.

4. Делается при сдаточных испытаниях судовых, тепловозных и стационарных ДВС.

При необходимости проводят регулировку двигателя.

Недостатки тестового диагностирования:

 

Несмотря на несомненные преимущества, стационарные стенды не всегда экономически оправданы, особенно, когда осуществляется диагностирование отдельных агрегатов.

При этом необъективно оцениваются выходы из строя отдельных агрегатов и в целом двигателя в процессе эксплуатации. В этом случае возможны большие экономические потери при ремонте.

 

Функциональная система диагностирвания.

 

При проведении функционального диагностирования систем при их функционировании поступают только рабочие воздействия для отслеживания возможного выхода их из работы.

Формирование и разработка системы функционального диагностирования предусматривает ряд последовательных этапов.

1. Сбор и изучение данных о дефектах двигателя и его систем, механизмов, деталей.

2. Исследование и анализ физических процессов, происходящих в объектах исследования.

3. Выделение объектов диагностирования, с учётом экономических факторов, технических возможностей текущего контроля.

4. Разработка модели тестирования.

5. Выбор и разработка средств диагностики

6. Разработка конструктивных требований к объектам исследования

7. Испытание системы диагностирования и разработка соответствующей документации.

Функциональное диагностирование контролирует для двигателя такие параметры как P_м–давление масла и T_охл – температура охлаждающей жидкости и ряд других.

Важным диагностическим параметром для работающих систем является их температурное состояние. Оно, как правило, оценивается с помощью термопар, установленных на системах, в частности на деталях двигателей: втулках и крышках цилиндров двигателей. По показаниям термопар, установленных на одном уровне по высоте втулке, можно получить информацию по работоспособности поршневых колец. Исправным состоянием кольца соответствует пульсирующий сигнал малой продолжительности, появление отказа (например, залегание колец) – постоянный сигнал свидетельствующий о потере уплотняющих свойств кольца и о стабильном прорыве горячих газов.

По показаниям термопар, установленных на головке (крышке) цилиндров можно установить ее работоспособность: отложение накипи, которая ухудшает теплоотвод.

Материал поступил в редколлегию 4.04.2017

УДК 621.438

С. П. Маганов, Д. Б. Куроптев

Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н.,

В. Т. Перевезенцев

moonka10777@gmail.com