Газотурбинные и парогазовые установки в России. Парогазовая установка с вводом пара в газовую турбину - перспективное направление развития энергетических установок, страница 40

Блочно-модульное исполнение энергоустановок позволяет на 30-40 % уменьшить капитальные вложения в строительство укрытия для двигателя и сократив в 2-3 раза объем строительно-монтажных работ, следовательно, сроки строительства.

Продольный разрез двигателя НК-37 изображен на рис.2, его основные показатели при стандартных условиях и работе на природном газе приведены в таблице.

Газотурбинный двигатель НК-37 разработан на базе серийного авиационного двигателя. Базовый двигатель - двухконтурный, трехвальный, с пятнад-цатиступенчатым осевым компрессором, кольцевой камерой сгорания и четырехступенчатой турбиной. Конвертирование проводилось с максимальным сохранением узлов и деталей, отработанных в процессе доводки базового двигателя, степень унификации с ним двигателя НК-37 составляет 60 %.

Основные параметры и показатели энергетической ГГУ НК-37:

Мощность, МВт                                                                                                                  25

Эффективный коэффициент полезного действия, %     34,6

Степень повышения давления                                                         23,12

Температура газа перед турбиной, К                                            1420

Частота вращения свободной турбины, об/мин                         3000

Температура отработавших в ГТУ газов. К                                 698

Расход отработавших газов, кг/с                                                     101,4

Масса ГТУ (с рамой), кг                                                      9840

При использовании базового двигателя в качестве прототипа для газогенератора НК-37 в его конструкцию внесены следующие изменения:

ликвидирован второй контур путем обрезки верхней части рабочих лопаток и. изготовления новых направляющих аппаратов компрессора низкого давления;

демонтированы рабочие и сопловые лопатки 4-й ступени турбины газогенератора, на диске удалены замки под рабочие лопатки;

спроектированы с учетом новых требований системы: масляная, топливная, противообледенительная, запуска, контроля и защиты;

камера сгорания спроектирована для работы на двух топливах - природном газе и дизельном топливе;

система регулирования топливопитанием состоит из двух независимых подсистем, позволяющих работать на природном газе или на дизельном топливе;

введены дополнительные отборы воздуха на охлаждение горячих узлов;

конструкция оболочек внешнего контура выполнена с заменой материала из титанового сплава на нержавеющую сталь.

Оболочки внешнего контура образуют защитный кожух, куда направляется часть воздуха для снижения температуры наружной поверхности двигателя до уровня санитарных норм.

Четырехступенчатая силовая турбина спроектирована вновь в соответствии со специфическими требованиями электрогенератора.

8 конструкции опоры и корпуса силовой турбины использованы узлы и детали надежной и проверенной в эксплуатации силовой турбины двигателя НК-16СТ.

Автоматическая система запуска, высокая предпусковая готовность, возможность работы в автоматическом режиме позволяют использовать энергетические установки с двигателем НК-37 как в обычном режиме выработки электроэнергии, так и при компенсации пиковых нагрузок и в аварийных ситуациях.

Как следует из рис. 3, мощность ГТД с понижением температуры наружного воздуха от +15 до -15°С возрастает, а при более низких температурах остается постоянной. При температурах выше -15°С автоматически поддерживается постоянной (максимальной) температура газа перед турбиной газогенератора, а мощность снижается.

Физические свойства природного газа и меньшая стехиометрическая температура пламени (2287 К) по сравнению с температурой пламени керосина, который используется на базовом двигателе (2335 К), уменьшают эмиссию СО и оксидов азота с выхлопными газами двигателя НК-37; частицы углерода в них полностью отсутствуют.