Газотурбинная установка (ГТУ) – устройство, предназначенное для выработки электрической энергии путем преобразования тепловой энергии, образующейся при сжигании органического топлива, в механическую с последующем преобразованием в электрическую.
Номинальная мощность ГТУ General Electric LMS 100 составляет 100 МВт с КПД около 46 % в режиме открытого цикла. В настоящее время это крупнейшая ГТУ, созданная на базе авиационных турбин, способная производить полную номинальную мощность в течение 10 минут после пуска.
ГТУ LMS 100 состоит из компрессора низкого давления (КНД), интеркулера, компрессора высокого давления (КВД), камеры сгорания (КС), турбины высокого давления (ТВД), промежуточной турбины (ПТ) и силовой турбины (СТ).
В процессе горения участвуют два компонента: топливо и окислитель. В качестве основного топлива используется природный газ, в качестве окислителя – воздух.
Для интенсификации процесса горения в КС необходимо соблюдать параметры воздуха на входе: температуру и давление. Компрессорная секция ГТУ служит именно для этой цели.
КНД представляет собой отдельный агрегат. Через комплекс воздухоочистиительных устройств в него подается воздух. Степень сжатия в КНД составляет 4,17. При сжатии в компрессоре температура воздуха поднимается. Во избежание перегрева после КНД сжатый воздух подается в интеркулер. Его назначение – снизить температуру воздуха без потерь давления. В завихрителе поток воздуха закручивается и подается в кассету охлаждения. Процесс охлаждения, организованный таким образом, позволяет продолжить сжатие воздуха без перегрева агрегата и иметь на входе в КС постоянную температуру. Далее воздух направляется в КВД, скорость вращения которого около 10000 об/мин. Величина давления на выходе из КВД – 40 атм.
Для соблюдения экологических норм вредных выбросов в ГТУ LMS 100 применяется технология сухого подавления оксидов азота (Dry Low Emission – DLE 2.0). Технология реализована при помощи конструкции горелочных устройств с раздельными каналами подачи компонентов топливовоздушной смеси и возможности регулировки параметра крутки. Благодаря данной возможности регулируется степень перемешивания компонентов топливовоздушной смеси, что позволяет добиться устойчивого горения при температурах 820-850 °С, при которых уровень образования вредных веществ минимален и выдерживается в установленных нормах.
Поток горячих газов, образовавшийся в ходе горения, направляется в ТВД. ТВД расположена на одном валу с КВД. ГТУ General Electric LMS 100 имеет трехвальную конструкцию. Поэтому валы ТВД, ПТ и СТ напрямую не соединены. Это необходимо для того, чтобы приводить во вращение устройства, которые требуют разных скоростей вращения. ПТ является приводом КНД. Последняя ступень – СТ – имеет скорость вращения 3000 об/мин, приводя во вращение вал электрогенератора, который выдает в сеть ток с частотой 50 Гц.
