BLAZE Tudásosztály: Gázturbin

Alapvető fogalmak

A „Gépjáró szótár” (GB/T 15135-2018) szerint a gépjáró olyan folyamatos áramlású forgási gép (egyetlen gép), amely hőenergiát alakít át mechanikai munkává, és tartalmazza a tömörítőt, a műanyagot melegítő berendezést (például egy égési komorát), a turbinát, a vezérlő rendszert és a mellékberendezéseket.

A ipari gépjáró motorként általánosan gépjárónak vagy turbinának, illetve ipari gázmotornak nevezik, ami valójában ugyanaz, mint az airbolturbina gázmotor (amit repülőgépi motoroknak hívunk), de alkalmazási helyzetük kicsit eltérő. A magas nyomású gázokat tömörítik egy égési komorába, és a kémiai energia reakciója révén a turbinán keresztül (turbinának írják át) mérvényesítik a kémiai energiát mechanikai munkává.

Energiát átalakító eszként a gázgerendő egy repülőmotor, amely a léghajtón létező körülmények között az avíciós kerosinből mechanikus energiát termel a csavar számára; egy földön használt gázgerendő pedig a természetes gázot és olajat átalakítja mechanikus energiává a generátor számára.

A parásvatermotorok, belső égésű motorok és gázgerendők először hadihajókra fejleszték ki. A parásvatermotorokat I. világháború előtt használták, a belső égésű motorokat I. és II. világháború idején alkalmazták, míg a hadihajókért fejlesztett gázgerendőket második világháború után teremtették meg. Ezek repülőmotorokból alakították át, és főként nagy felszíni hajókon használták őket.

A gázgerendőknek több jellemzője van:

Először is, a téoriatikus energiaátalakítási hatékonyság elérheti a 88%-ot, ami eddig a világon a legmagasabb energiaátalakítási hatékonysággal rendelkező eszköz. A polgári sebeszereknek azt mondják, hogy 90%-os átalakítási hatékonyságot érhetnek el, de még nem terjesztették el teljes körűen; a felégetési motorok téoriatikus energiaátalakítási hatékonysága 88%, amit évtizedek óta teszteltek.

Másodszor, a gázgerendülékek égetési hőmérséklete viszonylag magas, és a káros gázok kibocsátása viszonylag alacsony.

Harmadszor, a teljesítmény-sűrűség viszonylag nagy. Egy tároló méretű egyetlen gép energiát szolgáltathat egy pusztahajónak; két tároló alapvetően elég ahhoz, hogy ellásson civil elektromos energiával egy vármegye településeit. A gőzgerendülékek nagyon nagyok, például a több mint 10 megawatt-os dizel- és belső égésű motorkal, amelyek alapvetően ezren tonnába súlyoznak és tíz méter felemelkedést biztosítanak.

Negyedik, a gázgerendek nem hasonlítanak az ütemmotorokhoz, amelyek ütemes típusúak, és minden 4 ütemben egy alkalommal végeznek munkát. A gázgerendek folyamatosan működnek, és a turbin egy vízivonal. Ez a forrómű motor eszköz a legnagyobb energiaátviteli hatékonysággal, ami kémiai energiát átalakít forró- és mechanikai energiává.

A 70-es években a gázgerendek beléptek az amerikai olajiparba, ahonnan származnak az ipari gázgerendek. Az repülőgép-motorok viszonylag magas teljesítményt igényelnek, viszonylag bonyolultak, és viszonylag rövid élettartamúak; az ipari motorok nem kellene súlyukat csökkenteniük, nagyon erősnek kell lenniük, és viszonylag hosszú élettartamra van szükségük. A 80-as évek körül, a természetes gáz fejlődésével, beléptek az elektromos iparba.

A második világháború után az Amerikai Egyesült Államok technikai szintje nem volt túl magas. A legrégebbi vásárlások olasz vállalatok voltak, amelyek a forgó berendezések európai kapitálisa. A tipikus brit vállalat a Rolls-Royce, amely repülőgép-motorokat gyárt. Általában azok a vállalatok, amelyek repülőgép-motorokat gyárnak, gázgerendákat is gyártanak. A német Siemens mindent vásárolt Európában, és a Rolls-Royce repülőgép módosításait is megvásárolta. Oroszország gázgerendái főként Ukrajnával együttműködnek. A tervek mindig Oroszországban vannak, és néhány gyártási bázis Mariupolban, Ukrajnában található.

A múlt évtizedekben csak a japán Mitsubishi fejlesztett ki valódi nehéz gázgerendát, és a Kawasaki kisebbeket gyárt, tehát mindig is volt egy bizonyos küszöb. A közepes és kisebb gázgerendák terén főként a GE dominál, különösen a hadifelhasználás terén. Az általános hajótípusok többsége GE-gerendával rendelkezik, az LM-2500 típusú modellrel. A Siemens vásárolt be néhány kisebb gázgerendát az Egyesült Királyság Lincoln-ból, amelyek kapacitása 15 MW-nál kevesebb, valamint néhányat Svedország Finspång-jából. A legjobb vállalat a kisebb gázgerendákon az amerikai Solar, amely nagyon közel van vásárlói köréhez, és világszerte a legnagyobb piaci részesedést tartozza magának a 15 MW-nál alacsonyabb kapacitású gázgerendáknál.

Szabályozás

A szerkezeti formájához és a kimeneti teljesítményhez igazítva, a gázgerendek három kategóriába oszthatók: mikroszkopikus, könnyű és nehéz. Ezek közül a mikroszkopikus és a könnyű gázgerendek repülőgép motorokból módosíthatók (ismeretesek az ún. "repülőgép-gáz" néven), általánosan 50MW-n belül van a teljesítményük, és ipari villamosállomásokban, hajóerőforrásokban, folyosóemelésben, harckocsilokomotívákban, elosztott villamosállomásokban és egyesített hő-és erőművekben használhatók. A nehézgázgerendek teljesítménye 50MW-n túl van, és főleg rögzített generátorokként használni szokták a földön, például a városi villamosállomásokban.

A nehézgázmotorok általánosságban a hőmérséklet alapján osztják sorolni. Az E, F, G és H osztályok megfelelnek különböző égési hőmérsékleteknek. Mérnöki szempontból inkább a lemezötvözet hőmérsékleti viszonyaitól függően osztják sorolni őket.

Kínában alapvetően kis gázgerendekről van szó. A kis gázgerendek általában szerkezetük szerint osztják be: egytengelyes, kétengelyes, háromengelyes, repülőgép-módosított, ipari, és ritkán hőmérséklet szerint osztják sorokba, mivel a kis gázgerendek hőmérséklete nem annyira magas, ha összehasonlítjuk az nehéy gázgerendekkel. Azok, amelyek 30 megawatt alatti teljesítményűek, valójában egyenengelyű kristallek, azaz E-osztályúak. Ez nem abszolút, és néhány fejlettebb már F-osztályúra ért el. Az E-osztályt Kína 1995-ben próbásztotta. Kb. 50 megawatt valószínűleg az F-osztályhoz tartozik, ami irányított kristall. Kína 2005-öt próbásztatott az osztályt, és most már rendelkezünk mind ezen anyagokkal. A legfejlettebb gázgerendek már H-osztályúakra értettek, és most már második generációs egyetengelyű kristalleink vannak.

Általában azt mondjuk, hogy 1 MW-nál kisebbek a mikrogázturbinák. Valójában a külföldi mikrogázturbinák nem használnak olyan jó ligaturákat miattuk a alacsony hőmérsékletnek. Ezek speciális acélokat használnak, ritkán egyenlő tengelyű kristalleket. A 15 MW-körülieket kis gázturbináknak nevezzük, amelyek főként egyenlő tengelyű kristalleket használnak. Van néhány speciális cég a külföldön, amely speciális acélokat használ, de mivel a fedőanyagaik különösen jók, ezért jobban készítik őket. A közepes méretűek, 30~50 MW között általában több orientált kristallet használnak, azaz F-osztályúkat. A nagyobbra első és második generációbeli egyedulálló kristalleket használnak, amelyek hazai márkák.

A kis, közepes és mikro gázgerendek leginkább elosztott energia- és kombinált hő-és elektromos energiatermelésre használják. Az 30 MW-nál és 15 MW-nál kisebbeket gyakran Sichuanban használják, míg a 7 MW-nál kisebbeket főként Chongqingben. Ez kapcsolatban van az ipari parkok méretével. A 30 MW-körül lévők leginkább Jiangsu-ban vannak telepítve, míg a 50 MW-tól 100 MW-ig terjedők főként Guangdongbeli ipari parkokban találhatók, általában elosztott energiatermelésre vagy kombinált hő-és elektromos energiára. Az 100 MW-nál nagyobbak alapvetően nagy villamoshálók csúcsbetöltésére vagy alapbetöltésű elektricitási állomásokként használják. Az olaj- és gázipar alapvetően kis méretűket használ. Az emelkedő bányászati iparban gyakran 7 MW és 15 MW méretű gerendéket használnak, míg a középső szintű olaj- és gázvezetékek főleg 15 MW és 30 MW közötti teljesítményűek.

A 30 MW-nál kisebb gázgerendelések tervezési rendszerrel kapcsolatosan viszonylag eredményes a fejlesztés, és a folyamatanyag-rendszer is viszonylag eredményes. Az OBT kifizetési aránya elérheti a 85%-ot. A ipari gázgerendeléseknek továbbra is figyelembe kell venniük az érdekességét, a technikai és gazdasági értékelést vagy költségeket, és a fő értékelési mutató az arányosság.

A közepes és nagy méretű gázgerendek esetében mi (belföldi) kevés tapasztalatot gyűjtöttünk a tervezési szoftverek, tervezési normák és bizonyos anyagok és folyamatok adatbázisainak területén a tervezési rendszerünkben, ezért ez a tervezési rendszer nem túl kifejlett, és az aránylag alacsony a teljesítmény. Az F-szint vagy az orientált kristall egy fordulópont. Az orientált kristall alatt elég biztosak vagyunk a nemzetközi versenybe való részvételünknél. Az orientált kristall felett az ipari szinten még mindig van egy bizonyos különbség. Ezen a területen a nemzeti csapat vett át a fejlesztést. Néhány központi vállalat végez néhány alapvető kutatást és fejlesztést, amelyekre anyagi és folyamatilag jelentős beruházások járnak.

Iparch lánc

A hazai gázgerjesztő ipar láncának felső rétezében a magas hőmérsékletű legeim, tízmérési legeim, összetett anyagok, aliumus és általános acélos termelők közé tartoznak a Gangyan Gaona, Fushun Special Steel és Baoti Group stb. A lánc középső részei és komponensei között az anyagok kalapot és gyújtást vagy más műveleteket vesznek el a turbinaszárnyalatok, tengelyek és más részek gyártásához. A szárnyalatok és más részek kalapot folyamatosan alkotnak. A legfontosabb belső kalap- és gyújtótermelők közé tartozik az Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. stb. Majd a lánc alsó rétezében a teljes gépgyártók gyártják a különböző részeket teljes gépekbe. A legfontosabb gyártók közé tartozik az AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric stb.

A felsőbb szintű iparágak, különösen az olyan termékek, mint a magas hőmérsékletű ötvözetek, a magas hőmérsékletű titanötvözetek, a hőálló revélyek és a haladó kerámiai összetevőanyagok jelentős szerepet játszanak a nemzeti védelmi iparág és a magas végpontú berendezés gyártásának elősegítésében. A belső gázgerendek főként a villamos energia termelésére használják, és kevesebb számú alkalmazása van vízbejtésre, légbecslésre, nyomásbővítésre az olaj- és gázmezőkben, valamint a hajók és a harckocsiak mozdonyain. Az értelemben a terjesztett villamosenergia, a hő és villamosenergia kombinált termelése, a természetes gázvezetékek közlekedése, a hajók propulziója és gépi hajtásra összpontosítanak. Országom gázgerendei rendkívüli potenciával bírnak a terjesztett energiaszállítás, a nyomásállomások, az ipari villamosenergia és más területeken, és politikai támogatás él a iparág gyors fejlődéséhez. Jelenlegi nagy projektek országomban, például a „Keletre irányuló gáz-szállítás”, a „Nyugatról Keletre Villamosenergia-szállítás” és a „Déli-Vészki Vízátviteli Rendszer”, valamint az országunk hajógyár-iparágának gyors fejlődése vezetett az országunkban a gázgerendekre vonatkozó igény gyors növekedéséhez.

Közép- és hosszú távú ipari stratégia

A tizenegyedik Ötévős Terv modern energiaszisztémája szintén felsorolja a gázgerendeket központi kulcsTechnológiaként, alapvetően ugyanarra a szintre emelve őket, mint a nukleáris energiát, az új elektricitási rendszereket, az energiatárolást és a hidrogénenergiát.

A State Power Investment Corporation két speciális projektet végzett, egyikük egy nagyprojekt nehézig gázgerendekről, beleértve a hidrogénkeveréses gázgerendeket. Egy teljesen hidrogénfűtött már épült Binnor Mongoliában, de még nem került működtetésre. A Jingmen Elektramuszeripari Üzem 15%-os keveréket használ. A Harbin Electric és a Guangdong Electric Group, amely a Guangdong Energy Group, Daya Bay-ben végezett egy hidrogénkeveréses projekten, míg a Hangzhou Steam Turbine és a Siemens Zhoushan-ban végezett egy hidrogénkeveréses projekten.

A gázgerendelők széles körben használnak az Észak-Kínát összekötő gáztömeghajtott csöveken és a kontinentális szalectúrán lévő olajplatformokon. Mint haditársaság, a CNOOC-t is szankciók érintették az Egyesült Államok részéről, amelyek kockázatot jelentenek a beszerzési láncok szempontjából. A orosz-szlovák háború idején Oroszország által vásárolt Siemens gázgerendelők megtartásra kerültek, mikor őket Kanadába küldték javításra, ami befolyásolta az energia biztonságát. A helyi termelésre kell gyorsan áttérni.

Piaci tér

2022-ben az országunk gázgerendelő termelése 4,0563 millió kilowatt lesz, míg a kereslet kb. 6,7986 millió kilowatt lesz.

Statisztikai adatok szerint az országunk gázgerendelő-piac mérete 2022-ben 61,669 milliárd jüant volt, amely közül a mikrogázgerendelő-piac mérete 8,93 milliárd jüant, a könnyűgázgerendelő-piacé 56,569 milliárd jüant, és a nehéygázgerendelő-piacé 4,207 milliárd jüant.

Országom most már képes függetlenül gyártani könnyű gázgerendát (50MW-nál alacsonyabb teljesítmény), és a középső rétegek közül néhányak akár exportálhatók, de a nehéz gázgerendákat (50MW-nál nagyobb teljesítmény) még mindig alapvetően importokra vagyunk támaszkodva, míg a magtechnológia alapvetően az amerikai GE, a japán Mitsubishi és a német Siemens ilyen nemzetközi gyártók által van kizárólagosan szabadságban. Van kockázat, hogy a belső piacot 'feltörhetik'. Az Egyéni Vámhivatal adatai szerint 2022-ben a gázgerenda importja 4,161 milliárd dollár lesz, és az exportja 735 millió dollár.