Принцип работы микротурбинных установок

Рис. 2. Функциональная схема микротурбинной установки:
1– блок силовой электроники, 2 – высокоскоростной генератор, 3 – компрессор, 4 – воздухозаборник, 5 – воздуховод между компрессором и рекуператором, 6 – камера сгорания, 7 – турбина, 8 – газоход между турбиной и рекуператором, 9 – подвод природного газа из сети, 10 – рекуператор, 11 – байпасная заслонка, 12 – котел-утилизатор, 13 – выход горячей воды, 14 – байпасный газоход, 15 – вход холодной воды, 16 – выхлопной тракт, 17 – дожимной компрессор

  Очищенный атмосферный воздух попадает в воздухозаборник (4), откуда подается на вход в компрессор (3). В компрессоре (3) воздух сжимается и за счет этого нагревается. После компрессора воздух еще дополнительно подогревается в специальном газовоздушном теплообменнике (10) – рекуператоре.

  Использование такого решения позволяет примерно в 2 раза повысить электрическую эффективность установки. Затем нагретый сжатый воздух перед камерой сгорания (6) смешивается с газообразным топливом (9), откуда гомогенная газовоздушная смесь попадает в камеру сгорания для горения.

  Предварительное смешение воздуха с газообразным топливом позволяет снизить уровень эмиссии выхлопных газов до 24 ppmv при 15 % О2 при 100 % электрических нагрузках и практически до нуля при нагрузках ниже 50 %.

Покидая камеру сгорания нагретые выхлопные газы попадают в колесо турбины (7), где, расширяясь, совершают работу, приводя его в движение, а также колесо компрессора (3) и высокоскоростной генератор (2).

  Покинув турбину (7), по газоходу (8) выхлопные газы попадают в рекуператор (10), где отдают свое тепло воздуху после компрессора.

  На выходе из рекуператора (10) стоит байпасная заслонка, которая направляет выхлопные газы либо по байпасному газоходу (14), либо напрямую в котел-утилизатор (12). В котле-утилизаторе (газоводяном теплообменнике) выхлопные газы отдают свое тепло сетевой воде, которая там нагревается до требуемой температуры.

В конструкции турбины отсутствует редуктор. Частота вращения ротора практически не зависит от нагрузки и составляет примерно 69 000 об./мин. Вырабатываемое высокочастотное напряжение подвергается двойному преобразованию: из высокочастотного переменного в постоянное, а затем в переменное 380, 400 или 480 В с частотой 50 или 60 Гц.

  Принципиальная схема преобразования аналогична применяемой в источниках бесперебойного питания. Это обеспечивает выходное трехфазное напряжение с правильной формой синусоиды.

  Такая особенность позволяет использовать для обслуживания и эксплуатации установок специалистами, которые знакомы с обслуживанием трехфазных источников бесперебойного питания.