Як влаштована газова турбіна?

Газова турбіна - це двигун, в якому в процесі безперервної роботи основний орган пристрої (ротор) перетворює внутрішню енергію газу (В інших випадках пари або води) в роботу механічного плану. При цьому струмінь робочої речовини впливає на закріплення по колу ротора лопатки, приводячи їх у рух. У напрямку газового потоку турбіни діляться на осьові (газ переміщається паралельно осі турбіни) або радіальні (перпендикулярний рух відносно тієї ж осі). Існують як одно-, так і багатоступінчасті механізми.

Газова турбіна може діяти на лопатки двома способами. По-перше, це активний процес, коли газ подається в робочу зону на високих швидкостях. При цьому газовий потік прагне переміщатися прямолінійно, а що стоїть на його шляху вигнута лопаткова деталь відхиляє його, повертаючись сама. По-друге, це процес реактивного типу, коли швидкість подачі газу невелика, однак при цьому використовуються високі тиску. Двигунів реактивного типу в чистому вигляді майже не зустрічається, т. к. в їх турбінах присутній відцентрова сила, яка діє на лопатки разом з силою реакції.

Де сьогодні застосовується газова турбіна? Принцип роботи пристрою дозволяє використовувати його для приводів генераторів електроструму, компресорів та ін. Широке поширення турбіни такого виду отримали на транспорті (суднові газотурбінні установки). У порівнянні з паровими аналогами вони мають порівняно невелику вагу і габарити, для них не потрібно облаштування котельні, конденсаційної установки.

Газова турбіна досить швидко готова до роботи після запуску, розвиває повну потужність приблизно за 10 хвилин, проста в обслуговуванні, вимагає невеликої кількості води для охолодження. На відміну від двигунів внутрішнього згоряння, вона не має інерційних впливів від кривошипно-шатунного механізму. Газотурбінна установка в півтора рази коротший, ніж дизельні двигуни і більш ніж в два рази легше. У пристроїв є можливість працювати на паливі низької якості. Вищевказані якості дозволяють вважати двигуни такого плану представляють особливий інтерес для суден на повітряній подушці і на підводних крилах.

Газова турбіна як основний компонент двигуна має і ряд суттєвих недоліків. У їх числі відзначають високу гучність, меншу, ніж у дизелів, економічність, невеликий термін роботи при високих температурах (якщо використовувана газове середовище має температуру близько 1100 ^проС, то терміни використання турбіни можуть становити в середньому до 750 годин).

ККД газової турбіни залежить від того, в якій системі вона використовується. Наприклад, пристрої, які застосовуються в енергетиці з початковою температурою газів вище 1300 градусів Цельсія, зі ступенем стиснення повітря в компресорі не більше 23 і не менше 17 мають при автономних операціях коефіцієнт близько 38,5%. Такі турбіни не надто широко поширені і застосовуються в основному для перекриття навантажувальних піків в електросистемах. Сьогодні близько 15 газових турбін з потужністю до 30 МВт працюють на ряді теплоелектростанцій Росії. На багатоступеневих установках досягається набагато вищий показник корисної дії (близько 0,93) за рахунок високої ефективності конструктивних елементів.