Особенности работы и обслуживания микротурбинных двигателей

Микротурбинный двигатель принципиально не отличается от газотурбинных двигателей, используемых в традиционной энергетике. Но данного типа двигателей есть свои особенности, которые необходимо учитывать при проектировании энергоцентров на базе таких установок и эксплуатации.

Рис.1. Схема работы микротурбинного двигателя.

На Рис.1 приведена схема работы микротурбинного двигателя . Одновальная компановка и использование рекуператора в цикле позволяет получить электрический КПД 28-33%.  При использовании дополнительного когенерационного теплообменника общий КПД цикла может достичь 80-90%. Относительно невысокий электрический КПД обусловлен малыми размерами проточной части, что увеличивает относительные потери в центробежном колесе компрессора и центростремительном турбинном колесе. За счет дополнительной генерации тепловой энергии, а при необходимости холода достигаются отличные показатели эффективности и окупаемость установки может приблизиться к 2-3 годам.

Следует отметить, что КПД и мощность установки зависят от внешних факторов: наличие сопротивления выхлопного тракта, температуры воздуха на входе в двигатель, высоты над уровнем моря, загрязненности фильтров. Поэтому при проектировании энергоцентров необходимо учитывать эти факторы, а при эксплуатации следить за чистотой фильтров.

Частота вращения вала в микротурбинных двигателях на порядок больше частоты вращения валов в газотурбинных двигателях и генератора расположен на одном валу с турбинным колесом, поэтому требуется двойное преобразование электроэнергии: переменный ток/постоянный ток/перменный ток требуемой частоты (50Гц). Такая схема позволяет получить на выходе высококачественную электроэнергию, отвечающую не только российским, но и европейским стандартам качества.

Еще одним из преимуществ микротурбинного двигателя является его способность работать при любой нагрузке от 0 до 100% номинала.  При этом в одних моделях микротурбинных двигателях скорость вращения вала постоянна (Calnetix, закон регулирования n=const), в других моделях скорость вращения меняется в зависимости от нагрузки (Captone, закон регулирования Tг=const).

Микротурбинные двигатели не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала. Регламентное обслуживание производится раз в 6 месяцев. В таблице 1 указаны периоды регламентного обслуживания для двигателей. Объем и частота сервисного обслуживания намного меньше, чем в других установках аналогичных мощностей, что является одним из преимуществ газотурбинного двигателя. Кроме того ротор данного типа двигателя работает на воздушных подшипниках, поэтому масло не требуется.