Технология неуклонно развивалась с момента ее создания и продолжает развиваться. Развитие активно производит меньшие газовые турбины и более мощные и эффективные машины. В этих достижениях помогает компьютерный дизайн, в частности, вычислительная гидродинамика и анализ методом конечных элементов, а также разработка новых материалов, таких как материалы лезвий, с превосходной жаропрочностью или термобарьерные покрытия, которые защищают конструкционный материал от все более высоких температур. Эти достижения обеспечивают более высокие степени сжатия и температуры на входе газотурбинной технологии, эффективное сгорание и лучшее охлаждение компонентов турбины.
Эффективность газовых турбин
Эффективность газовых турбин практически удвоилась за счет включения промежуточного охлаждения, регенерации (или рекуперации) и повторного нагрева. Эти улучшения, конечно, происходят за счет увеличения первоначальных и эксплуатационных расходов. Затраты могут быть оправданы снижением затрат на топливо, что компенсирует увеличение первоначальной покупки и других затрат. Общее стремление в отрасли минимизировать общие затраты и колоссальное увеличение эффективности простого цикла до уровня выше 45 процентов оставило мало желания выбирать дальнейшие модификации. Что касается выбросов, задача состоит в том, чтобы повысить температуру на входе в турбину при одновременном снижении пиковой температуры пламени для достижения более низких выбросов оксида азота (NOx) и соответствия последним нормам. Недавно несколько производителей газовых турбин достигли температуры на входе в турбину выше 1600 ° C, при этом общий тепловой КПД превысил 60 процентов с использованием систем рекуперации тепла.
Турбинная секция
Секция турбины преобразует газообразную энергию воздуха и сгоревшей топливной смеси из камеры сгорания в механическую энергию для работы воздушного компрессора и приводного оборудования. Газотурбинная технология состоит из ряда неподвижных лопастей, за которыми следует ряд вращающихся лопастей. Это обратный порядок осевого компрессора. В осевом компрессоре лопасти ротора добавляют энергию воздуху, а затем преобразуют его в статическое давление лопатками статора. В турбине лопатки статора увеличивают скорость газа, а затем лопасти ротора извлекают энергию. Лопасти и лопасти представляют собой аэродинамические поверхности, которые обеспечивают плавный поток газа. Когда поток горячего воздуха поступает в секцию турбины из секции сгорания, он ускоряется через лопатки статора первой ступени. Лопатки статора (также называемые соплами) образуют сходящиеся каналы, которые преобразуют газообразную энергию тепла и давления в поток газа с более высокой скоростью. В дополнение к ускорению газа лопатки «поворачивают» поток, чтобы направить его в лопасти ротора под оптимальным углом. Температура газового потока тщательно контролируется, чтобы избежать перегрева.
