В настоящее время устойчивым рыночным спросом пользуются газотурбинные установки (ГТУ), предназначенные для оснащения электростанций с номинальной мощностью генератора 4 МВт. Одним из важнейших требований, предъявляемых к ГТУ данного класса, является обеспечение к.п.д. не менее 24 %. Как показывает опыт ведущих фирм, получить сразу заданные проектом параметры затруднительно и требуется тщательный анализ работы и доводка агрегатов установки.

В 1997 г. успешно прошла межведомственные испытания новая установка ГТУ-4П, разработанная специалистами фирмы "Авиадвигатель".

В качестве основы при проектировании ГТУ-4П конструкторами была выбрана установка ГТУ-2,5П номинальной мощностью 2,5 МВт, созданная на базе хорошо зарекомендовавшего себя авиационного двигателя Д-30 III серии. Следует отметить, что в настоящее время в эксплуатации находится 57 установок типа ГТУ-2,5П, и их общая наработка составляет около 400 тыс. ч.

На втором этапе доводки параметров ГТУ-4П исследовались силовая турбина и газовый тракт за ней. Поскольку ГТУ-4П не имеет спрямляющего аппарата за силовой турбиной, потери на стойках задней опоры и в сопле на данном режиме значительно растут.

Анализ результатов испытаний с использованием математической модели ГТУ показал, что с увеличением нагрузки заметно ухудшается к.п.д. силовой турбины. Для увеличения к.п.д. необходимо оптимизировать частоту вращения ротора силовой турбины (7000 об/мин). При увеличении быстродействия системы автоматического регулирования (с незначительной доработкой), частота вращения ротора может быть увеличена до 7500 об/мин.

Современные методы анализа результатов испытаний с использованием математических моделей позволили специалистам фирмы "Авиадвигатель" повысить к.п.д. установки ГТУ-4П до достаточно высокого уровня (25 %).

В настоящее время фирма работает над созданием установки ГТУ-4ПМ, являющейся модификацией серийной ГТУ-4П и имеющей к.п.д. 27 %. Предварительные расчетно-экспериментальные исследования показали, что для новой установки потребуется оптимизация углов установки входного направляющего аппарата и рабочего колеса первой ступени компрессора, а также перепрофилирование лопаток всех четырех ступеней турбин. Опыт и знания, накопленные в ходе удачной доводки установки ГТУ-4П, позволяют надеяться на успех при создании еще более совершенной газотурбинной установки.

Изменение основных параметров ГТУ-4П в процессе доводки (номинальный режим, Ne = 4МВт)) Характеристика Этап Проект ГТУ-4П После форсирования ГТУ-2,5П После доводки компрессора и турбины Частота вращения ротора силовой турбины, об/мин 5500 5500 5500 7000 7500 hе, % 24 22.6 24 24.8 25 ТСАI, К 1089 1100 1075 1057 1055 ТСТ, К 721 755 705 688 685 Расход воздуха, кг/с 27,3 29,3 29,5 28,7 28,7 Степень сжатия компрессора 7,12 7,35 7,3 7,07 7,05 Частота вращения ротора газогенератора, об/мин 10 060 10 050 9950 9800 9700

ГТУ 2,5П перед модернизацией