Газотурбинная установка для выработки электрической энергии и система наддува для газотурбинной установки
Формула / Реферат
1. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая
генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,
систему наддува по крайней мере с одним нагнетательным вентилятором, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и позволяет увеличить мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и
регулятор,
при этом при пиковом потреблении электроэнергии в летнее время расчетная величина увеличения давления в системе наддува соответствует выходной мощности турбины, которая приблизительно совпадает с номинальной мощностью генератора и в которой регулятор контролирует по крайней мере один из параметров установки и управляет работой по крайней мере одного из элементов системы таким образом, чтобы при уменьшении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины при работающей системе наддува, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала уровня, соответствующего максимальной расчетной величине электрической энергии, вырабатываемой генератором.
2. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует температуру воздуха на входе в газовую турбину.
3. Газотурбинная установка по п.2, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от температуры воздуха на входе в газовую турбину.
4. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует давление воздуха на входе в газовую турбину.
5. Газотурбинная установка по п.4, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от давления воздуха на входе в газовую турбину.
6. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит два или несколько работающих параллельно нагнетательных вентиляторов, которые нагнетают воздух в ресивер, из которого он поступает на вход в газовую турбину, при этом ресивер имеет перепускную заслонку, которая обеспечивает возможность работы установки без наддува в турбину сжатого вентиляторами воздуха.
7. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит два или несколько работающих последовательно вентиляторов.
8. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит первый охладитель воздуха, который расположен между по крайней мере одним имеющимся в ней нагнетательным вентилятором и газовой турбиной и предназначен для охлаждения воздуха, поступающего на вход в газовую турбину.
9. Газотурбинная установка по п.8, в которой в качестве охладителя воздуха используется охладитель прямого испарительного охлаждения.
10. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также туманообразователь, который расположен до входа в компрессор турбины и образует состоящую из мелких капель водяную пыль, наличие которой в поступающем в турбину воздухе снижет его температуру.
11. Газотурбинная установка по п.8, в которой регулятор управляет работой первого охладителя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.
12. Газотурбинная установка по п.11, в которой в качестве первого охладителя воздуха используется охладитель косвенного испарительного охлаждения, который установлен в замкнутом контуре охлаждения, включающем насос и градирню.
13. Газотурбинная установка по п.12, в которой в качестве градирни используется градирня с нагнетательным вентилятором.
14. Газотурбинная установка по п.11, содержащая также второй охладитель воздуха, расположенный по крайней мере до одного имеющегося в ней нагнетательного вентилятора, при этом регулятор управляет работой второго охладителя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.
15. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует температуру окружающего воздуха.
16. Газотурбинная установка по п.15, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от температуры окружающего воздуха.
17. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует электрическую энергию, вырабатываемую генератором, и в зависимости от нее управляет работой по крайней мере одного из элементов установки.
18. Газотурбинная установка по п.1, в которой имеется система циркуляции воздуха, по которой часть сжатого компрессором воздуха поступает обратно на вход в газовую турбину, а регулятор управляет работой этой системы циркуляции в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.
19. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор управляет работой камеры сгорания в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.
20. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также расположенный до компрессора нагреватель воздуха, при этом регулятор управляет работой нагревателя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.
21. Газотурбинная установка по п.20, в которой регулятор контролирует температуру воздуха на входе в турбину и в зависимости от нее управляет работой нагревателя.
22. Газотурбинная установка по п.20, в которой нагреватель воздуха содержит первый теплообменник, через который проходит осуществляющая теплообмен жидкость, которая также проходит через второй теплообменник, в котором она нагревается, отбирая тепло от отходящих газов турбины.
23. Газотурбинная установка по п.22, которая представляет собой установку, работающую по комбинированному циклу, и содержит дополнительно установку с паротурбинным генератором, который вырабатывает дополнительную электрическую энергию за счет использования тепла отходящих газов газовой турбины.
24. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также устройство для изменения давления на выходе из системы наддува, которое соединено с регулятором, который снижает давление на выходе из системы наддува таким образом, чтобы при снижении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала уровня, соответствующего максимальной расчетной величине электрической энергии, вырабатываемой генератором.
25. Газотурбинная установка по п.24, в которой устройство для изменения давления на выходе из системы наддува содержит регулируемый привод, который приводит во вращение по крайней мере один имеющийся в системе наддува нагнетательный вентилятор.
26. Газотурбинная установка по п.24, в которой в качестве нагнетательного вентилятора используется осевой вентилятор с поворотными лопатками.
27. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также перепускную заслонку, которая при неработающем нагнетательном вентиляторе направляет поступающий в турбину воздух в обход вентилятора.
28. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также электродвигатель, который приводит во вращение нагнетательный вентилятор.
29. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая
генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,
систему наддува по крайней мере с одним нагнетательным вентилятором, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и туманообразователем, который образует пыль из мелких капель воды, котоЁых испаряются и снижают температуру воздуха, поступающего в газовую турбину, что позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и
регулятор, который управляет работой туманообразователя и регулирует количество добавляемой к воздуху воды таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности.
30. Газотурбинная установка по п.29, содержащая также устройство для изменения величины повышения давления в системе наддува, которым управляет регулятор таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности.
31. Газотурбинная установка по п.30, в которой в качестве нагнетательного вентилятора используется осевой вентилятор, а устройство для изменения величины повышения давления в системе наддува представляет собой устройство, которое регулирует угол наклона (шаг) поворотных лопаток вентилятора.
32. Газотурбинная установка по п.29, содержащая также перепускную заслонку, которая позволяет направлять воздух в обход нагнетательного вентилятора и подавать воздух на вход в газовую турбину при неработающем нагнетательном вентиляторе.
33. Газотурбинная установка по п.29, в которой туманообразователь расположен до нагнетательного вентилятора.
34. Газотурбинная установка по п.33, в которой количество воды, добавляемой в воздух туманообразователем, больше необходимого для насыщения влагой воздуха, выходящего из нагнетательного вентилятора.
35. Газотурбинная установка по п.34, в которой количество воды, добавляемой в воздух туманообразователем, меньше необходимого для насыщения влагой воздуха, выходящего из нагнетательного вентилятора.
36. Газотурбинная установка по п.34, содержащая также второй туманообразователь, расположенный за нагнетательным вентилятором.
37. Газотурбинная установка по п.36, в которой регулятор выключает туманообразователь, расположенный до нагнетательного вентилятора, и включает туманообразователь, расположенный за нагнетательным вентилятором, обеспечивая возможность работы установки в условиях, когда температура окружающего воздуха становится близкой к температуре замерзания, и препятствуя образованию льда на входе в нагнетательный вентилятор, при одновременном охлаждении воздуха, поступающего в турбину, до температуры, при которой на входе в компрессор не образуется льда.
38. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая
генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,
систему наддува с осевым нагнетательным вентилятором с поворотными лопатками, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и
регулятор, который управляет работой осевого нагнетательного вентилятора с поворотными лопатками, изменяя давление, создаваемое системой наддува, таким образом, чтобы при изменении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины.
39. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая
генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,
систему наддува, содержащую по крайней мере два работающих последовательно осевых нагнетательных вентилятора с поворотными лопатками, туманообразователь, который образует в потоке воздуха водяную пыль из мелких капель воды, которые испаряются и охлаждают воздух, поступающий в газовую турбину, и регулятор, который управляет работой туманообразователя, регулируя количество в воздухе водяной пыли, и регулирует шаг поворотных лопаток вентиляторов, при этом система наддува увеличивает давление воздуха на входе в турбину и увеличивает мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, а регулятор управляет работой туманообразователя и регулирует шаг поворотных лопаток вентиляторов таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе и максимальная выходная мощность турбины не превышала пределов, соответствующих максимальной расчетной мощности турбины.
40. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии, имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один осевой нагнетательный вентилятор с поворотными лопатками, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и
регулятор, который управляет работой осевого нагнетательного вентилятора с поворотными лопатками, изменяя давление, создаваемое системой наддува, таким образом, чтобы при изменении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины.
41. Система наддува по п.40, содержащая также электродвигатель, который приводит во вращение осевой нагнетательный вентилятор с поворотными лопатками.
42. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии, имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один нагнетательный вентилятор, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, туманообразователь, который образует пыль из мелких капелек воды, которые испаряются и снижают температуру воздуха, поступающего в газовую турбину, что позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор, который управляет работой туманообразователя и регулирует количество добавляемой к воздуху воды таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности.
43. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии, имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессюЁ, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один нагнетательный вентилятор с регулируемой скоростью вращения, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и регулятор, который регулирует скорость вращения нагнетательного вентилятора и изменяет создаваемое системой наддува давление таким образом, чтобы при падении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствии такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины.
44. Система наддува по п.43, содержащая также электродвигатель, который соединен с приводимым им во вращение нагнетательным вентилятором с регулируемой скоростью вращения.
Текст
005393 По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании предварительных заявок на патент США 60/138848 от 10 июня 1999 г., 60/139894 от 22 июня 1999 г., 60/152277 от 3 сентября 1999 г.,60/195207 от 13 октября 1999 г. и 60/195302 от 10 апреля 2000 г. Настоящая заявка является частичным продолжением находящейся в настоящее время на рассмотрении заявки на патент США 09/388927 от 2 сентября 1999 г. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к газотурбинным энергетическим установкам (энергоблокам или электрическим генераторам с газотурбинным приводом), в частности к системе наддува, повышающей мощность турбогенератора (количество вырабатываемой электроэнергии) при высокой температуре окружающего воздуха. В таких энергетических установках (турбогенераторах) обычно имеется повышающая давление воздуха на входе в компрессор газовой турбины и связанная с устройством управления(регулятором) воздуходувка (вентилятор), которая может быть использована для повышения мощности существующих турбин и работает предпочтительно вместе с расположенной на входе в компрессор турбины системой охлаждения. Предпосылки создания изобретения Известно, что мощность газовых турбин падает с увеличением температуры поступающего в компрессор воздуха, причем обычно при увеличении температуры воздуха на входе в компрессор на 1F мощность турбины падает в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 1, приблизительно на 0,4%. Такое падение мощности турбины при увеличении температуры поступающего в компрессор воздуха особенно неблагоприятно сказывается при использовании газотурбинных установок (газовых турбин) для выработки электрической энергии, поскольку обычно потребность в электроэнергии достигает своего пика именно в то время, когда температура окружающего воздуха поднимается до максимального уровня. Газовые турбины, генераторы и распределительные системы газотурбинных энергоблоков обычно рассчитываются на мощность турбины, которую она развивает при температуре поступающего в ее компрессор воздуха от 40 до 50F. При таких низких расчетных температурах фактически развиваемая в летнее время при высоких температурах окружающего воздуха мощность турбины может в зависимости от конструкции турбогенератора, местных погодных условий и характеристик газовой турбины упасть на 20-40%. В настоящее время известно много различных способов охлаждения поступающего в газовую турбину воздуха, которые позволяют частично или полностью избежать связанного с высокой температурой воздуха падения мощности турбины. Подробный анализ всех этих способов содержится в опубликованной в трудах ASME статье "Options in Gas Turbine Power Augmentation Using Inlet Air Chilling", Igor Ondryas и др., представленной на конгрессе Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, 11-14 июня 1990 г., Брюссель, Бельгия. В качестве альтернативных способов охлаждения можно назвать прямое испарительное охлаждение и косвенное (непрямое) испарительное охлаждение, парокомпрессионное охлаждение с использованием электрической энергии, абсорбцию и охлаждение с использованием термоаккумулирующих систем. Из всех известных в настоящее время способов охлаждения поступающего в компрессор турбины воздуха в промышленных масштабах может быть использован только способ прямого испарительного охлаждения. К преимуществам способа прямого испарительного охлаждения относятся его низкая стоимость и простота осуществления, а к недостаткам - ограничения, связанные с определением окружающей температуры по влажному термометру. Для восточных районов США прямое испарительное охлаждение может в зависимости от местных погодных условий обеспечить снижение температуры поступающего в турбину воздуха на 10-20F. Более высокого снижения температуры за счет прямого испарительного охлаждения можно ожидать в юго-западных районах США с жарким, сухим климатом. Прямое испарительное охлаждение при всех его преимуществах не позволяет, однако, использовать турбину на всю проектную мощность. Несмотря на интенсивные исследования газовых турбин, проводившиеся в последние 50 лет, и достигнутые при этом успехи проблема работы газотурбинных энергетических установок (турбогенераторов) при высоких температурах окружающего воздуха все еще остается до конца не решенной. Представляющее особый интерес, но фактически не реализованное решение указанных выше проблем было предложено R.W. Foster-Pegg в статье "Supercharging of Gas Turbines by Forced Draft Fans WithEvaporative Intercooling", опубликованной в ASME в 1965 г. В этой статье для повышения мощности турбины за счет увеличения давления поступающего в компрессор воздуха предлагается использовать воздуходувку высокого давления с расположенным за ней испарительным охладителем. Теоретически такое решение обладает большими преимуществами, однако его практическая реализация связана с необходимостью использования специального по размерам генератора, для привода которого необходимо создавать новые газовые турбины. Кроме того, предлагаемое в этой статье использование одной воздуходувки с регулируемыми лопатками снижает экономичность всего газотурбинного энергоблока. В опубликованной в трудах ASME в журнале Journal of Engineering for Gas Turbines and Power в июле 1995 г, выпуск 117, страницы 513-527, статье Kolp и др. "Advantages of Air Conditioning and Supercharging an LM6000 Gas Turbine Inlet" приведены результаты выполненных авторами исследований, по-1 005393 священных экономичности систем наддува и охлаждения. В этой статье говорится, что если испарительное охлаждение по своим экономическим показателям является весьма эффективным способом охлаждения поступающего в компрессор газовой турбины воздуха, то использование наддува для увеличения мощности турбины для простых циклов экономически не оправдано из-за слишком большого (вплоть до 10 лет) срока окупаемости необходимого для наддува оборудования. Больший, хотя и весьма незначительный, экономический эффект от использования наддува может быть получен на установках с комбинированным циклом. Рассмотренные в этой статье системы наддува по существу не отличаются от систем, разработанных в 60-х годах, и в отличие от турбин, которые в последние десятилетия были существенным образом усовершенствованы, практически не претерпели никаких изменений. Одной из серьезных проблем, существующих в настоящее время и связанных с применением наддува, является необходимость увеличения размеров генератора и другого вспомогательного оборудования газотурбинного энергоблока (турбогенератора). Затраты на замену генератора и другого вспомогательного оборудования энергоблока оказываются настолько высокими, что применение в существующих газотурбинных энергетических установках (турбогенераторах) обычных систем наддува практически не дает никакого экономического эффекта. Даже для новых энергоблоков (генераторов электрической энергии с приводом от газовой турбины) наддув может оказаться экономически оправданным только в том случае, если система наддува будет заложена в проект на самой начальной стадии проектирования и если для этого не потребуется модернизировать сам генератор, вносить изменения в распределительную систему или заменять различное вспомогательное оборудование. В статье Kolp и др. (стр. 520) сказано, что"в отличие от наддува испарительное охлаждение не требует увеличения размеров оборудования, которое входит в состав газотурбинной энергетической установки (турбогенератора)". Основной вывод, который можно сделать на основании приведенных выше соображений, заключается в том, что для модернизации существующих газотурбинных энергетических установок их нужно оборудовать не системой наддува, а системой испарительного охлаждения. Еще один известный в настоящее время способ регулирования мощности газовой турбины основан на использовании компрессора с регулируемой частотой вращения. Этот способ предложен, в частности,в патентах US 3853432 и US 2693080. Описанные в этих патентах системы отличаются большим диапазоном регулирования и предназначены по существу для использования в газотурбинных двигателях самолетов. Основная проблема, присущая таким системам, связана с высокой стоимостью и сложностью компрессора с регулируемой частотой вращения. Другие проблемы, присущие таким системам, связаны с надежностью и сложностью в эксплуатации используемых в них зубчатых редукторов, которые имеют большие размеры. Именно по этим причинам подобные системы и не нашли заметного применения в газотурбинных энергетических установках, предназначенных для получения электрической энергии. Еще один известный способ увеличения мощности газовой турбины за счет охлаждения поступающего в ее компрессор воздуха основан на увлажнении воздуха. Такой способ описан, в частности, в статье Meher-Homji and Мее "Gas Turbine Power Augmentation by Fogging of Inlet Air", опубликованной в 1999 г. в материалах 28-го симпозиума по турбинному оборудованию (28th Тurbомаchinery Symposium). Помимо преимуществ, связанных с охлаждением воздуха на входе в компрессор турбины, увлажнение позволяет также улучшить характеристику всего газотурбинного блока за счет охлаждения воздуха внутри компрессора. Косвенное испарительное охлаждение воздуха при добавлении в него 1% воды из расчета массового расхода воздуха позволяет увеличить мощность турбины приблизительно на 5%. В упомянутой выше статье отмечается также, что косвенное испарительное охлаждение воздуха путем его увлажнения позволяет также повысить и экономичность компрессора. Одно из ограничений такого способа повышения мощности газовой турбины связано с количеством водяной пыли, которое по соображениям безопасности может содержаться в поступающем в компрессор воздухе. Повышенное содержание в воздухе воды может создать проблемы, связанные с коррозией, эрозией или другими процессами, которые могут привести к выходу из строя компрессорной ступени турбины. В большинстве случаев, по крайней мере изготовитель турбины, не может гарантировать ее надежной работы при использовании в ней системы увлажнения, которая, по его мнению, может послужить причиной преждевременного выхода из строя компрессора. Несмотря на то, что увлажнение воздуха обладает по сравнению с испарительным охлаждением и еще целым рядом преимуществ, по соображениям, связанным с возможным отрицательным воздействием влаги на работу компрессора, повышение мощности большинства турбин, работающих в береговых районах с влажным климатом, за счет увлажнения воздуха, как правило, не превышает 10%. Краткое описание сущности изобретения В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения предлагается система повышения мощности газовой турбины при высокой температуре окружающего воздуха, имеющая по крайней мере одну нагнетательную воздуходувку, которая повышает давление поступающего в компрессор воздуха, и устройство управления или регулятор, который ограничивает максимальную мощность турбины мощностью, которую она развивает без наддува. В предпочтительном варианте изобретения предлагаемая в нем система включает охладитель воздуха, который снижает температуру воздуха, поступающего в компрессор турбины. Предлагаемой в изобретении системой можно оборудовать существующие газотурбинные-2 005393 установки (турбогенераторы), а также использовать ее для вновь проектируемых газотурбинных энергоблоков с наддувом. Одной из принципиальных особенностей изобретения и одним из его наиболее существенных преимуществ является возможность увеличения мощности турбины при максимальном потреблении электроэнергии в летнее время практически без всяких дополнительных капиталовложений, связанных с созданием газотурбинной энергетической установки (турбогенератора), рассчитанной на работу летом с максимальной нагрузкой. К другим задачам, решаемым настоящим изобретением, относится создание сравнительно компактной, не очень сложной газотурбинной энергетической установки (турбогенератора), обладающей достаточно высокой надежностью и относительно простой в эксплуатации. Задачей настоящего изобретения является также создание нагнетателя, который с успехом можно использовать для модернизации существующих газотурбинных энергетических установок. Предлагаемый в настоящем изобретении нагнетатель для газовой турбины (турбогенератора) состоит из воздуходувки и расположенного на входе в компрессор турбины увлажнителя воздуха. Краткое описание чертежей На прилагаемых к описанию чертежах показано: на фиг. 1 - график зависимости мощности турбины от температуры окружающего воздуха; на фиг. 2 А-2 В - схемы газотурбинного энергоблока, который выполнен в соответствии с одним из предпочтительных вариантов изобретения и включает охладитель воздуха, расположенный за нагнетательной воздуходувкой, повышающей давление воздуха, поступающего в компрессор турбины; на фиг. 3 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного по другому предпочтительному варианту изобретения, в котором использован охладитель с косвенным (непрямым) испарительным охлаждением; на фиг. 4 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного еще по одному варианту изобретения,в котором для наддува воздуха использована осевая воздуходувка; на фиг. 5 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного еще по одному варианту изобретения,в котором для наддува воздуха использовано несколько воздуходувок; на фиг. 6 - графики зависимости мощности турбины от температуры воздуха для разных вариантов выполнения газотурбинного энергоблока; на фиг. 7 А и 7 Б - иллюстрирующие принципы работы предлагаемого в изобретении турбогенератора графики, на которых показаны регулировочные характеристики компрессора газотурбинного блока с наложенными на них внешними характеристиками турбины; на фиг. 8 А и 8 Б - графики, на которых показаны внешние характеристики воздуходувок с наложенными на них внешними характеристиками газотурбинного блока, поясняющие принцип использования нескольких воздуходувок для регулирования давления воздуха на входе в компрессор; на фиг. 9 - график зависимости максимального давления нагнетательной воздуходувки от температуры воздуха на входе в компрессор; на фиг. 10 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного в соответствии с еще одним вариантом изобретения, в котором изменение характеристики газовой турбины осуществляется путем подачи выходящего из компрессора горячего воздуха обратно на вход в компрессор; на фиг. 11 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного в соответствии с еще одним вариантом изобретения, в котором регулирование турбины осуществляется путем регулирования параметров газа на выходе из камеры сгорания; на фиг. 12 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного в соответствии с еще одним вариантом изобретения, в котором регулирование турбины осуществляется путем регулирования температуры на входе в компрессор; на фиг. 13 - схема выполненного в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения энергоблока, работающего по комбинированному циклу (энергоблок с газовой и паровой турбинами); на фиг. 14 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения, в котором для охлаждения сжатого нагнетательной воздуходувкой воздуха используются обычная градирня и охлаждающий змеевик; на фиг. 15 - общий вид в аксонометрической проекции используемого в предлагаемом в настоящем изобретении газотурбинном энергоблоке воздуховода высокого давления,на фиг. 16 А и 16 Б - вид с торца и поперечное сечение соответственно ускоряющего поток воздуха диффузора воздуховода, общий вид которого показан на фиг. 15; на фиг. 17 А и 17 Б - общие виды в аксонометрической проекции изображенного на фиг. 15, 16 А и 16 Б воздуховода, соединяющего воздуходувку с газотурбинным блоком, и на фиг. 18 - схема газотурбинного энергоблока, выполненного в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом изобретения, в котором нагнетатель воздуха системы наддува газовой турбины содержит кроме воздуходувки и расположенный на входе в компрессор турбины увлажнитель.-3 005393 Предпочтительные варианты выполнения изобретения На фиг. 2 А показана схема газотурбинного энергоблока (генератора электрической энергии с приводом от газовой турбины), выполненного в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения. Турбогенератор 11, который является основным элементом газотурбинного энергоблока,состоит из газовой турбины 10 и генератора 28. Газовая турбина 10 состоит из компрессорной ступени(компрессора) 12, камеры сгорания 14 и турбинной ступени (турбины) 16. Турбинная ступень 16 имеет общий вал 24 с компрессором 12 и генератором 28. Компрессор 12 сжимает поступающий в него воздух 18, и сжатый в компрессоре до соответствующего давления воздух 20 попадает в камеру 14 сгорания. Попадающий в камеру 14 сгорания воздух 20 нагревается, а выходящий из камеры сгорания горячий воздух 22 попадает в турбину 16. Попадающий в турбину горячий воздух 22 приводит во вращение ротор 24 турбины, а вместе с ним и ротор генератора 28, который вырабатывает электрическую энергию. Отработанный воздух 26 выводится из турбины 16. Отработанный воздух 26 можно просто сбрасывать в атмосферу или же подавать в парогенератор описанного ниже со ссылкой на фиг. 13 работающего по комбинированному циклу энергоблока с газовой и паровой турбинами. Показанная на фиг. 2 А схема самого простого по конструкции газотурбинного энергоблока позволяет раскрыть все основные особенности и принципы работы предлагаемого в настоящем изобретении турбогенератора с системой наддува, который, как очевидно, может иметь и более сложную конструкцию (в частности, двухвальную газовую турбину), но работать по тому же самому принципу. В этой связи следует отметить, что газовая турбина обычно имеет фильтры, средства контроля, устройства защиты и другое хорошо известное специалистам оборудование, не связанное с заложенными в изобретение принципами и поэтому не показанное на чертежах и не рассматриваемое подробно в приведенном ниже описании. Воздух 18 подается на вход в компрессор 12 следующим образом. Окружающий воздух 40 подается двумя нагнетателями 30 и 32 в ресивер 38 сжатого воздуха. Собирающийся в ресивере сжатый воздух проходит через охладитель 34 и в виде охлажденного предварительно сжатого воздуха 18 подается на вход в компрессор 12. В качестве охладителя 34 предпочтительно использовать охладитель с непосредственным испарением, который охлаждает и увлажняет поступающий в него воздух. Конструкции таких испарительных охладителей достаточно хорошо известны. Для охлаждения воздуха, поступающего в компрессор турбины, можно также использовать и змеевики с непосредственным охлаждением, змеевики с водяным охлаждением или смесительные теплообменники, охладители с косвенным (непрямым) испарением или другие устройства, предназначенные для уменьшения температуры проходящего через них воздуха. Воду, используемую в змеевиках с водяным охлаждением, можно охлаждать в парокомпрессионных холодильниках, абсорбционных холодильниках или же брать из естественных источников холодной воды, в частности из артезианских скважин или со дна глубоких озер или морей. При охлаждении воздуха, подаваемого в компрессор газовой турбины, в абсорбционном холодильнике в качестве тепла, необходимого для работы холодильника, можно использовать тепло прошедших через турбину газов. Охладитель воздуха должен быть предпочтительно расположен между нагнетательными воздуходувками и турбиной (компрессором), хотя в принципе его можно установить и на входе в воздуходувки. Преимущество первого варианта (установка охладителя за воздуходувками) состоит в том, что в этом случае его можно использовать для отбора от воздуха тепла, добавленного к нему при сжатии в нагнетательных воздуходувках. Наличие в системе байпасной или перепускной заслонки 36 позволяет окружающему воздуху при неработающей системе наддува попадать в ресивер 38, минуя нагнетательные воздуходувки. На выходе из первой воздуходувки 30 установлена первая заслонка 42. Точно такая же (вторая) заслонка 44 установлена на выходе из второй воздуходувки 32. Работой воздуходувок 30 и 32 управляет устройство 50 управления (регулятор), в которое поступает сигнал от установленного на входе в компрессор турбины датчика 52. В качестве сигналов, подаваемых в регулятор, можно использовать сигналы от датчика температуры воздуха на входе в компрессор, датчика давления воздуха на выходе из компрессора, датчика выходной мощности генератора и датчика температуры окружающего воздуха. Устройство управления(регулятор) можно выполнить на базе простого термостата или компьютера (в частности микропроцессора) и других электронных устройств, которые можно использовать для контроля и регулирования характеристики турбины. Заслонки 42 и 44 и байпасная заслонка 36 работают как обратные клапаны, препятствующие обратному течению воздуха из газовой турбины через ресивер в воздуходувки или непосредственно в атмосферу. Заслонки открываются в зависимости от перепада давления и при отсутствии перепада давления возвращаются под действием силы тяжести в закрытое положение. На фиг. 2 Б и 2 В показана работа задвижек при разных режимах работы воздуходувок, что более подробно рассмотрено ниже. Первую и вторую нагнетательные воздуходувки 30 и 32 предпочтительно выполнить в виде центробежных вентиляторов с ременным приводом или осевых вентиляторов, напрямую соединенных с приводным двигателем. Для повышения эффективности центробежных вентиляторов в них обычно используют загнутые назад лопатки. Вентиляторы такого типа могут развивать давление до 60 дюймов вод. ст. и по этому показателю вполне удовлетворяют обычно предъявляемым к ним требованиям. Для при-4 005393 вода нагнетательных вентиляторов обычно используют электродвигатели, предпочтительно трехфазные асинхронные двигатели, хотя в принципе для этой цели можно использовать и другие двигатели или различные механические устройства, соединяющие вентиляторы с ротором турбины. Вместо двух показанных на фиг. 2 А и 2 В нагнетательных вентиляторов в предлагаемой в изобретении системе наддува турбины можно использовать три или большее количество вентиляторов, а также всего один вентилятор. В системе наддува с большим количеством вентиляторов, в отличие от системы с одним вентилятором, давление на входе в компрессор турбины можно регулировать ступенчато. Целесообразно, чтобы в системе наддува с двумя нагнетательными вентиляторами вентиляторы имели разную производительность, но работали при этом при приблизительно одинаковом давлении. Первый (основной) вентилятор должен иметь большую производительность и работать, с целью снижения затрат, при постоянной частоте вращения. Второй (дополнительный) вентилятор необходимо выполнить регулируемым и использовать его для регулирования давления воздуха на входе в компрессор турбины, что более подробно описано ниже. Для регулирования производительности вентилятора обычно используют привод с регулируемой частотой вращения или - для осевых вентиляторов - поворотные лопатки с переменным шагом. Использование для регулирования производительности вентилятора поворотных лопаток, установленных на входе в вентилятор, возможно, но нежелательно из-за их относительно низкого коэффициента полезного действия. На фиг. 3 показана схема выполненного по другому варианту изобретения газотурбинного энергоблока с наддувом, в котором использован охладитель с косвенным испарительным охлаждением. Газотурбинный энергоблок, выполненный по этому варианту изобретения, отличается от энергоблока, схема которого показана на фиг. 2, только наличием в нем охладителя 60 с косвенным испарительным охлаждением, который расположен между ресивером 38 и газовой турбиной 10. В этом энергоблоке турбогенератор 11 также состоит из газовой турбины 10 и генератора 28. Газовая турбина 10 состоит из компрессорной ступени (компрессора) 12, камеры сгорания 14 и турбинной ступени (турбины) 16. В охладителе 60 с косвенным испарительным охлаждением используется вторичный поток 62 воздуха, который отбирается от основного потока 64 воздуха на выходе из необязательного холодильника 68 с непосредственным испарением, который расположен между охладителем 60 с косвенным испарительным охлаждением и газотурбинным блоком 10 и предназначен для дополнительного охлаждения поступающего в компрессор турбины воздуха. На вход в компрессор турбины 10 подается охлажденный воздух 66, оставшийся от основного потока 64 охлажденного воздуха после отбора от него вторичного потока 62 воздуха. Вторичный поток 62 воздуха нагревается и увлажняется в охладителе 60 с косвенным испарительным охлаждением воздухом, поступающим в него из ресивера 38, и в виде потока 65 отработанного воздуха выбрасывается в атмосферу. На фиг. 4 показан другой вариант выполнения предлагаемой в изобретении системы наддува, в которой в этом варианте используется осевой нагнетательный вентилятор с приводом от электродвигателя. Нагнетательный вентилятор 116 в этом варианте изобретения имеет рабочее колесо 102, которое приводится во вращение расположенным с ним в одном корпусе 106 электродвигателем 100. В качестве приводного двигателя вентилятора предпочтительно использовать трехфазный асинхронный электродвигатель, соединенный через контактор 104 проводами 110, 112 и 114 с внешней электрической сетью. При замыкании контактора 104 происходит включение электродвигателя 100, который приводит во вращение рабочее колесо 102 вентилятора, нагнетающее сжатый до определенного давления воздух 108 в газовую турбину 10. При размыкании контактора 104 электродвигатель 100 обесточивается, и рабочее колесо 102 вентилятора, которое продолжает вращаться под действием проходящего через вентилятор потока воздуха 108, снижает давление поступающего в турбину воздуха 108. Контактор 104 можно выполнить в виде простого устройства с ручным управлением, которым оператор может в любой момент включить приводной двигатель вентилятора, увеличив тем самым мощность турбины. В предпочтительном варианте изобретения для управления контактором 104 используется термостат 109, который расположен предпочтительно в потоке поступающего в турбину воздуха 108 и включает (через контактор) нагнетательный вентилятор 116 в тот момент, когда температура поступающего в турбину воздуха 108 достигает определенного, заранее заданного значения. Такая система управления двигателем нагнетательного вентилятора, основанная на использовании термостата 109, позволяет ограничить выработку электроэнергии и защитить турбогенератор 11 от возможной перегрузки. Управлять системой наддува можно и более сложными способами. Так, в частности, для наддува воздуха в турбину можно использовать вентилятор с регулируемыми лопатками, связанный с устройством управления или регулятором, который в зависимости от давления и температуры воздуха меняет угол наклона лопаток вентилятора и переводит его в режим работы, соответствующий максимальной выработке электроэнергии в пиковом режиме. На базе существующих в настоящее время микропроцессоров можно создать и более сложные системы управления. Характеристики системы можно улучшить за счет применения различных механических устройств. Так, например, для уменьшения падения давления воздуха в системе наддува при обесточенном вентиляторе можно использовать заслонку, направляющую воздух в обход вентилятора. Для уменьшения температуры поступающего в турбину воздуха в-5 005393 системе охлаждения можно использовать дополнительный охладитель с прямым испарительным охлаждением или другое устройство охлаждения. Преимуществом системы, показанной на фиг. 4, является ее низкая стоимость и простота, что особенно важно для небольших турбин. Для выбора оптимального варианта системы необходимо тщательно учитывать все аспекты проблемы, связанной с ее внедрением и в первую очередь с ее стоимостью. В некоторых случаях, хотя это и нежелательно, можно отказаться от использования в системе контактора 104. В том случае когда, например, турбину, работавшую в районе с холодным климатом, предполагается использовать в районах с тропическим климатом, систему наддува целесообразно оборудовать еще одним нагнетательным вентилятором, непрерывно работающим при работающей турбине. (При этом очень важно, чтобы такой вентилятор можно было отрегулировать в соответствии с характеристиками турбины при высоких температурах окружающего воздуха.) Менее предпочтительным, хотя и возможным вариантом выполнения системы наддува является вариант с нагнетательным вентилятором, который приводится во вращение непосредственно от ротора турбины. Конструктивно такой вариант реализуется наиболее просто при механическом соединении вала вентилятора с ротором турбины. Однако реально в такой схеме приходится использовать редуктор, позволяющий понижать скорость вращения вентилятора до скорости, меньшей скорости вращения турбины. Для соединения ротора турбины с валом вентилятора можно использовать электромагнитную муфту сцепления или механическое сцепление, позволяющие менять обороты вентилятора. Для снижения оборотов вентилятора можно использовать также дифференциальные зубчатые передачи, соединяющие вентилятор с тормозом, генератором или другим потребляющим механическую мощность устройством, с помощью которого можно регулировать скорость соответствующего вала зубчатой передачи. При этом,однако, следует учитывать, что такие устройства достаточно сложно (или даже вообще невозможно) встроить в существующие турбины, а зубчатые передачи и другие механические устройства, кроме того,требуют постоянного обслуживания. Поэтому такой вариант системы наддува нельзя признать столь же надежным и эффективным, как и другие варианты, предлагаемые в настоящем изобретении. На фиг. 5 показан еще один вариант возможного выполнения предлагаемой в изобретении системы наддува с двумя работающими последовательно нагнетательными вентиляторами. Первый нагнетательный вентилятор 216 состоит из первого рабочего колеса 202 и первого приводного двигателя 200, которые расположены в первом корпусе 206. Первый вентилятор расположен в потоке воздуха 208, который подается на вход в компрессор 12 турбины. Первый двигатель 200 соединен проводами 210, 212 и 214 через контактор 204 с внешней электрической сетью. Второй вентилятор 236 расположен перед первым вентилятором 216. Второй вентилятор 236 состоит из второго рабочего колеса 222 и второго приводного двигателя 220, которые расположены во втором корпусе 226. Второй двигатель 220 соединен проводами 230, 232 и 234 через контактор 224 с внешней электрической сетью. Ниже со ссылкой на фиг. 2 А. 2 Б и 2 В, на которых показаны системы с двумя работающими параллельно нагнетательными вентиляторами, рассмотрены принцип работы и преимущества предлагаемой в изобретении системы. На схеме, показанной на фиг. 2 А, оба нагнетательных вентилятора 30 и 32 работают, а байпасная заслонка 36 закрыта, и поэтому воздух не может попасть из турбины обратно в вентиляторы. При этом первая и вторая заслонки 42 и 44 открыты, и нагнетаемый вентиляторами воздух проходит в турбину. На схеме, показанной на фиг. 2 Б, первый нагнетательный вентилятор 30 выключен, а второй нагнетательный вентилятор 32 включен. Байпасная заслонка 36 остается закрытой. При этом вторая заслонка 44 открыта, а первая заслонка 42 закрыта. И, наконец, на схеме, показанной на фиг. 2 В, оба нагнетательных вентилятора 30 и 32 выключены, а их заслонки 42 и 44 закрыты. При этом байпасная заслонка 36 открыта, и воздух в турбину попадает в обход вентиляторов 30 и 32. На фиг. 6 показаны графики, иллюстрирующие все преимущества такой системы наддува. Эти графики построены на основании опубликованных данных по газовым турбинам. В выбранном в качестве базового варианте газотурбинного энергоблока, в котором отсутствуют наддув и внутреннее охлаждение воздуха, турбина может развить максимальную мощность при температуре окружающего воздуха,меньшей 40 F, после чего с увеличением температуры ее максимальная мощность начинает быстро падать. В отличие от базового варианта, в котором мощность турбины при возрастании температуры сверх 40F начинает быстро падать, мощность турбины энергоблока, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, от температуры окружающего воздуха практически не зависит. В базовом варианте энергоблока была использована одна газовая турбина, у которой при температуре окружающего воздуха,меньшей 40F, максимальная мощность составляет около 100 МВт и начинает заметно падать с ростом температуры. В выполненном в соответствии с настоящим изобретением энергоблоке та же самая турбина может развить мощность в 100 МВт практически при любой температуре окружающего воздуха. Характеристики предлагаемого в изобретении энергоблока при высоких температурах сравнивали также с характеристиками более крупного энергоблока, выполненного по схеме базового варианта, а также более крупного энергоблока, выполненного по схеме базового варианта, но с установленным в нем испарительным охладителем. В более крупном энергоблоке была установлена турбина с наддувом, выполненным по известной схеме. Использование в более крупном энергоблоке испарительного охладите-6 005393 ля, который снижает температуру поступающего в турбину воздуха, позволяет при заданной выработке электроэнергии турбины и работе в пиковом режиме при высоких температурах уменьшить габариты турбины. По своим характеристикам более крупный энергоблок с испарительным охладителем, выполненный по схеме базового варианта, практически не отличается от известных газотурбинных энергоблоков с системой наддува. Обычное испарительное охлаждение воздуха на входе в турбину, не увеличивая максимальную выработку электроэнергии в пиковом режиме при 40F, позволяет улучшить внешнюю характеристику турбины при более высоких температурах. Применение обычного нагнетательного вентилятора вместе с испарительным охладителем еще больше увеличивает выработку электроэнергии при любой температуре окружающего воздуха, что создает опасность перегрузки газотурбинного энергоблока при низких температурах окружающего воздуха. Предлагаемое в настоящем изобретении решение позволяет ограничить выработку электроэнергии,сохранив при этом все преимущества, которые дает использование наддува для работы турбины при повышенных температурах окружающего воздуха, и защищает газотурбинный энергоблок от возможных перегрузок при низкой температуре окружающего воздуха. Выработка электроэнергии в предлагаемом в изобретении энергоблоке (турбогенераторе) при изменении температуры окружающего воздуха меняется в очень ограниченных пределах. В табл. 1 приведены (полученные на основании данных, приведенных в упомянутой выше статьеKolp и др.) данные, позволяющие сравнить по стоимости турбогенераторы с предложенной в настоящем изобретении системой наддува с турбогенераторами, выполненными по обычным схемам. Из приведенных в этой таблице данных следует, что затраты на оборудование турбогенератора новой системой наддува приблизительно в два раза меньше затрат на создание турбогенератора с увеличенной максимальной мощностью турбины. Увеличение стоимости турбогенератора с испарительным охлаждением воздуха на 1 кВт, связанное с установкой на нем оборудования для наддува, составляет около 300 на кВт,тогда как затраты на создание нового турбогенератора с увеличенной максимальной мощностью турбины составляют около 700 на кВт. Одновременное использование испарительного охладителя и системы наддува позволяет увеличить максимальную мощность турбины при работе в пиковом режиме в летнее время более чем на 30%. Предлагаемая в настоящем изобретении система регулирования позволяет создать турбогенератор, выработка электроэнергии которым при снижении температуры окружающего воздуха практически не меняется, благодаря чему исключается необходимость в увеличении размеров генератора и всего связанного с ним вспомогательного оборудования. Приведенные в таблице данные подтверждают все преимущества настоящего изобретения при создании новых энергетических установок. При модернизации существующих турбогенераторов затраты на установку на них обычных нагнетательных вентиляторов возрастают как минимум на порядок, поскольку при этом для увеличения выработки электроэнергии при низких температурах окружающего воздуха требуется заменить не только сам генератор, но и все связанное с ним вспомогательное оборудование. Таблица 1. Сравнение стоимости различных вариантов-7 005393 В табл. 2 приведены данные, отражающие, насколько вентилятор наддува улучшает характеристики турбогенератора. Из таблицы, в частности, видно, что мощность, потребляемая вентилятором, составляет 1,24 МВт, а выработка электроэнергии возрастает при этом на 4 МВт. Иными словами, в чистом виде выработка электроэнергии возрастает на 2,8 МВт. Такой результат свидетельствует о том, что наддув может существенно увеличить выработку электроэнергии турбогенераторов, работающих в режиме пиковых нагрузок. Таблица 2. Сравнение по выработке электроэнергии разных вариантов турбогенераторов мощностью 100 МВт(Допущения: 8 CFM/кВт, 95F по сухому термометру, 75F по смоченному термометру, коэффициент полезного действия вентилятора - 80%, коэффициент полезного действия электродвигателя - 95%,0,4%-ное изменение в KBT/(F, 0,6%-ное изменение в кВт/дюйм вод. ст., коэффициент полезного действия охладителя - 90%) Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что одновременное применение в турбогенераторе нагнетательного вентилятора для наддува турбины и испарительного охладителя позволяет существенно увеличить выработку электроэнергии. Как уже было отмечено выше, применение только одного нагнетательного вентилятора для наддува турбины без системы охлаждения воздуха позволяет увеличить выработку электроэнергии на 2,8 МВт. С другой стороны, установка такого же вентилятора на турбине с охладителем с прямым испарительным охлаждением позволяет увеличить выработку электроэнергии на 4,06 МВт. Таким образом, эффект от использования нагнетательного вентилятора вместе с охладителем почти на 50% превышает эффект, который дает только один вентилятор (без охладителя). На основании анализа приведенных в таблице данных можно сделать вывод о том, что совместное использование в турбогенераторе системы наддува и системы охлаждения воздуха дает больший эффект,чем их раздельное использование, и поэтому является наиболее предпочтительным. Из приведенных в табл. 2 данных следует, что существенный эффект от системы наддува может быть получен даже в том случае, когда вентилятор повышает статическое давление воздуха на входе в турбину всего на 10 дюймов вод.ст. Больший эффект может быть достигнут при использовании нагнетательных вентиляторов, создающих более высокое статической давление. В целом ряде случаев оптимальные результаты могут быть получены в том случае, когда статическое давление, создаваемое системой наддува на входе в турбину, превышает 60 дюймов вод.ст. На фиг. 7 А и 7 Б показаны регулировочные характеристики компрессора, которые позволяют оценить, каким образом настоящее изобретение позволяет повысить мощность турбины. По вертикальной оси отложена величина относительного давления на входе в турбину, которая равна отношению давления на входе в турбину к атмосферному давлению. По горизонтальной оси отложен коэффициент расхода, который вычисляется по следующему уравнению: коэффициент расхода =-8 005393 где m означает массовый расход воздуха, проходящего через турбину, означает давление на входе в компрессор, деленное на нормальное атмосферное давление, иозначает абсолютную температуру воздуха на входе в компрессор, деленную на расчетную абсолютную температуру. Относительное давление воздуха на входе в турбину равно давлению на выходе из компрессора,деленному на атмосферное давление. В рассматриваемом примере предполагается, что влияние падения давления в камере сгорания и другие несущественные факторы учтено во внешних характеристиках компрессора и турбины (подробную информацию об этом можно найти в 10-й главе книги Blathe "Fundamentals of Gas Turbines"). Кривая 300 представляет собой характеристику компрессора при расчетных условиях, а кривая 301- характеристику компрессора при пиковом значении температуры на входе. Кривая 302 отражает характеристику турбины при расчетных условиях, а кривая 303 - характеристику турбины при пиковом значении температуры на входе. Точка 304 пересечения характеристик компрессора (кривая 300) и турбины(кривая 302) характеризует расчетный режим работы турбины газовой. Точка 305 пересечения характеристик компрессора (кривая 301) и турбины (кривая 303) характеризует режим работы газовой турбины при пиковом значении температуры на входе. Прямая линия 306 характеризует все возможные режимы работы газовой турбины при различных температурах на входе. Поднимающаяся вверх прямая линия 307 характеризует предельно возможные режимы устойчивой работы компрессора. Мощность, развиваемая турбиной при высокой температуре воздуха (точка 305), намного меньше мощности, развиваемой турбиной при расчетных условиях (точка 304). С увеличением температуры воздуха на входе в турбину возрастает скорость звука, в результате чего уменьшается число Маха компрессора, и его внешняя характеристика смещается влево в область меньших массовых расходов. Снижение массового расхода воздуха при возрастании температуры происходит и из-за снижения его плотности. В результате этих изменений снижается не только массовый расход воздуха, но и величина относительного давления на входе в турбину, что, как очевидно, снижает энергию, под действием которой происходит ее вращение. Увеличить энергию, под действием которой происходит вращение турбины, можно путем охлаждения воздуха. На фиг. 7 Б показано, каким образом предлагаемая в изобретении система позволяет увеличить мощность турбины при пиковых значениях температуры окружающего воздуха. При предварительном сжатии поступающего в компрессор воздуха, которое увеличивает относительное давление на входе в турбину, и увеличении температуры на входе в компрессор возможные режимы работы компрессора определяются его внешней характеристикой, изображенной на графике в виде кривой 310. Из-за небольшого увеличения температуры меняется и внешняя характеристика турбины (прямая линия 312). В этом случае режим работы газовой турбины будет определяться точкой 314 пересечения внешней характеристики турбины (прямая линия 312) с внешней характеристикой компрессора (кривая 310). В таком режиме будет работать газовая турбина с наддувом (с нагнетательным вентилятором), но без системы охлаждения поступающего в нее воздуха. Все возможные по давлению (и расходу) режимы работы выполненной таким образом газовой турбины определяются положением точек, лежащих на прямой линии 318. Увеличение выходной мощности турбины происходит и за счет увеличения плотности воздуха, которое происходит при его предварительном сжатии в нагнетательном вентиляторе. При испарительном охлаждении и снижении температуры воздуха, поступающего в компрессор,внешние характеристики компрессора и турбины меняются, что отражено кривой 316 и прямой линией 320. При наддуве и охлаждении поступающего в турбину воздуха рабочая точка 322 турбины будет лежать на пересечении кривой 316 (внешняя характеристика компрессора) и прямой 320 (внешняя характеристика турбины). Такой анализ совместной работы компрессора и турбины позволяет приблизительно оценить исходную расчетную мощность газовой турбины при одновременном использовании системы наддува и системы охлаждения воздуха на входе в турбину. При этом предельные значения мощности турбины, а также ее рабочее давление и расчетную мощность турбогенератора можно задать с учетом возможностей турбины, генератора и другого оборудования энергоблока. При соответствующем выборе параметров нагнетательного вентилятора и установленного на входе в компрессор охладителя можно добиться того, чтобы выходная мощность турбины при любой температуре окружающего воздуха не превышала ее расчетной мощности. На фиг. 8 А показаны внешние характеристики системы наддува, состоящей из работающих параллельно нагнетательных вентиляторов, создающих на входе в турбину необходимое избыточное давление. При параллельной работе вентиляторов оба вентилятора работают при одном и том же давлении, а их расходы суммируются друг с другом. Внешняя характеристика основного (первого) вентилятора изображена на фиг. 8 А в виде кривой 350. Внешняя характеристика турбины при незначительно меняющемся в зависимости от давления на входе расходе имеет вид почти вертикальной прямой линии 356. Режим работы газовой турбины в этом случае определяется точкой 358 пересечения внешней характеристики вентилятора (кривая 350) с внешней характеристикой турбины (прямая линия 356). Рабочая точка 358 соответствует работе только одного вентилятора.-9 005393 Показанная на фиг. 8 А кривая 352 представляет собой первую внешнюю характеристику второго(дополнительного) вентилятора при его работе с максимальными оборотами. Кривая 364 является внешней характеристикой системы наддува при двух работающих совместно вентиляторах. При совместной работе двух вентиляторов режим работы газовой турбины будет определяться положением точки 366 пересечения внешней характеристики системы наддува (кривая 364) с внешней характеристикой турбины (прямая линия 356). Вторая внешняя характеристика второго (дополнительного) вентилятора при его работе с низкими оборотами изображена на фиг. 8 А в виде кривой 354, а внешняя характеристика системы наддува с работающим в нормальном режиме первым вентилятором и работающим при низких оборотах вторым вентилятором изображена на фиг. 8 А в виде кривой 360. Режим работы газовой турбины в этом случае будет определяться положением точки 362, лежащей на пересечении внешних характеристик турбины и системы наддува, в которой второй вентилятор работает на низких оборотах. На фиг. 8 Б показаны внешние характеристики системы с двумя работающими последовательно одинаковыми вентиляторами. Кривой 372 на фиг. 8 Б изображена внешняя характеристика одного вентилятора. При работающем одном вентиляторе турбина будет работать в режиме, определяемом положением точки 378 пересечения ее внешней характеристики с внешней характеристикой вентилятора. Кривой 374 на фиг. 8 Б изображена внешняя характеристика системы наддува при двух работающих последовательно вентиляторах. При двух работающих последовательно вентиляторах турбина будет работать в режиме, определяемом положением точки 376. На фиг. 9 в качестве примера показана зависимость между максимальным давлением, создаваемым системой наддува, и температурой воздуха на входе в турбину, которую можно использовать для регулирования нагнетательных вентиляторов. Регулирование давления, создаваемого вентиляторами, осуществляется с помощью устройства управления или регулятора, в который подается сигнал, пропорциональный температуре воздуха на входе в турбину. Такой способ регулирования давления вентиляторов позволяет достаточно просто увеличить рабочую мощность турбины до максимального уровня. Наибольший эффект от такого способа регулирования вентиляторов может быть получен при модернизации существующих турбогенераторов, поскольку при этом полностью или практически полностью отпадает необходимость внесения изменений в существующую систему регулирования турбогенератора. Изобретение предполагает возможность и более сложных способов регулирования турбогенератора. Так, в частности, другим предпочтительным вариантом предлагаемой в изобретении системы регулирования турбогенератора 421, показанного на фиг. 10, является система, в которой часть сжатого компрессором воздуха подается обратно на вход в компрессор. Показанный на фиг. 10 турбогенератор состоит из газовой турбины 432 и генератора 426. В свою очередь газовая турбина 432 состоит из камеры 422 сгорания, компрессора 420 и турбины 424, которая имеет с компрессором общий ротор 430. Поступающий в компрессор 420 воздух 440 сжимается в компрессоре, и сжатый в компрессоре воздух 442 попадает в камеру сгорания. Поступающий в камеру 422 сгорания воздух 442 нагревается в камере сгорания, а выходящий из камеры сгорания горячий воздух 444 попадает в турбину 424. Турбина 424 приводится во вращение потоком воздуха, отводимым из нее в виде потока 446 отработанного воздуха. Турбогенератор содержит также другие хорошо известные специалистам и поэтому не показанные на чертеже устройства, включая несущую раму (корпус), подшипники, устройства контроля и т.д. Для привода генератора помимо газовой турбины можно также использовать паровую турбину, а также различные многовальные турбины. Турбина 424 приводит во вращение компрессор 420 и генератор 426, которые имеют с ней общий ротор 430. Вырабатываемая генератором электрическая мощность передается в электрическую сеть через трансформатор 428, соединенный с генератором проводами 436. Нагнетательный вентилятор 423 сжимает поступающий в него воздух 453, и сжатый в вентиляторе воздух 455 попадает в первый испарительный охладитель 425. Основными элементами первого испарительного охладителя 425 являются насос 437 и покрытый изнутри соответствующим материалом испаритель 435. Поступающий в первый испарительный охладитель 425 сжатый воздух 455 выходит из него в виде холодного сжатого воздуха 440, который подается на вход в турбину. Нагнетательный вентилятор, статическое давление на выходе из которого составляет около 60 дюймов вод.ст., выполнен предпочтительно в виде центробежного или осевого вентилятора. Сжатый вентилятором воздух 455 и охлажденный в охладителе сжатый воздух 440 проходят по воздуховодам,рассчитанным на такое высокое давление; предпочтительные варианты конструктивного выполнения таких воздуховодов показаны на фиг. 15, 16 А, 16 Б, 17 А и 17 Б и подробно рассмотрены ниже. На входе в нагнетательный вентилятор 423 установлен второй испарительный охладитель 434. Основными элементами этого охладителя являются также покрытый изнутри соответствующим материалом испаритель 434 и насос 436, прокачивающий воду через испаритель, в котором на смоченной водой поверхности происходит испарение воды, сопровождающееся охлаждением проходящего через испаритель наружного воздуха, охлажденный поток 453 которого поступает на вход нагнетательного вентилятора 423. Испарительные охладители имеют также отстойник с поплавковым клапаном, контролирующим уровень воды в отстойнике, и устройство, которое во избежание засоления воды в замкнутом контуре охлаждения периодически стравливает из него небольшое количество воды.-10 005393 В качестве охладителя в предлагаемой в изобретении системе можно использовать любые из выпускаемых в настоящее время промышленностью испарительных охладителей, которые хорошо известны и поэтому не требуют подробного описания. Кроме того, помимо показанных на чертежах охладителей с прямым испарительным охлаждением для работы предлагаемого в изобретении турбогенератора с системой наддува можно, как уже было отмечено выше, использовать охладители с косвенным испарительным охлаждением или испарители с комбинированным прямым и косвенным испарительным охлаждением. Ключевой отличительной особенностью предлагаемого в настоящем изобретении турбогенератора является соотношение между размерами используемой в нем газовой турбины с наддувом и размерами генератора и связанного с ним вспомогательного оборудования. Так, в частности, в предлагаемом в изобретении турбогенераторе размеры генератора и турбины выбираются таким образом, чтобы при пиковых нагрузках в летнее время генератор работал практически на полную мощность. (В отличие от этого в существующих в настоящее время газотурбинных энергоблоках размеры генератора и вспомогательного оборудования выбираются из расчета того, что он должен развивать максимальную мощность при работающей с максимальной нагрузкой системе наддува в зимнее время, когда температура воздуха на входе не превышает 40F, с постепенным уменьшением мощности по мере увеличения температуры окружающего воздуха). Для этого в предлагаемом в настоящем изобретении турбогенераторе используется специальная система регулирования мощности турбины при низких температурах окружающего воздуха,которая защищает генератор от возможной перегрузки. В предлагаемой в изобретении системе регулирования имеется устройство управления или регулятор 460, в который поступает сигнал 468 от датчика 462 тока, который измеряет ток генератора. В качестве такого регулятора 460 можно использовать как обычный регулятор турбогенератора, обеспечивающий безопасную работу турбогенератора при номинальной мощности, так и регулятор, выполненный в виде отдельного (автономного) блока. В качестве датчика тока предпочтительно использовать трансформатор тока, выдающий сигнал переменного тока. В качестве установленного на генераторе датчика можно использовать и другие типы датчиков, например датчики напряжения, оптические датчики или датчики с выходным радиочастотным сигналом. Регулятор 460 выдает сигнал 464 управления на привод заслонки 450, которая регулирует расход возвращаемого обратно на вход в компрессор теплого сжатого воздуха 452, отбираемого от воздуха 442,который из компрессора подается в камеру сгорания. Регулятор 460 выдает также сигналы управления 466 и 467 на насосы 436 и 437, соответственно, и сигнал 465 управления нагнетательным вентилятором 423. В данном варианте управление насосами и вентилятором может быть выполнено по самой простой схеме (включен/выключен), однако в принципе система регулирования может быть более сложной, основанной на регулировании оборотов насосов и вентилятора, их регулировании с помощью входных лопаток или на применении насосов и вентиляторов с поворотными лопатками. Поскольку предлагаемая в изобретении система рассчитана на получение максимальной мощности турбогенератора при пиковых нагрузках в летнее время, при падении температуры окружающего воздуха и увеличении выходной мощности турбины вырабатываемая генератором мощность может превысить его максимальную расчетную мощность. При падении температуры окружающего воздуха возрастает уровень сигнала 468, поступающего в регулятор 460 от датчика 462 тока генератора. Регулятор в ответ на этот сигнал выключает насос 436, который прокачивает охлаждающую воду через второй испарительный охладитель 470, в результате чего увеличивается практически до окружающей температуры сухого термометра температура воздуха 453, поступающего в нагнетательный вентилятор. При дальнейшем падении температуры окружающего воздуха регулятор в оптимальном варианте приоткрывает заслонку 450,и часть выходящего из компрессора теплого воздуха 452 возвращается обратно на вход в компрессор, где этот теплый воздух смешивается с холодным воздухом 440, поступающим в компрессор из вентилятора. Дальнейшее падение температуры окружающего воздуха сопровождается дальнейшим открытием заслонки с соответствующим снижением тока генератора, который постепенно переходит на работу в номинальном режиме пиковых нагрузок в летнее время. В тот момент, когда температура окружающего воздуха снижается до минимального расчетного уровня, по сигналам 465 и 467, поступающим из регулятора 460 в вентилятор и насос, происходит выключение вентилятора 423 и насоса 437 первого испарительного охладителя 425 и, как следствие этого,полное отключение системы наддува. После отключения системы наддува регулятор 460 может по сигналу 464 полностью перекрыть заслонку 450. Схема другого варианта предлагаемого в настоящем изобретении газотурбинного энергоблока(турбогенератора) показана на фиг. 11. Аналогично варианту, показанному на фиг. 10, в регулятор 474 поступает сигнал 468 от датчика 462 тока генератора и в ответ на этот сигнал регулятор выдает сигнал 466 управления на насос 436. В этом варианте, однако, контроллер 474 не только управляет заслонкой,которая регулирует расход теплого сжатого воздуха, поступающего с выхода компрессора обратно на вход в компрессор, но и выдает сигнал 472 управления в камеру 422 сгорания, от режима работы которой зависит выходная мощность турбины. Предпочтительно регулятор 474 встроить в обычную систему ре-11 005393 гулирования, обеспечивающую безопасную работу турбогенератора в нормальном режиме, хотя в принципе его можно выполнить и в виде отдельного блока. Система регулирования в варианте, показанном на фиг. 11, работает так же, как и система регулирования в варианте, показанном на фиг. 10. При падении температуры окружающего воздуха и соответственном увеличении тока генератора регулятор 474 по сигналу от датчика тока выключает насос 436,прекращая тем самым работу второго испарительного охладителя 470. Если при этом ток генератора не снижается до величины, соответствующей мощности генератора при пиковом потреблении электроэнергии в летнее время, то регулятор 474 по выдаваемому им в камеру сгорания сигналу 472 управления снижает температуру горячих газов, поступающих в турбину из камеры 422 сгорания. При дальнейшем снижении температуры окружающего воздуха регулятор, одновременно выключая нагнетательный вентилятор 423 и первый испарительный охладитель 425, полностью отключает от турбогенератора всю систему наддува. На фиг. 12 показана схема еще одного варианта выполнения предлагаемого в изобретении газотурбинного энергоблока (турбогенератора), в котором выходная мощность турбины регулируется с помощью нагревателя путем изменения температуры воздуха на входе в компрессор. В этом варианте в регулятор 484 поступает сигнал 490 от датчика 488 температуры, который измеряет температуру воздуха 440 на входе в компрессор. Регулятор 484 выдает сигнал 482 управления в установленный до компрессора нагреватель 480, выходящий из которого нагретый воздух 486 затем поступает в компрессор 420. (Расположенный в предпочтительном варианте перед испарительным охладителем нагреватель можно также установить и между испарительным охладителем 470 и компрессором 420 при условии, что он изготовлен из материалов, которые не подвергаются интенсивной коррозии при воздействии на них имеющего высокую температуру влажного воздуха). Существует много различных вариантов выполнения такого нагревателя. В самом простом варианте его можно выполнить в виде газовой горелки. В качестве нагревателя можно также использовать котел с теплообменником типа жидкость-воздух, в котором воздух нагревается нагретой в котле водой. Третьим вариантом является использование теплообменника, в котором подаваемый в компрессор воздух нагревается отходящими из турбины газами 446. (Этот вариант является наиболее экономичным и поэтому, при небольшой стоимости теплообменника, наиболее предпочтительным). Для нагревания воздуха можно также использовать электрические нагреватели, что в принципе нежелательно из-за их низкой экономичности. Наиболее дешевым способом нагрева подаваемого в компрессор воздуха 440 является подача в компрессор части отходящих из турбины газов 446, хотя во многих случаях такое решение может оказаться неприемлемым из-за проблем, связанных с коррозией компрессора 420 или других узлов турбогенератора. Нагреватель независимо от его типа должен быть регулируемым и должен поддерживать температуру выходящего из него нагретого воздуха 486 приблизительно на постоянном уровне. В варианте, показанном на фиг. 12, система регулирования предназначена для поддержания на минимальном уровне температуры воздуха 453 на входе в нагнетательный вентилятор. При падении температуры окружающего воздуха регулятор 484 выключает насос 436, прокачивающий воду через испарительный охладитель 470, который прекращает охлаждать проходящий через него воздух. При дальнейшем снижении температуры окружающего воздуха регулятор 484 выдает сигнал 482 управления в нагреватель 480, который, получив этот сигнал, включается и поддерживает температуру воздуха 453 на входе в вентилятор на требуемом уровне. В показанном на фиг. 13 варианте предлагаемый в изобретении энергоблок работает по комбинированному циклу с использованием одновременно двух турбин - газовой и паровой. В этом энергоблоке 506 имеется дополнительная паротурбинная установка 498, в которой для выработки дополнительной электрической энергии используется тепло отходящих газов газовой турбины 424. В состав паротурбинной установки 498 входят соединенные последовательно в замкнутый контур паровой котел 504, паровая турбина 500, конденсатор 502 и конденсатно-питательный водяной насос 503. На энергоблоке имеется еще один замкнутый контур, в котором установлен теплообменник 491 типа жидкость-воздух, соединенный водяным насосом 492 с теплообменником 496, предназначенным для нагревания воды, циркулирующей в этом контуре, за счет тепла выходящих из турбины газов. Насос 492 прокачивает воду 512(жидкость) через теплообменник 496, в котором вода отбирает тепло от потока 508 газов, прошедших через котел 508 паровой турбины. Насос, в который поступает сигнал 494 управления от регулятора 484,регулирует расход воды 512 в замкнутом контуре, регулируя тем самым температуру воздуха 486, который поступает из нагревателя на выход испарительного охладителя 470. Как и в варианте, показанном на фиг. 12, регулятор может на первом этапе регулирования температуры воздуха на входе в турбину отключить второй испарительный охладитель 470, а затем при необходимости вообще отключить от газовой турбины всю систему наддува.(В описанном выше варианте в качестве тепла для нагревания поступающего в систему наддува воздуха использовалось тепло прошедших через котел паровой турбины отходящих газов 508 газовой турбины, при этом, однако, отдельные элементы установки приходится изготавливать из коррозионностойких материалов, которые могли бы выдерживать воздействие на них азотной и возможно серной кислоты. Одним из решений этой проблемы могло бы быть использование пластмассовых труб, которые,-12 005393 однако, не выдерживают высоких температур. Для уменьшения температуры проходящих через такие трубы газов отходящие из газовой турбины газы можно смешивать с окружающим воздухом, снижая их температуру до температуры, которую могли бы выдержать трубы из пластмассы. Для нагревания воды,которая используется для нагревания окружающего воздуха, можно также использовать теплообменник типа газ-жидкость, в котором тепло передается от газа к жидкости. Во избежание проблем, связанных с образованием кислотного конденсата, в жидкость (воду) можно добавлять некоторое количество соответствующего нейтрализующего кислоту агента (например бикарбонат натрия). В этом случае для уменьшения рабочей температуры отходящие из газовой турбины газы также целесообразно смешивать с определенным количеством окружающего воздуха.) Турбинный энергоблок, схема которого показана на фиг. 13, не только позволяет повысить выработку электроэнергии при высоких температурах окружающего воздуха, но и обладает повышенной эффективностью, которая, как известно, в работающих по комбинированному циклу турбогенераторах несколько возрастает с повышением температуры воздуха на входе в компрессор. В этом отношении следует отметить, что показанный на фиг. 13 вариант с замкнутым контуром, в котором используется тепло отходящих газов турбины, не является единственно возможным вариантом выполнения предлагаемого в изобретении турбинного энергоблока, работающего по комбинированному циклу. При этом, в частности,для подогрева поступающего в систему наддува воздуха можно использовать конденсатор 502 паровой турбины. Еще одним возможным решением является использование теплообменника типа воздухвоздух, в котором поступающий в систему наддува воздух нагревается выходящими из газовой турбины газами. На рассмотренных выше схемах показаны различные варианты возможного выполнения предлагаемого в настоящем изобретении газотурбинного энергоблока (турбогенератора). В этой связи необходимо отметить, что в качестве сигналов обратной связи в описанной выше системе регулирования можно использовать не только сигнал от датчика тока генератора или сигнал от датчика температуры воздуха на входе в компрессор, но и сигналы, характеризующие другие параметры работы турбогенератора. К таким параметрам, характеризующим работу турбогенератора, которые можно использовать в системе регулирования, относятся, в частности, мощность генератора, температура сухого окружающего воздуха, температура влажного окружающего воздуха, крутящий момент и ряд других параметров. Использование в схемах, показанных на фиг. 10-13, второго испарительного охладителя, расположенного до нагнетательного вентилятора, не обязательно, и от него можно отказаться без заметного изменения характеристик энергоблока. При этом, однако, следует иметь в виду, что использование второго испарительного охладителя, позволяющего увеличить давление, создаваемое нагнетательным вентилятором при высокой температуре окружающего воздуха, обеспечивает возможность некоторого увеличения выходной мощности энергоблока. Следует также отметить, что в некоторых случаях можно отказаться и от использования первого испарительного охладителя, что, однако, приведет к более заметному изменению характеристик энергоблока. Поэтому делать это целесообразно только при особой необходимости, например при нехватке воды и/или при отсутствии свободного места для размещения этого охладителя. Необходимо далее отметить, что во всех рассмотренных выше вариантах оптимальным способом регулирования нагнетательного вентилятора является его простое включение-выключение. Регулировать нагнетательный вентилятор можно и более сложными способами, например с помощью привода с регулируемой скоростью или путем использования вентиляторов с поворотными лопатками, которые хотя и позволяют добиться некоторого снижения потребляемой вентилятором мощности, тем не менее не являются предпочтительными, поскольку для изменения выходной мощности турбины целесообразно регулировать режим работы камеры сгорания или температуры воздуха на входе в компрессор. На фиг. 14 показан еще один предпочтительный вариант предлагаемого в настоящем изобретении газотурбинного энергоблока с системой косвенного (непрямого) испарительного охлаждения и регулируемым по скорости вращения приводом нагнетательного вентилятора системы наддува турбины. Показанный на фиг. 14 регулируемый привод 550 вентилятора питается от внешней сети переменного тока и выдает переменное напряжение с регулируемой частотой на асинхронный электродвигатель 552. Выходной вал 554 электродвигателя 552 соединен с нагнетательным вентилятором 556. Нагнетательный вентилятор всасывает окружающий воздух и подает сжатый воздух 558 в охлаждающий змеевик 560. Охлаждающий змеевик, который представляет собой теплообменник типа вода-воздух, охлаждает воздух, не увлажняя его при этом. Выходящий из змеевика холодный воздух 570 попадает в испарительный охладитель 425, конструкция которого описана выше. Охлаждающий змеевик 560 соединен трубопроводом 562 с насосом 564 и градирней 566 и образует вместе с ними замкнутый контур, который работает как охладитель с косвенным испарительным охлаждением. Градирню предпочтительно выполнить в виде градирни с нагнетательным вентилятором, в которой воду можно охладить до температуры, близкой к окружающей температуре смоченного термометра.(В районах с дефицитом воды вместо обычной мокрой градирни можно использовать так называемую сухую градирню и вообще отказаться от испарительного охлаждения. В этом случае сухая градирня-13 005393 и змеевик будут работать как обычный теплообменник, в котором происходит теплообмен между окружающим воздухом и воздухом, выходящим из нагнетательного вентилятора.) Кроме рассмотренных выше, возможны и другие конструктивные решения системы охлаждения и использование других теплообменников. Так, в частности, градирню и охлаждающий змеевик можно заменить теплообменником типа воздух-воздух, пропуская через него окружающий воздух и воздух, выходящий из нагнетательного вентилятора. В этом случае охладитель воздуха с прямым испарительным охлаждением следует установить до этого теплообменника в магистрали, по которой проходит окружающий воздух, обеспечив тем самым его дополнительное охлаждение. Хотя такие схемы и возможны,они тем не менее не являются предпочтительными, поскольку требуют создания крупного дорогостоящего теплообменника с большой поверхностью теплообмена и большой разницей давлений проходящих через него потоков воздуха. В местах возможного замерзания воды приходится принимать специальные меры по защите трубопроводов, охлаждающего змеевика и градирни. Для этого можно использовать различную теплоизоляцию и нагреватели, системы слива воды из контура охлаждения и соляной раствор в теплообменнике типа вода-соляной раствор. (Использование теплообменника типа вода-соляной раствор решает одновременно и другую проблему, связанную с образованием в трубах охлаждающего змеевика отложений грязи, попадающей в воду при ее охлаждении в градирне, и необходимостью использования в одноконтурных системах соответствующих фильтров.) В этом варианте регулятор 568 защищает турбогенератор от перегрузки при низких температурах окружающего воздуха. В регулятор 568 поступает сигнал 572 от датчика температуры 573, установленного на входе в компрессор и измеряющего температуру поступающего в компрессор воздуха 440. В регулятор поступает также сигнал 574 от датчика 575 давления, измеряющего давление сжатого воздуха 558 на выходе из вентилятора. Датчик 575 давления можно установить в любом месте установки между нагнетательным вентилятором 556 и газовой турбиной 432, поскольку падение давления воздуха в соединяющей их воздушной магистрали достаточно мало. Регулятор 568 выдает сигнал 578 регулирования скорости в регулируемый привод 550 работающего с переменной скоростью приводного двигателя вентилятора. В результате соответствующего изменения скорости вращения вентилятора в системе наддува постоянно поддерживается оптимальное давление воздуха. Регулятор также выдает сигнал 576 управления в насос 564, установленный в замкнутом включающем градирню контуре охлаждения воды и сигнал 580 управления в насос 437, установленный в испарительном охладителе. Обычно по этим сигналам происходит просто включение или выключение насоса. Для изменения расхода воздуха нагнетательного вентилятора можно, помимо описанного выше частотно-регулируемого привода, использовать и другие различные способы. К таким способам относятся, в частности, способ, предложенный в патенте US 5947854 и в предварительной заявке на патент США 60/164590 и основанный на использовании электромеханического регулируемого привода, а также способы, основанные на использовании токовихревых муфт, электродвигателей постоянного тока, вентиляторов с поворотными лопатками, регулируемых входных направляющих аппаратов и т.д. и т.п. Существенное преимущество этого варианта состоит в возможности подавать в газовую турбину сравнительно холодный воздух. Сжатие воздуха в нагнетательном вентиляторе не оказывает никакого влияния на измеренную по смоченному термометру температуру воздуха на входе в систему охлаждения. Поэтому поступающий в охлаждающий змеевик воздух 558 можно охладить в нем до температуры,близкой к окружающей температуре по смоченному термометру, не повышая при этом влажность воздуха. В расположенном за змеевиком испарительном охладителе 425 воздух еще больше охлаждается и одновременно увлажняется. В итоге воздух, поступающий в газовую турбину, может иметь температуру,которая приблизительно на 10F меньше температуры воздуха при его простом охлаждении в охладителе с прямым испарительным охлаждением. Такое снижение температуры поступающего в турбину воздуха позволяет приблизительно на 2,5% увеличить количество электроэнергии, вырабатываемой турбогенератором. Поскольку обычно около 10% от полученной дополнительно электроэнергии расходуется на работу вентилятора градирни и работу насоса, чистое увеличение вырабатываемой турбогенератором электроэнергии в этом варианте составляет как минимум 2%. Система охлаждения нагнетаемого в газовую турбину воздуха может быть и более сложной. Так, в частности, вместо охладителя с прямым испарительным охлаждением можно использовать механические, сиккативные (поглощающие влагу) или абсорбционные системы охлаждения. Другим возможным вариантом является использование в системе охлаждения подземных вод или холодной воды из озера или океана. Такие системы позволяют использовать для наддува турбины воздух с существенно более низкими температурами, повысив за счет этого полезную мощность турбогенератора. Недостатком подобных систем является их сложность и необходимость дополнительных капиталовложений. Как уже было отмечено выше, воздуховоды для сжатого нагнетательным вентилятором воздуха и воздуха, поступающего на вход в турбину, должны выдерживать относительно высокое давление и поэтому должны иметь соответствующую конструкцию, предпочтительный вариант которой показан на фиг. 15. В выполненном по этому варианту воздуховоде, который состоит из внутренней трубы 610 и-14 005393 круглой наружной трубы 611, имеется канал 612, предназначенный для выравнивания давления жидкости, протекающей по внутренней трубе и заполняющей свободное пространство 615 между внутренней и наружной трубами. (В предлагаемой в настоящем изобретении системе по такому трубопроводу проходит сжатый воздух, однако такую же конструкцию трубопровода можно использовать и для перекачки любых жидкостей под высоким давлением.) Свободное пространство 615 между трубами предпочтительно заполнить жидкостью или пористым материалом, например стекловолокном, пенопластом с открытыми порами или другим подобным материалом. Пористый материал не только снижает шум, создаваемый проходящим по трубопроводу воздухом, но и повышает несущую способность всего трубопровода. Канал 612, предназначенный для выравнивания давления, действующего на стенки внутренней трубы, можно выполнить в виде одного или нескольких простых отверстий или в виде пор в материале, из которого изготовлена внутренняя труба. Канал 612 можно также выполнить в виде трещин или щелей или небольших отверстий, которые часто используются для прохода жидкости в негерметичных трубопроводах. Основным требованием, которому должен отвечать канал 612, является его большая пропускная способность, которая могла бы ограничить рост давления во внутренней трубе при утечке жидкости из наружной цилиндрической трубы в окружающее пространство. В канале, соединяющем внутреннюю трубу с расположенным между ней и наружной трубой пространством, целесообразно установить предохранительный клапан, срабатывающий при определенном давлении во внутренней трубе и защищающий ее от разрушения при появлении утечки в наружной трубе. Внутренняя труба, которая не должна обладать высокой прочностью, может иметь в поперечном сечении не только показанную на фиг. 15 прямоугольную форму, но и любую другую форму, отличающуюся от окружности и образованную, например, большими плоскими поверхностями. Требования к прочности внутренней трубы ограничены небольшой разностью давлений, действующих на ее внутреннюю и внешнюю поверхности, скоростным напором, турбулентностью и другими факторами, так или иначе связанными с протекающей по ней жидкостью. С целью экономии материала наружная труба предпочтительно должна иметь круглое поперечное сечение. Использование трубы с другим поперечным сечением, в частности овальным или эллиптическим, возможно, но не желательно, поскольку при этом существенно возрастают проблемы, связанные с прочностью трубы. Большие по диаметру трубы можно выполнить с кольцевыми ребрами жесткости или другими упрочняющими элементами, позволяющими повысить жесткость трубы и ее прочность к воздействию ветровых или других случайных нагрузок. Обычно трубы изготавливают из металла, в частности из стали или алюминия. К другим материалам, которые можно использовать для изготовления труб описанного выше воздуховода, относятся пластмассы, дерево, керамика и т.д. Выбор конкретного материала зависит от целого ряда факторов, таких как прочность трубы, ее стоимость и совместимость материала с протекающей по трубам жидкостью. На фиг. 16 А и 16 Б показаны соответственно вид спереди и поперечное сечение переходной трубы,которую можно использовать для соединения труб различного размера. Эта труба состоит из наружной трубы 620, выполненной в виде конуса с круглым поперечным сечением, и расположенной в ней внутренней трубы 621, выполненной в виде четырехгранника или пирамиды. В стенке внутренней трубы 621 выполнен канал 622 для прохода жидкости, который предназначен для выравнивания давления жидкости, протекающей по внутренней трубе, и давления в свободном пространстве 623 между внутренней и наружной трубами. Такую переходную трубу в зависимости от направления течения жидкости можно использовать либо в качестве диффузора, либо в качестве конфузора, повышающего скорость протекающей по трубе жидкости. Необходимо отметить, что настоящее изобретение не ограничено показанными на фиг. 15, 16 А и 16 Б основными вариантами выполнения предлагаемого в нем воздуховода высокого давления и распространяется на трубы любой геометрии, включая колена, тройники, переходники и т.п. На фиг. 17 А и 17 Б показана конструкция воздуховода, разработанная специально для системы наддува газовой турбины. На фиг. 17 А показан один охладитель 630 без нагнетательного вентилятора, выполненный в виде охладителя 630 прямого испарительного охлаждения, который расположен на конце прямоугольного воздуховода 631, по которому воздух поступает на вход в газовую турбину. Прямоугольный воздуховод 631 рассчитан на перепад давлений (разница между давлением воздуха внутри воздуховода и атмосферным давлением), не превышающий нескольких дюймов вод.ст. На фиг. 17 Б показан воздуховод, соединяющий нагнетательный вентилятор с газовой турбиной. Вентилятор 635 повышает статическое давление воздуха до очень высокого уровня, превышающего обычно 60 дюймов вод.ст. Вентилятор 635 соединен с одним из концов 639 диффузора 636. Другой конец диффузора прямой трубой 637, внутри которой расположен испарительный охладитель, соединен с конфузором 638. Каждый из этих участков воздуховода состоит из круглой в поперечном сечении наружной трубы и расположенной внутри нее трубы с прямоугольным поперечным сечением. Предлагаемый в изобретении воздуховод обладает по сравнению с обычными воздуховодами рядом перечисленных ниже существенных преимуществ:- меньший вес и меньшая стоимость (по сравнению с обычными воздуховодами с прямоугольным поперечным сечением),- меньший перепад давлений по сравнению с обычными воздуховодами с круглым поперечным сечением и элементами с прямоугольным поперечным сечением,- простота геометрии и простота в проектировании и изготовлении и- возможность модернизации существующих воздуховодов с целью повышения давления проходящего через них воздуха. Такие преимущества предлагаемого в изобретении воздуховода проявляются прежде всего при его использовании в системе наддува газовой турбины. Высокие давления (около 60 дюймов вод.ст.) и большие размеры (свыше 30 футов в диметре) требуют использования в системе наддува газовой турбины обладающих высокой прочностью прямоугольных воздуховодов, изготовление которых связано с очень высоким расходом материалов. Предлагаемая в изобретении конструкция исключает необходимость в использовании прямоугольных воздуховодов, выдерживающих высокое давление газа, и позволяет значительно уменьшить расход и стоимость материалов, необходимых для изготовления воздуховода, а также его вес. Решение, предлагаемое в настоящем изобретении, позволяет также при модернизации существующих газотурбинных энергетических установок использовать имеющиеся в них охладители и трубы и создает предпосылки для значительного сокращения затрат на оборудование газовой турбины системой наддува. Помимо систем наддува для газотурбинных установок предлагаемая в изобретении конструкция воздуховода может найти применение в системах кондиционирования воздуха, а также в других системах промышленного или коммерческого назначения, требующих перекачки газов иди жидкостей. На фиг. 18 показан еще один вариант выполнения предлагаемого в изобретении газотурбинного энергоблока, в котором предусмотрено использование туманообразователей, в которых образуется водяной туман, увлажняющий поступающий на вход в газовую турбину воздух. Являющийся основным элементом энергоблока турбогенератор 121 состоит из компрессора 120 и турборасширителя 124, которые жестко соединены валом 130 с генератором 126. Компрессор сжимает поступающий в него воздух 191 и подает его в камеру 122 сгорания. Образующиеся в камере сгорания горячие газы поступают в турборасширитель 124. Энергия поступающих в турборасширитель газов преобразуется в нем в механическую энергию, которая расходуется на привод компрессора и генератора. На входе в турбогенератор расположена система 190 наддува турбины. Система 190 наддува турбины состоит из нагнетательного вентилятора 140, первого увлажнителя воздуха или туманообразователя 149 и второго туманообразователя 169, которые расположены внутри воздуховода 147. Первый туманообразователь расположен на входе в вентилятор, а второй - между вентилятором и турбиной. Вентилятор 140 имеет вал 141 со ступицей и лопатки 142. Вал вентилятора жестко соединен с валом 144 приводного двигателя 146. Двигатель 146 вращает вал 144 и приводит во вращение вал вентилятора с закрепленными на его ступице лопатками. В качестве вентилятора предпочтительно использовать осевой вентилятор с поворотными лопатками. Механизм поворота лопаток 142, который предназначен для регулирования напора и расхода вентилятора, обычно размещается внутри ступицы вала 141. В качестве приводного двигателя вентилятора предпочтительно использовать трехфазный асинхронный электродвигатель или какой-либо иной электродвигатель. В качестве привода вентилятора можно также использовать и саму газовую турбину, непосредственно соединив ее ротор с валом вентилятора (очевидно, что такое решение позволяет отказаться от использования для привода вентилятора отдельного электродвигателя). Возможны (хотя и менее предпочтительны) и другие варианты выполнения привода вентилятора, в частности использование для привода вентилятора отдельной газовой турбины, паровой турбины или двигателя внутреннего сгорания. Наиболее оптимальным из всех возможных вариантов является вариант с отдельным электродвигателем, который может быть сравнительно просто установлен на существующей газовой турбине. Статическое давление воздуха на выходе из вентилятора составляет обычно около 60 дюймов вод.ст. Величина оптимального давления зависит от характеристик вентилятора, мощности генератора,мощности турбины и ряда других факторов. Такое статическое давление в системе наддува может создать показанный на фиг. 18 многоступенчатый осевой вентилятор. Для создания необходимого давления можно использовать также центробежные и одноступенчатые осевые вентиляторы. В центробежных вентиляторах обычно не используют поворотные лопатки, и поэтому их производительность обычно регулируют изменением скорости вращения с помощью регулируемого привода. Для регулирования производительности вентилятора можно также использовать и другие, однако менее эффективные способы, связанные с применением входных направляющих аппаратов с поворотными лопатками или обычных заслонок. Привод с регулируемой скоростью вращения можно также использовать и для регулирования осевых вентиляторов. Первый туманообразователь 149 состоит из первого, второго и третьего коллекторов 156, 158 и 160 соответственно. Каждый коллектор имеет распылительные форсунки, образующие водяную пыль (туман) 162. В первый коллектор вода под избыточным давлением подается первым насосом 150.-16 005393 Аналогичным образом второй насос 152 и третий насос 154 подают под избыточным давлением воду во второй и третий коллекторы 158 и 160 соответственно. Давление воды на выходе из насоса должно составлять предпочтительно от 1000 до 3000 фунтов на кв.дюйм. Вода, подаваемая на вход каждого из насосов, обозначена на схеме позицией 164. Обычно насосы туманообразователей работают на профильтрованной не содержащей солей воде. В данном варианте воздух 148, который всасывается вентилятором в воздуховод 147, проходит сначала через первый туманообразователь 149. Второй туманообразователь 169 расположен за вентилятором. Аналогично первому туманообразователю второй туманообразователь состоит из нескольких коллекторов и насосов. Имеющиеся в этом туманообразователе четвертый, пятый и шестой коллекторы 176, 178 и 180 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым насосами 170, 172 и 174. Подача насосами в имеющиеся в коллекторах распылительные форсунки воды под избыточным давлением сопровождается образованием в коллекторах водяной пыли (тумана) 182. Конструктивно туманообразователи можно выполнить по-разному. Так, в частности, каждый туманообразователь может иметь любое выбранное произвольно количество коллекторов. Большое количество коллекторов позволяет проще регулировать количество образующегося тумана и иметь в системе определенное количество запасных коллекторов. С другой стороны, при меньшем количестве коллекторов проще решаются проблемы их монтажа и, как очевидно, снижается стоимость системы. Следует также отметить, что коллекторы не обязательно должны иметь одинаковую (по количеству образующегося в них тумана) производительность. Если говорить о производительности туманообразователей, то первый туманообразователь должен обеспечивать близкое к полному насыщение влагой воздуха на выходе из вентилятора. В прошедшем через второй туманообразователь полностью насыщенном влагой воздухе должно содержаться некоторое избыточное количество влаги, способствующее охлаждению воздуха в компрессоре 120. Общее количество воды, добавляемой к воздуху, должно быть несколько больше (до 2% к массовому расходу воздуха) количества воды, необходимого для полного насыщения воздуха влагой на входе в компрессор. Работой системы 190 наддува управляет регулятор 161. Регулятор снижает давление воздуха и количество содержащегося в нем тумана при низких температурах окружающего воздуха и защищает от перегрузки генератор и другие элементы газотурбинного энергоблока. В этот регулятор поступают сигналы от датчика 182, измеряющего температуру на входе в вентилятор, и датчика 184, измеряющего температуры воздуха на выходе из вентилятора. При падении окружающей температуры по смоченному термометру датчик, установленный на входе в вентилятор, выдает соответствующий сигнал на регулятор, который в свою очередь выдает сигнал в механизм поворота лопаток на уменьшение шага между лопатками и снижение производительности вентилятора. Чем меньше окружающая температура по смоченному термометру, тем меньше требуется воды для полного насыщения воздуха влагой, и поэтому при снижении температуры окружающего воздуха регулятор 160 отключает часть насосов туманообразователей. При приближении температуры окружающего воздуха к температуре замерзания воды все насосы первого туманообразователя во избежание образования льда отключаются. Второй туманообразователь может в этих условиях продолжать работать, если только его работа не приводит к перегрузке генератора и другого связанного с ним оборудования энергоблока. При очень низких температурах окружающего воздуха, когда газовая турбина может работать нормально без всякого наддува, вентилятор и туманообразователи необходимо выключить (при этом вентилятор может продолжать вращаться в потоке проходящего через него воздуха). Во избежание слишком большого падения давления воздуха на входе в турбину в системе можно установить заслонку, направляющую окружающий воздух в турбину в обход неработающего вентилятора. В рассмотренный выше основной вариант можно внести различные изменения. Так, в частности, в тех случаях, когда работа компрессора турбины существенным образом зависит от содержащихся в воздухе капель воды, второй туманообразователь вообще можно исключить из состава имеющегося в системе наддува оборудования. В этом случае с помощью регулятора количество водяной пыли, попадающей в воздух в первом туманообразователе, можно поддерживать на таком уровне, чтобы до попадания воздуха в газовую турбину все содержащиеся в нем капли воды могли полностью испариться. Другим возможным, хотя и менее предпочтительным, вариантом выполнения описанной выше системы наддува является вариант, в котором отсутствует первый туманообразователь. С целью исключить заметное ухудшение характеристик турбогенератора из-за отсутствия первого туманообразователя производительность второго туманообразователя должна быть соответствующим образом увеличена. Выбор вентилятора для описанной выше системы также не ограничен каким-либо одним конкретным вариантом. В некоторых случаях можно, например, установить в системе наддува несколько вентиляторов. Наличие в системе наддува большого количества вентиляторов создает определенный резерв и повышает надежность системы. Наличие в системе с большим количеством вентиляторов общих деталей позволяет снизить стоимость системы и использовать в ней более сложную и более эффективную систему регулирования.-17 005393 Возможно также создание системы наддува с фиксированной производительностью вентилятора. Такое решение может оказаться оптимальным в тех случаях, когда генератор рассчитан на полную мощность турбины при нормальных условиях работы. Такое решение может оказаться также возможным в турбогенераторах с другой системой регулирования мощности турбины, защищающей генератор и другое оборудование энергоблока от перегрузки и основанной, например, на регулировании режима работы камеры сгорания или нагреве поступающего в турбину воздуха. В системе наддува существующих газотурбинных энергетических установок (турбогенераторов) обычно используются различные фильтры и шумоглушители. Работа вентилятора и туманообразователей по существу не зависит от количества содержащейся в воздухе пыли, и поэтому при выборе места установки фильтра следует руководствоваться в первую очередь таким фактором, как удобство доступа к нему. Фильтр предпочтительно установить непосредственно на входе в туманообразователь, поскольку содержащиеся в воздухе капли воды несколько увеличивают падение давления на фильтре. Для снижения уровня шума до вентилятора целесообразно установить шумоглушитель. Предлагаемая система наддува позволяет существенно увеличить мощность газовой турбины. При использовании в системе наддува обычного нагнетательного вентилятора с давлением около 60 дюймов вод.ст. и обычного испарительного охладителя с коэффициентом полезного действия около 90% прирост мощности турбогенератора может составить от 20 до 30%. Использование туманообразователей для охлаждения воздуха дает дополнительное увеличение мощности еще как минимум на 10%. Образование тумана позволяет повысить коэффициент полезного действия испарительного охладителя до 100% и теоретически на несколько процентов снижает мощность, потребляемую вентилятором. В зависимости от климатических условий и конкретной конструкции турбогенератора (газотурбинного энергоблока) предлагаемая в изобретении система наддува позволяет увеличить полезную мощность турбины на 20-40% или даже больше. Преимущества изобретения Настоящее изобретение в предпочтительном варианте его выполнения обладает следующими существенными преимуществами: 1) большое увеличение мощности турбогенератора: предлагаемая в изобретении система позволяет увеличить мощность большинства газовых турбин на 20-40%; 2) низкая стоимость: стоимость вентилятора и системы увлажнения (туманообразования) намного меньше затрат на создание новой турбины; 3) компактность: отказ от использования крупного испарительного охладителя, необходимого для систем с обычными нагнетательными вентиляторами, позволяет уменьшить габариты и стоимость испарительного охладителя и соединенного с ним воздуховода; 4) простота модернизации существующих энергоблоков (турбогенераторов): небольшие размеры предлагаемой системы наддува и возможность использования существующего генератора позволяют достаточно просто встроить предлагаемую систему наддува в существующие турбины; 5) более совершенная система регулирования: предлагаемая в изобретении система регулирования обеспечивает возможность работы турбогенератора с максимальной выработкой электроэнергии в широком диапазоне температур окружающего воздуха; 6) снижение мощности вентилятора: наличие в системе первого туманообразователя, образующего водяную пыль, которая охлаждает проходящий через вентилятор воздух, позволяет при заданном напоре и заданной производительности вентилятора теоретически снизить его мощность; 7) простота системы: предлагаемая в изобретении система наддува состоит всего из нескольких простых компонентов; 8) высокая надежность: в предлагаемой системе используются только проверенные, обладающие высокой надежностью агрегаты; кроме того, при выходе из строя тех или иных элементов системы или по каким-либо иным причинам газотурбинная энергетическая установка (энергоблок или турбогенератор) может продолжать работать и без всякой системы наддува. Предлагаемая в изобретении система наддува для газовых турбин сама обладает существенными и многочисленными преимуществами, наиболее важными из них являются следующие:- большое увеличение мощности турбины при высоких температурах окружающего воздуха,- способность обеспечить большое увеличение мощности турбины даже в районах с влажным климатом,- низкие капиталовложения,- простота конструкции,- компактность,- возможность гибкого регулирования,- возможность использования для модернизации существующих газовых турбин,- возможность работы без нагнетательного вентилятора (за счет использования перепускной заслонки),- высокая надежность, достигаемая за счет использования большого количества вентиляторов и заслонок, позволяющих создать в системе определенный запас по ее возможностям, и- большая экономия мощности за счет совместной работы воздуходувки и системы охлаждения. На основании всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что решение, предлагаемое в настоящем изобретении, является серьезным усовершенствованием в технологии газовых турбин. Благодаря своей простоте и низкой стоимости предлагаемая в настоящем изобретении система может найти очень широкое применение в предназначенных для получения электроэнергии установках, которые в настоящее время не обладают необходимыми характеристиками при повышенных температурах окружающего воздуха. Для специалистов в данной области очевидно, что приведенное выше описание не ограничивает объем настоящего изобретения, которое может быть реализовано на базе приведенного выше описания в самым различных и многочисленных вариантах. При этом, однако, следует отметить,что все эти возможные изменения и усовершенствования рассмотренных выше вариантов должны оставаться в рамках приведенной ниже формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,систему наддува по крайней мере с одним нагнетательным вентилятором, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и позволяет увеличить мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор,при этом при пиковом потреблении электроэнергии в летнее время расчетная величина увеличения давления в системе наддува соответствует выходной мощности турбины, которая приблизительно совпадает с номинальной мощностью генератора и в которой регулятор контролирует по крайней мере один из параметров установки и управляет работой по крайней мере одного из элементов системы таким образом, чтобы при уменьшении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины при работающей системе наддува, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала уровня, соответствующего максимальной расчетной величине электрической энергии, вырабатываемой генератором. 2. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует температуру воздуха на входе в газовую турбину. 3. Газотурбинная установка по п.2, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от температуры воздуха на входе в газовую турбину. 4. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует давление воздуха на входе в газовую турбину. 5. Газотурбинная установка по п.4, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от давления воздуха на входе в газовую турбину. 6. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит два или несколько работающих параллельно нагнетательных вентиляторов, которые нагнетают воздух в ресивер, из которого он поступает на вход в газовую турбину, при этом ресивер имеет перепускную заслонку, которая обеспечивает возможность работы установки без наддува в турбину сжатого вентиляторами воздуха. 7. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит два или несколько работающих последовательно вентиляторов. 8. Газотурбинная установка по п.1, в которой система наддува содержит первый охладитель воздуха, который расположен между по крайней мере одним имеющимся в ней нагнетательным вентилятором и газовой турбиной и предназначен для охлаждения воздуха, поступающего на вход в газовую турбину. 9. Газотурбинная установка по п.8, в которой в качестве охладителя воздуха используется охладитель прямого испарительного охлаждения. 10. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также туманообразователь, который расположен до входа в компрессор турбины и образует состоящую из мелких капель водяную пыль, наличие которой в поступающем в турбину воздухе снижет его температуру. 11. Газотурбинная установка по п.8, в которой регулятор управляет работой первого охладителя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки.12. Газотурбинная установка по п.11, в которой в качестве первого охладителя воздуха используется охладитель косвенного испарительного охлаждения, который установлен в замкнутом контуре охлаждения, включающем насос и градирню. 13. Газотурбинная установка по п.12, в которой в качестве градирни используется градирня с нагнетательным вентилятором.-19 005393 14. Газотурбинная установка по п.11, содержащая также второй охладитель воздуха, расположенный по крайней мере до одного имеющегося в ней нагнетательного вентилятора, при этом регулятор управляет работой второго охладителя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки. 15 Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует температуру окружающего воздуха. 16. Газотурбинная установка по п.15, в которой регулятор управляет работой по крайней мере одного нагнетательного вентилятора в зависимости от температуры окружающего воздуха. 17. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор контролирует электрическую энергию,вырабатываемую генератором, и в зависимости от нее управляет работой по крайней мере одного из элементов установки. 18. Газотурбинная установка по п.1, в которой имеется система циркуляции воздуха, по которой часть сжатого компрессором воздуха поступает обратно на вход в газовую турбину, а регулятор управляет работой этой системы циркуляции в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки. 19. Газотурбинная установка по п.1, в которой регулятор управляет работой камеры сгорания в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки. 20. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также расположенный до компрессора нагреватель воздуха, при этом регулятор управляет работой нагревателя воздуха в зависимости по крайней мере от одного контролируемого им параметра установки. 21. Газотурбинная установка по п.20, в которой регулятор контролирует температуру воздуха на входе в турбину и в зависимости от нее управляет работой нагревателя. 22. Газотурбинная установка по п.20, в которой нагреватель воздуха содержит первый теплообменник, через который проходит осуществляющая теплообмен жидкость, которая также проходит через второй теплообменник, в котором она нагревается, отбирая тепло от отходящих газов турбины. 23. Газотурбинная установка по п.22, которая представляет собой установку, работающую по комбинированному циклу, и содержит дополнительно установку с паротурбинным генератором, который вырабатывает дополнительную электрическую энергию за счет использования тепла отходящих газов газовой турбины. 24. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также устройство для изменения давления на выходе из системы наддува, которое соединено с регулятором, который снижает давление на выходе из системы наддува таким образом, чтобы при снижении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала уровня, соответствующего максимальной расчетной величине электрической энергии, вырабатываемой генератором. 25. Газотурбинная установка по п.24, в которой устройство для изменения давления на выходе из системы наддува содержит регулируемый привод, который приводит во вращение по крайней мере один имеющийся в системе наддува нагнетательный вентилятор. 26. Газотурбинная установка по п.24, в которой в качестве нагнетательного вентилятора используется осевой вентилятор с поворотными лопатками. 27. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также перепускную заслонку, которая при неработающем нагнетательном вентиляторе направляет поступающий в турбину воздух в обход вентилятора. 28. Газотурбинная установка по п.1, содержащая также электродвигатель, который приводит во вращение нагнетательный вентилятор. 29. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,систему наддува по крайней мере с одним нагнетательным вентилятором, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и туманообразователем, который образует пыль из мелких капель воды, которые испаряются и снижают температуру воздуха, поступающего в газовую турбину, что позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор, который управляет работой туманообразователя и регулирует количество добавляемой к воздуху воды таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности. 30. Газотурбинная установка по п.29, содержащая также устройство для изменения величины повышения давления в системе наддува, которым управляет регулятор таким образом, чтобы при измене-20 005393 нии внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности. 31. Газотурбинная установка по п.30, в которой в качестве нагнетательного вентилятора используется осевой вентилятор, а устройство для изменения величины повышения давления в системе наддува представляет собой устройство, которое регулирует угол наклона (шаг) поворотных лопаток вентилятора. 32. Газотурбинная установка по п.29, содержащая также перепускную заслонку, которая позволяет направлять воздух в обход нагнетательного вентилятора и подавать воздух на вход в газовую турбину при неработающем нагнетательном вентиляторе. 33. Газотурбинная установка по п.29, в которой туманообразователь расположен до нагнетательного вентилятора. 34. Газотурбинная установка по п.33, в которой количество воды, добавляемой в воздух туманообразователем, больше необходимого для насыщения влагой воздуха, выходящего из нагнетательного вентилятора. 35. Газотурбинная установка по п.34, в которой количество воды, добавляемой в воздух туманообразователем, меньше необходимого для насыщения влагой воздуха, выходящего из нагнетательного вентилятора. 36. Газотурбинная установка по п.34, содержащая также второй туманообразователь, расположенный за нагнетательным вентилятором. 37. Газотурбинная установка по п.36, в которой регулятор выключает туманообразователь, расположенный до нагнетательного вентилятора, и включает туманообразователь, расположенный за нагнетательным вентилятором, обеспечивая возможность работы установки в условиях, когда температура окружающего воздуха становится близкой к температуре замерзания, и препятствуя образованию льда на входе в нагнетательный вентилятор, при одновременном охлаждении воздуха, поступающего в турбину,до температуры, при которой на входе в компрессор не образуется льда. 38. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,систему наддува с осевым нагнетательным вентилятором с поворотными лопатками, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор, который управляет работой осевого нагнетательного вентилятора с поворотными лопатками, изменяя давление, создаваемое системой наддува, таким образом, чтобы при изменении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины. 39. Газотурбинная установка с наддувом для выработки электрической энергии, имеющая генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию,систему наддува, содержащую по крайней мере два работающих последовательно осевых нагнетательных вентилятора с поворотными лопатками, туманообразователь, который образует в потоке воздуха водяную пыль из мелких капель воды, которые испаряются и охлаждают воздух, поступающий в газовую турбину, и регулятор, который управляет работой туманообразователя, регулируя количество в воздухе водяной пыли, и регулирует шаг поворотных лопаток вентиляторов, при этом система наддува увеличивает давление воздуха на входе в турбину и увеличивает мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, а регулятор управляет работой туманообразователя и регулирует шаг поворотных лопаток вентиляторов таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе и максимальная выходная мощность турбины не превышала пределов, соответствующих максимальной расчетной мощности турбины. 40. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии,имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один осевой нагнетательный вентилятор с поворотными лопатками, который увеличивает давление воздуха, поступающего в-21 005393 газовую турбину, и позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор, который управляет работой осевого нагнетательного вентилятора с поворотными лопатками, изменяя давление, создаваемое системой наддува, таким образом, чтобы при изменении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствие такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины. 41. Система наддува по п.40, содержащая также электродвигатель, который приводит во вращение осевой нагнетательный вентилятор с поворотными лопатками. 42. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии,имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один нагнетательный вентилятор, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, туманообразователь, который образует пыль из мелких капелек воды, которые испаряются и снижают температуру воздуха, поступающего в газовую турбину, что позволяет увеличить выходную мощность турбины и тем самым количество вырабатываемой генератором электрической энергии, и регулятор, который управляет работой туманообразователя и регулирует количество добавляемой к воздуху воды таким образом, чтобы при изменении внешних условий содержание влаги в поступающем в компрессор воздухе оставалось таким, чтобы максимальная выходная мощность турбины не превышала ее максимальной расчетной мощности. 43. Система наддува турбины газотурбинной установки для выработки электрической энергии,имеющей генератор электрической энергии и газовую турбину, которая содержит компрессор, камеру сгорания и турбину и в которой компрессор сжимает поступающий в газовую турбину воздух, который нагревается в камере сгорания и расширяется в турбине, которая под действием энергии поступающего в нее сжатого воздуха приводится во вращение и приводит во вращение генератор, который вырабатывает электрическую энергию, при этом такая система наддува имеет по крайней мере один нагнетательный вентилятор с регулируемой скоростью вращения, который увеличивает давление воздуха, поступающего в газовую турбину, и регулятор, который регулирует скорость вращения нагнетательного вентилятора и изменяет создаваемое системой наддува давление таким образом, чтобы при падении температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины, которая в отсутствии такого регулирования возрастает с уменьшением температуры окружающего воздуха, не превышала величины, соответствующей максимальной расчетной мощности газовой турбины. 44. Система наддува по п.43, содержащая также электродвигатель, который соединен с приводимым им во вращение нагнетательным вентилятором с регулируемой скоростью вращения.
МПК / Метки
Метки: система, электрической, газотурбинная, установка, энергии, установки, наддува, выработки, газотурбинной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/29-5393-gazoturbinnaya-ustanovka-dlya-vyrabotki-elektricheskojj-energii-i-sistema-nadduva-dlya-gazoturbinnojj-ustanovki.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Газотурбинная установка для выработки электрической энергии и система наддува для газотурбинной установки</a>
Предыдущий патент: Устройство для регенерации сточных и минерализованных вод
Следующий патент: Изделие из минеральной ваты и способ его изготовления
Случайный патент: Смесительный аппарат