Методология создания и практическая реализация микротурбинных установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.12, доктор наук Беседин Сергей Николаевич

• Беседин Сергей Николаевич
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Беседин Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР, СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

МИКРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

1.1. МЕСТО МТУ В ГЛОБАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

1.1.1. ЦЕНТАРЛИЗОВАННАЯ ЭНЕРГЕТИКА

1.1.2. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ГЕНЕРАЦИЯ

1.1.3. ТРАНСПОРТНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ

1.1.4. ОБЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

1.1.5. ВЕКТОРЫ РАЗВИТИЯ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МТУ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ

1.2. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МТУ

1.3. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЭВОЛЮЦИИ, СИСТЕМНЫЙ

АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ МТУ

2.1. АНАЛИЗ ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

2.1.1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ МТУ

2.1.2. ТУРБИНЫ И КОМПРЕССОРЫ

2.1.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

2.1.4. ПОДШИПНИКИ

2.1.5. КОМПОНОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ

2.2. ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ МТУ

2.3. МЕТОД СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА МТУ

2.4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

2.5. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ

2.6. ТРЕБОВАНИЯ К КЛАССИФИКАЦИИ

2.7. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ

3. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ И АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ МТУ

3.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ

3.2. АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.2.1 ТУРБОДЕТАНДЕРНЫЙ ЦИКЛ

3.2.2 ПРОСТОЙ ЦИКЛ БРАЙТОНА

3.2.3 ЦИКЛ БРАЙТОНА С РЕКУПЕРАЦИЕЙ

3.2.4 ДВУХВАЛЬНАЯ МТУ С ИНКЛЮЗИВНЫМ ТГ

3.2.5 ДВУХВАЛЬНАЯ МТУ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

3.2.6 ЗАМКНУТЫЙ ЦИКЛ БРАЙТОНА

3.2.7 ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ БРАЙТОНА

3.2.8 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИКЛОВ

3.3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ПРАКТИЧЕСКИХ МТУ

3.3.1 МИКРО-ТЭЦ

3.3.2 МТУ С НЕПРЯМЫМ НАГРЕВОМ РАБОЧЕГО ТЕЛА

3.3.3 ГИБРИДНАЯ МТУ НА ОСНОВЕ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

3.3.4 КРИОГЕННЫЙ РЕФРИЖЕРАТОР

3.3.5 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ МТУ

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МТУ, МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ

4.1. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МТУ

4.2. СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАСЧЕТА МТУ

4.3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТУРБИНЫ

4.4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

4.5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

4.5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.5.2. ПРОГРАММА РАСЧЕТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

4.5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ГЕНЕРАТОРОВ

4.5.4. РАСЧЕТ ОБОЛОЧКИ РОТОРА

4.6. КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

4.7. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ

4.8. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МТУ

4.8.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.8.2. ДИНАМИКА РОТОРА МТУ

4.8.3. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА С ЦЕНТРАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА

4.8.4. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА С КОНСОЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ТУРБИНЫ

4.8.5. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА С КОНСОЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ТУРБОКОМПРЕССОРА

4.8.6. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА С СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ МУФТОЙ

4.8.7. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ

4.9. ПРОБЛЕМЫ ОСЕВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ РОТОРОВ МТУ

4.10. ОБЛАСТИ ИННОВАЦИЙ РАЗВИТИЯ МТУ

5. ВЕРИФИКАЦИОННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МТУ

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ МТУ

5.2.1. ОБЩАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА

5.2.2. ПОСТРОЕНИЕ ОБЪЁМНОЙ МОДЕЛИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ЭЛЕМЕНТОВ, ВКЛЮЧЁННЫХ В РАСЧЁТНУЮ

ОБЛАСТЬ

5.2.3. РАЗДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ 3Б-МОДЕЛИ НА СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ

5.2.4. РАЗБИЕНИЕ КАЖДОЙ СОСТАВНОЙ ЧАСТИ 3Б-МОДЕЛИ НА КОНЕЧНОЕ ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТОВ

5.2.5. ОБЪЕДИНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РАЗБИЕНИЙ (СЕТОК) В ОДНОЙ МОДЕЛИ, ЗАДАНИЕ МОДЕЛИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ И ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ВСЕХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

5.2.6. РАСЧЁТ

5.2.7. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

5.2.8. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ МТУ

5.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРАКТИЧЕСКИХ МТУ

5.3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБИНЫ МДГ-20 И1

5.3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБИНЫ МДГ-20 И2

5.3.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБИНЫ МДГ-20 И3

5.3.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСЕВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТУРБИНЫ МДГ-20

6. ВЕРИФИКАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МТУ267

6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТУРБОМАШИН КАФЕДРЫ «ТГиАД» СПбПУ

6.3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОЗДУШНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТУРБОМАШИН ООО «НТЦ «МИКРОТУРБИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

6.4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГАЗОВЫЙ СТЕНД

6.5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СТЕНД ГАЗОВЫХ ПОДШИПНИКОВ

6.6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА (МТГ-100)286

6.7. ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ (МТГ-100)

6.8. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТУРБОДЕТАНДЕРНОГО ГЕНЕРАТОРА С ТУРБИНОЙ РЕАКТИВНОГО ТИПА МДГ-20М

6.9. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТУРБОДЕТАНДЕРНОГО ГЕНЕРАТОРА С ОСЕВОЙ МАЛОРАСХОДНОЙ ТУРБИНОЙ МДГ-1

6.10. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТУРБОДЕТАНДЕРНОГО ГЕНЕРАТОРА С РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ТУРБИНОЙ МДГ-20Р

6.11. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕПЕСТКОВЫХ ГАЗОВЫХ ПОДШИПНИКОВ323

6.11.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

6.11.2. МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

6.11.3. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

6.11.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.12. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСЕВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МИКРОТУРБОДЕТАНДЕРНОГО ГЕНЕРАТОРА МДГ-20

7. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МТУ

7.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

7.2. МТУ МТГ-100

7.6. МДГ-20Р

7.7. МДГ-1

7.8. ТУРБОКОМПРЕССОР ТН-20

7.9. МЕХАТРОННАЯ МТУ

7.11. КРИОГЕННАЯ ТУРБОХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 10 КВТ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

П. 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МТУ

П. 1.1. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЭВОЛЮЦИИ МТУ384 П.1.2. МТУ ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ «CAPSTONE TURBINE

CORPORATION»

П.1.3. МТУ ТА-100 ПРОИЗВОДСТВА «ELLIOTT COMPANY»

П. 1.4. МТУ ПРОИЗВОДСТВА «ANSALDO ENERGIA» (TURBEC)

П. 1.5. МТУ ДЛЯ МИКРО-ТЭЦ

П. 1.6. МТУ НА ОСНОВЕ ЦИКЛА РЕНКИНА

П. 1.7. МТУ СВЕРХМАЛОЙ МОЩНОСТИ

П. 1.8. МТУ - ТУРБОКОМПРЕССОРЫ

П.2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

МАЛОРАЗМЕРНЫХ ТУРБИННЫХ СТУПЕНЕЙ НА СТЕНДЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТУРБОМАШИН КАФЕДРЫ «ТГиАД» СПбПУ .... 416 П.3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ТУРБИННЫХ СТУПЕНЕЙ НА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ГАЗОВОМ СТЕНДЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология создания и практическая реализация микротурбинных установок»

ВВЕДЕНИЕ

На рубеже веков началось опережающее развитие распределенной генерации, производящей энергию в требуемой форме непосредственно в месте потребления. Доля распределенной генерации (РГ) в мировом энергопроизводстве постоянно возрастает и может достигнуть более 30% к 2030-35г.г. [118], [92], [117], [93], [152], [108].

Можно выделить следующие технологии распределенной генерации:

• Микротурбинные установки (МТУ);

• Дизельгенераторные установки (ДГУ);

• Газопоршневые установки (ГПУ);

• Газотурбинные установки (ГТУ);

• Паротурбинные установки (ПТУ);

• Ветроэнергетические установки (ВЭУ);

• Фотоэлектрические станции (ФЭС);

• Геотермальные электростанции (ГТЭС);

• Малые гидроэлектростанции (МГЭС);

• Топливные элементы (ТЭ);

• Когенерационные установки (КГУ) и др.

Настоящая работа посвящена методологии создания и практической реализации микротурбинных установок различного назначения.

Микротурбинная установка (МТУ) - перспективный энергоисточник для распределенной генерации. Определим понятие МТУ.

МТУ - это энергетическая установка, включающая в себя турбомашины ограниченной мощности различного назначения. Примем диапазон значений единичной мощности МТУ до нескольких сот киловатт.

Области применения МТУ

Применение микротурбинных установок целесообразно во многих отраслях

народного хозяйства. Здесь в качестве основных потребителей можно выделить такие отрасли как промышленность, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство и транспорт. Рассмотрим аспекты применения МТУ в этих отраслях подробнее.

В промышленности в качестве основного потребителя микротурбинных установок выступает широкий круг предприятий добывающих и обрабатывающих отраслей. Это предприятия, присоединение которых к централизованным электрическим сетям невозможно из-за значительного физического удаления от них или из-за отсутствия технической возможности присоединения. Здесь, в том числе и для покрытия пиковых нагрузок, применяются автономные энергетические источники (АЭИ) на базе микротурбинных установок.

В случае необходимости повышения надежности электроснабжения промышленных предприятий, целесообразно применение МТУ в качестве аварийного источника электроэнергии.

Сельскохозяйственные предприятия географически, как правило, расположены вдали от крупных централизованных энергоисточников. Для таких объектов также актуальна проблема получения электрической мощности, в том числе и при расширении производства или строительстве новых производств.

Кроме того, сельскохозяйственные предприятия в большинстве случаев в качестве побочного продукта производят органические материалы, годные для использования в виде топлива, после специальной переработки для МТУ.

Ежегодный рост темпов ввода жилищного фонда на уровне 8%, а также увеличение объемов жилищного строительства до 141 млн. кв.м в год, вызывают необходимость ускоренного развития коммунальной энергетики, путем реконструкции существующих мощностей и ввода новых, в том числе и за счет мощностей распределенной генерации.

Возможное размещение МТУ не ограничивается только стационарными объектами. В силу своей компактности они обладают свойствами мобильности, т.е. возможности быстрой транспортировки готовых блоков транспортного габарита в места их

установки, в том числе и на подвижном шасси.

Кроме того, развитие процесса мобильности МТУ привело к созданию транспортных энергетических установок на их основе. Значительное развитие последние годы приобретает транспортная энергетика в свете применения гибридных силовых установок, а также вспомогательных энергоисточников - вспомогательных силовых установок (ВСУ). Это - автомобильный, морской и воздушный транспорт. Показано, что перспективно применение МТУ на подводных аппаратах в составе воздухонеза-висимых энергетических установок, работающих по замкнутому циклу. Большим потенциалом обладают МТУ космического базирования, где их применение развернуто с 70-х годов прошлого века. Энергетические установки перспективных космических аппаратов с электрическими ракетными двигателями для длительных межпланетных экспедиций построены на основе МТУ замкнутого цикла с ядерным тепловым источником.

В качестве топлива в МТУ могут применяться различные виды органических жидкостей: бензин, керосин, дизельное топливо, газовый конденсат, этанол и др. Различные виды газообразного топлива: природный газ, синтез-газ, попутный нефтяной газ и др. Существуют и обладают высоким потенциалом развития МТУ, использующие твердое органическое топливо: каменный уголь, древесное топливо, торф, солома и пр. МТУ имеют чрезвычайно низкий уровень эмиссий NOx < 15 ppm.

Кроме того, большой перспективой обладают теплоутилизирующие МТУ на основе термодинамического цикла Ренкина с использованием низкокипящих органических рабочих тел. А также МТУ, утилизирующие избыточное давление газа, на основе турбодетандеров.

Наконец, наивысшим на сегодняшний день потенциалом эффективности обладают гибридные энергетические установки на основе топливных элементов и МТУ.

К сожалению, в силу своей технической сложности и, соответственно, высокой стоимости МТУ не находят такого широкого распространения, как сопоставимые по характеристикам двигатели внутреннего сгорания. При всех своих достоинствах МТУ

этот фактор является определяющим в пользу серийно выпускаемого ДВС при выборе конкретного технического решения. Но, в тоже время, наличие ряда уникальных характеристик, таких как высокий ресурс, надежность, многотопливность, возможность использования твердого топлива, экологические, пусковые, массогабаритные и мо-ментные характеристики, утилизационные возможности позволяют рассматривать МТУ как перспективный высокоресурсный локальный энергоисточник.

Одной из главных проблем распределенной генерации является на сегодняшний день разработка высокоэффективного локального энергоисточника с большим ресурсом и низкой стоимостью жизненного цикла.

Путями повышения эффективности МТУ являются повышение термического КПД цикла, повышение газодинамической эффективности турбомашин, повышение КПД электрического генератора, а также конструктивное совершенство узлов и агрегатов.

Наибольший практический интерес представляют высокооборотные компактные МТУ, использующие для поддержания ротора газовые подшипники, а также синхронные электрические генераторы с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов.

Разработанные к настоящему времени методы расчета и проектирования турбо-установок не вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к методам расчета и проектирования МТУ. Недостаточно исследованы методики построения структурных и конструктивных схем МТУ. Это объясняется тем, что существующие в настоящее время методики базируется на теоретических представлениях о классических тур-боустановках большой мощности.

Разработка методик создания МТУ является одним из путей, позволяющим подойти к решению проблемы создания высокоэффективного локального энергоисточника для распределенной генерации.

Следовательно, актуальным является проведение комплексного исследования

МТУ как единой сложной системы с использованием представлений о термодинамических, газодинамических, механических и электромагнитных процессах в ней.

Степень разработанности проблемы

Работы по исследованию турбоустановок малой мощности проводятся достаточно давно в различных организациях России и других стран. Однако, надо отметить, они имеют несистемный характер и касаются, как правило, каких-либо отдельных элементов или узлов. Компании - производители МТУ, вообще, практически не публикуют результатов своих исследований и разработок, что, по-видимому, объясняется их желанием в сохранении коммерческой тайны и максимально возможного времени технического доминирования на рынке продукции.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого (СПбГПУ) имеет значительные компетенции по данному научному направлению.

Работы по таким турбинам были начаты профессором И.И.Кирилловым в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века, а в дальнейшем они были конструктивно разработаны и исследованы на кафедре турбинных двигателей и установок СПбГПУ под руководством профессора В.А.Рассохина в течении последних 20 лет. Для исследования была создана мощная экспериментальная база, позволяющая проводить исследования в широком диапазоне режимных и геометрических параметров. На базе выполненных исследований разработаны оптимизационные программы расчета и разработаны принципы проектирования турбин конструкции ЛПИ.

Начиная с 2008 г. совместно с СПбГПУ исследованием МТУ под научным руководством автора занимается ООО «Научно-технический центр «Микротурбинные технологии» (МТТ). Результатом совместной работы явилась разработка уникальных методик и создание первой в России серийной микротурбинной установки - микро-турбодетандерного генератора мощностью 20 кВт - МДГ-20, где впервые в РФ на энергетических установках были применены газовые подшипники.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования в СПбГПУ и МТТ послужили научной базой данной работы.

Выполненные исследования и разработки являются чрезвычайно актуальными и востребованными, особенно в условиях курса, принятого руководством страны на им-портозамещение, поскольку отечественных аналогов данного оборудования практически не существует, а зарубежные аналоги требуют значительных капитальных затрат.

В связи с актуальностью поставленных задач по развитию распределенной генерации в Российской Федерации и высокой востребованностью на рынке локальных источников электрической энергии, были выполнены исследования по научно-техническому обоснованию, разработке принципов создания нового типа энергетических машин - микротурбинных установок (МТУ), которые положены в основу данной работы.

Всё вышесказанное определяет высокую актуальность диссертационной работы.

Научная новизна

В процессе проведения исследования получены новые научные результаты

Теоретического характера:

1. На основе анализа существующих типов МТУ определены и исследованы этапы эволюции МТУ, показаны перспективы и направления развития;

2. Разработаны принципы системной классификации микротурбинных установок, основанные на системных требованиях к классификационным признакам МТУ;

3. Разработан метод построения и выполнен теоретический анализ принципиальных тепловых схем МТУ с учетом характерных системных ограничений;

4. Разработаны теоретические принципы оптимизации конструктивных схем МТУ, учитывающие их характерные особенности и ограничения;

5. Разработаны математические модели структурных элементов МТУ, учитывающие их интегративную направленность и взаимосвязь.

6. Введено понятие устойчивости ротора МТУ и выполнен анализ ее факторов. Разработана методика повышения устойчивости ротора МТУ.

Прикладного характера:

1. Разработано методическое обеспечение математических экспериментальных исследований МТУ, учитывающее характерные для данного типа машин особенности, такие, как потери энергии, обусловленные размерными и частотными характеристиками.

2. Разработано методическое обеспечение экспериментальных исследований МТУ на современной технической экспериментальной базе, отличающееся широким применением быстродействующих измерительных систем и систем управления.

Практическая значимость работы

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные методики позволяют оптимальным образом создавать новые структуры и конструкции МТУ различного назначения.

Предложенные расчетные методики учитывают специфические особенности и ограничения, свойственные МТУ.

Практическая ценность и новизна подтверждаются также тем, что на основе предложенных методик разработаны конструкции МТУ, защищенные 2-мя патентами на изобретения и 3-мя патентами на полезную модель, получено одно свидетельство на компьютерную программу.

Теоретические положения, методики расчета и результаты исследований диссертации были использованы в 3-х НИР, 5-ти НИОКР и одной ПНИЭР, выполненных в течение 2009-2017 г.г. в ООО «Научно-технический центр «Микротурбинные технологии» и Санкт-Петербургском государственном политехническом университете Петра Великого.

С их использованием были созданы и внедрены в промышленность МТУ: мик-ротурбодетандерные генераторы МДГ-20, МДГ-1, микротурбинный генератор МТГ-100 и др.

В результате внедрения разработанного оборудования достигнуто существенное повышение энергоэффективности газотранспортной системы.

Методы исследования

При решении поставленных задач использовались различные математические методы на основе единого подхода системного анализа и принципов структурирования задач.

Математические принципы теории систем и теории множеств положены в основу разработанного метода классификации МТУ.

При построении математических моделей структурных элементов МТУ, расчета тепловых схем применялись методы газодинамических, электродинамических расчетов, теоретической механики и термодинамики.

Для выполнения математических экспериментальных исследований применялись методы построения их геометрических математических моделей и расчетные численные методы физических полей на основе специальных компьютерных программ, таких как АКБУБ и др.

Особенностью применяемых методик экспериментальных исследований явилось использование многоканальных высокоскоростных регистрирующих систем сбора данных. Соответственно, методики математической обработки экспериментальных данных предполагали обработку значительного объема информации и специальные алгоритмы их высокочастотной фильтрации.

Достоверность разработанных методик была подтверждена на экспериментальных стендах.

Личный вклад автора

Разработка научных методов создания микротурбинных установок, позволяющая создавать перспективные энергоисточники. Обоснование выбора режимных параметров МТУ, обеспечивающего необходимый мощностной ряд. Участие в научно-техническом обосновании выбора оптимальных параметров и конструктивных решений при проектировании основных узлов. Участие в разработке оборудования стендов для исследования натурных узлов турбогенераторов, их наладке, разработке и тестировании системы измерений. Организация проведения испытаний и обработки полученных результатов. Участие в разработке и практическом создании конструкций микротурбинных установок, как результат реализации комплекса методов проектирования в технологически ориентированном направлении впервые в отечественной практике.

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод системного технического и морфологического анализа МТУ, принципы их системной классификации.

2. Теоретические математические модели структурных элементов МТУ.

3. Метод построения и термодинамический анализ принципиальных тепловых схем МТУ.

4. Метод построения и результаты анализа конструктивных схем МТУ, метод структурно-параметрической оптимизации МТУ.

5. Методы и результаты верификационных теоретических исследований МТУ.

6. Методы и результаты верификационных экспериментальных исследований МТУ и обработки экспериментальных данных.

Степень достоверности и апробация результатов работы

Достоверность результатов работы базируется на фундаментальных положениях термо- и газодинамики, теории систем и подтверждается использованием современных методов математического моделирования и на совпадении расчетных данных

с экспериментальными результатами. А также использованием в процессе выполнения работы, в качестве базовых, наиболее современных апробированных и тестированных методик на основе накопленных экспериментальных данных и численного анализа, проведением экспериментальных и натурных исследований по апробированным и научно обоснованным методикам на оборудовании, прошедшем метрологическую аттестацию, с применением современных измерительных приборов и аппаратуры, обработки опытных данных с использованием устойчивых методов статистического анализа и совпадении результатов тестовых опытов с наиболее надёжными результатами других исследований.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах, выставках, конференциях (некоторые из них):

• Совместное заседание Научных советов РАН «Теплофизика и теплоэнергетика» и «Комплексные проблемы энергетики» 18 февраля 2010 г., Москва. Повестка дня: «Развитие малой энергетики в Российской федерации. Состояние и перспективы».

• Международная конференция «Инновационная политика и изобретатели (Россия - начало XXI века)», Санкт-Петербург, СПбПУ, 28 апреля 2009 г.

• 12-й Петербургский международный энергетический форум, Санкт-Петербург, Ленэкспо, 18-20 сентября 2012 года.

• 6-я Международная ярмарка изобретений SПF 2010. Дипломом первой степени, золотой медалью и специальным призом республики Польша отмечена разработка коллектива авторов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбПУ) «Малорасходная центростремительная парциальная турбина».

• 31 октября 2010 г. Всемирная универсальная выставка ЭКСП0-2010 в Шанхае. За работу «Автономные источники электрической энергии» серебряными медалями и дипломами отмечены: ООО НТЦ «Микротурбинные технологии»; СПбПУ, ООО «Газпром трансаз Санкт-Петербург»; ЦКТИ им. Ползунова.

• 17-20 мая 2011 выставка «Энергетика и Электротехника». Дипломом за развитие энергетического комплекса, продвижение электротехнической продукции на российский рынок и активное участие в выставке «Энергетика и электротехника».

• 22-ая международная выставка «Изобретения, инновации и технологии» ITEX 2011, Малайзия г. Куала-Лумпур. Получена золотая медаль и специальный приз за лучшую разработку в области защиты окружающей среды.

• 19 июня 2012 РОС - ГАЗ - ЭКСПО 2012. Экспонаты получили высокую оценку специалистов. Экспоненты были награждены дипломом участника XVI Международной специализированной выставки газовой промышленности и технических средств для газового хозяйства «Рос-Газ-Экспо 2012».

• 2-5 декабря 2010 г. Золотая медаль на 6-й Международной ярмарке изобретений SIIF-2010, Сеул.

• 1-4 ноября 2012, Германия, г. Нюрнберг. 64-я Международная выставка «Идеи - Изобретения - Новые Продукты» IENA-2012. Получена серебряная медаль.

• 28 ноября - 1 декабря 2014, Республика Корея, г. Сеул. Seoul International Invention Fair 2014 (SIIF 2014). Получена бронзовая медаль.

• Золотая медаль на 6-й Международной ярмарке изобретений SIIF-2010, Сеул, 2-5 декабря 2010 г.

• Всероссийская межотраслевая научно-техническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики», Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 13-17 февраля 2012 г.

• Всероссийская межотраслевая научно-техническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики», Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 13-17 февраля 2014 г.

• Всероссийская межотраслевая научно-техническая конференция «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее», Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 13-17 февраля 2017 г.

• 75-я Международная научно-техническая конференция Ассоциации автомобильных инженеров «Перспективы развития автомобилей. Развитие транспортных средств с альтернативными энергоустановками», Тольятти, ОАО «АВТОВАЗ», 25 января 2011 г.

• Беседин С.Н., Рассохин В.А., Фокин Г.А., Раков Г.Л. Экспериментальный стенд для модельных испытаний радиально-осевой турбины газотурбинной установки

малой мощности // II Всероссийская научно-практическая конференция Актуальные проблемы машиностроения 6-8 апреля 2010 г., г. Самара, С. 284-289.

• Беседин С.Н., Матвеев Ю.В., Миронов В.В., Рассохин В.А. Результаты испытаний модельной камеры сгорания для газотурбинного двигателя мощностью 100 кВт// XXXVIII неделя науки СПбГПУ материалы международной научно-практической конференции 30.11-05.12 2009 г., стр.51.

• Беседин С.Н., Забелин Н.А., Оленников С.Ю., Полищук В.Г., Рассохин В.А., Раков Г.Л., Фокин Г.А.. Разработка и создание автономных энергетических установок малой мощности на базе газотурбинного цикла простой схемы с сильно развитой системой регенерации цикла // Инновационная политика и изобретатели (Россия -начало XXI века) 2009 г. 28 - апрель, С.58-61

• Беседин С.Н. Стенд для исследования высокооборотных модельных ступеней малорасходных турбин конструкции ЛПИ / Беседин С.Н., Забелин Н.А., Матвеев Ю.В., Рассохин В.А., Раков Г.Л., Фокин Г.А. // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке XVII Международная научно-методическая конференция. 11-12 февраля 2010. - Т.1 - С.262-263.

• Беседин С.Н. Результаты испытаний модельной камеры сгорания для газотурбинного двигателя мощностью 100 кВт/ С.Н.Беседин, Ю.В. Матвеев, В.В. Миронов, В.А. Рассохин // XXXVIII неделя науки СПбГПУ: Материалы Международной научно-практической конференции 30.11-05.12 2009.- С. 51.

• Беседин С.Н. Модернизация экспериментальных установок для исследования малорасходных турбин автономных источников электрической энергии малой мощности/ С.Н.Беседин, Ю.В. Матвеев, В.В. Миронов, В.А. Рассохин, С.Г. Раков // XXXVIII неделя науки СПбГПУ материалы международной научно-практической конференции 30.11-05.12 2009. - C. 57-59.

• Proceedings 6th Conference on Propulsion Technologies for Unmanned Aerial Vehicles, Haifa, Israel, January 26, 2016, р.47-48

По теме исследования опубликовано 32 работы, отражающих основные положения исследования, среди которых - 1 монографж, 1 учебное пособие, 13 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 4 печатные работы в рецензируемых журналах, индексируемых в базе SCOPUS, 7 публикации в журналах

и сборниках научных трудов. Получено 5 патентов РФ и одно свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и трех приложений. Она изложена на 383 страницах машинописного текста, включает 215 рисунков, 34 таблицы и содержит список литературы из 163 наименований.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность и перспективность темы диссертации и дана общая характеристика работы. Определено понятие микротурбинной установки (МТУ). Показаны типы ее компонентов: турбомашина, электрическая машина, опоры, САУ и электронный силовой преобразователь. Определены типовые технические характеристики МТУ: предельный уровень мощности, эффективность и пр.

Рассмотрены области применения микротурбинных установок в распределенной и транспортной энергетике. Подчеркнута актуальность проблемы распределенной энергетики для Российской Федерации. Показаны перспективы и пути развития МТУ.

Сформулированы основные требования к микротурбинным установкам, показана их преимущества и эффективность использования.

Обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе показано, что современная глобальная энергетика - сложная техническая система, использующая разнообразные энергоресурсы. Основные подсистемы энергетики: централизованная энергетика (ЦЭ), распределенная энергетика (РЭ) и транспортная энергетика (ТРЭ). Приведен обзор, описание данных подсистем.

Проанализированы общие тенденции развития энергетики. Показаны векторы развития МТУ и сформулированы основные требования к МТУ для применения в распределенной генерации.

Приведен обзор и состояние развития современных зарубежных и отечественных микротурбинных установок, представлены их основные характеристики. Выполнен сравнительный анализ их технических характеристик. Показаны области применения МТУ и проанализированы их преимущества и недостатки.

Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе на основе фактического материала первой главы проводится исследование применяемых в МТУ основных технических решений, показаны отличительные особенности элементов МТУ: турбин, компрессоров, подшипников и электрических машин, компоновочные решения. На основе выполненного анализа определены этапы эволюции МТУ, показаны факторы развития на всех этапах эволюции.

Изложены принципы системной классификации, на основе которых с использованием методов теории систем определены требования к классификационным признакам МТУ.

Выполнен научно обоснованный выбор классификационных признаков МТУ и их обоснование.

В третьей главе сформулированы основные требования к тепловым схемам МТУ с учетом параметрических и конструктивных ограничений. Показано, что важным обстоятельством, которое необходимо обязательно учитывать при проектировании МТУ, является размерный фактор и связанные с ним физические ограничения.

С учетом сформулированных ограничений проводится исследование тепловых схем МТУ таких как простой цикл Брайтона, цикл Брайтона с рекуперацией, цикл Брайтона с инклюзивным соединением турбогенераторов, двухвальная МТУ с промежуточным охлаждением, замкнутый цикл Брайтона. Выполнен сравнительный анализ представленных тепловых схем МТУ по эффективному КПД при сопоставимых термодинамических условиях.

Проводится исследование и анализ тепловых схем практических МТУ, таких как микро-ТЭЦ, МТУ с непрямым нагревом рабочего тела, гибридная МТУ на основе топливного элемента.

Приведены результаты анализа эффективности тепловых схем различных типов практических МТУ, позволяющие сделать вывод о беспрецедентно высоком потенциале МТУ на основе топливного элемента.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Беседин Сергей Николаевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович Г.И. Прикладная газовая динамика. В 2 ч. Ч.1/ Г.И. Абрамович //М.: Наука, 1991. - 600 с.

2. Аваков В.Б. Автономные энергоустановки на основе высокотемпературных электрохимических генераторов для промышленных и коммунальных объектов/ В.Б. Аваков, В.И. Зинин, И.К. Ландграф// Теплоэнергоэффективные технологии, 1997. - № 4. - С. 25-29.

3. Аваков В.Б. Пути разработки и перспективы создания экономичной экологически чистой энергетики на топливных элементах /В.Б. Аваков, В.И. Зинин, И.К. Ландграф// Российский химический журнал, т. ХХХУШ., 1994. - № 3. - С. 55-60.

4. Алексеев В.М. Оптимальное управление. / В.М. Алексеев // М.: Наука, 1979. - 430 с.

5. Ануфриенко С.А. Введение в теорию множеств и комбинаторику: Учеб. пособие./ С.А. Ануфриенко// Екатеринбург: УрГУ, 1998. - 62 с.

6. Арав, Б.Л. Методы и средства совершенствования и стабилизации характеристик моторно-трансмиссионных установок: Монография / Б.Л. Арав. -Челябинск: ЧВВАКИУ, 2006. - 288 с.

7. Афанасьева О.В. / Теория и практика моделирования сложных систем: Учебное пособие. // О.В. Афанасьева, Е.С. Голик, Д.А. Первухин. // СПб.: СЗТУ, 2005. - 131 с.

8. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. / М.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

9. Барсков В.В. Выбор параметров и обоснование конструктивной схемы малогабаритной газотурбинной установки с независимым соотношением частот вращения роторов турбины и компрессора. / Дис. канд. техн. наук. - СПГПУ. - СПб., 2015. - 268 с.

10. Беседин С.Н Энергетические установки на базе малоразмерных высокоскоростных лопаточных машин. Классификация и терминология / Б.Л. Арав, С.Н. Беседин, М.Ю. Яичников // Молодой ученый. - 2012. — №4. — С. 57-62. — URL http s: //moluch.ru/archive/39/4522/

11. Беседин С.Н. Автономные газотурбинные установки малой мощности // Научно технические ведомости СПбГПУ 4-1(89). - 2009. - С.153-166.

12. Беседин С.Н. Автономный источник электрической энергии для газораспределительных станций микротурбодетандерный генератор МДГ-20 / С.Н.Бесе-дин, Н.А. Забелин, В.А. Рассохин, Г.А. Фокин // ENERGY FRESH, №2. - Сентябрь 2010. - С. 60-62.

13. Беседин С.Н. Анализ концепций гибридных моторно-трансмиссионных установок транспортных средств / Арав Б.Л., С.Н. Беседин, В.Н. Бондарь, А.В. Келлер // Журнал ААИ (журнал Автомобильных Инженеров). - 2011. - №2 5(70). - С.35-39.

14. Беседин С.Н. Микрогазотурбинные двигатели-генераторы как основа комбинированных энергетических установок автотранспортных средств / Арав Б.Л., С.Н. Беседин, М. Бен Хаим, В.А. Рассохин, А.В. Келлер. // Автомобильная промышленность. - 2011. - №7. - С. 89-94.

15. Беседин С.Н. Микротурбинные установки. / Монография. СПб.: Изд-во: Петрополь, 2019. - 265 с.

16. Беседин С.Н. Микротурбинный генератор электрической мощности 100 кВт (МТГ 100). / С.Н. Беседин, В.А. Рассохин, Е.И. Окунев. // Научно- технические ведомости СПбГПУ. - 2010. - №3 - С.57-61.

17. Беседин С.Н. Научно-техническое обоснование и практическая реализация создания микротурбинного генератора мощностью 100 кВт на основе современных расчетно-экспериментальных методов: Дис. канд. техн. наук. - СПГПУ. -СПб., 2011. - 142 с.

18. Беседин С.Н. Разработка и создание автономных энергетических установок малой мощности с расширительной турбиной / С.Н. Беседин, Г.А. Фокин, И.С. Харисов // Газотурбинные технологии. - 2010. - № 3. - С. 10-13.

19. Беседин С.Н. Разработка методики испытаний малорасходных проточных частей турбины и компрессора / В.В. Барсков, С.Н. Беседин, В.А. Рассохин, Е.В. Тулубенский. // Вестник Брянского Государственного Технического Университета. - 2016. - №1. - С. 9-15.

20. Беседин С.Н. Рациональность применения микрогазотурбинных двигателей-генераторов в гибридных моторно- трансмиссионных установках / Б.Л. Арав, С.Н. Беседин, М. Бен Хаим, М.Ю. Яичников, А.В. Келлер // Перспективы развития автомобилей. Развитие транспортных средств с альтернативными энергоустановками: материалы 75-й Международной научно-технической конференции ААИ. -Тольятти: ОАО «АВТОВАЗ». - 2011. - а 108-113.

21. Беседин С.Н. Создание высокоэффективных микротурбин с независимыми частотами вращения компрессора и турбины / В.В. Барсков, С.Н. Беседин В.А. Рассохин, А.В. Осипов. // Вестник Брянского Государственного Технического Университета. - 2015. - №3. - С. 6-14.

22. Беседин С.Н. Создание перспективных малогабаритных газотурбинных установок с независимыми частотами вращения компрессора и турбины. / С.Н. Беседин, В.А. Рассохин, В.В. Барсков, А.В. Осипов. // Вестник Брянского Государственного Технического Университета. - 2017. - №8(61). - С. 12-18.

23. Беседин С.Н. Этапы эволюции микротурбинных установок / «Изобретатели России в импортозамещении» Всероссийская конференция изобретателей 1 -2 декабря 2017 г. - СПб.: СПГПУ - 2018. - С.60-66.

24. Беседин С.Н. Расчет тепловой схемы газотурбинной установки: Учебное пособие. / Барсков В.В., Беседин С.Н., Забелин Н.А., Раков Г.Л., Рассохин В.А., Фокин Г.А. // - СПб.: СПбПУ, 2018. - 36 с.

25. Беседин С.Н. Разработка и создание нового класса автономных энергети-

ческих установок малой мощности для магистральных газопроводов, компрессорных и газораспределительных станций. / С.Н. Беседин, Н.А. Забелин, Л.Л. Плаксин,

B.А. Рассохин, Г.А. Фокин, И.С. Харисов // Наука и техника в газовой промышленности. - 2010. - №4. - С.96-103.

26. Беседин С.Н. Экспериментальный стенд и методика исследования турбо-машин газотурбинных установок малой мощности / С.Н. Беседин, В.А. Рассохин, Г.Л. Раков, Г.А. Фокин. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2010. - Т.12. - №1-2. - С. 284-289.

27. Беседин С.Н. Судовая утилизационная паротурбинная установка электрической мощностью 300 кВт / С.Н. Беседин, А.А. Рябов, А.П. Сеньков. // Морской вестник. - 2013. - №1(8). - С. 26-26.

28. Беседин С.Н. Натурные испытания микротурбодетандерного генератора МДГ-20 / С.Н. Беседин, Н.А. Забелин, В.А. Рассохин, Г.А. Фокин // Наука и техника в газовой промышленности. - 2015. - № 2. - С.81-88.

29. Беседин С.Н. Разработка конструктивного облика турбогенератора МДГ-

20 в составе изделия БК АЭИ МДГ-20 в блочном исполнении / С.Н. Беседин, Н.А. Забелин, В.А. Рассохин, Г.А. Фокин // Наука и техника в газовой промышленности. - 2015. - №2. - С.74-88.

30. Беседин С.Н. Анализ эффективности ORC циклов для перспективной судовой утилизационной энергоустановки на основе компактного микротурбинного генератора мощностью 500 кВт / С.Н. Беседин, В.В. Миронов, Т.А. Михайлова, А.А.Рябов // Морской вестник. - 2013. - №2(8). - С. 33-35.

31. Брагин А.Н. Демпфирование в лепестковом подшипнике / А.Н. Брагин,

C.И. Сигачев. // Трение и смазка в машинах. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Челябинск. - 1983. - Ч.1. - С.143-144.

32. Биргер И.А., Демьянушко И.В. Расчет на прочность вращающихся дисков. / М.: Машиностроение. - 1978. - 247с.

33. Брагин А.Н. Динамические процессы в лепестковом газовом подшипнике // Машиноведение. - 1979. - №5. - С. 104-108.

34. Бродач М. М., Использование топливных элементов для энергоснабжения зданий/ Н. В. Шилкин //Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК).-Ч1. - 2004. - .№2. - С.52-51; Ч2. - 2004. - №3. - С. 52-65.

35. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко // М.: Наука, 1978. - 400 с.

36. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. / М.: Высшая школа, 1990. - 346 с.

37. Веревкин А.П. Теория систем: Учебное пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ. -2003. - 100 с.

38. Верещагин Н. К., Шень А. Лекции по математической логике и теории ал-горитмов.Часть 1. Начала теории множеств./ Н. К. Верещагин, А. Шень// М.: МЦНМО. - 2012. - 112 с.

39. Газотурбинные установки. Конструкции и расчет: Справочное пособие / Под ред. Л.В. Арсеньева и В.Г. Тырышкина. // Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978. - С. 193.

40. Гайдес М.А. Общая теория систем. (Системы и системный анализ). / М.: ГЛОБУС-ПРЕСС, 2005. - 201 с.

41. Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры Учебное пособие Санкт-Петербургский государственный политехнический университет - 2008. - Электрон. текстовые данные - (URL: http: //dlunilib. neva.ru/dl/ 1544.pdf).

42. Галеркин Ю.Б., Рекстин Ф.С. Методы исследования центробежных компрессорных машин. // Л.: Машиностроение. - 1969 - 304 с.

43. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. - 4-е изд. / Д.Н. Гаркунов // М.: «Издательство МСХА». - 2001. - 616 с.

44. Гладышев, Н.Н., Автономные источники тепловой и электрической энергии малой мощности: учебное пособие / Н.Н. Гладышев, Т.Ю. Короткова. // СПб.: СПб ГТУРП. - 2010. - 323 с.

45. ГОСТ Р 53905-2010. Энергосбережение. Термины и определения. - Введ. 2010-11-09. / М.: Стандартинформ. - 2011. - 16 с.

46. Данилевич Я.Б. Электроэнергетические установки с синхронными генераторами нестандартной частоты / Я.Б. Данилевич, В.Е. Сигаев // Электричество. -2000. - №5. - с. 28-31.

47. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / под ред. А. С. Орлина и М.Г.Круглова. // М.: Машиностроение. - 1990. - 289 с.

48. Дидов В.В. ГТУ замкнутого цикла на подшипниках с газовой смазкой. // Журнал Энергомашиностроение. - 2005. - №5-6.

49. Дондошанский В.К. Динамика и прочность судовых газотурбинных двигателей. / Л.: «Судостроение». - 1978. - 336 с.

50. Дроздович В.Н. Газодинамические подшипники. / Л.: «Машиностроение». - 1976. - 208 с.

51. Дьячков Ю.А. Моделирование технических систем: Учебное пособие. / Ю.А. Дьячков, И.П. Торопцев, М.А.Черемшанов // Пенза: Изд-во «Транспортные машины». - 2010. - 239 с.

52. Емельянов В.В. Теория и практика эволюционного моделирования / В.В. Емельянов, В.В. Курейчик, В.В. Курейчик. // М.: ФИЗМАТЛИТ. - 2003. - 432 с.

53. Епифанов А.А., Кириллов А.И., Рассохин В.А. Расчёт трёхмерного течения в ступенях малорасходных турбин // Научно-технические ведомости СПбПУ. -2012. - №1 (142). - с.65-70.

54. Жирицкий Г.С. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин / Г.С. Жирицкий, В.А. Стрункин. // М.: «Машиностроение». - 1968. -520 с.

55. Зарянкин А.Е. Радиально-осевые турбины малой мощности / А.Е. Зарян-кин, А.Н. Шерстюк // М.: Машгиз - 1963. - 249 с.

56. Зобнин, В.А. Расчет и оптимизация стоимости владения автомобилем в некоммерческой эксплуатации / В.А.Зобнин. // Минск. - 2012. - 74 с.

57. Иванов Н.Г., Николаев М.А., Тельнов Д.С. Численное моделирование трёхмерного течения и теплообмена в трансзвуковой турбинной решётке на основе модели турбулентности Спаларта-Аллмараса // Труды XIV Школы-семинара молодых учёных и специалистов под рук. акад. РАН А.И. Леонтьева. // М.:Изд. МЭИ. -2003. - с. 70-73.

58. Иващенко, Н. А., Газопоршневые двигатели как источники энергии для больших городов / Н. А. Иващенко, Ю. Л. Маслов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. - 2007. - спецвыпуск. - С. 187-194.

59. Иноземцев А.А. Газотурбинные двигатели / А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий // Пермь. - 2006. - 132 с.

60. Исследование рынка микротурбинных установок, Россия, 2008-2013 (1-ое полуг.) г.г., прогноз до 2020 г. / М.: AS MARKETING. - 2014. - [Электронный ресурс]. - URL:

61. Кельзон А.С. Расчет и конструирование роторных машин / А.С. Кельзон, Ю.Н. Журавлев, Н.В. Январев. // Л.: «Машиностроение». - 1977. - 288 с.

62. Козляков В.В. Системный анализ когенераторных энергетических систем на основе применения газотурбинных технологий и использования энергоаккуму-лирующих веществ: Дис. докт. техн. наук: МГТУ им. А.Н. Косыгина. // М., - 2003. - 268 с.

63. Коровин, Н.В., Топливные элементы и электрохимические энергоустановки/ Коровин Н.В. // М.: Издательство МЭИ. - 2005. - 280 с.

64. Костюк А.Г. Динамика и прочность турбомашин: учебник для вузов / А.Г. Костюк. // М.: Издательский дом МЭИ. - 2007. - 476 с.

65. Котиков, Ю.Г., Ложкин.Н. Транспортная энергетика: учеб. пособие / Ю.Г. Котиков, В.Н. Ложкин. // М.: ИЦ «Академия». - 2006. - 272 с.

66. Ланговой С.М. Выбор параметров и газодинамический расчет радиально-осевых турбин на ЭВМ / С.М. Ланговой, Н.Д. Саливон // Ленинград. - 1989. - 55 с.

67. Лапшин К.Л. Математические модели проточных частей в проектировочных газодинамических расчетах осевых тепловых турбин на ЭВМ: Учебное пособие / К.Л. Лапшин // Л.: изд. ЛПИ. - 1989. - 68 с.

68. Левенберг В.Д. Судовые малорасходные турбины / В.Д. Левенберг // Л.: Судостроение. - 1976. -192 с.

69. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. / М: Энергоатомиздат. - 1985. - 168 с.

70. Липилин А.С. Состояние и будущее индивидуальной энергетики / А.С. Липилин // Альтернативная энергетика и экология. - 2009. - № 9(77). - С. 139-152.

71. Липсиц И.В. Экономика: учебник для вузов / И.В. Липсиц. // М.: Омега-Л. - 2006. - 656 с.

72. Лоскутников А. А., Математическое моделирование КЭУ на основе ГТУ и ТОТЭ в компьютерной среде / А. А. Лоскутников, И. М. Горюнов, Ф. Г. Бакиров // Вестник УГАТУ. - Сер. Машиностроение. - 2012. - Т.16, №2(47). - С. 127-131.

73. Лоскутников, А. А., Усов Д. В., Ялчибаева Л. Н., Копиртех А. В. Применение газотурбинных двигателей малой мощности / Лоскутников, А. А., Усов Д. В., Ялчибаева Л. Н., Копиртех А. В // Молодой ученый. - 2011. - №10. Т.1. - С. 40-42.

74. Лучин Г.А. Газовые опоры турбомашин / Г.А. Лучин, Ю.В. Пешти, А.И. Снопов. // М.: Машиностроение. - 1989. - 240 с.

75. Макаров, А.А. Газ в Энергетической стратегии России на период до 2035 г. с перспективой до 2050 г. / А.А. Макаров. // Доклад на Международном Энергетическом Форуме. - 2013г. - 12с. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.eriras.ru/flles/makarov gaz v es-2035-50.pdf

76. Мальханов В.П. Турбодетандерные агрегаты в системах подготовки и распределения природного газа // М.: Нефть и газ. - 2004. - 229 с.

77. Манушин Э.А. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок / Э.А. Манушин, В.Е. Михальцев, А.П. Чернобровкин. // М.: Машиностроение. - 1977. - 447 с.

78. Матвеев Ю.В. Совершенствование малорасходных турбин конструкции ЛПИ для турбодетандерных электроустановок газораспределительных станций на основе экспериментальных методов: Дис. канд. техн. наук. / СПГПУ. - СПб., 2012. - 172 с.

79. Мировая энергетика: Состояние, проблемы, перспективы / Под. ред. В.В. Бушуева.- М.: ИД «Энергия», 2007. - 654 с.

80. Мухин В.И. Исследование систем управления: Учебник для вузов / В.И. Мухин - М.: Изд-во «Экзамен», 2003. - 384 с.

81. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем (эффективность и надежность). М.: «Сов. радио», 1977. - 216 с.

82. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ: федеральный закон РФ от 23.11.2009 г. N 261-ФЗ // Российская газета - Федеральный выпуск.-2009 №5050 (226).

83. Опоры скольжения с газовой смазкой / Под ред. С.А. Шейнберга. - М.: «Машиностроение», 1979. - 336 с.

84. Основы теории тепловых процессов и машин: часть 1 / под ред. Н. И. Прокопенко. - М.: БИНОМ, 2009.- 560 с.

85. Основы теории тепловых процессов и машин: часть 2./ под ред. Н.И. Прокопенко. - М.: БИНОМ, 2009. -571 с.

86. Островский Г.М. Оптимизация технических систем: Учебное пособие. / Г.М. Островский, Н.Н. Зиятдинов, Т.В. Лаптева. // М.: КНОРУС. - 2012. - 424 с.

87. Подшипники с газовой смазкой / Под ред. Н.С. Грэссема и Дж. У. Пауэлла. - М.: «Мир», 1966. - 415 с.

88. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки / Б.П. Поршаков // М.: Недра. -2-ое изд., доп. - 1992. - 238 с.

89. Прецизионные газовые подшипники / под редакцией А.Ю. Филиппова и И.Е. Сипенкова. - СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2007. - 504с.

90. Прогноз развития мировой энергетики до 2030 года (BP p.l.c., BP Energy Outlook 2030). - Лондон: 2013. - 86 с. [Электронный ресурс]. - URL: http: //www. bp.com/ content/dam/bp-country/ru_ru/folder/2030_Booklet_rus. pdf

91. Прогноз развития энергетики до 2030 года. - Ирвинг(США): ЭксонМо-бил,-2015.- 76 с. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.exxonmobil.ru/Russia-Russian /PA/Files/2015-Outlook-for-Energy-RUS.pdf

92. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 год / под ред. А.А. Макарова. // М.: ИНЭИ РАН, АЦ, 2014.-173 с. [Электронный ресурс]. - URL: https: //www.eriras .ru/files/forecast 2040. pdf

93. Распределенная энергетика 2010-2015 (Рынок газотурбинных установок для электростанций малой и средней мощности)// Отраслевой обзор.-М.: INFOLine, 2012-113с. Демо-версия [Электронный ресурс]. - URL: http://infoline.spb.ru/services/4/katalog /demo/ raspredelenie_energii_2010_2015.pdf

94. Рассохин В.А. Основные направления развития микротурбинных технологий в России и за рубежом // Научно-технические ведомости СПбГПУ - 2011. -№4 (135). - с.41-51.

95. Рассохин В.А., Арсеньев Л.В. Автономные установки малой и средней мощности // Материалы XLVI НТС по проблемам газовых турбин РАН-Самара. 1999.

96. Розенберг Г.Ш. Центростремительные турбины судовых установок / Г.Ш. Розенберг // Л.: Судостроение, 1973. - 216 с.

97. РТМ 108.022.11-83 Установки газотурбинные и парогазовые. Расчет и проектирование камер сгорания - 112 с.

98. Сайт компании «Aerzener Maschinenfabrik GmbH» https : //www.aerzen.com

99. Сайт компании «Bladon Jets» http://www.bladoniets.com

100. Сайт компании «Capstone Turbine Corporation» https://www.capstone-turbine.com

101. Сайт компании «Micro Turbine Technology BV» http://www.mtt-eu.com

102. Серебренников Г.Г. Структурный анализ производственных систем: принципы, элементы и методы: монография / Г.Г. Серебренников. // Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - 84 с.

103. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей / Г.С. Скубачевский // М.: Машиностроение, 1974. - 322 c.

104. Степанец А.А. Энергосберегающие турбодетандерные установки / Под ред. Трухний А.Д. // М.: Недра, 1999. - 258 с.

105. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учебное пособие. / К.: МАУП, 2003. - 368 с.

106. Тепловые и атомные электростанции: Справочник. Кн. 3 / Под ред. А.В.Клименко и В.М.Зорина. // М.: Издательство МЭИ, 2003. - 658 с.

107. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы: Справочник. Кн. 1 / Под ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина. // М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 528 с.

108. Федоров, М.П. Энергетические технологии и мировое экономическое развитие: прошлое, настоящее, будущее / М.П. Федоров, В.Р. Окороков, Р.В. Окороков. // СПб.: Наука, 2010. - 412 с.

109. Фокин Г.А. Автономные источники электрической и тепловой энергии для магистральных газопроводов и газораспределительных станций / Г.А.Фокин // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. - 164 с.

110. Фокин Г.А. Проблемы энергообеспечения линейных потребителей магистральных газопроводов и газораспределительных станций. Часть 1 / Г. А. Фокин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - №4 - С.121-131.

111. Фокин Г.А. Методология создания автономных турбинных источников электрической энергии, использующих энергию сжатого природного газа для собственных нужд газотранспортной системы России: Дисс. докт. техн. наук. / СПГПУ - СПб., 2015. - 456 с.

112. Харисов И.С. Расчетно-экспериментальное обоснование характеристик, конструктивных схем и практическая реализация микротурбодетандерных генераторов электрической энергии для собственных нужд газораспределительных станций: Дисс. канд. техн. наук. / СПГПУ - СПб., 2013. - 196 с.

113. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления: Учебное пособие. / И.Г. Черноруцкий // СПб.: Изд-во ООО «Питер Принт», 2004. - 256 с.

114. Чернышев В.Н. Теория систем и системный анализ: Методические указания / сост. В.Н. Чернышев, А.В. Чернышев. // Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 32 с.

115. Электронный ресурс. - URL: http : //www.energy-units .ru/en units. php

116. Электронный ресурс. - URL : http : //www.asmarketing.ru/marketingovyie -issledovaniya-ryinka/issledovanie-ryinka-mikroturbinnyih-ustanovok.html

117. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года [Электронный ресурс]. - URL: http://portal-energo.ru/articles/details/id/900 или /abins/source/ES-2035 09 2015.pdf

118. Энергетические истоки и последствия глобального кризиса 2010-х годов. / Под. ред. В.В. Бушуева и А.И. Громова - М.: ИЦ «Энергия» // [Электронный ресурс] - 2012. - 88 с.. - URL: http://www.energystrategy.ru/editions/docs/krizis.pdf

119. Суслов А.Д. Криогенные газовые машины / А.Д. Суслов, Г.А. Гороховский, В.Б. Полтараус, А.М. Горшков. // М.: Машиностроение, 1982. - 213 с.

120. Ackermann T. Distributed generation: a definition. / T. Ackermann, G. An-dersson, L. Soder // Electric Power Systems Research 57 (2001) - p. 195-204.

121. Advanced Microturbine Program. Capstone Turbine Corp/ Matthew Stewart. DOE DE-FC02-00CH11058. Debbie Haught - Program Manager. DER Peer Review. Washington, D.C.// December 2003. Capstone Turbine Corp. - p.453.

122. Advanced Microturbine System:Market Assessment.-Arlington: Energy and Environmental Analysis, Inc. - 2003. - 101 р. [Электронный ресурс].- URL:

123. Advanced Microturbine Systems. Program plan for fiscal years 2000 through 2006 /U.S. Department of energy.- 2000.-28c. [Электронный ресурс].- URL: http://www.bioturbine.org/Publications%20/PDF/%20D0E-ProgramPlan-2000.pdf; перевод http://stc-mtt.ru/wp-content/uploads/2011 %20/05/0003x.pdf

124. Advanced Reciprocating Engine Systems (ARES) / U.S. Department of energy. - 2013. - 4c. [Электронный ресурс]. - URL: http: en-ergy.gov/sites/prod/files/2014/02/f7/ recip_engines_brochure.pdf

125. Annual Energy Outlook 2014 With Projections to 2040 U.S. Energy Information Administration (EIA), 2014. -269с. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.eia.gov / forecasts /aeo/pdf/0383(2014).pdf

126. Besedin S. N. Comprehensive study of the operational reliability of the power

plant impeller of the turbo-expander type from structural plastic / Rassokhin V. A., Fedo-rov M. P., Matveev Y. V., Sukhanov A. I., Kotlov D. A., Besedin S. N., Sebelev A. A., Zabelin N. A., Fokin G. A. // J. Fundam. Appl. Sci., 2018, 10(6S), 45-67. doi: http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v10i6s.54

127. Besedin S. N. Experimental characteristics of the lowconsumption turbines with flow outlet small angle and rotor blades with a big spacing ratio / Rassokhin V A, Fedorov M P, Matveev V Y, Fokin G A, Schisliaev S M, Zabelin N A, Besedin S. N., Rakov G L, Smirnov M V. // J. Fundam. Appl. Sci., 2018, 10(6S), 68-79. doi: http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v10i6s.55

128. Besedin S. N. Modern low-power class turbo generators in the gas transmission system // Victor V. Barskov, Sergey N. Besedin, Kseniia S. Besedina, Victor A. Rassokhin, Anatolii I. Smetankin, Oksana V. Nikiforova. Jour of Adv Research in Dynamical & Control Systems, Vol. 10, 06-Special Issue, 2018. p. 384-392

129. Besedin S. Using Morphological Research to improve Micro Turbine Generators (MiTG) / S. Besedin, B. Arav, V. Kaminsky,R. Kaminsky // Proceedings 6th Conference on Propulsion Technologies for Unmanned Aerial Vehicles, Haifa, Israel, January 26, 2016, p.47-48.

130. Besedin S.N. Regarding the issue of application of advanced polymeric materials while designing low-powered turbo-machines / Barskov Victor V. S.N. Besedin, K.S. Besedina, N.A. Zabelin, Yu.V. Matveev V.A. Rassokhin, N.A. Lavrov, G.A. Fokin // International Journal of Advanced Biotechnology and Research (IJBR) ISSN 09762612, Online ISSN 2278-599X.

131. Besedin, S. The study of the properties of ABS plastics and polyamide products, made by 3D printing for use in turbine construction. // Barskov, V. & Besedin, S. & Rassokhin, V. & Smetankin, A. & Besedina, K. & Lavrov, N. & Panfilov, Dmitry & Smirnov, Y. & Lypar, Y. & Mukhametova, L. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 337. 012084. 10.1088/1755-1315/337/1/012084.

132. Besedin, S. Micro turbine installations classification principles based on a systematic approach. // Barskov, V & Besedin, S & Rassokhin, V & Smetankin, A & Nikiforova, O & Denisov, A & Shashikhin, V & Sidel'nikov, B & Korotkov, B & Akhmetova, I. (2019). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 337. 012044. 10.1088/1755-1315/337/1/012044.

133. Besedin, S. On the practice of designing and implementing jet-jet turbines of the LPI design. // V. Barskov, S. Besedin, V. Rassokhin, A. Smetankin, O. Nikiforova, V. Yadikin, G. Fokin International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD) ISSN (P): 2249-6890 Vol. 10, Issue 3, Jun 2020, 14347-14360.

134. Bohn, D. (2005) Micro Gas Turbine and Fuel Cell - A Hybrid Energy Conversion System with High Potential. In Micro Gas Turbines (pp. 13-1 - 13-46). Educational Notes RTO-EN-AVT-131, Paper 13. Neuilly-sur-Seine, France: RTO. Available from: http: //www.rto .nato .int/abstracts .asp .*

135. D. Ainsworth Mechanical Development Manager. GT2003-39026 Microturbine Developments at Bowman Power Systems - Recuperator Evaluation. - 2006. -p.140.

136. Denton J.D., Griffin L.W., Gundy-Burlet K.L. Simulations of the flow in supersonic turbines with straight centerline nozzles // Journal of Propulsion and Power. -1999. - Vol.16. - pp. 370-375.

137. Gross W.A. Fluid Film Lubrication. / W.A. Gross, L.A. Matsch, V. Castelli, A. Eshel, J.H. Vohr // John Wiley & Sons, New York, 1980. - 774 p.

138. Gupta, S. B., Natural Gas - Extraction to End Use/. - InTech, 2012.-316 p. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.intechopen.com/books/natural-gas-extrac-tion-to-end-use.

139. Hamilton S. The handbook of microturbine generators / S. Hamilton. - Tulsa, Okla. : PennWell, 2003. - 204 p.

140. http://www.pact.ac.uk/facilities/PACT-Core-Facilities/Gas-Turbine/gas-tur-bine-system.

141. http://www.zi-online.info/en/artikel/zi_Field_applications_and_les-sons_learned_Gas-fuelled_microturbines_in_the_2325363 .html

142. Isomura K.; Togo, S-I.; Tanaka, S. (2005); Study of Micro-High Speed Bearing Dynamics for Micromachine Gas Turbines/ In Micro Gas Turbines (pp.7-62). Paper 7. Neuily-sur-Seine, France; RTO. Available from : http:/www.rto.nato.int/abstracts.asp.

143. James Watts Microturbine Developments At Ingersoll-Rand Energy Systems // ASME Turbo Expo GT2005-69158. - 2005. - p.64.

144. Jenkins N., Ekanayake J.B., Strbac G. Distributed Generation // Published by The Institution of Engineering and Technology, London, United Kingdom. - 2010. - p.48.

145. Kolanowski B. Guide to microturbines / B. Kolanowski. - Lilburn : Fairmont Press, 2004. - 192 p.

146. Microturbine Systems Market - Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast, 2013 - 2019/ Transparency Market Research [Электронный ресурс].- URL: https://vaibhavmondhe.wordpress.com/tag/microturbine-systems-market/ и https://vaibhavmondhe.files.wordpress.com/2014/02/microturbine-systems-market-global-industry-analysis-size-share-growth-trends-and-forecast-2013-20191.pdf

147. Microturbines. Global Market Analysis and Forecasts for Residential, Commercial and Industrial Applications. - San Francisco: Navigant Research. - 2015. -57 р. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.navigantresearch.com/research/micro-turbines

148. Moore M.J. Micro-turbine generators // Professional Engineering. Printed in the USA. - 2002. - p. 263.

149. Ohkubo Y. Outlook on Gas Turbine. // R&D Review of Toyota CRDL. - Vol. 41. - №1.

150. Owens, B. The Rise of Distributed Power / B.Owens.- General Electric Company 2014.-46 p. [Электронный ресурс].- URL: https://www.ge.com/sites/de-fault/files/2014 % 2002%20Rise%20of%20Distributed%20Power.pdf

151. Pilavachi, P.A., Mini- and micro-gas turbines for combined heat and power / P.A. Pilavachi // Applied Thermal Engineering 2002 European Communities. Elsevier Science Ltd.-2002.-22.-2003-2014р. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.bio-turbine.org/Publications/PDF/microturbine%20market_2003_04_15-Pilavachi.pdf

152. Pipattanasomporn, M. White Paper on «Distributed Generation»/ M. Pipat-tanasomporn, M. Willingham. - Alexandria (USA): Virginia Tech, 2002. - 35 p. [Электронный ресурс]. - URL: https://www.idc-online.com/technical_refer-ences/pdfs/electrical_ engineering/Distributed%20generation.pdf

153. Soares, C. Microturbines: Applications for Distributed Energy Systems / C. Soares. // New York: Elsevier, 2007. - 271 p.

154. Stephane L. Hamilton Microturbine Generator. Handbook // Printed in the USA. - 2003. - p.83.

155. Wunsch D., Hirsch C., Nigro R. Quantification of combined operational and geometrical uncertainties in turbo-machinery design//Proceedings of ASME Turbo Expo 2015A Turbine Technical Conference and Exposition. GT2015, Montreal, Canada, 2015. GT2015-43399.

Патенты:

156. Беседин С.Н. Антифрикционное покрытие / С.Н. Беседин и др. // Патент на изобретение РФ №2481502.

157. Беседин С.Н. Газодинамический подшипник / С.Н. Беседин и др. // Патент на изобретение РФ №2496032.

158. Беседин С.Н. Статор малогабаритного турбинного генератора / С.Н. Бе-седин и др. // Патент на полезную модель РФ №105538.

159. Беседин С.Н. Турбогенератор / С.Н. Беседин и др. // Патент на полезную модель РФ №152384.

160. Беседин С.Н. Устройство балансировки ротора / С.Н. Беседин и др. // Патент на полезную модель РФ №132195.

161. Беседин С.Н. Центробежно-осевая реактивная турбина / С.Н. Беседин и др. // Патент на полезную модель РФ RU184274U1.

162. Тепловоз со вспомогательным энергетическим комплексом / С.Н. Беседин и др. // Патент на полезную модель РФ RU199125.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ:

163. Беседин С.Н. Программа расчета ЭДС холостого хода генератора с постоянными магнитами / С.Н. Беседин, А.А. Рябов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014614228.

П. 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МТУ

П.1.1. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЭВОЛЮЦИИ МТУ

Как отмечалось, примерно с 2012 г.г. начался новый этап эволюции МТУ. Этот этап эволюции обусловлен различными факторами, частично рассмотренными выше:

• Необходимостью дальнейшего повышения эффективности энегопреобразо-ваний, в том числе применением более совершенных термодинамических циклов;

• Необходимостью обеспечения совместной работы МТУ друг с другом (кластеры), с другими ЭУ в том числе в составе ГЭУ и КЭУ, и инфраструктурой энергетики в целом;

• Целесообразностью их преимущественного применения в КТГЭУ;

• Постоянным расширением использования природного газа/синтез-газа, /попутного нефтяного газа/биогаза и др. по сравнению с традиционными жидкими топ-ливами (керосин, дизельное топливо, этанол и др.);

• Вовлечением в процеес энергопрозводства различных видов отходов и твердого органического топлива (каменный уголь, древесное топливо, торф, солома и др.);

• Расширением использования потенциала солнечной энергии, непосредственно в процессах энергопреобразования для нагрева, применяемых в термодинамических циклах рабочих тел;

• Необходимостью применения МТУ для утилизации потенциала технологических отработавших газов, в том числе трубопроводного газа;

• Целесообразностью применения МТУ в составе ГЭУ и ЭУ транспортной энергетики.

Также потребности высокотехнологичных отраслей промышленности и научных исследований обусловили постоянное расширение области применения

энергопотребляющих МТУ (турбодетандеры криогенной техники, высоковакуумные турбомолекулярные насосы, пневмотурбоприводы различного оборудования и

др.).

Дальнейшая эволюция МТУ обеспечивается продолжающимся появлением новых технических возможностей, технологий и материалов. С другой стороны накоплен, хотя и не обобщен в должной степени достаточный опыт проектирования, производства, применения, эксплуатации и ремонта МТУ различного назначения.

Наряду с достоинствами МТУ, в процессе мелкосерийного производства и рядовой эксплуатации в различных условиях (климатические и др.), выявились их различные недостатки. К ним относится неполное соответствие ужесточающимся требованиям по эффективности, надежности, прежде всего долговечности и безотказности, стоимости установленной мощности, эксплуатационным расходам и др. Одновременно шло постоянное совершенствование ЭУ на основе других тепловых двигателей (дизели/газопоршневые двигатели). В результате, большая часть фирм, в силу различных причин (в основном необходимость расширения НИР и ОКР и недостаток финансирования) прекратили мелкосерийное производство МТУ и ушли с рынка, в частности известная фирма Calnetix Power Solutions, другие фирмы наоборот нашли новые технические решения и продолжают работать над совершенствованием МТУ и повышением их конкурентоспособности.

Согласно обзора рынка МТУ на 2015 г. мелкосерийное производство МТУ и КЭУ, ГЭУ, КТГЭУ на их основе, а также ЭУ на основе газовых турбин малой мощности и отдельные комплектующие продолжают Capstone Turbine Corporation, Ansaldo Energia, Bowman Power Group, Brayton Energy, Micro Turbine Technology BV, FlexEnergy (бывшая Ingersoll Rand's Energy Systems), Wilson Solarpower Corporation, OPRA Turbines и др. [1,2,3,5,25,26,27]. Тем не менее, в США Capstone Turbine Corporation после приобретения в 2010 г. у Calnetix Power Solutions прав на

производство МТУ ТА-100 стала практически монополистом в этой области.

П. 1.2. МТУ ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ «CAPSTONE TURBINE

CORPORATION»

Компания Capstone Turbine Corporation (Чатсуорт, Калифорния, США), в дальнейшем Capstone, владелец торговой марки MicroTurbine™ является ведущим мировым производителем МТУ [100]. Её история характерна для успешных стар-тапов, предлагающих востребованные инновации в частности для РЭ и начинается с фирмы NoMac Energy Systems (J.Noe, R.Mackay,1988 г.). Фирма при поддержке Ford Motor Company, Национальной лабораторией Oak Ridge National Laboratory (ORNL), NASA, UC Irvine и др. разработала концепцию современной МТУ и ряд конструктивных решений, однако столкнулась с финансовыми, техническими и технологическими трудностями при реализации проекта, несмотря на существенную простоту конструкции МТУ по сравнению с традиционными ДВС. Существенный рыночный потенциал МТУ позволил привлечь достаточное финансирование, однако фирме пришлось сменить владельцев. Она получила современное название (1993 г.), в 1994 г. разработала первый концепт МТУ (N3Ji = 24 кВт) и только в 1998 г. после 10 лет исследований были представлены три работоспособных образца современной МТУ С-30 (Ыэл = 30 кВт). В 1999 г. началось мелкосерийное производство и было выпущено более 200 МТУ С-30. В настоящее время около 9 000 МТУ Capstone различного назначения находятся на стадии рядовой эксплуатации с суммарной наработкой более 150 млн. моточасов в разных странах мира и, соответственно, разнообразных климатических и иных условиях применения, из них более 1 100 МТУ в России.

В настоящее время МТУ Capstone Turbine Corporation представлены следующим модельным рядом: Capstone С30, С65, С200 (№л = 15^200 кВт) [100], рисунке П.1.1. Технические характеристики моделей МТУ представлены в таблице П. 1.1.

Структурная схема МТУ представлены на рисунке П.1.2. тора представлена рисуноке П.1.3.

3D-модель турбогенера-

Рисунок П.1.1 - МТУ Capstone С30, С65, С200 [100] Таблица П.1.1 - Технические характеристики моделей МТУ компании Capstone

МИКРОТУРБИНЫ CAPSTONE

'ехнические характеристики базовых моделей микротурбин Capstone

Параметры ми срсгтурбнны Электрическая уощнс-бть. кЕ.т

КПД по электричеству, W

Общин КПД электростанции 4 с утилизацией тепла). % Диапазон рабочего напряжения, В

Максимальный так в фазе. А Частота тока, Гц Bed. кг

Длина, мм Ширина, мм

Бысотз. мм

Вил топлива

Рабочее-давление топлива на входе. Бар. низкое

Рабочее давление топлива на входе, бар. высокое Расход юплнва прн номинальной нагрузке, н мх

Максимальная температура выхлопных газов. ПС

Выход тепло во й энергии. К^ДОчас ¡Гкэл.'час)

Выброс вредных веществ

прн 151* 0=

Уровень шума на расстоянии 10 метров, дБ

Скорость вращении турбины. обЛмнн.

Срок службы до капремонта, часов

С15 С30- С85

15 30 65

23 26 (±2) 29 <:±2)

30—90

C2DD

200

Г: ни 0 6СС-

C3DD

ааа зз (±2;.

66-90

23

57В

1516

762 19-13

57В 1121 31-50 -3640

1516 762 1043 1956 762 2110 заео 1 тсс 24S0

Газ:, керосин, дизель 0.32-1

з.е

7 12

275

174 ООО (0.042} 3Ci КО (Э.073'1

23 300

5Э1

ООО

б£

1 42Э

000

С1000

1000

46 100 275 -2S0 S30 124D

8142 1260 -Si34 -144DD

В144

243В 2В96

15М

16375 -1В144

5.2

1S5 260

230

4 200 ССО {1.0171 5 680 000 <1.356)

325

7 100-МО {1.606)

< 9 ppmV NOi Не более 60

60 ООО

L в 'лучае №mxuuiHmi lorvMi!;: с

оздЕфпатемг^хмоалхзДк' 40ЯНтасх№

Рисунок П. 1.2 - Структурная схема МТУ компании Capstone

Рисунок П. 1.3 - 3D-модель турбогенератора МТУ компании Capstone

По своей структуре МТУ представляет собой классическую газотурбинную установку, работающую по циклу Брайтона, с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов.

Конструктивно МТУ состоит из основных узлов: турбогенератора, рекуператора, топливной системы и блока управления.

Разработчики компании Capstone смогли сосредоточить в конструкции МТУ сразу несколько передовых технических инноваций. Большой прогресс, достигнутый в создании высококоэрцетивных керамических магнитов на основе Nd-Fe-B и Sm-Co позволил создать компактные высокоскоростные электрические генераторы с высоким КПД. Достижения в импульсной силовой электронике позволили создать высокоэффективный двунаправленный силовой электронный преобразователь электрического тока. И, наконец, стабильная работа газодинамических подшипни-

ков в турбохолодильных установках летательных аппаратов, показавшая их высокую надежность и перспективность позволили применить их для удержания ротора турбогенератора. Эти, взятые вместе инновации привели к синергетическому эффекту - отказу от передаточного редуктора между турбиной и электрическим генератором, что существенно упростило конструкцию и увеличило ее надежность. Кроме того, был разработан высокоэфективный компактный пластинчатый рекуператор.

Достоинства:

• Многотопливность;

• Высокий уровень автоматизации (безопасность);

• Блокирование в кластер;

• Компактность;

• Универсальность применения (РЭ, ТРЭ).

Недостатки:

• Высокая стоимость;

• Низкий ресурс;

• Низкий КПД.

П.1.3. МТУ ТА-100 ПРОИЗВОДСТВА «ELLIOTT COMPANY»

Одной из первых к разработке и производству МТУ (1997 г.) приступило подразделение Elliott Company (США) - компания Elliott Energy Systems, созданная в 1996 г. В 2000 г. Elliott Energy Systems вошла в корпорацию Ebara (Япония). С 1997 по 2000 г. модельный ряд МТУ был представлен установками Т45 и Т60 (NM = 45-60 кВт), с 2000 по 2003 г. - МТУ ТА80 (N^ = 80 кВт), с 2004 г. - МТУ ТА100 (N3Ji = 100 кВт) различного назначения. В 2007 г. права на производство МТУ было продано корпорации Calnetix (подразделение Calnetix Power Solutions, Stuart, Florida). Однако, в 2010 г. производство МТУ TA100 было снова продано, на

этот раз, Capstone Turbine Corporation. Последняя, таким образом, закрепила лидирующее положение на рынке МТУ в США и мире в целом и производила МТУ TA100 R (Кэл = 100 кВт) и, преимущественно, КТГТУ TA100 R CHP на её основе для совместного производства электроэнергии/теплоты (Кэл = 100 кВт; Nt = 160 кВт). Как и в случае других МТУ Capstone стоимость установленной мощности (СУМ) МТУ TA100 R составляет до $2500 за кВт, а ЭР порядка $ 0,005-0,01 кВт-ч, что ограничивает их применение.

Судя по информации, в настоящее время МТУ TA100 R уже не производится, причина состоит в её недостаточной надежности.

Общий вид МТУ ТА100 представлен на рисунке П.1.4. По своей структуре МТУ представляет собой классическую газотурбинную установку, работающую по циклу Брайтона, с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов. Компоновка блока представлена на рисунке П1.5.Технические характеристики представлены в таблице П. 1.2. При разработке МТУ максимально учитывался опыт эксплуатации наземных ЭУ, был использован модульный принцип, позволяющий в случае необходимости производить ремонт методом замены неисправных агрегатов, с их последующим ремонтом на специализированном предприятии. Это, безусловно, снижает эксплуатационные расходы.

в

<

Рисунок П.1.4 - Общий вид МТУ ТА100

Микротурбинная установка с открытыми дверями обслуживания

Рисунок П.1.5 - Компоновка блока МТУ ТА100

В состав МТУ входят: турбогенератор; камера сгорания; рекуператор; система утилизации тепла на основе котла-утилизатора; смазочная система; топливная система с дожимным компрессором; силовая электроника; система автоматического управления; воздушная система охлаждения подкапотного пространства и силовой электроники; аккумуляторные батареи.

Таблица П.1.2 - Технические характеристики моделей МТУ ТА100

6. Технические характеристики мнкротурбинной установки ТА-100

ИСНР

№ н п Характеристика, параметр Единица измерения Значение

I. Обшие характеристики

1.1 Электрическая мощность при САУ1 кВт 100

1.2 Тепловая мощность (ГВС отопление) кВт до 172 до 15Э

1.3 Тепло, выделяемое при сгорании топлива кВт 362

1.4 КПД электрический (%) 29

15 КПД полный (%) г 75

№ п/п Характеристика, параметр Единица измерения Значение

1.6 Напряжение В ~ Зф., 400

1.7 Частота Гц 50

1.8 Колебание частоты (%) ±1,0

1.9 Колебание напряжения" <%> ±5,0

1.10 Значение тожа при нагрузке 100 % А 200

1.11 Максимальное значение тока (перегрузка) в течение 5 секунд А 300

1.12 Общее гармоническое искажение % <5%

1.13 Ток короткого замыкания А 500

1.14 Тип электрического генератора Высокооборотный, с 2-мя постоянными магннтамн

1.15 Количество используемых аккумуляторов пгг. 2

1.16 Напряжение аккумуляторов В 12

1.17 Уровень шума на расстоянии 1 м /10 м дБ 75/62

П. Массога&арптные характеристики

2.1 Длина (в помещении нар. исп) мм 3100/3250

2.2 Ширина (в помещении нар. и се) мм 850 / 850

2.3 Высота (в помещении нар.исп] мм №30/2250

2.4 Масса (в помещении нар. нсп) кг 1860 / 2040

111. Характеристики газотурбинного электроагрегата' (привода генератора)

3.1 Расход газа в режиме номинальной мощности при САУ для Ни=33,4/38.3 МДж/нм2 шЛч 39/34

3.2 Частота вращения ротора4 об/мин =68000

3.3 Расход воздуха кг/с 0,8

3.4 Максимальное аэродинамическое сопротивление выхлопного тракта Па 1250

IV. Характеристики системы воздлтпного охлаждения

4.1 Расход воздуха на охлаждение силовой электроники 0.38

4.2 Расход воздуха на охлаждение масляно-воздушного радиатора масляной системы. КУ и дожнмного компрессора м5/с 0Л55

4.3 Мткснмалвное аэродинамическое сопротивление присоединяемого газохода выхлопных газов Па 1240

4.4 Максимальное аэродинамическое сопротивление присоединяемого воздуховода для отвода охлаждающего воздуха от масляно-воздушного радиатора и КУ Па 50

4.5 Мткснмалвное аэродинамическое сопротивление присоединяемого воздуховода охлаждающего воздуха от силовой электроники ш дожнмного компрессора Па 185

V, Характеристики топливной системы

5.1 Избыточное давление газа на входе в дожнмнон компрессор кПа егг 3.4 до 34,5

VI. Характеристики масляной системы

6.1 Объём мас.таного бака л | 19

6.2 Тип используемого масла0 МоЫ15НС 824

\И. Характеристики системы пвлезшщв тепла

7.1 Темпералура выхлопных газов на входе в КУ X 296

Температура выхлопных газов на выходе из КУ X 77

7.2 Температура воды на входе в КУ X 70

7.3 Температура воды на выходе из КУ X 95

7.4 Минимальный расход воды X 1,75

1 САУ-сгаширгаьк атмосферные услпнш: температура возлуы-З влахнжлъч№%, атмосферное давление-760 км. рг.сг. : При зесгабншпнрувмциы фптцга: сброс заброс ашрузкн. взмезеззв температуры о зружазопеге воззуш н др. "Под газотурбинным агрегатомподразумевается турбогенератор с замеров сгорания н рекуператором " Частота зрашезяя ротора геннрлтора лрактнчеснз не йввсит от величины клтрузнн ! К>г-к.оте.т-утапштор выхлапныя газов

Замена каст, производится ыжлые 2+300 часов ¡отин раз в три гели эзкплуатации).

Топливо для МТУ ТА100Я - природный газ, попутный газ, биогаз, в том числе низкокалорийный с концентрацией метана до 30%. МТУ характеризуются низким уровнем шума, вибраций и эмиссией токсичных веществ. Межсервисный

период составляет порядка 4 000 моточасов, за 24 000 моточаса на сервисное обслуживание отводится всего 55 нормочасов. Срок службы до капитального ремонта заявлен до 60 000^72 000 моточасов, что очевидно не соответствует действительности, при годовой наработке до 8 000 часов, однако гарантийный срок составляет всего 1 год (для других МТУ Capstone действует продленная гарантия до 5^9 лет).

В МТУ TA100R используются различные традиционные подшипники (скольжения и качения), что требует наличия смазочной системы. Тем не менее, применены конструктивные решения, позволяющие существенно уменьшить производительность масляного насоса и объем бака, без ущерба для работоспособности подшипников. Расход масла составляет не более 0,003 г/кВт*час, периодичность замены масла и масляных фильтров через 24 000 моточасов. Для сравнения в традиционных ЭУ на основе ДВС соответственно 0,3 г/кВт*час и 1 000 моточасов.

Достоинства:

• Многотопливность;

• Высокий уровень автоматизации (безопасность);

• Блокирование в кластер;

• Компактность;

• Универсальность применения (РЭ, ТРЭ).

Недостатки:

• Высокая стоимость;

• Низкий ресурс;

• Низкий КПД;

• Наличие масляной системы.

П.1.4. МТУ ПРОИЗВОДСТВА «ANSALDO ENERGIA» (TURBEC)

В настоящее время фирма Turbec, которая появилась в 1998 году в результате объединения фирмы Volvo Aero и компании ABB входит в ведущую итальянскую

корпорацию Ansaldo Energía. Volvo Aero и ABB являются одними из пионеров создания МТУ для гибридных автомобилей и автобусов. МТУ VT40 и VT100 (рисунок П.1.6) основе ГТД (рисунок П.1.7), отличались высокой эффективностью, имели низкий уровень шума и вибраций, эмиссии токсичных веществ и требуемую надежность. Для них были разработаны совершенные центробежные компрессоры и радиальные турбины, малотоксичные камеры сгорания, керамические рекуператоры и др.

Рисунок П.1.6 - ГТД Volvo Aero VT100

Рисунок П.1.7 - Концепты автомобилей и автобуса

На основе этих МТУ был разработан выпускаемый в настоящее время модельный ряд МТУ AE-T100 (рисунок П.1.8), приспособленных для применения трех видов топлив: природный газ (AE-T100NG), биогаз (AE-T100B) и МТУ внешнего сгорания (AE-T100E), использующих Externally Fired Gas technology (EFGT). Технические характеристики приведены в таблице П. 1.3.

Таблица П.1.3 - Технические характеристики моделей МТУ AE-T100

Все МТУ могут использоваться в составе КГЭУ (Кэл = 100 кВт; N = 200 кВт) с эффективностью по топливу до 85^90%, низким уровнем шума, вибраций и эмиссией токсичных веществ. По своей структуре МТУ представляет собой классическую газотурбинную установку, работающую по циклу Брайтона, с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов.

Рисунок П.1.8 - Внешний вид МТУ АЕ-Т100

Общий вид и расположение агрегатов КГЭУ на основе МТУ АЕ-Т100 приведены на рисунке П.1.9., где: 1 - генератор; 2 - турбина; 3 - патрубок от рекуператора; 4 - рекуператор; 5 - теплообменник; 6 - патрубок выпуска вентиляционного воздуха; 7 - выхлопной патрубок; 8 - патрубок подвода воды в теплообменник; 9 -патрубок подачи горячей воды потребителю; 10 - блок силовой электроники; 11 -патрубок к рекуператору;12 - масляный насос;13 - глушитель; 14 - водяной насос; 15 - блок системы управления; 16 - камера сгорания; 17 - патрубок входа воздуха; 18 - воздушный фильтр.

Рисунок П.1.9 - Общий вид и расположение агрегатов КГЭУ на основе МТУ АЕ-

Т100

Межсервисный период составляет 6 000 моточасов, продолжительность технического обслуживания до 8 нормочасов; плановый ремонт каждые 30 000 моточасов; срок службы до капитального ремонта до 60 000 моточасов. В МТУ AE-T100 используются подшипники качения, требующие минимального расхода масла не более 9 литров на 6 000 моточасов с обеспечением достаточной работоспособности подшипников.

Как и в других рассмотренных МТУ, система управления МТУ AE-T100 обеспечивает их стабильную автономную или параллельную с сетью работу до частоты вращения ротора n=70 000 об/мин с достаточной эластичностью к нагрузке, требуемой динамичностью, возможностью резкого увеличения/ снижения нагрузки и длительной работы на режимах малой нагрузки и холостого хода. Также система управления обеспечивает аварийную защиту: по температуре газов на входе в турбину, превышению частоты вращения ротора и параметрам тока.

Существенный интерес представляют МТУ AE-100E, использующие различные технологии EFGT (Externally Fired Gas МТУ внешнего сгорания). Технологии

EFGT позволяют использовать в качестве теплового источника ГТУ потенциал солнечной энергии, различных горючих отходов и твердых топлив или технологических газов. Схемы КГЭУ на основе МТУ АЕ-Т100Е для технологий внешнего сгорания EFGT приведены на рисунке П1.10 при использовании отходов, биомассы, твердого топлива и, рисунок П1.11 - при использовании солнечной энергии.

Рисунок П.1.10 - Схема КГЭУ на основе МТУ АЕ-Т100Е для технологий внешнего сгорания EFGT при использовании отходов, биомассы, твердого топлива

recuperator

Рисунок П.1.11 - Схема КГЭУ на основе МТУ AE-T100E для технологий внешнего сгорания EFGT при использовании солнечной энергии

П.1.5. МТУ ДЛЯ МИКРО-ТЭЦ

С 2012-14 г.г. начался неудовлетворенный спрос, особенно, в Китае, Индии, США и Европе на маломощные газовые и биогазовые КГЭУ на основе МТУ (N3Ji = 2^15 кВт; NT = 15^55 кВт), преимущественно, для жилого сектора с потенциалом рынка сотни тысяч единиц в год. Они называются Small Electrical and Thermal Systems (SETS) или микро-ТЭЦ (micro-CHP) и предназначены для автономной или

чаще всего совместной работы с энергосетями в составе различных ГЭУ и КЭУ. Наибольший потенциал имеют технологии их совместного использования с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечные батареи и ветрогенера-торы. В этом случае обеспечивается стабильность производства энергии независимо от погодных условий и времени суток и др. Все эти МТУ должны соответствовать жестким требованиям по экономичности, экологической безопасности, надежности, стоимости СУМ и эксплуатационным расходам.

Одновременно с 2010-12 г.г. отмечается усиливающийся неудовлетворенный спрос на легкие и малогабаритные МТУ (Ыэл < 30 кВт) для гибридных традиционных и беспилотных (воздушных, наземных и морских) транспортных средств и вспомогательных силовых установок (ВСУ) для производства на борту электричества/теплоты/холода. К этим МТУ дополнительно к указанным требованиям, добавляются требования форсирования и обеспечения высоких удельных массогабарит-ных показателей (удельная мощность gw -0.8^1.0 кВт/кг и габаритная мощность gv ~ 500 кВт/м3).

Для этих целей на стадии проектирования находятся многочисленные МТУ с применением схемы энергопреобразований на основе циклов Брайтона, однако, реализуемые различными средствами. Многовариантность элементных признаков приводит к разнообразию структур подобных МТУ, что представляет интерес для анализа.

Ниже, рассмотрен ряд КГЭУи МТУ, эффективность которых достигает 80^90% за счет максимального использования энергии топлива, однако при достаточно умеренной эффективности энергопреобразований в простом и рекуперативном циклах Брайтона и производства электричества непосредственно в МТУ (S-цикл, пЭЛ = 0,12^0,15; R-цикл, Пап = 0,22^0,26). Все они находятся либо на завершающей стадии разработки, либо на стадии подготовки производства.

КГЭУ компании Micro Turbine Technology BV (Нидерланды) [101], торговая

марка ENER TWIN (N^ = 3-3,28 кВт; Nт = 15 кВт) с эффективностью по топливу (природный газ) до 90% (рисунок П.1.12). По своей структуре МТУ представляет собой классическую газотурбинную установку, работающую по циклу Брайтона, с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов. Технические характеристики приведены в таблице П. 1.4. Межсервисный период составляет 5 000 моточасов; срок службы до капитального ремонта более 30 000 моточасов.

Рисунок П.1.12 - МТУ ENER TWIN компании Micro Turbine Technology BV (Нидерланды)

Главной особенностью МТУ в отличие от других является применение турбогенератора с частотой вращения ротора в рабочем диапазоне мощностей n = 180 000-240 000 об/мин.

Таблица П.1.4 - Технические характеристики МТУ ENER TWIN

МТУ компании Bladon Jets MTG12 [99] (№л = 12 кВт), (пэл = 0,26), (рисунок П. 1.13). По своей структуре МТУ представляет собой классическую газотурбинную установку, работающую по циклу Брайтона, с рекуперацией теплоты отходящих дымовых газов. Технические характеристики приведены в таблице П. 1.5. Межсервисный период составляет 1 000 моточасов; срок службы до капитального ремонта более 25 000 моточасов. МТУ приспособлены для применения различных видов жидкого топлива (керосин, дизельное, биодизельное и др.) и газа.

Рисунок П.1.13 - МТУ MTG12

Таблица П.1.5 - Технические характеристики МТУ MTG12

MTG12 SPECIFICATIONS'

Performance

PcrrtBf Output Efficiency Voltage Output Current

!2kW

265% at full oower ■48V DC 250Д max

12Q#3DVAC bingle-phaserthr« phase 50/G0Hz ЮОА/52Атах

Engine Type Opening Environment Fmel Opttom Fuel Tank

fuel Types

PltyslcaJ Specification

Ечткэтмога

Weight ieKclbaitenes) Security Emissions Noibe

Exhaust Envsskxts Certification Environmental Range

Qperafag Conditions Relative Humidity