расхода топливного газа ГТУ
Показатели | Тип ГТУ | |
ГТК-10-4 | ГПА-10-1 | |
1. Номинальный к.п.д. ГТУ | 0,29 | 0,265 |
2. Номинальный расход топливного газа ,м3/ч | ||
3. Стационарные условия: номинальная температура воздуха на входе в ГТУ , С атмосферное давление Рао, мм.рт.ст. | ||
4. Коэффициент технического состояния ГТУ по топливному газу | 1,03 | 1,03 |
5. Коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения на к.п.д. ГТУ | 1,04 | 1,0 |
6. Коэффициент наработки ГТУ с начала эксплуатации (тыс.ч.) до 25 от 25 до 50 свыше 50 | 1,0 1,02 1,05 | 1,0 1,01 1,03 |
Предлагается использовать аппроксимацию характеристики газотурбинной установки, которая может быть представлена в виде диаграммы режимов работы ГТУ /6/.
Диаграмма режимов описывает, в частности, следующие соотношения:
,
,
Последнее соотношение аппроксимировано в следующем виде:
,
где =0,482017, =0,326023, =0,126993,
=0,866465, =-0,459835, =-0,400489.
С учетом указанных выше формул используется следующая зависимость для определения расхода топливного газа:
|
|
,
5. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
5.1. Определение основных параметров газотурбинных установок на основе обобщенных характеристик
Исходя из того, что приведенные характеристики (параметры) всех двухвальных газотурбинных установок (ГТУ) (за исключением агрегатов ГТК-10И и ГТН-25И, имеющих поворотные направляющие аппараты силовой турбины) были обобщены, т. е. представлены в относительной форме - в виде зависимости параметров, отнесенных к номинальным значениям, относительные приведенные параметры ГТУ определяют по следующим формулам:
приведенная относительная мощность
, (5.1)
где и - номинальная и фактическая мощности ГТУ; и - номинальная и фактическая температуры наружного воздуха; и номинальное и фактическое атмосферные давления;
относительный к. п. д. ГТУ
, (5.2)
где и - номинальный и фактический к. п. д. ГТУ;
приведенная относительная температура по трактам ГТУ
, (5.3)
где и - номинальная и фактическая температуры;
приведенный относительный расход топливного газа
, (5.4)
где и - номинальный и фактический расход топливного газа; и - номинальная и фактическая теплота сгорания;
относительная степень сжатия в компрессоре
, (5.5)
где и - номинальная и фактическая степень сжатия;
приведенный относительный расход воздуха через компрессор
, (5.6)
где и - номинальный и фактический расход воздуха;
приведенная относительная частота вращения
, (5.7)
Каждый относительный параметр, приведенный к нормальным или номинальным условиям зависит от приведенной относительной мощности. Эти же и некоторые другие параметры могут быть рассчитаны по следующим формулам:
|
|
, (5.8)
где - приведенная температура на входе турбины;
; (5.9)
; (5.10)
; (5.11)
где - приведенный расход на входе компрессора;
; (5.12)
, (5.13)
где - приведенный расход топливного газа.
Приведенная температура на выходе турбины низкого давления
; (5.14)
Приведенная температура на выходе компрессора
. (5.15)
Зависимость основных обобщенных относительных характеристик ГТУ от относительной мощности изображена на рис. 5.1.
Для определения основных параметров ГТУ в случае отклонения режима ее работы от номинального, в частности при снижении оборотов ТНД, служат характеристики, приведенные на рис. 5.2.
При увеличении сопротивления входного и выходного трактов от номинальных величин, а также в случае отбора сжатого воздуха за компрессором проводится корректировка относительной мощности и относительного к. п. д. ГТУ :
Параметр | , % | , % |
Увеличение сопротивления на 0,1013 кПa: | ||
входного тракта | ||
выходного тракта | ||
Отбор воздуха за осевым компрессором в количестве 1 % от общего расхода через него. | -3,7 | -2 |
Примечание. В числителе - ГТУ со степенью повышения давления в компрессоре до 6; в знаменателе - более 6. |
Рис. 5.1. Обобщенные относительные характеристики ГТУ
Пример 5.1. Агрегат ГТК-10 имеет частоту вращения ТНД 3950 об/мин и температуру перед ТВД 770 °С. Температура наружного воздуха = +5 °С, барометрическое давление = 0,1 МПа, низшая теплотворная способность топлива = 34332 кДж/м. За осевым компрессором отбор воздуха в количестве 1 % от общего расхода через компрессор. Определить основные параметры ГТУ.
Решение
Приведенная относительная температура перед ТВД (см. формулу 5.3)
.
Приведенные относительные обороты ТНД (см. формулу 5.7)
.
Рис. 5.2. Диаграмма режимов
На диаграмме режимов (см. рис. 5.2) по и определяем относительную приведенную мощность. = 1,075. По графикам (рис. 5.1) = 1,02; = 1,025; = 1,03; = 1,09; = 1,04; = 1,03; = 1,13.
Фактические значения параметров на заданном режиме определяются по формулам 5.1-5.7.
кВт.
С учетом потери 3 % мощности из-за отбора воздуха за компрессором кВт
= 756 К (483 °С);
= 458,1 К (185,1 °С);
= 5261 об/мин;
= 4,7;
= 89,2 кг/с;
= 1,03·29=29,87.
С учетом потери к. п. д. из-за отбора воздуха за компрессором = 29,87-(29,87·0,02) = 29,27.
= 4023 м/ч.
5.3. определение мощности на муфте нагнетатель - гту по параметрам сжимаемого газа
Мощность на муфте нагнетатель - ГТУ определяют по формуле
,
где - удельная полезная политропическая работа сжатия; -подача нагнетателя; - к.п.д. нагнетателя; - политро-пический к.п.д.; - механический к.п.д.; , - коэффициент сжимаемости и температура на входе нагнетателя; - коэффициент политропического сжатия, = 0,3; - степень сжатия нагнетателя.
Можно использовать более простое выражение для удельной полезной работы (погрешность до 1 % при степенях сжатия до 2 и к.п.д. 0,7-0,85):
. (5.18)
Мощность, потребляемая нагнетателем, не может быть больше располагаемой мощности привода .
Анализ данных испытаний нагнетателей показывает, что снижение политропического к.п.д. в процессе эксплуатации может составлять 1-7 %. Основными причинами ухудшения технического состояния нагнетателей являются: эрозия проточной части; увеличение зазоров в уплотнениях покрывающего диска; загрязнение проточной части.
Эрозия элементов нагнетателя наблюдается в случаях, когда в транспортируемом газе присутствуют механические примеси в количестве, превышающем требованиям ГОСТ.
Эксплуатационный к.п.д. нагнетателя является функцией номинального к.п.д., технического состояния, режима работы и механических потерь в нагнетателе:
,
где = 0,95, ,- коэффициенты, учитывающие соответственно техническое состояние, режим работы нагнетателя и механические потери; - номинальный политропический к.п.д., определяемый техническим уровнем нагнетателя.
|
|