Определение интенсивности использования оборудования КС

Коэффициент интенсивности использования ГПА (К_и) определяется отношением эффективной мощности ГТУ (Nе) к располагаемой (Nе^р) при фактических параметрах атмосферного воздуха.

Исходные данные для определения эффективной и располагаемой мощности ГТУ: характеристика газа: D = 0,562; r_н = 0,726 кг/м³; Р_кр = 4,629 МПа; Т_кр = 200,1 К; газовая постоянная R = 510,8 кДж/кг×К; тип ГПА - Ц 16/76 с приводом от авиационного двигателя НК-16 СТ и нагнетателем НЦ 16/76-1,44. Номинальные значения мощности привода – 16 МВт (Nе^н), частоты вращения ротора (n_н) – 4900 об/мин, температуры воздуха на входе ГТУ (Т_з^н) – 288 К при его барометрическом давлении (Р_а) 0,099 МПа; оперативные данные по работе ГПА – коммерческая подача (Q_к) 27,833 млн. м³/сут. через один агрегат, абсолютные давления на входе и выходе, соответственно, 5,2 МПа и 7,08 МПа; температура газа на входе (Т_вх) 288,1 К; частота вращения ротора (n) 4420 об/мин; температура наружного воздуха (Т₃) 284 К.

Порядок расчёта: эффективная мощность ГТУ может быть определена по приведённой характеристике нагнетателя (рис. 7.2) или расчётом (ОНТП стр. 171).

1. Плотность газа при всасывании

r = Р_вх / Z_вх × R×Т_вх = 5,2×10⁶ / 0,885×510,8×288,1 = 39,93 кг/м³;

Z_вх – коэффициент сжимаемости при параметрах входа, определён по формулам из п. 7.2.1. (п. 3).

2. Объёмная подача нагнетателя в условиях всасывания

Q_об = Q_к×r_н / 1440× r = 27,833×10⁶×0,726 / 1440×39,93 =

= 351,46 м³/мин.

3. Приведённая частота вращения

= 0,905,

где Z_пр, R_пр, Т_пр – параметры газа, для которых составлена характеристика нагнетателя.

4. Приведённая объёмная подача.

[ Q_об ]_пр = (n_н / n)× Q_об = 4900×351,46 / 4420 = 389,6 м³/мин.

5. С графика (рис.7.2) при [ Q_{об .}]_пр. определяем

h_{пол .} = 0,826; [ N_i/r_н ]_пр = 378,7 кВт/кг×м³.

6. Внутренняя мощность потребляемая нагнетателем

N_i = [ N_i/r_н ]_пр× r (n / n_н)³ = 378,7×39,93×0,734 = 11099 кВт.

При отсутствии приведённых характеристик нагнетателя допускается приближённое расчётное определение внутренней мощности нагнетателя по ОНТП 51-1-85 (При отсутствии данных по КПД его значение допускается принимать равным 0,8)

N_i = 13,34× Z_вх × Т_вх × Q_к ×(e ^0,3 – 1)/ h_пол;

N_i = 13,34×0,885×288,1×27,833×(1,361^0,3 – 1) / 0,826 = 11103 кВт,

где, e – степень повышения давления в нагнетателе

e = Р_вых / Р_вх; e = 7,08 / 5,2 = 1,361.

7. Эффективная мощность ГТУ

Nе = N_i / 0,95× h_мех = 11099 / 0,95×0,993 = 11765,5 кВт,

где 0,95 – коэффициент, учитывающий допуски и техническое состояние нагнетателя; h_мех. – механический КПД нагнетателя. По (ОНТП, табл. 23); h_мех. = 0,993 (см. табл. 7.4).

8. Располагаемая мощность – это максимальная рабочая мощность на муфте нагнетателя, которую может развить привод в конкретных станционных условиях. По (ОНТП, стр. 177):

Nе^р = Nе^н × К_н × К_{об .}× К_у (1 – К_t ×(Т_з – Т_з^н)/ Т_з)× Р_а /0,1013,

где Nе^н – номинальная мощность ГТУ; К_н – коэффициент, учитывающий допуски и техническое состояние ГТУ. (Для ГПА - Ц - 16 (ОНТП, табл. 23) К_н = 0,95); К_{об .} – коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы. (При Т_з > 278К К_{об .} = 1); К_у – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла выхлопных газов. (При отсутствии технических данных системы утилизации К_у = 0,985); К_t – коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха (По (ОНТП, табл. 23) К_t = 2,8).

Nе^р = 16×10³×0,95×1,0×0,985×(1 – 2,8×(284 – 288) / 284)×0,099 /

/ 0,1013 = 15,21×10³ кВт.

По Nе^р для ГТУ имеется общее конструктивное ограничение максимальной располагаемой мощности 100% от Nе^н для ГПУ-10 и 115% – для агрегатов остальных типов.

9. Коэффициент интенсивности использования ГПА отражает его использование по мощности.

К_n = Nе / Nе^р = 11765,5 / 15210 = 0,7735.

В настоящее время ГТУ эксплуатируется на выработку максимально возможной мощности, т.е. агрегаты работают практически в режиме эксплуатационной мощности. Эксплуатационная мощность, как правило, ниже располагаемой, что определяется рядом эксплуатационных факторов: разброс машин по техническому состоянию (режим работы цеха в этом случае определяется работой групп с более «слабыми» машинами, т.к. они попадают в помпаж при увеличении загрузки более «сильных» групп или снижают по станции общую степень сжатия); повышенная температура подшипников; повышенная вибрация агрегатов; отсутствие регулирования по температуре рабочего тела на входе ГТУ; режимные факторы МГ. Основными причинами снижения эффективной мощности и ухудшения технического состояния нагнетателей являются: эрозия проточной части; увеличение зазоров в уплотнениях покрывающего диска; загрязнение проточной части.