Значения параметров и коэффициентов для расчета

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.