Коэффициенты влияния получают путем анализа взаимосвязей
параметров в цикле и схеме ГТУ расчетом по методу малых отклонений или по
данным испытаний ГТУ.
Эти расчеты достаточно сложны, так как число параметров ГТУ
весьма велико, а связи между ними также многочисленны и, коме того, имеют
нелинейный характер.
В данной работе коэффициенты влияния использованы как
поправки при обработке результатов испытаний в приведенной к нормальным
условиям форме.
Результаты испытаний в
приведенной форме дополнительно обработаны для представления их в безразмерном
виде.
Для расчета расхода
топливного газа, а также расходов воздуха в ОК и ВНК по данным замеров
перепадов давления на расходомерных диафрагмах использованы следующие значения
коэффициентов:
– диафрагма топливного
газа =0,1277;
– торцевая диафрагма ОК =59,341;
– торцевая диафрагма ВНК =43,805.
При обработке результатов
испытаний, как правило, использована Международная система единиц СИ.
Пересчет физических
величин из одной размерности в другую производят по следующим известным
соотношениям.
Для давления: 1мм рт.
ст.=1,35951·10-3 кгс/см2;
1 кгс/м2 =10-4
кгс/см2; 1 кгс/см2 =9,80665·104 Па.
Для теплоты: 1ккал/кг =
4,1868 кДж/кг.
Для теплоемкости: 1
ккал/(кг·ºС) = 4,1868 кДж/( кг·ºС).
Паспортные технические
характеристики испытуемой ГТУ представлены в табл. 1.
Топливо ГТУ – природный
газ, характеристики которого приведены в табл. 2.
Таблица 1 - Технические
характеристики испытуемой ГТУ
|
Параметр
|
Размерность
|
Значение
|
|
Номинальная температура наружного
воздуха
|
ºС
|
15
|
|
Номинальное атмосферное давление
|
Па
|
101300
|
|
Сопротивление входного тракта
|
Па
|
506
|
|
Сопротивление выходного тракта
|
Па
|
710
|
|
Номинальная мощность
|
кВт
|
25000
|
|
Эффективный КПД
|
-
|
0,315
|
|
Номинальный объемный расход топлива
|
м3/ч
|
8270
|
|
Удельный объемный расход топлива
|
м3/(кВт·ч)
|
0,331
|
|
Температура газа перед ТВД
|
ºС
|
1020
|
|
Температура газа за силовой
турбиной
|
ºС
|
467
|
|
Степень повышения давления
компрессора ГТУ
|
-
|
13
|
|
Расход воздуха через компрессор
|
кг/с
|
103
|
|
Температура воздуха за компрессором
|
ºС
|
386
|
|
Частота вращения турбокомпрессорного
вала
|
об/мин
|
7100
|
|
Частота вращения вала силовой
турбины
|
об/мин
|
5500
|
|
|
|
|
Таблица 2
|
Наименование величины
|
Обозначение
|
Размерность
|
Значение
|
|
Плотность
|
20
|
кг/м3
|
0,677
|
|
Теплота сгорания
|
|
ккал/кг
|
11610
|
|
Стехиометрический коэффициент
|
L0
|
кг/кг
|
16,82
|
АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕПЛОВОГО ИСПЫТАНИЯ ГТУ
Исходные данные приведены
в таблице 3.
Таблица 3
|
Наименование параметра
|
Обозначение
|
Размерность
|
Значение
|
|
Барометрическое давление
|
|
мм рт. ст.
|
727,0
|
|
Температура топливного газа, полная
|
|
ºС
|
60,0
|
|
Перепады давления на расходомерных
диафрагмах топливного газа до и после блока регулирования
|
∆hТ
|
кгс/м2
|
2027,0
|
|
Давление топливного газа,
избыточное
|
|
кгс/см2
|
11,05
|
|
Температура наружного воздуха,
полная
|
|
ºС
|
-9,4
|
|
Температура воздуха в отборе,
полная
|
|
ºС
|
168,0
|
|
Температура воздуха перед ОК,
полная
|
|
ºС
|
-6,9
|
|
Температура воздуха за ОК, полная
|
|
ºС
|
310,0
|
|
Частота вращения ротора ОК-ТВД
|
nВД
|
об/мин
|
6530,0
|
|
Перепад давления на торцевой
расходомерной диафрагме ОК
|
∆hК
|
кгс/м2
|
619,0
|
|
Давление воздуха перед ОК, полное
избыточное
|
|
кгс/м2
|
-576,0
|
|
Давление воздуха за ОК, полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
9,68
|
|
Давление за ТВД (т.1), полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
|
|
Давление за ТВД (т.2), полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
|
|
Давление за ТВД (т.3), полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
1,624
|
|
Давление за ТВД (т.4), полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
|
|
Давление за ТВД (т.5), полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
|
|
Температура газов в выхлопном
патрубке, полная
|
|
ºС
|
424,0
|
|
Давление перед ТНД, полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
1,583
|
|
Давление в выхлопном патрубке,
полное избыточное
|
|
кгс/м2
|
180,0
|
|
Температура воздуха перед ВНК,
полная
|
|
ºС
|
-8,1
|
|
Температура воздуха за ВНК, полная
|
|
ºС
|
214,1
|
|
Частота вращения ротора ТНД(СТ)-ВНК
|
nНД
|
об/мин
|
5865,0
|
|
Перепад давления на торцевой
расходомерной диафрагме ВНК
|
∆hВНК
|
кгс/м2
|
687,0
|
|
Давление воздуха перед ВНК, полное
избыточное
|
|
кгс/м2
|
-1141,0
|
|
Давление воздуха за ВНК, полное
избыточное
|
|
кгс/см2
|
3,16
|
Далее результаты расчета
сведены в таблицу 4.
Таблица 4
|
Наименование параметра
|
Обозначение
|
Формула
|
Размер-ность
|
Значение
|
|
Барометрическое давление
|
В
|
В=В// 735,5
|
кгс/см2
|
0,988
|
|
Абсолютное давление топливного газа
|
рТ
|
рТ=+В
|
кгс/см2
|
12,038
|
|
Абсолютное полное давление воздуха
перед ОК
|
|
=·10-4+В
|
кгс/см2
|
0,931
|
|
Абсолютное полное давление воздуха
за ОК
|
|
=+В
|
кгс/см2
|
10,668
|
|
Абсолютное полное давление в
выхлопном патрубке
|
|
=·10-4+В
|
кгс/см2
|
1,006
|
|
Расход топливного газа
|
GТГ
|
|
кг/с
|
1,09
|
|
Расход воздуха в ОК
|
GK
|
|
кг/с
|
90,40
|
|
Относительный расход топливного
газа
|
|
|
|
0,012
|
|
Степень повышения давления в ОК
|
|
|
|
11,46
|
|
Относительный расход газа через ТВД
с учетом всех отборов воздуха до КС
|
|
|
|
0,932
|
|
Коэффициент избытка воздуха в ТВД
|
|
|
|
4,527
|
|
Расчетная температура воздуха для
камеры сгорания
|
/2
|
/2=/2
|
ºС
|
155
|
|
Теплоемкость воздуха по /2 (при =∞)
|
|
|
ккал/(кг·ºС)
|
0,243
|
|
Расчетная температура газа за ТВД
|
/2
|
(/2)=/2
|
ºС
|
429,2
|
|
Теплоемкость газа по /2 и ТВД
|
|
|
ккал/(кг·ºС)
|
0,264
|
|
Температура газа перед ТВД
|
|
|
ºС
|
858,4
|
|
Расход воздуха через ВНК
|
GВНК
|
|
кг/с
|
70,31
|
|
Расчетная температура воздуха для
ВНК
|
[(+)/2]
|
(+)/2=(+)/2
|
ºС
|
103
|
|
Теплоемкость воздуха по (+)/2
|
|
|
ккал/(кг·ºС)
|
0,241
|
|
Внутренняя мощность ВНК
|
Ni ВНК
|
|
кВт
|
15791,2
|
|
Механические потери на валу ВНК
|
|
|
кВт
|
91,8
|
|
Эффективная мощность на валу ГТУ
|
Ne
|
|
кВт
|
15883,1
|
|
Эффективный КПД ГТУ
|
e
|
|
|
0,299
|
|
Температура газа за ТНД
|
|
|
ºС
|
428,0
|
|
|
|
|
|
|
ПРИВЕДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОБРАБОТКИ К НОРМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ
По ГОСТ определение
мощности и КПД ГТУ необходимо производить при нормальных условиях, которые
заданы следующим образом:
1. Для воздуха на срезе
входного патрубка компрессора:
– полное давление 1,033
кгс/см2;
– полная температура
15ºС (288К);
– относительная влажность
60%
2. Для уходящих газов в
срезе выходного патрубка турбины:
–статическое давление
1,033 кгс/см2.
Алгоритм приведения результатов
к нормальным условиям сведен в табл. 5.
Таблица 5
|
Наименование параметра
|
Обозначение
|
Формула
|
Размерность
|
Значение
|
|
Относительное изменение давления на
входе ОК
|
|
|
%
|
6,18
|
|
Относительное изменение давления на
выхлопе ГТУ
|
|
|
%
|
1,79
|
|
Приведенная мощность ГТУ
|
|
|
кВт
|
19607,5
|
|
Приведенный КПД ГТУ
|
|
|
|
0,319
|
|
Приведенная температура газа перед
ТВД
|
|
|
ºС
|
893,0
|
|
Приведенная температура газа за ТНД
|
|
|
ºС
|
373,6
|
|
Приведенный расход воздуха через ОК
|
GK ПР
|
|
ºС
|
105,11
|
|
Приведенная частота вращения ротора
ТВД
|
nВД ПР
|
|
об/мин
|
6827,0
|
|
Приведенная частота вращения ротора
ТНД
|
nНД ПР
|
|
об/мин
|
6110,3
|
|
Приведенная степень повышения
давления в ОК
|
|
|
|
11,53
|
|
Приведенный расход топливного газа
|
|
|
кг/с
|
1,2242
|
|
Приведенный объемный часовой расход
топливного газа
|
|
|
м3/ч
|
6509,436
|
|
Приведенный удельный расход топлива
|
|
|
м3/(кВт·ч)
|
0,331
|
ПРИВЕДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ОБРАБОТКИ К БЕЗРАЗМЕРНОМУ ВИДУ
Общий вид такого
преобразования . Здесь –
приведенное значение параметра, а Х0 – номинальное.
Номинальные значения преобразуемых параметров ГТУ приведены в таблице 1.
Таблица 6
|
Параметр
|
Значение
|
|
|
0,784
|
|
|
1,011
|
|
|
0,787
|
|
|
1,003
|
|
|
0,8756
|
|
|
0,800
|
|
|
0,887
|
|
|
1,020
|
|
|
0,962
|
|
|
1,111
|
Для безразмерных
относительных параметров известны приведенные оценочные взаимосвязи (таблица
7).
Таблица 7
|
Параметр
|
Значение
|
|
|
0,542
|
|
|
0,657
|
|
|
0,924
|
|
|
0,817
|
|
|
0,879
|
|
|
0,773
|
Страницы: 1, 2
|
Тепловое испытание газотурбинной установки
Наверх