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 (см. табл. 5.1), относительные приведенные параметры ГТУ определяют по следующим формулам:

приведенная относительная мощность

^Т, Р,

где ^N е0 и N_е - номинальная и фактическая мощности ГТУ; T _а0 и _Tа - номинальная и

фактическая температуры наружного воздуха; pа0 и pа номинальное и фактическое атмосферные давления;

относительный к. п. д. ГТУ

^/ (⁵-²)

где ηе0 ^и ηе - номинальный и фактический к. п. д. ГТУ; приведенная относительная температура по трактам ГТУ

Т т

^А -'в

где ^T0и^T - номинальная и фактическая температуры; приведенный относительный расход топливного газа

Pа0

где Gт.г0и Gт.г - номинальный и фактический расход топливного газа; Qp0 и номинальная и фактическая теплота сгорания;

относительная степень сжатия в компрессоре

е_к=е_к/е_к0, (5.5)

где εк0и ε_{к -} номинальная и фактическая степень сжатия; приведенный относительный расход воздуха через компрессор

Сгвхпр=— — , (5.6)

Gвх0 T вх pа

где Gвх 0 и Gвх - номинальный и фактический расход воздуха; приведенная относительная частота вращения

П \Т п

где ⁿ0 и ⁿ - номинальная и фактическая частота вращения; относительная степень расширения газа в турбине

е_т=е_т/е_т0, (5.8)

где εт0и εт - номинальная и фактическая относительная степень расширения.

Каждый относительный параметр, приведенный к нормальным или номинальным условиям (см. табл. 5.1) зависит от приведенной относительной мощности. Эти же и некоторые другие параметры могут быть рассчитаны по следующим формулам:

Nе пр = 1 − 4,2(1 − T_вх ТВ Д пр )Tвх ТВД пр, (5.9) где Tвх ТВД пр - приведенная температура на входе турбины;

О А?

е=#; (5.10)

ИТВД пр = Л^епр; (5.11)

Овхк пр = Л^е'пр ; (5.12)

где Gвх к пр - приведенный расход на входе компрессора;

(5.13)

т._гпр=1−0,75(1−N_епр)

где ^Gт.г пр - приведенный расход топливного газа. Приведенная температура на выходе турбины низкого давления

^выхтнд,, =1-0,165(1-^_епр). ₍₅₁₅₎

Приведенная температура на выходе компрессора

_т _ дгОДЗЗ

-* выхкпр "-"'епр . (5.16)

Зависимость основных обобщенных относительных характеристик ГТУ от относительной мощности изображена на рис. 5.19.

3,7

Дэ

Рис. 5.19. Обобщенные относительные характеристики ГТУ

Для определения основных параметров ГТУ в случае отклонения режима ее работы от номинального, в частности при снижении оборотов ТНД, служат характеристики, приведенные на рис. 5.20.

ф 8,2 $3 ф 0,5 0,5 9,7 $$ Рис. 5.20. Диаграмма режимов

При увеличении сопротивления входного и выходного трактов от приведенных в табл. 5.1, а также в случае отбора сжатого воздуха за компрессором проводится корректировка

относительной мощности Nе и относительного к. п. д. ГТУ ηе:

Параметр N η , %

Увеличение сопротивления на 0,1013 MПa:

входного тракта

выходного тракта

Отбор воздуха за осевым компрессором в количестве 1 % от общего расхода через него.

-3^ −2 −2 −1

-3,7

−1,5 −1,2 −1,5 −1,2

-2

Примечание. В числителе - ГТУ со степенью сжатия компрессора до 6; в знаменателе = более 6.

Пример 5.2. Агрегат ГТК-10 имеет частоту вращения ТНД 3950 об/мин и температуру перед ТВД 770 °С. Температура наружного воздуха tа= +5 °С, барометрическое давление p_а= 0,1

МПа, низшая теплотворная способность топлива Qнр= 34 332 кДж/м3 . 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)

- 770 + 273 15 + 273

1 вх ТВД пр =---------------------------------- ,

^ДЩ^ 780 + 273 5 + 273 Приведенные относительные обороты ТНД (см. формулу 5.7)

3950 15 + 273 ^{т Р} 4800 V 5 + 273

На диаграмме режимов (см. рис. 5.20) по nТНДпр _и TвхТВДпр определяем относительную приведенную мощность. Nепр = 1,075. По графикам (рис. 5.19) TвыхТНДпр = 1,02;Tвыхкпр = 1,025; nТВДпр= 1,03; ε_к= 1,09; Gвхкпр= 1,04; η_е = 1,03; Gтгпр = 1,13.

Фактические значения параметров на заданном режиме определяются по формулам 5.1-5.7.

1,075 10000

Nе = = 10426,8 кВт

=288 0,1013

\ 278 ' 0,1

С учетом потери 3 % мощности из-за отбора воздуха за компрессором _е =10426,8−()10426,8-0,037) = 10041,8

1,02-768-278

ТНД =-------- _{288-------------} = 756 К (483 °С);

1,025-463-278

Г_выхк =- =458,1 К (185,1 °С);

выхк ₂₈₈

1,03-5200
ⁿТВД ⁼ [____ = 5261 об/мин;

278 ε_к =1,09-4,4 = 4,7;

1,04-86,2 0,1013

G_{вх к} = т= = 89,2 кг/с;

[288 0,1

η_е= 1,03·29=29,87.

С учетом потери к. п. д. из-за отбора воздуха за компрессором ηе= 29,87-(29,87·0,02)

29,27.

288 0,1 34541

РАСЧЕТ РАСПОЛАГАЕМОЙ МОЩНОСТИ ГТУ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ