4.2. Расчет переменного режима работы двухвальной приводной гту с учетом заданной программы регулирования
На газопроводах ОАО "ГАЗПРОМ" установлены газоперекачивающие агрегаты импортного производства ГТК-25 и ГТК-10, которые имеют в конструкции регулируемый сопловой аппарат свободной силовой турбины. Это позволяет использовать при управлении ГТУ дополнительный регулирующий фактор. В частности, у упомянутых агрегатов регулируемый сопловой аппарат силовой турбины позволяет поддерживать постоянную заданную частоту вращения турбокомпрессорного вала. При переводе ГТУ на регенеративный цикл можно также рассматривать и усовершенствование закона управления ГТУ - поддержание постоянной температуры продуктов сгорания за турбиной.
Подобная программа регулирования имеет ряд достоинств:
позволяет повысить экономичность приводной ГТУ в холодное время года;
обеспечить независимость эффективного КПД ГТУ от величины нагрузки, которую несет агрегат.
Иными словами, программа поддержания постоянной температуры продуктов сгорания за турбиной позволяет улучшить климатические характеристики приводной регенеративной ГТУ.
Однако среди достоинств такой программы регулирования есть и небольшой недостаток. Необходимо изменять расход воздуха в цикле за счет изменения площади проходного сечения входного направляющего аппарата циклового компрессора.
Примеры расчета на переменный режим работы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов, рассмотренной в п.3.2.1, оснащенной регулируемым сопловым аппаратом силовой турбины, на
Параметры номинального режима работы:
;
;
;
;
;
1173
К;
.
Значения КПД турбомашин, теплофизических параметров рабочих тел, вспомогательных коэффициентов принимаем из уточненного расчета схемы ГТУ на номинальный режим работы (п.3.2.1).
Таблица 4.1
Пример расчета двухвальной гту с регенерацией теплоты уходящих газов на режим ,
№ п/п |
Величина |
Обозна-чения |
Расчетная формула |
Размер-ность |
Режимы |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
1 |
Степень расширения продуктов сгорания в турбинах |
|
Задаем |
- |
7,00 |
6,37 |
6,00 |
5,80 |
5,50 |
5,30 |
2 |
Комплекс |
|
|
- |
1,10 |
1,00 |
0,94 |
0,91 |
0,86 |
0,83 |
3 |
Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора |
|
|
- |
2,73 |
2,69 |
2,66 |
2,65 |
2,62 |
2,60 |
Продолжение табл.4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
4 |
Степень расширения продуктов сгорания в свободной силовой турбине |
|
|
- |
2,57 |
2,37 |
2,25 |
2,19 |
2,10 |
2,04 |
5 |
Степень повышения давления в компрессоре |
|
|
- |
7,692 |
7,0 |
6,593 |
6,374 |
6,044 |
5,824 |
6 |
Относительная степень повышения давления |
|
|
- |
1,099 |
1,000 |
0,942 |
0,911 |
0,863 |
0,832 |
7 |
Удельная работа, затрачиваемая на сжатие воздуха в компрессоре |
|
|
кДж/кг |
266,4 |
250,4 |
240,4 |
234,8 |
226,2 |
220,3 |
8 |
Температура воздуха за компрессором |
|
|
К |
553,8 |
537,9 |
528,0 |
522,5 |
514,0 |
508,1 |
9 |
Удельная работа расширения первой турбины |
|
|
кДж/кг |
281,7 |
264,7 |
254,2 |
248,3 |
239,2 |
232,9 |
10 |
Температура продуктов сгорания перед первой турбиной |
|
|
К |
1233 |
1173 |
1136 |
1116 |
1085 |
1064 |
11 |
Относительная температура продуктов сгорания перед турбиной |
|
|
- |
1,05 |
1,00 |
0,97 |
0,95 |
0,93 |
0,91 |
12 |
Комплекс |
|
|
- |
1,03 |
1,00 |
0,98 |
0,98 |
0,96 |
0,95 |
13 |
Относительный расход воздуха через компрессор |
|
|
- |
1,07 |
1,00 |
0,96 |
0,93 |
0,89 |
0,87 |
Окончание табл.4.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
14 |
Температура продуктов сгорания перед силовой турбиной |
|
|
К |
988,4 |
943,1 |
915,6 |
900,6 |
877,6 |
862,1 |
15 |
Удельная работа расширения продуктов сгорания в свободной силовой турбине |
|
|
кДж/кг |
213,4 |
188,1 |
173,1 |
164,9 |
152,7 |
144,6 |
16 |
Удельная эффективная работа ГТУ |
|
|
кДж/кг |
203,9 |
179,7 |
165,4 |
157,6 |
145,9 |
138,2 |
17 |
Относительная удельная эффективная работа ГТУ |
|
|
- |
1,14 |
1,0 |
0,92 |
0,88 |
0,81 |
0,77 |
18 |
Относительная эффективная мощность ГТУ |
|
|
- |
1,22 |
1,0 |
0,88 |
0,82 |
0,73 |
0,67 |
19 |
Температура продуктов сгорания за турбиной |
|
|
К |
803,0 |
779,7 |
765,3 |
757,3 |
745,0 |
736,5 |
20 |
Нагрев воздуха в регенераторе |
|
|
К |
179,5 |
174,1 |
170,9 |
169,1 |
166,3 |
164,4 |
21 |
Температура воздуха за регенератором |
|
|
К |
733,2 |
712,0 |
698,9 |
691,6 |
680,3 |
672,6 |
22 |
Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе |
|
|
кДж/кг |
731,4 |
710,2 |
697,1 |
689,8 |
678,6 |
670,9 |
23 |
Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС |
|
|
кДж/кг |
577,5 |
534,9 |
509,2 |
495,1 |
473,6 |
459,0 |
24 |
Эффективный КПД ГТУ |
|
|
- |
0,351 |
0,334 |
0,323 |
0,317 |
0,307 |
0,299 |
Параметры номинального режима работы:
;
;
;
;
;
;
.
Значения КПД турбомашин, теплофизических параметров рабочих тел, вспомогательных коэффициентов принимаем из уточненного расчета схемы ГТУ на номинальный режим работы (п.3.2.1).
Таблица 4.2