Диссертация (1173009), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Дляправильной и достоверной оценки очистки проточной части необходимпоказатель, однозначно определяющий качество промывки, а также позволяющийоценить экономическую целесообразность выполненного мероприятия.2.1Влияние загрязнения проточной части осевого компрессора напараметры работы газотурбинной установкиПроцесс загрязнения проточной части ОК сложный процесс, оказывающийвлияние на работу всех элементов ГТУ, включая камеру сгорания и турбины [36].Прямая качественная оценка загрязнений невозможна из-за труднодоступностиэлементовдвигателя.Единственнойвозможностьюоценитьтехническоесостояния проточной части ОК является анализ косвенных параметров,характеризующих работу ГПА.Ухудшениетехническогосостоянияосевогокомпрессораснижаетколичество воздуха, поступающего в двигатель.

Поскольку данный параметр неотслеживается штатной системой автоматики газоперекачивающего агрегата [49],оценить его сложно. Для компенсации потерь от снижения расхода воздуха, роторосевого компрессора начинает вращаться с большей скоростью. Таким образом,количество воздуха, поступающего в двигатель, напрямую связано с частотойвращения ротора осевого компрессора. Поэтому первым параметром, поизменению которого можно определить состояние газовоздушного тракта осевогокомпрессора является относительная частота вращения ротора ОК.Для газотурбинных двигателей с двухкаскадным осевым компрессором,включающимкомпрессорнизкогодавленияиОКвысокогодавления,приводимых в движение турбинами низкого и высокого давления, необходимооценивать относительную частоту вращения валов КНД и КВД.53Относительная частота вращения ротора осевого компрессора низкогодавления определяется следующим образом [45]:nНД nНДnНД0Tвх0,Tвх(2.1)где nНД и nНД 0 – действительная и номинальная частоты вращения ротора КНД,об/мин; Т вх0 и Т вх – значения температуры воздуха на входе в осевой компрессорпри стандартных станционных и действительных условиях, Т вх0  288 К ,Т вх  Т ос  5 , К; Т ос – температура атмосферного воздуха, К.Относительная частота вращения вала КВД определяется из следующегосоотношенияnВД nВДnВД0Tвх0,Tвх(2.2)где nВД и nВД 0 – действительная и номинальная частоты вращения ротора осевогокомпрессора высокого давления, об/мин.В результате загрязнения лопаток осевого компрессора сжатие газа в нембудет происходить с меньшей эффективностью, что вызывает снижение давлениявоздуха на выходе ОК.

Вторым параметром, используемым для контролятехнического состояния проточной части ОК, является относительная степеньповышениядавлениявоздухавосевомкомпрессореиликоэффициенттехнического состояния ОК [45]ππК ,π К0(2.3)где  К и  К 0 – действительная и номинальная степень повышения давлениявоздуха в осевом компрессоре.Стоит отметить, что аналогичным параметром по информативностиявляется относительная температура воздуха на выходе осевого компрессора54ТК где–ТКдействительнаяТК ,Т К0(2.4)температуравоздуханавыходеОК;Т К 0 – номинальное значение температура воздуха на выходе ОК [45],Т К0  Т вх k 1z1  π K  k ηад ;z2(2.5)Т вх – температура воздуха на входе ОК, К; z1 и z2 – коэффициенты сжимаемостивоздуха, определяемые из диаграммы; k – средний показатель адиабаты воздуха впроцессе сжатия, k  1,4; ад – адиабатный КПД осевого компрессора,принимается для современных осевых компрессоров в диапазоне 0,85 – 0,87 [42].Ухудшениетехническогосостоянияосевогокомпрессораведеткперераспределению мощностей между турбинами двигателя в пользу турбин,приводящих во вращение роторы КНД и КВД, что вызывает снижениеэффективной мощности двигателя.

Третьим параметром, который можноиспользовать для оценки технического состояния проточной части осевогокомпрессора,являетсякоэффициенттехническогосостоянияГТУпоэффективной мощности, который определяется из соотношения [45]K Nе где–N e0паспортнаямощностьN e н прN e0,ГТУ(2.6)наноминальномрежиме;N eн пр – действительная эффективная мощность ГТУ на номинальном режиме,приведеннаякстандартнымстанционнымусловиям( Т вх0  288 К ,ра0  760 мм рт. ст. )Tвх0 pa0;(2.7)Tвх pa– давление атмосферного воздуха при стандартных станционныхN е н пр  N e н ра0 и раусловиях и действительное давление атмосферного воздуха.55Снижение технического состояния осевого компрессора ГТД приводит кувеличению расхода топливного газа на всех режимах работы ГГПА.

Этоснижение можно оценить с помощью четвертого контролируемого параметра –коэффициента технического состояния ГТУ по расходу топливного газа, которыйопределяется по следующему соотношению [70]:КТГ ВТГ Н ПРВТГ0,(2.8)где ВТГ 0 – расход топливного газа в ГТД, находящегося в идеальном техническомсостоянии при номинальном режиме, определяется либо по результатамзаводских теплотехнических испытаний ГТД, либо из паспорта агрегата, кг/ч;ВТГ Н ПР – приведенный действительный расход топливного газа на номинальномрежиме работы ГГПАВТГ Н ПР  ВТГ Н Tвх0 pа0 Qнр0,Tвх pа Qнр(2.9)ВТГ Н – действительный расход топливного газа при номинальном режиме, кг/ч;Qнр0 , Qнр – номинальное и действительное значения низшей теплоты сгораниятопливного газа, Qнр0  33500 кДж / м3 [70].Увеличение расхода топливного газа также приведет и к повышениютемпературы рабочего тела перед силовой турбиной (СТ), следовательно, и ввыхлопной шахте.

Из-за конструктивных особенностей ГТУ контроль ведется потемпературе выхлопных газов, поэтому пятым параметром оценки техническогосостояния осевого компрессора является относительная температура выхлопныхгазов ГТУ, которая может быть найдена по формулеТ ВГ где Т ВГ 0и Т ВГТ ВГ Tвх0,Т ВГ0 Tвх(2.10)– значения номинальной паспортной и действительнойтемпературы рабочего тела в выхлопном тракте ГТУ, К.56Можно выделить и другие параметры, позволяющие оценить состоянияпроточной части осевого компрессора, например, адиабатный КПД процессасжатия воздуха в ОК, эффективный КПД ГТУ и другие, но как было показановыше на примере температуры воздуха за осевым компрессором, данныепараметры легко получаются из перечисленных выше и мало пригодны дляанализа,таккакненормируютсяприемосдаточнымииспытаниямигазотурбинного двигателя.Для каждого газотурбинного двигателя, в том числе и НК-16СТ, послеизготовления или капитального ремонта в заводских условиях определяетсядроссельная характеристика и оценка параметров на соответствие техническимусловиям, с составлением протокола испытания.В протокол заносятсяизмеренные и вычисленные значения параметров на различных режимахиспытания двигателя, приведенные значения параметров и оценочные значенияпараметров при номинальной мощности.На основании приведенных значений контролируемых при испытанияхпараметров, представленных в протоколе в табличном виде (таблица 2.1) иоценочные значения параметров при номинальной мощности (таблица 2.2) спомощью соотношенияxxпр ixном i,(2.11)где xпр i – приведенное значение параметра; xномi – номинальное значениепараметра; были определено относительные значения каждого из параметров приразличных режимах работы ГТУ (таблица 2.3).57Таблица 2.1 – Приведенные значения параметров по результатам приемкидвигателя НК-16СТ (заводской номер А1653064ДН) в эксплуатациюНомеррежима123456nНДпр ,об/мин448946894888508952345334Обозначение и единица измерения параметраnВДпр ,nСТпр ,N е пр ,GТГпр ,pКпр ,об/миноб/минМВткг/чкгс/см2595838615,80521545,96611441777,38925006,57627245119,40429247,256444488612,23834848,096577515714,69339328,716667534816,45643009,16TСТпр ,TВГпр ,К700735775824862891К586602619639658670Таблица 2.2 – Оценочные значения параметров при номинальной мощностиnНДном ,nВДном ,об/мин5310об/мин6644nСТном ,об/мин5298GТГном ,кг/ч4210Nе ном ,МВт16рКном ,кгс/см29,03TСТном ,К884TВГном ,К665Таблица 2.3 – Относительные значения параметровНомеррежима123456nНДnВДnСТNеGТГрКTСТTВГ0,8450,8830,9200,9580,9851,0040,8970,9200,9440,9700,9901,0030,7290,7880,8520,9220,9731,0090,3630,4620,5880,7650,9181,0290,5120,5940,6950,8280,9341,0220,6610,7280,8030,8960,9641,0150,7920,8310,8770,9320,9761,0080,8810,9060,9300,9610,9891,007Зависимости каждого из относительных параметров работы ГТУ ототносительной частоты вращения ротора СТ имеет следующий вид:nТНД  nСТ   0,563  nСТ  0,438 ;(2.12 а)nТВД  nСТ   0,378  nСТ  0,622 ;(2.12 б)Nе  nСТ   2,386  nСТ  1,410 ;(2.12 в)GТГ  nСТ   1,813  nСТ  0,830 ;(2.12 г)рК  nСТ   1,266  nСТ  0,268 ;(2.12 д)ТСТ  nСТ   0,772  nСТ  0,228 ;(2.12 е)Т ВГ  nСТ   0,449  nСТ  0,551 .(2.12 ж)58Относительное изменение каждого из параметров можно представить в виделинейной зависимости относительно частоты вращения силовой турбины(рисунок 2.1).

Скорость вращения СТ выбрана в качестве ключевой, т.к. именноеё изменяют операторы ГГПА для регулирования режима транспорта газа за счетОтносительное значениеконтролируемых параметровзагрузки агрегата.1,11231,00,90,80,70,60,545670,40,30,700,750,800,850,900,951,001,05Относительное значение скорости вращения вала СТ1 – скорость вращения КВД3 – скорость вращения КНДn  ;n  ;ТВДТНД2 – температура выхлопных газов4 – температура газов перед СТТ  ;Т  ;ВГCT5 – давление за ОК  рК  ; 6 – расход топливного газа  GТГ  ; 7 – мощность ГТУ  N е  .Рисунок2.1 – Изменение относительных параметров работы ГТУ ототносительной частоты вращения ротора силовой турбиныПри этом паспортное приведенное значение параметра при известнойчастоте вращения силовой турбины можно определит по формуле nСТпр i xпр i  xi  ,n CTном (2.13)где nСТпрi – приведенная частота вращения ротора силовой турбины на i–омрежиме работы ГТУ, об/мин; nСТном – номинальная частота вращения роторасиловой турбины при номинальном режиме, об/мин (таблица 2.2).59Проанализируем относительное изменение контролируемых параметров посоотношениям (2.1), (2.2), (2.3), (2.6), (2.8) и (2.10) для 59 режимов работы ГТУНК-16СТ в составе ГПА-Ц-16 (таблица 2.4).

Расчет ведется с учетом ранееполученных соотношений (2.12 а) – (2.12 ж) и (2.13).Таблица 2.4 – Режимы работы ГТУ НК-16СТ в составе ГПА-Ц-16№п/п1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.t, ч6305478102126150174198222246270294318342352376400424448472496520544568592616640664688712736760784808nНД ,nВД ,об/мин52075348504850765298533953115261487249544989490648884862487148984919531652915251525351574993482248325133511448324833485852215257519751985294об/мин65646661643764836673668566536628627063146394631763136254626962966320664865986554659264916357620861956437640662156232622165206569649065006606nСТ ,об/мин46004800430043004600470047504630400041004150400040004000400040004100469046804660463045504300400040504500450040004000400046004730460045504720Nе ,МВт10,3311,317,887,759,6910,3111,039,985,856,586,845,625,815,955,945,866,4610,4010,4710,7010,2210,188,266,286,639,729,646,026,056,059,9410,9010,449,6310,87GТГ ,кг/ч3226,93529,02790,62816,53277,63417,53462,83291,92346,92485,92592,12364,22355,62330,02335,72351,12484,03381,63346,93294,43265,33118,32750,52314,22374,33040,63033,82322,32327,92318,53214,13391,23197,43130,93389,4рК ,кгс/см27,397,926,856,847,367,667,697,426,106,326,456,076,056,036,126,136,287,547,457,407,417,156,656,096,137,087,146,016,045,987,287,507,177,177,45TВГ ,К672684656661690691681680638639653647640628630635639677673668672655637619619646642627626625664665656657672tвозд ,0С18,318,719,423,326,923,818,021,618,418,023,022,320,114,915,818,617,318,616,513,516,010,310,08,87,48,56,711,611,710,311,59,78,810,312,260Продолжение таблицы 2.4№п/п36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.t, ч83285688090492895297610001024104810721096112011441168119212161240126412881312133613601384nНД ,nВД ,об/мин520352164805482950024913484448394853482148564826495549044941498852765295511052415138512848184834об/мин652265186163618563386260623362146214619762086220629962526319637165626577646065396446645361946203nСТ ,об/мин460046004000400042504150400040004000400040304000420041004100410046004670430047004500450040004000Nе ,МВт10,2010,096,306,117,827,046,195,976,126,256,376,137,486,726,646,449,6410,527,7410,729,519,236,046,19GТГ ,кг/ч3205,73199,62303,22305,82677,42537,62324,12317,32320,02311,62351,62320,32600,92457,62475,52498,53225,23323,02791,63338,43047,13053,62306,92311,9рК ,кгс/см27,257,195,925,916,466,265,875,975,865,865,935,946,256,126,026,037,137,226,437,336,896,875,835,82TВГ ,К658662614617635628625624621618617620628628637649671666659660647652617621tвозд ,0С9,310,25,47,08,57,79,89,78,57,05,78,07,07,511,916,612,510,015,06,46,36,64,35,8Характер изменения относительных параметров работы ГТД НК-16СТ иГТУ в целом, полученные в результате ежедневного анализа работы двигателяначиная с момента установки после капитального ремонта в заводских условиях втечение 1400 часов (таблица 2.5, рисунки 2.2 – 2.7) показывает, что эти изменениядостаточно точно могут быть представлены в виде линейной зависимостиKi  t   Ki  t0   ki  t ,(2.14)где Ki  t0  – значение контролируемого параметра после предыдущей промывки;ki – коэффициент наклона зависимости контролируемого параметра от времени,час –1 ; t – время от последней промывки, час.61Таблица 2.5 – Относительные параметры работы ГТУ НК-16СТ ГПА-Ц-16 втечение 1400 час.

Характеристики

Список файлов диссертации