150988 (566902), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Автоматизированный сбор и автоматизированная обработка экспериментальных данных во время испытаний ГТУ возможны, если все измерительные сигналы имеют электрический характер и представлены в цифровом виде.
Сигналы термометров сопротивления, термопар, индуктивных датчиков частоты вращения – аналоговые электрические по своей природе. Пневматические сигналы подвергли преобразованию в электрический вид с помощью преобразователей типа «Сапфир», работающих на тензометрическом принципе.
Преобразование аналоговых электрических сигналов в цифровой вид выполняли с применением цифровых вольтметров.
Сигналы датчиков вращения отцифровывали с помощью цифрового частотомера.
Цифровые устройства были, по существу, конечными приборами.
Оцифрованные сигналы поступали в систему сбора данных, где происходило их накопление и вывод на печать.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Первичные сигналы от датчиков и приборов переводили в значения параметров с помощью тарировочных графиков и таблиц.
Заведомо ошибочные результаты замеров отбрасывали.
Исходные данные по замерам подвергали предварительному преобразованию:
1) осреднению давлений по сечениям: за ТВД, перед ТНД, в выхлопном газоходе и др.;
2) осреднению температур по сечениям: перед и за ОК. перед и за ВНК, в выхлопном газоходе и др.
При расчете ряда параметров использовали распределение расходов потоков в системе охлаждения, принятое для номинального режима работы ГТУ, при этом считалось, что в относительном безразмерном виде это распределение сохраняется при смене режима работы ГТУ.
Результаты испытаний приведены к нормальным условиям, что дает возможность сопоставлять результаты разных по времени испытаний независимо от атмосферных параметров на момент испытания.
В ряде расчетов были использованы предварительно оцененные коэффициенты влияния, которые, как известно, показывают силу связи малых относительных изменений параметров-аргументов с относительными изменениями параметров-функций.
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= | кгс/см2 | 12,038 | |||
Абсолютное полное давление воздуха перед ОК |
|
| кгс/см2 | 0,931 | |||
Абсолютное полное давление воздуха за ОК |
|
| кгс/см2 | 10,668 | |||
Абсолютное полное давление в выхлопном патрубке |
|
| 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 |
|
| ºС | 155 | |||
Теплоемкость воздуха по |
|
| ккал/(кг·ºС) | 0,243 | |||
Расчетная температура газа за ТВД |
| ( | ºС | 429,2 | |||
Теплоемкость газа по |
|
| 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 | [( | ( | ºС | 103 | |||
Теплоемкость воздуха по ( |
|
| 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