Способ определения мощности газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ГАЗОЙЕРЕКАЧНВАЮПЩГО АГРЕГАТА в процессе его зксплуатации, включающий измерение давлёйяя и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других характерных параметров в исходный и текущий моменты эксплуатации и определение по ним Коэффициента потери мощности, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,с целью повьшения точности , в качестве характерных параметров выбирают частоту вращения ротора компрессора двигателя и статическое давление воздуха за компрессором , измерение всех параметров в те-кущий момент эксплуатации осуществляют при значении приведенной частоты вращения ротора, равной ее значению в исходный момент, и определяют коэффициент потери мощности из урав (Л нения liPlysz./PiiL lllPK.TftK/Pu.taU 1 - с /РН„С). - газодинамический коэффи;Где с циент, рав-ный 1,6-2; Рл Р ., и соответственно давление «тек «сх зоздуха за компрессором в исходный и текущий моменты эксплуатации;: 4: wW PU И соответственно давление Нисх воздуха,на входе в двига4 IN:) тель в .те же моменты. .

С0е3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИН (51)5 О 01 М 15/00

-кggй 6 с „ кф

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДИ ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 И806РЕТЕНИЯМ И ЮНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3577652/25-06 (22) )1.04.83 (46) 30.11.90. Бюл. 1Ii 44

I (72) А.С.Коровин, В.Д.Пак и И.А.Вихляев (53) 621.438.001.42(088.8) (56) Гречухии Е .M. Результаты испытаний ГТ- 750-6 НЗЛ для магистральных газопроводов. Л.: Энергомашиностроение, 1967, IIii 8, с.5.

Авторское свидетельство СССР

1I 592244, кл. G 01 М 15 00, 1980.

Любомудров l0.В. Применение теории подобия при проектировании систем управления газотурбинных двигателей.

М.: Машиностроение, 1972, с,18-19.

Хасимов Д.А.Методика расчета характеристик вертолетных ТВД со свободной турбиной. Силовые установки . вертолетов. Сб. статей "Оборонгиз", 1959, с.1 20-1 23, 1 32, 1 39.

Черкез Л.Я. Инженерные расчеты газотурбинных двигателей методом отклонений. M. Машиностроение, 1975, с.12. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЦНОСТИ

ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ГАЗОНЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА в процессе его эксплуатации, включающий измерение

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД), в частности к ГТД, работающим s составе газоперекачивающих агрегатов (ГПА) магистральных газопроводов.

Известно, что в процессе эксплуатации ГТД в составе ГПА в наземных услвиях из-за запыленности окружаю„,Я0„„1114142 А1

2 давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других ха- рактерных параметров в исходный и текущий моменты эксплуатации и определение по ним коэффициента потери мощности, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности, в качестве характерных параметров выбирают частоту вращения ротора компрессора двигателя и статическое давление воздуха sa компрессором, измерение всех параметров в текущий момент эксплуатации осуществляют при значении приведенной частоты вращения ротора, равной ее значению в исходный момент, и определяют а

Ю коэффициент потери мощности из ураннения где С вЂ” газодинамический коэффи" циент, равный -1,6-2;

Р и Р„. †. соответственно давление иск ктек воздуха за компрессором в исходный и текущий моменты эксплуатации;:

Р и P — соответственно давление

9 не» тек воздуха, на входе в двига.тель в .те же моменты. щей среды происходит достаточно интенсивное загрязнение воздушного тракта компрессора, вследствие чего ухудшаются эксплуатационные характеристики газотурбинной установки . снижается мощность, повышается удельный расход топлива ГТД. При длительности эксплуатации может произойти также

1114142 изменение геометрических размеров проточной части двигателя, которое отразится на его эксплуатационных характеристиках, На практике поддержание уровня характеристик обеспечивается периодической промывкой и очисткой проточной части ГГД. Для поддержания характеристик ГТД на должном уровне необходимо периодически производить оценку его Bbixop, ных параметров — мощности, расхода топливного газа.

Известен способ определения мощ— ности газотурбинной установки путем измерения косвенных параметров — температуры газа до и после турбины низ- кого давления, расхода рабочего тела через установку и мощности турбокомпрессора, полученной расчетным путем.

Известный способ имеет относительно большую трудоемкость, обусловленную.необходимостью измерения большого числа параметров и проведения большого числа испытаний.

Наиболее близким к описываемому является способ определения мощности газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата в процессе его эксплуатации, включающий измерение давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других характерных параметров в исходный и текущий моменты эксплуатации и опре деления по ним коэффициента потери мощности

Недостатком способа является низкая точность из-за несоблюдения подобия режимов работы двигателя в исход40 ный и текущий моменты эксплуатации.

Пелью изобретения является повышение точности определения мощности..

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения мощности га 5 зотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата, включающем измерение давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других характерных параметров в исходный и с текущий моменты эксплуатации и определение по ним коэффициента потери мощности, в качестве характерных параметров выбирают частоту вращения ротора компрессора и статическое давление воздуха за компрессором, измерение всех параметров в текущий

I момент эксплуатации осуществляют ,прп значении приведенной частоты вращения ротора, равной ее значению в исходный момент, и определяют коэффициент Е потери мощности из урав Э кения где С вЂ” газодинамический коэффициент, равный 1,б-2;

< исх

Р Втек ь

- соответственна давление воздуха за компрессором в исходный и текущий моменты эксплуатации;

P u P - соответственно давление

HHC_#_ HTBK воздуха на входе в двигатель в те же моменты.

Величина коэффициента С зависит от гидравлических потерь ва входном н выхлопном устройствах ГПА и характеристики силовой турбины.

Выполнение ГПА различной конструкции отличаются по гидравлическим сопротивлениям, определяемым наличием воздухоачистительных устройств на входе в двигатель и установок на выхлопе регенераторов, шумоглушителя и т.д. Дпя конкретного выполненного

ГПА иеличина коэффициента С является постоянной, поэтому ее можно определить при выпуске первых экземгляров газоперекачивающих агрегатов данной серии.

Как показывает статистика определения коэффициента С отдельных газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-6,3 разброс величины С не превышает 2%.

Погрешность оценки изменения мощности при этом составляет 0,47, чта вполне допустимо. Эта значительно упрощает способ определения эксплуатационной потери мощности и снижает его трудоемкость, Газадинамический коэффициен С определяется следующим образом.

На установившемся режиме работы газоперекачивающего агрегата измеряют приведенную частоту вращения ротои ра компрессора (-lT)„, где п — час"1 к тата вращения ротора; T> — температура воздуха на входе в двигатель, статическое давление P к воздуха за компрессором, давление P 1,, воздуха на входе в двигатель и отношение и г полных давлений газа на входе и выходе силовой турбины, после чего изменяют режим рабаты на +3-5 по приведенной частоте вращения от исходного

/ 1 т.г

- -л;КТФ

К 1- 1

С вЂ” ——

Кг г Кг-1 РК2 + РН4

1 1 к„ РК1+ РК1

+ ) где К вЂ” коэффициент адиабаты продукГ тов сгop="-ния топлива, Кг= 1,33;

- зйачение отношений полных

"Т1 давлений газа на входе и выходе силовой турбины при

rl ()1

Р— значение статического давлеК1 ния воздуха за компрессорам и. при (4 I-)1 э

Л, Н к» вЂ” значение ОтНОшеннй ПОЛныХ

Т давлений газа на входе и на выходе силовой турбины, измеренное при изменении режима работы ГТД по частоте вращения ротора комгрессои ра, т. е. при (-1- -) „, отли1- нг чающийся от (- -), на +3-5

К

P — значение статического давлеМ ния воздуха за компрессором, измеренное при изменении ре" жима работы ГТД по частоте вращения ротора компрессора, и пРи (Гт)

Ч-К

Представленная зависимость, по которой производится определение эксплуатационной потери мощности

ГТД, и параметры, входящие в нее, установлены на основе структурного анализа системы уравнений, описывающих. работу ГТД, с использованием метода малых отклонений.

На чертеже схематично изображен газотурбинный газоперекачив ающий агрегат.

Газотурбинный газоперекачивающий агрегат содержит входной направляюип1й аппарат 1 компрессора 2, магистраль

3 подачи топливного газа, камеру 4 сгорания, турбину 5 привода компрессора 2, силовую турбину 6 привода иазначения, измеряют статическое давление Рк воздуха эа компрессором и oi.íoøåíèå и т полных давлений газа на входе и выходе силовой турбины и вычисляют коэффициент С по формуле

4142

6 гнетателя 7 и выхлопное устройство

8 агрегата.

На выходе из компрессора 2 в зоне вторичного воздуха, омывающего камеру 4 сгорания, равномерно по окружности просверлены отверстия, выходящие в коллектор 9, осредняющий статическое давление, измеряемое мано10 метр

На роторе компрессора 2 устанавливается измеритель 11 частоты вращения, например электротахометр.

В г.-.зовом тракте силовой турбины

ГПА перед ступенью силовой турбины б устанавливается датчик 12 полного давления газа, например нневмогребенка, а за силовой турбиной — датчик 13 полного давления, соединенные с измерителем 14 отношений полных давлений. Число датчиков и место их установки определяются уровнем равномерности поля давления по сечению

25 прОточнОЙ. части.

Способ Осуществляют следующим образом.

В исходный момент эксплуатации агрегата при выходе на установившийся режим, регистрируют значение температуры и давления воздуха на входе в двигатель, частоту вращения ротора компрессора по измерителю 11, статическое давление воздуха эа компрессором манометром 10.

При необходимости определения в текущий момент эксплуатации мощности, изменяя расход топливного газа, устанавливают llo измерителю 1! с .уче40 том температуры, воздуха на входе в двигатель значение приведенной частоты вращения, равное значению в исходный момент эксплуатации. После этого измеряют статическое давление по показанию манометра 10 и вычисляют коэффициент потери мощности в текущий момент с учетбм изменения давле.ния воздуха на входе в двигатель по формуле о

50 Рки Рктек

РК ис » Реутек

К 1 — С

РК Ксс

+ 1

РКис

Коэффициент С вычисляют по данным

55 измерений отношений полных давлений газа измерителем 14 и статических давлений воздуха за компрессором манометром 10 с учетом атмосферного давления по формуле

11! 414

8 дения подобия режимов работы обеснечивает высокую степень точности. Техред И.Иоргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор О.Филнппова-.

Заказ 4340 Тираж 442 По писное

ВНИИПй Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

"та

0 248 т ю « « »-- + 1. (+48

qi т 1 1 Рка+ Рн4

Рк + Ри1 5

Измерение отношений полных давлений . на силовой турбина и статических давлений за компрессором для определения коэффициента С производят при выпуске первых экземпляров газоперекачиваю- 0 щих агрегатов данной серии. При необходимости коэффициент С.можно определить и на конкретном агрегате в текущий момент эксплуатации.

Как показали экспериментальные исследования большого числа,-газотурбинных двигателей, предлагаемый способ определения мощности.по входным косвенным параметрам в силу своей объективности н закономерности связей между параметрами., а также соблюРасхождения в коэффициентах К, определенные по предалагаемому способу и подсчитанные.по значениям мощности, непосредственно измеренной на ГТД в диапазоне изменения мощности до 15Ж, давления воздуха за компрессором до SX, расхода воздуха до 67., пропускной..способности турбины до 2,53, не превышали 1Х.

Предлагаемый способ более прост, снижает трудоемкость, расширяет дианазон применимости н позволяет регуляр» но контролировать. техническое состояние агрегатов в процессе эксплуатации и качество серийно выпускаемых газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов.