Спосіб визначення к.к.д. газотурбінних установок в експлуатаційних умовах

Спосіб визначення к к д газотурбінних установок (ГТУ) в експлуатаційних умовах, що містить визначення термодинамічних параметрів в турбіні, який відрізняється тим, що на експлуатаційному режимі вимірюють абсолютну температуру повітря на вході в газотурбінну установку (ГТУ), вимірюють абсолютні температури газів перед турбіною низького тиску і за силовою турбіною, розраховують температурний комплекс - різницю абсолютних температур газів перед турбіною низького тиску і після силової турбіни, віднесену до абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску, використовуючи базову характеристику, знаходять вихідне значення температурного комплексу, знайденого для того ж значення зведеної до стандартних умов за температурою повітря на вході ГТУ абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску, що була виміряна, використовуючи базову характеристику, за отриманим вихідним значенням температурного комплексу знаходять вихідне значення к к д ГТУ, а остаточне значення к к д ГТУ визначають як добуток вихідного значення к к д і відношення температурного комплексу, знайденого за виміряними температурами газів у турбіні, до його вихідного значення, знайденого за базовою характеристикою О Винахід відноситься до галузі випробувань і діагностування машин і може бути використаний при ОЦІНЦІ технічного стану газотурбінних установок (ГТУ) в експлуатаційних умовах на газокомпресорних станціях магістральних газопроводів, де ГТУ використовують в якості приводу компресорів Відомий спосіб визначення к к д ГТУ шляхом виміру і розрахунку відношення потужності до витрати тепла за одну секунду, що з паливним газом подається на установку (Ольховський Г Г Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок М "Энергия", -1971, -с 253) Але в цьому способі необхідну для розрахунку к к д потужність визначають за електрогенератором, що приводиться газотурбінною установкою, і тому спосіб не може бути застосований до ГТУ, які використовуються в якості приводу на газокомпресорних станціях магістральних газопроводів Найбільш близький до запропонованого є спосіб визначення к к д ГТУ за термодинамічними параметрами в турбіні, в якому вимірюють температури газів (робочої речовини) на вході і виході силової турбіни, визначають потужність ГТУ (Оль ховський Г Г Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок М "Энергия", -1971, с 40, 117) , і далі за витратою тепла розраховують к к д ГТУ Але в цьому способі для визначення необхідну для розрахунку к к д потужності передбачається вимірювання витрати газів в турбіні, що дуже ускладнює процес і зменшує точність визначення к к д ГТУ в експлуатаційних умовах і тому не застосовується В основу запропонованого винаходу поставлена задача створення способу, який спрощує процес визначення к к д ГТУ в експлуатаційних умовах і має більш високу точність в порівнянні з прототипом Для вирішення поставленої задачі у відомому способі визначення к к д ГТУ в експлуатаційних умовах, що містить визначення термодинамічних параметрів в турбіні, стосовно винаходу, на експлуатаційному режимі вимірюють абсолютну температуру повітря на вході в ГТУ, вимірюють абсолютні температури газів перед турбіною низького тиску і за силовою турбіною, розраховують темпе со Ю 47539 ратурний комплекс - різницю абсолютних температур газів перед турбіною низького тиску і після силової турбіни, віднесену до абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску, використорвуючи базову характеристику, знаходять вихідне значення температурного комплексу, знайденого для того ж значення зведеної до стандартних умов за температурою повітря на вході ГТУ абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску, що була виміряна, використовуючи базову характеристику за отриманим вихідним значенням температурного комплексу знаходять вихідне значення к к д ГТУ, а остаточне значення к к д ГТУ визначають як добуток вихідного значення к к д і відношення температурного комплексу, знайденого за виміряними температурами газів у турбіні, до його вихідного значення, знайденого за базовою характеристикою На фіг 1 показана принципова схема циклу ГТУ і параметрів, що вимірюються в експлуатаційних умовах при визначенні к к д ГТУ, а на фіг 2 і З - базові характеристики залежності температурного комплексу від зведеної абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску і залежності к к д ГТУ від температурного комплексу Для реалізації способу запропонована схема (див рис 1)роботи ГТУ, в якій повітря, що проходить через очисний пристрій подається в компресори поз 1 низького (КНТ) і високого тиску (КВТ), де стискається і далі подається в камеру згоряння (КЗ) поз 2, де нагрівається змішуючись з продуктами згоряння паливного газу Нагріта суміш повітря з продуктами згоряння, розширюючись, приводять до обертання турбіни високого (ТВТ) і низького тиску (ТНТ) поз 3 , які механічно зв'язані з компресорами Ефективна потужність ГТУ створюється в силовій турбіні (СТ) поз 4 , яка через проміжний вал передає обертальний момент компресору (нагнітачеві) (Н) поз 5, що здійснює перекачку природного газу в газопроводі Параметри, що вимірюються при визначенні к к д ГТУ в експлуатаційних умовах згідно запропонованого способу, наступні (див фіг 1) абсолютна температура повітря на вході в ГТУ Ті (К), абсолютна температури газів перед ТНТ Тптнг (К) і абсолютна температура газів За СТ Т3аст (К) Запропонований спосіб полягає утому, що на експлуатаційному режимі, використовуючи штатні термопари для виміру повних температур, вимірюють температуру повітря Ті (К) на вході в ГТУ, вимірюють температуру газів перед турбіною низького тиску Тптнг (К), вимірюють температуру газів за силовою турбіною Тз ст (К), розраховують зведене до стандартних умов за температурою повітря на вході ГТУ значення абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску [Гптнг]зв з а Формулою L-LптетІзв ~ -І н і ж ) , is. розраховують температурний комплекс - різницю абсолютних температур газів перед турбіною низького тиску і за силовою турбіною, віднесену до абсолютної температури газів перед турбіною низького тиску т, V *-итнт ) використовуючи базову характеристику (див Фіг 2), що створюється попередньо на новій ще не експлуатованій ГТУ шляхом спеціальних випробувань, знаходять вихідне значення температурного комплексу за зведеною абсолютною температурою перед турбіною низького тиску, що була виміряна на фактичному режимі ГТУ, \ і • н тжлз * т •J n за отриманим вихідним значенням температурного комплексу, використовуючи базову характеристику (див фіг 3), яка також створюється попередньо на новій ще не експлуатованій ГТУ шляхом спеціальних випробувань, знаходять вихідне значення к к д ГТУ т V а фактичний к к д ГТУ тіе на експлуатаційному режимі роботи ГТУ визначають з добутку вихідного значення к к д і відношення температурного комплекса, що був знайдений за виміряними температурами газів в турбіні, до його вихідного значення, знайденого за базовою характеристикою, тобто \ ґ \ т Т *-1 - * 1-І Приклад У поданому прикладі наведені результати випробувань ГТУ моделі ДР-59, що використовується для приводу газоперекачувального агрегату (нагнітача природного газу) У процесі випробувань на фактичному експлуатаційному режимі зроблені наступні виміри і розрахунки виміряна абсолютна температура повітря на вході в ГТУ Ті = 285 К, виміряна абсолютна температура газів перед турбіною низького тиску Тптнг - 775 К і розраховано и зведене значення ГГП тнг]зв - 783 К, виміряна абсолютна температура газів за силовою турбіною Тз от - 589 К, розрахований температурний комплекс Т •т ч 775-589 . 775 = 0,24. , За базовою характеристикою, що для ГТУ моделі ДР-59 наведені на фіг 2, для значення [Гп тнг]зв - 0,783 К знайдене вихідне значення температурного комплексу Т -Т 0,246. За базовою характеристикою (див фіг 3) для знайденого вихідного значенням температурного комплексу (0,246) визначений вихідний к к д ГТУ [Ле]о - 0,244, а фактичний к к д ГТУ на експлуата 47539 трудомістка частина (створення базових характеристик, наведених на фіг 2,3 може поєднуватись з приймальними випробуваннями після монтажу або капітального ремонту ГТУ Підвищення точності способу пов'язано з меншою відносною похибкою виміру температур газів в турбінах в порівнянні з похибкою при визначені витрати тепла і потужності в умовах експлуатації ГТУ цінному режимі, розрахований згідно запропонованого способу, дорівнює 1Ъ=Ыо 0,24 /0,246 -0,238. Технічний результат від застосування запропонованого способу полягає в спрощенні процесу визначення коефіцієнту корисної дії ГТУ Зниження трудомісткості запропонованого способу обумовлене тим, що він базується в основному на штатних вимірах, передбачених на ГТУ, а найбільш ІГ. 47539 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71