Газотурбинные установки имеют широкое применение в энергетике и транспорте газа.

Экономичность современных ГТУ достигла достаточно высоких пределов, их КПД находится в диапазоне 35-38%. Но в процессе эксплуатации иногда возникает необходимость подогревать рабочее тело на входе в ГТУ, что сказывается на выходных показателях и экономичности. Для оценки влияния подогрева воздуха на параметры ГТУ проводились испытания на ГПА Ц-6.3 с двигателем НК-12СТ.

Целью данных испытаний было определение мощностей, КПД, расходов топлива при включенном и отключенном обогреве ВОУ.

По данным полученным в ходе испытаний согласно документам [1] и [2] расчетным путем были получены следующие величины:

1. Мощности
2. КПД ГТУ
3. Расходы топлива

Численные значения этих параметров представлены в таблице 1

Также по данным экспериментальных испытаний были построены графики зависимостей

• приведенной мощности ГТУ от приведенной температуры продуктов сгорания перед СТ,
• эффективного КПД ГТУ от приведенной мощности ГТУ.

Кривые зависимости представлены на рисунках 1 и 2

Рисунок 1

Рисунок 2

Анализируя графики, представленные на рисунках 1 и 2, можно сказать, что в среднем отличие мощности при открыто и закрытом обогреве ВОУ составляет приблизительно 7-8%, разница КПД ГТУ несколько меньше и составляет примерно 0,7%.

Параллельно с обработкой экспериментальных данных проводилась теоретическая оценка влияния подогрева рабочего тела в ВОУ. Расчеты проводились в программе A2GTP разработанной на кафедре ТДУ СПбГПУ.

По результатам расчетов и экспериментальных данных построены графики зависимостей влияния температуры на эффективную мощность ГТУ и эффективный КПД ГТУ, причем построение графиков происходило в относительных координатах.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Как видно из графиков представленные на рисунках 3 и 4 экспериментальные и расчетные кривые имеют сходный характер, и отличаются только углом наклона. Это отличие можно объяснить погрешностью измерения при проведении эксперимента и особенностями системы регулирования конкретного агрегата.

Выводы

1. Подогрев рабочего тела на входе в осевой компрессор отрицательно сказывается на выходных показателях ГТУ таких как мощность, КПД и ведет к перерасходу топливного газа, что подтверждается экспериментальными и расчетными исследованиями.
2. Экспериментальные и расчетные кривые имеют одинаковый характер и достаточную сходимость, что позволяет применять расчетный метод для оценки влияния подогрева рабочего тела на выходные параметры ГТУ.
3. Приведенная располагаемая мощность при подогреве рабочего тела в ВОУ уменьшается приблизительно на 7%, КПД на 0,7%.

Литература:

1. ПР 51-31323949-43-99, ВНИИГАЗ. Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных ГПА.

2. ГОСТ 8.563.1-97. МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления.