Тема 4.2 Характеристики газотурбинного двигателя на частичных нагрузках
Студент должен
| знать: изменение мощности и кпд газотурбинного двигателя в процессе изменения внешней нагрузки ГТУ |
Основные пути регулирования мощности и экономичности газотурбинных установок на частичных нагрузках. Диаграмма совмещения характеристик осевого компрессора и газовой турбины. Важнейшие характеристики переменного режима работы газотурбинных двигателей на частичных нагрузках.
Литература: [2], стр. 104-109; [4], стр. 148-158; [5], стр. 73-79
Методические указания
Изменение мощности и кпд газотурбинного двигателя в процессе изменения внешней нагрузки ГТУ является следствием сложного взаимодействия осевого компрессора, газовой турбины, камера сгорания и центробежного нагнетателя природного газа.
Регулирование мощности и экономичности ГТУ на частичных нагрузках может осуществляться тремя основными путями: количественно – путем изменения расхода рабочего тела, качественно – изменением термодинамических параметров цикла ГТУ и смешанным путем, сочетающим в себе элементы количественного и качественного регулирования.
Регулирование режимов работы ГТУ можно проследить на основе совмещения характеристик осевого компрессора, турбины и нагнетателя для простейших схем ГТУ (одновальные и двухвальные) открытого цикла
При сравнении характеристик изменения мощности ГТУ в зависимости от частоты вращения нагнетателя оказывается, что одновальная ГТУ при снижении частоты вращения быстрее теряет мощность, чем снижается мощность, потребляемая нагнетателем.
Важнейшими характеристиками переменного режима работы газотурбинных двигателей является их эффективно-термодинамический кпд и расход топлива на частичных нагрузках.
Как для одновальных, так и для двувальных ГТУ при регулировании двигателя изменением частоты вращения турбины зависимость относительного расхода топлива от относительной мощности носит линейный характер.
В этих условиях расход топлива на холостом ходу является основным показателем изменения кпд ГТУ на частичных нагрузках.
В эксплутационных условиях характеристики агрегата могут заметно изменяться по условиям режима его работы и из-за ухудшения его технического состояния (снижение кпд компрессора, турбины и т.д.), что вызывает перерасход топлива на установке.
Даже рассчитав возможные режимы работы турбин и компрессоров, необходимо для определения зоны возможных режимов работы ГТУ ввести дополнительные ограничения.
Вопросы для самоконтроля
1. В каких ГТУ можно осуществлять только смешанное регулирование?
2. От чего зависит характер изменения расхода кпд ГТУ?
3. Чем отличаются количественный и качественный способы регулирования ГТУ?
4. Почему нельзя уменьшить расход воздуха через компрессор до нуля?
5. Как изменяются расходы рабочего тела при режимах частичных нагрузок ГТУ, предназначенных для привода нагнетателей природного газа?