Расчет параметров процесса в газовой турбине

Расчет параметров процесса ГТ осуществляется с учетом влияния на характер процесса расширения газов в ГТ воздуха, подводимого из компрессора на охлаждение элементов проточной части (рис. 12).

Особенностью работы ПГУ утилизационного типа является необходимость поддержания практически постоянной температуры выхлопных газов за газовой турбиной, т.е. перед котлом-утилизатором (КУ) в диапазоне нагрузок от 100 до 70% от номинальной нагрузки [15].

Для турбин ГТД-110 производства НПО «САТУРН» значение температуры газов за ГТ определено заводом-изготовителем на уровне 517^оС [3]. Контролируемая величина этой температуры определяется как среднее значение, рассчитываемое программно-техническим комплексом (ПТК) ГТУ по 20-и датчикам, размещенных на выходе отработанных газов из ГТ. Количество точек измерения температуры соответствует количеству жаровых труб, расположенных в камере сгорания.

Поддержание контролируемого значения температуры газов за ГТ согласно инструкции по эксплуатации ГТД-110, работающей на КУ [3], производится путем автоматического изменения положения входного направляющего аппарата (ВНА), установленного перед первой ступенью компрессора. ВНА служит для управления расходом воздуха, необходимого для поддержания заданной температуры за ГТ [3]. Нагрузка ГТУ в диапазоне 100 ¸ 60% от номинальной мощности и температура газов на выходе из ГТ регулируется путем изменения расхода воздуха через компрессор с помощью ВНА и расхода топлива регулирующим топливным клапаном (РКТ) при примерно постоянной температуре выхлопных газов ГТ. Этот диапазон нагрузок является наиболее экономичным, так как в нем незначительно изменяется КПД ГТУ.

Рис. 12. Принципиальная схема охлаждения воздуха компрессора ГТД-110: а) предлагаемое решение; б) существующее решение; 1 – бак замкнутого контура (ЗК); 2 – насос ЗК; 3 – теплообменник ЗК; 4 – ВзВТО; 5 – ВНА; 6 – компрессор ГТД; 7 – КС; 8 – ГТ; 9 – генератор; 10 – узел регулирования; 11 – воздухоуловитель; ц.в. – циркуляционная (охлаждающая) вода; РК – регулирующий клапан; М – исполнительный механизм; РТ – регулятор температуры; ДТ – датчик температуры; ДУ – дроссельное устройство

В излагаемой методике расчета процесса расширения газов в ГТ определение конечной точки процесса (рис.13, т. 4) производится итерационным приближениеи полученной в процессе расчета температуры к заданной на входе в КУ путем изменения избытка воздуха перед 1-й ступенью ГТ.

Рис. 13. Процессы в h,s-диаграмме расширения продукта сгорания топлива в ГТД и изменения давления в спрямляющем аппарате и выходном диффузоре ГТД: ПЧ ГТ – проточная часть газовой турбины; СА - спрямляющий аппарат; Диф. – диффузор, соединяющий выхлоп ГТД с КУ