3 9. Оценка эффективности очистки проточной части осевого компрессора на кс.

40. Работа одновальных и двухапльных гту на частичных нагрузках. Определение расхода топлива на частичных режимах работы.

Важнейшими характеристиками переменного режима работы газотурбинной установки является эффективно- термодинамический КПД (_е) и расход топливного газа (В) на режимах частичной нагрузки.

При регулировании работой установки изменением частоты вращения турбины в диапазоне, характерном для эксплуатации ГТУ на газопроводах, можно утверждать, что зависимость относительного расхода топлива (В/В₀) от относительной мощности (N/N₀₎ носит линейный характер (Рис. 3. 4). Следовательно, в этих условиях расход топливного газа на холостом ходу В_х.х. является основным показателем изменения КПД ГТУ на частичных нагрузках.

В = В_х.х. + Ntg = В_х.х. + (3.5)

где N, N₀ - соответственно текущая мощность (N) и мощность ГТУ на расчетном режиме (N₀₎.

В относительных единицах имеем:

(3.6)

Соответственно КПД установки:

(3.7)

Из уравнений (3.6) и (3.7) следует, что при условии = 0, и _е = 1. Это значит, что кпд ГТУ не изменяется, и во всем диапазоне частичных мощностей остается равным КПД на расчетной нагрузке. К сожалению на практике так не бывает. В условиях когда , из уравнения (3.6) следует, что . Это значит, что при снижении нагрузки двигатель не снижает расхода топлива , что является естественно, весьма нежелательным явлением.

Анализ характеристик для различных типов ГТУ показывает, что величина относительного расхода топливного газа на холостом ходу для эксплуатируемых установок стационарного типа изменяется в относительно небольших пределах и ее в расчетах принимают на уровне В этих условиях уравнение (3.6) принимает вид:

(3.8)

В эксплуатационных условиях характеристики агрегата, как правило, заметно изменяются по условиям режима работы установки, а также из-за ухудшения его технического состояния (снижение КПД компрессора, турбины и т. д.), что вызывает перерасход топливного газа по установке. Естественно, что изменяется в сторону увеличения и расход топлива на холостом ходу . Поэтому определение характера и темпа изменения этой величины при изменении термодинамических характеристик ГТУ, а также при изменении относительных КПД компрессора и турбины в эксплуатационных условиях представляет определенный практический интерес.

Результаты расчетов по определению величины относительного расхода топливного газа на холостом ходу при различных термодинамических параметрах цикла (q0 , pк,0 ) и КПД турбомашин характеризуются табл. 3.1 [ ], которые свидетельствуют о том, что величина снижается с ростом q0 и уменьшением pк0 .Обращает внимание на себя и то, что повышение относительных КПД турбомашин значительно снижает расход топливного газа на холостом ходу, что свидетельствует о сильном влиянии их на экономичность установки при режимах работы на режимах частичных нагрузок

Рассмотрим влияние регенерации теплоты отходящих газов на изменение относительного расхода топливного газа на холостом ходу.

Уравнение теплового баланса по регенератору регенеративной ГТУ как уже было указано (раздел 1.4, глава 1) записывается в виде:

(3.9)

где t_ - температура воздуха на выходе из регенератора после подогрева его теплом отходящих из турбины газов; - температура воздуха на входе в регенератор после осевого компрессора в реальном цикле; к – коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к воздуху на поверхности регенератора; F – поверхность регенератора; _m - средняя разность температур теплопередачи в пределах регенератора:

(3.10)

Сопоставляя соотношения (3.9) и (3.10), получим:

(3.11)

Записывая уравнение (3.11) для двух режимов работы ГТУ и сопоставляя их между собой (F = idem) получим (в условиях равенства теплоемкостей) уравнение 1.56 (раздел 4, глава 1), показывающего, что с уменьшением нагрузки, коэффициент регенерации несколько возрастает, что свидетельствует о некоторой стабилизации КПД установки на частичных режимах работы регенеративной ГТУ.

Сроки службы газотурбинных установок на КС.

Критерием для определения срока замены 1 агрегата на другой служит зависимость изменения суммарных эксплуатационных затрат З от времени эксплуатации агрегатов t, которая может быть выражена соотношением:

Значения коэффициенты а b c определяются для каждого агрегата путем обработки данных об изменении эксплуат. Затрат за прошедший период эксплуатации. Основные факторы, влияющие на изменение суммарных затрат: рост затрат на проведение разного рода технич. обслуживания ГПА, увеличение затрат на ремонтно-восстановительные работы, увелич. производственных потерь, прежде всего из-за снижения технико-экономических характеристик агрегатов.

Замена старого оборудования на новое должно определяться условием, что эксплуатац. затраты по новому агрегату будут значительно меньше соответствующих затрат по заменяемому агрегату, причем на такую величину, которая перекроем за последующий период эксплуатации расходы на приобретение нового ГПА с его вспомогательным оборудованием, его доставку, монтаж и проведение пуско-наладочных работ и обеспечит прибыль. Т.е.

З₁ и З₂ – эксплоуат затраты соответственно по старому и новому агрегатам

К – стоимость нового ГПА со вспомогательным оборудованием, доставка, монтаж и проведение пуско-наладочных работ.

Ур-е для определения только экономической целесообразности сроков эксплуатации ГПА на КС: , (годы)

С - приведенная удельная стоимость эксплуат типа привода, руб/кВт

P – приведенная стоимость энергии на муфте нагнетателя для того или иного двигателя, руб/кВт

T – среднее время эксплуат агрегата в году ч/год

( КПД нов – КПД стар ) – разница в КПД между стар и нов типом ГПА

Экономия топливного газа за счет замены старого агрегата на новый той же мощности:

(млн.м^3/год)

с – переводной коэффициент

N – мощность агрегата

k – среднегодовой коэффициент загрузки агрегата (k = 0.85-0.9)