Способ определения мощности газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата

(51)5 О 01 М 1 ИОО ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ С 8 ИДИЕЛЬСТВУ Ф Щ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО И 806 РЕТЕНИЯМ И ВСКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Гречухии Е.М, Результаты испытаний ГТ-6 НЗЛ для магистральных газопроводов. Л.: Энергомашиностроение, 1967, Нф 8, с.5.Авторское свидетельство СССР У 592244, кл. 6 01 М 15100, 1980.Любомудров Ю.В. Применение теории подобия при проектировании систем управления газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1972, с,18"19.Хасимов Д.А,Методика расчета характеристик вертолетных ТВД со свободной турбиной. Силовые установки . вертолетов. Сб. статей "Оборонгиз", 1959, с.1 20"1 23, 1 32, 1 39.Черкез Л.Я, Инженерные расчеты газотурбинных двигателей методом отклонений. М.: Машиностроение, 1975, с.12.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЦНОСТИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ГАЗОНЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА в процессе его эксплуатации, включающий измерение Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД), в частности к ГТД, работающим в составе газоперекачивающих агрегатов (ГПА) магистральййх газопроводов.Известно, что в процессе эксплуатации ГТД в составе ГПА в наземных услвиях из-за запыленности окружаю,801114142 А 1 2 давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других ха- рактерных параметров в исходный и текущий моменты эксплуатации и определение по ним коэффициента потери мощности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьюения точности, в качестве характерных параметров выбирают частоту вращения ротора компрессора двигателя и статическое давление воздуха за компрессором, измерение всех параметров в текущий момент эксплуатации осуществляют при значении приведенной частоты вращения ротора, равной ее значению в исходный момент, и определяют с коэффипиент потери мощности из ураннения где С - газодинамический коэффи"циент, равный 1,6-2; Р и Р в . соответственно давление иск ктек воздуха за компрессором в исходный и текущий моменты эксплуатации;: Р и Р - соответственно давление ис нтек воздуха,на входе в двига.тель в .те же моменты,щей среды происходит достаточно интенсивное загрязнение воздушноготракта компрессора, вследствие чегоухудшаются эксплуатационные характеристики газотурбинной установки: снижается мощность, повышается удельныйрасход топлива ГТД. При длительностиэксплуатации может произойти такжеизменение геометрических размеров проточной части двигателя, которое отразится на его эксплуатационных характеристиках, На практике поддержание уровняхарактеристик обеспечивается периодической промывкой и очисткой проточной части ГТД. Для поддержания характеристик ГТД на цолжном уровне необходимо периодически производить оценку его выходных параметров - мощности, расхода топливного газа.Известен способ определения мощ - ности газотурбинной установки путем измерения косвенных параметров - температуры газа до и после турбины низ- кого давления, расхода рабочего тела через установку и мощности турбокомпрессора, полученной расчетным путем.Известный способ имеет относительно большую трудоемкость, обусловленную.необходимостью измерения большого числа параметров и проведения большого числа испытаний.Наиболее близким к описываемому является способ определения мощности газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата впроцессе его эксплуатации, включающий измерение давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других характерных параметров в исходный и текущий моменты эксмуатации и определения по ним коэффициента потери мощностиНедостатком способа является низкая точность из-за несоблюдения подобия режимов работы двигателя в исход 40 ный и текущий моменты эксплуатации.Целью изобретения является повышение точности определения мощности.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения мощности га 5 зотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата, включающем измерение давления и температуры воздуха на входе в двигатель и двух других характерных параметров в исходный и стекущий моменты эксплуатации и определение по ним коэффициента потери мощности, в качестве характерных параметров выбирают частоту вращения ротора компрессора и статическое давление воздуха за компрессором, измерение всех параметров в текущий момент эксплуатации осуществляют ,прп значении приведенной частоты вра щения ротора, равной ее значению в исходный момент, и определяют коэффициент Е потери мощности из уравЭкениягде С - газодинамический коэффициент, равный 1,б"2; к искР ктекк- соответственна давление воздуха за компрессоромв исходный и текущий моменты эксплуатации;Р и Р - соответственно давлениеиисх нтеквоздуха на входе в двигатель в те же моменты.Величина коэффициента С зависитот гидравлических потерь ва входномн выхлопном устройствах ГПА и характеристики силовой турбины.Выполнение ГПА различной конструкции отличаются по гидравлическим сопротивлениям, определяемым наличиемвоздухоачистительных устройств навходе в двигатель и установок навыхлопе регенераторов, шумоглушителяи т,д. Дпя конкретного выполненногоГПА иеличина коэффициента С является постоянной, поэтому ее можно определить при выпуске первых экземпляров газоперекачивающих агрегатов данной серии.Как показывает статистика определения коэффициента С отдельных газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц,3разброс величины С не превышает 2%.Погрешность оценки изменения мощности при этом составляет 0,47, чтавполне допустимо. Эта значительноупрощает способ определения эксплуатационной потери мощности и снижаетего трудоемкость,Газадинамический коэффициен С определяется следующим образом.На установившемся режиме работыгазоперекачивающего агрегата измеряют приведенную частоту вращения ротоира компрессора (-дг) , где п - час 1 ктата вращения ротора; Т - температура воздуха на входе в двигатель, статическое давление Р к воздуха закомпрессором, давление Р 1 воздухана входе в двигатель и отношение и г,полных давлений газа на входе и выходе силовой турбины, после чего изменяют режим рабатына +3-5 по приведенной частоте вращения от исходногог КгРка + Рн раРК+ РК где К " коэффициент адиабаты продукГтов сгорания топлива,К;.= 1,33;" зйачение отношений полных"гдавлений газа на входе и выходе силовой турбины прии,Р - значение статического давлеКния воздуха за компрессороми.при ( ),Лк, - значение отношений полных1давлений газа на входе и навыходе силовой турбины, измеренное при изменении режима работы ГТД по частотевращения ротора комгрессоира, т,е. при (-.т) , отли-нчающийся от (=-г), на +3-5 йКР - значение статического ддвления воздуха за компрессором,измеренное при изменении ре"жима работы ГТД по частотевращения ротора компрессора,ит.е. при ( тт)2-КПредставленная зависимость, покоторой производится определениеэксплуатационной потери мощностиГТД, и параметры, входящие в нее,установлены на основе структурногоанализа системы уравнений, описывающих работу ГТД, с использованием метода малых отклонений. На чертеже схематично изображен газотурбинный газоперекачивающий агрегат.Газотурбинный газоперекачивающий агрегат содержит входной направляющий аппарат 1 компрессора 2, магистраль 3 подачи топливного газа, камеру 4 сгорания, турбину 5 привода компрессора 2, силовую турбину б привода иа значения, измеряют статическое давление Рк воздуха эа компрессороми отношение и т полных давленийгаза на входе и выходе силовой турбины и вычисляют коэффициент С поФормуле4142 6гнетателя 7 и выхлопное устройство 8 агрегата.На выходе из компрессора 2 в зоне вторичного воздуха, омывающего камеру 4 сгорания, равномерно по окружности просверл ны отверстия, выходящие в коллектор 9, осредняющий статическое давление, измеряемое манометром 10,1 50 Ркиск РктекРц иск РктекРК искРКисКоэффициент С вычисляют поизмерений отношений полныхгаза измерителем 14 и статдавлений воздуха за компреманометром 10 с учетом атмдавления по Формуле данным давлен ическпхроерного На роторе компрессора 2 устанавливается измеритель 11 частоты вращения, например электротахометр,15В газовом тракте силовой турбиныГПА перед ступенью силовой турбиныб устанавливается датчик 12 полногодавления газа, например пневмогребенка, а за силовой турбиной - датчик 13 полного давления, соединенныес измерителем 14 отношений полныхдавлений. Число датчиков и место ихустановки определяются уровнем равномерности поля давления по сечениюпроточной части,Способ осуществляют следующимобразом.В исходный момент эксплуатацииагрегата при выходе на установившийся режим, регистрируют значение температуры и давления воздуха на входев двигатель, частоту вращения роторакомпрессора по измерителю 11, статическое давление воздуха эа компрессооом манометром 10.3При необходимости определения втекущий момент эксплуатации мощности, изменяя расход топливного газа,устанавливают по измерителю 1 с .уче 4 Отом температуры, воздуха на входев двигатель значение приведенной частоты вращения, равное значению в исходный момент эксплуатации. После этого измеряют статическое давление по45 показанию манометра 10 и вычисляюткоэффициент потери мощности в текущий момент с учетбм изменения давления воздуха на входе в двигательпо Формулео11 414 ехред И.Иоргентал Мак актор О.Фил ов ект аказ 4340 Тираж 442 ПоНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб писное ткрытиям прн ГКНТ СССР д. 4/5 ьский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 Производственно-и 7Цта0 248Гт,С щ авдею юавщщщ щщ ц щщщ + 1.ОЯ 484, - 1, Ра+ РиРи,+ Ри 1 5 Измерение отношений полных давлений . на силовой турбина и статических давлений за компрессором для определения коэффициента С производят при выпуске первых экземпляров газопервкачивающих агрегатов данной серии. При необходимости коэффициент С.можно определить и на конкретном агрегате в текущий момент эксплуатации.Как показали экспериментальные исследования большого числа, газотурбинных двигателей, предлагаемый способ определения мощности.по входным косвенным параметрам в силу своей объективности н закономерности связей между параметрами., а также соблю 8дения подобия режимов работы обеснечивает высокую степень точности. Расхождения в коэффициентах К, определенные по предалагаемому способу и подсчитанные.по значениям мощности, непосредственно измеренной на ГТД в диапазоне изменения мощности до 15 Ж, давления воздуха эа компрессором до 8 Е, расхода воздуха до 6 Ж, пропускнойспособности турбины до 2,53, не превышали 13.Предлагаемый способ более прост, снижает трудоемкость, расширяет дианазон применимости н позволяет регулярноконтролировать. техническое состояние агрегатов в процессе эксплуатации и качество серийно выпускаемых газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов.