2.Пуск энергетической одновальной гту. Этапы пуска, их особенности. Диаграмма пуска и нагружения установки.
Основные задачи запуска ГТУ связаны с организацией процесса при котором надежно обеспечиваются:
-работа компрессора в допомпажной области при минимальной мощности пускового устройства
-кратчайший выход на минимальный стационарный устойчивый рабочий режим
-отсутствие в процессе пуска существенных термических перегрузок
В качестве стартера используют: электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, сжатый воздух, тиристорного пускового устройства (ТПУ) – чаще всего.
Все операции по вводу ГТ в работу осуществляются автоматически под контролем оперативного персонала.
П роцессы запуска энергетической одновальной гту открытого цикла:
Рис.2.1(рабочие линии компрессора в пусковых режимах)
Рис.2.2(G,dM,B=f(уделной приведенной частоты вращ.к-ра при запуске ГТУ)
dM-недостоющий крутящий момент на валу ГТУ, который должен обеспечиваться пусковым устройством, в зависимости от приведенной частоты вращения.
Этап I (n=0->n1): от 0 до т-ки а – холодный разгон(в КС не подается топливо). Работает пусковое устройство. Расчет расход в-ха. В точке «а» - зажигание топлива в пусковых горелках КС. t,p повышаются. «b» -прогрев ГТ. Открытие антипомпажных клапанов. Этот этап заканчивается при n1=20-25% частоты вращения хх.
Этап II (n1->n2): стартерно-турбинный разгон с открытыми антипомпажными клапанами.(точки a-b-c). Увеличение подачи топлива, постепенное прикрытие антипомпажн.кл, что позволяет провести режим b-c. Начинается участи ГТ в разгоне ее ротора.
Этап III(n2->n3): стартерно-турбинный разгон с закрытыми антипомпажными клапанами(точки c-d). В конце этого этапа мощность ГТ превышает мощность, потребляемую компрессором, самостоятельный разгон ротора.
Этап IV(n3->n4=nxx): горячий саморазгон до режима ХХ(точка d-e). «d»- расход топлива больше необходимого по балансу, поэтому после отключения пускового устройства (n3=50-60%nxx) происходит дальнейшее повышение частоты вращения до значения n4=nxx.
Этап V-синхронизация энергетической ГТУ с энергосистемой. Синхронизация, дальнейшее нагружение турбины. Растет расход топлива.
При попадании в зону помпажа, необходимо остановить ГТ, провентилировать газовоздушный тракт (удаляют оставшееся топлива), начать разгон заново.
Рис.2.3 (график набора нагрузки)
Останов ГТ:
Штатный:открытие антипомпажных клапанов, отключение подачи топлива, включают валоповоротное устройства при достижении необходимой частоты вращения вала,продувка тракта, прикрытие шиберов КВОУ, дымовой трубы
аварийный
3.Варианты тепловых схем энергетических гту. Особенность технологического процесса. Цикл Брайтона реальной гту
1.ГТУ с замкнутым циклом:
Рис.3.1
Сложные, громоздкие конструкции. Ограниченная температура газа перед газовой турбиной, связанная с условиями жаропрочности металла поверхностей теплообмена в котле.
2.ГТУ с разомкнутым циклом:
а).Одновальная ГТУ.
Рис.3.2
Рис.3.3(Цикл Брайтона)
Широко распространены.
б).Одновальная ГТУ с регенерацией
Рис.3.4
в).Двухвальная ГТУ
Рис.3.5
г).Двухвальная ГТУ с силовой турбиной.
4.5.Основные характеристики энергетический ГТУ, термодинамический и внутренний КПД цикла. Температурный коэффициент цикла, полезная работа ГТУ. Отношение мощностей ГТ и ОК. Цикл Брайтона с регенерацией.
Основные характеристики ГТУ:
1.Степень повышения давления:
Пk=Pкк/Pнк=15-30
Степень расширения газов в ГТ: Пгт=Pнт/Pкт< Пk
Пk*альфа1= Пгт
альфа1-учитывает сопротивление КС.
альфа2-учитывает сопротивление всаса и выхлопа
dPвс=1кПа
dPвыхл=1кПа(если КУ dPвыхл=35кПа)
2.КПД термический цикла Брайтона:
КПДt=1-(q2/q1)=1-(T2/T1)=1-1/Пк^m
m=(k-1)/k
КПДt=1-1/Y
Рис.4.1
3.Температурный коэффициент(степень повышения температуры):
тау=Tнт/Тнв=3-6.
Оказывает существенное влияние на показатели работы установки
Увеличение его положительно влияет на остальные характеристики
4.Удельная работа, кДж/кг.Внутренний КПД.
Hгт=Срг*(Тнт-Ткт),Hгт0=Срг*(Тнт-Ткт,t) -> КПД ГТ=Hгт/Hгт0=91-94%
Тоже самое для компрессора. Меньше его КПД, больше число ступеней.
Hгту=(Gг*Hгт-Gк*Hк)/Gк=(1+qт)*Hгт-Hк
qт=Bгт/Gк- относительный расход воздуха
рис.4.2
Внутренний кпд учитывает все потери преобразования энергии.
Внутр.КПД ГТУ зависит от начальной температуры окружающего воздуха,степени повышения давления в компрессоре. Существенное влияние оказывает температурный коэффициент.
Абсолютный внутренний КПД цикла Брайтона
Рис.4.3
6.Коэффициент полезной работы:
Фи=Hгтх/Hгт=1-Пк^м/(тау*КПДгт*КПДк)=0,4-0,5
Фи(паровой турбины)=1
7.Отношение мощностей турбины и компрессора
беттаN-Nгт,i/Nк>1,
При росте Пк, это отношение падает.
Если Пк=const, при росте температурного коэффициент, значения отношений мощностей падает.
Nl=(Ni,гт-Ni,к)-dNмех-мощность на валу
Nгэ=Nl*КПДэг – электрическая мощность газовой турбины
КПДгэ =Nгэ/(Bгт*(Qг+hт)=0,33-0,39 – КПД по выработке электроэнергии газовой турбиной.
КПДгэ(нетто)=КПДэ*(1-Эсн)
Эсн=Эсн`+Эдожимных.компрессоров
Эсн`=0,018-0,020
by,э(нетто)=122,8/КПДгэ(нетто), г/кВт*ч