книги из ГПНТБ / Переходные процессы в газотурбинных установках

ная dMj dn, темвыше устойчивость. Наименее благоприятным можно считать случай, когда генератор работает автономно (не в сеть), а нагрузка при небольших колебаниях оборотов сохраняется по­ стоянной [61, 78], т. е.

ках для двухкомпрессорных схем ГТУ с промежуточным охлажде­ нием.

Для схем 2/С-О, 2/Н-О (любого назначения) и 2/БН-О (привод винта или нагнетателя) при частичных нагрузках устойчивость резко понижается, что объясняется, главным образом, понижением к. п. д. компрессоров. Граница устойчивости для схемы 2/С-О соответствует

и расширения КНД, ТСД, ТНД незначительны, двухкомпрессорные схемы аналогичны схеме 1Н (или 1Б) с увеличенным сопротивлением на всасе в компрессор (КВД) и выхлопе из турбины (ТВД). Поэтому и граница устойчивости всех трех схем соответствует примерно одинаковым оборотам. Увеличение сопротивлений определяет ухуд­ шение устойчивости. При неподвижном вале КНД граница устой­ чивости незначительно сместится в сторону больших оборотов КВД в связи с некоторым увеличением гидравлических сопротив­ лений КНД, ТСД, ТНД.

Для схем 2/БВ-О и 2/БН-О, предназначенных для привода ге­ нератора, в зоне рабочих режимов устойчивость ниже, чем для двухкомпрессорных схем, работающих на винт. Особенно низка устойчивость вблизи максимального режима, что объясняется при­

аналогично схеме 1Н с увеличенными сопротивлениями перед ком­ прессором и за турбиной, граница устойчивости схемы 2/БН-О практически одинакова в случае привода генератора или винта. Схема 2/БВ-О при малых оборотах превращается в схему 1Б с уве­ личенными сопротивлениями перед компрессором и за турбиной.

изменения устойчивости при частичных режимах для схем с двух­ ступенчатым сжатием и расширением такой же, как и для схем без промежуточного подогрева. Граница устойчивости для схем 2/С-ОП,

зывают расчеты и эксперименты, обычно оказывается большой, что позволяет при определении устойчивости принимать температуру

на An и AG, количество тепла, отдаваемого металлом регенератора воздуху, также увеличится примерно пропорционально расходу воздуха, если пренебречь некоторым повышением температуры за

компрессором. Таким образом, регенератор, добавляя тепло в цикл, вызывает относительное увеличение момента турбины, что уменьшает устойчивость.

Однако пренебречь изменением температуры за компрессором вследствие возмущения по оборотам можно лишь при малых степе­

от характера возмущения и инерционности ротора. Если прира­ щение оборотов An получено за длительное время возмущения, т. е. при малом возмущающем моменте и большом моменте инерции ротора, количество воздуха в емкости и давление успевают изме­ ниться, а влияние воздушной аккумуляции уменьшиться. Если то же приращение оборотов An получено в результате малого времени возмущения болыцим возмущающим моментом при достаточно боль­ шой воздушной емкости регенератора, давление перед турбиной и за компрессором можно считать постоянным.

Расчеты показали, что влияние воздушной емкости на величину У может существенно сказаться лишь при больших нагрузках, когда количество саккумулированного в емкости воздуха относительно велико. На малых режимах, где устойчивость обычно минимальна и поэтому представляет наибольший интерес, влияние воздушной емкости невелико даже при малом времени возмущения и малой инерции ротора. Это видно из рис. I I 1.5, где для иллюстрации пока­ зана устойчивость схемы 1Н-Р для случая, когда возмущение по оборотам за 1 сек составляет An = 0,05.

Поскольку устойчивость установки определяется наихудшими условиями возмущения, даже при наличии в ГТУ большой газовой емкости ее влиянием можно пренебречь, учитывая лишь влияние

2/Н-ОР, 2/С-ОР граница устойчивости смещается в сторону сравни­ тельно высоких оборотов п 2 : соответственно 0,35; 0,53; 0,54; 0,53. Таким образом, при проектировании двухкомпрессорных (или трехкомпрессорных) ГТУ с регенерацией следует обратить особое внима­ ние на устойчивость в зоне пусковых и малых режимов, в частности, при выборе режима холостого хода.

Влияние различных факторов на собственную устойчивость ГТУ

Влияние различных факторов на устойчивость рассмотрено преи­ мущественно на примере схемы 1Н. Поскольку большинство ра­ циональных двухкомпрессорных схем на малых режимах, где устой­ чивость представляет наибольший интерес, можно рассматривать как схему 1Н с увеличенными сопротивлениями на всасе и выхлопе, выводы, сделанные для схемы 1Н, будут действительны и для более сложных схем.

Влияние крутизны изодром на характеристике компрессора.

Как показали расчеты, увеличение крутизны изодром на характе­ ристике компрессора несколько ухудшает устойчивость ГТУ с не­ зависимой силовой турбиной (рис. I I 1.5). Однако в области малых оборотов влияние крутизны изодром на устойчивость невелико, а на границу устойчивости она вообще не влияет. Это объясняется тем, что в схемах с независимой силовой турбиной минимум функ­

схем при больших нагрузках, однако и для этих схем на границу устойчивости она практически не влияет.

Несколько иначе обстоит дело с блокированными схемами, где избыточная мощность связана с оборотами компрессорного вала определенной зависимостью. Для этих схем граница устойчивости

при изменении крутизны избдром будет смещаться в ту же сторону, что и минимум расхода топлива в зависимости от оборотов. Однако если поворот изодром осуществить вокруг точек установившихся режимов на характеристике компрессора, то и для блокированных схем крутизна изодром практически не будет влиять на границу устойчивости.

Влияние изменения к. п. д. турбокомпрессора. Решающее влияние на устойчивость ГТУ оказывает изменение в зависимости от оборотов к. п. д. компрессора к\к, турбины г\т и механического цм, особенно к. п. д. компрессора, который при малых оборотах изменяется очень

всем схемам ГТУ. В случае применения компрессора (КВД в двухкомпрессорных схемах), у которого максимум к. п. д. смещен в об­

соответствует номинальным оборотам [40], граница устойчивости будет соответствовать оборотам п = 0,32 вместо 0,2.

Влияние параметров цикла на номинальном режиме. На рис. I I 1.7 показано изменение собственной устойчивости для схемы 1Н при раз-