5.3. Определение основных параметров газотурбинных установок на основе обобщенных характеристик

Исходя из того, что приведенные характеристики (параметры) всех двухвальных газотурбинных установок (ГТУ) (за исключением агрегатов ГТК-10И и ГТН-25И, имеющих поворотные направляющие аппараты силовой турбины) были обобщены, т. е. представлены в относительной форме - в виде зависимости параметров, отнесенных к номинальным значениям (см. табл. 5.1), относительные приведенные параметры ГТУ определяют по следующим формулам:

приведенная относительная мощность

, (5.1)

где и- номинальная и фактическая мощности ГТУ;и- номинальная и фактическая температуры наружного воздуха;иноминальное и фактическое атмосферные давления;

относительный к. п. д. ГТУ

, (5.2)

где и- номинальный и фактический к. п. д. ГТУ;

приведенная относительная температура по трактам ГТУ

, (5.3)

где и- номинальная и фактическая температуры;

приведенный относительный расход топливного газа

, (5.4)

где и- номинальный и фактический расход топливного газа;и- номинальная и фактическая теплота сгорания;

относительная степень сжатия в компрессоре

, (5.5)

где и- номинальная и фактическая степень сжатия;

приведенный относительный расход воздуха через компрессор

, (5.6)

где и- номинальный и фактический расход воздуха;

приведенная относительная частота вращения

, (5.7)

где и- номинальная и фактическая частота вращения;

относительная степень расширения газа в турбине

, (5.8)

где и- номинальная и фактическая относительная степень расширения.

Каждый относительный параметр, приведенный к нормальным или номинальным условиям (см. табл. 5.1) зависит от приведенной относительной мощности. Эти же и некоторые другие параметры могут быть рассчитаны по следующим формулам:

, (5.9)

где - приведенная температура на входе турбины;

; (5.10)

; (5.11)

; (5.12)

где - приведенный расход на входе компрессора;

; (5.13)

, (5.14)

где - приведенный расход топливного газа.

Приведенная температура на выходе турбины низкого давления

; (5.15)

Приведенная температура на выходе компрессора

. (5.16)

Зависимость основных обобщенных относительных характеристик ГТУ от относительной мощности изображена на рис. 5.19.

Рис. 5.19. Обобщенные относительные характеристики ГТУ

Для определения основных параметров ГТУ в случае отклонения режима ее работы от номинального, в частности при снижении оборотов ТНД, служат характеристики, приведенные на рис. 5.20.

Рис. 5.20. Диаграмма режимов

При увеличении сопротивления входного и выходного трактов от приведенных в табл. 5.1, а также в случае отбора сжатого воздуха за компрессором проводится корректировка относительной мощности и относительного к. п. д. ГТУ:

#G0Параметр	, %	, %
Увеличение сопротивления на 0,1013 MПa:
входного тракта
выходного тракта
Отбор воздуха за осевым компрессором в количестве 1 % от общего расхода через него.	-3,7	-2
Примечание. В числителе - ГТУ со степенью сжатия компрессора до 6; в знаменателе = более 6.

Пример 5.2. Агрегат ГТК-10 имеет частоту вращения ТНД 3950 об/мин и температуру перед ТВД 770 °С. Температура наружного воздуха = +5 °С, барометрическое давление= 0,1 МПа, низшая теплотворная способность топлива= 34 332 кДж/м. За осевым компрессором отбор воздуха в количестве 1 % от общего расхода через компрессор. Определить основные параметры ГТУ.

Решение

Приведенная относительная температура перед ТВД (см. формулу 5.3)

.

Приведенные относительные обороты ТНД (см. формулу 5.7)

.

На диаграмме режимов (см. рис. 5.20) по иопределяем относительную приведенную мощность.= 1,075. По графикам (рис. 5.19)= 1,02;= 1,025;= 1,03;= 1,09;= 1,04;= 1,03;= 1,13.

Фактические значения параметров на заданном режиме определяются по формулам 5.1-5.7.

кВт.

С учетом потери 3 % мощности из-за отбора воздуха за компрессором кВт

= 756 К (483 °С);

= 458,1 К (185,1 °С);

= 5261 об/мин;

= 4,7;

= 89,2 кг/с;

= 1,03·29=29,87.

С учетом потери к. п. д. из-за отбора воздуха за компрессором = 29,87-(29,87·0,02) = 29,27.

= 4023 м/ч.