УСТРОЙСТВА ПУСКОВЫЕ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРИВОДА НАГНЕТАТЕЛЕЙ ПРИРОДНОГО ГАЗА
РТМ 24.020.23—74
Издание официальное
МИНИСТЕРСТВО ТЯЖЕЛОГО. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Москва
РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Центральным научно-исследовательским и проектно-конструкторским котлотурбинным институтом им. И. И. Ползунова
Н. М. МАРКОВ
К. А. СУПРЯДКИН Ю. Г. КОРСОЬ В. В. ВОЛОДЬКО. И. С. ЛАГУСКЕР Н. А. ПЛЕСНОВА
Директор
Заведующий базовым отраслевым отделом стандартизации Заведующий отделом газотурбинных установок Руководители темы:
11сполнитель
ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным управлением турбинной промышленности Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения
Главный инженер В. П. ГОЛОВИЗНИН
УТВЕРЖДЕН Министерством тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения
Заместитель министра П. О. СИРЫ И
Группа Е23
УДК 621.438-67(083.76) РУКОВОДЯЩИЙ
технический материал
УСТРОЙСТВА ПУСКОВЫЕ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРИВОДА НАГНЕТАТЕЛЕЙ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Указанием Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения от 25 июля 1974 г. № ПС-002.9440 введен как рекомендуемый
Настоящий руководящий технический материал определяет методику приближенного выбора мощности пусковых устройств и распространяется на приводные газотурбинные установки (ГТУ) с независимым вращением газовой турбины полезной мощности (ГТУ с «разрезным валом»).
В РТМ приводится построение приближенной универсальной характеристики компрессора в пусковом диапазоне частот вращения и нанесение на нее линий «холодных режимов» (<3ез.подогрева воздуха в камере сгорания) для определения графоаналитическим способом мощности пускового устройства.
1. ПОСТРОЕНИЕ ПРИБЛИЖЕННОЙ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРА
1.1. Исходными материалами для построения характеристики компрессора в диапазоне частот вращения от нуля до устойчивого холостого хода являются:
— расчетная характеристика компрессора;
— данные теплового расчета равновесных режимов;
— программа пуска.
1.2. Построению характеристики компрессора в пусковом диапазоне предшествует построение линий «холодных режимов» по заданной расчетной характеристике компрессора, линий постоянных коэффициентов полезного действия и изодром по методу графической экстраполяции данных величин.
При этих построениях принимаются следующие допущения:
Стр. 2 РТМ 24.020.23-74
— пропускная способность газовой турбины не зависит от частоты вращения при постоянном перепаде давлений;
— потери давления в газовоздушном тракте отсутствуют;
— расход газа через газовую турбину равен производительности компрессора;
— на всех рассматриваемых режимах сохраняется геометрическое подобие потока в ступенях.
1.3. Линия «холодных режимов» А' — Б' (черт. 1) находится путем пересчета точек линии равновесных режимов А — £ по формуле Флюгеля, приведенной к виду:
(1)
где e = -^j--степень повышения давления в компрессоре;
р|—давление воздуха перед компрессором, кгс/см2;
Рз— давление воздуха за компрессором и перед газовой турбиной, кгс/см2;
Т1 — температура воздуха перед компрессором, К;
Тъ— температура воздуха за компрессором, К;
Тз — температура воздуха (газа) перед газовой турбиной, К;
G — расход воздуха (газа), кг/с;
п — частота вращения, об/мин.
Индексом 0 отмечены параметры расчетных режимов.
1.4. При пересчете для каждой выбранной точки, определяемой кривой А'—Б', в качестве расчетной принимается точка на линии равновесных режимов А — Б, соответствующая тому же расходу.
1.5. Степень повышения давления е находится путем двух последовательных приближений:
в первом приближении — е' по формуле (1) при Т3 = Тг=Т\ и
ляющему семейство кривых ъ начало координат.
частот вращения необходимо построить на графике (черт. 3) зависимость для линии «холодных режимов» в диапазоне частот вращения от устойчивого холостого хода до полной нагрузки:
(3)
Полученная кривая близка к прямой линии и экстраполируется в начало координат.
1.7. Далее по характеристике компрессора (см. черт. 3)
строится зависимость для линии «холодных» режимов
А' — Б' в пусковом диапазоне.
Эта кривая также близка к прямой линии, экстраполируется в начало координат и выражается следующей зависимостью:
(4)
где GA., пА — расход и частота вращения в точке А' линии «холодных режимов».
PTM 24.020.23-74 Стр. 5
1.8. Для получения зависимости пк—необходимо воспользоваться кривой е = / (см. черт. 3) и данными черт. 2.
Кривая г]к=/(-~) пускового периода экстраполируется в начало координат, после чего строится зависимость г|к = /(“-) для всего диапазона частот вращения «холодных» режимов).
1.9. Задаваясь несколькими значениями температур от Т2 до Тшах» определяем с помощью формулы (1) линии режимов работы ГТУ для соответствующих изотерм в диапазоне пусковых режимов.
Формула (1) для этого случая примет вид:
£г=/^К-1) + 1- (5)
где ех и Т3х—степень повышения давления и температура воздуха на линии «холодных» режимов; ег и Т3г—степень повышения давления для изотермы и соответствующая ей температура.
По изотермам Тг и вспомогательным кривым (ом. черт. 2 и 3) на универсальную характеристику компрессора (см. черт. 1) наносятся линии постоянных частот вращения и коэффициентов полезного действия в пусковом диапазоне, а по заданной программе пуска—линия совместной работы турбины и компрессора.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПУСКОВОГО УСТРОЙСТВА
2.1. Мощность компрессора и газовой турбины на пусковых режимах в киловаттах определяется из выражений:
ь -1
W„ = 4,19c,r,0,f .^--1 : (6)
'lK
^т = 4.19срТ30’!г|1--ггт|. (7)
где ср, Ср —теплоемкости воздуха и газа, ккал/кг*°С;
Пт — коэффициент полезного действия газовой турбины; ет — степень расширения газа в газовой турбине.
Входящие в эти выражения параметры соответствуют точкам пересечения изодром — = const с изотермами Г3 = const на характеристике компрессора.
2.2. Полученные данные позволяют построить график зависимости (черт. 4):
Мощность iVTp, затрачиваемая на преодоление трения и механических потерь, может быть оценена по приближенной зависимости
<«>
I .ном
где /Утр —мощность трения и механических потерь на поминальном режиме;
Лном — частота вращения на номинальном режиме.
2.3. Величины ет для частот вращения пускового периода определяются методом графической экстраполяции зависимости ет = — /(ег), построенной по данным теплового расчета равновесных режимов (в области от режима с минимальной рабочей частотой вращения силового вала до полной нагрузки). Коэффициент rjT находится аналогичным путем.
2.4. По точкам линии «холодных» режимов на черт. 4 следует построить кривую изменения мощности (NK + NTp) в зависимости от частоты вращения при отсутствии подогрева воздуха в камере сгорания и кривые постоянных расходов топлива (£ = const).
PTM 24.020.23-74 Стр. 7
2.5. Частота вращения вала турбокомпрессора пв, при которой подается топливо в камеру сгорания и производится его зажигание, определяется по минимальной производительности форсунок и температуре газа в период пуска ТА (см. черт. 4).
2.6. Минимальную мощность, необходимую для вращения ротора турбокомпрессора с частотой вращения л„, можно определить
при совместном рассмотрении кривой WK+jVTp = n—) и кривых ■ / п \ \ /
(;VT — Nu — NTp) = /(— Jc учетом заданной программы пуска (без
учета углового ускорения).
2.7. Полная мощность пускового устройства зависит от момента инерции вращающихся масс ротора турбокомпрессора, продолжительности пуска и характеристики пускового устройства.
2.7.1. Для различных моментов пускового периода мощность может быть найдена из уравнения моментов при помощи ранее приведенных кривых и уравнений.
Для всех режимов работы турбокомпрессорного вала остается справедливым следующее уравнение моментов:
М1 + Мп у Л/, Мк Л/,р = 0, (9)
здесь
:Ит и Мп —полные моменты газовой турбины и пускового устройства, кгс • м;
Л/тр — момент для преодоления трения и других механических потерь, кгс*м;
Mj—l —момент, затрачиваемый на сообщение углового ускорения вращающимся массам, кгс*м;
Мк — момент, затрачиваемый на преодоление аэродинамического сопротивления компрессора, кгс • м:
<|0>
где
Мк и л, — момент и частота вращения компрессора в точке, где известен коэффициент полезного действия.
2.7.2. Общая продолжительность пускового периода складывается из времени, необходимого для раскручивания пусковым устройством ротора турбокомпрессора до частоты вращения, при которой производится подача и зажигание топлива ( период «холодного» разгона), времени увеличения частоты вращения с момента подачи топлива до отключения пускового устройства (период сопровождения) и времени перехода на частоту вращения холостого хода без помощи пускового устройства.
Стр. 8 РТМ 24.020.23—74
Продолжительность отдельных периодов пуска в секунду мо жет быть определена графическим интегрированием уравнения
пл
г./ Р dn
30 J мт Л4П у — Мк М1р
о
Ответственный за выпуск В. С. Розанова Редактор Н. М. Чернецова Техн. ред. //. Я. Белянина. Корректор В. Н. Шонурооа.
Сдано в набор 22.05.75. Подписано к печ. 28.08.75. Формат бум. 60 x 90'/i6-Объем У* печ. л. Тираж 500. Заказ 420. Цена 10 кои.
Редакционно-издательский отдел ЦКТИ им. И. И. Ползунов а. 194021, Ленинград, Политехническая ул., д. 24.
