USD 73.7663

0

EUR 86.8451

0

BRENT 73.44

0

AИ-92 45.72

+0.01

AИ-95 49.61

+0.03

AИ-98 56.37

+0.02

ДТ 49.75

0

5 мин
143
0

Расчёт энергетических характеристик газотурбинного привода теплоэлектростанции ЭГ-6000 для целей оценки качества ремонта и технического состояния в условиях эксплуатации

Расчёт энергетических характеристик газотурбинного привода теплоэлектростанции ЭГ-6000 для целей оценки качества ремонта и технического состояния в условиях эксплуатации

Статья содержит методический материал позволяющий решить одну из актуальнейших проблем эксплуатации систем подготовки и транспорта углеводородного сырья. Проблема заключается в достоверном определении технического состояния и качества ремонта энергетического оборудования служащего не только для обеспечения технологических нужд, но и для реализации задач программу энергосбережения в части утилизации попутного нефтяного газа. В статье предложена методика расчета номинальных параметров газотурбинных двигателей (ГТД) ГТЭ-6,3/МС, установленных на теплоэлектростанции «Мотор Сич ЭГ 6000Т-Т10500-3ВН М1УХЛ1», источником топлива которой является попутный нефтяной газ Тямкинского месторождения Уватского района, Тюменской области. Теплоэлектростанция используется для обеспечения собственных нужд систем подготовки и транспорта углеводородного сырья. На основе ограниченного количества номинальных параметров ГТД завода-изготовителя авторы разработали методику расчета номинальных параметров по всей проточной части двигателя.


Анализ номинальных параметров проектируемых газотурбинных двигателей (ГТД) показывает, что заводы-изготовители предоставляют заказчику ограниченное количество номинальных параметров ГТД. В связи с этим несомненна актуальность результатов расчета номинальных параметров по всей проточной части двигателя. При проведении приёмочных испытаний ГТД у заказчика появляется возможность проверить соответствие фактических номинальных параметров проектным параметрам и достоверно оценить техническое состояние ГТД. В свою очередь это позволит обеспечить надёжную работу систем подготовки и транспорта углеводородного сырья. 

В статье представлены методика, алгоритм и результаты расчета номинальных параметров всей проточной части газотурбинного двигателя (ГТД) ГТЭ-6,3/МС, входящего в состав теплоэлектростанции (ТЭС) «Мотор Сич ЭГ 6000Т-Т10500-3ВН М1УХЛ1» изготовителя АО «Мотор Сич» г. Запорожье, Украина. 

Для обеспечения производственных процессов подготовки и транспорта углеводородного сырья на промплощадке Тямкинского месторождения предназначена теплоэлектростанция оснащенная газотурбинным двигателем, электрогенератором и котлом-утилизатором тепла продуктов сгорания, уходящих из силовой турбин. 

Общий вид газотурбинного двигателя ГТЭ-6,3/МС представлен на рисунке 1.  

рис 1.jpg

ГТД – трехвальный, предназначен для привода синхронного генератора электростанции, что обеспечивается передачей крутящего момента от ведущего вала свободной турбины через редуктор и валопровод с фрикционной и мембранной муфтами на вал генератора.

На рисунке 2 представлена принципиальная схема ГТД с номинальными термогазодинамическими параметрами.

рис 1.jpg

В таблице1 представлено ограниченное количество номинальных параметров ГТД.

рис 1.jpg

Для расчёта дополнительных параметров разработана методика и составлены уравнения по данным литературы [1, 2, 3].

Расход воздуха:

 рис 1.jpg

Номинальный расход реального топлива:        

рис 1.jpg

 Теоретически необходимое количество воздуха на 1 кг топлива:

рис 1.jpg
В формуле (5) неизвестно среднее значение удельной теплоёмкости продуктов сгорания в интервале температур Тs (таблица 1) и Тs'.

Среднее значение удельной теплоёмкости продуктов сгорания:

рис 1.jpg

Температура за компрессором высокого давления (КВД):

рис 1.jpg

где, исходя из вышеуказанного метода  итерации принимаем Tz=1270K и определяем t = (Тz +T's)/2 – 273 = (1270+876)/2 – 273=800°С. Тогда:

рис 1.jpg

КПД камеры сгорания определим по формуле:

рис 1.jpg

где, при значении t = (Тz +Tс)/2 – 273 = (1265+724)/2 – 273=721,5°С:

СPсм=1,03721,5×9,355×10-5+721,52×3,7×10-7-721,53×2,77×10-10=1,1904 кДж/кг·°С.

Эффективный КПД агрегата:

рис 1.jpg

 Коэффициент политропного процесса повышения давления воздуха в осевом компрессоре:

рис 1.jpg

При значении коэффициента адиабатного процесса повышения давления воздуха (к = 1,4) в осевом компрессоре:

рис 1.jpg

рис 1.jpg

где, исходя из вышеуказанного метода  итерации принимаем T'z=964K и определяем

t = (Тz +T's)/2 – 273 = (1265+964)/2 – 273=841,5°С.

Тогда:

рис 1.jpg

рис 1.jpg

рис 1.jpg

рис 1.jpg

Для проверки достоверности разработанной методики определения термодинамических параметров проточной части газотурбинного привода ГТЭ-6,3/МС составлена таблица 2.

В таблице 2 приведены заводские и расчетные значения мощности и КПД узлов газотурбинного привода ГТЭ-6,3/МС: компрессора низкого давления (КНД); компрессора высокого давления (КВД); камеры сгорания (КС); турбины высокого давления (ТВД); турбины низкого давления (ТНД); турбины силовой (ТС).

рис 1.jpg

После капитального ремонта необходимо провести испытания газотурбинного привода для определения номинальных параметров, отремонтированного, и сравнивать текущее значение параметров с номинальными параметрами этого агрегата, а не нового. Проверка по общим результирующим параметрам доказывает достоверность методики контроля номинальных параметров газотурбинного двигателя ГТЭ-6,3/МС. По изменению эффективной мощности и КПД ГТЭ-6,3/МС можно оценить изменение технического состояния в зависимости от регулирования режимов работы ГПА и (или) зарождения и развития неисправностей. Необходимо различать изменение Nе и ηе при регулировании режима работы и при появлении неисправности. Поэтому каждое исследование проводится при идентичных условиях: частота вращения роторов, температура наружного воздуха, режим работы генератора, отборы воздуха должны быть идентичными.

Заключение

Рассчитанные по разработанной методике параметры газотурбинного двигателя имеют погрешность в сравнении с заводскими данными не более 4% по КПД и 1% по мощности, что говорит о возможности применения разработанного алгоритма для целей контроля качества проводимых ремонтов и диагностики технического состояния газотурбинного двигателя ГТЭ-6,3/МС в условиях эксплуатации. Расширенный ряд определяемых параметров позволяет повысить достоверность и глубину диагностических исследований, что положительно сказывается на общей надёжности не только газотурбинного привода, но и всей системы подготовки и транспорта углеводородного сырья Тямкинского месторождения.

 

Литература

1.        Чекардовский М.Н., Чекардовский С.М., Илюхин К.Н. и др. Сравнительный анализ методик определения термогазодинамических параметров работы газоперекачивающих агрегатов. // Сб. докл. научн. – практ. конф., посвященной 30летию ТюмГАСА. – М: 2001. С. 459 – 472.

2.       Поршаков Б. Н., Бикчентай Р. Н., Романов Б. А. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности).  - М.: Недра, 1987 - 351 с.

3.       Чекардовский М. Н. Методология контроля и диагностики  энергетического оборудования системы теплогазоснабжения. – СПб.: ООО «Недра», 2001. –145с.





Статья «Расчёт энергетических характеристик газотурбинного привода теплоэлектростанции ЭГ-6000 для целей оценки качества ремонта и технического состояния в условиях эксплуатации» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№9, 2016)

Авторы:
Читайте также