Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?СТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ПРИВОДА
Данная газотурбинная установка предназначена для привода синхронных трехфазных турбогенераторов, которые вырабатывают электрическую энергию переменного тока. Трехфазные турбогенераторы входят в состав газотурбинных электростанций, предназначенных для производства и обеспечения электроэнергией промышленных и бытовых потребителей.
Основные параметры и характеристики ГТЭС представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Основные параметры и характеристики ГТЭС
ГенераторТип турбогенератораТ-16-2РУХЛЗНоминальная мощность (электрическая мощность на клеммах генератора), МВт16,0Номинальное напряжение, кВ10,5Частота вращения вала генератора, об/мин3000КПД,%,не менее97%Газотурбинная установкаЭффективный электрический КПД на выходном валу,%,не менее37%Показатели надежности- назначенный ресурс, ч, не менее120000, по техническому состоянию - до 150000- назначенный ресурс до капитального ремонта, ч, не менее25000, по техническому состоянию - до 35000
Чтобы обеспечить номинальную мощность генератора, равную 16МВт, необходимо предусмотреть потери снимаемой мощности с выходного вала газотурбинной установки. Примем запас, равный 8% от номинального значения мощности. Тогда мощность, которую необходимо обеспечить в результате проектирования двигателя будет равна Nе =17300. Частота вращения вала силовой турбины равна частоте вращения вала генератора - nnc=3000 об/мин.
2. ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАiЕТ ДВИГАТЕЛЯ
Целью термогазодинамического раiета двигателя является определение основных удельных параметров (Nеуд, Се) и расхода воздуха Gв, обеспечивающего требуемую мощность Nе. В результате раiета определяется так же температура Т* и давление Р* заторможенного потока в характерных сечениях проточной части двигателя и основные параметры, характеризующие работу его узлов.
Некоторые из параметров выбираются на основании статистических данных.
Параметры цикла двигателя pк* и Тг* задаются на основании технико-экономических требований, предъявляемых к двигателю [1].
2.1 Выбор и обоснование параметров
При проектировании двигателя, раiет ведется на определенном режиме, при котором все размеры и проходные сечения элементов и частоты вращения роторов предполагаются зафиксированными.
Выбору основных параметров двигателя предшествует определение раiетного режима, т.е. режима, при котором необходимо расiитывать двигатель.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации двигателя выбираются параметры цикла (pк* и Тг*,), а также узлов (?ВХ, ?К, ?КС, ?Г, ?Т*, ?РН, Сс) и соответствующие им режимы работы на характеристиках..
Степень повышения давления pк* в интервале 13тАж25 в значительной степени влияет в основном на удельный расход топлива Се, т.е. при повышении pк* Се снижается, а удельная мощность Ne мало меняется.
Правильный выбор параметров раiетного режима предполагает обеспечение наиболее приемлемого протекания характеристик двигателя во всем диапазоне его эксплуатационных режимов, т.е. выбор параметров раiетного режима двигателя существенно зависит от типа и назначения двигателя. В основу оптимизации параметров закладываются разные критерии (целевые функции): минимум удельного расхода топлива, максимум мощности, обеспечение надежности на чрезвычайных режимах и т.д.
При выборе параметров использовались рекомендации, приведенные в методическом пособии [1].
2.1.1 Температура газов перед турбиной
Современные достижения материаловедения и технологии, а также совершенствование систем охлаждения лопаток турбин позволили существенно повысить допустимые значения Тг*. Тенденция к большему повышению Тг* в газотурбинных установках объясняется, прежде всего, тем, что это позволяет существенно повысить удельную мощность, и, следовательно, уменьшить массу и габаритные размеры двигателя. При этом существенно снижается и удельный расход топлива, что наглядно представлено на рисунках 1.1 и 1.2.
С учетом использования конструкционных материалов двигателя - прототипа выбираем несколько значений Тг1* = 1250 К, Тг2* = 1300 К, Тг3* = 1357 К, Тг4* = 1400 К, Тг5* = 1450 К.
2.1.2 Степень повышения полного давления в компрессоре
Рассмотрим рисунок 1.1, на котором изображена зависимость удельной мощности двигателя от температуры и pк*. При Тг* = 1357 К, оптимальное значение степени повышения давления в компрессоре pк*ОПТ, которое соответствует максимуму удельной мощности, составляет . При этом экономическое значение pк*ЭК, соответствующее минимуму расхода топлива, составляет , что видно из рисунка 1.2. Более высоким значениям температуры Тг* соответствуют большие значения pк*ЭК и pк*ОПТ.
Рисунок 2.1- Зависимость Рисунок 2.2- Зависимость расхода топлива
мощности от параметров рабочего от параметров рабочего процесса Н=0; М=0, Н =11; М=0,7 Н=0; М=0, Н =11; М=0,7
Несмотря на благоприятное влияние повышения pк* на удельные параметры двигателя, применение больших значений pк* ограничиваются усложнением конструкции, увеличением массы и габаритов двигателя. Выбор высоких значений pк* при проектировании двигателей малой мощности приводит к получению малых высот лопаток последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины. Это приводит в свою очередь к росту потерь энергии из-за роста относительных радиальных зазоров, уменьшения значения числа Рейнольдса и понижения относительной точности изготовления пера лопаток.
2.1.3 КПД турбины и компре