Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет – УПИ»

Кафедра «Турбины и двигатели»

Лабораторная работа №1

«Тепловое испытание газотурбинной установки»

Вариант 2.2

Преподаватель: Комаров О.В.

Студент: Анкудинов А.В.

Группа: Т – 53043

2007

ВВЕДЕНИЕ

Тепловое испытание - одно из множества возможных видов экспериментальных исследований, проводимых на газотурбинных установках (ГТУ).

Цель испытаний – определение основных характеристик ГТУ: развиваемой полезной мощности и топливной экономичности, количественно выражающейся в величине эффективного КПД.

На стадии отработки конструкции ГТУ задача тепловых испытаний – получение данных об эффективности новых конструкторских решений, предлагаемых разработчиками, а также проверка соответствия характеристик ГТУ требованиям, сформулированным в задании на проектирование.

На стадии эксплуатации ГТУ задача тепловых испытаний – определение фактических характеристик агрегата, меняющихся с течением времени под действием эксплуатационных факторов, т.е. оценка ее технического состояния, а также получение данных о результативности модернизаций, проводимых для улучшения показателей.

Принципы проведения тепловых испытаний стационарной ГТУ должны удовлетворять требованиям основного нормативного документа – ГОСТ 20440-75 «Установки газотурбинные. Методы испытаний». При этом следует учитывать требования ГОСТ 21199-75 «Установки газотурбинные. Общие технические характеристики» и

ГОСТ 28775-90 «Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические характеристики».

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

Испытания проводятся на стенде завода-изготовителя, площадка которого расположена в городской черте.

Эти обстоятельства повлекли возникновение ряда достаточно серьезных проблем и потребовали включения в принципы организации испытаний особых приемов их разрешения.

Проблема 1. В городской черте отсутствует магистральный газопровод высокого давления, к которому должен был быть подключен нагнетатель природного газа, приводимый во вращение испытуемой ГТУ.

Работа нагнетателя на воздухе, используемая иногда для получения его газодинамических характеристик, задачу поглощения полной мощности, развиваемой ГТУ, не решает.

Традиционно при стендовых испытаниях турбоустановок и других двигателей большой мощности такого рода проблему решают применением специальных нагрузочных устройств: электрических или гидравлических тормозов, обеспечивающих при заданном балансе крутящих и тормозных моментов требуемые частоты вращения роторов.

Для рассматриваемых испытаний завод-изготовитель применил другой вид нагрузочного устройства – воздушный нагрузочный компрессор (ВНК) осевого типа собственного изготовления.

Контур ВНК по воздуху был выполнен разомкнутым, т.е. воздух забирался из атмосферы и после ВНК сбрасывался в атмосферу.

Это исключило задачу охлаждения воздуха после ВНК и тем самым существенно упростило испытательный стенд и уменьшило его габариты.

Решение проблемы нагружения ГТУ применением ВНК привело, в свою очередь, к возникновению проблемы неполной согласованности газодинамической характеристики этого компрессора и характеристики силовой турбины.

Указанная несогласованность проявилась в том, что рабочие значения частот вращения ротора силовой турбины при испытаниях составили 5875…6187 об/мин, тогда как номинальное значение – 5500 об/мин.

Этот факт повлек два последствия.

Во-первых, потребовалось изменить настройку автомата безопасности силового вала.

Во-вторых, из-за смещения рабочего диапазона частот вращения силовая турбина имела пониженные КПД, т.к. работала при неоптимальных значениях характеристического коэффициента (U/Cф).

Проблема 2. Для обеспечения ГТУ топливом необходим природный газ с давлением несколько выше давления воздуха, поступающего из циклового компрессора в камеру сгорания.

Для данной ГТУ давление воздуха составляло 9,44…11,87 кгс/см2, а давление топливного газа – 12,05…13,85 кгс/см2.

Для ГТУ на заводском стенде в городской черте топливный газ получают из магистралей городских газовых сетей, в которых газ имеет относительно невысокое давление – 6 кгс/см2.

Для того чтобы иметь топливный газ требуемого давления, в состав комплекса оборудования испытательного стенда была включена дополнительная система, содержащая дожимной нагнетатель (ДН) – центробежный компрессор, повышающий давление газа из городской магистрали до необходимого давления. ............