СТО Газпром 2-2.3-250-2008

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-2.3-250-2008

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТО Газпром 2-2.3-250-2008

 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Дочернее открытое акционерное общество «Оргэнергогаз»

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром экспо»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

МЕТОДИКА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЫХОДНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГТУ АГРЕГАТА ГПА-Ц-8, ГПУ-10, ГПУ-16

СТО Газпром 2-2.3-250-2008

Дата введения - 2009-06-15

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН

Дочерним открытым акционерным обществом «Оргэнергогаз»

 

 

2 ВНЕСЕН

Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»

 

 

3 УТВЕРЖДЕН

Распоряжением ОАО «Газпром» от 30 сентября 2008 г. № 333

И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

с 15.06.2009

 

 

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

Содержание

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Сокращения и обозначения

5 Основные положения

6 Подготовка и порядок проведения измерений

7 Расчет параметров атмосферы и размерностей

8 Алгоритм расчета выходных показателей газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8 и ГПУ-10

9 Алгоритм расчета выходных показателей газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата типа ГПУ-16

Приложение А (справочное)

Приложение Б (справочное)

Приложение В (справочное)

Библиография

 

Введение

Настоящий стандарт разработан в рамках Программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Газпром» на 2007 год, утвержденной Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 07 февраля 2007 г. № 01-12, и на основании п. 4.2 Перечня приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006-2010 гг., утвержденного Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 11 октября 2005 г. № 01-106.

Основной целью работ, проводимых по настоящему стандарту, является получение характеристик фактического технического состояния газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16 на компрессорных станциях магистральных газопроводов ОАО «Газпром» на основе использования результатов измерений их выходных показателей штатной измерительной аппаратурой.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт предназначен для определения основных выходных показателей (мощность, коэффициент полезного действия, коэффициент технического состояния и др.) газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16 на компрессорных станциях магистральных газопроводов ОАО «Газпром», в частности:

газотурбинных двигателей НК-14СТ-8 авиационного типа, являющихся приводом газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-8 и ГПА-Ц-8Б (составляют групповой тип газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-8);

газотурбинных двигателей ДР-59Л судового типа, являющихся приводом газоперекачивающих агрегатов ГПУ-.10 и ГПУ-10-01 (составляют групповой тип газоперекачивающих агрегатов ГПУ-10);

газотурбинных двигателей ДЖ-59Л2 судового типа, являющихся приводом газоперекачивающих агрегатов ГПУ-16 (составляют групповой тип газоперекачивающих агрегатов ГПУ-16).

1.2 Изложенная в настоящем стандарте методика предназначена для использования при контрольных регламентных (эксплуатационных) и периодических испытаниях газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16.

1.3 Настоящий стандарт рекомендуется использовать после проведения приемочных испытаний новых, а также прошедших ремонт или реконструкцию газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16 при наличии в формулярах их газотурбинных двигателей данных по частоте вращения роторов высокого и низкого давления и параметрам рабочего цикла, соответствующих последнему сдаточному испытанию.

1.4 Настоящий стандарт предназначен для определения выходных показателей газотурбинных установок в диапазоне температур атмосферного воздуха от минус 50 °С до плюс 40 °С и диапазоне загрузки газотурбинной установки от 60 % до 100 %.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5542-87 Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 20440-75 Установки газотурбинные. Методы испытаний

ГОСТ 28775-90 Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические условия

ГОСТ Р 51852-2001 (ИСО 3977-1-97) Установки газотурбинные. Термины и определения

ГОСТ Р 52200-2004 (ИСО 3977-2:1997) Установки газотурбинные. Нормальные условия и номинальные показатели

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочные документы заменены (изменены), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененными (измененными) документами. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения в соответствии с ГОСТ 16504, ГОСТ 20440, ГОСТ 28775, ГОСТ Р 51852, ГОСТ Р 52200, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 эффективная (фактическая) мощность: Мощность на эксплуатационном режиме, которую развивает газотурбинная установка при фактическом техническом состоянии проточной части газотурбинного двигателя.

3.2 эталонная мощность: Мощность на эксплуатационном режиме, которую развивала бы газотурбинная установка при номинальном техническом состоянии проточной части газотурбинного двигателя.

3.3 коэффициент технического состояния (по мощности): Величина, равная отношению значений эффективной (фактической) и эталонной мощностей газотурбинной установки на номинальном режиме работы.

3.4 располагаемая мощность: Мощность, которую может развивать газотурбинная установка при фактических значениях параметров атмосферы, коэффициента технического состояния и заданных эксплуатационных ограничениях.

3.5 коэффициент загрузки: Величина, равная отношению значений эффективной (фактической) и располагаемой мощностей газотурбинной установки.

3.6 эффективный коэффициент полезного действия: Отношение (в сопоставимых единицах) величины полезной работы, производимой газотурбинной установкой за единицу времени, к затраченной за то же время энергии топлива, определенной по его низшей теплоте сгорания.

3.7 базовый параметр: Параметр, принятый для идентификации мощности, развиваемой газотурбинной установкой независимо от технического состояния проточной части газотурбинного двигателя.

3.8 управляющий параметр: Параметр, принятый для определения степени загруженности (по мощности) газотурбинной установки.

4 Сокращения и обозначения

4.1 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ГПА

- газоперекачивающий агрегат;

ГТУ

- газотурбинная установка;

КВД

- компрессор высокого давления;

КНД

- компрессор низкого давления;

КПД

- коэффициент полезного действия;

КС

- компрессорная станция;

МСКУ

- микропроцессорная система контроля и управления;

ОК

- осевой компрессор;

ТВД

- турбина высокою давления,

ТНД

- турбина низкого давления.

4.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения и индексы:

n

- частота вращения;

Nе

- эффективная (фактическая) мощность;

р

- давление.

Тt

- температура (по шкале Кельвина и шкале Цельсия соответственно);

Gтг

- расход топливного газа (массовый);

Qтг

- расход топливного газа (объемный);

Kзагр.

- коэффициент загрузки;

KN

- коэффициент технического состояния (по мощности);

- низшая теплота сгорания топливного газа;

d

- относительное изменение параметра;

hе

- эффективный КПД;

j

- относительная влажность воздуха;

a

- атмосферный воздух;

вд

- высокое давление;

зад

- заданное;

изб

- избыточное;

нд

- низкое давление;

прив.

- приведенное;

расч.

- расчетное;

расп.

- располагаемая;

тг

- топливный газ;

тн

- турбина нагнетателя (силовая турбина);

фор.

- формулярное (значение параметра);

эт.

- эталонная;

0

- значение параметра при номинальном режиме работы газотурбинной установки;

1

- значение параметра на входе в ТВД;

2

- значение параметра на выходе из ТНД;

3

- значение параметра на входе в ОК;

4

- значение параметра на выходе из ОК.

5 Основные положения

5.1 При определении выходных показателей ГТУ используются данные штатных измерительных приборов, входящих в МСКУ ГПА.

5.2 Для контроля достоверности замера температуры воздуха на входе ОК газотурбинного двигателя штатным прибором из состава МСКУ дополнительно используется цифровой термометр (с электрическим выходом) погрешностью не более 0,5 %, установка которого может производиться как на работающем, так и на неработающем ГПА.

5.3 Для контроля достоверности замера атмосферного давления штатным прибором из состава МСКУ дополнительно используется штатный барометр (например, БАММ-1 или др.), установленный в химической лаборатории КС или линейно-производственного управления магистральных газопроводов дочернего общества ОАО «Газпром», эксплуатирующего ГПА.

5.4 Физические характеристики перекачиваемого природного газа (низшая теплота сгорания, плотность при нормальных условиях) определяются на основании исследований проб природного газа, проводимых химической лабораторией КС или линейно-производственного управления магистральных газопроводов дочернего общества ОАО «Газпром», эксплуатирующего ГПА.

5.5 Используемые измерительные приборы и датчики должны находиться в исправном техническом состоянии и своевременно проходить поверку в соответствии с ПР 51-00159093-004-96 [1] и ПР 50.2.006-94 [2].

5.6 Законы регулирования, базовые и управляющие параметры ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Законы регулирования, базовые и управляющие параметры

Тип ГПА

Закон регулирования

Базовый параметр

Управляющий параметр

ГПА-Ц-8

nвд = var

р4

nвд

ГПУ-10

nнд

ГПУ-16

р4

5.7 Методика по определению выходных показателей ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8, ГПУ-10 и ГПУ-16 разработана с учетом методических указаний ПР-51-31323949-43-99 [3].

6 Подготовка и порядок проведения измерений

6.1 Перечень исходных параметров, необходимых для выполнения расчетов, а также допустимые значения погрешностей средств измерений приведены в таблице 2.

6.2 Перечень параметров-констант, используемых при расчете выходных показателей ГТУ, приведен в таблице 3.

6.3 Перед проведением измерений ГТУ должна находиться на стационарном режиме работы не менее 30 мин.

6.4 Измерения проводят при стационарном режиме работы ГТУ, когда отклонения параметров не превышают значений погрешностей, указанных в таблице 2.

Таблица 2

Исходные параметры для проведения расчетов

Наименование параметра

Обозначение

Размерность

Погрешность средств измерений

Атмосферное давление

pа

мм рт. ст. (кПа)

± 1 мм рт. ст.

(± 0,133322 кПа)

Температура атмосферного воздуха

tа

°С

± 0,2 °С

Температура воздуха на входе в ОК

t3

°С

± 0,2 °С

Разряжение на входе в ОК

Dpвсас.

кПа

± 0,25 %

Относительная влажность атмосферного воздуха

a

%

±2%

Давление воздуха на выходе из ОК (избыточное)1

р4

кгс/см2

0,25%

Частота вращения ротора высокого давления

nвд

мин-1

± 10 мин-1

Частота вращения ротора низкого давления2

nнд

мин-1

± 10 мин-1

Частота вращения турбины нагнетателя3

nтн

мин-1

± 10 мин-1

Низшая теплота сгорания топливного газа

кДж/кг

-

Плотность топливного газа

r

кг/м3

-

1 Не используется для ГТУ агрегатов типа ГПУ-10.

2 Не используется для ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8.

3 Используется для ГТУ агрегатов типа ГПУ-16.

6.5 При проведении испытаний система подогрева воздуха на входе в ОК двигателя должна быть отключена, отбор воздуха за КВД для нужд КС должен быть закрыт.

Таблица 3

Параметры-константы

Наименование параметра

Обозначение

Размерность

Мощность номинальная4

кВт

Мощность максимальная

кВт

Атмосферное давление

мм рт. ст. (кПа)

Температура воздуха на входе в ОК

()

°С(K)

Температура перед ТВД номинальная /максимальная5

/

K

Частота вращения ротора высокого давления, соответствующая номинальной мощности4

мин-1

Частота вращения ротора низкого давления, соответствующая номинальной мощности6

мин-1

Давление воздуха на выходе из ОК (абсолютное)

кгс/см2

Низшая теплота сгорания топливного газа

кДж/кг

4 Определяется по данным формуляра газотурбинного двигателя, полученным при проведении его приемо-сдаточных испытаний.

5 Используется для ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8.

6 Используется для ГТУ агрегатов типа ГПУ-10 и определяется по данным формуляра газотурбинного двигателя.

6.6 Измерения параметров проводятся в нескольких режимах (не менее четырех), ранжированных по мощности в пределах эксплуатационного диапазона.

6.7 Продолжительность всего цикла измерений не превышает 15 мин.

7 Расчет параметров атмосферы и размерностей

7.1 Относительное изменение температуры воздуха на входе в ОК рассчитывается по формуле

.                                                             (7.1)

Примечание - при отсутствии замера температуры t3 допускается принимать t3 = tа при выключенной системе подогрева воздуха на входе в ОК.

7.2 Относительное изменение атмосферного давления рассчитывается по формуле

.                                                         (7.2)

7.3 Пересчет температуры производится по формуле

Ti = ti +273,15,                                                                 (7.3)

где: i = а, 1, 2, 3, 4.

7.4 Давление на входе в ОК определяется по формуле

p3 = pа - 0,010197 - Dpвсас.                                                   (7.4)

Примечание - при отсутствии замера разряжения на входе в ОК Dpвсас. допускается принимать Dpвсас. = 250 мм вод. ст. = 2,4516625 кПа.

7.5 Массовый Gтг и объемный Qтг расходы топливного газа взаимосвязаны в виде

Gтг = pQтг.                                                                   (7.5)

8 Алгоритм расчета выходных показателей газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц-8 и ГПУ-10

8.1 Методика расчета выходных показателей ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8 и ГПУ-10 основана на использовании относительных изменений измеряемых и рассчитываемых параметров в уравнениях, описывающих рабочие процессы, протекающие в ГТУ.

8.2 Относительное изменение частоты вращения ротора высокого давления при текущем режиме работы ГТУ определяется по формуле

.                                                         (8.1)

8.3 Относительное изменение эффективной мощности ГТУ определяется зависимостями вида

,                                             (8.2)

где:  и  -

коэффициенты влияния на мощность ГТУ соответственно базового параметра X, температуры воздуха на входе в ОК и

 

атмосферного давления для закона регулирования по базовому параметру Х = var;

dХdТ3 и dpа -

относительные изменения соответственно базового параметра X, температуры воздуха на входе в ОК и атмосферного давления для текущего режима работы ГТУ.

Принадлежность базового и управляющего параметров для ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8 и ГПУ-10 приведена в таблице 1, численные значения коэффициентов влияния на мощность ГТУ приведены в таблицах А.1 и Б.1 приложений А и Б соответственно.

8.4 Эффективная мощность ГТУ определяется по формуле

.                                                                 (8.3)

8.5 Относительное изменение давления на выходе из ОК для эталонной мощности ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8 рассчитывается по формуле

,                                          (8.4)

где:  и  -

коэффициенты влияния на давление р4, соответственно температуры воздуха на входе в ОК, атмосферного давления

 

и частоты вращения ротора высокого давления для закона регулирования по управляющему параметру (nвд);

dnвд. -

относительное изменение частоты вращения ротора высокого давления при текущем режиме работы ГТУ, которое определяется по формуле (8.1).

8.6 Относительное изменение эталонной мощности ГТУ

8.6.1 Относительное изменение эталонной мощности ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8 определяется в виде

,                                        (8.5)

где:  и  -

коэффициенты влияния на мощность ГТУ соответственно давления на выходе из ОК, температуры воздуха на входе в ОК

 

и давления атмосферного воздуха для закона регулирования по базовому параметру (р4);

 -

определяется по формуле (8.4).

8.6.2 Относительное изменение эталонной мощности ГТУ агрегата типа ГПУ-10 определяется в виде

,                                          (8.6)

где:  и  -

коэффициенты влияния на мощность ГТУ соответственно частоты вращения ротора высокого давления, температуры

 

воздуха на входе в ОК и давления атмосферного воздуха для закона регулирования по базовому параметру (nнд).

8.7 Эталонная мощность ГТУ рассчитывается по формуле

.                                                                (8.7)

8.8 Коэффициент технического состояния ГТУ (по мощности) рассчитывается по формуле

.                                                                          (8.8)

8.9 Расход топливного газа ГТУ определяется по формуле

,         (8.9)

где:  и  -

коэффициенты влияния на расход топливного газа соответственно фактической (эффективной)

 

мощности ГТУ, температуры воздуха на входе в ОК, атмосферного давления и низшей теплоты сгорания топливного газа для закона регулирования Nе = var,

 -

расход топливного газа при номинальном режиме работы ГТУ;

 -

КПД при номинальном режиме работы ГТУ;

 -

низшая теплота сгорания топливного газа (в

 

соответствии с ГОСТ 5542 и ГОСТ Р 52200 =50000 кДж/кг);

 -

относительное изменение значения низшей теплоты сгорания топливного газа.

8.10 Эффективный КПД ГТУ определяется по формуле

.                                                                    (8.10)

8.11 Располагаемая мощность ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8 определяется по формуле

,                              (8.11)

где:  -

относительное изменение температуры на входе в ТВД, причем  и  - значения соответственно максимальной и номинальной

 

температуры на входе в ТВД, которые для двигателя НК-14СТ при расчетах принимаются равными 1240 K и 1210 K;

 и -

коэффициенты влияния на мощность ГТУ соответственно температуры воздуха на входе в ОК, атмосферного давления и

 

температуры на входе в ТВД для закона регулирования T1 = var.

8.12 Располагаемая мощность ГТУ агрегата типа ГПУ-10 определяется по формуле

,                               (8.12)

где:  -

относительное изменение частоты вращения ротора высокого давления, причем  и  (максимальная и номинальная

 

частоты вращения соответственно) берутся из формуляра двигателя (для базового случая );

 и  -

коэффициенты влияния на мощность ГТУ соответственно температуры воздуха на входе в ОК, атмосферного давления и

 

частоты вращения ротора высокого давления для закона регулирования nвд = var.

8.13 Примеры расчета выходных показателей ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8 и ГПУ-10 приведены в приложениях А и Б соответственно.

9 Алгоритм расчета выходных показателей газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата типа ГПУ-16

9.1 Перед проведением расчетов необходимо, используя формулярные данные двигателя ДЖ-59Л2, построить следующие его характеристики:

- зависимость приведенной мощности от давления воздуха на выходе из ОК:

,                                                                  (9.1)

- зависимость приведенной мощности от температуры продуктов сгорания за ТНД:

,                                                                   (9.2)

- зависимость эффективного КПД от приведенной мощности:

.                                                                     (9.3)

9.2 Расчет приведенных параметров

9.2.1 Приведенная частота вращения ротора высокого давления определяется по формуле

,                                                         (9.4)

где: a -

коэффициент, учитывающий влажность воздуха (определяется в зависимости от текущих значений температуры атмосферного воздуха на КС и его относительной влажности j путем линейной интерполяции ее значений, представленных в таблице 4);

А =

288,15/Т3 - коэффициент пересчета.

9.2.2 Приведенное давление на выходе из КВД определяется по формуле

,                                                                  (9.5)

где: ek = р4/р3 - коэффициент пересчета, при этом давление определяется из формулы (7.4).

9.2.3 Приведенная мощность ГТУ определяется по формуле (9.1), которая может быть представлена в виде

,                                             (9.6)

где A3А2А1 и A0 - коэффициенты полинома, описывающего зависимость .

Таблица 4

Значения коэффициента a

tа, °С

j, %

20

40

60

80

100

-40

0

0

0

0

0,0005

-30

0

0

0

0,0005

0,0007

-20

0

0

0,0005

0,001

0,0014

-10

0

0,0005

0,001

0,002

0,0025

0

0

0,0015

0,0025

0,003

0,004

10

0,0015

0,0025

0,004

0,006

0,0075

20

0,003

0,006

0,008

0,012

0,015

30

0,006

0,011

0,016

0,022

0,028

40

0,01

0,019

0,028

0,038

0,048

50

0,016

0,033

0,048

0,065

0,082

9.2.4 Приведенная температура продуктов сгорания на выходе из турбины определяется по формуле

.                                                   (9.7)

9.3 Определение выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПУ-16

9.3.1 Эталонная приведенная мощность ГТУ определяется по формуле (9.2), которая может быть представлена в виде

,                                               (9.8)

где В3B2В1В0 - коэффициенты полинома, описывающего зависимость .

9.3.2 Эффективная мощность ГТУ агрегата типа ГПУ-16 определяется по формуле

.                                                      (9.9)

9.3.3 Коэффициент технического состояния ГТУ1 определяется по формуле

.                                                        (9.10)

9.4 Определение расхода топливного газа

9.4.1 Оценка приведенного расхода топливного газа производится по формуле

,                                 (9.11)

_______________________

1 Формула приводится для случая определения коэффициента технического состояния ГТУ по результатам одноразового цикла измерений. Для определения коэффициента технического состояния ГТУ по результатам нескольких циклов измерений следует построить зависимость приведенной мощности в текущих атмосферных условиях на КС от приведенной температуры на выходе из турбины и войти в нее со значением t2, соответствующим номинальной мощности двигателя. Полученное значение мощности , отнесенное к 16000 кВт, и будет искомым значением коэффициента технического состояния ГТУ

где: С3C2C1 и С0 -

коэффициенты полинома, определяющего зависимость расхода топливного газа от приведенной мощности ГТУ8, построенной на основе пересчета зависимости (9.3) по формуле

.                                                             (9.12)

___________________________

1 Как правило, данная зависимость близка к прямой, поэтому допустимо при расчетах принимать C2 = 0 и C3 = 0.

9.4.2 Расход топливного газа определяется по формуле

.                                               (9 13)

9.5 Определение эффективного КПД ГТУ

9.5.1 Оценка эффективного КПД производится по формуле

.                                                            (9.14)

9.5.2 Расчетное значение эффективного КПД

Для более точного определения значения эффективного КПД ГТУ в формуле (9.14) вместо оценки расхода топливного газа Gтг, определенного по формуле (9.13), используется значение, полученное в результате прямого замера расхода топливного газа.

9.6 Определение коэффициента загрузки ГТУ

9.6.1 Располагаемая мощность ГТУ рассчитывается по формуле

,                                                               (9.15)

если t1 меньше минус 5 °С, и:

,                                                   (9.16)

если t1 равна или выше минус 5 °С.

9.6.2 Поправка D на текущее атмосферное давление рассчитывается по формуле

,                                                          (9.17)

где: В = 101,325, если давление измеряется в кПа;

В = 760, если давление измеряется в мм рт. ст.

9.6.3 Коэффициент загрузки ГТУ агрегата типа ГПУ-16 определяется по формуле

.                                                                  (9.18)

9.7 Пример расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПУ-16 приведен в приложении В.

Приложение А
(справочное)

Пример расчета выходных показателей газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата типа ГПА-Ц-8

А.1 Относительное изменение давления воздуха на выходе из ОК (базовый параметр) определяется по формуле

.                                                           (A.1)

А.2 Относительное изменение частоты вращения ротора высокого давления при текущем режиме работы (dnвд) определяется по формуле (8.1).

А.3 Относительное изменение эффективной мощности ГТУ определяется по формуле

dNе = 1,8424 dр4 + 0,49257 dТ3 - 0,29308 dpа.                                       (А.2)

А.4 Эффективная мощность ГТУ определяется по формуле

Nе = (1 + dNе)∙.                                                             (A.3)

А.5 Относительное изменение давления на выходе из ОК для эталонной мощности определяется по формуле

 = -0,82344 dТ3 + 0,21807 dpа + 1,65813 dnвд.                                 (А.4)

А.6 Относительное изменение эталонной мощности определяется по формуле

 = 1,8424  + 0,49257 δТ3 - 0,29308 dpа.                                    (А.5)

А.7 Эталонная мощность ГТУ определяется по формуле

.                                                             (A.6)

А.8 Коэффициент технического состояния ГТУ (по мощности) определяется по формуле

.                                                                          (А.7)

А.9 Расход топливного газа определяется по формуле

.                    (A 8)

А.10 Эффективный КПД ГТУ определяется по формуле

.                                                                      (А.9)

А.11 Располагаемая эффективная мощность ГТУ определяется по формуле

.                (А.10)

В таблицах А.2 и А.3 приведены примеры расчета режимов ГТУ агрегатов типа ГПА-Ц-8, работающих при различных атмосферных условиях и уровнях загрузки, причем в таблице А.3 режим № 4 выполнен в режиме коррекции эффективной мощности до максимально допустимого значения температуры газа перед ТВД для двигателя НК-14СТ.

Таблица А.1

Численные значения используемых коэффициентов влияния ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8

Закон регулирования

Коэффициенты влияния

P4 = var

1,8424

0,49257

0,29308

-

-

-

-

-

-

-

-

nвд = var

-

-

-

-0,82344

0,21807

1,65813

-

-

-

-

-

T1 = var

-

-3,043126

1,81067

-

-

-

3,5897

-

-

-

-

Nе = var

-

-

-

-

-

-

-

0,77427

0,1

-0,27807

-0,987

Таблица А.2

Результаты расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8

Номер ГПА

pа, мм рт. ст.

t3,°С

, кгс/см2

, кгс/см2

Nе, кВт

hе

Qтг, м3

, кВт

Kзагр.

KN

1

749,0

15,5

7,9754

7,9754

7885,6

0,2836

3013,0

7903,2

0,9978

0,8578

2

749,0

15,5

7,9754

7,9754

7885,6

0,3101

2755,6

8871,1

0,8889

0,9628

3

735,0

21,5

8,0262

8,0262

8091,6

0,3166

2769,2

8265,4

0,9790

0,9874

4

735,0

21,2

7,7223

7,7223

7810,1

0,2947

2872,2

7760,8

1,0064

0,9241

5

735,0

20,2

7,2206

7,2206

6285,9

0,2522

2700,9

6813,1

0,9226

0,8024

6

735,0

13,1

7,9344

7,9344

7349,3

0,2650

3005,2

7434,4

0,9886

0,8130

Окончание таблицы А.2

Номер ГПА

nвд, мин-1 для 

nвд, мин-1 для 

Для 

,°С

, K

Для 

nвд, мин-1

р4, кгс/см2

t2,°C

T1, K

1

8194,0

8194,0

8200,2

7,9859

701,5

1239,2

702,1

1240,0

2

7891,0

7891,0

8200,2

8,5594

671,0

1200,4

700,8

1240,0

3

7944,0

7944,0

7997,1

8,1292

696,7

1233,2

701,8

1240,0

4

7811,0

7811,0

7795,3

7,6937

704,0

1242,1

702,5

1240,0

5

7891,0

7891,0

8090,9

7,5426

684,6

1214,6

703,8

1240,0

6

8191,0

8191,0

8222,8

7,9865

699,7

1236,0

702,8

1240,0

Таблица А.3

Результаты расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПА-Ц-8 (с коррекцией оборотов ротора высокого давления)

Номер ГПА

pа, мм рт. ст.

t3,°С

, кгс/см2

, кгс/см2

Nе, кВт

hе

Qтг, м3

, кВт

Kзагр.

KN

1

749,0

15,5

7,9754

7,9754

7885,6

0,2836

3013,0

7903,2

0,9978

0,8578

2

749,0

15.5

7,9754

7,9755

7885,6

0,3101

2755,6

8871,1

0,8889

0,9628

3

735,0

21,5

8,0262

8,0263

8091,6

0,3166

2769,2

8265,4

0,9790

0,9874

4

735,0

21,2

7,7223

7,7237

7760,8

0,2942

2858,3

7760,8

1,0000

0,9241

5

735,0

20,2

7,2206

7,2207

6285,9

0,2522

2700,9

6813,1

0,9226

0,8024

6

735,0

13,1

7,9344

7,9345

7349,3

0,2650

3005,2

7434,4

0,9886

0,8130

Окончание таблицы А.3

Номер ГПА

nвд, мин-1 для 

nвд, мин-1 для 

Для 

, °С

, K

Для 

Примечание

nвд, мин-1

р4, кгс/см2

t2,°C

T1, K

1

8194,0

8194,0

8200,2

7,9859

701,5

1239,2

702,1

1240,0

-

2

7891,0

7891,0

8200,2

8,5594

671,0

1200,4

700,8

1240,0

-

3

7944,0

7944,0

7997,1

8,1292

696,7

1233,2

701,8

1240,0

-

4

7811,0

7795,3

7795,3

7,6937

702,4

1240,0

702,5

1240,0

Режим коррекция

5

7891,0

7891,0

8090,9

7,5426

684,6

1214,6

703,8

1240,0

-

6

8191,0

8191,0

8222,8

7,9865

699,7

1236,0

702,8

1240,0

-

Приложение Б
(справочное)

Пример расчета выходных показателей газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата типа ГПУ-10

Б.1 Относительное изменение частоты вращения ротора высокого давления определяется по формуле (8.1). Относительное изменение частоты вращения ротора низкого давления при текущем режиме работы определяется по аналогичной формуле

.                                                       (Б.1)

Б.2. Относительное изменение эффективной мощности:

dNе = 3,9467 dnнд - 1,4676 dT3 + 2,2046 dpа.                                         (Б.2)

Б.3 Эффективная мощность ГТУ определяется по формуле

Nе = (1 + dNе) ∙ .                                                            (Б.3)

Б.4 Относительное изменение эталонной мощности:

d = 6,4578 dnвд - 2,7364 dТ3 + 2,2046 dpа.                                        (Б.4)

Б.5 Эталонная мощность ГТУ:

 = (1 + d) ∙ .                                                       (Б.5)

Б.6 Коэффициент технического состояния ГТУ по мощности:

.                                                                     (Б.6)

Б.7 Расход топливного газа:

.              (Б.7)

Б.8 Эффективный КПД:

,                                                                   (Б.8)

Б.9 Располагаемая мощность ГТУ определяется в виде

.                        (Б.9)

В таблицах Б.2 и Б.3 приведены примеры расчета режимов ГТУ агрегатов типа ГПУ-10, работающих при различных атмосферных условиях и уровнях загрузки, причем в таблице Б.3 режим № 2 выполнен в режиме коррекции мощности двигателя ДР-59Л.

Таблица Б.1

Численные значения используемых коэффициентов влияния ГТУ агрегата типа ГПУ-10

Закон регулирования

Коэффициент влияния

nнд = var

3,9467

-1,4676

2,2046

-

-

-

-

-

nвд = var

-

-2,7364

2,2046

6,4578

-

-

-

-

Nе = var

-

-

-

-

0,6874

0,1384

-0,5153

-0,9722

Таблица Б.2

Результаты расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПУ-10

Номер ГПА

pа, мм рт. ст.

t3,°C

Режимные параметры

Nе, кВт

Qтг, м3

hе

nвд, мин-1

nнд, мин-1

1

760,0

25,0

7350,0

5755,0

10000,0

4108,3

0,2650

1

756,0

-10,0

7230,0

5774,5

11740,5

4629,4

0,2761

1

745,0

15,0

7065,0

5422,8

7778,9

3560,2

0,2379

1

740,0

0,0

7110,0

5567,6

9365,3

4005,0

0,2546

5

740,0

0,0

7250,0

5567,6

9365,3

4352,4

0,2343

Окончание таблицы Б.2

Номер ГПА

, кВт

Kзагр.

KN

Для 

nнд, мин-1

nвд, мин-1

1

10000,0

1,0000

1,0000

5755,0

7350,0

1

11500,0

1,0209

0,9750

5739,4

7201,9

1

10220,3

0,7611

0,9750

5778,8

7350,0

1

11421,2

0,8200

0,9750

5867,4

7350,0

5

10124,6

0,9250

0,8643

5678,3

7350,0

Таблица Б.3

Результаты расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПУ-10 (с коррекцией оборотов ротора низкого давления)

Номер ГПА

pа, мм рт. ст.

t3,°C

Режимные параметры

Nе, кВт

Qтг, м3

hе

nвд, мин-1

nнд, мин-1

1

760,0

25,0

7350,0

5755,0

10000,0

4108,3

0,2650

2

756,0

-10,0

5739,4

7201,9

11500,0

4559,7

0,2746

1

745,0

15,0

7065,0

5422,8

7778,9

3560,2

0,2379

2

740,0

0,0

7110,0

5567,6

9365,3

4005,0

0,2546

5

740,0

0,0

7250,0

5567,6

9365,3

4352,4

0,2343

Окончание таблицы Б.3

Номер ГПА

, кВт

Kзагр.

KN

Для 

Примечание

nнд, мин-1

nвд, мин-1

1

10000,0

1,0000

1,0000

5755,0

7350,0

-

2

11500,0

1,0000

0,9750

5739,4

7201,9

Режим коррекции

2

10220,3

0,7611

0,9750

5778,8

7350,0

-

2

11421,2

0,8200

0,9750

5867,4

7350,0

-

5

10124,6

0,9250

0,8643

5678,3

7350,0

-

Приложение В
(справочное)

Пример расчета выходных показателей газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата типа ГПУ-16

Таблица В.1

Формулярные данные двигателя ДЖ-59Л2 (при следующих атмосферных условиях: температура воздуха плюс 15 °С, давление 760 мм рт. ст.)

, кВт

*, мин-1

*, мин-1

*, мин-1

, кгс/см2

, °С

hе

16 000

7 670

5 980

5 300

10,4135

627

0,30

12 000

7 400

5 590

4 800

9,185

572

0,285

8 000

7 090

5 170

4 200

7,7745

519

0,246

4 000

6 630

4 560

3 350

5,6815

455

0,198

Сопротивление входного тракта - не более 1,47 кПа*.

Сопротивление выходного тракта - не более 2,2 кПа*.

* Носит справочно-информационный характер.

Таблица В.2

Исходные данные для расчета агрегата типа ГПУ-16 (измеряемые параметры)

Параметр

Единица измерения

Значение параметра

tа

°С

8,4

t3

°С

10

t2

°С

614

j

%

73,2

pа

мм рт. ст.

748

Dpвсас.

кПа

0,608

nвд

мин-1

7551

nнд

мин-1

5780

р4

кПа

968,4221

nтн

мин-1

5122

кКал/м3

8015

r

кг/м3

0,674

Gтг

кг/ч

3417,18

кКал/кг

11958

Таблица В.3

Результаты расчета выходных показателей ГТУ агрегата типа ГПУ-16

Параметр

Единица измерения

Значение параметра

кгс/см2

10,0947

кВт

15 134,7939

мин-1

7 606,7119

nтн

мин-1

5 122

KN

-

0,9336

Nе

кВт

14 766,3994

Qтг

м3

7 522,2549

Gтг

кг/ч

5 070

t2

°С

629,6657

hе

-

0,2106

Kзагр.

-

0,9566

кВт

15 436,9502

Библиография

[1]

Правила по метрологии ОАО «Газпром»

Правила по установлению номенклатуры средств измерений, эксплуатируемых на предприятиях и в организациях РАО «Газпром», подлежащих поверке

ПР 51-00159093-004-96

[2]

Правила по метрологии

Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений

 

ПР 50.2.006-94

[3]

Правила (методические указания) ОАО «Газпром»

Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов

ПР-51-31323949-43-99