Próba określenia sprawności sprężarki i turbiny gazowej na podstawie danych pomiarowych

• Autorzy: Laskowski R. , Smyk A. , Lewandowski J.

Warianty tytułu

EN

An attempt to determine the compressor and turbine efficiency based on measurement data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W literaturze można znaleźć szereg modeli do opisu osiągów turbiny gazowej w zmienionych warunkach pracy (off-design). W modelach tych na podstawie przyjętych wartości sprawności wewnętrznych lub politropowych dla sprężarki i turbiny wylicza się temperaturę powietrza za sprężarką i temperaturę spalin przed turbiną a następnie sprawność i moc całego układu. Dla założonych sprawności analizuje się również wpływ poszczególnych zmiennych na osiągi turbiny gazowej, np. jaki wpływ ma temperatura powietrza na sprawność i moc turbiny gazowej. Tworzone są też dokładniejsze modele matematyczne turbin gazowych uwzględniające charakterystyki sprężarek i turbin. Ze względu na trudności w pozyskaniu kompletnych charakterystyk sprężarki i turbiny dla danego typu turbiny gazowej postanowiono na podstawie mierzonych parametrów wyznaczyć sprawność sprężarki i turbiny w zmienionych warunkach pracy. Zwykle trudno jest uzyskać pełny komplet parametrów pozwalających na wyznaczenie dokładnych charakterystyk sprawnościowych sprężarki i turbiny. Dysponując takimi niekompletnymi danymi pomiarowymi dla jednowałowej turbiny zaproponowano uproszczony model matematyczny do wyznaczenia sprawności wewnętrznej sprężarki i turbiny w zmienionych warunkach pracy. Otrzymano liniową zależność pomiędzy sprawnością sprężarki i turbiny, z której wynika, że wzrostowi sprawność sprężarki towarzyszy spadek sprawność turbiny i na odwrót wzrost sprawności turbiny powoduje spadek sprawności sprężarki.

EN

In the literature one can find a number of models describing the performance of a gas turbine in off-design conditions. In these models air temperature after the compressor, the exhaust gas temperature before the turbine and the efficiency and power of the entire system are calculated based on internal or polytropic efficiencies assumed for the compressor and the turbine. For the assumed efficiencies the impact of individual variables on the gas turbine performance is also analyzed, for example, how the air temperature affects the efficiency and power of the entire gas turbine. More accurate mathematical models of the gas turbine, taking into account the characteristics of compressors and turbines, are also created. Due to the difficulties in obtaining complete compressor and turbine characteristics for the particular type of gas turbine, it was decided to determine the efficiencies of the compressor and turbine in off-design conditions on the basis of measured parameters. Usually, it is difficult to get a full set of parameters in order to determine the precise efficiency characteristics of the compressor and turbine. With such incomplete measurement data for a single-shaft gas turbine, a simple mathematical model was proposed to determine the internal efficiencies of the compressor and turbine in the off-design conditions. A linear relation between the internal efficiencies of the compressor and turbine was obtained, showing that an increase in the internal efficiency of the compressor is accompanied by a decrease in the internal efficiency of the turbine and vice versa: an increase in the internal efficiency of the turbine causes a decrease in the internal efficiency of the compressor.

Słowa kluczowe

PL

turbina gazowa; sprawność sprężarki; sprawność turbiny gazowej; dane pomiarowe

EN

gas turbine; efficiency of compressor; efficiency of turbine; measured data

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 3
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laskowski R.

• Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, ul. Nowowiejska 21/25, 00-665 Warszawa

autor

Smyk A.

• Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, ul. Nowowiejska 21/25, 00-665 Warszawa
• [e-mail]

autor

Lewandowski J.

• Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, ul. Nowowiejska 21/25, 00-665 Warszawa

Bibliografia

• [1] Miller A.: Turbiny gazowe i układy gazowo-parowe. WPW Warszawa, 1982.
• [2] Chmielniak T.: Technologie energetyczne. WNT Warszawa, 2008.
• [3] Perycz S.: Turbiny parowe i gazowe. WPG, 1988.
• [4] Miller A., Lewandowski J.: Układy gazowo – parowe na paliwo stałe. WNT Warszawa, 1993.
• [5] Badyda K., Miller A.: Energetyczne turbiny gazowe oraz układy z ich wykorzystaniem. Kaprint, 2011.
• [6] Ashley De Sa, Sarim Al Zubaidy: Gas turbine performance at varying ambient temperature. Applied Thermal Engineering 31 (2011) 2735–2739.
• [7] Badyda K., Laskowski R., Lewandowski J.: Model matematyczny dynamiki układu parowo-gazowego. XVIII Zjazd Termodynamiki 2-6 września 2002.
• [8] Günyaz Abla, A modeling and control approach to advanced nuclear power plants with gas turbines, Energy Conversion and Management 76 (2013) 899–909.
• [9] Kowalski M., Badyda K.: Performance analysis of a gas turbine air heat recovery unit using GateCycle software. Journal of Power Technologies 92 (1) (2012) 48–54.
• [10] Laskowski R., Lewandowski J.: Sprawność stopnia i optymalny spręż dla turbiny gazowej o obiegu prostym. V Konferencja Naukowo-Techniczna Energetyka Gazowa, 9-11 października 2013, Zawiercie.
• [11] Badyda K.: Charakterystyki złożonych układów z turbinami gazowymi. Rynek Energii, 2010, nr 6.
• [12] Gobran M.H.: Off-design performance of solar Centaur-40 gas turbine engine using Simulink. Ain Shams Engineering Journal (2013) 4, 285–298.
• [13] Abatorab K., Badyda K., Lewandowski J.: Analiza osiągów turbiny gazowej przy zmienionych obciążeniach. VI Konferencja Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej, 9-12 grudnia 2003.
• [14] Kosman W.: Współpraca członu gazowego ze zmodernizowaną turbiną parową nadkrytyczną przy obciążeniu odbiegającym od nominalnego. V Konferencja Naukowo-Techniczna Energetyka Gazowa, 9-11 października 2013, Zawiercie.
• [15] Hasan Huseyin Erdem, Suleyman Hakan Sevilgen: Case study: Effect of ambient temperature on the electricity production and fuel consumption of a simple cycle gas turbine in Turkey. Applied Thermal Engineering 26 (2006) 320–326.
• [16] Omar Othman Badran: Gas-turbine performance improvements. Applied Energy 64 (1999) 263–273.
• [17] Mehaboob Basha, S. M. Shaahid and Luai Al-Hadhrami: Impact of Fuels on Performance and Efficiency of Gas Turbine Power Plants. Energy Procedia 14 (2012) 558 – 565.
• [18] Kotowicz J., Michalski S.: Wpływ wybranych parametrów pracy układu turbiny gazowej zainstalowanej w tlenowni na sprawność nadkrytycznego bloku oxy, Rynek Energii, 2013, 3(106) .
• [19] Kotowicz J., Job M.: Optymalizacja parametrów części parowej układu gazowo-parowego ze spalaniem tlenowym i instalacją wychwytu CO2. Rynek Energii, 2013, nr4(107).
• [20] Jose M. Chaquet, Enrique J. Carmona: Roque Corral, Using genetic algorithms to improve the thermodynamic efficiency of gas turbines designed by traditional methods, Applied Soft Computing 12 (2012) 3627–3635.
• [21] Chmielniak T., Kotowicz J., Remiorz L.: Zastosowanie algorytmów neuronowych do określania charakterystyk układów gazowo-parowych. XVIII Zjazd Termodynamiki 2-6 września 2002.
• [22] TITAN 130 Gas Turbine Generator Set, Industrial/Utility Grade.
• [23] Saadatmand M., Rocha G., Armstrong B.: The Titan 130 Gas Turbine Performance Uprate and Operating Experience. The 16th Symposium on Industrial Application of Gas Turbines (IAGT) Banff, Alberta, Canada - October 12-14, 2005.
• [24] Bartela Ł., Kotowicz J.” Turbiny gazowe zasilane gazami ze zgazowania węgla – stan techniki oraz analiza przypadku. V Konferencja Naukowo-Techniczna Energetyka Gazowa, 9-11 października 2013, Zawiercie.
• [25] Chmielniak T., Rusin A., Czwiertnia K.” Turbiny Gazowe. Ossolineum Wrocław 2001.