Аналіз впливу регенерації теплоти та проміжного охолодження робочого тіла на роботу газотурбінного двигуна АІ-336-1/2- 10.
Автор: Біловус Нестор Орестович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Біловус Н. О., Матіко Г. Ф. (керівник). Аналіз впливу регенерації теплоти та проміжного охолодження робочого тіла на роботу газотурбінного двигуна АІ-336-1/2-10. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Розширена анотація Оптимальна робота компресорних станцій визначається типом та кількістю газоперекачувальних агрегатів (ГПА), які встановлені на станції, а також їхніми енергетичними показниками та режимами роботи. Перспективним напрямком розвитку транспортної газової інфраструктури є використання енергозберігаючих технологій на основі газотурбінних установок, що дають можливість суттєво покращити ефективність використання органічних видів палив. Основна частина споживання природного газу на власні потреби компресорних станцій належить паливному газу, що використовується як паливо для ГТУ і становить 8…10% від загального обсягу газу, що транспортується [1 – 3]. Для підвищення ефективного ККД та питомої роботи потрібно забезпечити максимально можливе теплове значення перед турбіною. Вища температура перед турбіною дає можливість реалізувати вище значення підвищення тиску, і таким чином покращити економічність циклу. Значним недоліком ГТУ, що виконані за простою схемою, є великі втрати теплоти з відпрацьованими газами. Більшість закордонних та вітчизняних виробників обладнання пропонують ГТУ простого циклу, забезпечуючи високі значення ККД підвищенням початкової температури газу перед турбіною, яка в свою чергу в значній мірі визначає ККД енергетичної ГТУ, а також її роботу та питому потужність. Так, за витрати повітря 500 кг/с, збільшення температури газу перед турбіною з 1000°С до 1400°С як наслідок викликає підвищення потужності у понад 2 рази. Отже, установки на основі газотурбінних технологій є перспективними і володіють великим потенціалом до підвищення ККД. З багатьох методів таких удосконалень можемо виокремити два: багатоступеневе стиснення із проміжним охолодженням та використання регенерації теплоти відпрацьованих газів. Саме тому в магістерській кваліфікаційній роботі досліджується можливість підвищення ефективності роботи таких установок за допомогою зменшення роботи на стиснення робочого тіла. Тобто, таким чином, зробити можливим процес стиснення двоступеневим із застосуванням проміжного охолодження. Об’єкт дослідження – газотурбінний двигун АІ-336-1/2-10. Предмет дослідження – газотурбінна установка для приводу нагнітача газоперекачувального агрегату з удосконаленням робочого процесу шляхом застосування проміжного охолодження і регенерації теплоти. Мета дослідження: розширення, систематизація і закріплення теоретичних знань, а також набуття практичних навиків для розв’язування науково-технічних завдань, а також отримання досвіду оброблення, аналізу і систематизації результатів теоретичних розрахунків, експериментальних досліджень та оцінки їх практичної ваги та області ймовірного застосування. У магістерській кваліфікаційній роботі розглядається варіант переобладнання компресорних станцій із застосуванням ГТУ з проміжним охолодженням робочого тіла і регенерацією теплоти. Також запропоновано варіант вирішення інженерно-дослідних задач, які визначалися технічним завданням на роботу. Вона складається з таких частин: аналітичної, проектної, інноваційної, автоматизації та економічної. При виконання роботи були використані загальнонаукові методи, а саме: аналогія, аналіз, абстрагування, формалізація, синтез, опис, порівняння, узагальнення, нагляд і математична модуляція. У аналітичній частині описано актуальність виконання реконструкції компресорних станцій та обґрунтовано переваги застосування ГТУ з проміжним охолодженням і регенерацією теплоти, а також описано основні технічні характеристики обраного двигуна. У проектній частині зроблено термодинамічний та газодинамічний розрахунок ГТУ та виконано розрахунок на міцність диску турбіни високого тиску. Також у розділі розраховано параметри основних системи проектованої ГТУ та двигуна, а саме: системи мащення, паливної та пускової систем. У інноваційній частині роботи виконано аналіз ефективності циклів ГТУ, а також запропоновано рішення удосконалення робочого процесу ГТУ шляхом впровадження проміжного охолодження при стисненні та регенерації робочого тіла між блоками компресора. У четвертому розділі проаналізовано та описано систему контролю та керування газотурбінною установкою, яка представляє собою децентралізовану багаторівневу цифрову систему, що працює в режимі технологічного процесу та має декількох ієрархічних рівнів. У п’ятому розділі визначено термін окупності реконструкції газотурбінної установки, який складає 3,01 роки. В енергетичній галузі це є хорошим показником, оскільки в енергетиці орієнтуються на термін окупності до 5 років. Отримані в процесі роботи результати можна вважати новітніми для ГТУ розглянутої потужності і дають змогу після їх впровадження отримати кращі техніко-економічні показники установки. Ключові слова: газоперекачувальна станція, газотурбінний двигун, регенерація теплоти, проміжне охолодження робочого тіла. Перелік використаних джерел літератури: 1. Підвищення надійності газотранспортних систем: монографія / Б. В. Копей, А. Бенмуна, В. І. Слободян, А. Беллауар, С. І. Галій, Д. Халімі, А. М. Найда. Серія «Нафтогазове обладнання», том 8 – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2012. – 300 с. 2. Крук, І.С., Бурбела, Ю.Б. (2014). Експлуатаційні, технологічні та метрологічні характеристики газоперекачувальних агрегатів – базова основа ефективності газотранспортної системи // Метрологія-2014. – с. 433 – 434. 3. Патон, Б.Є., Халатов, А.А., Костенко, Д.А., Письменний, О.С. (2008) Промислові газотурбінні двигуни для газотранспортної системи України: сучасний стан і проблеми розвитку // Енергетика та електрифікація. – № 7. – С.20 – 22. Bilovus N. O., Matiko H. F. (supervisor). The analysis of influence of heat regeneration and intermediate cooling upon the working body on operating the AI-336-1/2-10 gas turbine engine. Master’s thesis. – Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2023.