Разработка математической модели газотурбинной установки с малоэмиссионной камерой сгорания и особенности ее интеграции в среду SimInTech

Авторы

  • Муравьев И.К. Ивановский государственный энергетический университет им В.И. Ленина
  • Шинкевич Д.А. Ивановский государственный энергетический университет им В.И. Ленина

Ключевые слова:

имитационное моделирование, эмиссия NOx, температура горения, влагосодержание, расчетные характеристики

Аннотация

Приводятся результаты разработки математической модели газотурбинной установки (ГТУ) SGT5-4000F с кольцевой малоэмиссионной камерой сгорания. Данная установка обладает низким выбросом NOx и высокими показателями коэффициента полезного действия (КПД).  Полученные результаты математического моделирования интегрированы в отечественную среду динамического моделирования технических систем «SimInTech». Проведена верификация полученных результатов путем сопоставления модельных значений с трендами реальных технологически параметров ГТУ взятых из архива АСУТП электростанции. По результатам проведенных экспериментальных исследований, выполненных на модели при изменениях электрической нагрузки от 280 до 160 МВт показано, что модель позволяет контролировать процесс горения в камере сгорания, в зависимости от состава топлива, оценивать изменение выбросов окислов NOx и обеспечивать анализ устойчивости работы компрессора газовой турбины по помпажу в условиях изменения температуры и влажности поступающего воздуха.

Метрики

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Муравьев И.К., Ивановский государственный энергетический университет им В.И. Ленина

Канд. техн. наук, доцент кафедры Систем управления.

Шинкевич Д.А., Ивановский государственный энергетический университет им В.И. Ленина

Магистрант

Библиографические ссылки

ГОСТ

1. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions / Third Edition. New York: CRC Press, 2010. 557 p.

2. Тепловые испытания газотурбинной установки SGT5-4000F энергоблока ПГУ-420Т ТЭЦ-16 Мосэнерго / Б.Д. Теплов, Ю.А. Радин, А.А. Филин, Д.В. Руденко // Тепло-энергетика. 2016. №8. С. 10-17.

EDN: WDOUHD

DOI: 10.1134/S0040363616080117

3. Фаворский О.Н. Проблемы разработки технологий малоэмиссионного го-рения и создания малоэмиссионных камер сгорания в газотурбостроении // Двигатели. 2012. № 6 (84). С. 6-9. EDN: YLFHZ

4. Среда динамического моделирования технических систем SimInTech: Практикум по моделированию систем автоматического регулирования / Б.А. Карташов, Е.А. Шаба-ев, О.С. Козлов, А.М. Щекатуров. М.: ДМК Пресс, 2017. 424 с.

5. Муравьев И.К., Тверской Ю.С. Исследование математической модели эффек-тивности совместной работы газовой и паровой турбин энергоблока с ПГУ // Автома-тизация в промышленности. 2016. № 1. С. 53–57. EDN: VOILXR

6. Муравьев И.К., Коровкин А.В., Шитов Р.А. Исследование режимов работы газовой турбины ГТЭ-110 по условиям ограничения выбросов оксидов азота на парога-зовых энергоблоках // Вестник Ивановского государственного энергетического уни-верситета. 2020. № 1. С. 11–21. EDN: ZGVKVJ

DOI: 10.17588/2072-2672.2020.1.011-021

7. Буданов В.А., Григорьев Е.Ю. Проектировочный расчет камеры сгорания газовой турбины. Иваново: ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2015. 62 с.

8. Технические решения по снижению NOx в традиционной камере сгорания ГТД НК-16СТ / А.Н. Маркушин, В.К. Меркушин, В.М. Бышин, А.В. Бакланов // Вестник Са-марского государственного аэрокосмического университета. 2009. №3 (19). С. 291-297. EDN: LADUNH

9. Коломиец П.В. Расчёт горения топлива. Тольятти: ТГУ, 2011. 38 с..

10. Газотурбинные энергетические установки: учебное пособие для вузов / С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.С. Земцов, А.С. Осыка; под ред. С.В. Цанева. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. 428 с.

APA

1. Lefebvre, A. H., & Ballal D. R. (2010). Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. (Third Edition). CRC Press.

2. Teplov, B. D., Radin, Yu. A., Filin, A. A., & Rudenko, D. V. (2016). Thermal tests of the SGT5-4000F gas-turbine plant of the PGU-420T power-generating unit at combined heat and power plant 16 of Mosenergo. Thermal Engineering, 63(8) , 536-543.

https://doi.org/10.1134/S0040363616080117

3. Favorsky, O. N. (2012). Problemi razrabotki tehnologiy maloemissionnogo goreniya i soz-daniya maloemissionnih kamer sgoraniya v gazotyrbinostroenii [Problems of development of technologies for low-emission combustion and creation of low-emission combustion chambers in gas turbine construction]. Dvigateli, 6(84) , 6-9. [In Russian]

4. Kartashov, B. A., Shabaev, E. A., Kozlov, O. S., & Schekaturov, A. M. (2017). Sreda dinamicheskogo modelirovaniya tehnicheskih sistem SimInTech: Praktikum po modelirovaniu sistem avtomaticheskogo regylirovaniya [Environment for dynamic modeling of technical sys-tems SimInTech: Workshop on modeling automatic control systems] . DMK Press. [In Rus-sian]

5. Muravev, I. K., & Tverskoy, Yu. S. (2016). Issledovanie na matematicheskoy modeli effek-tivnosti sovmestnoi raboti gazovoi i parovoi turbin energobloka s PGY [Research on the mathe-matical model of the effectiveness of the joint operation of gas and steam turbines of a power unit with a CCGT]. Avtomatizaciya v promishlennosti, 1, 53–57. [In Russian]

6. Muravev, I. K., Korovkin, A. V., & Shitov, R. A. (2020). Issledovanie rezhimov raboti gazovoi tyrbini GTE-110 po ysloviyam ogranicheniya vibrosov oksidov azota na parogazovih energob-lokah [Investigation of the operating modes of the gas turbine GTE-110 under the conditions of limiting emissions of nitrogen oxides at steam-gas power units]. Vestnik Ivanovskogo go-sydarstvennogo energeticheskogo yniversiteta, 1, 11–21. [In Russian]

https://doi.org/10.17588/2072-2672.2020.1.011-021

7. Budanov, V. A., & Grigoriev, E. Yu. (2015). Proektirovochniy raschet kameri sgoraniya gazovoi tyrbini: ychebno-metodicheskoe posobie [Design calculation of the combustion chamber of a gas turbine: teaching aid] . Ivanovskiy gosydarstvenniy energeticheskiy yniversitet. [In Russian]

8. Markushin, A. N., Merkushin, V. K., Byshin, & V .M., Baklanov, A. V. (2009). Tehnicheskie resheniya po snizheniu NOx v tradicionnoi kamere sgoraniya GTD NK-16ST [Technical solutions for reducing NOx in the traditional combustion chamber of the gas turbine engine NK-16ST]. Vestnik Samarskogo gosydarstvennogo aerokosmichesko yniversiteta, 3(19) , 291-297. [In Russian]

9.Kolomiets, P. V. (2011). Raschet goreniya topliva [Calculation of fuel combustion] . Tollyatinskiy gosydarstvenniy yniversitet. [In Russian]

10. Tsanev, S. V., Burov, V. D., Zemtsov, A. S., & Osyka, A. S. (2011). Gazotyrbinnie energet-icheskie ystanovki: ychebnoe posobie dlya vyzov [Gas turbine power plants: textbook for univer-sities] . Izdatelskiy dom MEI. [In Russian]

Загрузки

Опубликован

20.12.2022

Как цитировать

Муравьев, И., & Шинкевич, Д. (2022). Разработка математической модели газотурбинной установки с малоэмиссионной камерой сгорания и особенности ее интеграции в среду SimInTech. Энергетические системы, 7(1), 27–36. извлечено от https://j-es.ru/index.php/journal/article/view/2022-1-003

Выпуск

Том 7 № 1 (2022): VI международная научно-техническая конференция «Энергетические системы» (ICES-2022)

Раздел

Основной выпуск

Категории

URN

https://urn.issn.orgurn:issn:2782-3989es2022vol7i1pp27-36

Лицензия

Copyright (c) 2022 Муравьев И.К., Шинкевич Д.А.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.