· Термометры сопротивления выдают электрический сигнал в виде величины изменения сопротивления их чувствительного элемента, пропорционального уровня температур.
· Первичные датчики температур среднего уровня (воздух за ОК, воздух за ВНК, низконапорный воздух) – платиновые термометры сопротивления.
· Первичные датчики температур высокого уровня (продукты сгорания в выхлопном патрубке) – хромель-алюмелевые термопары. Термопары выдают электрический сигнал в виде величины термо-ЭДС, пропорциональной уровню температур.
· Первичные приборы расхода топливного газа – стандартные расходомерные диафрагмы, которые выдают пневматический сигнал в виде перепада давлений в их измерительных камерах. Величина перепада пропорциональна квадрату расхода газа.
· Первичные приборы расхода воздуха через ОК и ВНК – торцевые диафрагмы.
2. Зонды
· В сечениях перед ТВД и ТНД установлено по два зонда полного давления продуктов сгорания.
Зонды размещены с помощью бобышек, приваренных к нижней половине корпуса турбины, в радиальных направлениях, наклоненных к плоскости горизонтального разъема под углами 30º (для ТНД - 25º).
Приемники зондов выдают пневматические сигналы, пропорциональные полному давлению на входе в приемник.
· В сечении за ТВД установлен один пятиточечный зонд полного и статического давлений продуктов сгорания.
Зонд размещен на нижней половине корпуса турбины горизонтально.
Приемники такого зонда выдают два пневматических сигнала, один из которых пропорционален полному давлению на входе в приемник, а второй – статическому.
· В сечении за ТНД установлено по два семиточечных зонда полного и статического давлений продуктов сгорания.
Зонды размещены на нижней половине корпуса турбины в радиальных направлениях, наклоненных к плоскости горизонтального разъема под углом 5º.
· В выхлопном патрубке ГТУ установлены зонды для определения полей полной температуры, а также зонды полного и статического давлений продуктов сгорания.
В связи со значительными размерами газохода число точек достаточно велико.
Положения зондов по высоте газохода в разных плоскостях не совпадают, так что аэродинамические следы зондов, размещенных выше по потоку, не влияют на показания зондов, расположенных ниже по потоку. В этих же целях зонды для измерения давлений установлены выше по потоку.
Чувствительные элементы приемников температурного зонда – спаи термоэлектродов – размещены в камерах торможения приемников. Термоэлектроды изолированы друг от друга жаростойкой кремнеземистой нитью.
Измерительный сигнал термопар – термо-ЭДС, снимаемая с концов термоэлектродов.
Преобразователи, конечные приборы, система сбора данных
Автоматизированный сбор и автоматизированная обработка экспериментальных данных во время испытаний ГТУ возможны, если все измерительные сигналы имеют электрический характер и представлены в цифровом виде.
Сигналы термометров сопротивления, термопар, индуктивных датчиков частоты вращения – аналоговые электрические по своей природе. Пневматические сигналы подвергли преобразованию в электрический вид с помощью преобразователей типа «Сапфир», работающих на тензометрическом принципе.
Преобразование аналоговых электрических сигналов в цифровой вид выполняли с применением цифровых вольтметров.
Сигналы датчиков вращения отцифровывали с помощью цифрового частотомера.
Цифровые устройства были, по существу, конечными приборами.
Оцифрованные сигналы поступали в систему сбора данных, где происходило их накопление и вывод на печать.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Первичные сигналы от датчиков и приборов переводили в значения параметров с помощью тарировочных графиков и таблиц.
Заведомо ошибочные результаты замеров отбрасывали.
Исходные данные по замерам подвергали предварительному преобразованию:
1) осреднению давлений по сечениям: за ТВД, перед ТНД, в выхлопном газоходе и др.;
2) осреднению температур по сечениям: перед и за ОК. перед и за ВНК, в выхлопном газоходе и др.
При расчете ряда параметров использовали распределение расходов потоков в системе охлаждения, принятое для номинального режима работы ГТУ, при этом считалось, что в относительном безразмерном виде это распределение сохраняется при смене режима работы ГТУ.
Результаты испытаний приведены к нормальным условиям, что дает возможность сопоставлять результаты разных по времени испытаний независимо от атмосферных параметров на момент испытания.
В ряде расчетов были использованы предварительно оцененные коэффициенты влияния, которые, как известно, показывают силу связи малых относительных изменений параметров-аргументов с относительными изменениями параметров-функций.
Коэффициенты влияния получают путем анализа взаимосвязей параметров в цикле и схеме ГТУ расчетом по методу малых отклонений или по данным испытаний ГТУ.
Эти расчеты достаточно сложны, так как число параметров ГТУ весьма велико, а связи между ними также многочисленны и, коме того, имеют нелинейный характер.
В данной работе коэффициенты влияния использованы как поправки при обработке результатов испытаний в приведенной к нормальным условиям форме.
Результаты испытаний в приведенной форме дополнительно обработаны для представления их в безразмерном виде.
Для расчета расхода топливного газа, а также расходов воздуха в ОК и ВНК по данным замеров перепадов давления на расходомерных диафрагмах использованы следующие значения коэффициентов:
– диафрагма топливного газа =0,1277;
– торцевая диафрагма ОК =59,341;
– торцевая диафрагма ВНК =43,805.
При обработке результатов испытаний, как правило, использована Международная система единиц СИ.
Пересчет физических величин из одной размерности в другую производят по следующим известным соотношениям.
Для давления: 1мм рт. ст.=1,35951·10-3 кгс/см2;
1 кгс/м2 =10-4 кгс/см2; 1 кгс/см2 =9,80665·104 Па.
Для теплоты: 1ккал/кг = 4,1868 кДж/кг.
Для теплоемкости: 1 ккал/(кг·ºС) = 4,1868 кДж/( кг·ºС).
Паспортные технические характеристики испытуемой ГТУ представлены в табл. 1.
Топливо ГТУ – природный газ, характеристики которого приведены в табл. 2.
Таблица 1 - Технические характеристики испытуемой ГТУ
|
Параметр |
Размерность |
Значение |
|
|
Номинальная температура наружного воздуха |
ºС |
15 |
|
|
Номинальное атмосферное давление |
Па |
101300 |
|
|
Сопротивление входного тракта |
Па |
506 |
|
|
Сопротивление выходного тракта |
Па |
710 |
|
|
Номинальная мощность |
кВт |
25000 |
|
|
Эффективный КПД |
- |
0,315 |
|
|
Номинальный объемный расход топлива |
м3/ч |
8270 |
|
|
Удельный объемный расход топлива |
м3/(кВт·ч) |
0,331 |
|
|
Температура газа перед ТВД |
ºС |
1020 |
|
|
Температура газа за силовой турбиной |
ºС |
467 |
|
|
Степень повышения давления компрессора ГТУ |
- |
13 |
|
|
Расход воздуха через компрессор |
кг/с |
103 |
|
|
Температура воздуха за компрессором |
ºС |
386 |
|
|
Частота вращения турбокомпрессорного вала |
об/мин |
7100 |
|
|
Частота вращения вала силовой турбины |
об/мин |
5500 |
|
Таблица 2
|
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
|
Плотность |
20 |
кг/м3 |
0,677 |
|
Теплота сгорания |
ккал/кг |
11610 |
|
|
Стехиометрический коэффициент |
L0 |
кг/кг |
16,82 |
