دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Investigation of Compressor Blade Roughness Increment Effect on Micro Turbine Performance بررسی تاثیر افزایش زبری سطح تیغه کمپرسور بر عملکرد یک میکروتوربین 471 484 746 10.22060/mej.2016.746 FA سید صالح طالبی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران ابوالقاسم مسگرپور طوسی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2015 10 13 Because of challenging operating conditions, gas turbine is exposed to fouling, erosion and other damaging factors. Compressor fouling is the main reason of gas turbine performance deterioration and its most important effect is the increase in the roughness of blade surface. Compressor fouling leads to gas turbine performance deterioration and increasing of operating cost. Gas path analysis is one of the methods used to detect components’ damages of gas turbine. In this method detection of each damage is made possible by monitoring related sensitive parameters. The superiority of this method over the visual inspection method is monitoring implementation without shutting unit down which deletes costs of unit shut down and removal from circuit. Moreover continuous health monitoring of gas turbine is possible. This paper aims to study effect of roughness increase in the compressor blade on a micro gas turbine performance in part and full load and determination of parameters which are sensitive to fouling. To achieve this goal, characteristic of a radial compressor in clean state and three different surface roughnesses has been used. Characteristic is utilized to simulate off-Design performance of a micro turbine in part and full load. Results of off-Design performance simulation in clean state are validated against experimental data. Effects of roughness increment have been calculated and sensitivity of performance parameters in different loads have been analyzed. The simulation’s results show that blade roughness increment induces new condition which improves recuperator performance and micro turbine thermal efficiency in constant speed. But in this condition turbine inlet temperature is raised and exceeds the maximum allowed temperature. So the maximum allowable output power is decreased. Results show that net output power, combustion chamber inlet temperature and turbine exhaust temperature are the most sensitive parameters to roughness changes while compressor discharge temperature shows insignificant sensitivity to roughness increment. توربین گاز به دلیل شرایط عملکردی دشوار در معرض آسیب ناشی از رسوب‌گذاری، سایش و دیگر عوامل آسیب‌زا قرار دارد. رسوب‌گذاری کمپرسور مهمترین عامل افت عملکرد توربین گاز بوده و پیامد اصلی آن افزایش زبری سطح تیغه‌ها می‌باشد. بروز رسوب‌گذاری کمپرسور باعث افت عملکرد توربین گاز شده و هزینه‌های عملیاتی آن را افزایش می‌دهد. یکی از روش‌هایی که برای تشخیص آسیب اجزای توربین گاز به کار می‌رود، تحلیل مسیر گاز است. در این روش با پایش متغیرهای حساس نسبت به هر آسیب می‌توان بروز آسیب متناظر را تشخیص داد. برتری این روش بر بازرسی اجزا این است که در آن نیازی به خاموش کردن توربین گاز نیست به همین دلیل هزینه ناشی از خاموشی توربین گاز و خروج آن از مدار نیز حذف می‌شود؛ بعلاوه پایش پیوسته وضعیت سلامتی موتور نیز امکان‌پذیر می‌شود. هدف این مقاله بررسی تاثیر افزایش زبری سطح تیغه کمپرسور بر عملکرد یک میکروتوربین در بارهای جزئی و کامل و تعیین متغیرهای حساس به رسوب‌گذاری است. برای این کار از مشخصه یک کمپرسور گریز از مرکز در حالت سالم و سه زبری سطح مختلف جهت شبیه‌سازی عملکرد خارج از نقطه طراحی یک میکروتوربین استفاده شده‌است. شبیه سازی عملکرد میکروتوربین در حالت سالم صحه‌گذاری شده‌است. تاثیر افزایش زبری بر عملکرد میکروتوربین محاسبه و حساسیت هر یک از متغیرهای عملکردی نسبت به افزایش زبری در بارهای مختلف، بررسی شده‌است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که شرایط ناشی از افزایش زبری تیغه کمپرسور باعث بهبود عملکرد بازیاب گرما و افزایش بازده میکروتوربین در دور ثابت می‌شود؛ اما به دلیل افزایش دمای ورودی توربین و عبور آن از حد مجاز، توان بیشینه‌ مجاز کاهش می‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهند که توان خالص، دمای ورودی محفظه احتراق و دمای خروجی توربین، بیشترین حساسیت را نسبت به افزایش زبری دارند. در حالی‌که دمای خروجی کمپرسور حساسیت کمی را نسبت به افزایش زبری نشان می‌دهد. https://mej.aut.ac.ir/article_746_5bd1d647e0a981a41cb29204c240f938.pdf