مدل سازی و شبیه سازی راه اندازی توربین گازی MGT-70

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 کارشناسی ارشد مکانیک، کرج، ملارد، شرکت توگا

چکیده

در این مقاله رفتار دینامیکی توربین‌های گازی توان بالا در مرحله‌ی راه‌اندازی تحلیل و ویژگی‌های آن بررسی می‌شود. راه‌اندازی توربین گاز یک فرایند شبه گذرا است. بنابراین برای ارزیابی مناسب رفتار توربین گاز از فرم انتگرالی معادلات گذرای بقای جرم، مومنتوم، انرژی و در کنار آن‌ها معادله‌ی حالت گاز کامل استفاده می‌شود. یک روش جدید برای تحلیل عملکرد کمپرسور پیشنهاد می‌شود. طبقات کمپرسور به سه دسته (جلویی، میانی، انتهایی) تقسیم می‌شود که هر کدام منحنی عملکرد متفاوتی در دورهای پایین دارند. همچنین تأثیر استفاده از شیرهای تخلیه طبقات میانی بررسی خواهد شد. در نهایت رفتار دینامیکی توربین گاز 160 مگاواتی مپنا در مرحله راه‌اندازی شبیه‌سازی می‌شود. نتایج شبیه-سازی با داده‌های تجربی مقایسه شده و مطابقت خوبی میان آن‌ها دیده می‌شود. این پژوهش نقش مهم یک براورد دقیق از برنامه راه‌اندازی (میزان سوخت، شیرهای تخلیه هوا، توان موتور راه‌انداز) در عملکرد پایدار کمپرسور و به دنبال آن توربین گاز را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modeling and Simulation of MGT-70 Gas Turbine start-up procedure

نویسندگان [English]

  • A. Ghaffari 1
  • R. Akhgari 1
  • E. Abbasi 2
1 Department of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran 2
2 Process Control Eng., TUGA Co., Malard, Karaj, Iran
چکیده [English]

In this paper, the transient behavior of heavy duty gas turbines in the starting regime is analyzed and its characteristics are evaluated. Starting a gas turbine is quasi-transient process. So, the integral form of unsteady conservation equations and the ideal gas state equation are used in order to model the system. A new method is proposed to analyze the compressor performance of gas turbine during start-up condition. Compressor stages are grouped into three categories (front, middle, rear), which each of them have a different performance curve in low-speed. Also, the effects of the inter-stage bleed valves modulation are investigated. Finally, the dynamic behavior of a 160 MW MAPNA gas turbine is simulated during start-up condition. The simulation results are compared with the field data and a good agreement is between them. This research has shown the important rule of an exact estimation of start-up procedure (fuel, blow off valves, power of starter motor) for stable operation of compressor and, eventually, of the gas turbine.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transient behavior
  • Modeling
  • start-up
  • Gas turbine
  • bleed valve

مراجع

[1] Kulikov, G. G., Thompson, H. A., 2004.“DynamicModeling of Gas Turbines”, Springer-Verlag London, Ltd., UK.
[2] Asgari, H., Chen, X., Menhaj, M. B., Sainudiin, R.,2013.“Artificial Neural Network–Based System Identificationfor a Single-Shaft Gas Turbine”, ASME J.Eng. Gas Turbines Power, 135, pp. 092601-1–092601-7.
[3] Litt, J. S., Parker, K. I., Chatterjee, S., 2003. “Adaptive Gas Turbine Engine Control for Deterioration Compensation due to Aging”, 16th International Symposium on Air breathing Engines, Cleveland, OH.
[4] Borguet, S., Kelner, V., Leonard, O., “Cycle Optimisation of a Turbine Engine: An Approach Based on Genetic Algorithms,” Aerospace and Mechanical Engineering Department, University of Liege, Technical Report.
[5] Kim, J. H., Song, T. W., Kim, T. S., Ro, S. T., 2001. “Model Development and Simulation of Transient Behavior of Heavy Duty Gas Turbines”, ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 123, pp. 589–594.
[6] Agrawal, R. K., Yunis, M., 1982. “A Generalized Mathematical Model To Estimate Gas Turbine Starting Characteristics”, Transactions of the ASME, 104, pp.194-201.
[7] Razak, A. M. Y., 2007. “Industrial Gas Turbines Performance and Operability”, CRC Press: Cambridge,UK.
[8] Fox, R. W., McDonald, A. T., Pritchard, P. J., 2004.“Introduction to Fluid Mechanics”, Sixth Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA.
[9] Benser, W. A., 1965. “Compressor Operation with One or More Blade Rows Stalled”, Aerodynamic Design of Axial-Flow Compressors, I. A. Johnsen and R. O.Bullock, eds., NASA SP-36, pp. 341–364.
[10] Walsh, P. P., Fletcher, P., 1998. “Gas Turbine Performance”, 1st Edition, Blackwell Science Ltd.,London.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 2
مرداد 1396
صفحه 363-370

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار