شبیه سازی ترمودینامیکی رسوب گرفتگی و فرسایش در توربین گاز صنعتی با کاربردتولید توان

در این تحقیق افت عملکرد توربین گاز ملی igt25 تحت اثر زوال اجزاء اصلی مسیر گاز شبیه‌سازی‌شده است. بدین منظور ابتدا مدل ترمودینامیکی توربین گاز موردمطالعه به کمک جعبه‌ابزار t-mats توسعه داده‌شده و پس از ارزیابی با داده‌های واقعی از آن در شبیه‌سازی افت کارایی استفاده‌شده است. در ادامه، رسوب گرفتگی و فرسایش به‌عنوان دو عیب شایع موردتوجه قرار داده‌شده، به این صورت که با انحراف ظرفیت جریان و راندمان این دو عیب در شدت‌های مختلف شبیه‌سازی‌شده و اثرات آن بر روی پارامترهای عملکردی توربین گازی در حالت کنترلی دور ثابت توربین توان و در بارگذاری‌های مختلف، بررسی‌شده است. نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که با وقوع عیب فرسایش در تیغه‌های کمپرسور و در حالت کنترلی موردبررسی، پارامترهایی چون دور توربین ژنراتور، سوخت مصرفی، دمای خروجی از کمپرسور، دمای ورودی به توربین ژنراتور، دمای ورودی به توربین توان و دمای گازهای خروجی نسبت به حالت سالم افزایش و در مقابل دبی هوای عبوری از کمپرسور، فشار خروجی از کمپرسور و فشار ورودی به توربین توان کاهش می‌یابد. بر اساس نتایج، دمای گازهای خروجی از توربین گازی پارامتری است که در اثر وقوع عیب رسوب گرفتگی و فرسایش تیغه‌های کمپرسور بیشترین انحراف را از حالت نرمال نشان می‌دهد که مقدار این انحراف به ترتیب 3.8 و 2.2 درصد به دست آمد. علاوه بر آن مشاهده شد که در زمان وقوع عیب، شرایط عملکردی توربین گازی بر میزان انحراف پارامترهای اندازه‌گیری اثرگذار است.

thermodynamic simulation of fouling and erosion in an industrial gas turbine for power generation applications

in this research, the performance deterioration caused by the degradation of the main gas path components is simulated for the igt25 industrial gas turbine. to this aim, after developing a thermodynamic model of igt25 and verifying the model with real data it is applied to simulate the performance deterioration of the gas turbine. considering the fouling and erosion as two common gas path faults, these two faults are simulated by deviating the flow capacity and isentropic efficiency and their effects on the performance parameters in the power turbine speed control mode are investigated. the results reveal that the occurrence of fouling on the compressor blade in the investigated control mode leads to a decrease in the gas generator turbine speed, fuel flow, compressor exhaust temperature, gas generator turbine inlet temperature, power turbine inlet temperature and exhaust gas temperature contrarily an increase occurs in air mass flow, compressor exit pressure and power turbine inlet pressure. according to the results, the maximum deviation from the normal condition due to fouling and erosion of the compressor blades observed in the exhaust gas temperature, which is 3.8% and 2.2%, respectively. it is found that the operating conditions of the gas turbine affect the amount of deviation of the performance parameters when a gas path fault occurs.