Поворот потока в проточной части газовой турбины

[sergey zhukov]

Имеется газовая турбина с шестью камерами сгорания (расположены равномерно по окружности). Температура выхлопных газов турбины контролируется 21 термопарой (так же расположены равномерно по окружности). Между выходом с камеры сгорания и термопарами на выхлопе поток газов проходит последовательно четыре вращающихся лопаточных колеса и четыре статорных направляющих неподвижных лопаточных решетки.

На выхлопе шесть горячих пятен от шести камер сгорания в общем прослеживаются хорошо. Если какая-то камера сгорания потухает, в температурном поле выхлопа появляется холодный провал. Хотелось бы знать, какой камере сгорания он соответствует. Дело в том, что поток газов от камер сгорания до выхлопа поворачивает в проточной части на некоторый угол в направлении вращения колес, так что картина горячих пятен на выхлопе получается повернутой относительно камер сгорания.

Я попробовал по известным параметрам турбины прикинуть, насколько велик этот поворот. Примерно принял, что осевая составляющая скорости газов на всех ступенях постоянна (получилось порядка 250 м/сек), а поперечная составляющая равна нулю на статорных лопатках, и равна окружной скорости роторных лопаток, пока поток проходит роторные лопатки. Угол закрутки получился равным 50 град.

Но практика вроде бы указывает, что этот угол вдвое больше. Насколько он вообще может быть большим и как его можно посчитать точнее?

[GraNiNi]

sergey zhukov в сообщении #1563981 писал(а):

Хотелось бы знать, какой камере сгорания он соответствует.

А что мешает экспериментально все проверить и измерить, принудительно выводя из работы разные камеры сгорания?

[sergey zhukov]

GraNiNi
Да нет возможности ставить эксперименты. Турбина мощностью 32 МВт качает газ на объекте Газпрома. Есть только несколько результатов аварийного останова по причине погасания какой-то камеры.

[GraNiNi]

sergey zhukov в сообщении #1563981 писал(а):

Примерно принял, что осевая составляющая скорости газов на всех ступенях постоянна (получилось порядка 250 м/сек), а поперечная составляющая равна нулю на статорных лопатках, и равна окружной скорости роторных лопаток, пока поток проходит роторные лопатки. Угол закрутки получился равным 50 град.

Но практика вроде бы указывает, что этот угол вдвое больше. Насколько он вообще может быть большим и как его можно посчитать точнее?

Все будет определяться скоростью потока на выходе и здесь можно сильно ошибиться.

Если угол получается больше, значит скорость потока меньше.

Когда какая-то камера гаснет, то скорость потока падает, так как падает и расход газов на выхлопе и их температура. Сложно все это учесть, да и непростая геометрия по ходу потока тоже все усложняет.

[upgrade]

sergey zhukov в сообщении #1563981 писал(а):

и равна окружной скорости роторных лопаток

У меня смутные подозрения, что не равна, и осевая тоже не 250. Сколько получится скорость 250 м/с осевая плюс линейная скорость лопаток - там сверхзвук не появится?

[sergey zhukov]

upgrade
Какая скорость звука при температуре воздуха +500С?

[upgrade]

sergey zhukov в сообщении #1563998 писал(а):

Какая скорость звука при температуре воздуха +500С?

Какая?
Вообще, манипуляции со скоростями газа именно так - осевая, скорость лопаток, имхо, малопродуктивны - и осевая скорость и скорость на лопатках могут сильно колебаться в процессе прохода газа через турбину.

-- 02.09.2022, 15:59 --

Надо знать скорость истечения газа с лопаток турбины (скорее всего табличные данные) и скорость "сноса" газа лопатками турбины, тогда можно рассчитать путь газа от камеры сгорания до термодатчиков.

[amon]

sergey zhukov в сообщении #1563981 писал(а):

принял, что осевая составляющая скорости газов на всех ступенях постоянна (получилось порядка 250 м/сек), а поперечная составляющая равна нулю на статорных лопатках, и равна окружной скорости роторных лопаток, пока поток проходит роторные лопатки.

Вложение:

Turbochadger.png [ 64.04 Кб | Просмотров: 1933 ]

"На рисунке показано течение воздуха в компрессорной ступени. Из входного (неподвижного) поворотного соплового аппарата воздух выходит со скоростью $c_1$ (см. верхний треугольник скоростей), имеющий необходимую окружную закрутку ($\alpha_1 < 90^\circ$). Если расположенная за ВНА вращающаяся (рабочая) решетка имеет скорость $u_1,$ то относительная скорость входа в нее $w_1$ будет равна разности векторов $c_1$ и $u_1$, и эта разность будет больше, чем $c_1$ т.е. $w_1 > c_1.$ При движении в канале скорость воздуха уменьшается до значения $w_2,$ и он выходит под углом $\beta_2,$ определяемым наклоном профилей. Однако вследствие вращения и подвода к воздуху энергии от рабочих лопаток его скорость $c_2$ в абсолютном движении будет больше, чем $c_1.$ Лопатки неподвижной решетки устанавливают так, чтобы вход воздуха в канал был безударным. Так как каналы этой решетки расширяющиеся, то скорость в ней уменьшается до значения $c'_1,$ а давление возрастает от $p_1$ до $p_2.$ Решетку проектируют так, чтобы $c'_1 = c_1,$ a $\alpha'_1 = \alpha_1.$ Поэтому во второй ступени и последующих ступенях процесс сжатия будет протекать аналогичным образом. При этом высота их решеток будет уменьшаться в соответствии с увеличившейся плотностью воздуха из-за сжатия." Отсюда. Кроме того, там, скорее всего, стоит направляющий аппарат, предварительно закручивающий поток на входе.