Определение оптимальных факторов регулирования для обеспечения работы в широком климатическом диапазоне газотурбинной энергетической установки

Цель работы: обеспечение эмиссии загрязняющих веществ в рамках нормируемых значений для газотурбинных двигателей (ГТД) НК-14СТ и НК-14СТ-10 с малоэмиссионной камерой сгорания (МЭКС), при минимальных потерях в КПД узлов, при обеспечении требуемой мощности двигателей, в диапазоне дроссельной и климатической характеристик. Объект исследования: ГТД НК-14СТ и НК-14СТ-10. Задачи работы: - формирование редуцированной модели КС по потерям полного давления, полноте сгорания, эмиссии CO и NOx; - разработка комплексной модели ГТД с учетом редуцированной модели камеры сгорания; - исследование влияния положения регулируемого входного направляющего аппарата (РВНА) компрессора (при величинах угла 16˚, 20˚, 24˚, 36˚) на эмиссию загрязняющих веществ и КПД узлов; - исследование влияния величины перепуска воздуха в компрессоре за счет работы клапанов перепуска воздуха (КПВ) (перепуск из НА 5-й ступени – 4,8 кг/с, закрывается штатно при nГГ.прив = 7050 об/мин; из НА 6-й ступени – 4,0 кг/с, закрывается штатно при nГГ.прив = 6200 об/мин; из НА 8-й ступени – 3,6 кг/с, закрывается штатно при nГГ.прив = 4500 об/мин; из НА 9-й ступени – 5,9 кг/с, закрывается штатно при nГГ.прив = 7050 об/мин) на эмиссию загрязняющих веществ и КПД узлов; - исследование влияния эжекции воздуха из-за компрессора на вход в компрессор и/или в выхлопную шахту (место сброса определяется по результатам обзора литературы) на эмиссию загрязняющих веществ и КПД узлов; - определение оптимального сочетания регулирующих факторов при изменении температуры воздуха на входе в двигатель (-50℃, -15℃, +15℃, +25℃, +45℃) для следующих режимов работы: 120% от номинального, номинальный, nВД.пр = 7400 об/мин; - формирование рекомендации по модернизации системы управления двигателем. Расчёты в настоящей работе проведены с использованием среды концептуального проектирования газотурбинных силовых установок АСТРА–ГТД. В результате работы было исследовано влияние управляющих факторов на характеристики КС по отдельности, а также проведена оптимизация характеристик КС по полноте сгорания и эмиссии NOx путем подбора оптимального положения РВНА.