آناليز حساسيت اثر شرايط محيطي بر عملكرد ديناميكي سيستم سوخت‌رساني ميكروتوربين گازي مدل GTCP 85-180

Sensitivity Analysis Effect Environmental Conditions on Dynamic Operation of Fuel System on the GTCP85-180 Micro Gas Turbine

سيستم سوخت‌رساني يكي از اجزاي مهم و پيچيده ميكروتوربين گازي است. با توجه به اينكه شرايط محيطي كاركرد موتور مانند دماي محيط، رطوبت نسبي هوا و ارتفاع كاركرد از سطح دريا بسته به موقعيت جغرافيايي متفاوت است، عملكرد سيستم سوخت‌رساني نيز دچار تغيير مي‌شود. در مطالعه حاضر سيستم سوخت‌رساني ميكروتوربين گازي مدل GTCP85-180 موجود در ايران با استفاده از كنترلر پي‌آي‌دي مكانيكي مدل‌سازي شده است. سپس با زوج‌نيروكردن معادلات كنترل‌كننده و معادلات ترموديناميك كلاسيك حاكم بر موتور، تاثير شرايط محيطي مختلف بر راه‌اندازي و كاركرد نامي موتور مورد بررسي قرار گرفته است. بازه تغييرات شرايط محيطي متناسب با موقعيت جغرافيايي شهرهاي ايران انتخاب شده است. با مقايسه نتايج حل عددي توسط كد نوشته‌شده در نرم‌افزار متلب با داده‌هاي تجربي، دقت حل عددي مورد تاييد قرار گرفت. نتايج نشان داد كه دماي محيط بيشترين تاثير را بر عملكرد سيستم سوخت‌رساني ميكروتوربين مي‌گذارد و موجب مي‌شود كه دماي گاز خروجي از توربين 16/3%، مصرف سوخت 3/7%، زمان راه‌اندازي موتور 14/7% و فشار سوخت انژكتور 4/7% تغيير كند. همچنين مقايسه نتايج حالت كاركرد نامي موتور با نتايج راه‌اندازي نشان داد كه اثر پارامترهاي محيطي بر عملكرد سيستم سوخت‌رساني، در زمان راه‌اندازي موتور بيشتر است

Fuel system is one of the most important parts of the micro gas turbine. Due to the variation of environmental conditions such as temperature, relative humidity of air and height in different geographical locations, the operational features of the fuel system change. In this study, the fuel system of the GTCP85-180 gas turbine is modelled by applying PID mechanical controller. The governing equations of the controller is coupled with classical thermodynamic equations of the gas turbine and the effects of different environmental conditions on start-up and norminal operation of the motor are investigated. The range of variations of the environmental conditions is choosed by considering the geographical locations of Iran. The results of the numerical simulation were verified by comparing the numerical results obtained with written code in Matlab software with experimental measurements. The results showed that the environmental temperature has the strongest effect on the operational features of the fuel control system and causes 16.3% variation of exhaust gas temperature, 3.7% variation of fuel discharge, 14.7% variation of start-up time of the motor and 4.7% variation of fuel pressure in injectors. Also, the start-up operation of the motor showed more sensitivity to environmental conditions compared to normal operation of micro gas turbine.