مدلسازي و شبيه سازي توربين گازي دو محوره با در نظرگيري اثرات خنك كاري پره هاي توربين

Modeling and simulation of two-shaft gas turbine considering the cooling effects of turbine blades

اساساً توربين هاي گازي، سيستم هايي پيچيده، غيرخطي و متغير با زمان بوده كه پارامترهاي آن با تغيير شرايط كاري دايماً در حال تغيير مي باشند. پيش بيني رفتار ديناميكي اين سيستم ها، نقش مهمي در طراحي اجزا ، طراحي سيستم كنترل و طراحي سيستم پايش سلامت دارد. لذا ارايه يك مدل كامپيوتري مناسب جهت پيش بيني رفتار توربين هاي گازي ضروري به نظر مي رسد. در اين مقاله،رفتار ديناميكي توربين گازيSGT600كه نمونه اي از يك توربين گازي صنعتي دو محوره و پركاربرد در كشورمان است،با در نظرگيري اثرات خنك كاري پره هاي توربين، مدلسازي و شبيه سازي شده است. براي اين منظور، در گام نخست پارامترهاي نقطه طراحي تعيين شده و براي اعتبارسنجي آن، نتايج حاصل از اين برنامه با نتايج ارايه شده توسط شركت سازنده مقايسه گرديده است. در ادامه، با بكارگيري معادلات بقاي جرم و انرژي، رفتار سيستم در حالت پايا مدلسازي شده كه مقايسه نتايج آن با نتايج حاصل از نرم افزارGSPحكايت از دقت مناسب مدل حالت پايا دارد.در نهايت الگوريتمي جهت تخمين عملكرد سيستم در حالت گذراارايه گرديده است و رفتار ديناميكي توربيندر دو حالت شتاب گيري مثبت و منفي مدلسازي و شبيه سازي شده است.

Essentially, Gas turbines are complex, nonlinear and time-varying systems that their parameters making change by alter working conditions permanently. Prediction of dynamic behavior of these systems has important role in control and health condition monitoring system design and also component design. Thus providing an appropriate computer model to predict the gas turbines behavior is necessary. In this article, the dynamic behavior of gas turbine SGT-600 as a widely used industrial twin-shaft gas turbine in our country is modeled and simulated with considering the cooling effects of turbine blades. For this purpose, first, the design point parameters of gas turbine are determined and in order to validate the proposed model, its results are compared with the results provided by the manufacturer. Then, gas turbine behavior in steady state mode is modeled using the mass and energy conservation equations. Comparing the obtained results with the results provided by GSP software is approved the proposed model accuracy. Finally, in this paper an algorithm for prediction of transient behavior of the gas turbine in both acceleration and deceleration mode is presented and the engine transient behavior is simulated. It should be noted that in this article, the cooling effects of turbine blades is considered for design point, steady and transient modeling.