بررسي عملكرد گذراي سيكل تركيبي و توربين گازي با تزريق بخار در زمان افت فركانس

Investigating the transient performance of the combined cycle and steam injected gas turbine during frequency dips

توربين گازي تك محوره و سيكل هاي وابسته به آن به افت فركانس حساس بوده و تغيير بار ناگهاني و يا افت فركانس هاي شديد مي تواند منجر به ناپايداري آن ها شود. علت اين پديده به كاهش دبي هواي عبوري از توربين گازي با كاهش سرعت دوراني آن و در نتيجه، تداخل ميان حلقه هاي كنترل كننده دما و گاورنر باز مي گردد. اين تداخل مانع از افزايش توان توربين و در نتيجه ناپايداري آن مي‌شود. در اين مقاله، عملكرد سيكل تركيبي و توربين گازي با تزريق بخار (سيكل استيگ) كه از مهم ترين سيكل هاي توليد توان بر پايه توربين گازي مي باشند، در زمان افت فركانس و مانورهاي گذرا مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور دو واحد مشابه بر اساس اين دو سيكل توسعه داده شده است و عملكرد آن ها در سناريوهاي مختلف مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي ها نشان مي دهد كه توربين گازي با تزريق بخار از عملكرد بهتري نسبت به سيكل تركيبي در زمان افت فركانس برخوردار است و مي تواند تغيير بارهاي ناگهاني بزرگ‌تري را تحمل نمايد. اين عملكرد بهتر توربين گازي با تزريق بخار ، در برخي از نقاط كاري دو برابر بهتر از سيكل تركيبي مشابه است.

Single shaft gas turbine and the cycles based on it are sensitive to frequency drops and sudden change loads or large frequency dips might affect their stability. This phenomenon is related to reduction of air mass flow rate through the gas turbine during frequency dips, which might lead to interaction between the governor and temperature control loop. This interaction will prevent the gas turbine from being loaded further and might affect its stability. In this paper, the performance of the two well-known power generation cycles based on the gas turbine -combined cycle and steam injected gas turbine (STIG cycle)- are investigated during frequency dips and transient maneuvers. For this purpose, two similar units are developed based on these cycles and their performance are studied and compared in different scenarios. The simulation results show that the steam injected gas turbine has a better performance during frequency drops and it can handle larger step change loads. This superior performance of the steam injected gas turbine unit is almost twice as good as the similar combined cycle unit in some of the operating conditions.