Experimental research on the thermal state of a shell for noise and heat insulation of the gte90l2 gas turbine engine used for the mechanical drive of the gcu-c-16s turbo-compressor package

Олег Миколайович Щербаков,Дмитро Олександрович Ткаченко,Володимир Петрович Парафійник,Володимир Михайлович Гуріненко,Олена Іванівна Кирилаш,Володимир Євгенович Костюк,Олексій Іванович Cкрипка

doi:10.15587/1729-4061.2015.56244

Олег Миколайович Щербаков, Дмитро Олександрович Ткаченко + Show 5 more

Open Access

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.56244

Copy DOI

Abstract

We have devised a methodology and obtained experimental findings on the thermal state of the noise and heat insulation shell in the GTE90L2 gas turbine engine designed by the State Enterprise Gas Turbine Research & Production Complex (SE GTRPC) Zorya-Mashproekt as a part of the turbine of the GCU-C-16S gas pumping units produced by the Sumy Machine Building Research and Production Association and operated as a part of the Dolyna (Valley) compressor station. We studied the sustainable mode of the unit with three modes of the shell ventilation to measure the flow rate of air supplied to the shell, air temperature at 23 points and the temperature of the inner surfaces of the walls at 14 points in the shell, as well as the air temperature outside the enclosure. In our measurements, we used the MS-13 cup anemometer and a multi-channel information-measuring system that included temperature measurement sensors based on the TCA-type thermoelectric converters and protected from the effects of infrared radiation, as well as the MPS-M measuring point selection switch and the digital thermometer Technoterm 9503.The research was predetermined by the inability of the previous research data on the thermal state of the covers of drive turbine engines to prove the adequacy of the mathematical model for the thermal state of standardized shells for noise and heat insulation of engines for gas pumping units designed by the Sumy Machine Building Research and Production Association.We have determined the thermal state of the noise and heat shell of the GTE90L2 gas turbine engine as a part of the GCU-C-16S gas pumping unit operated as a part of the Dolyna (Valley) compressor station. The research has revealed, in particular, uneven distribution of temperatures of the air and internal surfaces of the shell walls as well as a significant effect of heat radiation from the engine upon the thermal state of the shell.The obtained data on the thermal state of the shell are useful and important for producers of gas pumping equipment with gas turbine drives since their quality and quantity are sufficient for verifying the generalized mathematical model of the thermal state of shells, and the methods of their obtaining are free from the shortcomings that are inherent in the previous studies.

Highlights

Представлены методика и результаты экспериментального исследования теплового состояния кожуха шумотеплоизолирующего газотурбинного двигателя ДГ90Л2 в составе турбоблока газоперекачивающего агрегата газоперекачувальних агрегатів (ГПА)-Ц-16С
J. Outstanding safety questions concerning the analysis of ventilation and gas dispersion in gas turbine enclosures
Wylie. – 2000. – Available at : http:// www.cham.co.uk/PUC/PUC_Luxembourg/Presentations/Flowsolve_Phelps_Gas_Leaks.ppt

Summary

Аналіз літературних даних та постановка питання

Найбільш масштабні роботи з дослідження впливу теплових процесів на надійність обладнання здійснені, як відомо, в галузі авіаційної та ракетно-космічної техніки. Результати числового моделювання автори порівнювали із даними вимірювань температур зовнішньої поверхні стінок КШТ агрегату ГПА-12РС в одній точці; повітря, що надходило з-під КШТ цього агрегату, в чотирьох точках; повітря, що знаходилось безпосередньо у просторі КШТ агрегату ГПА-25РПС-01 – у двох точках. Недоліками роботи є відсутність у її авторів підстав вважати зафіксовану тепловізором температуру поверхонь твердих тіл, що розташовані біля шпарин у прорізах для дверей КШТ, рівною температурі ВП, що надходило назовні, відсутність вимірювань температури внутрішньої поверхні стінок КШТ та непереконливість доведення адекватності ММ шляхом порівняння розрахункової та виміряної температур зовнішньої поверхні стінок КШТ лише в одній точці, та порівняння розрахункових і коректно виміряних температур ВП лише у двох точках простору всередині КШТ. Автор роботи [15] для верифікації розроблених ММ використав результати натурних вимірювань температур ВП в чотирьох точках в КШТ агрегату типу ГПА-25РПС «Урал», що виконані за допомогою термопар. З урахуванням наведеного вище ми прийняли рішення здійснити натурний експеримент з термометрування КШТ ГТД ДГ90Л2 у складі агрегату типу ГПА-Ц-16С за програмою та методикою, які дозволять отримати саме такі експериментальні дані, що потрібні для верифікації ММ теплового стану КШТ, і не матимуть тих недоліків, що властиві відомим дослідженням

Мета і завдання дослідження

Об’єкт дослідження теплового стану

Програма та методика експериментального дослідження теплового стану кожуха

Результати експериментального дослідження

Висновки