Εκτίμηση Χαρακτηριστικών και Μοντελοποίηση Αξονικών Στροβίλων

Abstract

Το θέμα της Διπλωματικής Εργασίας είναι η εκτίμηση των χαρακτηριστικών και η μοντελοποίηση των βλαβών αξονικών στροβίλων. Προκειμένου να γίνουν τα παραπάνω, χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο της μονοδιάστατης ανάλυσης ροής και μια μέθοδος εκτίμησης των απωλειών. Αρχικά αναλύθηκαν και μοντελοποιήθηκαν οι διαθέσιμες μέθοδοι εκτίμησης των απωλειών και έγινε παραμετρική ανάλυση των απωλειών στον στρόβιλο ως προς τα βασικά στοιχεία της γεωμετρίας του. Κατόπιν, υπολογίστηκαν οι χαρακτηριστικές λειτουργίας παροχής και βαθμού απόδοσης για ένα μεγάλο εύρος στροφών για ένα στρόβιλο υψηλής πίεσης και ένα στρόβιλο ισχύος. Ακόμη καταγράφηκαν αναλυτικά μέσα από σειρά περιπτώσεων μελέτης οι μεταβολές των χαρτών του στροβίλου για δεδομένες μεταβολές γεωμετρίας και αναλύθηκε η ευαισθησία του σε αυτές μέσω των αντίστοιχων συντελεστών ευαισθησίας. Με αυτό το τρόπο προσεγγίστηκαν οι βλάβες των επικαθήσεων, της μηχανικής διάβρωσης και της απόξεσης υλικού στον στρόβιλο. Η διπλωματική ολοκληρώθηκε με την ανάπτυξη και παρουσίαση μιας πρωτότυπης μεθοδολογίας εκτίμησης-διάγνωσης γεωμετρικών μεταβολών λόγω βλάβης που βασίζεται στην ευαισθησία των μεταβολών της γεωμετρίας στις χαρακτηριστικές λειτουργίας του στροβίλου.

The subject of the present Thesis is the Estimation of Performance Maps and Fault Modelling of Axial Turbines. In order to do so, the model of one-dimensional flow analysis and a losses estimation method were used. To begin with, all the necessary losses estimation methods were analyzed and modeled and were used so as to execute a parametric analysis of losses in gas turbines to its geometry. In addition, the performance maps of a High Pressure Turbine and a Power Turbine were estimated for a wide range of operation speeds. The changes in performance maps of mass flow and efficiency, as a result of known geometry changes occuring in several case studies, were then calculated and the sensitivity of the gas turbines to these changes was analyzed through the corresponding sensitivity factors. In this way, the faults of fouling, erosion and abrasion in gas turbine were modeled. Thesis was completed with the presentation of an original diagnosis methodology of geometric changes due to fault in GT, based on the sensitivity factors.