ОПТИМИЗАЦИЯ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-141-6-371-379Ключевые слова:
газотурбинная установка, пусковой режим, динамическое моделирование, Aspen HYSYS Dynamic, оптимизация запуска, переходные процессы, PID-регулирование, камера сгорания, компрессор, газовая турбина, эффективность ГТУАннотация
В современном энергосекторе газотурбинные установки (ГТУ) остаются ключевыми источниками маневренной генерации, занимая до 9 % установленной мощности Казахстана. При этом проведение полноформатных экспериментов на действующих агрегатах ограничено технологическими и экономическими факторами, что делает математическое моделирование основным инструментом анализа. Особую важность приобретают методы динамического моделирования, позволяющие учитывать переходные процессы, возникающие в пусковых режимах ГТУ и оказывающие значительное влияние на ресурс, экономичность и надежность оборудования. В данной работе построена динамическая модель газотурбинной установки Siemens V94.2 в среде Aspen HYSYS Dynamic. Модель включает компрессор, камеру сгорания и газовую турбину, а также системы управления подачей топлива и воздуха. Проведена оптимизация пусковых режимов на основе настройки PID-регуляторов и согласования тепловых и механических параметров установки. Полученные результаты показывают, что оптимизированный запуск позволяет сократить время выхода на номинальную мощность на 18 %, уменьшить температурные колебания на 60 %, снизить удельный расход топлива и повысить средний КПД переходного режима на 5-6 %. Динамическая модель подтверждает эффективность предложенного подхода и может быть использована для дальнейшей оптимизации эксплуатации ГТУ в условиях реальных энергосистем.
Библиографические ссылки
[1] АО «KEGOC». Годовой отчет 2024. Ссылка: https://www.kegoc.kz/ru/for-investors-and-shareholders/raskrytie-informatsii/annual-reports/
AO "KEGOC". Godovoy otchet 2024. URL: https://www.kegoc.kz/ru/for-investors-and-shareholders/raskrytie-informatsii/annual-reports/
[2] Hosseinalipour S. M., Abdolahi E., Razaghi M. Static and Dynamic Mathematical Modeling of a Micro Gas Turbine // Journal of Mechanics. – 2013. – Vol. 29, № 2. – P. 327–335, https://doi.org/10.1017/jmech.2013.3
[3] Liu Z., Karimi I. A. Simulating Combined Cycle Gas Turbine Power Plants in Aspen HYSYS // Energy Conversion and Management. – 2018. – Vol. 171. – P. 1213–1225.
[4] Boyce M. P. Gas Turbine Engineering Handbook. 4th ed. – Butterworth-Heinemann, 2020. – 958 p.
[5] Zhang N., Cai R. Analytical Solutions and Typical Characteristics of Part-Load Performances of Single-Shaft Gas Turbine and Its Cogeneration // Energy Conversion and Management. – 2002. – Vol. 43. – P. 1323–2337.
[6] Al-Hamdan Q. Z., Ebaid M. S. Y. Modeling and Simulation of a Gas Turbine Engine for Power Generation // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. – 2006. – Vol. 128, № 2. – P. 302–307. https://doi.org/10.1115/1.2061287
[7] Jang D. J., Jeon M. J., Lee M. C. Dynamic Pressure Characteristics of Multi-Mode Combustion Instability in a Model Gas Turbine Combustor under Simulated Hydrogen-Methane Co-Firing Conditions // Case Studies in Thermal Engineering. – 2025. – Vol. 75. – 107280.
[8] Tsoutsanis E., Patsialis D., Meskin N. Dynamic Gas Turbine Performance Prediction under Transient Degradation Conditions using Nonlinear Models // Applied Energy. – 2020. – Vol. 276. – 115397.
[9] Tsoutsanis E., Qureshi I., Hesham M. Performance Diagnostics of Gas Turbines Operating under Transient Conditions Based on Dynamic Engine Model and Artificial Neural Networks // Engineering Applications of Artificial Intelligence. – 2023. – Vol. 126. – 106936. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2023.106936.
[10] Wang Z., Zhang Y., Zeng B., Tian Z. Data-Driven Modeling of Aero-Derivative Gas Turbine Start-Up // Journal of Thermal Science. – 2025. – Vol. 34. – P. 1750–1757. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2165-7.
[11] Li Y., Feng S., Zhao H., Xu G. Transient Performance Modelling of Heavy-Duty Gas Turbines with Advanced Control Strategies // Energy. – 2023. – Article 127890.
[12] Kim J., Lee H., Kwon S. Dynamic Modelling and Start-Up Optimization of Industrial Gas Turbines Using Data-Driven Control // Applied Energy. – 2024. – Article 122345.
[13] Kurz R., Brun K. Degradation in Gas Turbines: A Review // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. – 2022. – Vol. 144, № 4.
[14] De Paepe W., Guedez R., Panopoulos K. Transient Analysis of Gas Turbine Systems in Flexible Power Generation // Applied Thermal Engineering. – 2022. – Vol. 209. – 118302.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2025 Madina Umysheva, Ерлан Сарсенбаев, Диас Умышев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
