Республика Казахстан (стр. 10 )

Degree of centralization in structure. Concept of centrality index is used for quantitative estimation of centralization degree in structure:

where — maximal value

Element rank is used when representing system structure in the form of directed graph. This characteristic allows distributing of system elements in the order of their magnitude. Element magnitude is defined here only by number of connections of this element with other ones. Certainly, element rank in such definition doesn’t give complete characteristic of element importance in system as in this case accuracy, information and other functional characteristics of element are not considered. However, having characterized element by rank the following plausible assumption can be made: the higher element rank the stronger its connection with other system elements and therefore the more severe effect of its performance quality change. Strict definition of element rank is integrated with certain computing difficulties therefore at this stage of structural analysis approximate way is quite enough. For practical tasks this way gives almost true values of element relative ranks and doesn’t require big calculations. Values of elements ranks are quite useful information for distribution of temporary, cost and technical resources for achievement of tasks set at technological networks design stage. Quantitative characteristics entered above may be used when performing comparative evaluation of systems structures topological properties.

Model of city heating networks is presented in table 1. At that due to volume representation of network graph (e. g. Almaty (Fig.1)) column 2 of table 1 contains only generalized model of network graph.

Figure 1

Table 1

№	City	Generalized structure of heating network in the form of graph	Heating network model	Quantity of active elements
1.	Almaty (part 1)		No. of vertexes – 39 No. of edges – 67 No. of back loops – 13	Heat station -1
2.	Almaty (part 2)		No. of vertexes – 22 No. of edges – 39 No. of back loops – 6	Heat station -2
3.	Leninogorsk		No. of vertexes – 11 No. of edges – 28 No. of back loops – 4	Heat station -1
4.	Uralsk		No. of vertexes – 39 No. of edges – 67 No. of back loops – 13	Heat station -1
5.	Kyzyl-Orda		No. of vertexes – 13 No. of edges – 15 No. of back loops – 2	Heat station -1 Pump Station-1 Pump Station -2
6.	Rudnyi		No. of vertexes – 7 No. of edges – 14 No. of back loops – 2	Heat station Pump Station-1 Pump Station -2
7.	Karaganda		No. of vertexes – 23 No. of edges – 38 No. of back loops – 11	Heat station-1 Heat station-3 Heat station-4
8.	Arkalyk		No. of vertexes – 4 No. of edges – 9 No. of back loops – 0	Heat station

Structural analysis results are presented in table 2.

Table 2

№	City	С	R		Q	d
1.	Almaty (part 1)	3960.5>39	6,23	47.1	31,2	78	23,63
2.	Almaty (part 2)	2964>33	4,98	38,76	27,6	69	20,9
3.	Leninogorsk	187,1>27	-32,641	29,13	21,2	53	16,06
4.	Uralsk	112,5>11	-13,5	8,04	10	25	7,57
5.	Kyzyl-Orda	118,7>18	-9,05	12.2	14,4	36	10,9
6.	Rudnyi	145,86>16	-15.76	17.31	12,4	31	9,3
7.	Karaganda	496>22	2,7	25.125	18,8	47	14,2
8.	Arkalyk	109>11	1,3	9,05	10,4	26	7,87

Table 2 shows:

1) for disconnected structures R < 0; for structures without redundancy (consequential, radial, tree shaped) R = 0; for structures with connections redundancy (ring, «complete graph» type) — R > 0;

2) structures (consequential, radial, tree shaped) with R = 0 are distinguished by the parameter ; radial structure has the greatest non-uniformity of connections;

3) the structure of “complete graph” type has the greatest elements proximity (parameter Q); the least – consequential; radial and ring structures undistinguishable with regard to parameter d have different Q values;

4) radial and tree shaped structures having equal or near to equal R, Q, d values are significantly different as per and parameters, that corresponds to physical content as displacement from full centralization in structure results in greater uniformity of elements connections distribution.

Structure processing shows:

1)  HN graph has high centralization degree in Almaty, Leninogorsk, Karaganda. In Uralsk, Arkalyk - low.

2)  HN graph in Almaty (part 1) Almaty (part 2) has greater structure compactness ratio Q (27.6), the lowest in Uralsk (10).

3)  HN graph in Almaty has grater structural redundancy (R=6.23 part 1, R= 4.98 part 2), Karaganda (2.7), the rest cities have structure poorly connected among themselves, that is failure of elements with significant ranks will result in “collapse” of city heating network, that is in potential break-down. In general this parameter of HN reflects proximity and interaction of elements.

Reviewed structural characteristics were received only based on the information about composition of elements and their connections. Further development of structural parameters construction methodology for solving structural analysis problems can be based on non-structural information by entering numerical functions onto graph. It allows considering other relevant sides of interaction (temporary, reliability, cost and ect.) along with elements composition and interaction directedness when solving structural analysis problems.

References

1.  Denissov А. А., Kolesnikoc D. N. Great systems management theory //Energoizdat. 1982, S. 288.

2.  Nechiporenko V. I. Systems structural analysis //М. Sovetskoe radio, 1977, 216p.

3.  Buslenko N. plex systems modeling //М. Nauka, 1968.

4.  Tsvirkun А. plex systems structure //М. Sovetskoe radio, 1975.-246p.

5.  Kristofides N. Graphs theory. Algorithm approach //М. Mir, 1978, 432p.

ТарГУ им. Поступило в редакцию

г. Тараз 10.06.2011г.

_________________________

Механика жӘне технология процесстерін үлгілеу

МЕХАНИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕХНОЛОГИИ, 2011, № 1,с.114-119

УДК 00

,

Принципы работы системы автоматического управления газоперекачивающим агрегатом

Двухвальная газовая турбина типа ГТК-10-И применяется для обеспечения механического привода, центробежных компрессоров, используемых для транспортировки газа на магистральных газопроводах «Союз» и «Оренбург-Новопсков», проходящих по территории Республики Казахстан.

Газовая турбина снабжена двумя механически независимыми турбинными колесами. Колесо первой ступени или турбины высокого давления приводит в действие осевой компрессор и вспомогательное оборудование. Колесо второй ступени или турбины низкого давления приводит в действие центробежный нагнетатель. Использование двух отдельных турбинных колес допускает вращение двух валов с разными скоростями, что обеспечивает удовлетворение требованиям по изменению нагрузки на центробежном нагнетателе, одновременно допуская соблюдение расчетной скорости турбины высокого давления, соответствующей необходимой скорости осевого компрессора турбины.

Регулируемое сопло второй ступени разделяет турбины низкого и высокого давлений. Общий расход, топлива для поддерживания заданного уровня энергии определяется по нагрузочной потребности на валу турбины низкого давления, а разделение энергии между турбинами низкого и высокого давлений определяется по перепаду давления на соответствующих турбинах. Открытие регулируемого сопла второй ступени повлечет за собой уменьшение обратного давления на турбине высокого давления и в результате возрастут перепад давления и значение крутящего момента, производимые турбиной высокого давления. Таким образом, осуществляется управление скоростью вращения вала турбины высокого давления.

Рабочим телом в газовых турбинах является смесь воздуха с продуктами сгорания природного газа. Так как продуктов сгорания относительно немного, около 3—5% , то в первом приближении можно считать, что рабочим телом яв­ляется воздух. Чтобы турбина совершала работу, необходимо пред­варительно увеличить внутреннюю энергию воздуха по сравнению с той, которой он обладает в нормальных условиях. Для этого воздух сначала сжимают с помощью осевого компрессора, а потом нагре­вают при постоянном давлении, сжигая газ в камере сгорания. Полученное таким образом рабочее тело, имеющее запас внутренней энергии, поступает через направляющий аппарат на рабочее колесо. В направляющем аппарате внутренняя энергия рабочего тела преоб­разуется в кинетическую энергию струи, которая на лопаточном аппарате рабочего колеса превращается в механическую энергию.

1.  Термодинамический цикл работы ГТУ

Рисунок - 1 Термодинамический цикл работы ГТУ

Термодинамический цикл работы ГТУ в VP и ST координатах[6]. Состав рабочего тела в процессе работы не изменяется. При этом в цикле ас сжатия в компрессоре и процесс расширения газа zb считаются адиабатическими. Процесс cz процесс подвода теплоты к рабочему телу гидравлическое сопротивление камеры не учитывается этот процесс как и процесс ba принимается изобарным.

Q1=cp(Tz-Tc) (1)

Q2=cp(Tb-Ta) (2)

КПД цикла:

(3)

Процесс ас:

(4)

Процесс cz:

(5)

Процесс zb:

(6)

Удельная работа цикла ιц определяется разностью между работой расширения ιт в турбине и работой ιк сжатия в компрессоре

ιц= ιт - ιk=(hz – hb)- (hc – ha)=cp(Tz - Tb)- cp(Tc- Ta)=

2. Управление ГПА

Автоматическое управление газотурбинной установкой осуще­ствляется в двух разных режимах. Первый режим —это пуск и остановка газотурбинного агрегата. Второй режим — стаби­лизация скорости вращения вала ТНД при изменяющейся нагрузке. Два этих режима обеспечиваются двумя подсистемами — подсистемой пуска и блокировок и подсистемой регулирования.

Пуск ГПА происходи в несколько этапов:

1.  Прокрутка и продувка;

2.  Зажигание;

3.  Прогрев;

4.  Ускорение;

5.  Работа;

Первоначально вал ТВД раскручивается при помощи пускового устройства турбодетандера которое на момент пуска турбины механически соединено. Турбодетандер раскручивает ТВД до скорости при которой возможно устойчивое зажигание и энергия получаемая от работы рабочего тела получаемого при сгорании топлива больше момента инерции вала ТВД и ОК. В последующем после выхода ТВД на номинальные обороты пусковое устройство расцепляется.

Во время этапа прокрутки и продувки происходит первоначальное раскручивание ТВД и продувка камер сгорания сжатым воздухом поступающим от осевого компрессора, в целях исключения образования взрывоопасной смеси в полости камер сгорания.

В режиме зажигания топливо регулирующий клапан открывается на заранее уставленный процент открытия, необходимый для устойчивого зажигания топливной смеси в камерах сгорания. В момент зажигания защита по потери пламени в камерах сгорания блокируется и дается время для стабилизации пламени во всех камерах сгорания.