Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

В местах входа и выхода воздуха по конфигурации образующейся зубча-

той линии ввариваются специальные гребенки из листовой стали.

С боковых и торцевых сторон пакета устанавливаются утолщенные лис-

ты. Соединение гребенок с элементами и пакетов между собой осуществляется

электросваркой.

Пакеты в секции расположены двумя параллельными группами по три в ка-

ждой и соединены между собой двумя полукруглыми крышками. Между этими

группами образуется коллектор, из которого воздух распределяется по пакетам.

С боковых и торцевых сторон секции привариваются полуовальные

крышки, которые служат сборными воздушными коллекторами, а также для

уравнивания давления по обе стороны крайних листов пакетов. К крышкам

привариваются ребра, которые придают конструкции большую жесткость, а

также плиты с ребрами, предназначенными под опоры, для транспортировки и

окантовки секции. В крышках и коллекторе устанавливаются направляющие

листы, служащие для лучшей организации потока и уменьшения сопротивле-

ния по воздушному тракту.

Для входа и выхода воздуха к секции привариваются круглые патрубки с

фланцами, а для продуктов сгорания – прямоугольные фланцы (воротники).

Воздух из компрессора поступает в верхний патрубок секции и равномер-

но распределяется по входным участкам поверхности нагрева. Двигаясь по воз-

душным каналам навстречу продуктам сгорания, воздух нагревается,

собирается в полуовальных крышках и затем через нижний патрубок направля-

ется в камеру сгорания. Охлажденные продукты сгорания по газопроводу на-

правляются в дымовую трубу.

Секции воздухоподогревателя устанавливаются вертикально на четырех

лапах.

Так как секции находятся под открытым небом, то для уменьшения теп-

ловых потерь они должны быть изолированы тепловой изоляцией и защищены

от атмосферных осадков металлическими листами (обшивкой).

Вопросы для самопроверки

1. Из чего состоит блок турбогруппы?

2. В чем заключается назначение переднего блока и компрессора?

3. В чем заключается назначение турбины?

4. В чем заключается назначение рамы-маслобака?

5. В чем заключается назначение подшипника силового ротора?

6. В чем заключается назначение воздухоподогревателя?

6.3 Камера сгорания

Камера сгорания (рис. 62) предназначена для осуществления непрерывного

процесса сжигания газообразного топлива в потоке сжатого воздуха, поступающе-

го в камеру из воздухоподогревателя. Продукты сгорания с требуемой температу-

рой направляются через переходной патрубок в газовую турбину.

Рис. 62. Камера сгорания

1 – смеситель вихревой; 2 – фронтовое устройство; 3 – корпус камеры сгорания;

4 – крышка; 5 – горелка основная; 6 – горелка дежурная, 7 – воспламенитель;

8 – малые лопаточные венцы; 9 – большой лопаточный венец;

10 – изогнутая лопатка

Камера сгорания выполнена семигорелочной со смесителем вихревого ти-

па и состоит из следующих основных узлов:

− горелочного устройства;

− фронтового устройства;

− вихревого смесителя;

− корпуса камеры с крышкой.

Горелочное устройство состоит из 6 основных горелок (5), одной дежур-

ной (6) и двух воспламенителей (7). Основные горелки расположены по окруж-

ности и соединены общим кольцевым коллектором, подводящим газ.

Количество газа, подаваемое в основные горелки в зависимости от режима ра-

боты агрегата, определяется величиной открытия регулирующего клапана. Де-

журная горелка расположена в центре и конструктивно объединена с двумя

воспламенителями. Дежурная горелка на всех режимах работы агрегата имеет

постоянный расход газа, который подводится к ней (также как и к воспламени-

телям) помимо регулирующего клапана, через дроссельные шайбы, диаметр от-

верстий которых определяется требуемым расходом газа.

Основная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы

и фланца для крепления горелки к крышке камеры сгорания. Головная часть

выполнена из конуса, соединенного с топливоподводящей трубой, цилиндра,

которым горелка свободно вставляется во втулку малого лопаточного венца

фронтового устройства, и перфорированной конической головки. Топливопод-

водящая труба горелки присоединяется к топливному коллектору с помощью

ввертного штуцерного соединения. Газообразное топливо из коллектора под-

водится к головной части горелки и поступает во фронтовое устройство камеры

сгорания через несколько рядов мелких отверстий в конической головке. Де-

журная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы, двух

одинаковых воспламенителей и фланца, соединяющего все детали дежурной

горелки и служащего для крепления ее к крышке камеры. Головная часть де-

журной горелки по конструкции аналогична головной части основной горелки.

Воспламенитель (рис. 63) состоит из приваренной к фланцу трубы, разде-

ленной диаметральной перегородкой на две полости. В одну из этих полостей в

фиксированном положении вставляется газоподводящая трубка (5), крепящаяся

гайкой. В другой полости располагаются электроды свечи зажигания (4), ввер-

нутой во фланец. Через штуцерное соединение к воспламенителю подводится газ

и, попадая в газоподводящую трубку, выходит из нее несколькими струями. Газ

проходит через отверстия в перегородке и эжектирует воздух, попадающий в

трубу воспламенителя через ряд отверстий по окружности трубы.

Газовоздушная смесь попадает к электродам свечи зажигания и воспла-

меняется при ее включении. Образующийся факел по трубе направляется в сто-

рону головки дежурной горелки. Вследствие перепада давления на малом

лопаточном венце фронтового устройства пламя воспламенителя втягивается

между лопатками и зажигает газовоздушную смесь дежурной горелки, после

чего воспламенитель прекращает свою работу. Оба воспламенителя располо-

жены симметрично относительно дежурной горелки и включаются в работу па-

раллельно, чем достигается большая надежность системы зажигания.

Рис. 63. Запальное устройство

1 – корпус; 2 – перегородка; 3 – отверстия; 4 – свеча зажигания;

5 – газораспределительная трубка

Фронтовое устройство (2) (рис. 62) предназначено для подачи первич-

ного воздуха в зону горения, смешения его с газовым топливом и стабилизации

факела на всех режимах работы. Фронтовое устройство состоит из 7 малых

лопаточных венцов (шести по окружности и одного в центре), одного большого

лопаточного венца, расположенного вокруг малых, каждый из которых состоит

из ряда плоских лопаток, вваренных под определенным углом между двумя

обечайками, и придает воздуху вращательное движение. Во внутренние обе-

чайки этих венцов вставляются головные части горелок. Шесть малых лопа-

точных венцов ввариваются в общий конус, располагаясь по его окружности.

Один малый венец, для дежурной горелки, приваривается в центральной части

конуса, который с помощью сварки соединен с большим лопаточным венцом.

Последний состоит из ряда изогнутых лопаток, вваренных между двумя обе-

чайками. Закрутка малых венцов противоположна закрутке большого. К на-

ружной обечайке большого лопаточного венца приварены конус и

цилиндрическая обечайка, которая телескопически входит в обечайку вихрево-

го смесителя. Этим обеспечивается свобода теплового расширения фронтового

устройства, крепление которого к корпусу камеры осуществляется с помощью

двух лап с прорезями, выполненными для компенсации радиальных расшире-

нии. Фронтовое устройство изготовляется из листовой аустенитной стали.

Вихревой смеситель (1) (рис. 62) предназначен для смешения продуктов

сгорания с вторичным воздухом и получения достаточно равномерного поля

температур на выходе из камеры сгорания. Вихревой смеситель состоит из двух

концентрично расположенных обечаек, из которых внутренняя имеет два диа-

метрально противоположных треугольных выреза, по боковым сторонам кото-

рых, в кольцевом пространстве, установлены ряды изогнутых лопаток.

Последние разделяют общий осевой поток вторничного воздуха, движущийся в

кольцевом пространстве, на два потока и направляют их под прямым углом

через вырезы внутрь огневой части. Два парных вихря, образовавшиеся внутри

огневой части, взаимодействуют с продуктами сгорания, обеспечивая их пере-

мешивание с вторичным воздухом.

Лопатки смесителя, расположенные под углом к его оси, двумя парами

сходящихся рядов с одной стороны привариваются к внутренней обечайке, с

другой – к бандажам, имеющим разрезы через каждые четыре лопатки. На-

ружная обечайка смесителя надевается на бандажи и в передней части (по ходу

воздуха) центрируется радиально расположенными обтекателями и ребрами,

приваренными к внутренней обечайке. На выходе наружной обечайки, за ло-

патками, к ней приваривается по торцу, между наружной и внутренней обечай-

ками, заглушающее кольцо, препятствующее проходу воздуха в осевом

направлении. Обтекатели и ребра соединяют при помощи четырех втулок и

пальцев наружную и внутреннюю обечайки, допуская свободу их относитель-

ных перемещений.

Смеситель крепится к корпусу камеры при помощи двух пар пальцев, за-

глушённых снаружи ввертными пробками. Два из этих пальцев входят во втул-

ки на смесителе и фиксируют его осевое положение, а два других входят в

шпонки, расположенные на наружной обечайке и допускают свободу осевого

перемещения всего смесителя в целом.

Корпус камеры (3) и крышка (4) образуют прочный корпус, восприни-

мающий внутреннее давление воздуха. Корпус представляет собой цилиндри-

ческий барабан с двумя врезанными в него овальными, переходящими в

круглые, патрубками, заканчивающимися фланцами. По этим патрубкам в ка-

меру подводится воздух. На торцах барабана имеются два фланца для крепле-

ния крышки и соединения камеры сгорания с переходным патрубком,

связанным с газовой турбиной. Кроме того, на корпусе размещаются еще три

небольших патрубка для крепления фотодатчиков контроля факела.

Для установки камеры сгорания на раму и направленного теплового рас-

ширения на корпусе имеются две лапы и продольная шпонка.

Крышка является днищем корпуса и состоит из штампованной овальной

части и фланца для соединения с корпусом камеры. На крышке располагаются

наварыши для крепления горелок и кольцевой коллектор основного газа с дву-

мя входными патрубками.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается назначение и состав камеры сгорания?

2. В чем заключается назначение горелочного устройства?

3. В чем заключается назначение фронтовое устройство?

4. В чем заключается назначение вихревого смесителя?

5. В чем заключается назначение корпуса камеры и крышки?

6.4 Маслосистема ГТК-10-4

Назначение системы маслоснабжения

Система маслоснабжения (рис. 64) обеспечивает смазку подшипников

агрегата, подачу масла на уплотнение и реле осевого сдвига нагнетателя на ра-

бочих режимах, а также в периоды пуска и остановки агрегата.

В установке ГТК-10-4 применяется единая циркуляционная система под-

вода масла под давлением к подшипникам и уплотнениям, что дает возмож

ность использовать один маслобак, общие фильтры и маслоохладители для всей

системы маслоснабжения. Применение общей системы снабжения маслом

подшипников агрегата и уплотнений нагнетателя снижает затраты на обслужи-

вание и ревизию маслосистемы, повышает ее эксплуатационную надежность.

В маслосистеме применяется масло Тп-22,

где Т – турбинное;

п – с присадками (присадки придают маслу следующие

свойства: анти-

окислительные, вязкие, антикоррозийные, нейтрализующие, моющие, противо-

износные, антисепенные, понижающие температуру застывания);

22 – вязкость в сантистоксах;

Т вспышки = 186

С,

Т застывания = -15

С.

В состав системы маслоснабжения входят:

− рама-маслобак;

− главный масляный насос;

− - пусковой масляный насос;

− резервный масляный насос;

− импеллер;

− регулятор давления “после себя”;

− сдвоенный обратный клапан;

− инжектор;

− маслоохладитель;

− фильтры;

− регулирующий дроссель;

− запорная арматура трубопроводов;

− система отсоса масляных паров

Работа системы

Рассмотрим более подробно схему маслоснабжения агрегата (рис. 64).

Главным масляным насосом 4 центробежного типа, установленным непосред-

ственно на валу турбины высокого давления, создается давление масла до

1,2 МПа.

Рис. 64. Система маслоснабжения

1 – импеллер; 2 – пусковой масляный насос; 3 – сдвоенный обратный клапан;

4 – главный масляный насос; 5 – инжектор; 6 – регулятор давления "после себя";

7 – маслоохладитель; 8 – фильтры; 9 – дроссель;

10 – резервный шестеренчатый маслонасос

Затем масло поступает на сдвоенный обратный клапан 3, после которого

оно разделяется на два потока: к маслоохладителю 7 через регулятор давления

"после себя" 6 и соплу инжектора насоса 5. Наличие инжектора вызвано тем,

что центробежные насосы не обладают свойствами самовсасывания, если они

расположены выше маслобака, поэтому для создания необходимого подпора на

входе в колесо устанавливают инжектор 5, к соплу которого подводится масло

из нагнетательной линии того же насоса. Регулятор 6 понижает давление на

входе в маслоохладитель в пределах 0, 4-0, 6 МПа. Охлажденное и очищенное

фильтром 8 масло поступает на смазку опорно-упорного подшипника нагнета-

теля и к блоку винтовых насосов МНУ. Далее масло после дополнительного

редуцирования в регулируемом дросселе 9 поступает на смазку подшипников

турбогруппы и к импеллеру 1. После смазки и охлаждения подшипников масло

сливается в маслобак. Масло при пуске и остановке агрегата подается пусковым

масляным насосом 2, под давлением 0,55 МПа поступает также в сдвоенный

обратный клапан и далее по рассмотренной схеме.

При создании главным масляным насосом определенного давления

0,75 МПа обратный сдвоенный клапан пропускает в систему масло только от не-

го и пусковой насос отключается. Пусковой масляный насос размещен на верх-

ней крышке маслобака и является насосом погружного типа. Он приводится во

вращение асинхронным электродвигателем, обеспечивает подачу масла в систе-

му в количестве 30 кг/с при давлении 0,5-5 МПа (масло марки Тп-22).

Резервный шестеренчатый маслонасос 10 с приводом от электродвига-

теля постоянного тока имеет две ступени. Первая ступень с подачей 6,9 кг/с

при давлении в нагнетании 0,1 МПа подключена к маслопроводу смазки низко-

го давления 0,08-0,12 МПа. Вторая ступень с подачей 0,8 кг/с подает масло

давлением 0,5 МПа на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя.

Винтовые насосы системы уплотнения МНУ подают масло высокого

давления через фильтр тонкой очистки и обратный клапан на торцовое уплот-

нение и опорный подшипник нагнетателя. Винтовые насосы приводятся во

вращение электродвигателями переменного тока. Система автоматического

управления агрегатом обеспечивает автоматическое переключение с рабочего

винтового насоса на резервный при аварийном снижении перепада давлений

между уплотняющим маслом и газом. Одновременная работа двух насосов уп-

лотнения недопустима, так как при отсутствии газа в нагнетателе перепад дав-

ления на уплотнении может превысить 2 МПа и разрушить торцовое

уплотнение.

Для предотвращения попадания масляных паров в машинный зал при ра-

боте агрегата существует специальная система отсоса этих паров. С помощью

специального эжектора пары отсасываются из рамы-маслобака, переднего

подшипника, среднего подшипника и заднего подшипника. Все трубы системы

отсоса объединяются в общий коллектор, идущий к эжектору.

Эжектор устанавливается на фланце гидрозатвора, к нему подводится

воздух, отбираемый после четвертой ступени компрессора. Ввод масляных па-

ров в гидрозатвор осуществляется тангенциально вдоль его стенки. Это приво-

дит к тому, что масло конденсируется, стекая вниз, и возвращается в маслобак.

Воздух из гидрозатвора через свечу удаляется в атмосферу.

В соответствии с инструкциями по эксплуатации агрегатов турбинное

масло ГПА должно иметь температуру 35-50°С. На КС турбинное масло ох-

лаждается циркуляционной водой в водяных маслоохладителях или воздухом в

аппаратах воздушного охлаждения (АВО).

Циркуляционная вода охлаждается в АВО. Система состоит из аппарата

воздушного охлаждения

, циркуляционных насосов, системы трубопроводов,

запорной и предохранительной арматуры, фильтров и других элементов. Аппа-

раты воздушного охлаждения на КС используют как для прямого охлаждения

турбинного масла, так и для охлаждения промежуточного теплоносителя –

циркуляционной воды. При низких температурах окружающей среды в проме-

жуточном контуре АВО вместо воды применяют антифриз. АВО состоит из

теплообменников, в трубках которых циркулирует масло, вода или антифриз, и

вентиляторов с электроприводом. Электродвигатели соединены с вентилято-

рами через редукторы или ременные передачи. Лопасти вентилятора могут

быть поворотными. Кроме того, на входе или выходе из АВО установлены жа-

люзийные решетки для регулирования расхода воздуха.

Аппараты воздушного охлаждения располагают на открытом воздухе или

в специальных помещениях рядом со зданием компрессорного цеха.

Параметры работы системы

Уровень масла в баке должен быть на 100 мм ниже верхнего листа рамы-

маслобака. Уровень в гидрозатворе переливного устройства должен поддержи-

ваться около 400 мм.

Разряжение в полости рамы-маслобака должно быть не

менее

120 мм вод. ст. при работе агрегата.

Температура масла в системе (на выходе маслоохладителей) должна

поддерживаться в пределах 30-50°С.

Перепад давлений на фильтрах тонкой очистки масла должен быть не бо-

лее 0,04 МПа.

Давление масла на смазку подшипников турбины при работе пускового

или главного маслонасосов – не менее 0,06 МПа. При работе

резервного на-

соса – более 0,04 МПа.

Давление масла на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя при

работе пускового или резервного маслонасосов − не менее 0,4 МПа. При работе

главного насоса − более 0,45 МПа.

Давление масла после инжектора главного маслонасоса должно быть

около 0,05 МПа.

УЗЛЫ СИСТЕМЫ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ

Главный маслонасос

Главный масляный насос центробежного

типа с непосредственным при-

водом от вала турбокомпрессора смонтирован в корпусе переднего подшипника

газотурбинной установки (рис. 65).

Корпус, изготовленный из литой стали, составлен из двух половин. Ниж-

няя половина укреплена внутри картера переднего подшипника компрессора.

Колесо закрытого типа с фрезерованными лопатками скрепляется с покры-

вающим диском заклепками, проходящими через тело лопаток. Удерживается

колесо насоса на валу с помощью шпоночного соединения и прижимной гайки-

обтекателя.

Уплотнение насоса от протекания масла из нагнетательной камеры во

всасывающую и по валу в картер подшипника производится двумя кольцевы-

ми втулками плавающего типа. Внутренние поверхности втулок залиты бабби-

том. Кольцевые втулки фиксируются от поворота штифтами, входящими в

выемки

на горизонтальном разъеме корпуса насоса.

Масло к насосу подводится через литое колено. Организацию потока во

всасывающем патрубке насоса непосредственно перед входом масла в колесо

осуществляют осевые направляющие лопатки, размещенные во втулке.

100

Рис. 65. Главный маслонасос смазки

1 – литое колено; 2 – втулка; 3,6 – кольцевые втулки; 4 – покрывающий диск;

5 – рабочее колесо; 7 – шпонка; 8 – гайка-обтекатель; 9 – корпус

Рис. 66. Зависимость напора главного маслонасоса от частоты вращения вала

турбокомпрессора