Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

151

чем обеспечивается вы-

равнивание давления в

маслосборной и поплавко-

вой камерах. По мере за-

полнения камеры маслом

поплавок всплывает и су-

харь, перемещаемый серь-

гой, начинает открывать

сливное отверстие в седле.

С этого момента в камере

автоматически поддержи-

вается примерно постоян-

ный уровень масла.

Площадь открытия

сливного отверстия уста-

навливается в

зависимости

от количества поступаю-

щего в камеру масла и дав-

ления в ней. Чтобы

обеспечить из поплавковой

камеры дренаж только мас-

ла, рычаг между серьгой и

поплавком изогнут таким

образом, что уровень масла

в камере, соответствую-

щий моменту начала от-

крытия сухарём сливного

отверстия, находится на

400-500 мм выше седла.

Для

уменьшения уноса масла в газопровод часть газа из поплавковой ка-

меры отводится через отверстие в крышке 18 во всасывающий трубопровод на-

гнетателя или в топливный коллектор в зависимости от типа нагнетателя. Для

удаления паров масла из этого газа применяют фильтр 17, состоящий из двух

металлических сеток, внутри которых уложена стекловата. Масло по

мере на-

копления на стекловате стекает обратно в поплавковую камеру. Периодиче-

скую проверку работы камеры осуществляют по указателю уровня 14,

устроенному по типу водомерного стекла. Вентиль 19 является обводным для

фильтра 17 и открывается в начальный период пуска нагнетателя.

В нижней части корпуса поплавковой камеры имеется отверстие для от-

вода импульса к регулятору перепада

по давлению газа в маслосборной камере

нагнетателя. На некоторых типах нагнетателей (например, 235 и 650) этот от-

бор взят из бокового отверстия поплавковой камеры из-под уровня масла, что

лучше предохраняет от засорения импульсную трубку.

При монтаже и ревизии в первую очередь следует проверить состояние

поплавка и убедиться, что внутрь сферы не

проникло масло. При сборке необ-

Рис. 99. Поплавковая камера

(см. обозначения в тексте)

152

ходимо убедиться, что рычаг 3 при верхнем положении поплавка не упирается

в край отверстия корпуса 1. Расстояние от этого рычага до края отверстия

должно быть около 20 мм. При нижнем положении поплавка отверстие в седле

должно быть полностью перекрыто, а при верхнем – открыто не менее чем на-

половину. Все прокладки во фланцах камеры, а

также между седлом и корпу-

сом следует изготавливать из тонкого прокладочного картона.

8 Техническая эксплуатация ГТК-10-4

8.1 Система технического обслуживания и ремонта ГПА

Техническая эксплуатация газотурбинной установки ГТК-10-4 входит в

комплекс эксплуатации ГПА (газоперекачивающего агрегата) на КС (компрес-

сорной станции).

Техническая эксплуатация – это комплекс технических и организацион-

ных мероприятий, обеспечивающих эффективное использование и длительное

поддержание на высоком техническом уровне состояния ГПА и КС. Поддержа-

ние оборудования КС в работоспособном состоянии осуществляется с помо-

щью

систем технического обслуживания и ремонта.

Регламент технического обслуживания

В настоящее время на КС применяется документ «Газоперекачивающие

агрегаты. Временный порядок проведения ремонтов». Разработан с учетом

«Регламента технического обслуживания РТМ 108.022.105.77.

В документе рассмотрены виды плановых ремонтов (регламентирован-

ный, средний, капитальный), периодичность их проведения.

Состав работ при ремонтах

Планово-предупредительная система

технического обслуживания и ре-

монта ГПА предусматривает следующие виды технического обслуживания и

ремонта:

Техническое обслуживание на работающем агрегате:

− ежедневное;

− еженедельное;

− ежемесячное;

− техническое обслуживание при определенной наработке (1000, 1500

часов и т. д.).

Техническое обслуживание агрегатов, находящихся в состоянии резерва:

− при выводе агрегатов в резерв;

− еженедельное;

− ежемесячное

153

Плановые ремонты:

− регламентированные (РР-1, РР-2, РР-ДВ);

− средние (СР);

− капитальные (КР).

Регламентированные работы РР-1, РР-2 выполняются на ГПА в целом,

регламентированные работы РР-ДВ выполняются только на двигателях отдель-

ных газотурбинных ГПА с авиационным и судовым приводом.

Плановый регламентированный, средний и капитальный ремонты на ос-

тановленном по

наработке агрегате выполняются специализированной ремонт-

ной организацией.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое техническая эксплуатация?

2. Какой существует нормативный документ по ремонту?

3. В чем заключается состав работ при ремонтах?

4. Каковы особенности проведения некоторых видов ремонтов?

8.2 Особенности эксплуатации ГТК-10-4 при отрицательных

температурах

Термогазодинамический цикл, применяемый в ГПА является открытым

определяется параметрами окружающего воздуха: давлением, Р и температу-

рой, Т. Стандартные параметры воздуха T = 45°С и Р = 760 мм рт. столба. С по-

нижением T воздуха мощность ГТУ увеличивается, но не должна превышать

15% от номинальной по прочностным нагрузкам на детали двигателя. При по-

ниженной T детали осевого компрессора испытывают хладноломкость.

При T окружающего воздуха (+3

до -5°С) и влажности 80% происходит об-

леденение лопаток, из-за которого может возникнуть помпаж. Для предотвра-

щения его появления предусмотрено:

− подогрев циклового воздуха;

− ВНА.

Подогрев осуществляется:

− за счёт отбора горячего воздуха за осевым компрессором;

− смесью воздуха, отбираемого после компрессора и выхлопных газов;

− тёплым воздухом, отбираемым после

АВО маслом.

Особенностью эксплуатации КС при отрицательных температурах являет-

ся возможность образования гидратных пробок в трубопроводе импульсного

газа или технологических трубопроводов.

Определенные трудности испытывают эксплуатационный персонал при

продувке жидкости из пылеуловителей и фильтр-сепараторов. Для повышения

надежности работы этой системы краны и продувочные коллекторы оснащают-

ся электроподогревом. Кроме того, эти

запорные органы необходимо держать

открытым, чтобы жидкость стекла в подземную дренажную емкость.

154

Из подземной емкости жидкость удаляют продувкой в конденсатосборник

для последующей утилизации. Для этого предусмотрен:

− контроль степени очистки газа;

− определение точки росы газа.

При переходе на зимний период работы краны (запорное оборудование)

должны эксплуатироваться на зимних смазках и гидрожидкостях.

При пуске ГТК-10-4 при отрицательных температурах необходим подогрев

масла в

маслосистеме до t = +25 ˚С.

При эксплуатации (зимой) при отрицательных температурах необходимо

включить систему подогрева воздуха на всасе компрессора, система контроля и

сигнализации обледенения на всасе осевого компрессора должна находиться в

работоспособном состоянии.

При остановке ГТУ во избежание переохлаждения лопаток турбины необ-

ходимо закрыть жалюзи, если таковыми оснащен агрегат. На агрегатах,

нахо-

дящихся в резерве, необходимо включить подогрев масла.

На всасе ЦБН установлена технологическая решётка. Чтобы она не обмер-

зала при низких температурах, необходимо обеспечить поступление части газа

с выхода нагнетателя на всас.

Вопросы для самопроверки

1. Как меняется мощность ГТУ при отрицательных температурах?

2. Какие существуют условия возникновения обледения и

методы борьбы с

обледенением?

3. В чем особенность эксплуатации КС при отрицательных температурах?

4. Как осуществляются пуск, эксплуатация и останов ГТУ при отрицатель-

ных температурах?

8.3 Очистка ОК в процессе эксплуатации

В составе атмосферного воздуха содержатся примеси (пыль, сажа, цветоч-

ная пыль), которые, попадая в газовоздушный тракт, образуют отложения на

лопатках ОК. Несмотря на установку специальных фильтров, в процессе экс-

плуатации происходит неизбежное засорение лопаток ОК.

Отложения на лопатках ухудшают характеристики компрессора:

уменьшается давление за осевом компрессором, увеличивается потребляемая

мощность, падает КПД, граница помпажа компрессора смещается в сторону его

рабочей зоны. Загрязнение проточной части осевого компрессора может при-

вести к уменьшению

расхода воздуха до 6% и КПД осевого компрессора на 2-

3%, что вызывает снижение полезной мощности ГТУ до 10% и КПД до 2-5%.

Необходимо производить очистку проточной части:

− разборка ОК и отдельной промывки каждой лопатки, но этот способ

слишком трудоёмкий и проводится только при проведении планово-

предупредительного ремонта;

− очистка косточковой крошкой (диаметром 1-2 мм

) или обычным рисом –

очень эффективный метод, но засоряются лабиринтные уплотнения;

155

− очистка с помощью моющей жидкости (Синвал, Прогресс): моющий

раствор подается на вход ОК через специальные форсунки с давлением

5-6 кг/см

, затем промывают чистой водой. Данный метод позволяет

очищать лопатки от загрязнений.

Процесс загрязнения не характеризуется линейной зависимостью от вре-

мени и при определенной наработке (в интервале 2-3 тыс. ч), наблюдается ста-

билизация характеристик осевого компрессора. Отложения на лопатках осевого

компрессора вдоль его оси постепенно уменьшаются, то есть последние ступени

компрессора загрязняются меньше. Отложения загрязнений больше наблюда-

ются на выпуклой стороне лопатки. Повышение влажности воздуха на всасе

также способствует увеличению образования отложений на лопатках.

Загрязнение лопаточного аппарата в процессе работы ГТУ эксплуатацион-

ный персонал определяет по снижению давления за компрессором, что вызывает

необходимость для поддержания мощности повышать температуру перед ТВД, а

при невозможности поднять температуру – снижать обороты ТВД и ТНД.

Для поддержания параметров ГПА в соответствие с ТУ необходимо пе-

риодически проводить очистку проточной части осевого компрессора.

Периодичность очистки зависит от многих факторов, основными среди

них являются:

− степень загрязнения и запыленности окружающей среды, где эксплуа-

тируется агрегат;

− эффективность очистки воздуха в ВЗК;

− индивидуальные особенности ГПА (диаметр осевого компрессора, уг-

лы атаки осевого компрессора, частота вращения);

− качество работы масляных уплотнений переднего подшипника;

− наличие неплотностей в воздухозаборной камере и в том числе работа

ГТУ с открытым байпасным клапаном.

Наилучшие результаты очистки достигаются при разборке проточной

части ГПА и промывке каждой лопатки. Однако такой способ очистки является

дорогостоящим и применяется только при проведение ППР ГТУ. На практике

применяется очистка осевого компрессора на режиме "прокрутки" от пусковой

турбины. Эффективная очистка – это регулярная очистка осевого компрессора

через каждые 300-400 ч в летнее время и около 1000 ч в зимнее.

В эксплуатации применяют в основном два способа очистки компрессоров:

− очистка с помощью твердых очистителей;

− промывка с помощью жидких моющих сред.

В качестве твердых очистителей применяются органические материалы:

молотая скорлупа орехов с диаметром частиц 0,8-1,7 мм или обычный рис.

В качестве моющих средств используются специальные растворы "Син-

вал", "Ml", "М2", "Прогресс" и т. д.

Очистка осевого компрессора твердыми частицами осуществляется на

работающих агрегатах стационарного типа, вводом очищающего средства на

вход осевого компрессора через специальный бункер, который обеспечивает

скорость его подачи примерно 0,8-1,0 кг/мин. (для ГТК-25И). Недостатком спо-

156

соба является то, что возможно засорение каналов и отверстий системы охлаж-

дения лопаток газовой турбины.

Очистка осевого компрессора моющими растворами (как правило, для

ГТУ авиационного типа) проводится в соответствии со схемой рис. 100 на ре-

жиме прокрутки от пусковой турбины. Моющий раствор подается на вход в

осевой компрессор через 2 специальные форсунки с давлением 5-6 кг/см с про-

изводительностью 10-20 л/мин и течение 10-15 мин. Затем подают чистую воду

с температурой 50-60°С со скоростью 70 л/мин. для промывки. Для слива жид-

костей с газовоздушного тракта ГТУ открывается запорная арматура дренажа.

Рис. 100. Схема промывки

1 – бак с моющим раствором; 2 – бак чистой воды; 3 – дренаж; 4 – насос; 5 – фильтр;

6 – манометр; 7 – вентиль; 8 – коллектор подачи моющего раствора; 9 – дренаж воды

Некоторые фирмы для поддержания параметров проточной части осевого

компрессора применяют специальное покрытие лопаток, что обеспечивает:

− слабую прилипаемость к лопаткам продуктов загрязнения;

− максимальную наработку между ремонтами;

− противоэрозионную и противокоррозийную защиту.

157

Вопросы для самопроверки

1. Как влияет загрязнение лопаток на характеристики компрессора?

2. Какие существуют способы очистки?

3. Каковы факторы периодичности очистки?

4. Что обеспечивает специальное покрытие лопаток?

8.4 Пути совершенствования ГТУ

1. Повышение эффективности ГТУ (повышение КПД, уменьшение расхо-

да топливного газа, уменьшение безвозвратных потерь масла).

2. Повышение эксплуатационной надежности узлов и деталей ГТУ (уве-

личение наработки на отказ), увеличение общего ресурса ГТУ, увеличение

межремонтного ресурса.

3. Уменьшение содержания токсичных веществ

в выхлопных газах (NO).

Достижение этих целей возможно за счёт:

1. Повышения параметров рабочего цикла (температурой перед турбиной,

степени сжатия ОК, что в свою очередь позволяет использовать жаропрочные

материалы для лопаток ГТ; покрытием лопаток или за счёт специальных конст-

рукций лопаток, обеспечивающих их охлаждение).

2. Разработка ГТУ по схеме с многоступенчатым

сжатием и промежуточ-

ным охлаждением воздуха в ОК.

3. Утилизация тепла отходящих газов (применение регенеративных цик-

лов, парогазового цикла, использование утилизационных аппаратов).

4. Применение схем ГТУ (впрыск воды в КС ГТУ).

5. Создание автоматизированных систем контроля технического состояния

ГТУ, диагностики и прогнозирования дефектов на ранних стадиях их развития.

6. Совершенствование камеры

сгорания для оптимизации процессов горе-

ния и обеспечение равномерного температурного поля перед ГТ.

Повышение эффективности использования продуктов сгорания

КПД ГТУ, применяемых в газовой промышленности, колеблется от 20 до

32%. Большая часть теплоты теряется с выхлопными газами. Использование

теплоты продуктов сгорания возможно в следующих направлениях:

− подогрев циклового воздуха сжатого в ОК

до подачи в КС (регенерация);

− нагрев воды в системе теплоснабжения и горячего водоснабжения

(утилизация);

− нагрев воды до состояния перегретого пара в котле-утилизаторе для

совершения им механической работы на паровой турбине (парогазо-

вой установки);

− регенерация тепла в ГТУ – повышает КПД на 3-4 %.

158

Использование тепла уходящих газов (регенерация)

Регенерация тепла в ГТУ повышает КПД ГТУ на 3-4%. В качестве тепло-

обменных аппаратов используются воздухоподогреватели (регенераторы) пла-

стинчатого или трубчатого типа.

Теплообменная поверхность воздухонагревателя I-го типа выполнена из

профилированных листов, II-го типа – из пучков трубок.

Степень регенерации (рис. 101) характеризует полноту отдачи тепла цик-

ловому воздуху отходящими

газами 0,7-0,85. Она вычисляется по формуле:

−

Рис. 101. Степень регенерации

– атмосферная; T

– после осевого компрессора; T

– перед турбиной;

– выхлопные газы; T

– перед камерой сгорания

Увеличение степени регенерации возможно за счёт увеличения поверх-

ности теплопередачи, что приведёт к значительной металлоёмкости и массы

воздуха подогревателя.

Нагрев воды систем отопления теплом выходящих газов широко приме-

няются на КС.

Влияние впрыска воды на ГТД с регенерацией тепла.

При вводе жидкости в тракт высокого давления ГТД с регенерацией

тепла

(между компрессором и выходом из камеры сгорания) возрастает удельная

мощность и снижается удельный расход топлива при поддержании и степени

регенерации цикла. При вводе 3% воды в сечении за компрессором передавае-

мое тепло возрастет на 8%, а при впрыске 4,46% жидкости на 12%. При вводе

воды в камеру сгорания необходимое увеличение передаваемого тепла ещё

больше: соответственно на 12% и 17%.

При подаче за компрессор 4,46% воды габариты теплообменника можно

уменьшить на 3,8% или получить степень регенерации 0,828 и удельный расход

0,22 кг/кВ·ч, что на 9,5% ниже варианта без добавки жидкости.

159

Вопросы для самопроверки

1. Какие существуют пути совершенствования ГТУ?

2. Какие существуют способы совершенствования ГТУ?

3. Как достичь повышения эффективности использования продуктов сгорания?

4. Где возможно использование тепла уходящих газов?

5. Как влияет впрыск воды на ГТД с регенерацией тепла?

8.5 Современные ГПА, применяемые на компрессорных станциях

ГПА-16 «Урал»

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ГПА-16 «Урал» (рис. 102) изготавливается в двух вариантах:

• ГПА-16РП-03 – внутрицехового размещения (Урдомское ЛПУ);

• ГПА-16-03 – в блочно-контейнерном исполнении (Вуктыльское ЛПУ).

Рис. 102. Газоперекачивающий агрегат ГПА-16 «Урал»

160

Эксплуатационные условия окружающей среды:

температура наружного воздуха

– -60 - +45°С;

относительная влажность

– 100%;

вес снегового покрова

– 200 кгс/м

(2,0 КПа);

скоростной напор ветра – 70 кгс/м

(0,7 КПа).

Основные параметры ГПА:

тип нагнетателя

– НЦ-16;

тип ГТУ

– ГТУ-16ПД-1, СПС-90ГП-2;

номинальная мощность в станционных условиях

– 16,0 МВт;

максимальная мощность (при t

B -5°С и ниже)

– 19,2 МВт;

номинальная производительность

– 32,0 млн нм

/сутки;

конечное давление газа

– 76,0 кгс/см

;

температура транспортируемого газа

– от -30 до +60°С;

степень повышения давления газа

– 1,44;

номинальная частота вращения ротора ЦБН

– 5300 об/мин.;

коэффициент полезного действия

– 34,2%;

сорт масла в системе смазки ГТУ

– МС-8П;

сорт масла в системе смазки и уплотнения

нагнетателя

– ТП-22;

габариты ГПА (длина/ширина/высота)

– 17600/15800/18650 мм;

масса ГПА

– не более 219 000 кг.

Станционные условия:

− атмосферное давление – 760 мм. рт. ст. (101,3 КПа), t

s – +15°С, отно-

сительная влажность – 60%; отсутствие отборов воздуха от ПТУ на ну-

жды ГПА и КС;

− гидравлическое сопротивление входного тракта – не более

110 мм вод. ст. (1,07 КПа)

− выхлопного тракта – не более 180 мм вод. ст. (1,77 КПа).

Состав ГПА:

• Турбоблок (контейнер с блоком силовым и нагнетателем).

• Система воздухозаборная (ВОУ, проставка и камера всасывания).

• Система выхлопа с утилизатором тепла и шумоглушителем.

• Система подогрева циклового воздуха.

• Система вентиляции отсеков и блоков ГПА (турбоблока, блоков обес-

печения и управления).

• Система охлаждения ГТУ и трансмиссии.

• Система маслообеспечения ГТУ.

• Система маслообеспечения нагнетателя.

• Блок обеспечения.

• Блок управления (САУ ГПА).