Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

161

• Система электрообогрева ГПА (турбоблока, блоков обеспечения и

управления).

• Система дренажная.

• Система пускового и топливного газа с расходомерным узлом топлив-

ного газа.

• Система контроля газовой магистрали (технологического газа).

• Система пожаротушения.

•

Лестницы и площадки обслуживания.

ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (ВОУ)

Назначение – очистка циклового воздуха от капельной влаги, снега, пыли,

примесей, вызывающих эрозионный износ и загрязнение лопаточного аппарата

и проточной части ГТУ, а также снижение шума от работы ГТУ.

Эксплуатационные условия:

− температура – от -60°С до +45°С;

− влажность – до 100%;

− максимальная кратковременная запыленность – не более 200 мг/м

;

− среднегодовая концентрация пылевых частиц в воздухе – не более

3 мг/м

;

− сейсмостойкость – не более 7 баллов (по шкале MSK-64).

Две ступени очистки:

1) грубая – в циклонных блоках (100% отсев частиц 10 мкм и выше,

выпадающих в пылесборные камеры); очистка камер – вручную. Три

яруса блоков с каждой стороны ВОУ. Между верхней и нижней сталь-

ными плитами – пластмассовые конусы с завихрителями.

Далее воздух проходит через звукопоглощающие кассеты пластинчато-

щелевого типа (шумоглушитель). Кассеты прямоугольной формы, вы-

полнены из нержавеющего перфорированного листа (отв. 05 мм). Внут-

ренний объем кассет заполнен мулитокремнеземистым фетром или

войлоком в чехле из стеклоткани. Кассеты занимают около 50% про-

ходного сечения ВОУ, соединены друг с другом стальным тросом и мо-

гут сдвигаться по направляющим вдоль корпуса для обеспечения

доступа к циклонным блокам и карманным фильтрам

2) тонкая – в фильтрах карманного типа из иглопробивного полотна (95%

задержка частиц до 2 мкм); максимально допустимая величина перепада

давления на фильтрах – 0,3 КПа (срабатывает предупредительная сигнали-

зация). После этого фильтры подлежат замене. Регенерация не предусмот-

рена. Установленный ресурс фильтров не менее 6000 часов.

После ступеней очистки по ходу воздуха (в полу переходника) установ-

лены два байпасных клапана, которые автоматически открываются при дости-

жении в ВОУ гидравлического сопротивления 785 Па (80 мм вод. ст.), обеспе-

чивая частичный забор атмосферного воздуха, минуя ступени фильтрации.

Проем створки закрыт защитной сеткой. Срабатывает сигнализация открытого

162

положения байпасных клапанов. Такая работа разрешена не более 20 мин. Фак-

тически – это время необходимое для запуска другого ГПА из "горячего резер-

ва" и нормального останова неисправного.

Усилие открытия байпасного клапана регулируется перемещением груза

на наружной поверхности створки (дальше-ближе относительно оси вращения).

Усилие открытия замеряется динамометром, подсоединяемым к ручке

створки клапана.

ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ГТУ-16П

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ГТУ-16П разработана авторским коллективом ОАО «Авиадвигатель»

(г. Пермь) под руководством генерального конструктора А. А. Иноземцева и

является следующим поколением базовой газотурбинной установки ГТУ-12П.

Газотурбинная установка ГТУ-16П размещается в силовом блоке контей-

нера турбоблока и представляет комплекс, включающий в себя:

− газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 на подмоторной раме;

− трансмиссию с кожухами;

− входное устройство;

− шумотеплоизолирующий кожух (КШТ);

− выходное устройство (улитку);

− шкаф топливных агрегатов (ШТА);

− трубопроводные и электрические коммуникации.

Газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 является модификацией двигателя

ПС-90ГП-1 (ГТУ-12П) и отличается от него наличием дополнительной «нуле-

вой» ступени компрессора с поворотным направляющим аппаратом и трёхсту-

пенчатой свободной турбиной (вместо двухступенчатой).

Двигатель состоит из двух модулей:

1) модуля газогенератора (ГГ) на раме;

2) модуля свободной турбины (СТ) на раме, что позволяет производить

индивидуальную поставку и замену модулей в эксплуатации. Модули ГГ и СТ

соединяются друг с другом по наружным фланцам и узлам подмоторной рамы.

Собранный на подмоторной раме двигатель монтируется на раму ГПА.

Модульность конструкции в сочетании с развитой системой контроля и

диагностики позволяет вести эксплуатацию ГТУ по техническому состоянию.

На корпусах компрессора и турбины имеются специальные смотровые лючки

для проведения визуального контроля ГВТ (газо-воздушный тракт), лопаток и

жаровых труб камеры сгорания.

Двигатель ПС-90ГП-2 оборудован следующими системами:

1) топливопитания;

2) запуска;

3) смазки и суфлирования;

4) отборов воздуха;

5) противообледенения.

163

Микропроцессорная САУ ГПА на базе комплекса средств контроля и

управления МСКУ-4510 (ЗАО НПФ "Система-Сервис" г. С.-Петербург; эле-

ментная база – США) в процессе управления работой ГТУ обеспечивает:

− управление подачей топливного газа в камеру сгорания двигателя;

− управление режимами работы двигателя в соответствии с заданными

программами регулирования;

− управление механизацией компрессора;

− управление пневмосистемой перепуска воздуха и газа из проточной части;

− управление радиальными зазорами компрессора и турбины;

− управление противообледенительной системой;

−

контроль и диагностику технического состояния ГТУ.

Основные технические данные двигателя приведены в таблице 3.

Таблица 3. Основные технические данные двигателя

Условное обозначение ПС-90ГП-2

Назначенный срок службы 20 лет

Основные параметры Режим работы

Максималь-

ный (при

≤ -5°С)

Номиналь-

ный

(при t

≤

25°С)

Мини-

мальный

1 2 3 4

Мощность на валу СТ (кВт) 19200

+1%

-3%

16000 3650

Эффективный КПД на валу СТ 0,38

-4%

0,363

-2%

0,235

Частота вращения ротора ГГ (об/мин.) 10850±150 10960±150 9850±50

Частота вращения ротора СТ (об/мин.)

5630±100 5300±100

3300

+200

100

Степень сжатия компрессора, % н.д. 19,18 н.д.

Температура газов перед турбиной ГГ н.д. 1196°С н.д.

Расход воздуха через компрессор н.д. 56,0 кг/сек. н.д.

Расход газа на выхлопе н.д. 54,7 кг/сек. н.д.

Температура газов за турбиной ГГ

не выше, °С

805 805 555

Температура газов за турбиной СТ

не выше, °С

520 540 435

Расход топливного газа (кг/час) 3900 3350

+50

н.д.

Частота вращения ротора ГГ при ХП

(об/мин.)

2600÷3000

перед ХП

и запуском

6,0÷7,0 (кгс/см

)

Давление пускового

газа перед стартером

при работе стартера 2,8÷6,0 (кгс/см

)

Температура пускового газа, °С (5÷50)°С

Расход пускового газа (на один запуск) Не более 2 кг/сек. (200 кг)

Время работы стартера 100±3 сек.

164

Окончание табл. 3

1 2 3 4

Время запуска двигателя (от вкл. агр.

зажигания до выхода на минимальный

режим)

Не более 105 сек.

Давление топливного газа 28,0÷33,0 (кгс/см

)

Температура топливного газа (0÷70)°С

После ХП С любого

режима

Газогенератора

Не менее 80 сек.

Не менее

100 сек.

Время выбега

роторов

Свободной

турбины

Не регламенти-

руется

Не менее

40 сек.

Количество воздуха, отбираемого от ком-

прессора на нужды ГПА и КС на номи-

нальном режиме

Из-за 7-й ступени

Из-за 13-й

ступени

Не более 0,5% Не более 1,0%

Габариты ГТУ (длина/ширина/высота) 8250 / 3200 / 3200 мм.

Сухая масса ГТУ Не более 14 000 кг.

на раме в состоянии

поставки

Не более 6 800 кг.

Масса двигателя

сухая Не более 5 150 кг.

Примечания.

1. Число ремонтов в пределах назначенного ресурса не ограничено.

2. Время перерыва работы на режимах не ограничено.

3. Суммарное время работы на максимальном режиме – не более 40%

от ресурса.

АГРЕГАТ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ

ГПА-Ц1-16Л/76-1,44

ОПИСАНИЕ И РАБОТА

Назначение агрегата

Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 (в дальнейшем – агре-

гат), представляет собой автоматизированный агрегат в блочно-контейнерном

исполнении с газотурбинным конвертированным авиационным двигателем АЛ-

31СТ мощностью 16 МВт с малоэмиссионной камерой сгорания, центробеж-

ным газовым компрессором на конечное давление 7,45 МПа (76 кгс/см) и от-

ношением давлений 1,44, системой автоматического управления и

регулирования (САУ и Р) на базе программно-технических средств МСКУ-5000

фирмы «Система-Сервис»*, с антипомпажным регулированием.

165

Агрегат изготавливается в климатическом исполнении «УХЛ» категории

размещения 1 по ГОСТ 15150 и обеспечивает нормальную работоспособность

при температуре окружающего воздуха от 218 К (-55°С) до 318 К (+45°С) и от-

носительной влажности до 100%, а также при наличии осадков (дождь, снег,

туман).

Сейсмичность района установки агрегата – до 7 баллов по шкале MSK-64.

Пример записи обозначения агрегата при заказе: «Агрегат газоперекачи-

вающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 345.0000.000 ТУ»,

где ГПА – газоперекачивающий агрегат;

Ц – центробежный компрессор;

1 – тип корпуса центробежного компрессора (длина корпуса L = 2200 мм);

16 – мощность газотурбинного двигателя, МВт;

Л – двигатель газотурбинный, авиационного типа разработки НТЦ

им. А. Люльки;

76 – давление конечное номинальное, абсолютное, кгс/см ;

1,44 – отношение давлений.

Требования к климатическому исполнению, основные технические тре-

бования; требования к безопасности, маркировке, упаковке, транспортирова-

нию и хранению – в соответствии с ТУ УЗ.20-05747991-036-98 «Агрегаты

газоперекачивающие типа ГПА-Ц-16С».

Резервный вариант типа САУ и Р – на базе ПТС «Series-5» ф. «ССС».

Технические характеристики

Технические характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные параметры на номинальном режиме

и размеры агрегата

Наименование параметра или размера,

единица измерения

Норма для агрегата

ГПА-Ц1-16Л/76-1,44

1 2

Производительность, приведенная к температуре 293 К

(20°С) и давлению 0,101 МПа (1,033 кгс/см

), м

/с

(млн м

/сутки), не менее

372, 68 (32, 2)

Производительность по условиям всасывания,

м/с (м/мин.)

6, 48 (389, 1)

Давление начальное, МПа (кгс/см):

– номинальное

– минимальное

5, 17 (52, 78)

2,89 (29,42)

Давление конечное, МПа (кгс/см):

– номинальное

– минимальное

7, 45 (76, 00)

8, 57 (87, 4)

Отношение давлений, расчетное 1, 44

166

Продолжение табл. 4

1 2

Частота вращения выходного вала СТ и ротора

компрессора, с

-1

(об/мин)

87, 5 (5250)

Политропный КПД компрессора, %

85, 0

Температура газа на входе в компрессор, К (°С),

расчетная

288, 0 (15)

Повышение температуры газа в компрессоре

на номинальном режиме, К

Номинальная (расчетная) мощность, потребляемая

компрессором, кВт

15900

Время пуска агрегата (время от момента подачи

команды на пуск двигателя до выхода на режим)

без учета предпусковой подготовки, мин., не более

Межцентровое расстояние между патрубками на входе и

выходе компрессора, мм

800

Первая критическая частота вращения ротора

компрессора, с

-1

(об/мин.)

54, 6 (3280)

Вторая критическая частота вращения ротора

компрессора, с

-1

(об/мин.)

124, 83 (7490)

Эффективный КПД на выходном валу СТ двигателя в

станционных условиях*, %

Эффективный КПД на выходном валу СТ двигателя на

режиме работы 16 МВт, при Тн = 15°С, давлении

Рн = 1,033 кг/см", без учета потерь в системе всасывания

и выхлопном устройстве агрегата, отборов воздуха и без

утилизации тепла выхлопных газов, %

Расход топливного газа при низшей теплоте сгорания

топлива 33494,4 кДж/м

(8000 ккал/м

), плотности

0,68 кг/м

и мощности 16 МВт на выходном валу СТ

двигателя в станционных условиях*, кг/с,

0, 902

Давление топливного газа на входе в двигатель на всех

режимах, избыточное, МПа (кгс/см)

2, 74

+02

(28

)

Температура топливного газа, К (°С) 293-333 (20-60)

Давление топливного газа на входе в стартер при

противодавлении не более 0,5 кгс/см, избыточное,

МПа (кгс/см

)

0,5±0,05 (5±0,5)

Потребность в пусковом газе на один пуск, кг, не более

Потребность в пусковом газе при холодной прокрутке,

кг

50-90

Расход пускового газа, кг/с, не более

1, 0

167

Окончание табл. 4

1 2

Безвозвратные потери масла, кг/ч, не более

– по двигателю;

– в системе смазки и уплотнения компрессора.

0, 5

0, 3

Время пуска агрегата до выхода на номинальный режим

(без учета предпусковой подготовки), мин., не более

Габаритные размеры агрегата, мм

длина

ширина

высота

22 100

16 460

28 070

Масса агрегата, кг, не более

234 600

Примечания.

1. * Станционные условия для определения мощности и КПД:

– атмосферное давление, МПа (кгс/см

) – 0, 101 (1, 033);

– температура воздуха на входе в двигатель, К (°С) – 288 (15);

– сопротивление воздухозаборной системы

(до входного фланца компрессора двигателя),

Па (мм вод. ст.), не более – 1400 (150);

– сопротивление выхлопного устройства

(от фланца силовой турбины двигателя до среза

газоотвода агрегата), Па (мм вод. ст.),

не более – 1960 (200);

– без отборов воздуха из двигателя.

2. Справочные данные по двигателю АЛ-31СТ:

– максимальная температура газа на срезе газоотвода

двигателя на выходе из СТ) на номинальном режиме,

К (° С), не более – 763 (490);

− при Твх >15°С (при поддержании постоянной мощности)

допускается увеличение температур газа до К(°С) – 803 (530);

− объем дымовых газов при нормальных условиях, нм

/с – 149;

− содержание кислорода в дымовых газах, % – 15, 6;

− масса двигателя в состоянии поставки

(с рамой), кг, не более – 5000;

− масса модуля газогенератора, кг, не более – 2500.

Характеристики

Тип компрессора – центробежный двухступенчатый с вертикальным

разъемом корпуса.

Запыленность газа, поступающего в компрессор, не должна превышать

5 мг/м, (при температуре +20°С и атмосферном давлении 0,101 МПа), размер

механических частиц не – более 30 мкм.

168

Температура газа на всасывании от 243 до 318 °К (от минус 30°С до

+45°С).

При кратковременной работе компрессора "на кольцо" допускается по-

вышение температуры газа до 333°К (+60°С).

Система смазки компрессора – циркуляционная, под давлением. Охлаж-

дение масла воздушное, непосредственное «масло-воздух». Емкость маслобака

компрессора, м (л):

− рабочая – 2,77 (2770);

− полная – 3,94 (3940).

Система уплотнения компрессора – гидравлическая, масляная, щелевая с

плавающими кольцами.

Системы смазки и уплотнения компрессора приспособлены для работы

на следующих марках масел:

1) Тп-22С по ТУ 38.101821-83;

2) Тп-22Б по ТУ 38.401-58-18-92.

Тип приводного двигателя – газотурбинный конвертированный, авиацион-

ный AJ1-31CT по техническим условиям 29.02ТУ, 3-я редакция и техническим ус-

ловиям на поставку 29.24.81 ТУ (в дальнейшем по тексту – «двигатель»).

Направление вращения ротора СТ – против вращения часовой стрелки по

ГОСТ 22378.

Максимальная влажность газа на всасывании – состояние насыщения при

отсутствии капельной влаги.

В двигателе предусмотрена возможность отбора воздуха для технологи-

ческих нужд агрегата с соответствующим снижением мощности и эффективно-

сти со следующими параметрами:

− для антиобледенительной системы с расходом воздуха 0,9 кг/с, не бо-

лее, температурой 653 К (380°С), с избыточным давлением 11,5 кгс/см

;

− для обогрева блоков ГПА и нужд маслосистемы ГПА с расходом воз-

духа 1,1 кг/с, не более, с температурой 633 К (360°С) и избыточным

давлением 11,5 кгс/см

Двигатель приспособлен для работы на следующих марках масла:

− основное – Петрим ТУ 38.401939-92;

− резервные – ИПМ-10 ТУ 38.1011299-90, Турбоникойль 210А

ТУ 38.1011299-90, ВНИИНП 50-1-4У ТУ 38.401-58-12-91,

ВНИИНП 50-1-4Ф ГОСТ 13076-86.

Емкость маслобаков системы смазки двигателя и компрессора рассчитана

на работу агрегата в течение 700 часов без дозаправки маслобаков. Аккумуля-

тор масла должен обеспечивать уплотнение вала компрессора в течение 5 ми-

нут после отключения маслонасосов и открытия свечей с опорожнением его

объема до 50%.

169

Состав агрегата

Состав агрегата приведен в таблице 5.

Таблица 5. Перечень основных блоков и комплектов,

входящих в состав агрегата

Наименование Обозначение Кол-во Примечания

1 2 3 4

Сборочные единицы и детали об-

щей сборки

345.0000.000 1 к-т

Турбоблок

345.1000.000 1 к-т

Блок маслоохладителей БМО

345.0700.000 1

Блок фильтров топливного и пуско-

вого газа

345.0900.000 1

Устройство воздухоочистительное

336.2000.000-01 1

Шумоглушитель всаса

233.2200.000-03 1

Проставка

302.2100.000 1

Камера всасывания

97.2600.000-01 1

Блок автоматики

332.2300.000 1

Блок систем обеспечения (БСО)

345.2700.000-06 1

Блок вентиляции

213.2850.000 1

Опора выхлопной шахты

208.3200.000 1

Диффузор

208.3300.000 1

Труба

309.3400.000 1

Переходник

309.3500.000 1

Шумоглушитель выхлопа

213.3600.000 1

Камера утилизатора

208.3700.000 1

Диффузор

208.3800.000 1

Конфузор

208.4700.000 1

Контейнер блока системы промывки

ГВТ двигателя

303.4800.000-01 1

Система подогрева циклового воз-

духа

345.4500.000 1

Система масляная (монтажные

звенья)

345.6000.000 1

Унифицированные узлы и детали

компрессора 16ГЦ2-395/53-76С

213.7000.00-04 1

170

Окончание табл. 5

1 2 3 4

Автоматизированная система

управления

345.8000.000 1

Комплект ЗИП (одиночный – на га-

рантийный срок эксплуатации)

1 к-т

Поставляется

каждым

агрегатом

Комплект инструментов и принад-

лежностей (групповой)

1 к-т

Поставляется

в объеме

одного

комплекта на

группу ма-

шин в один

адрес

Запасные части и инструменты

системы противопожарной защиты

1 к-т

Имитационные приборы для налад-

ки и комплексных испытаний сис-

темы противопожарной защиты

1 к-т

Поставляется

на группу

машин

с первым

агрегатом,

поставляе-

мым на КС

Одиночный и групповой комплекты

запасных частей к САУ и Р

1 к-т

Одиночный и групповой комплекты

запасных частей к двигателю

1 к-т

Устройство и работа агрегата

Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 (рис. 103) состоит из

отдельных блоков и сборочных единиц полной заводской готовности, из кото-

рых он монтируется на месте эксплуатации на специальном фундаменте, разра-

ботанном в соответствии с заданием на фундамент.

Базовой сборочной единицей агрегата является турбоблок 13, в котором

расположено основное оборудование ГПА (компрессор с приводным газотур-

бинным авиационным двигателем АЛ-31СТ), а также отдельные узлы вспомо-

гательных систем обеспечения.