Соколов В.С. Газотурбинные установки
Подождите немного. Документ загружается.
Наконец, расход топлива становится таким, каким он должен* быть на холостом ходу (точка 5).
Для плавного выхода на холостой ход без резкого увеличения частоты вращения (заброса) система
регулирования сохраняет расход топлива постоянным (участок 5—6) до тех пор, пока частота
вращения ротора не станет равной его частоте вращения на холостом ходу.
После того как ГТУ начнет устойчиво работать на" холостом ходу, ее можно нагружать,
увеличивая расход топлива. Если потребителем мощности является электрический генератор, его
следует предварительно включить в сеть. Для этого надо так плавно регулировать частоту
вращения ротора ГТУ, чтобы совпали не только частоты эдс на шинах электрического генератора
и сети, но и их фазы. Эта процедура называется синхронизацией генератора. В момент совпадения
частоты и фазы генератор подключается к сети.
Если не провести синхронизацию, то в момент включения генератора в сеть возникает толчок,
поворачивающий ротор генератора по окружности настолько, чтобы фазы тока сети и эдс гене-
ратора совпали.
Если в результате отказа при зажигании топлива в камере сгорания или по другим причинам пуск
ГТУ не состоялся, нельзя без вентиляции трактов подавать, топливо в камеру сгорания и под-
жигать его. Это необходимо, чтобы удалить топливо, оставшееся в тракте после неудачного пуска.
В ином случае возможно взрывообразное возгорание этого топлива (хлопок).
При нарушении установленной последовательности пусковых операций пуск ГТУ прекращается
персоналом или защитами, которые срабатывают при повышении температуры газа выше пре-
дельной, недопустимом увеличении нагрузки пускового устройства или снижении частоты
вращения ротора после отключения пускового устройства, помпаже и в других случаях,
предусмотренных местными инструкциями. Кроме того, персонал должен отключить ГТУ при
появлении стуков, скрежета и недопустимом увеличении вибрации.
§ 51. Останов ГТУ
Остановы ГТУ могут быть плановыми и аварийными.
Плановые остановы предусмотрены диспетчерским графиком (в связи со снижением
потребляемой мощности), а также планами мероприятий по техническому обслуживанию и
ремонту.
При плановом останове вначале проводят разгрузку ГТУ постепенным уменьшением ее
мощности, а затем отключают генератор. После прекращения подачи топлива весь тракт ГТУ
интенсивно вентилируют. В это же время продувают воздухом или инертным газом топливные
коллекторы, форсунки и горелки. Продолжительность продувки устанавливается для каждой ГТУ
такой, чтобы оставшееся в тракте после останова топливо успело испариться и было удалено из
него для предотвращения образования взрывоопасной смеси. После продувки автоматически
закрываются шиберы на всасе или выхлопе, чтобы предотвратить попадание ц, тракт влаги и пыли
вследствие естественной тяги.
При останове ГТУ персонал должен обязательно контролировать время выбега ротора (время
полной остановки) и регистрировать его в суточной ведомости. Уменьшение времени выбега
ротора свидетельствует о возникновении неполадок в проточной части или подшипниках
(например, задевания). Причина уменьшения времени выбега ротора должна быть определена, а
неполадка устранена.
Аварийно ГТУ останавливается защитами или персоналом. В зависимости от последствий, к
которым могут привести неполадки, вызвавшие аварийный останов, ГТУ должна быть отключена
немедленно или предварительно разгружена.
Защиты немедленно отключают ГТУ при росте температуры газа перед турбиной выше
предельной, недопустимом повышении частоты вращения ротора и его осевом сдвиге, снижении
давления масла и его уровня в баке, повышении температуры масла за подшипниками или одной
из колодок упорного подшипника. Защиты срабатывают также при погасании факела в камерах
сгорания, недопустимом снижении давления топлива, выходе из строя системы регулирования,
потери напряжения на всех контрольно-измерительных приборах, отключении генератора,
возникновении помпажа и др.
Полный перечень отключений, выполняемых защитами, приведен в местных инструкциях по
эксплуатации, где указываются также признаки, по которым можно определить причину останова.
Персонал должен в совершенстве знать инструкции, чтобы в очень короткое время после останова
определить ситуацию. Отработка навыков быстрого определения причин останова ГТУ по одному
или нескольким признакам входит в программу противоаварийной учебы оперативного персонала.
Существуют ситуации, при которых ГТУ также должна быть немедленно остановлена, однако
101
автоматика здесь бессильна и сделать это может только оперативный персонал. Так, персонал
должен немедленно остановить ГТУ: при обнаружении трещин или разрывов топливо- и
маслопроводов высокого давления; появлении необычных шумов, стука и скрежетов в турбине
или компрессоре, а также, искр или дыма из подшипников и концевых уплотнений; внезапной
сильной вибрации, взрыве в камерах сгорания или газопроводе; воспламенении масла или топлива
вне камеры сгорания и невозможности потушить пожар немедленно.
Полный перечень ситуаций, при которых персонал должен немедленно остановить ГТУ, приведен
в местных инструкциях.
Не всякий неполадка немедленно ведет к тяжелым авариям. В некоторых случаях нет
необходимости немедленно отключать ГТУ, а целесообразно остановить ее так, как это делают
при плановом останове. Это допустимо, например, при заедании стопорных, регулирующих и
антипомпажных клапанов, обледенении воздухозаборника, неисправности отдельных защит или
оперативных контрольно-измерительных приборов и др. Эти случаи также оговорены в местных
инструкциях. Персонал должен четко и безошибочно определять ситуацию и принимать решение
о немедленном останове ГТУ или останове с разгрузкой.
Все валы ГТУ оснащены валоповоротными устройствами, которые предназначены для медленного
проворачивания нагретых роторов, что необходимо для их равномерного остывания. Если ротор
не проворачивать, то в результате более интенсивного остывания нижней части он при
естественной конвекции изогнется вверх. Вращение ротора в прогнутом состоянии приводит к
задеваниям и повышенной вибрации, что делает невозможным эксплуатацию ГТУ. Время
проворачивания и потребная дли этого мощность оговариваются для каждого вала ГТУ. Значение
тока, потребляемого электродвигателем валоповоротного устройства, заносят в суточную
ведомость при каждом останове ГТУ.
§ 52. Техническое обслуживание и ремонт ГТУ. Безопасность труда
Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты ГТУ проводятся по планам, которые
составляются в соответствии с требованиями инструкций заводов-изготовителей. Периодичность
технического обслуживания и ремонтов зависит также от режима работы ГТУ, количества пусков,
вида топлива. Кроме того, принимается во внимание состояние основного и вспомогательного
оборудования ГТУ.
Операции по техническому обслуживанию проводятся в определенной последовательности и в
установленные сроки. На каждой станции утверждается регламент технического обслуживания
/ГТУ и оговаривается технология выполнения регламентных работ.' В регламентные работы
входят, например, периодическая очистка турбин, компрессоров и теплообменников, осмотр
лопаток турбин и компрессоров, проверка плотности газового и воздушного трактов,
трубопроводов, шаберов и арматуры. Важным этапом регламентных работ является проверка
исправности системы автоматического регулирования и защиты ГТУ.
Проверку работы автомата безопасности с увеличением частоты вращения ротора проводят после
каждой его разборки, перед испытанием ГТУ на сброс нагрузки и после длительного его простоя
(более 1 месяца). Не менее одного раза в 4 месяца проверяют исправность защиты от превышения
температуры газа перед турбинами.
В программу регламентных работ входят также контрольные пуски ГТУ, при которых измеряют
параметры, позволяющие определить соответствие режима пуска заданному режиму.
Система регулирования при мгновенном сбросе нагрузки должна удерживать ГТУ в режиме, при
котором не срабатывала бы ни одна из защит, а ГТУ автоматически выходила бы на холостой ход.
Регламентными работами предусмотрена проверка системы регулирования мгновенным сбросом
максимальной нагрузки отключением генератора от сети.
Для диагностирования состояния ГТУ при ее остановах проводят осмотры, целью которых
является непосредственное обнаружение неисправностей (износа форсунок, трещин в лопатках,
короблений пламенных труб и др.) или установление их по косвенным признакам (например, по
наличию кусочков металла, частей лопаток, или поврежденных деталей на выхлопе). Осмотры
могут проводиться как без разборки, так и с частичной или полной разборкой ГТУ.
Целью ремонтов, является проведение плановых восстановительных работ или устранение
результатов аварий и неполадок. Примером восстановительных работ является замена рабочих ло-
паток, отслуживших свой срок по запасу длительной прочности, перезатяжка фланцев турбины,
замена пламенных труб, отработавших ресурс, перезаливка баббита подшипников. Характер ре-
монтных работ после аварий зависит от вида разрушений и их последствий. В некоторых случаях
восстановительные работы приходится выполнять на заводе-изготовителе.
102
Все работы по оперативному и техническому обслуживанию ГТУ должны выполняться
качественно, в срок, без ущерба для безопасности и здоровья обслуживающего и ремонтного
персонала. Обслуживание ГТУ, проведение регламентных и ремонтных работ должны быть
организованы так, чтобы производственные травмы и несчастные случаи были исключены.
Каждый работник должен знать и строго выполнять правила безопасного обслуживания и
проведения ремонтных работ. Администрация обязана обеспечить организационные и
технические мероприятия по созданию безопасных условий труда.
Регулярный инструктаж, обучение персонала и постоянный контроль за соблюдением правил
техники безопасности на электростанциях обязательны.. Ответственность за несчастные случаи
несет как администрация, не обеспечивая соблюдение правил безопасного производства работ, так
и лица, нарушившие эти правила.
Производственный персонал должен уметь освобождать попавшего под напряжение и оказывать
ему первую помощь, а также оказывать первую помощь пострадавшим при других несчастных
случаях.
По характеру производственных процессов ГТУ являются агрегатами повышенной пожаро- и
взрывоопасности и требуют обеспечения электробезопасности. В этих условиях строжайшее
соблюдение правил техники безопасности является насущной и ежедневной необходимостью.
~ Контрольные вопросы
1. Какими величинами оценивается качество работы ГТУ?
2. Каковы обязанности персонала при обслуживании ГТУ?
3. На какие этапы подразделяется пуск ГТУ?
4 В чем особенности обслуживания ГТУ при пуске и останове? 5. Как организуется ремонт и
безопасное обслуживание ГТУ?
Заключение
В настоящем учебнике содержатся основные сведения, которые необходимы молодому рабочему,
чтобы целенаправленно и качественно обслуживать газотурбинные установки. Ряд разделов может
показаться слишком сложным для усвоения, перенасыщенным теорией, которая, на первый взгляд,
больше нужна инженерно-техническим работникам. Н6 это только на первый взгляд. Несколько
позже, когда будет накоплен некоторый практический опыт, прочтите параграфы, вызвавшие
затруднения еще раз (а может быть, и не раз). Проанализируйте их, опираясь на свой
практический опыт.
В "сочетании с практикой конкретной работы полученные знания позволят вам не только хорошо
обслуживать имеющееся оборудование, но и быстрее осваивать новую технику, находить пути
экономии топлива и материалов, оперативно реагировать на изменения условий эксплуатации
газотурбинных установок, обеспечивая их надежную и экономичную работу при всех режимах;
Иными словами, ваша квалификация будет соответствовать требованиям, которые предъявляет к
квалификации современного рабочего наша эпоха — эпоха научно-технической революции.
Рекомендуемая литература
О х о т и н В. С. и др. Основы теплотехники. — М.: Высшая школа, 1984.
К о с т ю к А. Г., Шерстюк А. Н. Газотурбинные установки. — М.: Высшая школа, 1979.
Сторожук Я. П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и парогазовых установок. — Л.:
Машиностроение, 1978.
Ковалевский М. М. Стационарные ГТУ открытого цикла. — М.: Машиностроение, 1979.
Ольховский Г. Г. Энергетические газотурбинные установки.— М.: Энергоатомиздат, 1985.
Газотурбинные установки/Справочное пособие.— Л.: Машиностроение, 1978.
Соколов В. С, Деев Л. В. Устройство и обслуживание энергетического блока. — М.: Высшая школа,
1985.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. —М': Энергия, 1977.
Оглавление
Предисловие Введение
Глава первая. Основные элементы газотурбинных установок …………………………………….6
Общие сведения о газотурбинных установках …………………………………………………………. 6
Устройство газовой турбины и компрессора ...……………………………………………………………8
Роторы газовых турбин и компрессоров..…………………………………………………………………10
Подшипники роторов ....,.,..…………………………………………………………………………………..15
Корпуса компрессоров и газовых турбин . ……………………………………………………………..20
Камеры сгорания.………………………………………………………………………………………………. 22
Теплообменные аппараты.......……………………………………………………………………………….30
Фильтры и глушители.......…………………………………………………………………………………… 32
Пусковые устройства..………………………………………………………………………………………… 34
103
Глава вторая. Схемы и экономичность газотурбинных установок ……………………………… 35
§ 10. Простая газотурбинная» установка ....………………………………………………………….. 35
§ П. Газотурбинная установка с регенерацией теплоты ……………………………………………..41
§ 12. Газотурбинная установка с промежуточными подогревом, рабочего тела и охлаждением воздуха
………………………………………………………………………………………………………………………. 44
§ 13. Газотурбинные установки парогазовых установок и атомных электростанций………..48
§ 14. Влияние потерь на экономичность газотурбинных установок ……………………………. 51
Глава третья. Рабочий процесс в газовой турбине .………………………………………………… 53
§ 15. Рабочий процесс в ступени турбины ....……………………………………………………………. 53
§ 16. Рабочий процесс в многоступенчатой турбине.………………………………………………… 57
• § 17. Определение числа ступеней и основных размеров проточной части газовой турбины...60
§ 18. Характеристики газовых- турбин.....…………………………………………………………………. 63
Глава четвертая. Рабочий процесс в компрессоре..…………………………………………………. 65
§ 19. Рабочий процесс в ступени компрессора ...……………………………………………………….. 65
§ 20. Определение числа ступеней и основных размеров компрессора…………………………..68
§ 21. Характеристики компрессоров......……………………………………………………………………70
Глава пятая. Рабочий процесс в камере сгорания и определение основных параметров газотурбинных
установок...………………………………………………………………………………………………………..72
§ 22. Топлива для ГТУ и их характеристики ..………………………………………………………….. 72
| 23. Общие сведения о процессе горения . . -...…………………………………………………………75
'. § 24. Сжигание топлива в камере сгорания.....…………………………………………………………76
§ 25. Охлаждение камеры сгорания и продуктов горения. Определение расходов первичного и
вторичного воздуха ..………………………………………………………………………………………….. 80
§ 26. Выбор температуры газа перед турбиной...……………………………………………………….,83
§ 27. Тепловые диаграммы и их применение для расчета тепловых процессов в турбине и
компрессоре .'...………………………………………………………………………………………………… 86
Глава шестая. Охлаждение газотурбинных установок ……………………………………………..88
§ 28. Система охлаждения........………………………………………………………………………………...88
§ 29. Охлаждение корпуса газовой турбины..…………………………………………………………....-90
§ 30. Охлаждение ротора газовой турбины...……………………………………………………………...92
§ 31. Охлаждение сопловых и рабочих лопаток..………………………………………………………...94
§ 32. Распределение температур в элементах ГТУ...……………………………………………………..98
Глава седьмая. Переменные режимы работы газотурбинных установок............…………....101
§ 33. Работа газовых турбин при частичных нагрузках .... 101 § 34. Работа компрессора при частичных
нагрузках …………………………………………………………………………………………………………..,103
§ 35. Режимы работы ГТУ при частичных нагрузках . . . …………………………………..…. .104
Глава восьмая. Системы топливо- и маслоснабжения автоматического регулирования защиты
газотурбинных установок.……………………………………………………………………………………..110
§ 36. Система топливоснабжения ГТУ, работающей на жидком топливе ....……………………111
§ 37. Система топливоснабжения ГТУ, работающей на газообразном топливе ......….………..112
§ 38. Автоматическое регулирование и защита ГТУ.……………………………………………………113
§ 39. Система маслоснабжения ГТУ....……………………………………………………………………… 120
Глава девятая. Потребители мощности газотурбинных установок . ……………………………. 121
§ 40. Электрический генератор.....………………………………………………………………………….....121
- § 41. Нагнетатель природного газа.....……………………………………………………………….... 126
§ 42. Характеристики потребителей мощности ГТУ ……………………………………………………127
Глава десятая., Аварии и неполадки газотурбинных установок . ……………………………….. .129
§ 43. Причины аварий и неполадок ГТУ …………………………………………………………………….129
§ 44. Аварии и неполадки газовых турбин и компрессоров . . …………………………………..130
§ 45.' Аварии и неполадки камер сгорания, регенераторов и воздухоохладителей................ 133
§ 46. Аварии и неполадки систем топливоснабжения, автоматического регулирования и защиты...135
§ 47. Противоаварийная учеба обслуживающего персонала . . . ……………………………… 136
Глава одиннадцатая. Эксплуатация газотурбинных установок . ……………………………….. 138
§ 48. Оценка качества работы ГТУ......………………………………………………………………………..138
§ 49. Обслуживание ГТУ при устойчивой работе на номинальных и частичных нагрузках . 140
§ 50. Пуск ГТУ.......……………………………………………………………………………………………........142
§ 51. Останов ГТУ.........…………………………………………………………………………………………...144
§ 52. Техническое обслуживание и ремонт ГТУ. Безопасность труда …………………………… 145
Заключение..........……………………………………………………………………………………………….....148
Рекомендуемая литература . ......………………………………………………………………………....149
104