Соколов В.С. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 119. Диск ,.(а) и распределение-

температур в нем (б) при струйном

(кривая /) и радиальном (кривая 2)

охлаждении

Рис. 120. Лопатка (а), распределение температур в ней при прогреве вдоль скелетной линии (б) и изменение перепада

температур Д Г в зависимости от времени (в)

(т=0) лопатка имеет температуру Т

л0

. Распределение температур вдоль скелетной линии сплошной

лопатки в различные моменты времени Ti — Т5 показано на рис. 120, б.

По мере нагрева лопатки разница температур ДГ наиболее и наименее прогретых ее частей

вначале увеличивается (рис. 120, в), а затем начинает уменьшаться и через некоторое время, когда

лопатка оказывается полностью прогретой, становится равной нулю. В тот момент, когда разница

температур становится максимальной (АТтах), в лопатке возникают наибольшие температурные

напряжения: в кромках — сжимающие, а в массивной части — растягивающие. Чем быстрее

пускается ГТУ, т. е. чем быстрее растет температура газа перед турбиной, тем больше разница

температур ДГ

тах

и, следовательно, температурные напряжения.

Аналогичная картина наблюдается при прогреве дисков на пусковых режимах. Периферия диска

прогревается быстрее, а центральная часть — медленнее (рис. 121, а, б). Так же как в лопатке, в

некоторый момент времени разница температур периферии и центра диска достигает.

наибольшего значения AT

max

., Наибольшими в этот момент будут и температурные напряжения.

Причем у периферии диска они будут сжимающими, а в центре—растягивающими.

При слишком больших скоростях пуска (т.е. подъема температуры газа перед турбиной)

температурные напряжения могут достигнуть значений, при которых материал дисков и лопаток

начнет пластически деформироваться. При повторении таких пусков в лопатках вследствие

малоцикловой усталости металла могут появиться трещины, которые при последующих пусках

под действием сил, возникающих при вращении, быстро развиваются и вызывают разрушение

лопатки или диска.

Рис. 121. Диск (а) и распределение в нем температур при прогреве (б)

Контрольные вопросы

1. Каково назначение систем охлаждения?

2. Как охлаждается корпус газовой турбины?

3. Как подается воздух для охлаждения ротора газовой турбины?

4. Какие способы охлаждения сопловых и рабочих лопаток вы знаете?-

5. Как изменяется температура лопаток дисков при пуске ГТУ?

Глава седьмая

Переменные режимы работы газотурбинных установок

§ 33. Работа газовых турбин при частичных нагрузках

В зависимости от схемы ГТУ в них применяют одну, две или три газовые турбины,' которые могут

быть включены последовательно или параллельно и установлены на одном или на разных валах.

Камеры сгорания располагают перед каждой газовой турбиной или только перед первой.

Относительный расход газа через турбину при частичных нагрузках можно рассчитать по формуле

-1 \1,2

где бо и б— степени расширения газа в турбине при расчетном режиме и режиме частичной

нагрузки.

Эта формула справедлива для турбин, которые имеют более трех ступеней' и значительную

степень реактивности.

Изменение кпд турбины при частичных нагрузках прежде всего зависит от режима работы ее

средней ступени. Кпд любой ступени существенно зависит от величины х

=и1с

. Если эту величи-

ну на расчетном режиме обозначить через х

ол

, отношение Ua/*oa)cp для средней ступени будет

зависеть от относительной частоты вращения и относительного располагаемого тепло перепада на

турбину:

/ха\

_я_ /Я»,

у.»

■\*оа/ср Я

\//

Ог

где Я°от и Hoi — располагаемые тепло перепады на турбину при расчетном режиме и режиме

частичной нагрузки.

Зависимость кпд турбины от отношения (д;

/-«оа)ср рассчитывают заранее. С помощью этой

зависимости и формулы для определения относительного расхода газа через турбину G можно при

любых частоте вращения, степени расширения газа б, начальном давлении р

и температуре Т

определить расход газа и кпд отдельной турбины.

Если две турбины включены последовательно и между ними нет камеры сгорания, массовые

расходы газа через них одинаковы. Температура газа перед второй турбиной равна температуре

газа после первой. Степени расширения 6i и бг первой и второй турбин связаны с общей степенью

расширения ГТУ:

Если известен режим работы первой турбины, можно определить режим работы второй.

Приведенный расход газа через вторую турбину можно определить по формуле

ЫО

№

где Gni и 61 — приведенный расход и степень расширения в первой турбине; т]

—

политропический кпд турбин.

Степень расширения во второй турбине можно определить по формуле .

Отношение теплоперепадов двух турбин зависит от степени расширения в них газа:

При уменьшении расхода во второй турбине ее степень расширения бг, теплоперепад Я

и,

следовательно, мощность уменьшаются гораздо больше, чем в первой. Таким образом, при

последовательной работе режим турбины низкого давления изменяется сильнее, чем турбины

высокого давления. Если между турбинами установлена промежуточная камера сгорания,

диапазон регулирования нагрузок ГТУ становится больше. В этом случае температура перед

второй турбиной Та определяется не только режимом работы турбины высокого давления, но и

может быть изменена произвольно в результате изменения подачи топлива во вторую камеру

сгораний. Тогда соотношения между приведенными расходами, степенями расширения и

теплоперепадами первой и второй турбин приобретут вид:

"10

С1

( Ч\

~ ' ) Те* Т

с19

I 5»

- 1. Л /8

\«.

я.

т ~Т~а

Промежуточный подогрев газа позволяет перераспределять мощности, вырабатываемые

турбинами высокого и низкого давления, регулируя температуру Т

с2

изменением подачи топлива в

камеру сгорания.

§ 34. Работа компрессоров при частичных нагрузках,

В зависимости от схемы ГТУ может работать с одним, двумя или тремя компрессорами. Как

правило, компрессоры устанавливают последовательно, располагая между ними, если

необходимо, промежуточные охладители воздуха. Массовые расходы воздуха (без учета утечек)

через все компрессоры одинаковы. Обозначим индексом 1 величины, относящиеся к компрессору

низкого давления (первому), а индексом 2 — к компрессору высокого давления (второму).

Приведенные расходы воздуха через компрессоры связаны следующим соотношением:

= G

М Л/ Та2

«1 У T

ail

Общее отношение давлений е при режиме частичной нагрузки связано со степенями сжатия ei и ег

в первом и втором компрессорах следующим выражением:

где Я

— коэффициент, учитывающий потери давления в воздушном тракте.

Если известен приведенный расход G

компрессора низкого давления, то по его характеристике

можно найти ei. Чтобы рассчитать приведенный расход компрессора высокого давления, нужно

знать температуру Т

а1

и Т

а2

перед обоими компрессорами и степень сжатия ЕЮ В первом

компрессоре на расчетном режиме.

Если между компрессорами установлен промежуточный охладитель, можно приближенно считать,

что температура перед вторым компрессором постоянна Т

2~Т

2о. Температуру воздуха перед

первым компрессором можно считать не зависящей от режима работы: Ta&Taio, В этом случае

приведенные расходы связаны соотношением:

Если промежуточного охладителя нет, температура воздуха Т

г перед вторым компрессором равна

температуре воздуха Ты за первым и зависит от режима работы:

Зная еь T

и"т|и первого компрессора, можно рассчитать T

Эти формулы позволяют определить приведенный расход Gnz компрессора высокого давления и

по его характеристике найти ег, а затем рассчитать общую степень сжатия е.

Так определяют расход компрессора высокого давления и общую степень сжатия на режиме

частичной нагрузки.

При совместной работе обоих компрессоров с постоянной частотой вращения диапазон изменения

расходов оказывается, значительно меньше, чем при работе одного компрессора. Если первый

компрессор работает при переменной частоте вращения, а второй при постоянной то совместная

их работа возможна при большом изменении частоты вращения ротора первого компрессора. Если

оба компрессора работают при переменных, но одинаковых частотах вращения, диапазон

изменения степени сжатия и расхода становится меньше, чем в предыдущем случае.

§ 35. Режимы работы ГТУ при частичных нагрузках

Даже рассчитав возможные режимы работы турбин к компрессоров, необходимо, для определения

зоны возможных режимов работы ГТУ ввести дополнительные ограничения.

Совмещенные характеристики компрессора и турбины простой ГТУ показаны на рис. 122, на

котором приведены кривые 1—6, ограничивающие зону возможных режимов ее работы.

Кривая 1 соответствует границе помпажа. Слева от нее — зона неустойчивой работы. Работа ГТУ

непосредственно на границе помпажа недопустима. Режим работы должен быть таким, чтобы до

границы помпажа оставался некоторый запас по расходу и степени сжатия Кривая 3 соответствует

границе возможных режимов работы ГТУ вблизи помпажа.

Кривая 2 соответствует такой минимальной частоте вращения «mm ротора компрессора, при

которой в камеру сгорания подается достаточно воздуха, чтобы поддерживать устойчивый режим

горения.

Кривая 4 представляет собой характеристику турбины при максимально допустимой температуре

газа Г

ст

ах перед ней. По

emit

n.-comt

Рис. 122. Зона допустимых жимов работы ГТУ при - Рис. 123. Изменение режима работы ГТУ ре./-граница

помпажа. г-линия постоянной частоте вра-

постоянной минимально допустимой щения ротора

частоты вращения ротора, 3 — граница режимов работы с запасом по

покпажу, 4 — линия постоянной

максимально допустимой температуры газа перед турбиной, 5 —ли- _. ння рабочей частоты вращения ротора, в — линия

минимально допустимой температуры газа перед турбиной

условиям прочности лопаток газовой турбины поднимать температуру газа выше Тещах нельзя.

Кривая 5 соответствует постоянной частоте вращения ротора, равной расчетной частоте п

. По

условиям прочности рабочих лопаток ротора турбины и компрессора увеличивать частоту враще-

ния нельзя.

Кривая 6 также представляет собой характеристику турбины, но при минимально допустимой

температуре газа перед ней Т

ш При этой температуре еще обеспечивается устойчивое горение в

камере сгорания.

Таким образом, зона, ограниченная кривыми /, 3, 4, 5, 6, является зоной возможных режимов

работы ГТУ (на рис. 122 заштрихована).

Режимы частичной нагрузки в основном возникают потому, что необходимо изменить

вырабатываемую ГТУ мощность, которая зависит от удельной полезной работы Я и расхода G

рабочего тела: N=GH. Очевидно, что изменять мощность ГТУ можно, изменяя расход рабочего

тела G, удельную полезную работу Я или оба эти параметра.

'.. Изменение мощности ГТУ изменением только расхода или удельной полезной работы

называют соответственно количественным и качественным способами регулирования.

При одновременном изменении этих параметров регулирование мощности называют

смешанным.

Количественный способ регулирования мощности наиболее экономичен, так как

позволяет поддерживать" расчетные отношения температур т и давлений е в ГТУ. При

этом кпд ГТУ сохраняется максимальным. Однако практически реализовать такой способ

регулирования можно только в ГТУ замкнутого цикла. Удаляя из тракта ГТУ или

прибавляя в него рабочее тело, можно изменять массовый расход G. При этом давление во

всем тракте будет изменяться пропорционально изменению расхода, а отношение

давлений е сохраняться постоянным. Температуру перед газовой турбиной можно держать

постоянной, регулируя расход топлива, а перед компрессором—регулируя расход

охладителя.

Качественный способ регулирования наименее экономичен, так как удельную полезную

работу Н можно изменить, только уменьшая температуру газа перед турбиной, что

снижает термодинамический кпд цикла ГТУ. Кроме того, при уменьшении температуры

газа снижается давление перед турбиной. В результате изменяется степень сжатия е и

падает кпд ГТУ, так как режим ее работы становится неоптимальным.

\/ В реальных ГТУ открытого цикла можно осуществлять только смешанное

регулирование. Дело в том, что, по крайней мере, два ■ параметра не могут быть

изменены произвольно — температура и давление воздуха перед компрессором, так как

они определяются лишь состоянием атмосферного воздуха. При любом изменении

температуры перед турбиной изменяются степень сжатия е и расход рабочего тела G.

Характер изменения расхода и кпд ГТУ зависит от ее схемы и типа потребителя

мощности. Рассмотрим поведение простой ГТУ при двух типах потребителей мощности: с

постоянной и переменной частотой вращения ротора.

Допустим, что простая ГТУ работа на расчетном режиме, который на рис. 123

изображается точкой О на пересечении характеристик компрессора при частоте вращения,

равной расчетной «р, и турбины при температуре газа перед ней, равной расчетной 1

р.

Чтобы уменьшить мощность ГТУ, необходимо уменьшить расход топлива и снизить

температуру газа перед турбиной до некоторого значения Т

ср

. Этой температуре будет

соответствовать новая характеристика турбины (пунктирная линия на рис. 123).

Характеристика компрессора останется той же, так как частота вращения не изменялась.

Новый режим работы ГТУ будет соответствовать точке / пересечения этих характеристик.

Оказывается, что при уменьшении мощности простой ГТУ, работающей при постоянной

частоте вращения, расход рабочего тела должен возрасти: Gi>G. Это объясняется тем, что

при снижении

температуры газа перед турбиной, ротор которой вращается с постоянной

частотой, ее гидравлическое сопротивление уменьшается, В результате того что расход

рабочего тела увеличивается, температуру газа перед турбиной приходится снижать так,

чтобы уменьшение удельной полезной работы Н было значительнее увеличения расхода

и мощность ГТУ действительно уменьшалась.

Если простая ГТУ работает с переменной частотой вращения (например, для привода

нагнетателя природного газа), то совместный режим работы турбины и компрессора

определяется характеристикой потребителя мощности. Линия их совместной работы по-

казана на рис. 124 штрих пунктиром. При изменении мощности ГТУ изменится также

частота вращения ротора: при ее уменьшении снизится расход рабочего тела. Таким

образом, в данном случае расход изменяется в ту же сторону, что и мощность. При этом

уменьшать удельную полезную работу

Н так же значительно, как в первом случае, не нужно. Следовательно, меньше изменится

температура газа перед турбиной и значительно меньше будет изменение кпд ГТУ.

Введение регенерации приводит к еще более устойчивому сохранению кпд ГТУ при

изменении нагрузки.

Как уже отмечалось, характер изменения расходов и кпд ГТУ также зависит от ее схемы.

Чтобы повысить кпд ГТУ на частичных нагрузках, создают двух- и трехвальные

установки.

Рис. 124. Изменение режима работы ГТУ при переменной частоте вращения ротора

.1 2

3 1

«V,

-1

с)

Рис." 125. Варианты компоновки агрегатов двухвальной ГТУ:

а, 6 — с последовательно работающими турбинами, в — с параллельно работающими,

турбинами; / — компрессор, 2, 3 — турбины высокого и низкого давления, 4 — камера

сгорания, 5 — регенератор, 6 — турбина привода компрессора, 7 — силовая турбина

Рассмотрим особенности работы двухвальной ГТУ, состоящей из одного компрессора,

двух турбин и одной камеры сгорания при трех возможных схемах их компоновки (рис.

125, а—б). После компрессора воздух попадает в регенератор, а затем — в камеру

сгорания. Компрессор расположен на свободном валу, к которому не подсоединен

потребитель мощности. Для привода компрессора и потребителя мощности используются

разные турбины.

При первом варианте компоновки (рис. 125, а) компрессор вращает турбина высокого

давления, при втором (рис. 125, б) — турбина низкого давления, а при третьем (рис. 125,

в) —обе турбины работают параллельно, причем одна служит для привода компрессора, а

вторая — потребителя мощности.

В первом случае (рис. 125, а) компрессор потребляет мощность турбины высокого

давления. При переменном режиме ее мощность изменяется меньше, чем мощность

турбины низкого давления, которая несет полезную нагрузку. Следовательно, расход

воздуха, который выдает компрессор, будет изменяться незначительно и в основном

изменение полезной мощности будет происходить в_ результате уменьшения

теплоперепада в турбине низкого давления.

Во втором случае (рис. 125, б) даже относительно небольшое изменение полезной

мощности вызовет существенное изменение расхода воздуха, так как турбина высокого

давления вырабатывает полезную мощность, а турбина низкого давления приводит в

действие компрессор. Следовательно, изменение полезной мощности будет происходить в

основном в результате изменения расхода рабочего тела.

Сопоставление первого и второго, вариантов компоновки агрегатов показывает, что

регулирование мощности ГТУ при втором варианте ближе к количественному способу, а

следовательно, ее кпд на частичных нагрузках должен быть больше. Этот вывод

подтверждается расчетами и экспериментами.

Однако в основном распространение получил первый вариант компоновки агрегатов, так

как при втором варианте ГТУ имеют ограниченный диапазон изменения мощности. Это

происходит вследствие того, что при снижении полезной, нагрузки резко уменьшается

расход воздуха через компрессор и он при полезной нагрузке, немного меньшей, чем

половина номинальной, попадает в помпаж; Чтобы ГТУ работала при меньшей мощности,

необходимо открыть противопомпажные клапаны, что резко снижает ее кпд.

Третий вариант компоновки агрегатов ГТУ (рис. 125, в) близок по схеме к одновальной

ГТУ, работающей с переменной частотой вращения. Однако он не получил

распространения из-за того, что обе турбины срабатывают полный теплоперепад и число

ступеней в каждой из них равно сумме ступеней турбин высокого и низкого давления при

первом варианте компоновки, а следовательно, изготовление их обходится дороже. При

этом турбина, служащая для привода потребителя мощности, вырабатывает примерно

треть мощности и потребляет около трети расхода рабочего тела, в результате чего ее

лопатки должны быть короткими, что уменьшает кпд.

Для получения высокого кпд ГТУ в широком диапазоне изменения полезной мощности

применяют трехвальные ГТУ (рис. 126), турбины 4, 3 и 2 которых последовательно

соединены газовым

трактом. Эти турбины механически не связаны между собой, работают при разных

изменяющихся частотах вращения и имеют общую камеру сгорания 9 и один регенератор

8 перед ней. Компрессорная группа состоит из трех последовательно соединенных

воздушным трактом и также механически не связанных между собой компрессоров 1, 6, 5.

Компрессор 1-й турбина 2 низкого давления образуют один компрессорный вал, а

компрессор 5 и турбина 4 высокого давления — второй; на третьем валу расположены

компрессор 6 и турбина 3 среднего давления, а также потребитель полезной мощности.

Объединение турбин и компрессоров в такие группы обеспечи-

Рис 126. Схема трехвальной ГТУ:

/, 5, 6 — компрессоры низкого, высокого и среднего давления, 2. 3, 4— турбины низкого,

среднего и высокого давления, 7 — охладитель, в — регенератор, 9 — камера

сгорания

вает устойчивый кпд и широкий диапазон регулирования нагрузок. При изменении

нагрузки мощность турбины низкого давления изменяется наиболее сильно, что позволяет

в достаточно широких пределах изменять расход воздуха в результате изменения режима

работы компрессора низкого давления. Вместе с тем компрессор высокого давления

работает при гораздо меньшем изменении частоты вращения, так как приводом ему

служит турбина высокого давления, режим работы которой изменяется меньше, чем двух

других турбин.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются количественный и качественный способы регулирования ГТУ?

2. Почему нельзя уменьшать расход воздуха через компрессор до нуля?

3. Как изменяются расходы рабочего тела при режимах частичных нагрузок ГТУ,

предназначенных для привода электрических генераторов и нагнетателей природного газа?

Слив топлива из транспортных ^цистерн

Глава восьмая

Системы топливо- и маслоснабжения автоматического регулирования и защиты

газотурбинных установок

§ 36. Система топливоснабжения ГТУ, работающей на жидком топливе

Система топливоснабжения должна обеспечивать прием и хранение топлива, очистку его

от механических примесей, вредных химических соединений, воды и подачу

очищенного топлива к Форсункам ГТУ.

Схема подачи жидкого топлива в камеру

сгорания ГТУ (рис. 127) состоит из приемной емкости / с подогревом, перекачивающих

насосов 2, фильтров грубой очистки 3, баков для хранения топлива 4, насосов 5 первого

подъема, подогревателей 6,

фильтров 7 и 8 средней и тонкой очистки и насосов 9 второго подъема.

При работе на легких топливах не используется часть схемы, выделенная пунктиром. Так

как для пуска ГТУ, работающих на тяжелых топливах, применяют, дизельное топливо , то

для его подачи используют часть схемы, выделенную пунктиром.

Жидкое топливо, поступающее на электростанцию в железнодорожных цистернах,

сливается из них в приемную емкость /, откуда перекачивается насосом 2. через фильтр

грубой очистки 5 в бак 4 для хранения. Если топливо вязкое, при разгрузке оно по-

догревается в цистернах предварительно подогретым топливом или паром.

В баках 4 топливо отстаивается не менее суток. Электростанция обычно оснащается

несколькими баками, так как работать на не отстоявшемся топливе нельзя. При

отстаивании топлива в осадок выпадают механические примеси и вода. Чтобы ускорить

этот процесс, топливо подогревают до 315—330° С,

■/'

Рис. 127. Схема подачи жидкого топлива в камеру сгорания ГТУ:

/ — приемная емкость, 2, 5, 9, 11, 18, 19 — насосы, 3, 7, 8 — фильтры грубой, средней в

тонкой очистки, 4 — баки для хранения топлива, 6 — подогреватели, 10 — форсунки, 12

— очиститель, 13 — магистраль промывочной воды, 14 — магистраль подвода

эмульгатора, присадок, 15 — смеситель, 16 — устройство ввода присадок, П — ма-

гистраль подвода присадок, 20 — расходный бак

110

Из верхней части баков топливо забираётся насосом 5 первого подъема, очищается в

фильтрах 7 и 8 средней и тонкой очистки, а затем насосом 9 второго подъема подается к

форсункам 10 камер сгорания.

Такой путь проходит легкое и пусковое топливо. Для облегчения эксплуатации системы

топливоснабжения в схему часто последовательно после подогревателя 6 включают

расходный бак 20 со своим насосом 19.

При работе ГТУ на тяжелом топливе возникает необходимость его дополнительной

обработки. Если в топливе имеется от 1 до 5 мг/кг натрия и от 0,5 до 5 мг/кг ванадия, в

него вводят специальные присадки, содержащие Сг, Si, Mg, предотвращающие вы-

сокотемпературную коррозию, улучшающие горение и уменьшающие количество

образующейся сажи. Присадки вводят в специальном устройстве 16, после чего топливо

поступает в фильтры 7 и 8 средней и тонкой очистки, а затем — к форсункам.

Если содержание натрия в топливе велико, его промывают подогретой водой в смесителе

15. Перемешиваясь с топливом, вода вымывает из него соли, а затем отделяется в

сепараторах центробежного типа или в электродегидраторах, где ее капли в сильном

электрическом поле укрупняются и выпадают в осадок под действием силы тяжести. Для

отделения промывочной воды от остатков топлива служат специальные очистители 12.

Остатки топлива направляются в бак 4. Основная масса топлива из смесителя/5 поступает

в устройство 16 на введение присадок, а затем направляется через фильтры 7 и 8 средней

и тонкой очистки к форсункам.

Баки 4 представляют собой металлические емкости, вблизи дна которых, имеющего

небольшой уклон, расположены паровые подогреватели. Из нижней точки дна баков

удаляют выпадающие осадки. Чтобы уменьшить испарение легких топлив, на их поверх-

ности размещают плавающие крышки. Кроме того, на баках имеются обычные крышки,

на которых установлены устройства для отвода паров топлива (дъпсательные клапаны).

Баки снабжены приспособлениями для отбора проб и измерения уровня топлива. Топливо

забирается с поверхности с помощью поплавкового заборника. Забирать топливо ниже

чем 0,5 м от дна бака из-за большого количества выпадающих осадков нельзя. Внутренние

поверхности бака покрывают противокоррозионным покрытием, а наружные

теплоизолируют.

у/В системах топливоподачи используются насосы центробежного типа. Насосом первого

подъема поднимают давление до 2 МПа,-а второго подъема — до 8 МПа. Для грубой

очистки топлива обычно используют металлические сетчатые; фильтры с ячейками

размером от 100 до 150 мкм. В фильтрах средней очистки фильтрующим элементом

служит проволочная навивка, задерживающая частицы размером 70 мкм и более.

Фильтры тонкой очистки в виде пакетов из нетканых материалов освобождают топливо от

частиц размером 15 мкм и более.

Во избежание коррозии вся система топливоснабжения должна быть заполнена топливом,

даже если ГТУ не работает.

§ 37. Система топливоснабжения ГТУ, работающей на газообразном топливе

Газ, поступающий на электростанцию из магистрального газопровода, имеет давление от 2 до 5

МПа. Назначение системы по-

;

дачи газа то же, что и при подаче жидкого топлива, — очистить и

подвести газ к горелкам. Схема подачи газа к горелкам камеры сгорания низкого (КСНД) и

высокого (КСВД) давления показана на рис. 128.

Поступающий на станцию газ содержит механические примеси и влагу, которые отделяются в

сепараторе 1. Затем газ через' фильтры 5 тонкой очистки идет непосредственно к горелкам

КСНД,

Газ из магистрального газопровода предварительно сжимают в нагревателе 2 до необходимого

давления и направляют в аккумулятор (ресивер) 4, где постоянно имеется запас сжатого газа

примерно на 1,5 мин работы ГТУ. После ресивера газ через фильтр 5 ' тонкой очистки

направляется • к горелкам КСВД.

Так как в смеси с воз- у духом газ взрывоопасен и, кроме того, в нем могут содержаться ядовитые

примеси, особое внимание уделяют герметичности системы топливоподачи. Чтобы избе- ' жать

образования взрывоопасной смеси в самих трубопроводах и элементах топливной схемы при

пуске и остановке ГТУ, предусмотрена специальная система продувки. В определенных местах

устанавливают так называемые продувочные

Воздух для - проВубми

КСНД

КСВД

Рис. 128. Схема подачи газа к горелкам камеры сгорания ГТУ:

1 — сепаратор, 2 — нагнетатель, 3 — продувочные свечи, 4 — аккумулятор газа .(ресивер), 5 — фильтры, 6 —

сливная .емкость. 7 — предохранительный клапан .,

свечи 3, которые соединяют газопровод и элементы топливной схемы с атмосферой. При пуске

ГТУ открывают свечи и воздух, находящийся в элементах системы топливоподачи, вытесняется

через них газом в атмосферу. Только после продувки системы га-_ зом можно перекрыть свечи и

подать газ к горелкам. При остановке ГТУ необходимо удалить газ из системы топливоснабжения.

Так же как при продувке, это выполняют через свечи воздухом от постороннего источника.

Вода, содержащаяся в газе, а также некоторые агрессивные соединения (H

S, SO

, SO

, CO, CO

др.) вызывают коррозию трубопроводов. При наличии этих соединений в газе трубопроводы

изготавливают из нержавеющей стали. Чтобы избежать конденсации влаги, газ подогревают до

температуры на 10—20° С выше температуры конденсации водяных паров.

Кроме воды и твердых частиц в газе могут содержаться во взведенном состоянии жидкие горючие

вещества, которые отделяют сепарацией.

§ 38. Автоматическое регулирование и защита ГТУ

' Режим выработки мощности газотурбинной установкой определяется прежде всего режимом

работы потребителя. Так, если ГТУ служит приводом электрического генератора, который

подключен к энергосистеме, частота вращения ротора совпадает с частотой электрического тока в

сети. При установившемся режиме мощность, вырабатываемая всеми турбинами энергосистемы,

должна быть равна мощности всех потребителей, подключенных к ней. Изменение потребляемой

мощности вызывает изменение частоты электрического тока в сети. При изменении частоты

мощность всех турбин должна быть изменена таким образом, чтобы частота сети восстановилась

до номинального значения.

Если ГТУ работает не на сеть, а на изолированного потребителя мощности, условия ее работы

определяются особенностями этого потребителя. Так, ГТУ на газоперекачивающих станциях

должны вырабатывать такую мощность, чтобы давление газа за нагнетателем поддерживалось на

заданном уровне. \ , Кроме характеристик потребителя на режим работы ГТУ влияет изменение

атмосферных условий —температуры, давления, влажности и запыленности воздуха. При

изменении нагрузки необходимо следить за тем,, чтобы ГТУ не вышла из зоны допустимых

режимов работы: температура газа перед турбиной не. должна быть выше предельной и ниже

минимально допустимой; компрессор не должен попадать в помпаж; частота вращения ротора не

должна быть меньше или больше допустимой и др.

Особенно быстро могут изменяться те или иные параметры при аварийных ситуациях.

\f Человек не в состоянии одновременно учитывать изменение всех параметров, характеризующих

режим работы ГТУ, одновременно их регулировать и делать это достаточно быстро, чтобы

обеспечить надежную работу. Эти функций выполняет система автоматического регулирования.

Прежде всего система регулирования изменяет расход топлива в камеру сгорания в зависимости

от условий работу ГТУ. Импульс, служащий сигналом для изменения расхода топлива,

вырабатывают датчики, измеряющие ту величину, которую нужно поддерживать постоянной

и^щ_изменять по заданному закону (частота электрического тока сети, давление газа за

нагнетателем, температура газа перед турбиной и др.),

Для управления ГТУ система автоматического регулирования |/ в простейшем случае (рис. 129)

состоит из центробежного регулятора 2 с грузами,, вращающегося вместе с валом турбины. При

увеличении частоты вращения грузы расходятся и перемещают муфту Л вверх, а при уменьшении

они сходятся и муфта опускается. С. муфтой связан рычаг АВ, закрепленный шарнирно в

масла

Выход 'топлива

вход

топлива

Рис. 129. Схема прямого регулирования:

/ — регулятор расхода топлива, 2 — центробежный регулятор