15. Назначение, устройство и работа системы регулирования уплотнения нагнетателей (на примере гтн-6, схема).

Назначение и устройство

Система уплотнения нагнетателя предназначена для предотвращения проникновения газа по валу из полости нагнетателя в помещение КЦ. Это обеспечивается комбинированной системой, состоящей из двух частей.

Первая часть представляет собой обойму уплотнения (рис. 10), установленную в корпусе нагнетателя. Она представляет собой опорный вкладыш, масляное уплотнение, уплотнительную втулку и гребешковое уплотнение рабочего колеса.

Рис. 10 Обойма уплотнения нагнетателя Н-6:

1-вал нагнетателя; 2-маслосъемное кольцо; 3-вкладыш опорный;

4-корпус обоймы; 5-масляное уплотнение; 6-уплотнение рабочего

колеса; 7-рабочее колесо; 8-втулка уплотнительная

В канал между опорным вкладышем и масляным уплотнением осуществляется подвод масла с давлением около 1,2 МПа на смазку вкладыша и запирание газа. Уплотнение является разделителем между маслом и газом. Выполнено комбинированным:

- со стороны масла винтоканавочным с нарезкой канавок в баббитовой заливке;

- со стороны газа лабиринтным с зачеканенными латунными усиками.

Уплотнительная втулка является частью концевого осерадиального уплотнения вала по газу. Для получения минимальных радиальных зазоров горизонтальная часть втулки выполнена с наклонными усиками, вертикальная часть представляет собой точеные концентрические усики.

Проходящий через уплотнения газ дросселируется до давления примерно 1,1 МПа и по каналу отводится в систему топливного газа.

Рис. 10.1 Система регулирования уплотнения

нагнетателя Н-6

Вторая часть представляет собой гидравлическую систему регулирования (рис. 10.1 ), обеспечивающую подачу масла из системы маслоснабжения агрегата с давлением, превышающим давление газа из уплотнений на 0,03-0,05 МПа.

Состоит из регулятора перепада давлений (РПД), аккумулятора масла (АМ), поплавковой камеры (ПК), газоотделителя (ГО).

Поплавковая камера и регулятор перепада объединены в одном корпусе, установленном на крышке газоотделителя. Регулятор перепада служит для поддержания перепада между давлением масла, идущего на запирание уплотнения нагнетателя, и давлением газа, отводимого из проточного уплотнения в топливную линию.

Поплавковая камера предназначена для слива масла после уплотнения и для защиты от прорыва газа в маслобак агрегата. Отделение растворенного газа из масла производится в газоотделителе. Выделившийся газ через свечу сбрасывается в атмосферу.

На случай аварийного состояния системы, когда возможно прекращение подачи масла из системы маслоснабжения на уплотнительный подшипник, предусматривается подача масла к нему из гидроаккумулятора, установленного на корпусе нагнетателя. Емкости АМ достаточно для обеспечения маслом уплотнения и смазки опорного вкладыша при аварийной остановке ГПА.

Параметры работы системы

Давление масла за РПД при наличии давления газа в полости нагнетателя должно быть в пределах 1,0-1,3 МПа. При отсутствии газа в нагнетателе – 0,1-0,15 МПа.

Давление газа из уплотнений нагнетателя должно быть около 1,1МПа.

Перепад давлений "масло-газ" при наличии газа в полости нагнетателя должен быть в пределах 0,03-0,05 МПа. При снижении до величины 0,02 МПа срабатывает предупредительная сигнализация, а при 0,01 МПа агрегат аварийно останавливается.

Назначение, устройство и работа системы регулирования уплотнения нагнетателей (на примере ГТК-10-4, схема).

Назначение

Система регулирования уплотнения нагнетателя предотвращает проникновение газа по валу из нагнетателя в машинный зал. Это обеспечивается тем, что в камеру между торцевым уплотнением и опорным подшипником подводится масло с давлением на 0,15–0,3 МПа больше, чем давление газа в камере после лабиринтного уплотнения (в уплотнительной камере).

Кроме того, система регулирования уплотнения включает в себя следующие устройства системы защиты агрегата:

-реле осевого сдвига;

-сигнализатор противопомпажный.

Устройство системы

Система регулирования уплотнения поддерживает заданное превышение давления уплотняющего масла над давлением газа, а также формирует импульс для противопомпажной защиты.

Схема регулирования уплотнения газового нагнетателя Н-370-18, приводом которого является газотурбинный агрегат ГТК-10- 4, изображена на рис.11. Масло к опорному подшипнику и к уплотнению нагнетателя подается винтовыми электронасосами, один из которых является резервным. К винтовым электронасосам масло поступает охлажденным из маслосистемы турбоагрегата с давлением 0,2-0,5 МПа. Все масло от винтовых электронасосов, прежде чем попасть на уплотнение, пропускается через гидроаккумулятор, установленный над нагнетателем на два метра выше уплотнительной камеры. Гидроаккумулятор предназначен для обеспечения уплотнения и смазки опорного подшипника нагнетателя в течение 10 мин в случае остановки винтовых насосов, вызванной исчезновением электропитания двигателей. Этого времени достаточно для аварийной остановки ГПА и стравливания газа из нагнетателя.

Постоянная разность давлений масла и газа поддерживается регулятором перепада давления за счет сброса части масла, нагнетаемого винтовым электронасосом в линию перед маслоохладителем. В нагнетателе уплотняющее масло проходит, в основном, через опорный вкладыш подшипника и частично через торцевое уплотнение в маслосборную камеру, находящуюся под давлением газа. Из нее масло стекает в поплавковую камеру и по мере ее заполнения отводится в газоотделитель. В газоотделителе масло разбивается на тонкие струи и растекается по перегородкам, на которых происходит выделение растворенного в масле газа. Чистое масло, скапливающееся в нижней части газоотделителя, через гидрозатвор направляется в бак, а выделяющийся из масла газ отводится в атмосферу через свечу.

Рис.11. Система уплотнения нагнетателя Н-370-18:

АМ-гидроаккумулятор масла; ПК-поплавковая камера; РПД-регулятор перепада давлений; МНУ-маслонасосы уплотнения; СП-сигнализатор помпажа; ГО-газоотделитель

Для уменьшения уноса масла из маслосборной камеры в сторону колеса нагнетателя и далее в газопровод из поплавковой камеры отводят небольшое количество газа во всасывающий патрубок нагнетателя. Количество отводимого газа регулируют дросселем. В результате образуется поток газа, который увлекает масло из маслосборной в поплавковую камеру. Фильтр, установленный в верхней части поплавковой камеры, препятствует уносу масляных паров во всасывающую трубу нагнетателя. На случай засорения фильтра вокруг него предусмотрен обвод через вентиль.

Чтобы масло в поплавковой камере не переохлаждалось, особенно в зимнее время, в середину лабиринтного уплотнения добавляется более теплый газ из нагнетательного патрубка. Количество этого газа регулируют вентилем.

Индикация приближения режима работы нагнетателя к помпажной границе осуществляется сигнализатором помпажа. Импульсом для срабатывания сигнализатора является измерение соотношения перепада давлений на всасывающем конфузоре и перепада давлений на нагнетателе. Зона помпажа характеризуется малыми перепадами давления на конфузоре при больших перепадах давления на нагнетателе.

В системе регулирования нагнетателя имеется также реле осевого сдвига ротора. Масло для реле поступает из маслосистемы турбоагрегата с давлением 0,5 МПа, которое поддерживается специальным регулятором давления «после себя».

Работа системы

Работа системы поддержания перепада «масло-газ» на уплотнениях осуществляется следующим образом. Когда нагнетатель не работает и не заполнен газом, запускается один из винтовых электронасосов. Происходит заполнение гидроаккумулятора маслом. Шариковый и поплавковый клапаны в верхней части гидроаккумулятора не препятствуют вытеснению воздуха через уплотнительную камеру в нагнетатель и далее через открытую свечу в атмосферу. Шарик не может потоком воздуха подняться вверх и прижаться к седлу, а поплавок, находясь внизу, также удерживает свой клапан в открытом состоянии. Пока идет заполнение гидроаккумулятора, отверстие для слива масла в регуляторе перепада перекрыто, потому что давление масла за насосом еще мало и не в состоянии преодолеть натяжение пружины регулятора. После заполнения гидроаккумулятора сначала закрывается поплавковый клапан, а затем и шариковый. Последний закрывается, поскольку поток масла способен подхватить шарик и прижать его к седлу. Давление за насосом начинает расти, мембрана регулятора перепада переставляет вверх золотник, открывается сброс масла из линии от нагнетания винтовых насосов. С ростом давления масла увеличиваются протечки через зазоры торцевого уплотнения. Протекающее масло поступает в поплавковую камеру и далее через газоотделитель в бак. При нормально работающих уплотнениях заполнение поплавковой камеры происходит довольно медленно (примерно 1 сут.). При отсутствии избыточного давления газа в полости нагнетателя давление уплотняющего масла достигает 1,2 МПа, что регулируется дроссельным винтом регулятора. По мере повышения давления газа мембрана регулятора смещается вниз, золотник прикрывает свое сливное отверстие, и давление масла за насосом повышается. Благодаря наличию пружины в регуляторе давление масла будет всегда больше давления газа на 0,1-0,3 Мпа. Установка поплавкового клапана исключает образование газовой подушки в гидроаккумуляторе и обеспечивает быстрое его заполнение при пусках.

О качестве работы уплотнения можно судить по интенсивности поступления масла в поплавковую камеру. С этой целью закрывают вентиль на линии выпуска масла в газоотделитель и наблюдают по указателю уровня, как быстро набирается масло в поплавковой камере. Работа уплотнения считается нормальной, если подъем уровня на 10 мм произойдет за время не менее 20 мин.