Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

хоотделительные камеры. Из чистого отсека масло, прошедшее через фильтры, забирается насосами. Чтобы предотвратить попа­ дание масляных паров в машинный зал, их отсасывает воздушный эжектор из рамы-маслобака и всех картеров подшипников в об­ щий коллектор и гидрозатвор, где масло конденсируется и возвра­ щается в раму-маслобак.

Выносная камера сгорания ГТК-10 (рис. 3.6) состоит из следу­ ющих основных элементов: корпуса камеры с крышкой, горелочного устройства, фронтового устройства, вихревого смесителя.

Корпус камеры и крышка воспринимают внутреннее давле­ ние и имеют два патрубка с фланцами для подвода воздуха от тру­ бопроводов после регенератора. На торцах корпуса выполнены фланцы для крепления крышки и соединения камеры с переход­ ным патрубком для подачи продуктов сгорания к турбине. На крышке закреплены горелки и кольцевой коллектор топливно­ го газа с двумя патрубками. Горелочное устройство состоит из шести основных горелок, одной дежурной и двух воспламени­ телей. Дежурная горелка размещена в центре крышки, объедине­ на с воспламенителями и через дроссельные шайбы обеспечивает постоянный расход части топливного газа мимо регулирующего клапана.

Основная горелка состоит из головной части, топливоподаю­ щей трубы и фланца для крепления горелки. Воспламенитель вы­ полнен в виде трубы, разделенной диаметральной перегородкой на две полости, в одной из которых размещена газоподводящая трубка, а в другой — электроды свечи зажигания. Фронтовое уст­ ройство предназначено для подачи первичного воздуха в зону горения, смешения его с топливным газом и стабилизации факела на всех режимах работы. Фронтовое устройство состоит из семи малых лопаточных венцов (шести по окружности и одного в цент­ ре) и одного большого лопаточного венца, расположенного вокруг малых. Вихревой смеситель предназначен для смешения продук­ тов сгорания с вторичным воздухом и получения равномерного поля температур на выходе камеры сгорания. Он состоит из шести изогнутых лопастей, направляющих наружные слои воздуха к центру камеры и, следовательно, перемешивающих вторичный воздух с продуктами сгорания.

Регенератор (воздухоподогреватель) ГТУ предназначен для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, продуктами

201

7 -3 -164

1 — воспламенитель дежурной горелки; 2 — основная горелка; 3 — крышка; 4 — фронтовое устройство; 5 — огневая часть; 6 — корпус; 7 — вихревой смеситель

сгорания после турбины. Для агрегата ГТК-10 он выполнен в виде двух параллельно включенных секций общей поверхностью 2880 м2.

Конструкция регенератора пластинчатая, схема включения противоточная. Каждую секцию (рис. 3.7) изготавливают из шести пакетов, собранных из штампованных листовых элементов 1 тол­ щиной 1 мм. На поверхности каждого листа имеются выпггамповки продолговатой обтекаемой формы. Элемент сваривают по кромкам контактной сваркой, образуя внутренний воздушный

Рис. 3.7. Секция регенератора газотурбинной установки типа ГТК-10:

а — листы и сборка пакета; б — форма каналов; в — корпус регенератора: 1— пакеты элементов; 2 — направляющие листы; 3 — полуовальная крышкаколлектор; 4 — опорная плита; 5 — ребро жесткости; 6 — каналы основной поверхности; 7 — вход воздуха; 8 — выход воздуха; 9 — вход газов; 10 — выход газов; 11 — волнистые каналы на участках входа и выхода воздуха; 12 — каналы на участках выхода и входа газов

203

канал. Элементы соединяют в пакеты по входному и выходному участкам аргоно-дуговой сваркой, при этом образуются каналы двухугольной формы для прохода продуктов сгорания.

Специальные гребенки, изготовленные из листовой стали, вваривают в местах входа и выхода воздуха по конфигурации об­ разующейся зубчатой линии. С боковых и торцевых сторон пакета устанавливают утолщенные листы.

Пакеты в секции расположены двумя параллельными группа­ ми по три в каждой и соединены между собой полукруглыми крышками. Между этими группами образуется коллектор, из ко­ торого воздух распределяется по пакетам. С боковых и торцевых сторон секции приваривают полуовальные крышки 3, которые служат сборными воздушными коллекторами. К крышкам прива­ ривают ребра 5, которые придают конструкции большую жест­ кость, а также плиты 4 с ребрами, предназначенные для опоры и транспортировки секции.

Для входа и выхода воздуха имеются круглые патрубки с фланцами, для продуктов сгорания — прямоугольные фланце­ вые соединения. Секции устанавливают вертикально на четырех лапах. Для сокращения тепловых потерь и защиты от атмос­ ферных осадков секции покрывают теплоизоляцией и металличе­ ской листовой обшивкой.

Основные элементы газотурбинной установки ГТК-10 объеди­ нены трубопроводами газовоздушного тракта. Всасывающий тру­ бопровод от комплексного воздухозаборного устройства к осево­ му компрессору выполнен диаметром 1700 мм с переходом на входной патрубок компрессора 1950 х 1250 мм, имеет резиновые компенсаторы и противошумовую изоляцию. По два трубопрово­ да от компрессора к регенератору и от регенератора к камере сго­ рания диаметром 800 мм снабжены теплоизоляцией и металличе­ ской обшивкой и выполнены с линзовыми компенсаторами. Пере­ ходной патрубок (внутренний диаметр 1200 мм) от камеры сгора­ ния к турбине имеет внутреннюю и наружную стенки с тепловой изоляцией между ними. Два трубопровода выхлопных продуктов сгорания между турбиной и секциями регенератора имеют переменное сечение (в основном трубы диаметром 1600 мм), снаб­ жены гибкими термостойкими компенсаторами, покрыты тепло­ вой изоляцией и наружной металлической обшивкой. Выпуск про­ дуктов сгорания в атмосферу осуществляют через выходные пат-

204

рубки двух секций регенераторов в две дымовые трубы диаметром 2200 — 500 мм и высотой 20 — 22 м. При необходимости на этом участ­ ке тракта устанавливают утилизационные теплообменники.

Конструкция комплексного воздухозаборного устройства за­ висит от климатических условий места расположения компрес­ сорной станции и может включать в себя следующие элементы:

блок воздухоприемный для забора атмосферного воздуха, вы­ равнивания поля скоростей по сечению и создания герметичности при остановке агрегата;

блок инерционных пылеуловителей для очистки воздуха от крупно- и среднедисперсной пыли;

блок воздушных фильтров для очистки от средне- и мелко­ дисперсной пыли;

блок подогрева для повышения температуры воздуха с целью борьбы с хладноломкостью и обледенением;

блок шумоглушения.

Система воздухоочистки необходима для обеспечения комп­ рессора ГГУ воздухом при остаточной среднегодовой запыленно­ сти не более 0,3 мг/м3 (в этом воздухе концентрация пыли с разме­ рами частиц более 20 мкм не должна превышать 0,03 мг/м3). Вход­ ной тракт ГТУ снабжают системой для периодической очистки (промывки) проточной части компрессора.

Противообледенительная система ГТК-10 построена на прин­ ципе отбора горячего воздуха после регенератора и подачи его во всасывающий трубопровод через специальный смеситель. Систе­ ма включается при температуре атмосферного воздуха ниже + 7 °С и обеспечивает подогрев воздуха на входе осевого компрес­ сора на 10—12 °С

Центробежные нагнетатели 520-12-1, 370-18-1, 370-16-1, ис­ пользуемые совместно с приводом ГТК-10, имеют в значительной степени унифицированную конструкцию и выполнены как одно­ ступенчатые центробежные машины с одним вертикальным разъемом, консольно расположенным рабочим колесом и с тан­ генциальным соосным входом и выходом газа. Ротор нагнетателя вместе с подшипниками, уплотнениями, диффузором и другими элементами образует единый сборочный узел, называемый гиль­ зой. Этот узел имеет горизонтальный разъем, что позволяет легко проверять правильность взаимного расположения деталей. При необходимости гильза в сборе может быть заменена запасной, что

205

7 -4 -1 6 4

позволяет осуществлять агрегатно-узловой метод ремонта. Пре­ дусмотрена возможность ремонта и замены вкладышей и уплотне­ ний без вскрытия газовой полости. Конструкция нагнетателя типа 370-18 представлена на рис. 3.8.

Нагнетатели типа 235, также имеющие в качестве привода ГТК-10, выполнены двухступенчатыми с двухопорным ротором и обеспечивают полный напор КС при параллельной схеме работы (рис. 3.9).

Масляная система ГПА принудительная циркуляционная, обеспечивает смазку подшипников, уплотнение нагнетателя и ра­ боту системы регулирования. В зависимости от модификации аг­ регата ГТК-10 и года выпуска имеются системы маслоснабжения с воздушным (масло — воздух) и водяным охлаждением масла (мас­ ло —вода) и другими отличиями схемных решений.

Во время работы агрегата масло поступает в систему от глав­ ного масляного насоса (рис. 3.10) с подачей 2,39 м3/мин при давле­ нии 1,18 МПа (привод от ротора турбокомпрессора). Устойчивость работы насоса обеспечивается инжектором 15, создающим под­ пор во всасывающем патрубке насоса и установленным на рамемаслобаке 13. Масло после главного масляного насоса проходит через сдвоенный обратный клапан 2 и разделяется на три потока: к маслоохладителю 4 через регулятор "после себя" 3; к соплу ин­ жектора 15 и в систему регулирования (силовое масло); в систему регулирования ("масло постоянного давления") через регулятор давления "после себя". Регуляторы давления поддерживают посто­ янное давление около 0,59 МПа. В случае превышения давления масла перед маслоохладителем часть масла выходит через предо­ хранительный клапан в раму-маслобак.

Масло после маслоохладителя с температурой не более 55 °С разделяется на три потока: к винтовым насосам 6 (один рабочий, другой резервный) через фильтр тонкой очистки; на смазку под­ шипников ГТУ 7 через дроссельный клапан 5, снижающий давле­ ние до 0,098 МПа, и обратный клапан; на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя 10 через обратный клапан. Масло посту­ пает к вкладышам подшипников ГТУ через регулируемые дроссе­ ли, с помощью которых устанавливается необходимый расход масла при давлении 0,059 МПа.

Во время пуска и остановки агрегата работает центробежный пусковой насос 14 с электроприводом переменного напряжения,

206

Рис. 3.8. Нагнетатель НЗЛ типа 370-18:

802

Рис. 3.9. Центробежный нагнетатель типа 235:

1— ротор; 2 — подшипники: 3 — торцевые уплотнения: 4 — лабиринтные уплотнения: 5 — диффузор: 6 — обрат­ ный направляющий аппарат

Рис. 3.10. Принципиальная схема масляной системы ГПА ГТК-10:

1— главный масляный насос; 2 — сдвоенный обратный клапан; 3 — регуля­ тор давления "после себя"; 4 — маслоохладитель; 5 — дроссель; 6— винтовые маслонасосы; 7 — ГТУ; 8 — регулятор перепада давлений "масло — газ"; 9 — аккумулятор масла; 10 — нагнетатель; 11 — поплавковая камера; 12— гидро­ затвор; 13 — маслобак; 14 — пусковой маслонасос; 15 — инжектор главного насоса; 16 — резервный маслонасос; 17— система регулирования

обеспечивающий подачу масла 2 м3/мин в систему через сдвоен­ ный обратный клапан при давлении 0,49 МПа. В случае аварийно­ го снижения давления масла или при отсутствии во время останов­ ки напряжения переменного тока автоматически включается ре­ зервный шестеренный насос 16 с электродвигателем постоянного тока.

Винтовые насосы 6 подают масло высокого давления через фильтр тонкой очистки и обратный клапан на торцевое уплотне­ ние и опорный подшипник нагнетателя 10, часть масла до обратно­ го клапана выходит в сливную линию и далее в раму-маслобак че­ рез регулятор перепада 8, который поддерживает заданное превы­ шение давления масла над газом. Перепад давления "масло —газ" контролируется дифференциальным манометром и реле перепа­ да. Одновременно масло высокого давления заполняет аккумуля­ тор масла 9, обеспечивающий резервное маслоснабжение опорно­

209

го подшипника и уплотнения при отказе обоих насосов уплотне­ ния. После опорного подшипника масло сливается в корпус под­ шипника и затем в гидрозатвор 12. Другая часть масла проходит через торцевое уплотнение и сливается в поплавковую камеру 11, загазованное масло из поплавковой камеры поступает в гидрозат­ вор, в котором осуществляется дегазация масла.

На сливных линиях из подшипников ГТУ и нагнетателя уста­ новлены смотровые стекла.

Для запуска агрегата из холодного состояния предусматривают устройство для подогрева масла в раме-маслобаке (электрическо­ го типа или через водяной теплообменник из системы теплоснаб­ жения) .

Агрегат ГТН-6

Агрегат ГТН-6 представляет собой модернизированный вари­ ант ГТ-6-750, имеющий следующие основные отличия. Агрегат вы­ полнен блочным для бесподвальной установки на нулевой отмет­ ке, ГТУ и нагнетатель поставляют размещенными на общей раме (рис. 3.11).

Применена кольцевая камера сгорания, что потребовало соот­ ветствующего изменения корпуса турбогруппы. Система охлаж­ дения масла — воздушная. Все элементы маслоснабжения (кроме маслоохладителей) и регулирования размещены на турбоблоке. Маслосистемы ГТУ и нагнетателя объединены.

Изменена конструкция муфты и промежуточного вала, что по­ зволило осуществлять взаимную компенсацию осевых усилий на­ гнетателя и ТНД при одном упорном подшипнике.

Усовершенствована конструкция уплотнения нагнетателя. Модернизированы система уплотнения среднего подшипника

турбогруппы, элементы системы регулирования и некоторые дру­ гие узлы агрегата.

Центробежный нагнетатель Н-300-1,23 (рис. 3.12.) представля­ ет собой одноступенчатую компрессорную машину со вспомога­ тельным оборудованием (системой смазки, системой уплотнения и маслобаком). Входные и выходные патрубки расположены тан­ генциально. Корпус нагнетателя литой стальной с вертикальным разъемом и торцевой крышкой, соединяемой с ним шпильками. Статорные элементы проточной части состоят из входного устрой-

210