Газотурбинная установка

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Силовая турбина вместе с диффузором и выхлопным патрубком,

образующие блок силовой турбины, являются приводом центробежного нагнетателя (ЦН).

ГТУ выполнена в общем корпусе цилиндрической формы, имеющем горизонтальный и ряд вертикальных разъемов.

Корпус турбокомпрессора состоит из корпусов компрессоров и турбин,

в которых расположены корпуса подшипников со вкладышами для установки роторов КНД, ТНД, КВД-ТВД, СТ. Ротор ТНД проходит внутри ротора КВД-

ТВД.

Для проворота ротора КВД-ТВД при пуске, служит валоповоротное устройство, а для проворота КНД-ТНД - мотор-редуктор.

Пуск агрегата осуществляется при помощи пускового турбодетандера,

работающего на перекачиваемом газе.

ГТУ работает по схеме открытого цикла. Воздух из атмосферы через КУВ засасывается и последовательно сжимается сначала в КНД, а затем в КВД. Далее воздух попадает в камеру сгорания, куда подается и топливо.

Продукты сгорания направляются на ТВД и ТНД, которые приводят КВД и КНД, затем поступают на СТ, вращающую нагнетатель.

После турбины продукты сгорания выбрасываются и атмосферу через дымовую трубу. ГТУ позволяет производить установку утилизатора тепла за турбиной с соответствующим уменьшением полезной мощности.

Общий корпус ГТУ состоит из всасывающей части КНД, корпуса КНД,

корпуса блока среднеосевых компрессоров, корпуса КВД и корпуса турбины,

соединенных между собой по вертикальным фланцам.

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Центробежный нагнетатель

Центробежный нагнетатель (ЦН) типа 650 представляет собой полнонапорную двухступенчатую центробежную машину, предназначенную для параллельной схемы работы на КС. Вместе со вспомогательным оборудованием и первичными датчиками САУ нагнетатель смонтирован на раме и представляет собой транспортно-монтажный блок.

ЦН служит для сжатия природного газа и его перекачки по магистральным газопроводам.

Корпус ЦН изготавливается из высококачественных конструкционных сталей.

Корпус сварно-литой, с торцевых сторон закрывающийся крышками,

которые крепятся к корпусу шпильками.

Ротор ЦНсборный, имеет кованный вал и кованное основание колес,

на которых фрезируются спирального типа лопатки. Лопатки закрываются покрышками, крепящимися заклепками или сваркой. Все колеса надежно с натягом насажены на валы и крепятся шпонками. Каждый ротор состоит из необходимого числа колес, шеек под опорные подшипники, упорного диска под упорный подшипник, диска реле осевого сдвига, специальных уступов и буртов под уплотнения и полумуфты для связи с ротором СТ.

Перед каждым колесом предусмотрен входной конфузор в виде улитки.

Это конструкция ассиметричной формы, за счет которой газ направляется в колеса ЦН. На выходе из каждого колеса предусмотрены выходные диффузоры, где газ сжимается. Колесо ЦН с обеих сторон уплотняется.

Вся ходовая часть машины, включая ротор, неподвижные элементы проточной части, уплотнения и подшипники образуют единый узел-пакет,

который может быть легко заменен в процессе эксплуатации.

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Основные технические характеристики ЦБН 650-22-2

производительность объемная, при 20 0С и 0,01013 Па (760 мм. Рт. Ст.),

м3/с, м3/сут. 544; 47*106

производительность объемная, отнесенная к условиям всасывания,

м3/с, м3/мин. 9,66; 580

давление газа конечное при выходе из нагнетательного патрубка, МПа,

кгс/см2 7,45; 76

температура газа при выходе из нагнетательного патрубка, К, 0С 314;

41

мощность, потребляемая на муфте турбины, МВт 25,5

Параметры, указанные в таблице, должны обеспечиваться нагнетателями при следующих условиях:

давление газа, начальное, абсолютное, при входе во всасывающий патрубок нагнетателя, МПа, кгс/см2 5,18; 52,78

температура газа при входе во всасывающий патрубок на нагнетателе,

К, 0С 288; 15

плотность газа, отнесенная к 293К, 200С и 0,1013 МПа, 760 мм.рт.ст.

0,68

частота вращения ротора нагнетателя номинальная, с-1, об/мин 61,66;

3700

Принцип работы ЦН

Газ входит в колесо с определенным давлением и скоростью. Ротор ЦН постоянно получает энергию вращения от силовой турбины. Каждая частица газа участвует в двух движениях: скользит по спирали лопатки и отбрасывается колесом по ходу вращения. По мере удаления от центра к периферии колеса, скорость газа непрерывно растет. За счет вращения ротора, в колесе нагнетателя газ набирает скорость, а за колесом на выходе

СПБГУАП / Санкт-Петербург

возрастает напор.

Маслоснабжение газотурбинной установки ГТН-25

Применяемое масло: турбинное Тп22.

Физические характеристики масла:

плотность 20 , кг/м3 900

удельная теплоемкость масла срм, Дж/(кг*0С) 2100

вязкость масла 50, мм2/с 21,3

вязкость масла 20, мм2/с 100

На КЦ-6 масло завозится с железодорожных цистерн с ближайшей станции Чернушка Горьковской ЖД на специальном автомобильном транспорте.

Система маслоснабжения предназначена для подачи масла на смазку подшипников турбин, компрессора и нагнетателя, торцевых уплотнений нагнетателя, зубчатых муфт, клапана расцепного устройства и регулятора скорости вала ТНД. Система принудительная, циркуляционная.

Система маслоснабжения включает в себя следующие основные элементы:

блок маслоснабжения;

воздушные маслоохладители;

маслопроводы.

Масло требуемого качества с температурой не ниже +5 0С заливается в маслобак из стационарной системы. При пуске и нормальной остановке агрегата масло нагнетается в систему пусковым масляным насосом с приводом от воздушной турбины.

Масло работает в следующих системах ГТУ:

системе смазки;

системе регулирования;

системе уплотнения ЦН;

СПБГУАП / Санкт-Петербург

После пуска газовой турбины и частичной загрузки нагнетателя пусковой масляный насос автоматически отключается сдвоенным обратным клапаном КОI, т.к. давление за главным насосом становится больше чем за пусковым.

Масло после КОI поступает через регулятор производительности (РП)

в маслоохладитель. Охлажденное масло проходит через фильтр по коллектору смазки к подшипникам турбогруппы и в маслопровод нагнетателя. Далее масло сливается в маслобак.

Для предотвращения попадания масляных паров в машинный зал осуществляется удаление их из маслобака и картеров подшипников турбогруппы отсасывающим устройством (ОУ), подсоединенным к воздушному пространству маслобака. Пары масла и воздух поступают в сепаратор. Отделившееся масло из картера стекает через дренажную трубу в маслобак, а воздух выбрасывается в выхлопной газопровод турбины.

Блок маслоснабжения включает в себя масляный бак, блок паюсов, три фильтра очистки масла, отсасывающее устройство, сепаратор и указатель уровня масла.

На каждом агрегате установлен маслобак емкостью 24 м3, имеются маслоохладители, сеть напорных и сливных трубопроводов, обратные клапаны, сдвоенные обратные клапаны, дроссельные шайбы

(устанавливаются на подводах масла к узлам смазки и регулируют расход масла), инжекторы и насосы (пусковой, уплотнительный, главный масляный,

импеллер и резервный).

Маслобак состоит из корпуса и двух крышек. Корпус маслобака сварной из листовой стали. Внутри корпуса имеются стойки,

воспринимающие нагрузку от оборудования, установленного на крышках. К

стойкам приварены направляющие, в которые вставляются съемные перегородки, разделяющие корпус на два отсека (для грязного и для чистого масла). Перегородки обеспечивают также увеличение пути движения масла от места слива из подшипников до места забора насосом, с целью частичного

СПБГУАП / Санкт-Петербург

выделения воздуха из масла.

За воздухоотделительными камерами в корпусе маслобака помещен электродвигатель для подогрева масла перед пуском агрегата.

На боковых стенках бака имеются отверстия для слива масла, а также рамы для подъема и цапфы для кантовки бака.

Крышка маслобака состоит из двух половин: левой и правой, которые скреплены между собой шпильками. Это позволяет снимать правую крышку не снимая левой и производить осмотр и чистку бака. Обе крышки снабжены ребрами жесткости, приспособленными для подъема.

На левой крышке установлены: блок насосов, три фильтра очистки масла, указатель уровня, регулятор турбонасоса и регулятор производительности насоса.

На правой крышке расположены отсасывающее устройство и сепаратор.

Электронагреватель масла предназначен для подогрева масла в маслобаке за счет преобразования электрической энергии в тепловую.

Электронагреватель масла состоит из 24-х трубчатых электронагревателей типа НММ-3,0/2,0 № 260, которые представляют собой тонкостенную металлическую трубу со спиралью. Пространство между спиралью и тубой и внутри спирали заполнено наполнителем. Торцы электронагревателей заполняются влагозащищающими термостойким лаком (герметиком), обеспечивающим работоспособность при температуре в зоне герметизации не более 1200 С. Контактные стержни изготавливаются из стальной проволоки, а на выступающие части стержней надеваются фарфоровые изоляторы, гайки и шайбы. Потребляемая мощность электродвигателя -48 кВт.

Трубчатые электронагреватели установлены в коробку, которая вставляется в маслобак и крепится шпильками и гайками. Крепление и уплотнение нагревателей производится втулкой и сальниковым устройством.

Стопорение гаек накидных каждого нагревателя производится

СПБГУАП / Санкт-Петербург

проволокой. Токоведущие части закрыты крышкой на винтах и на монтаже,

для вывода электрического кабеля имеется отверстие. Подсоединение трубчатых электронагревателей в сеть на 110 В или 220 В производить согласно схеме соединений и положений перекачек.

Блок насосов предназначен для обеспечения маслом системы смазки всего агрегата во время пусков, работы и останова.

Блок насосов состоит из обратного клапана, установки пускового и резервного насосов и главного масляного турбонасоса.

Установка пускового и резервного насоса предназначена для маслоснабжения во время пуска и остановки агрегата. Масляный насос центробежного типа имеет два привода: от электродвигателя переменного тока мощностью 37 кВт при 49,2 с-1 (пусковой) и от электродвигателя постоянного тока мощностью 7,5 кВт при 25 с-1 (резервный).

Во время нормального пуска и останова агрегата работает пусковой насос и подает в систему 0,04м3/с масла при давлении 0,36 МПа. В случае аварийного снижения давления масла или при отсутствии напряжения постоянного тока во время остановки агрегата, автоматически подается питание электродвигателю постоянного тока и насос подает на смазку

0,0107м3/с масла при давлении 80 МПа. Насос и электродвигатель переменного тока соединяются специальной рамой, имеющей квадратный фланец для крепления всей установки в блок насосов.

Главный масляный турбонасос предназначен для обеспечения маслом системы смазки всего агрегата во время работы.

Основные технические данные насоса:

частота вращения 80 с-1 (4800об/мин);

давление избыточное 0,73 МПа (7,45кг/см2);

объемный расход 0,053м3/с (3180л/мин);

направление вращения ротора - против часовой стрелки, если смотреть со стороны турбодетандера.

Турбонасос - вертикального типа, состоит из приводного

СПБГУАП / Санкт-Петербург

турбодетандера, работающего на регулируемом отборе воздуха за последней ступенью компрессора высокого давления, центробежного насоса и рамы.

Корпус накрыт крышкой, вместе с которой он образует внутреннюю кольцевую камеру. К нижнему фланцу крышки крепится всасывающий патрубок, на котором установлен фильтр из металлической сетки,

предохраняющий полость насоса от попадания посторонних предметов.

Для повышения стабильности работы во входном сечении насоса установлен инжектор, соединенный с напорной камерой насоса.

Маслопровод системы смазки начинается за инжектором. Масло с температурой 35-40 0С и давлением 0,6-3,3 атм, направляется в систему смазки, т.е. к подшипникам, зубчатым зацеплениям и т.д. Отработанное масло возвращается через сливной коллектор в грязный отсек маслобака.

Масло перед маслоохладителями должно иметь давление 2,2-3,8 атм, чтобы после охлаждения, преодолев сопротивления, подойти к узлам смазки.

Нагнетающий насос управления создает давление 10 атм и обеспечивает две основные коробки приводов и агрегат системы управления.

Пусковые насосы и главный масляный насос - центробежного типа. Главный масляный насос устанавливается на маслобаке и работает от воздушного турбодетандера, к которому подается воздух с выкида ОК работающего агрегата. Главный масляный насос создает давление 10-16 кг/см2, расход масла 1500-2400 л/мин. Пусковой масляный насос имеет двигатель мощностью 15 кВт, создает давление 5-6,5 кг/см2 и расход 1000 л/мин.

Инжекторы (струйные насосы, работающие на принципе разряжения)

установленные на линиях смазки, обеспечивают увеличение количества масла для системы смазки до вступления в работу главного масляного насоса.

Для предотвращения прорыва горячего воздуха в масляную полость установлены угольные уплотнения. Уплотнение состоит из корпуса, в

котором имеются угольные кольца из двух половин, прижимаемые пружинами к гребням втулки, насаженные на вал турбонасоса. Гребни

СПБГУАП / Санкт-Петербург

врезаются в угольные кольца, обеспечивая минимальный радиальный зазор.

Уплотнения установлены в расточку корпуса и прижаты захватами. В

полость между угольниками и масляными уплотнениями подается охлаждающий воздух. Суммарные проточки охлаждающего и горячего воздуха отводятся вестовой трубой. Система уплотнения ЦН начинается за насосами уплотнения и работает при наличии регулятора перепада масло-газ.

Давление в линии выше давления газа на 1,5-2 кг/см2.

Указатель уровня служит для контроля за уровнем масла в баке.

Указатель устанавливается в отсеке чистого масла. Поплавок со штоком опускается в масла. Падение уровня масла опасно, т.к. срывается подача масла в насос и, соответственно к узлам агрегата. Переполнение масла также не допустимо.

Система смазки и уплотнения нагнетателя

Уплотнение на покрышке колеса служит для уменьшения потерь энергии ротора, затрачиваемой на перекачку газа. Цель установки уплотнений - предотвратить утечку газа. Уплотнение по валу торцевого типа состоит из стального кольца на роторе и баббитографитового кольца в корпусе, которые приклеиваются эпоксидной смолой ко втулке корпуса. На втулку постоянно действует пружина, поджимая баббитографитовое кольцо.

В камеру до уплотнения подведено масло высокого давления (давление больше давления газа на 1,5-2 атм). Масло непрерывно поступает в зазор между стальным и баббитографитовым кольцом, уплотняя вал и непрерывно уходит на регенерацию.

Опорный подшипник смазывается маслом высокого давления, которое не только смазывает, но и уплотняет вал. К опорно-упорному подшипнику масло подводится с давлением не ниже 3 атм из средней линии или системы смазки.

СПБГУАП / Санкт-Петербург

Правила эксплуатации системы маслоснабжения

При эксплуатации системы маслоснабжения должны соблюдаться следующие правила:

. Монтаж маслосистемы осуществляется по чертежам проектных организаций в соответствии со схемой маслоснабжения ГПА, с

установочными чертежами и инструкциями завода-изготовителя.

После окончания монтажных работ должна быть произведена очистка и промывка напорных и сливных маслопроводов и маслобака. Маслосистема должна быть заполнена маслом через фильтрующие сетки.

. При пуско-наладочных работах производится прокачка масла по маслосистеме, регулируется расход масла по подшипникам ГПА путем подбора дроссельных шайб, маслосистема проверяется на плотность фланцевых соединений и арматуры. При обнаружении механических примесей масло должно быть слито, промыты фильтры, трубопроводы,

маслобак, подшипники, после чего маслосистема заполняется вновь.

. В процессе эксплуатации ГПА должны контролироваться и регистрироваться температура и давление масла на входе в подшипники ГПА и температура подшипников. Уровень в баках и давление масла должны быть в установленных пределах. Уровень контролируется автоматически с соответствующей сигнализацией. 4. Температурный режим в системе охлаждения масла должен поддерживаться в пределах, оговоренных инструкцией завода-изготовителя и обеспечивать температуру подшипников ГПА не выше максимально возможных величин.

. Масло, находящееся в системе смазки, должно заменяться свежим в установленные сроки. Независимо от сроков, указанных в инструкции завода-изготовителя, масло должно быть заменено свежим при обнаружении любого из следующих признаков:

содержание механических примесей свыше 1,5 %;

содержание воды в масле свыше 0,25 %;