3.7. Подготовка циклового воздуха для гту

Перед подачей атмосферного воздуха на вход осевого компрессора ГТУ его необходимо очистить от естественной или промышленной пыли. Эта очистка необходима для предохранения проточных частей компрессора, турбины и всего газовоздушного тракта от механического износа (эрозии) и образования отложений. Некоторые виды промышленной пыли могут вызвать и коррозию проточной части. Эрозия приводит к снижению ресурса лопаток осевого компрессора, а отложения к ухудшению характеристик (КПД, мощности) компрессора и ГТУ в целом.

Для обеспечения очистки воздуха при работе ГТУ их оборудуют: комплексными воздухоочистительными устройствами - КВОУ (иногда в эксплуатации их называют ВОУ - воздухоочистительное устройство); КУВ - комплексным устройством воздухоочистительной или воздухозаборной камерой - ВЗК.

К устройствам воздухозабора предъявляются следующие требования:

- обеспечить очистку воздуха в соответствии с ГОСТ 21199-82;

- обеспечить подачу необходимого количества воздуха без снижения параметров ГТУ, то есть с минимальными потерями на всасе;

- осуществлять защиту от попадания на всас ГТУ атмосферных осадков в виде дождя и снега;

- конструкция воздухозаборной камеры не должна быть источником возникновения шума;

- обеспечить защиту в виде байпасного клапана для предотвращения поломки осевого компрессора в случае увеличения разряжения на всасе в экстремальных ситуациях: при обмерзании фильтров или их засорении.

Для газоперекачивающих агрегатов применяются различные типы фильтров, устанавливаемых в воздухозаборные устройства. Первые КУВ стационарных ГТУ были оборудованы сетчатыми самоочищающимися фильтрами типа КДМ-2400 (рис. 3.9). Принцип их работы сводился к тому, что фильтрующая сетка 1, надетая на рамку ведущего и ведомого вала, приводилась в круговое движение с помощью электродвигателя 2 посредством цепного привода 3. При движении сетка омывалась в масляной ванне 4, что обеспечивало смывание пыли и смачивание поверхности сетки маслом для лучшей очистки при прохождении через нее воздуха. Смачивание сетки проводилось индустриальным или веретенным маслом.

Рис. 3.9. Фильтр самоочищающийся сетчатый, типа КД:

1 - сетчатое полотно; 2 - электродвигатель; 3 - цепной привод; 4 - масляная ванна

Однако эти фильтры не нашли применения из-за сложности при эксплуатации в условиях отрицательных температур, в местах с повышенной запыленностью воздуха, а также из-за недоработки конструкции привода.

На смену этим сеткам пришла многослойная пористая ткань, которая надевалась на рамку вместо сетки. Однако применение ткани вместо сетки также оказалось неудачным из-за необходимости частой ее замены вследствие высокой степени очистки воздуха, что приводило к быстрому росту перепада давления на фильтре и, как следствие, росту разряжения на всасе.

Широкое распространение в эксплуатации на КС получили комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ - рис. 3.10), оборудованные жалюзийными и циклонными инерционными фильтр-элементами (рис. 3.11). Жалюзийно-инерционными фильтрами (рис. 3.11a) оборудованы практически все авиаприводные агрегаты. В этих устройствах воздух подается на вход фильтра через прямоугольные отверстия 1. Частицы пыли за счет инерции попадают в камеру 3, откуда отсасываются вентиляторами. Сам цикловой воздух очищается путем изменения направления движения. На агрегатах ГТК-25И применяется двухступенчатая система очистки воздуха, состоящая из инерционно-жалюзийного фильтра первой ступени и фильтр-элемента кассетного типа на второй ступени (рис. 3.12).

Рис. 3.10. Схема комплексного воздухоочистительного устройства:

(а) - вид сбоку; (б) - вид сверху (разрез); 1 - козырек; 2 - коллектор противообледенительной системы; 3 - инерционные жалюзийные фильтры; 4 - кассетные фильтр-элементы; 5 - байпасный клапан; 6 - воздуховод к компрессору; 7 - вентиляторы отсоса пыли

Рис. 3.11. Жалюзийный (а) и циклонный (б) инерционные элементы:

1 - вход воздуха; 2 - выход воздуха; 3 - отсос загрязненного воздуха; 4 - конус отвода очищенного воздуха; 5 - завихритель; 6 - корпус; 7 - выход пыли

В новых конструкциях КУВ в основном наметилось два направления:

КУВ, где в качестве первой ступени устанавливаются фильтры с элементами циклонного инерционного типа, а в качестве второй ступени - фильтры, изготовленные из специальной ткани. Именно этими фильтрами оснащаются ГПА нового поколения типа "Урал- 12М".

Рис. 3.12. Двухступенчатая система очистки воздуха ГТУ:

1 - фильтры инерционные жалюзийные; 2 - фильтр-элемент кассетный;

3 - вентилятор отсоса пыли; 4 - коллектор загрязненного воздуха

На агрегатах "Солар" и ГТК-25ИМ последних разработок вновь стали применяться самоочищающиеся фильтры. Однако их конструкция и работа принципиально отличаются от ранее используемых самоочищающихся сетчатых фильтров. Эти фильтры по конструкции аналогичны бумажным масляным фильтрам, только несколько большие по размерам, на которых применяется специальная бумага, сохраняющая свои свойства в процессе работы.

Последние (самоочищающиеся фильтры), видимо, получат широкое внедрение из-за большой степени очистки, простоте эксплуатации и стабильности своих параметров в процессе работы.

При эксплуатации ГПА на фильтрах КУВ необходимо обеспечивать:

- определенный интервал перепада давления, который составляет 10-60 мм вод.ст. и обеспечивается за счет своевременной и эффективной очистки фильтрующих устройств;

- не допускать работу ГПА с открытым байпасным клапаном и следить за его настройкой и исправным состоянием.

Увеличение разрежения на всасе ведет к увеличению потребляемой мощности () и снижению КПД () ГПА, изменение которых показано на примере двигателя ДТ-71П (рис. 3.13).

Кроме главного своего назначения очистки воздуха, КУВ должен еще обеспечивать глушение шума, возникающее от работы осевого компрессора. Блок шумоглушения должен снижать уровень звукового давления на территории компрессорной станции до 80 дБ на частоте 1 кГц в соответствии с нормами СН 1004-74.

Воздухозаборное устройство оборудуется еще системой подогрева всасывающего циклового воздуха, а также системой антиобледенения, конструкция и назначение которых будет рассмотрено далее.

Рис. 3.13. Зависимость изменения относительной мощности () и КПД () двигателя от изменения сопротивления воздухоприёмного устройства ()