Материал: Технический проект газотурбинной установки мощностью 25 МВт

Применяют также другие конструкции сборных роторов. Так, ротор турбины собирают из сплошных дисков, соединенных штифтами, пропущенными через специальные уголки, выточенные заодно с дисками /6/.

Направляющие лопатки, оставаясь неподвижными в процессе работы, крепятся в корпусе с помощью Т-образного паза. Рабочие лопатки, испытывающие в процессе работы интенсивные нагрузки, устанавливаются на роторах ТВД и ТНЖ с помощью специально спрофилированных ёлочнообразных пазов.

Конструкция рабочих лопаток турбин существенно отличается от рабочих лопаток компрессора наличием внутренних полостей, предназначенных для протекания через них охлаждающего воздушного потока. Материал лопаток: жаропрочные сплавы на основе хрома, никеля, кобальта и др.

1.2.7 Регенератор

Теплообменные аппараты служат в ГТУ для подогрева и охлаждения воздуха и масла. По способу передачи теплоты от одного теплоносителя к другому теплообменные аппараты делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменных аппаратах теплоносители постоянно разделены твердой стенкой, а в регенеративных одни и те же поверхности поочередно омываются горячим и холодным теплоносителем.

Регенераторами ГТУ являются теплообменные аппараты, предназначенные для подогрева воздуха после компрессора теплотой газов, уходящих из турбины. Регенераторы ГТУ могут быть рекуперативного и регенеративного типов. В настоящее время наиболее часто используют трубчатые и пластинчатые регенераторы рекуперативного типа и вращающиеся регенеративного.

В трубчатом противоточном теплообменнике рекуперативного типа (рисунок 9) к цилиндрическому корпусу 1 крепятся трубные доски 3, в которых закреплены трубки 6, образующие трубный пучок.

Рисунок 9 - Трубчатый регенератор рекуперативного типа: 1 - корпус, 2, 8 - входной и выходной патрубки, 3 - трубные доски, 4 - крышки, 5- компенсатор, 6 - трубки, 7 - разделитель.

Трубные доски закрыты крышками 4. Воздух после компрессора проходит внутри трубок. Навстречу ему снаружи трубки омывает газ, подаваемый после турбины в регенератор через патрубок 8. Охлажденный газ выбрасывается в атмосферу через патрубок 2.

Этот регенератор одноходовой как по газу, так и по воздуху. Чтобы не увеличивать гидравлического сопротивления за турбиной, регенераторы ГТУ по газу всегда выполняются одноходовыми. По воздуху они могут быть двух-, трех- и четырехходовыми .

1.2.8 Подшипники

Тяжелые тихоходные роторы барабанного типа устанавливаются только на опорах скольжения. Более быстроходные и легкие роторы барабанно-дискового типа устанавливаются в опорах качения.

Опорный подшипник воспринимает только радиальную нагрузку от массы ротора, но не препятствует перемещению ротора в осевом направлении.

Упорный подшипник помимо радиальной нагрузки несет и осевую нагрузку, препятствуя перемещению ротора под действием осевых сил. Упорные подшипники ставят только с одной стороны ротора, чтобы обеспечить возможность его теплового расширения в осевом направлении в противоположную сторону.

В опорном подшипнике скольжения (рисунок 10) шейка 3 ротора располагается в цилиндрической полости, образованной верхним 2 и нижним 1 неподвижными вкладышами. Масло под небольшим давлением подается в зазор между шейкой и вкладышами, омывает шейку в верхней части, проходя по полости 8 в верхнем вкладыше, и силами трения о поверхность вращающегося ротора увлекается в зазор между шейкой и нижним вкладышем. Таким образом между шейкой ротора и нижним вкладышем подшипника создается тонкая пленка масла (масляный клин). Давление масла в масляном клине резко повышается. В результате создается усилие, равное весу той части ротора, которая приходится на данный подшипник, и ротор как бы «плавает» на масляной пленке.

Коэффициент трения при нормальной работе подшипника составляет 0,002-0,005. Но даже при таком малом коэффициенте трения выделяется большое количество теплоты и масло нагревается на 20 - 25° С. Чтобы уменьшить трение при пуске и останове ГТУ, поверхность вкладышей заливают баббитом 5 - легкоплавким сплавом, обладающим низким коэффициентом трения.

Рисунок 10 - Устройство опорного подшипника: 1, 2 - нижний в верхний вкладыши, 3 - шейка ротора, 4 - направление вращения, 5 - баббитовая заливка, 6 - ось расточки вкладышей, 7 - ось ротора, 8 - полость для прохода масла.

Сегментный упорный подшипник скольжения (рисунок 11) имеет корпус, состоящий из верхней 8 и нижней 1 половин, соединенных друг с другом по горизонтальному разъему. Внутри на корпус опираются упорные колодки 2. На валу ротора выточен упорный диск (гребень) 6. Осевое усилие с вала 3 передается через упорный диск 6 колодкам 2, а через них - верхней половине 8 корпуса подшипника.

Полость, в которой расположены упорные колодки 2, заполнена маслом, поступающим вдоль поверхности вала. Нагретое масло удаляется из подшипника через отверстия 5. Упорные колодки работают по тому же принципу, что и сегменты трехклинового подшипника.

Рисунок 11 - Сегментный упорный подшипник: 1,8 - нижняя и верхняя половины корпуса, 2, 4 - упорные и установочные колодки, 3 - вал, 5 - отверстия для выхода масла, 6 - упорный диск (гребень), 7- места опирания колодок.

Масляный клин создается между упорными колодками 2 и поверхностью упорного диска 6. Давление, возникающее в масляном клине, позволяет компенсировать осевое усилие .

.3      Система маслоснабжения

Система маслоснабжения ГТУ предназначена для подачи масла к подшипникам, в гидравлическую или электрогидравлическую систему регулирования и к трущимся поверхностям (зубчатым передачам, шарнирам и др.). Обычно применяют турбинное масло, имеющее температуру застывания -15° С. В северных районах используют специальные масла, температура застывания которых -45° С. Подача масла осуществляется при различном давлении в зависимости от араметров и режима работы ГПА.

В состав системы маслоснабжения входят масляный бак, совмещенный с рамой, пять насосов для перекачки масла (главный 1, пусковой 3, резервный 4, резервный шестеренный 7 и специальный насос-импеллер 12), аппараты-маслоохладители, приборы управления и регулирования (рис.12).

Рисунок 12 - Принципиальная схема системы маслоснабжения газотурбинной установки.

Система работает следующим образом. Необходимый подпор масла на всасывающих патрубках насосов создают инжекторы 5 и 6. Температура масла в системе не должна превышать 35-40°С. Поэтому масло в системе после выхода из подшипников охлаждают в маслоохладителях радиаторного типа 8 и 10. Охлаждение масла происходит за счет циркулирующей воды или воздуха (в АВО). Главный масляный насос 1 с приводом от ротора ТВД предназначен для подачи масла ко всем точкам ГТУ. Однако в момент запуска ГТУ или в период ее остановки главный масляный насос не может обеспечить нормальную подачу масла в систему. Поэтому она осуществляется пусковым насосом 3 с приводом от элеткродвигателя переменного тока. Резервный масляный насос 4 с приводом от электродвигателя постоянного тока обеспечивает подачу масла для смазки подшипников турбин при недостаточном давлении в системе смазки. Резервный шестеренный насос 7 с приводом от электродвигателя постоянного тока обеспечивает подачу масла в систему смазки опорно-упорного подшипника центробежного нагнетателя через редуктор давления 9. Этот насос включается автоматически при недостаточном давлении масла в системе смазки. Специальный насос 12 с приводом от ротора ТНД предназначен для подачи импульсов гидравлическому регулятору частоты вращения ротора ТНД при изменении частоты вращения ротора. Этот насос забирает охлажденное масло из маслоохладителя 10 и возвращает его в систему. Направление потока масла изменяют распределительными клапанами 2. Дроссельная шайба 11 служит для регулирования расхода масла.

1.4    АВО газа

Для охлаждения компримированного газа после центробежных нагнетателей перед подачей его в магистральный газопровод используют установки воздушного охлаждения газа (рисунок 13).

Рисунок 13 - Аппарат воздушного охлаждения газа: 1 - опорные металлоконструкции, 2 - теплообменные секции, 3 - вентилятор, 4- диффузор, 5- электродвигатель.

Каждая установка состоит из определенного числа АВО (обычно 8-15). Применяют АВО типа АВГ (горизонтальные) и АВЗ (зигзагообразные). В аппарате АВГ теплообменные элементы расположены в один ряд горизонтально, а в аппарате типа АВЗ- под углом друг к другу (зигзагами). Аппарат воздушного охлаждения работает следующим образом. На опорных металлоконструкциях закреплены трубчатые змеевековые теплообменные секции. По трубам теплообменной секции под рабочим давлением пропускают транспортируемый газ. Через межтрубное пространство принудительно с помощью двух вентиляторов с электроприводом прокачивают воздух. За счет теплообмена с принудительно перемещаемым потоком воздуха и происходит охлаждение газа. В состав АВО входят секции трубных пучков, диффузор, колеса вентиляторов, электродвигатели привода вентиляторов, металлоконструкции опорной части и трубной обвязки.

.5     
Технология эксплуатации

Персонал ГТУ обязан:

соблюдать оперативно-диспетчерскую дисциплину;

содержать оборудование в состоянии эксплуатационной готовности;

поддерживать качество отпускаемой энергии - нормированную частоту и напряжение электрического тока, давление и температуру теплоносителя;

обеспечивать максимальную экономичность и надежность ГТУ;

соблюдать правила технической и пожарной безопасности в процессе эксплуатации оборудования и сооружений;

выполнять правила охраны труда;

предупреждать вредное влияние производства на людей и окружающую среду.

В процессе эксплуатации на основании наблюдений и показаний приборов должна проводиться параметрическая и вибрационная диагностика, включающая анализ:

соответствия мощности и экономичности ГТУ расчетной и нормативной;

степени загрязнения и запасов устойчивости компрессоров;

эффективности теплообменных аппаратов;

неравномерности измеряемых температур газов на входе или выходе турбины;

давления топлива и воздуха (газов), а также давления и температуры масла в характерных точках;

вибрации турбин, компрессоров, электрогенераторов, возбудителей и редукторов.

Предельные значения отклонений контролируемых параметров от паспортных не должны превышать заданных заводами-изготовителями или указанных в ГОСТ и технических условиях на поставку.

Периодичность и объем параметрической и вибрационной диагностики определяется в местной инструкции в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя ГТУ.

При эксплуатации рекомендуется регулярно регистрировать (автоматически или вручную):

режимные параметры;

падение давления на фильтрах в комплексном воздухоочистительном устройстве;

разрежение на входе в компрессор;

температура на входе в компрессор;

давление на выходе из компрессора;

температура на выходе из компрессора;

расход воздуха через компрессор (если измеряется);

давление на входе в турбину (если измеряется);

избыточное давление на выходе из турбины;

температура газов на выходе из турбины;

расходы топлива;

частоты вращения роторов турбины;

частота в энергосистеме;

нагрузка;

положение входного направляющего аппарата;

расход воды/пара подаваемого в камеру сгорания;

теплотворная способность топлива;

уровни вибрации;

температура масла;

уровни масла в маслобаках;

расходы охлаждающего воздуха (если измеряются);

давления охлаждающего воздуха;

температуры охлаждающего воздуха;

положения регулирующих клапанов охлаждающего воздуха (если имеются);

давления охлаждающей воды;

температуры охлаждающей воды;

время выхода на режим самоходности;

время от подачи сигнала на отключение до полной остановки ротора ГТУ;

концентрации токсичных газов;

Параметры эксплуатационной готовности и надежности:

число нормальных пусков;

число ускоренных пусков;

число успешных нормальных пусков;

число успешных ускоренных пусков;

время эксплуатации с нагрузкой не выше базовой;

время эксплуатации с нагрузкой не выше пиковой;

продолжительность использования электрического генератора в качестве синхронного компенсатора (если имелось);

предупредительные сигналы (число, время, причина);

остановы:

программные за заданное время (дата, время, причина);

аварийные с прекращением подачи топлива (дата, время, причина, исходная нагрузка).

Простои:

дата и время начала и конца простоя;

продолжительность, причина, мероприятия;

Нормальный (плановый) останов ГТУ должен производиться по программе, реализуемой системой автоматического останова (САО).

Программа САО для обеспечения взрывопожаробезопасности должна включать:

разгружение агрегата в заданном темпе;

закрытие регулирующих топливных клапанов, стопорных клапанов и электрозадвижек на трубопроводах подвода топлива к узлам регулирования;

открытие вентилей на трубопроводе продувки газопровода при использовании газообразного топлива или дренажных клапанов при использовании жидкого топлива;

эффективную вентиляцию газовоздушных трактов установки не менее чем с двукратным обменом воздуха;

продувку топливных коллекторов и форсунок воздухом, паром или инертным газом в соответствии с ТУ завода-изготовителя ГТУ;

закрытие шиберов на стороне всасывания и (или) выхлопе ГТУ по окончании вентиляции газовоздушных трактов.

При выводе ГТУ в длительный резерв должны быть приняты меры к ее консервации. Продолжительность останова, при которой требуется консервация, перечень подлежащих консервации узлов и технология ее проведения должны быть указаны в ТУ завода-изготовителя ГТУ.

Аварийное состояние ГТУ. Газотурбинная установка немедленно отключается персоналом при отказе работы защит или их отсутствии в случаях:

недопустимого повышения температуры газов в характерных сечениях ГТУ;

повышения частоты вращения ротора сверх допустимого предела;

обнаружения трещин или разрыва масло- или топливопроводов высокого давления;

недопустимого осевого сдвига и недопустимых относительных перемещений роторов компрессоров и турбин;

недопустимого снижения давления масла в системе смазки или уровня в масляном баке, а также недопустимого повышения температуры масла на сливе из любого подшипника или температуры любой из колодок упорного подшипника;

прослушивания металлических звуков (скрежета, стуков), необычных шумов внутри турбомашин и аппаратов ГТУ;

возрастания вибрации подшипниковых опор выше допустимых значений;

появления искр или дыма из подшипников или концевых уплотнений турбомашин или электрогенераторов;

воспламенения масла или топлива и невозможности немедленно ликвидировать пожар имеющимися средствами;

возникновение вибрационного горения или проскока пламени в зону смешения в камере сгорания;