- •Оглавление
- •Введение.
- •Тепловые двигатели и история создания гту
- •Принятые сокращения
- •1 Принципиальные схемы газотурбинных установок
- •1.1 Газоперекачивающий агрегат: состав, виды приводов и систем гту
- •1.2 Принципиальные схемы гту, их преимущества и недостатки
- •Принципиальные схемы гту.
- •1.3 Основы термодинамики, теплотехники и рабочие процессы гту. Циклы гту в координатах р-V, t-s диаграммах.
- •Энтальпия.
- •Энтропия.
- •2 Осевые турбомашины
- •2.1 Осевой компрессор, назначение, типы. Состав. Газовая динамика осевого компрессора
- •Конструкция лопатки.
- •Опоры (подшипники) ротора.
- •Лабиринтные уплотнения.
- •Газовая динамика осевого компрессора.
- •2.2 Газовая турбин, назначение, классификация по принципам работы. Основные узлы. Режимы работы. Газовая динамика турбины Газовая турбина.
- •Охлаждение деталей турбины.
- •Газовая динамика турбины.
- •2.3 Система запуска гту. Валоповоротные устройства (впу). Валоповоротное устройство.
- •Работа валоповоротного устройства двигателя гтк-10-4.
- •2.4 Турбодетандер. Назначение и режимы работы Турбодетандер гтк-10-4.
- •Работа турбодетандера и управление кранами на пусковом газе.
- •3. Топливная система гту
- •3.1 Назначение топливной системы и основные функции.
- •3.2 Горение топлива газотурбинных установок. Физические и химические процессы.
- •Горение газообразного топлива
- •3.3 Камера сгорания. Назначение, типы, коэффициент избытка топлива. Основные узлы кс и рабочие процессы. Камера сгорания.
- •Типы камер сгорания.
- •Основные узлы камеры сгорания:
- •3.4 Системы топливного, пускового и импульсного газа. Назначение, состав, рабочие параметры.
- •3.5 Способы регулирования гту.
- •3.6 Совмещенная характеристика ок и гт (одновальная)
- •4. Маслосистема газотурбинной установки.
- •4.1 Система маслоснабжения гту, назначение, функции и состав.
- •5 Центробежный нагнетатель
- •5.1 Назначение, типы, состав
- •Состав нагнетателя.
- •Повышение давления в центробежном колесе.
- •Принцип повышения давления в центробежном колесе
- •5.2 Рабочая характеристика нагнетателя, характерные точки и зоны. Пуск нагнетателя
- •2. Критическая точка с зоной помпажа.
- •4. Нулевая точка.
- •5. Зона низких степеней сжатия
- •Пуск нагнетателя
- •6 Конструкция газотурбинного двигателя гтк -10-4
- •6.1 Технические данные гтк-10-4, основные узлы
- •6.2 Блок турбогруппы: компрессор, передний блок, турбины, рама-маслобак, подшипник силового ротора.
- •Осевой компрессор
- •Передний блок
- •Вкладыши ротора турбокомпрессора
- •Средний подшипник
- •Переднее лабиринтное уплотнение
- •Заднее лабиринтное уплотнение.
- •Сбросные клапаны
- •Рама – маслобак
- •Турбины твд и тнд
- •Корпус турбин
- •Передняя часть корпуса
- •Диффузор
- •Выхлопные патрубки
- •Диафрагма с уплотнением
- •Обойма направляющих лопаток турбины
- •Диск турбины высокого давления
- •Ротор силовой турбины
- •Переднее уплотнение турбины
- •Уплотнение силовой турбины
- •Подшипник силового ротора
- •Вкладыши подшипника силового ротора
- •Импеллер
- •Муфта зубчатая
- •Воздухоподогреватель
- •6.3 Камера сгорания
- •6.4 Маслосистема гтк-10-4 Назначение системы маслоснабжения
- •Работа системы
- •Параметры работы системы
- •Узлы системы маслоснабжения Главный маслонасос
- •Инжектор главного маслонасоса
- •Пусковой маслонасос смазки
- •Сдвоенный обратный клапан
- •Регулятор давления "после себя"
- •Маслоохладитель
- •Фильтр масляный
- •Резервный маслонасос смазки
- •Система отсоса масляных паров
- •Рама-маслобак
- •6.5 Система автоматического регулирования и защиты
- •Функции системы автоматического регулирования
- •Состав системы автоматического регулирования
- •Воздушные связи
- •Устройство системы регулирования
- •Агрегаты (назначение, конструкция, принцип работы). Регулятор скорости.
- •Принцип работы.
- •Стопорный клапан
- •Принцип работы
- •Регулирующий клапан
- •Принцип работы
- •Ограничитель приемистости
- •Принцип работы
- •Выпускной воздушный клапан
- •Принцип работы.
- •Отсечной золотник
- •Регулирующее устройство турбодетандера
- •Принцип работы регулирующего устройства.
- •Принцип работы.
- •Импеллер
- •Принцип работы
- •Реле осевого сдвига
- •Принцип работы
- •Автоматы безопасности
- •Реле давлении воздуха
- •Принцип работы
- •Золотник с электромагнитным приводом малоинерционного регулятора температуры (мирт).
- •Предпусковое состояние системы регулирования
- •Работа системы регулирования при пуске турбины
- •Работа системы регулирования при поддержании заданной скорости силового вала
- •Работа системы регулирования при остановке турбины
- •7 Техническая эксплуатация гтк-10-4
- •7.1 Система технического обслуживания и ремонта гпа.
- •Регламент технического обслуживания
- •7.2 Особенности эксплуатации гтк-10-4 при отрицательных температурах
- •7.3 Очистка ок в процессе эксплуатации
- •7.4 Пути совершенствования гту
- •7.5 Современные гпа применяемые на компрессорных станциях.
- •Газотурбинная установка гту-16п
- •Агрегат газоперекачивающий
- •Агрегат газоперекачивающий
- •Литература
Работа системы регулирования при поддержании заданной скорости силового вала
Поддержание заданной частоты вращения силового вала (в пределах от минимальной - 3300 об/мин, до максимальной- 5000 об/мин) осуществляется следующим образом. Если по какой-либо причине частота вращения ТНД снизится, то из-за уменьшения напора на импеллере поршень в регуляторе скорости опустится вниз. Выпуск воздуха из проточной линии уменьшится, давление в ней возрастет. Регулирующий клапан приоткроется, и снижение частоты вращения прекратится. При повышении частоты вращения ТНД регулятор скорости действует в обратном порядке. Снижается давление в проточной линии, и регулирующий клапан прикрывается. Неравномерность работы регулятора скорости при номинальной частоте вращения составляет 4-5%. При работе агрегата давление в проточной линии изменяется в пределах от 0,06 до 0,12 МПа. Это изменение соответствует полной перестановке регулирующего клапана.
В случае мгновенного сброса нагрузки и резком увеличении частоты вращения ТНД регулятор скорости может увеличить выпуск воздуха из проточной линии настолько, что закроется регулирующий клапан и откроются выпускные клапаны. После открытия выпуска воздуха увеличение частоты вращения вала ТНД прекратится. Когда частота вращения с учетом имеющейся неравномерности восстановится и выпускные клапаны закроются, регулирующий клапан откроется на величину, необходимую для поддержания заданной частоты вращения уже для сниженной нагрузки.
Работа системы регулирования при остановке турбины
Остановка турбины может быть нормальной и аварийной. Нормальная остановка производится с постепенным разгружением.
Включается электродвигатель регулятора скорости на импульсное вращение, сдвигая регулятор скорости в направлении "НИЖЕ". Приоткрывается сброс воздуха из проточной линии, регулирующий клапан постепенно прикрывается, уменьшая подачу топлива в камеру сгорания. Снижается частота вращения валов турбины. При снижении давления в проточной линии ниже 0,06 МПа регулирующий клапан закрывается. Подается напряжение на электромагнитные вентили ЭМВ1 и ЭМВ2, они открываются. Воздух из линии предельного регулирования сбрасывается в атмосферу, закрывается стопорный клапан. Падение давления в линии предельного регулирования приводит к дополнительному открытию сброса воздуха через регулятор скорости из проточной линии. Со снижением давления в проточной линии ниже 0,04 МПа переставляется отсечной золотник, перекрывая подачу воздуха из линии постоянного давления к выпускным клапанам. Выпускные клапаны за счет усилия от давления воздуха за компрессором открываются, сбрасывая воздух из трубопровода после ОК. В результате перекрытия подачи топлива и выпуска воздуха после осевого компрессора турбина быстро останавливается. При снижении давления воздуха за четвертой ступенью ОК открываются сбросные клапаны.
После закрытия стопорного клапана по сигналу от конечного выключателя двигатель регулятора скорости переключается на непрерывное вращение в другую сторону. Происходит перемещение регулятора скорости в направлении "ВЫШЕ" и возвращение его в исходное состояние "МАХ".
Аварийная остановка турбины производится по сигналу из системы управления ГПА при срабатывании одной из защит или нажатии кнопки "АО" на пульте управления. Аварийная остановка может быть проведена воздействием на любую из пневматических кнопок аварийной остановки автоматов безопасности. В первом случае электромагнитные вентили ЭМВ1 и ЭМВ2 открываются, во втором случае срабатывают пневматические выключатели автоматов безопасности. В обоих случаях из линии предельной защиты в атмосферу сбрасывается воздух. Давление в линии резко снижается, и стопорный клапан закрывается. Одновременно в регуляторе скорости открывается сброс из проточной линии. Давление в ней снижается, что приводит к закрытию регулирующего клапана и открытию выпускных клапанов. После закрытия стопорного клапана двигатель регулятора скорости (ДРС) включается на непрерывное вращение и перемещает регулятор скорости в направлении "ВЫШЕ", возвращая его в исходное состояние " МАХ".
Экстренная остановка одного из последовательно работающих агрегатов может вызвать помпаж нагнетателя другого агрегата, который остается в работе. Избежать этого можно, если откроются байпасирующие краны. На оставшемся в работе агрегате происходит сброс нагрузки, и частота вращения силового вала турбины резко возрастает. Это может привести к срабатыванию автомата безопасности на валу ТНД и остановке агрегата.
Для снижения динамического превышения частоты вращения силового вала в системе регулирования предусмотрен электромагнитный вентиль ЭМВ4, установленный на трубопроводе слива масла из импульсной линии регулятора скорости. Перед сливным трубопроводом на импульсной линии установлена дроссельная шайба диаметром 5 мм. Когда вентиль ЭМВ4 закрыт, регулятор скорости выполняет свои функции нормально.
По импульсу аварийной остановки одного из работавших в паре агрегатов на оставшемся в работе открывается ЭМВ4. Давление масла над поршнем регулятора скорости падает, увеличивается выпуск воздуха из проточной линии. Прикрывается регулирующий клапан, и, возможно, открываются выпускные клапаны, чем предупреждается заброс частоты силового вала. Электромагнитный вентиль ЭМВ4 закрывается через 5-10 с, давление над поршнем в регуляторе скорости восстанавливается, и регулирующий клапан устанавливается в положение, соответствующее новой нагрузке.
Все контролируемые параметры агрегата разбиты на группы по их технологической принадлежности - ТВД, ТНД, КОМПРЕССОР, НАГНЕТАТЕЛЬ, МАСЛО, ВОЗДУХ, ТОПЛИВО.
Работа табло групповой и индивидуальной сигнализации осуществляется следующим образом. Сигналы отклонений контролируемых параметров от уставок предельных значений поступают от ячеек блока непрерывной сигнализации УНС и зажигают мигающим светом соответствующий индикатор группового табло. В зависимости от типа установки загорается индикатор на групповом табло предупредительной или аварийной сигнализации. Одновременно включается звуковая сигнализация. При нажатии клавиши на мигающем индикаторе он перестает мигать и горит ровным светом, а на табло индивидуальной сигнализации загорается индикатор с названием отклонившегося параметра.
При появлении нового отклонившегося параметра в данной группе, независимо от положения клавиш на нем, индикатор вновь загорается и мигает. При возврате контролируемого параметра в норму групповой и индивидуальный индикаторы одновременно гаснут.
Отключить звуковую сигнализацию можно, нажав кнопку "СЪЕМ ЗВУКА" на пульте управления УПИ.
Значения индицируемых сигналов индивидуальной сигнализации:
l. t1 °C ОУП
Температура упорной колодки опорно-упорного подшипника ТНД, компрессора, нагнетателя.
2 t2 °C ОУП
Температура установочной колодки опорно-упорного подшипника ТНД, компрессора, нагнетателя.
3. t3 °C ОУП
Температура опорной колодки опорно-упорного подшипника ТНД, компрессора, нагнетателя.
4. t °С ОП
Температура опорного подшипника ТВД, ТНД, нагнетателя.
Предупредительный сигнал поступает при температуре вкладышей подшипников 75 °С, аварийный при 80°С. Можно замерить температуру по вызову, шкала 1 : 0 - 100°С.
5. t °C ПЕРЕД МО
Температура масла перед маслоохладителем.
6. t °C ПОСЛЕ МО
Температура масла после маслоохладителя.
Предупредительный сигнал поступает при температуре масла за маслоохладителем 55 °С. Измерение по вызову, шкала 1: 0-100 °C.
7. ОБОРОТЫ
Частота вращения валов ТВД и ТНД.
Аварийный сигнал поступает при частоте вращения ротора ТНД 5250 об/мин. Измерение по вызову оборотов ТВД и ТНД, шкала 5: 0 - 100%. Частоте вращения 5200 мин соответствует 52% показания прибора.
8. ОСЕВОЙ СДВИГ
Осевой сдвиг валов турбины и нагнетателя вперед или назад. Аварийный сигнал поступает при давлении на реле осевого сдвига 0,1 МПа.
9. Р СМАЗКИ Т и К
Давление на смазку подшипников турбины и компрессора. Предупредительный сигнал поступает при давлении 0,025 МПа, аварийный при 0,02 МПа. Измерение по вызову, шкала 4: 0 - 0,25 МПа.
10. Р СМАЗКИ НАГНЕТАТЕЛЯ
Давление масла на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя.
Аварийный сигнал поступает при давлении 0,15 МПа. Измерение по вызову, шкала 4: 0 - 0,25МПа.
11. P ПРЕД. ЗАЩИТЫ
Давление воздуха предельной защиты. Аварийный сигнал поступает при давлении 0,08 МПа.
12. Р МАСЛО-ГАЗ
Перепад давления "масло-газ" в системе уплотнения нагнетателя. Предупредительный сигнал поступает при перепаде давления 0,05 МПа, а после установленной выдержки времени 1 мин - аварийный. Измерение по вызову, шкала 7: 0-0, 63 МПа.
13. Индикаторы t, °C, t2 °C, t3 °C, t4 °С - в установке А-705-15-03 не задействованы.
14. t °С ПЕРЕД (РАСЧЕТ)
Расчетная температура продуктов сгорания перед ТВД. Предупредительный сигнал поступает при температуре 800 °С, аварийный 810°С. Измерение по вызову, шкала 5: 0 - 100%. Одному проценту шкалы соответствует температура 1° С. Можно замерить температуру воздуха перед компрессором, выбрав группу "КОМПРЕССОР", шкала 3: 90- 100 °C.
15. Р ПОСЛЕ КВД
Давление воздуха за осевым компрессором. Измерение по вызову, шкала 6: 0-1,0 МПа.
16. Индикаторы ВИБРАЦИЯ ОП и ВИБРАЦИЯ ОУП не задействованы.
17. УРОВЕНЬ В МБ
Уровень масла в маслобаке агрегата.
Предупредительный сигнал поступает при уровне масла 150 мм от верхней крышки маслобака.
18. РАЗРЕЖЕНИЕ ПЕРЕД КВД
Разрежение перед осевым компрессором.
Предупредительный сигнал поступает при перепаде давлений в воздухозаборном устройстве 120 мм вод. ст.
19. Р ПОСЛЕ КРАНА 12
Давление топливного газа.
Аварийный сигнал поступает при давлении 1,0 МПа.
20. ДР НА ФИЛЬТРЕ
Перепад давлений на фильтре в воздухозаборном устройстве компрессора. Предупредительный сигнал о загрязнении фильтра.
21. Индикаторы t, °C ПОСЛЕ, t2 °C ПОСЛЕ, t3 °C ПОСЛЕ,
t4 °С ПОСЛЕ не задействованы.
22. tcp °C ПОСЛЕ
Температура продуктов сгорания после ТНД.
Предупредительный сигнал поступает при температуре 540 °С, аварийный - 550 °С. Измерение по вызову, шкала 5: 0 - 100%.
23. t °С ПОСЛЕ ВП и t °С ПЕРЕД ВП Температура воздуха перед и после регенератора.
Измерение по вызову, шкала 2: 0 - 400 °С.
24. УРОВЕНЬ МАСЛА В АККУМУЛЯТОРЕ
Уровень масла в гидроаккумуляторе нагнетателя.
Аварийный сигнал поступает при снижении уровня масла.
25. Индикатор ВИБРАЦИЯ ОУП НАГНЕТАТЕЛЯ не задействован.
26. Р НА ВЫХ. НАГНЕТАТЕЛЯ и Р НА ВХ. НАГНЕТАТЕЛЯ
Давление газа на выходе и входе в нагнетатель.
Измерение по вызову, шкала 5: 0 - 100%. Давлению газа 7,6 МПа соответствует 76 % на приборе.
27. ПРОГРАММА ВОЗД.
Импульсное управление электродвигателем регулятора скорости, обеспечивающее равномерный прогрев турбины. Скорость нарастания или снижения температуры не более 25 °С в мин. Измерение по вызову, шкала 5: 0 - 100%.
28. ПОМПАЖ
Помпаж нагнетателя.
Предупредительный сигнал о вхождении рабочей точки нагнетателя в 10% зону удаления от границы помпажа.
29. ∆Р НА КОНФУЗОРЕ НАГНЕТ
Перепад давлений на входном конфузоре нагнетателя. Измерение по вызову, шкала 4: 0-0, 25 МПа.
30. Индикаторы ОБРЫВ ДАТЧИКА и ПМНС ВКЛ. не задействованы.
Вопросы для самопроверки:
1. Назначение и функции системы автоматического регулирования.
2. Воздушные связи в системе автоматического регулирования.
3. Устройство системы автоматического регулирования.
4. Агрегаты САР. Назначение, конструкция, принцип работы.
5. Работа системы: пуск, поддержание постоянной частоты вращения, останов.