- •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
Агрегат газоперекачивающий
ГПА-Ц1-16Л/76-1,44
ОПИСАНИЕ И РАБОТА
Назначение агрегата
Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 (в дальнейшем - агрегат), представляет собой автоматизированный агрегат в блочно-контейнерном исполнении с газотурбинным конвертированным авиационным двигателем АЛ-31СТ мощностью 16 МВт с малоэмиссионной камерой сгорания, центробежным газовым компрессором на конечное давление 7,45 МПа (76 кгс/см ) и отношением давлений 1,44, системой автоматического управления и регулирования (САУ и Р) на базе программно-технических средств МСКУ-5000 фирмы «Система-Сервис»*, с антипомпажным регулированием.
Агрегат изготавливается в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 1 по ГОСТ 15150 и обеспечивает нормальную работоспособность при температуре окружающего воздуха от 218 К (минус 55 °С) до 318 К (плюс 45 °С) и относительной влажности до 100 %, а также при наличии осадков (дождь, снег, туман).
Сейсмичность района установки агрегата до 7 баллов по шкале MSK-64.
Пример записи обозначения агрегата при заказе: «Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 345.0000.000 ТУ»,
где ГПА - газоперекачивающий агрегат;
Ц - центробежный компрессор;
1 - тип корпуса центробежного компрессора (длина корпуса L=2200 мм);
16 - мощность газотурбинного двигателя, МВт;
Л - двигатель газотурбинный, авиационного типа разработки НТЦ им.А.Люльки;
76 - давление конечное номинальное, абсолютное, кгс/см ;
1,44 - отношение давлений.
Требования к климатическому исполнению, основные технические требования, требования безопасности, требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению - в соответствии с ТУ УЗ.20-05747991-036-98 «Агрегаты газоперекачивающие типа ГПА-Ц-16С».
- резервный вариант типа САУ и Р - на базе ПТС «Series-5» ф. «ССС»
Технические характеристики Таблица 6. Основные параметры на номинальном режиме и размеры агрегата |
|
Наименование параметра или размера, единица измерения |
Норма для агрегата ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 |
1 Производительность, приведенная к температуре 293 К (20 °С) и давлению 0,101 МПа (1,033 кгс/см2), м3/с (млн. м3/сутки), не менее |
372,68 (32,2) |
2 Производительность по условиям всасывания,У Т м /с (м /мин) |
6,48(389,1) |
3 Давление начальное, МПа (кгс/см ): - номинальное - минимальное |
5,17(52,78) 2,89 (29,42) |
4 Давление конечное, МПа (кгс/см ): - номинальное - максимальное |
7,45 (76,00) 8,57 (87,4) |
5 Отношение давлений, расчетное |
1,44 |
6 Частота вращения выходного вала СТ и ротора компрессора, с"1 (об/мин) |
87,5 (5250) |
7 Политропный КПД компрессора, % |
85,0 |
8 Температура газа на входе в компрессор, К (°С), расчетная |
288,0(15) |
9 Повышение температуры газа в компрессоре на номинальном режиме, К |
31 |
10 Номинальная (расчетная) мощность, потребляемая компрессором, кВт |
15900 |
11 Время пуска агрегата (время от момента подачи команды на пуск двигателя до выхода на режим) без учета предпусковой подготовки, мин, не более |
10 |
12 Межцентровое расстояние между патрубками на входе и выходе компрессора, мм |
800 |
13 Первая критическая частота вращения ротора компрессора, с ' (об/мин) |
54,6 (3280) |
14 Вторая критическая частота вращения ротора компрессора, с ' (об/мин) |
124,83 (7490) |
15 Эффективный КПД на выходном валу СТ двигателя в станционных условиях *, % |
36 |
16 Эффективный КПД на выходном валу СТ двигателя на режиме работы 16 МВт, при Тн=15 °С, давлении Рн= 1,033 кг/см", без учета потерь в системе всасывания и выхлопном устройстве агрегата, отборов воздуха и без утилизации тепла |
37 |
выхлопных газов, % |
|
17 Расход топливного газа при низшей теплоте сгорания топлива 33494,4 кДж/м3 (8000 ккал/м3), плотности 0,68 кг/м3 и мощности 16 МВт на выходном валу СТ двигателя в станционных условиях *, кг/с, |
0,902 |
18 Давление топливного газа на входе в двигатель на всех режимах, избыточное, МПа (кгс/см ) |
2,74 +()-2 (28 +2) |
19 Температура топливного газа, К (°С) |
293-333 (20-60) |
20 Давление топливного газа на входе в стартер при проти-водавлении не более 0,5 кгс/см , избыточное, МПа (кгс/см2) |
0,5±0,05 (5±0,5) |
21 Потребность в пусковом газе на один пуск, кг, не более |
90 |
22 Потребность в пусковом газе при холодной прокрутке, кг |
50-90 |
23 Расход пускового газа, кг/с, не более |
1,0 |
24 Безвозвратные потери масла, кг/ч, не более - по двигателю - в системе смазки и уплотнения компрессора |
0,5 0,3 |
25 Время пуска агрегата до выхода на номинальный режим (без учета предпусковой подготовки), мин, не более |
20 |
26 Габаритные размеры агрегата, мм длина ширина высота |
22 100 16 460 28 070 |
27 Масса агрегата, кг, не более |
234 600 |
Примечания
1 * Станционные условия для определения мощности и КПД:
- атмосферное давление, МПа (кгс/см2) - 0,101 (1,033)
- температура воздуха на входе в двигатель, К (°С) - 288 (15)
- сопротивление воздухозаборной системы (до входного фланца компрессора двигателя),
Па (мм вод. ст.), не более - 1400 (150)
- сопротивление выхлопного устройства (от фланца силовой турбины двигателя до среза газоотвода агрегата),
Па (мм вод. ст.), не более - 1960 (200)
- без отборов воздуха из двигателя.
2 Справочные данные по двигателю АЛ-31СТ:
- максимальная температура газа на срезе газоотвода двигателя на выходе из СТ) на номинальном режиме,
К (° С), не более - 763 (490)
- при Твх >15°С (при поддержании постоянной мощности) допускается увеличение температур газа
до К(°С) - 803 (530)
- объем дымовых газов при нормальных условиях, нм3/с - 149
- содержание кислорода в дымовых газах, % - 15,6
- масса двигателя в состоянии поставки
(с рамой), кг, не более - 5000
- масса модуля газогенератора, кг, не более - 2500.
Характеристики
Тип компрессора - центробежный двухступенчатый с вертикальным разъемом корпуса.
Запыленность газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 5 мг/м , (при температуре +20 °С и атмосферном давлении 0,101 МПа), размер механических частиц не более 30 мкм.
Температура газа на всасывании от 243 до 318°К (от минус 30°С до +45°С).
При кратковременной работе компрессора "на кольцо" допускается повышение температуры газа до 333°К (+60°С).
Система смазки компрессора - циркуляционная, под давлением. Охлаждение масла воздушное, непосредственное «масло - воздух». Емкость маслобака компрессора, м (л)
рабочая - 2,77 (2770).
полная - 3,94 (3940)
Система уплотнения компрессора - гидравлическая, масляная, щелевая с плавающими кольцами.
Системы смазки и уплотнения компрессора приспособлены для работы на следующих марках масел:
1) Тп-22С по ТУ 38.101821-83;
2) Тп-22Б по ТУ 38.401-58-18-92.
Тип приводного двигателя - газотурбинный конвертированный, авиационный AJ1-31CT по техническим условиям 29.02ТУ, 3-я редакция и техническим условиям на поставку 29.24.81 ТУ (в дальнейшем по тексту - «двигатель»).
Направление вращения ротора СТ - против вращения часовой стрелки по ГОСТ 22378.
Максимальная влажность газа на всасывании - состояние насыщения при отсутствии капельной влаги.
В двигателе предусмотрена возможность отбора воздуха для технологических нужд агрегата с соответствующим снижением мощности и эффективности со следующими параметрами:
- для антиобледенительной системы с расходом воздуха 0,9 кг/с, не бо-лее, температурой 653 К (380 °С), с избыточным давлением 11,5 кгс/см";
- для обогрева блоков ГПА и нужд маслосистемы ГПА с расходом воздуха 1,1 кг/с, не более, с температурой 633 К (360°С) и избыточным давлением 11,5 кгс/см .
Двигатель приспособлен для работы на следующих марках масла:
основное - Петрим ТУ 38.401939-92,
резервные - ИПМ-10 ТУ 38.1011299-90, Турбоникойль 210А ТУ 38.1011299-90, ВНИИНП 50-1-4У ТУ 38.401-58-12-91, ВНИИНП 50-1-4Ф ГОСТ 13076-86.
Емкость маслобаков системы смазки двигателя и компрессора рассчитана на работу агрегата в течение 700 часов без дозаправки маслобаков. Аккумулятор масла должен обеспечивать уплотнение вала компрессора в течение 5 минут после отключения маслонасосов и открытия свечей с опорожнением его объема до 50%.
Состав агрегата
Таблица 7. Перечень основных блоков и комплектов, входящих в состав агрегата
Наименование |
Обозначение |
Кол-во |
Примеч. |
1 Сборочные единицы и детали общей сборки |
345.0000.000 |
1 к-т |
|
2 Турбоблок |
345.1000.000 |
1 к-т |
|
3 Блок маслоохладителей БМО |
345.0700.000 |
1 |
|
4 Блок фильтров топливного и пускового газа |
345.0900.000 |
1 |
|
5 Устройство воздухоочистительное |
336.2000.000-01 |
1 |
|
6 Шумоглушитель всаса |
233.2200.000-03 |
1 |
|
7 Проставка |
302.2100.000 |
1 |
|
8 Камера всасывания |
97.2600.000-01 |
1 |
|
9 Блок автоматики |
332.2300.000 |
1 |
|
10 Блок систем обеспечения (БСО) |
345.2700.000-06 |
1 |
|
11 Блок вентиляции |
213.2850.000 |
1 |
|
12 Опора выхлопной шахты |
208.3200.000 |
1 |
|
13 Диффузор |
208.3300.000 |
1 |
|
14 Труба |
309.3400.000 |
1 |
|
15 Переходник |
309.3500.000 |
1 |
|
16 Шумоглушитель выхлопа |
213.3600.000 |
1 |
|
17 Камера утилизатора |
208.3700.000 |
1 |
|
18 Диффузор |
208.3800.000 |
1 |
|
19 Конфузор |
208.4700.000 |
1 |
|
20 Контейнер блока системы промывки ГВТ двигателя |
303.4800.000-01 |
1 |
|
21 Система подогрева циклового воздуха |
345.4500.000 |
1 |
|
22 Система масляная (монтажные звенья) |
345.6000.000 |
1 |
|
23 Унифицированные узлы и детали компрессора 16ГЦ2-395/53-76С |
213.7000.00-04 |
1 |
|
24 Автоматизированная система управления |
345.8000.000 |
1 |
|
25 Комплект ЗИП (одиночный - на гарантийный срок эксплуатации) |
|
1 к-т |
Поставляется с каждым агрегатом |
26 Комплект инструментов и принадлежностей (групповой) |
|
1 к-т |
Поставляется в объеме одного комплекта на группу машин в один адрес |
27 Запасные части и инструменты системы противопожарной защиты |
|
1 к-т |
|
28 Имитационные приборы для на- ладки и комплексных испытаний системы противопожарной защиты |
|
1 к-т |
Поставляется на группу ма- шин с первым агрегатом, поставляемым на КС |
29 Одиночный и групповой ком- плекты запасных частей к САУ и Р |
|
1 к-т |
|
30 Одиночный и групповой комплекты запасных частей к двигателю |
|
1 к-т |
|
Устройство и работа агрегата
Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 состоит из отдельных блоков и сборочных единиц полной заводской готовности, из которых он монтируется на месте эксплуатации на специальном фундаменте, разработанном в соответствии с заданием на фундамент.
Базовой сборочной единицей агрегата является турбоблок 13, в котором расположено основное оборудование ГПА (компрессор с приводным газотурбинным авиационным двигателем АЛ-31СТ), а также отдельные узлы вспомогательных систем обеспечения.
К передней торцевой стенке турбоблока пристыковывается блок систем обеспечения (БСО) 20, в котором для удобства обслуживания агрегата и выполнения требований техники безопасности размещены маслоагрегаты системы маслоснабжения и оборудование системы пожаротушения. К блоку систем обеспечения пристыковывается камера всасывания 1.
Камера всасывания 1 вместе с шумоглушителем всаса 2, проставкой 3, а также устройством воздухоочистительным 4, образуют вертикальную всасывающую шахту, а последняя с входным конфузором (лемнискатой) и уравнительным патрубком, расположенным в БСО, составляют всасывающий тракт двигателя.
Соединение блока систем обеспечения с турбоблоком и камерой всасывания осуществляется с помощью переходников 21, 22, позволяющих компенсировать неточности установки блоков при монтаже агрегата.
На опоре выхлопной шахты 6 агрегата установлены диффузоры 11, 12, камера утилизатора 7, конфузор выхлопа 8, шумоглушитель выхлопа 9, труба выхлопная 10, которые совместно с переходником и улиткой, входящими в турбоблок составляют вертикальный выхлопной тракт двигателя.
По отдельному договору с заказчиком в камеру утилизатора возможна установка утилизационных теплообменников, что позволяет использовать тепло выхлопных газов для бытовых и технологических целей на КС.
Соединение диффузора с переходником и турбоблоком осуществляется с помощью компенсатора, позволяющего компенсировать неточность установки блоков при монтаже агрегата, а также компенсировать тепловые перемещения блоков относительно друг друга вдоль вертикальной оси выхлопного тракта при работе агрегата.
На турбоблоке установлен блок вентиляции 5, предназначенный для обдува и охлаждения двигателя, с устройством для монтажа вентиляторов 23.
На блоке систем обеспечения установлен блок маслоохладителей 19с комплектом воздушных теплообменников для охлаждения масла.
На отдельных фундаментах установлены блок автоматики 17, предназначенный для размещения в нем приборных щитов и электроаппаратуры вспомогательных электроприводных механизмов, обеспечивающих работу ГПА в составе КС в автономном режиме и контейнер блока системы промывки ГВТ двигателя 18.
В системе топливообеспечения двигателя предусмотрен блок сдвоенных фильтров топливного и пускового газа 16, позволяющий производить их обслуживание без останова агрегата.
1-камера всасывания; 2-шумоглушитель всаса; 3-проставка; 4-устройство воздухоочистительное; 5-блок вентиляции; 6-опора выхлопной шахты; 7-камера утилизатора; 8-конфузор выхлопа; 9-шумоглушитель выхлопа; 10-труба выхлопная; 11,12—диффузор; 13-турбоблок; 14-отсек компрессора; 15-отсек двигателя; 16-блок фильтров топливного и пускового газа; 17-блок автоматики; 18-блок системы промывки ГВТ; 19-блок маслоохладителей; 20-блок систем обеспечения; 21,22-переходник; 23-устройство для монтажа вентиляторов. Рис. 99. Агрегат газоперекачивающий ГПА-Ц1-16Л/76-1,44 |