диплом новый (2). Техническое обслуживание

• Название: Техническое обслуживание
• Дата: 11.10.2022
• Размер: 69.61 Kb.
• Имя файла: диплом новый (2).docx
• Тип: Документы; #727625
• страница: 3 из 3

Эксплуатационные характеристики агрегата

Агрегат ГТК-10И характеризуется быстрым запуском: время до выхода на режим холостого хода 3—3,5 мин, время до принятия полной нагрузки 7—8 мин.

Турбина высокого давления выводится на максимальную частоту вращения в течение 3—3,5 мин. Столь быстрое уско­рение вала турбокомпрессора при пуске возможно благодаря поворотному направляющему аппарату силовой турбины, ко­торый увеличивает проходное сечение и распределяет большую часть энергии на ТВД. Только после достижения ТВД 99— 100% полной частоты вращения закрываются сопловые лопат­ки и начинается загрузка силовой турбины. Быстрое нараста­ние температуры отходящих газов, соответствующее еще боль­шей скорости подъема температуры газов перед турбиной, сопряжено с применением точной и быстродействующей систе­мы регулирования. В противном случае температура может оказаться выше предельного не значения 540° С (за ТНД).

Помимо различий в геометрии проточной части и газодина­мических характеристик каждая турбина имеет свою индиви­дуальную настроечную характеристику, которая связывает степень сжатия и температуру на выходе при опре­деленной температуре наружного воздуха, температуре перед турбиной и частоте вращения роторов ТВД и ТНД. Однако для всех турбин существует предельная температура на выхо­де 540° С, которая не дает возможность поддерживать расчет­ную мощность при температурах выше +30° С.

Более полное влияние температуры наружного воздуха на основные параметры ГТУ. Повы­шение температуры наружного воздуха приводит к снижению его плотности, а значит и к уменьшению расхода циклового воздуха и степени сжатия. Это, в свою очередь, приводит к еще более резкому падению мощности ГТУ и сопровождается снижением к. п. д. и увеличением удельного расхода топлива. Повышение температуры наружного воздуха на ГС сопряже­но с падением мощности на 0,7% и к. п. д. на 0,2%. При пони­жении температуры наружного воздуха до —20° С установка может развивать предельную мощность 120% (дальнейшее уве­личение мощности не допускается по условиям прочности де­талей, передающих крутящий момент).

Для более полного удовлетворения требований производи­тельности и степени сжатия компрессорных станций, установ­ленных на разных участках газопроводов, необходимо уста­навливать центробежные нагнетатели, отличающиеся в первую очередь диаметром колес и числом ступеней.

Характеристики производительности — степени сжатия и производительности — потребляемой мощности представлены в виде семейства кривых, каждая из которых представляет ли­нию постоянных величин частоты вращения. При работе на расчетном режиме (давление на входе 49,7 кгс/см2 и темпера­туре + 15° С) с частотой вращения ротора 6200 об/мин нагне­татель обеспечивает производительность 17,1 млн. м3/сут при степени сжатия 1,513. Потребляемая при этом мощность со­ставляет 9580 кВт, что ниже располагаемой мощности ГТУ, а значит агрегат имеет определенный резерв мощности для эф­фективной работы при повышенных температурах наружного воздуха. При максимальной частоте вращения нагнетателя (6830 об/мин) можно получить более высокую производитель­ность и степень сжатия, но для этого требуется большая рас­полагаемая мощность. Такой режим работы возможен при пониженных температурах наружного воздуха. Кривые, ограничивающие слева рассмот­ренные характеристики, являются предельно "допустимыми по условиям помпажа и прочности нагнетателей.

Важнейший параметр технического состояния всей ГТУ — температура потока на выходе турбины, зависящая от темпе­ратуры продуктов сгорания перед турбиной. Повышение этой температуры (приведенной к стандартным условиям наружного воздуха) в процессе эксплуатации свидетельствует об ухуд­шении технического состояния элементов ГТУ (отложениях в компрессоре, увеличении зазоров и перетечек в турбине, уве­личении сопротивления входного и выходного трактов). Так, в результате отложений в компрессоре, вызывающих падение давления за компрессором на 0,15 кгс/см2, для сохранения мощности требуется поднять температуру на выходе на 10° С. Наличие шести камер сгорания приводит к тому, что необхо­димо контролировать неравномерности температуры на выходе для оценки их технического состояния. Так, при изменении в процессе эксплуатации разности температур в выхлопной ча­сти между показанием каждой из исправных термопар и сред­ним значением температуры на 10° С следует заранее плани­ровать ревизию деталей камер сгорания. При увеличении этой разности до 25—30° С следует остановить агрегат и проверить детали камер сгорания при первой возможности, а при дости­жении разности до 50° С необходимо немедленно остановить ГТУ и выяснить причину неисправности.

Отклонения параметров температуры и давления в системе смазки свидетельствуют о появлении нарушений в работе под­шипников и в элементах маслоснабжения.

Повышение сопротивления на входе в компрессор означает, что необходимо очистить или заменить элементы воздушных фильтров. Увеличение сопротивления в выхлопной части сви­детельствует о возможных нарушениях за турбиной низкого давления.

Контроль расхода топлива позволяет определять эффектив­ность установки в любой момент времени (при известной теп­лотворной способности). Увеличенный расход топлива свиде­тельствует о снижении к. п. д. компрессора или турбины, а также о возможном появлении утечек топливного газа в подво­дящем тракте. В этих случаях необходимо планировать ско­рейшую остановку агрегата для устранения дефекта.

Контроль давления в топливном коллекторе позволяет об­наружить нарушения в системе топливоподачи: повышение давления — признак засорения топливных форсунок, а его па­дение означает появление утечек газа в топливном тракте.

Важным параметром диагностики технического состояния агрегата является уровень вибрации его опорных систем. При­меняемые бесконтактные датчики вибрации сигнализируют о таких нарушениях в работе агрегата, как появление небалан­са, расцентровок, увеличения зазоров в подшипниках и сниже­ния жесткости опорных систем. При скорости вибрации 25 мм/с необходимо немедленно остановить агрегат.

Во время эксплуатации агрегатов могут возникнуть дефек­ты во внутренних узлах, снижающие надежность установки. Особую опасность в этих случаях представляют дефекты ра­бочих лопаток компрессоров и турбин. При появлении даже небольших трещин в нижней части пера лопаток компрессора необходимо заменить лопатки. Дефекты рабочих лопаток тур­бин во многих случаях могут быть устранены.При дефектах лопаток, размеры которых составляют 2/3 от указанных, допускается эксплуатация агрегата без ремонта лопаток. Сколы и выбоины допускаются в верхней части пера рабочей лопатки турбины, но не ближе, чем на 12,5 мм от края отверстия со стороны выходной кромки. Ремонт рабочих лопаток второй ступени с дефектами в верхней части пера осу­ществляют путем снятия металла лопатки и части бандажной полки.

Тепловой расчет ГТУ типа ГТК-10И с установкой регенератора

Газотурбинная установка, установленная на компрессорной станций УМГ Уральск выполнена по простой схеме. При проектных характеристиках ресурс работы ГТК-10И составляет 100000 часов, межремонтный период составляет 30000 часов. В настоящее время агрегаты на работали 50000-60000 часов.

При проектном КПД ГТУ 27%, реальный КПД не превышает 21-23%. Относительно низкая экономичность ГТУ обуславливает высокий расход топливного газа.

Из теории ГТУ известно, что одним из способов повышения эффективности использования топлива в агрегатах является применение регенерации теплоты уходящих газов после газовой турбины. При этом температура воздуха поступающего в камеру сгорания увеличивается, что приводит к снижению расхода топливного газа.

Вместе с тем, установка регенератора приводит к дополнительному сопротивлению по воздушному и газовому тракту. Это влечет уменьшение степени расширения в газовой турбине, рост температуры газов после газовой турбины, и как следствие, снижение мощности газотурбинной установки. Кроме того, установка регенератора приводит к необходимости реконструкции компоновки газоперекачивающего агрегата, установки регенератора и удаления уходящих газов. Все это требует дополнительных инвестиций.

Температура воздуха в конце процесса сжатия определяется по формуле;

= - ; + - ]=547K

Работа затраченная на сжатие « кг воздуха в ОК

T = 1+(1); T = 288- 1+ (7,70,286 -1) = 547K.

n. 0,87

Работа, затраченная на сжатие 1 кг воздуха в ОК: h = (T2a - Tt)-Cash. = (547 - 288) 1,005 = 260,3 кДж/кг.

Температура после регенератора принимается по техническим характери-

стикам:

T, = 450 °C = 723 K. Давление за регенератором: P, = P,v5; P, = 0,77-0,97 = 0,747 МПа.

где - коэффициент потерь на трение в регенераторе.

Температура после камеры сгорания принимается T1, = 925 "C = 1202 K. Давление после газовой турбины:

P3 = P

0,101 : P =0,105 МПа.

0.96

где - коэффициент потерь на трение по газовому тракту.

Степень регенерацин турбины ОК: =P4/P3; =0,732/0,105 = 6,97.

Температура газов после газовой турбины:

T.=Ta, 1-n, 1-

=1198- 1- 0,89

6,970,254 787 K.

где п, - КПД турбины. Работа расширения 1 кг рабочего тела в турбине: b, = C, (T, -T,); h, =1,06 (1198 -787) = 435,7 кДж/кг. Полезная работа ГТУ: h тy = h, -h = 435,7- 260,3 = 175,4 кДж/кг. Расс Рассчитаем теплоту, переданную воздуху в КС и турбине:

q. = Сpr (T -т;); = 1,2( 1198-313 ).= кДж/кг, 15,4

где Т_т^r -температура газа перед КС;

L₀ - количество воздуха, необходимое для сжатия, 1 кг газа;

С_рг - теплоемкость газа при Т_т^r , С_рг =1,2 кДж/кгК;

q^в_кс = (Т₃ - Т₄) * С_рв; q^в_кс = (l 198 - 723) * 1,03 = 489,2 кДж/кг.

Количество эффективной энергии:

Н_е = H_t - з_мех - b * H_к; Н_е = 435,7 * 0,99 - 260,3 * 0,98 =192. кДж/кг.

Мощность, потребляемая компрессором;

N_к = G_в * h_k; N_k = 52,5 - 260,3 = 13702 кВт,

где G = 52,5 кг/с - из расчета 4.1.2.

Мощность газовой турбины:

N_T = (G_в + В_т) *h_T * з_мех ;