Устройство и эксплуатация компрессорной станции

     ГТН-25 является  блочным автоматизированным агрегатом промышленного типа для бесподвальной установки на компрессорной станции (КС). ГТУ выполнена по простому циклу, трехвальной, с прямоточным движением рабочего тела и осевым входом в компрессор. Выхлоп продуктов сгорания в зависимости от конкретных условий компоновки КС может осуществляться вверх или в сторону. Агрегат размещается в легкосборном индивидуальном здании (укрытии) с разделительной стенкой между помещениями ГТУ и нагнетателя.

               Технические данные:

-мощность на муфте нагнетателя, МВт                                                        28,5

-КПД, отнесенный к мощности  на муфте нагнетателя , %                             29

-среднемассовая температура продуктов  сгорания на входе 

 в турбину не более , ⁰С                                                                                 900

-частота вращения вала  турбины высокого давления (ТВД), об/мин        5100

-частота вращения вала  турбины низкого давления 

(ТНД), об/мин                                                                                             4400

-частота вращения вала силовой  турбины

(СТ), об/мин                                                                                               3700

 

  

 

   Оборудование, входящее в состав ГТУ:     

-блок турбогруппы;

-система маслоснабжения;

-cистема автоматического регулирования (ССАР);

-установка воздушных маслоохладителей;

-система КИП и А;

-трубопроводы;

-КУВ;

 

 

Устройство  и работа ГТУ

 

Газотурбинная установка состоит  из:

     - двух компрессоров: компрессор низкого давления (КНД) и компрессор          

        высокого давления (КВД);

     - трех турбин: ТВД, ТНД и СТ.

   Компрессор низкого давления, приводимый турбиной низкого  давления и компрессор высокого  давления, приводимый турбиной высокого  давления, входят в блок газогенератора и служат для производства рабочего тела для силовой турбины.

     Силовая турбина вместе  с диффузором и выхлопным патрубком,  образующие блок силовой турбины,  являются приводом центробежного  нагнетателя (ЦН).

     ГТУ выполнена в  общем корпусе цилиндрической формы, имеющем горизонтальный и ряд вертикальных разъемов.

     Корпус турбокомпрессора  состоит из корпусов компрессоров  и турбин, в которых расположены  корпуса подшипников со вкладышами  для установки роторов КНД,  ТНД, КВД-ТВД, СТ. Ротор ТНД проходит внутри ротора КВД-ТВД.

     Для проворота  ротора КВД-ТВД при пуске, служит  валоповоротное устройство, а для  проворота КНД-ТНД - мотор-редуктор.

     Пуск агрегата  осуществляется при помощи пускового  турбодетандера, работающего на  перекачиваемом газе.

     ГТУ работает по схеме открытого цикла. Воздух из атмосферы через КУВ засасывается и последовательно сжимается сначала в КНД, а затем в КВД. Далее воздух попадает в камеру сгорания, куда подается и топливо. Продукты сгорания направляются на ТВД и ТНД, которые приводят КВД и КНД, затем поступают на СТ, вращающую нагнетатель.

     После турбины продукты сгорания выбрасываются и атмосферу через дымовую трубу. ГТУ позволяет производить установку утилизатора тепла за турбиной с соответствующим уменьшением полезной мощности.

     Общий корпус  ГТУ состоит из всасывающей  части КНД, корпуса КНД, корпуса  блока среднеосевых компрессоров, корпуса КВД и корпуса турбины,  соединенных между собой по  вертикальным фланцам.

 

Центробежный  нагнетатель

 

    Центробежный нагнетатель (ЦН) типа 650 представляет собой полнонапорную двухступенчатую центробежную машину, предназначенную для параллельной схемы работы на КС. Вместе со вспомогательным оборудованием и первичными датчиками САУ нагнетатель смонтирован на раме и представляет собой транспортно-монтажный блок. 

    ЦН служит для сжатия природного газа и его перекачки по магистральным газопроводам.

     Корпус ЦН  изготавливается из высококачественных  конструкционных сталей.

Корпус сварно-литой, с  торцевых сторон закрывающийся крышками, которые крепятся к корпусу шпильками.

     Ротор ЦН- сборный, имеет кованный вал  и кованное основание колес,  на которых фрезируются спирального  типа лопатки. Лопатки закрываются  покрышками, крепящимися заклепками  или сваркой. Все колеса надежно  с натягом насажены на валы и крепятся шпонками. Каждый ротор состоит из необходимого числа колес, шеек под опорные подшипники, упорного диска под упорный подшипник, диска реле осевого сдвига, специальных уступов и буртов под уплотнения и полумуфты для связи с ротором СТ.

     Перед каждым  колесом предусмотрен входной  конфузор в виде улитки. Это  конструкция ассиметричной формы,  за счет которой газ направляется  в колеса ЦН. На выходе из  каждого колеса предусмотрены  выходные диффузоры, где газ  сжимается. Колесо ЦН с обеих сторон уплотняется.

     Вся ходовая  часть машины, включая ротор, неподвижные  элементы проточной части, уплотнения  и подшипники образуют единый  узел-пакет, который может быть  легко заменен в процессе эксплуатации.     

    

Основные технические характеристики

 ЦБН 650-22-2

- производительность объемная,

  при 20 ⁰С и 0,01013 Па (760 мм. Рт. Ст.), м³/с, м³/сут.                    544; 47*10⁶

- производительность объемная,

  отнесенная к условиям всасывания, м³/с, м³/мин.                             9,66;  580

- давление газа конечное при  выходе из нагнетательного

  патрубка, МПа, кгс/см²                                                                                         7,45; 76                                           

- температура газа при выходе из нагнетательного

  патрубка, К, ⁰С                                                                                      314;  41

- мощность, потребляемая на муфте  турбины, МВт                                 25,5

 

     Параметры, указанные  в таблице, должны обеспечиваться нагнетателями при следующих условиях:

- давление газа, начальное, абсолютное, при входе

  во всасывающий патрубок  нагнетателя, МПа, кгс/см²                    5,18;  52,78

- температура газа при  входе во всасывающий патрубок

  на нагнетателе, К,  ⁰С                                                                             288;   15

- плотность газа, отнесенная  к 293К,  20⁰С 

  и 0,1013 МПа,  760 мм.рт.ст.                                                                     0,68 

- частота вращения

  ротора нагнетателя  номинальная, с^-1,  об/мин                               61,66;  3700

 

       Принцип работы ЦН

 

     Газ входит в колесо  с определенным давлением и  скоростью. Ротор ЦН постоянно  получает энергию вращения от  силовой турбины. Каждая частица газа участвует в двух движениях: скользит по спирали лопатки и отбрасывается колесом по ходу вращения. По мере удаления от центра к периферии колеса, скорость газа непрерывно растет. За счет вращения ротора, в колесе нагнетателя газ набирает скорость, а за колесом на выходе возрастает напор.

Маслоснабжение газотурбинной  установки

ГТН-25

 

      Применяемое  масло: турбинное  Тп22.

      Физические  характеристики масла:

- плотность r₂₀ , кг/м³                                                                                    900

- удельная теплоемкость масла  с_рм, Дж/(кг*⁰С)                                          2100

- вязкость масла n₅₀, мм²/с        21,3

- вязкость масла n₂₀, мм²/с                                          100

На КЦ-6 масло завозится с железодорожных цистерн с ближайшей станции  Чернушка Горьковской ЖД на специальном  автомобильном транспорте.       

     Система маслоснабжения  предназначена для подачи масла  на смазку подшипников турбин, компрессора и нагнетателя, торцевых уплотнений нагнетателя, зубчатых муфт, клапана расцепного устройства и регулятора скорости вала ТНД. Система принудительная, циркуляционная.

     Система маслоснабжения  включает в себя следующие  основные элементы:

- блок маслоснабжения;

- воздушные маслоохладители;

- маслопроводы.

     Масло требуемого  качества с температурой не  ниже +5 ⁰С заливается в маслобак из стационарной системы. При пуске и нормальной остановке агрегата масло нагнетается в систему пусковым масляным насосом с приводом от воздушной турбины.

     Масло работает в  следующих системах ГТУ:

- системе смазки;

- системе регулирования;

- системе уплотнения ЦН;

     После пуска газовой  турбины и частичной загрузки  нагнетателя пусковой масляный  насос автоматически отключается  сдвоенным обратным клапаном КОI, т.к. давление за главным насосом становится больше чем за пусковым.

     Масло после КОI поступает через регулятор производительности (РП) в маслоохладитель. Охлажденное масло проходит через фильтр по коллектору смазки к подшипникам турбогруппы и в маслопровод нагнетателя. Далее масло сливается в маслобак.

     Для предотвращения  попадания масляных паров в  машинный зал осуществляется  удаление их из маслобака и  картеров подшипников турбогруппы  отсасывающим устройством (ОУ), подсоединенным к воздушному пространству маслобака. Пары масла и воздух поступают в сепаратор. Отделившееся масло из картера стекает через дренажную трубу в маслобак, а воздух выбрасывается в выхлопной газопровод турбины.

     Блок маслоснабжения  включает в себя масляный бак, блок паюсов, три фильтра очистки масла, отсасывающее устройство, сепаратор и указатель уровня масла.

     На каждом агрегате установлен маслобак емкостью 24 м³, имеются маслоохладители, сеть напорных и сливных трубопроводов, обратные клапаны, сдвоенные обратные клапаны, дроссельные шайбы (устанавливаются на подводах масла к узлам смазки и регулируют расход масла), инжекторы и насосы (пусковой, уплотнительный, главный масляный, импеллер и резервный).

     Маслобак состоит  из корпуса и двух крышек. Корпус маслобака сварной из листовой стали. Внутри корпуса имеются стойки, воспринимающие нагрузку от оборудования, установленного на крышках. К стойкам приварены направляющие, в которые вставляются съемные перегородки, разделяющие корпус на два отсека (для грязного и для чистого масла). Перегородки обеспечивают также увеличение пути движения масла от места слива из подшипников до места забора насосом, с целью частичного выделения воздуха из масла.

     За воздухоотделительными  камерами в корпусе маслобака помещен электродвигатель для подогрева масла перед пуском агрегата.

На боковых стенках бака имеются отверстия для слива масла, а также рамы для подъема и цапфы для кантовки бака.

     Крышка маслобака  состоит из двух половин: левой и правой, которые скреплены между собой шпильками. Это позволяет снимать правую крышку не снимая левой и производить осмотр и чистку бака. Обе крышки снабжены ребрами жесткости, приспособленными для подъема.

     На левой крышке  установлены: блок насосов, три фильтра очистки масла, указатель уровня, регулятор турбонасоса и регулятор производительности насоса.

     На правой крышке  расположены отсасывающее устройство  и сепаратор.

     Электронагреватель  масла предназначен для подогрева  масла в маслобаке за счет  преобразования электрической энергии в тепловую.

     Электронагреватель  масла состоит из 24-х трубчатых  электронагревателей типа НММ-3,0/2,0 № 260, которые представляют собой  тонкостенную металлическую трубу  со спиралью. Пространство между  спиралью и тубой и внутри  спирали заполнено наполнителем. Торцы электронагревателей заполняются влагозащищающими  термостойким лаком (герметиком), обеспечивающим работоспособность при температуре в зоне герметизации не более 120⁰ С. Контактные стержни изготавливаются из стальной проволоки, а на выступающие части стержней надеваются фарфоровые изоляторы, гайки и шайбы. Потребляемая мощность электродвигателя -48 кВт.

   Трубчатые электронагреватели  установлены в коробку, которая  вставляется в маслобак и крепится  шпильками и гайками. Крепление и уплотнение нагревателей производится втулкой и сальниковым устройством.