Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Мощность, потребляемая приводным механизмом. Если приводной механизм соединен с тем же турбокомпрессором, который раскручивается стартером, то потребляемая приводным механизмом мощность должна быть приплюсована к мощности пускового двигателя. В процессе пуска могут потреблять мощность приводные компрессоры, воздуходувки, насосы. Генераторы в этот период еще не подключены к сети и мощность не потребляют.
Потребляемая при пуске насосами и компрессорами мощность может быть существенно сокращена путем сброса рабочего тела из напорной магистрали во всасывающую. Более радикальным, хотя и конструктивно более сложным способом, является установка разобщительной муфты между валом турбокомпрессора и приводным механизмом. Муфта включается вручную или автоматически после отключения пускового двигателя, когда турбокомпрессор способен развить значительную избыточную мощность— обычно при 80—90% номинального числа оборотов. При этом мощность пускового двигателя сокращается вследствие исключения момента инерции вращающихся масс приводного-механизма. Конструкция муфты может быть как механическая фрикционная, так и гидравлическая. Гидравлическая муфта обеспечивает более мягкое включение и плавный подъем чисел оборотов приводного механизма. В ГТУ со свободной силовой турбиной полезной мощности необходимость в разобщительных муфтах отпадает.
Широкое применение нашли разобщительные муфты в ГТУ малой мощности особенно при транспортабельном их исполнении. В этих автономных ГТУ мощность пускового двигателя должна
зэа
быть минимальной, поэтому муфты зачастую устанавливаются даже для привода генератора с тем, чтобы сократить момент инерции вращающихся масс.
Мощность, затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках турбокомпрессора, редукционных передачах к приводному механизму и вспомогательным механизмам, а также непосредственно в деталях приводного механизма. Так как газотурбинные установки всегда приводят во вращение ротативные машины, то ¦единственными трущимися парами являются подшипники (трением в сальниковых уплотнениях можно пренебречь). Затрата мощности на преодоление трения в подшипниках значительно меньше остальных составляющих пусковой мощности, однако при трогании с места, когда отсутствует масляный клин в подшипниках, ее удельный вес возрастает. Могут иметь место также специфические условия, при которых затраты мощности на преодоление трения в подшипниках и редукционных передачах резко возрастают, в частности, при пуске установки при низкой температуре окружающего воздуха и отсутствии подогрева масла. Радикальным способом уменьшения трения в подшипниковых опорах является применение подшипников качения вместо подшипников скольжения. Так, ГТУ «Сатурн» Т-1000 фирма Солар выпускает в двух модификациях. Стандартное ее исполнение — с подшипниками скольжения; для условий очень быстрого пуска (полный набор нагрузки за 10 сек с момента пуска) при особо низких температурах воздуха все опоры монтируют на подшипниках качения. В ГТУ с ручным пуском также обычно применяют подшипники качения.
Для уменьшения пусковой мощности может быть предварительно включено валоповоротное устройство, сообщающее ротору небольшое число оборотов. Двигатель валоповорота преодолевает инерцию покоя ротора и масляный клин в подшипниках в определенной степени сформировывается. После пуска стартера, когда число оборотов ротора возрастает, валоповоротное устройство автоматически выходит из зацепления с ротором.
Мощность, потребляемая вспомогательными механизмами. Мощность, потребляемая масляными и топливными насосами, бустерным компрессором для распыливания воздуха в форсунках, вспомогательным электрогенератором и другими механизмами, приводимыми от вала турбокомпрессора, в период пуска установки при малых числах оборотов, обычно незначительна и ее можно не учитывать.
ТИПЫ ПУСКОВЫХ УСТРОЙСТВ
Выбор типа пускового устройства определяется как назначением установки, так и наличием внешних энергоносителей.
В стационарных ГТУ, установленных на электростанциях
Я9Л
параллельно с другими установками, предполагается, что пусковые электродвигатели обеспечены электроэнергией. Особых требований к быстрому пуску подобных ГТУ обычно не предъявляется. Для их пуска используют электродвигатели переменного тока, а в очень мощных установках с тяжелыми роторами — двигатели постоянного тока с питанием от специальных генераторов-двигателей. Если ГТУ предназначена для работы на электростанции параллельно с паротурбинными агрегатами, ее пуск можно производить специальной паровой турбиной. Особенно удобен такой пуск в парогазовых установках. Кроме того, паротурбинный пуск можно применять во взрывоопасных помещениях, где использование электродвигателей исключено (на нефтеперегонных заводах, на химических предприятиях и т. п.).
Пуск автономных стационарных ГТУ при отсутствии внешних источников энергии представляет особенно большие затруднения для крупных машин, пусковые мощности которых исчисляются многими сотнями и даже тысячами киловатт. В этом •случае использование для пуска двигателей внутреннего сгорания или иных автономных пусковых средств практически исключается и возможными становятся лишь способы пуска, основанные на длительном аккумулировании какого-либо вида энергии для последующего быстрого ее расходования. Такими видами энергии является электроэнергия постоянного тока, накапливаемая в аккумуляторных батареях от маломощного генератора-двигателя, и энергия сжатого воздуха, нагнетаемого небольшим компрессором в баллоны-ресиверы и используемая затем в пневматическом пусковом двигателе или используемая для непосредственного воздействия на облопачивание турбомашин. Таким способом можно обеспечить кратковременную подачу очень •больших мощностей в период пуска. Основной проблемой является создание соответствующих аккумулирующих емкостей. Ограниченные размеры этих емкостей предопределяют кратковременную подачу энергии к пусковому устройству, поэтому пускать установку необходимо очень быстро, хотя это и не предусмотрено основным назначением установок.
