Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Гидродвигатели благодаря малым размерам можно компоновать в блоке вспомогательных механизмов.
Турбодетандеры. Пуск ГТУ с помощью расширительной турбины (турбодетандера), работающей на природном газе, применяют в установках, смонтированных на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов. Давление газа по выходе из скважины превышает 100 ат. В отдалении от скважины давление в магистрали перед станциями составляет 30 ат. Этого давления достаточно для привода пусковой турбины. Расширившийся в турбине до атмосферного давления природный газ выбрасывается в атмосферу или сжигается на свече — его потери необратимы. Характеристики турбодетандера как пускового двигателя весьма благоприятны.
Расширительная турбина обычно имеет одну или две ступени рабочих лопаток, установленных на одном диске. Подвод природного газа к лопаткам — парциальный. На рис. 297 показан турбодетандер одновальной установки ГТ-700-4 мощностью 4000 квт H3JI [21]. Ротор турбины выполнен двухопорным. По обеим сторонам диска расположены по четыре ряда угольных уплотнений. Газ под давлением не более 30 ат и атмосферной 26** 405
температуре подводится к турбине по трубе диаметром 70 мм; расширившийся в турбине газ отводится по трубе диаметром 150 мм; расход газа 2 кг]сек; мощность, развиваемая турбодетандером, 200 кет, максимальное число оборотов 2570 в минуту.
Рис. 297. Турбодетандер установки ГТ-700-4 НЗЛ:
і — корпус; 2 — ротор; 3 — направляющий апнарат; 4 — сопловая коробка; 5 и 7 — угольные уплотнения; 6, 8 — подшипники
Вал турбодетандера соединен с ведомым валом главного редуктора установки через зубчатую пару с помощью роликовой обгонной муфты. При пуске установки подвод газа к нагнетателю должен быть перекрыт, так как пуск под нагрузкой невозможен.
На рис. 298 показан турбодетандер двухвальной установки ГТ-700-5 мощностью 5000 кет H3J1. Рабочее колесо турбины укреплено в корпусе консольно. Утечка газа в помещение пред-
406
отвращается с помощью двух рядов угольных уплотнений с принудительным отсосом просочившегося газа эжектором. К соплу эжектора подается природный газ. На валу турбины имеется автомат безопасности. Шестерня вводится в зацепление с зубчатым колесом на валу компрессора принудительно с помощью поршневого сервопривода. Повторное включение этого расцепного устройства возможно только после полной остановки ротора ГТУ. По данным испытаний мощность пусковой турбины составила около 100 квт, расход газа для одно пуска 1000 м3 [12]. Расход газа для пуска установки ГТК-10 мощностью 10 000 квт НЗЛ около 650 м3.
Рис. 298. Турбодетандер установки ГТ-700-5 НЗЛ:
1 — эжектор отсоса газа из уплотнений; 2 и 4 — подшипники; 3 — поршень сервопривода с шестерней' 5 — регулятор безопасности турбодетандера; 6 — сервопривод; / — угольные уплотнения
В ГТУ мощностью 5000 л. с. фирмы Дженерал — Электрик, предназначенной для газоперекачивающих станций, пуск осуществляется одноступенчатой расширительной турбиной. Расход газа, сбрасываемого при этом в атмосферу, составляет около 1000 м3 для одного пуска.
Пуск ГТУ мощностью 4000 квт фирмы Броун — Бовери производится с помощью турбодетандера, использующего природный газ давлением 28 ат. Расширившийся газ удаляется в атмосферу.
407
Топливом для установки служит тот же газ, его давление при работе ГТУ должно быть понижено до 4,6 ат перед подачей в камеру сгорания. Редуцирование давления газа производится в пусковом турбодетандере; при этом вырабатывается дополнительная мощность 150 кет (детандер постоянно соединен с валом турбокомпрессора). Так как газ после расширения в детандере имеет значительную отрицательную температуру, при которой происходит сжижение высоких углеводородов, введен подогрев газа до 300° С перед детандером.
Паровые турбины. Пусковые паровые турбины, как и турбодетандеры имеют весьма благоприятные характеристики протекания крутящего момента в функции числа оборотов — максимальный крутящий момент развивается при трогании с места. Использование паровых турбин может быть оправдано во всех случаях, когда имеется источник пара. Подобные турбины очень просты по конструкции, имеют малую массу при значительной мощности, но требуют наличия источника пара и конденсатора; выпуск отработавшего пара в атмосферу не исключен, хотя он и связан с необратимыми потерями конденсата. Паротурбинный пуск допускает возможность обкатки турбокомпрессора при малых числах оборотов без ограничения времени.
В ГТУ мощностью 6000 л. с. фирмы Дженерал — Электрик, установленной на судне «Джон Сержант», для пуска используют паровую турбину мощностью 200 л. с., соединенную с передним концом вала компрессора через редуктор и автоматическую муфту сцепления. Турбина питается паром давлением 15,5 ат при температуре 232° С. Отработавший пар сбрасывается во вспомогательный конденсатор при давлении на 0,012 кГ/см2 ниже атмосферного.
ГТУ мощностью 5500 л. с. фирмы Бритиш Томпсон Xayстон для танкера «Аурис» пускается при помощи паровой турбины, приводящей в движение вал турбокомпрессора высокого давления через редуктор и центробежную муфту сцепления. Муфта автоматически отключается при изменении знака крутящего момента после начала самостоятельной работы установки (при 2000 об!мин, что составляет 35% от номинального числа оборотов). Подача пара отключается или системой регулирования автоматически, или вручную дистанционно — кнопкой на пульте управления. Муфта не допускает повторного включения установки до полной остановки ротора, т. е. повторный пуск может быть произведен приблизительно через 15 мин.
