Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
276
ный ротор; опорный подшипник скольжения со стороны турбины установлен в выпускном патрубке ГТУ и его корпус омывается потоком горячего газа. Интенсивное охлаждение корпуса обеспечивает работоспособность подшипника и по фирменным данным в период 800-часовой эксплуатации этой установки нарушений работы подшипника не отмечалось. Сложность конструктивного оформления подшипникового узла обусловлена очень малым диаметром выходного сечения рабочего колеса (корня); это предопределяет применение подшипников скольжения.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛОПАТОК ТУРБИН И ОЧИСТКА ИХ OT ОТЛОЖЕНИЙ
При работе ГТУ на топливах, содержащих большое количество золы, или на доменном газе, несущем много взвешенных частиц, на лопатках турбины появляются твердые отложения и, как следствие,— падает мощность и экономичность турбоустановки. При содержании в жидком топливе 100 частей золы на 1 млн. частей топлива через проточную часть турбины в 10 000 квт проходит за 1000 ч работы около 400 кг золы; естественно, что часть золы может остаться на лопатках, то же получается и с доменным газом, содержащим значительное количество пыли.
В стационарной энергетике накоплен опыт работы турбин на доменном газе. Фирма Зульцер изготовила несколько ГТУ мощностью 7—10 Мет, которые отработали на доменном газе более 60—70 тыс. ч.
Содержание пыли в доменном газе составляло 9 мг/м3 и максимально до 20 мг/м3. Пыль загрязняла проточную часть турбины, газового компрессора и газоохладителя, что снизило мощность установки на 15% после 6 месяцев и на 25% после одного года работы. Последующая установка электростатических фильтров снизила содержание пыли в газе до 3 мг/м3 и заметно уменьшила падение мощности установки.
Установлено, что интенсивность падения мощности зависит не только от концентрации пыли в газе, но и от ее качества — способности прилипать к лопаткам. Попадание масла вместе с пылью способствует прилипанию пыли и приводит к образованию трудно очищаемых отложений.
Отложения на турбинных лопатках при внезапных изменениях температуры потока газа могут растрескиваться и откалываться вследствие термических ударов. При длительных остановках отмечается наиболее эффективное отслаивание отложении с последующим восстановлением мощности вплоть до полной; кратковременные стоянки не дают практического эффекта. Исходя из этого разработан метод чистки турбинных лопаток путем создания искусственных тепловых ударов при впрыске воды в проточную часть турбины сразу же после снятия мощности. В отличие
277
от промывки компрессора, которую обычно выполняют на холостом ходу, турбину промывают при работе валоповоротного устройства или при проворачивании агрегата пусковым двигателем во избежание небаланса при отрыве отложений.
Если по условиям работы турбину нельзя систематически останавливать для промывки, отложения снимают на ходу введением во входной патрубок турбины размолотого органического абразива (скорлупа грецкого ореха, персиковые косточки и т. п.).
Если ни один из перечисленных методов очистки не дает эффекта, неизбежна разборка турбины и очистка лопаток вручную. Эту операцию для стационарных турбин целесообразно производить ежегодно весной; при этом в летний период эксплуатации еще обеспечивается полная мощность, а последующее постепенное падение мощности компенсируется понижением атмосферной температуры осенью и зимой.
Обычно попадающая в турбину пыль и зола не вызывают заметного эрозионного износа лопаток. Однако в турбинах, работающих в составе технологического цикла (например, на нефтеперегонных заводах в составе цикла Худри), рабочим телом может служить газ, содержащий большое количество взвешенных частиц, вызывающих заметный эрозионный износ лопаток. Такое явление наблюдалось и на опытных ГТУ на твердом топливе.
Так как тщательная очистка большого количества горячего газа практически исключена, необходимо предусматривать конструктивные мероприятия, снижающие эрозионный износ лопаток. С этой точки зрения желательно, чтобы взвешенные частицы распределялись равномерно по всему кольцевому сечению соплового аппарата — тогда износ лопаток также будет равномерным. Из этих же соображений применяют одноступенчатые турбины, так как в многоступенчатых турбинах взвешенные частицы постепенно центрифугируются к периферии. Выпускные патрубки турбины, несмотря на низкий уровень температур, изготовляют из материалов типа Нимоник, который хорошо противостоит истиранию взвешенными частицами.
При работе турбоустановки на доменном газе, содержащем значительное количество пыли и золы, наряду с загрязнением проточной части турбины отмечен усиленный эрозионный износ газовых компрессоров и загрязнение промежуточных газоохла-дителей. По материалам фирмы Зульцер [HO], накопившей большой опыт работы установок на доменном газе, следует, что на некоторых ГТУ наблюдался эрозионный износ лопаток газового компрессора, несмотря на относительно малую концентрацию пыли в газе после его очистки в электростатическом фильтре. После 38 000 ч эксплуатации выходные кромки некоторых лопаток были настолько утонены, что часть из них пришлось заменить, а часть обработать заново. Отмечалось интенсивное засорение промежуточного газоохладителя, что требовало его продувки сжатым 278
