Для чего устанавливаются сотовые сегменты на обойм у твд тнд

Для чего устанавливаются сотовые сегменты на обойм у твд тнд

Главное меню

Судовые двигатели

Современные судовые турбины строятся быстроходными, эко­номичными, с минимальным весом и габаритом. В турбинных уста­новках, как правило, осуществляется регенеративный цикл в ре­зультате отбора пара от главных турбин на подогрев питательной воды. Число ступеней подогрева колеблется от двух до пяти. Дав­ление в точке отбора пара от главных турбин определяется энталь­пией воды при выходе из подогревателей.

Судовой турбозубчатый агрегат состоит из нескольких турбин, зубчатой передачи и конденсационной установки. Реверс осуществ­ляется при помощи турбины заднего хода (ТЗХ). В соответствии с Правилами Регистра СССР турбина заднего хода должна на расчетном режиме создать крутящий момент, равный 80% мо­мента на режиме переднего хода с номинальной мощностью при 50% частоты вращения гребного вала. В судовых современных установках ступени ТЗХ размещают при трехкорпусном агрегате в корпусах турбины среднего давления (ТСД) и турбины низкого давления (ТНД), при двухкорпусном агрегате — в корпусе ТНД переднего хода.

Зубчатую передачу устанавливают между турбинами и вало­проводом. Конденсатор располагают под ТНД или рядом при осе­вом выпуске.

Нa рис. 60 показан общий вид турбозубчатого агрегата для су­хогрузного судна. Номинальная и максимальная мощность ТЗА на фланце редуктора 9550 и 10 500 квт, а частота вращения греб­ного вала соответственно 1,67 и 1,72 об/сек, давление и темпера­тура пара перед быстрозапорным клапаном 4,05 Мн/м 2 и 450° С, вакуум в конденсаторе 95% (0,005 Мн/м 2 ), мощность ТЗХ при ча­стоте вращения гребного вала 73,5%—3840 квт, эффективный к. п. д. агрегата на выходном фланце редуктора на номинальном режиме (условный) 75%.

Главный турбозубчатый агрегат состоит из ТВД 3, ТНД 5 и ТЗХ, расположенной в корпусе ТНД, главного конденсатора 10 двухступенчатого редуктора 7 с главным упорным подшипником и валоповоротньм устройством 8 и ресивера 4. При номинальной мощности ТЗА частота вращения ТВД и ТНД составляют соот­ветственно 89 и 59 об/сек, а развиваемая мощность ТВД равна 5050 квт и ТНД —4540 квт.

Турбина высокого давления смонтирована на фундаментной раме 9, один конец которой опирается на редуктор, а другой — на судовой фундамент. Турбина низкого давления проточной частью переднего хода обращена к редуктору и опирается корпу­сом кормового подшипника на редуктор, а корпусом носового — на гибкую опору 6 и судовой фундамент. Со стороны редуктора тур­бины закреплены неподвижно, а носовые стулья установлены на гибкие опоры 2 и 6, воспринимающие тепловые удлинения кор­пусов.

Турбозубчатый агрегат может работать при выходе из строя одной из турбин. На случай выхода из строя ТВД на патрубке 6 устанавливают фланец для подвода свежего пара в ТНД через дроссельную шайбу 13, с помощью которой пар дросселируется до начального давления перед турбиной. На случай выхода из строя ТНД на патрубке устанавливают фланец, соединяющий ресивер с горловиной конденсатора, при этом пар дросселируется шайбой 3 до давления в конденсаторе. Турбозубчатый агрегат имеет заглушки 2, 5, 7, 8, 11 и 14. При нормальном режиме дейст­вуют заглушки 2, 7 и 14, при работе только ТВД — заглушки 5 и 14, при работе только ТНД — заглушки 2,7,8 и 11.

В турбозубчатом агрегате производится три отбора пара от турбин: первый 12 — на подогреватель высокого давления; вто­рой 9 — на деаэратор и третий 15 — на подогреватель низкого дав­ления.

На рис. 62 показан продольный разрез ТВД рассматриваемого турбозубчатого агрегата. Проточная часть ТВД активного типа состоит из одновенечной регулировочной ступени 4 и девяти ступе­ней давления 2 с разными степенями реакции (от 10 до 20%). Ло­патки всех ступеней цельнофрезерованные, соединены бандажом по 8—12 шт. в пакеты. На бандажах рабочих лопаток выточены одно осевое усико и два радиальных уплотнительных усика. В ре­гулировочной ступени радиальные уплотнения выполнены на кольце 5, закрепленном в корпусе турбины. Ступени давления раз­делены диафрагмами 3 сварно-наборного типа. Сопловой аппарат 6 регулировочной ступени закреплен в сопловой коробке. Корпус 8 турбины литой из хромомолибденовой стали, снабжен выпускным патрубкам 18 и патрубками 16 и 17 для отбора пара. Первый отбор предусмотрен за пятой, а второй за последней ступенями. Ротор турбины жесткий, цельнокованый, покоится на двух самоуста­навливающихся опорных носовом 10 и кормовом 19 подшипниках. К носовому концу ротора присоединен гребень упорного подшип­ника 11 и установлены выключатель предельной частоты вращения бойкового типа и блок защиты от осевого сдвига 12. В ме­стах выхода ротора из корпуса турбина имеет концевые уплотне­ния 1 и 9 лабиринтного типа. Со стороны редуктора корпус тур­бины закреплен на фундаментной раме 13 неподвижно, а носовой конец корпуса — с помощью гибкой опоры 14 подвижно ввиду воз­можности теплового удлинения корпуса турбины. Для измерения разбега ротора служит механизм осевого перемещения 20.

Свежий пар от маневрового устройства подводится в ниж­нюю 15 и верхнюю 7 сопловые коробки. Нижняя сопловая коробка соплового клапана не имеет и в ней размещена первая группа со­пел 15, которые работают на всех режимах. В верхней сопловой коробке расположены три группы сопел. Каждая группа сопел обслуживается своим сопловым клапаном. При номинальной мощ­ности работают первые три группы сопел, а при максимальной мощности — все группы сопел. Различной комбинацией полностью открытых сопловых клапанов можно получить промежуточные мощности. Отработавший в ТВД пар поступает через выпускной патрубок в ТНД.

На рис. 63 показан продольный разрез ТНД, которая совместно с рассмотренной ТВД входит в состав турбозубчатого агрегата. Проточная часть ТНД состоит из девяти активных ступеней дав­ления 3 с различной степенью реакции (от 15 до 50%). На носо­вом конце турбины расположена турбина заднего хода, состоящая из одной двухвенечной ступени скорости 8 и двух одновенечных ступеней давления 4. Рабочие лопатки всех ступеней цельнофрезерованные, соединены бандажом в пакеты. Лопатки ступеней переднего хода имеют осевые уплотнительные усики. На банда­жах рабочих лопаток переднего и заднего хода выточено по два радиальных уплотнительных усика. Лопатки переднего хода, на­чиная с четвертой ступени, выполняются с переменным по высоте профилем. Корпус ТНД 16 сварно-литой, из углеродистой стали с горизонтальным и вертикальным разъемами. В носовой части корпуса в горизонтальном разъеме подвешен корпус ТЗХ 14. Па­трубок подвода свежего пара в ТЗХ присоединен к сопловой ко­робке при помощи компенсатора 6 мембранного типа. К корпусу ТЗХ крепится пароотбойный щиток 15, препятствующий поступле­нию отработавшего пара из ТЗХ в ТНД, и наоборот. Корпус опор­но-упорного подшипника 19 связан с корпусом ТНД посредством проушины 17 и шпонки 18, которая совместно с двумя горизон­тальными шпонками лап фланца нижней половины корпуса обес­печивает сохранение центровки корпуса турбины с корпусом под­шипника.

Сопла 1 ТНД фрезерованные и набираются в пазы верхней и нижней половин кормовой части турбины. Сегмент сопел ТЗХ 7 изготовлен в виде диска из двух половин с просверленными в нем сопловыми каналами. Диафрагма 2 второй ступени турбины ПХ стальная, остальных ступеней ТНД — чугунная с залитыми лопат­ками. Диафрагма второй ступени 5 ТЗХ — стальная, а последней ступени — чугунная.

Ротор турбин низкого давления и заднего хода цельнокованый из хромомолибденовой стали. На кормовом конце ротора выто­чены гребень упорного подшипника 22 и полумуфта 21 для соеди­нения турбины с редуктором. На роторе проточены, так же как и на роторе ТВД, канавки и гребни для концевых уплотнений 9 и 25. К носовому концу вала ротора присоединен валик 12 с ра­бочим колесом измерителя скорости 13, подающий импульс регу­лятору скорости, который удерживает обороты турбин в пределах 103—108% номинальных. На кормовом конце ротора установлен блок защиты от осевого сдвига 20. Уплотнения 9 и 25, маслоотбойные устройства 10 и 24, опорные 11 и 23 и упорный 22 подшипники по конструкции аналогичны соответствующим деталям ТВД и раз­личаются только размерами.

В настоящее время налажено серийное производство турбозубчатых агрегатов для танкеров типа «Пекин» и «София» мощностью 14 000 квт, которые по конструкции почти не отличаются от рассмотренного ТЗА мощностью 9550 квт. Проточная часть ТВД агрегата состоит из одновенечной регулировочной ступени и восьми активных ступеней давления с различными степенями ре­акции (6—15%), проточная часть ТНД— из одиннадцати ступе­ней давления со степенями реакции 12—64%, проточная часть ТЗХ — из одной двухвенечной ступени скорости и двух одновенечных ступеней давления.

В качестве примера реактивных турбин приводится описание двухкорпусного ТЗА (для грузовых судов), состоящего из ТВД и ТНД, установленных рядом в нос от зубчатой передачи.

Проточная часть ТНД двухкорпусного агрегата состоит из двух реактивных групп, каждая из которых включает пять ступеней. Лопатки последних двух ступеней имеют переменный про­филь. Проточная часть ТЗХ имеет два двухвенечных колеса. Тур­бины ПХ и ЗХ разделены общей выпускной камерой, соединенной с конденсатором. Корпус ТЗХ выполнен отдельно в виде вставной (опловой коробки и установлен в корпус ТНД с помощью болтов и радиальных штырей. Думмис ТНД находится в кормовой части турбины. Все остальные узлы и детали ТНД выполнены анало­гично узлам и деталям для ТВД. Пар в ТЗХ проходит в сопла первой ступени, а затем, отработав во второй ступени, поступает и конденсатор.

В турбозубчатом агрегате производится два отбора пара: пер­вый из ТВД после первой группы реактивных ступеней, а второй из ТНД после пятой ступени. Пар из камеры думмиса отводится по уравнительному каналу в полость второго отбора.

Источник

Турбина высокого давления

Назначение и устройство

Турбина высокого давления (ТВД) — осевая «консольного» типа состоит из соплового аппарата и ротора ТВД предназначена для привода компрессора высокого давления.

Основные элементы

3.4.2.1. Сопловой аппарат ТВД состоит из корпуса силового 1 (рис. 35) со­пловых лопаток 43, аппарата направляющего 40, сотовых вставок 2, установлен­ных в кольце 3 и экрана распределительного 4.

Сотовые вставки 2, кольцо 3 и экран распределительный 4 являются частью системы регулирования радиального зазора над рабочими лопатками ТВД.

3.4.2.2. Ротор ТВД состоит из диска 36, соединенного болтами 38 с цапфой 35. Цапфа с диском устанавливается на цапфу компрессора высокого давления и затягивается гайкой 34. В пазы диска установлены рабочие лопатки 45, которые крепятся сегментами 41.

На выступах диска, цапфы и рабочих лопаток организованы лабиринтные уплотнения, которые выделяют полость подвода воздуха на охлаждение рабочих лопаток ТВД и отделяют охлаждаемые околодисковые полости от проточной части.

Турбина низкого давления

Назначение и устройство

Основные элементы

3.5.2.1. Сопловой аппарат ТНД состоит из корпуса 6 (рис. 35), блоков лопа­ток 5, диафрагмы 39 и кольца 8. Диафрагма 39 и кольцо 8 образуют направляю­щий аппарат для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам ТНД. Блоки лопаток – охлаждаемые. Система охлаждения профильной части блоков лопаток – конвективная. Охлаждающий воздух к блокам лопаток подводится сверху. Часть охлаждающего воздуха проходит через дефлектора лопаток и поступает в направ­ляющий аппарат для подвода к рабочим лопаткам ТНД.

На диафрагме 39 и кольце 8 в местах сопряжения с гребешками ротора ус­тановлены сотовые уплотнения.

3.5.2.2. Ротор ТНД состоит из диска 37, соединенного с валом 29 штифтами. В пазы диска устанавливаются рабочие лопатки 7, которые крепятся сегментами 41. На выступах диска, вала и рабочих лопаток выполнены гребешки, которые об­разуют с сотовыми вставками лабиринтные уплотнения.

3.5.2.3. Венец опорный ТНД (рис. 35) состоит из корпуса опорного венца 9, шести силовых стоек 13, связанных с наружным корпусом при помощи компенса­торов 11 тепловых расширений, корпуса опоры 16, связанного с силовыми стой­ками 13 при помощи пальцев 17 и в нижней части с корпусом подшипника 21 и конусом 22 болтами 20 К корпусу подшипника 21 винтами крепится корпус 23, в котором располагается задняя опора ротора ТНД.

С целью исключения попадания масла в полости СТ, в случае его выбива­ния из ОВ ТНД, установлена стенка 18, верхним концом входящая в зацепление с сопловым аппаратом силовой турбины, нижним прикреплена болтовым соедине­нием с конусом 22.

В передней части опорного венца крепятся уплотнительные крышки 31, 32 и 33, образующие масляную и воздушную полости опорного венца для подпора контактного уплотнения задней опоры ротора ТНД и подачи воздуха на охлажде­ние ротора силовой турбины. Воздух на подпор масляной полости опорного венца и охлаждение ротора силовой турбины подводится из переходника по двум тру­бам (рис 37), крепящимся к фланцу 1, расположенному на наружном корпусе 2 опорного венца ТНД.

Между корпусом наружным 2 и корпусом подшипника 6 расположена труба подвода воздуха 3, проходящая через обтекатель 4 и фиксирующаяся в корпусе подшипников штифтом 5. Часть воздуха, подводимая к опорному венцу по внут­ренней малой трубе через систему отверстий, подается в полость между уплотнительными крышками 7 и 8 для подпора контактного уплотнения ротора ТНД. Вторая (основная) часть воздуха через полость между трубами подается во внут­реннюю полость конуса 9 для охлаждения ротора силовой турбины.

Задней опорой ротора ТНД служит роликоподшипник. На наружную обой­му 15 (рис. 38) роликоподшипника с натягом насажен демпфер 16, предназначен­ный для смещения критического числа оборотов ротора (резонансных колебаний ротора) в более низкие их значения и для гашения энергии колебаний ротора. Для повышения давления в масляном клине, со стороны выхода масла из демпфера 16 поставлено уплотнительное кольцо 17. Для регулировки расхода масла через демпфер предназначено регулировочное кольцо 14.

Коллектор подвода масла 13, кольцо регулировочное 14 и наружная обойма роликоподшипника 15 зажаты уплотнительной крышкой 18, по которой работает графитовое уплотнительное кольцо, разделяющее воздушную и масляную полос­ти опорного венца.

Для подачи масла на смазку и охлаждение роликоподшипника и в масляный демпфер служит труба подвода масла 1, проходящая через обтекатель 7, внутри трубы расположен фильтр очистки масла 2. Нижняя часть трубы ввернута в кор­пус подшипников 12 и уплотнена кольцом уплотнительным 8.

В верхней части труба подвода масла поддерживается фланцем 6 и уплот­няется пакетом колец уплотнительных 5, стянутых гайкой 4. От выворачивания труба фиксируется замком 3. Для непосредственной подачи масла в зазор между корпусом 11 и демпфером 16 и в коллектор подвода масла 13 служит перекидка 9. Уплотнение в соединении перекидки с трубой подвода масла и корпусом осуще­ствляется при помощи колец уплотнительных 10.

Слив масла из опорного венца осуществляется через трубу слива масла 1 (рис. 39), проходящую через обтекатель 6 и ввернутую в корпус подшипника 8. Стык трубы с корпусом подшипника уплотняется кольцом уплотнительным 7. На выходе из опорного венца труба поддерживается фланцем 5 и уплотняется пакетом колец уплотнительных 4, стянутых гайкой 3. От выворачивания труба фикси­руется замком 2.

Источник

КОНСТРУКЦИЯ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУРБИНЫ.

Требуемые значения мощности в каждой ступени достигнуты за счет высоких температур и высоких значений степени расширения газа в ступенях, реализация которых потребовала значительного повышения окружных скоростей рабочих лопаток.

2.2 КОНСТРУКЦИЯ ТВД.

ТВД состоит из ротора и статора и конструктивно входит в модуль газогенератора.

Ротор ТВД включает в себя диск рабочего колеса с лопатками с подполочными коробчатыми демпферами, вращающийся дефлектор и элементы лабиринтных и радиально-торцевого уплотнений. Лопатки выполнены литьем с направленной кристаллизацией по радиусу, охлаждаемые, с удлиненной ножкой и четырехзубным замком «елочного» типа. Для предотвращения разрушения лопатки при касании о статор торцевые кромки ее пера утончены.

Удлиненная ножка (примерно 30% от длины пера) уменьшает отвод тепла в диск и за счет сравнительно высокой податливости на изгиб перераспределяет поле вибронапряжений в паре лопатки, смещая максимальные уровни в ножку.

Внутренняя полость лопатки разделена на два отсека перемычкой. Внутри отсеков выполнены турбулизирующие штыри и полуребра. Система штырей и ребер предназначена для интенсификации процесса охлаждения лопатки.

Для снижения уровня вибронапряжений в РЛ под их полками установлены коробчатые демпферы, которые центробежной силой прижимаются к внутренним поверхностям полок рядом стоящих лопаток. Эффективная работа демпфера обеспечивается наличием зазора в сравнительно высокой податливостью удлиненной ножки. Рассеивание энергии колебаний лопаток происходит за счет трения между демпфером, ножками и полками рядом стоящих лопаток и упругой деформации этих элементов.

Статор ТВД состоит из наружного корпуса, девяти секторов сопловых лопаток, внутреннего корпуса, перегородки сильфонного типа, верхней и нижней завес.

Секторы сопловых лопаток литые. Каждый сектор включает в себя три сопловые лопатки. Наружными полками секторы крепятся с помощью винтов к наружному корпусу, а кронштейнами на внутренних полках секторы крепятся к внутреннему корпусу.

Секторная конструкция сопловых лопаток позволяет уменьшить количество стыковок между полками лопаток в окружном направлении и снизить утечки газа.

Наружный корпус представляет собой точеную оболочку с отверстиями для крепления СА и для прохода охлаждающего воздуха. Корпус, секторы и завеса в передней части стягиваются винтами. В задней части винтами к корпусу крепятся сектор лопаток и перегородка сильфонного типа, которая соединяется с проставкой и корпусом СА ТНД. Верхней завесой корпус телескопически соединяется с жаровой трубой КС.

Внутренний корпус представляет собой сварную конструкцию и является силовым элементом статора ТВД. В верхней части корпуса крепятся секторы сопловых лопаток и нижняя завеса. В нижней части корпус фланцем крепится к внутреннему корпусу КС. В конической стенке корпуса выполнены отверстия для подвода вторичного воздуха КС на охлаждение вращающегося дефлектора ТВД снаружи.

3.КОНСТРУКЦИЯ ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ.

ТНД состоит из ротора и статора, которые конструктивно выполнены в виде отдельных модулей.

Ротор ТНД включает в себя диск рабочего колеса с лопатками, диск лабиринта, вал и размещенные на валу элементы лабиринтных и контактных уплотнений.

Лопатки выполнены литьем, охлаждаемые, с бандажными полками на периферии и трехзубным замком «елочного» типа.

На наружной поверхности полок выполнены гребешки, которые вместе с сотовыми вставками в статоре ТНД образуют уплотнение по периферии рабочего колеса, уменьшая перетекание газа.

Во внутренней полости пера лопатки выполнены турбулизирующие штыри, интенсифицирующие процесс охлаждения лопатки. Схема движения воздуха в лопатке радиальная. Воздух в лопатку подводится через канал в ее хвостовике и выходит через отверстие в торце лопатки между гребешками.

Диск штампованный с последующей механической обработкой, с центральным отверстием и утолщенной ступицей.

В ободе диска выполнены пазы «елочного» типа под трехзубые замки рабочих лопаток. В передней части ступица диска переходит во втулку, которая совместно с элементами ТВД и статора ТНД образует лабиринтные уплотнения. Задняя часть ступицы переходит во фланец, которым диск соединяется с валом призонными болтами.

Внутри вала установлены: наружная обойма подшипника ТНД, втулка и заглушка, которые стягиваются гайкой.

На наружной поверхности вала монтируется внутреннее кольцо подшипника задней опоры ротора ТВД с масляными форсунками.

На наружной поверхности наружного фланца выполнены гребешки лабиринтного уплотнения. Заодно с валом выполнена втулка радиально-торцевого графитового уплотнения.

Статор ТНД состоит из наружного корпуса, соплового аппарата и внутреннего корпуса с элементами лабиринтных уплотнений.

Сопловой аппарат включает в себя сопловые лопатки с наружной и внутренней полками, спаянными между собой и внутренними бандажными кольцами в единый узел. Лопатки выполнены полыми со вставленными внутрь дефлекторами, отверстия в которых обеспечивают лобовое натекание струй охлаждающего воздуха на оребренную поверхность входной кромки лопатки. Проходя по зазорам между дефлектором и стенками лопатки, воздух охлаждает лопатку и через щель в выходной кромке выбрасывается в проточную часть.

Наружные кольца СА телескопически стыкуются с наружным корпусом статора ТНД. По стыкам установлены уплотнения. Задним внутренним кольцом СА с помощью заклепок соединяются с внутренним корпусом.

Наружный корпус является силовым элементом узла турбины и состоит из двух частей, сваренных между собой.

Передним фланцем корпус вместе с фланцем перегородки сильфонного типа крепится к фланцу проставки, которая стыкуется с наружным корпусом камеры сгорания, а задним фланцем стыкуется и центрируется с корпусом опор турбины. На наружном корпусе выполнены две бобышки с окнами для осмотра рабочих и сопловых лопаток турбины, а также имеются 3 патрубка для подвода охлаждающего воздуха в сопловые лопатки ТНД от пятой ступени КВД и штуцер для установки пирометра для замера температуры рабочих лопаток ТВД.

Передняя часть корпуса выполнена в виде массивной коробчатой конструкции, которая вместе с рифлеными вкладышами обоймы предназначена стабилизировать радиальный зазор между рабочими лопатками ТВД и корпусом на переходных режимах. Стабилизация зазоров обеспечивается за счет сближения термоинерционностей корпуса и рабочего колеса, что достигается как увеличением массы этой части корпуса, так и специально организованным его охлаждением.

В задней части корпуса установлены 24 литые вставки с сотами, обеспечивающие уплотнение лабиринтного типа над бандажными колесами РЛ ТНД.

Задняя опора ротора ТНД состоит из корпуса опор, опоры и роликового подшипника, установленного в упруго-гидравлическом демпфере.

Корпус опор состоит из наружного корпуса, внутреннего корпуса с приваренными к нему стойками и обтекателей.

Передним фланцем наружный корпус крепится к корпусу ТНД, а задним стыкуется с корпусом смесителя форсажной камеры. По внутренней поверхности он соединяется с наружными фланцами семи стоек.

Внутренний корпус образует масляную полость подшипников, которая отделяется от воздушной радиально-торцевыми графитовыми уплотнениями и крышкой.

Стойки опоры полые и используются под магистрали подвода и откачки масла, суфлирования масляной полости и вывода воздуха из предмасляных полостей через специальные патрубки.

Обтекатели образуют проточную часть и экранируют силовые элементы корпуса опор от воздействия горячих газов.

Опора титановая, литая и крепится болтами к переднему фланцу внутреннего корпуса. На шейке опоры устанавливается форсунка и напрессовывается стальная втулка, на которой размещается демпфер и внутренняя обойма подшипника.

Источник

Исследовательская работа на тему «Анализ модернизации ГТК10-4»

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖ­СКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

«СЕМИЛУКСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

АНАЛИЗ МОДЕРНИЗАЦИИ ГТУ ГТК 10-4

обучающийся группы М-119 Андреев А. М.

Руководитель Чашникова М.П.

Введение

Агрегаты типа ГТК-10 в России эксплуатируются на компрессорных станциях магистральных газопроводов ОАО Газпром с 1970-1985 г. В настоящее время в эксплуатации находится 776 газоперекачивающих агрегатов. Часть агрегатов уже выработала и преодолела рубеж назначенного ресурса (100 тыс. часов). Большой объем количества ГПА ГТК-10-4, многообразие местных условий и ограниченность средств на переоснащение создают необходимость продления ресурса агрегата ГТК-10-4 с одновременной модернизацией с целью повышения КПД, надежности и экологических характеристик.

В агрегатах ГТК-10-4 с большой наработкой наблюдаются следующие дефекты:

· увеличенные зазоры проточной части осевого компрессора;

· увеличенные зазоры проточной части турбины;

· большая неравномерность температурного поля за камерой сгорания;

· повреждения внутренней вставки турбины высокого давления.

Как следствие, происходит значительное снижение мощности и КП агрта. В условиях компрессорной станции невозможно провести ремонтные мероприятия, позволяющие значительно улучшить эти характеристики.

1. Ротор турбокомпрессора

Модернизация ротора турбокомпрессора (рис. 1.) заключается в следующем:

· со стороны всасывающей камеры компрессора вместо кольцевого устанавливается винтовое цельноточеное уплотнение, состоящее из винтовой втулки, установленной на проточенном в этом месте ротора и винтовой статорной обоймы, устанавливаемой в корпус всасывающей камеры компрессора;

· со стороны нагнетания компрессора убираются зачеканенные уплотнительные усы и протачиваются новые гребни уплотнения, а над ними в новой уплотнительной обойме устанавливаются металлокерамические вставки;

2. Обойма с направляющими лопатками ТВД и ТНД

Модернизация обоймы (рис.2.1) заключается в следующем:

· производится установка сотовых уплотнений над рабочими лопатками ТВД.

В обойме из 12 частей выполнена проточка, в которую установлено кольцо из 12 сегментов сотовых уплотнений.

· выполнен козырек новой конструкции с установленными в нем сотовыми уплотнениями над рабочими лопатками ТНД. Сотовое уплотнение состоит из 12 сегментов;

Соты в сегментах получаются путем прожига в виде пчелиных сот на глубину до 3 мм, образующиеся тонкостенные перемычки между углублениями могут легко стираться лопатками роторов в случае задеваний, оставляя минимальный зазор между вращающимися рабочими лопатками и цилиндрической поверхностью неподвижных элементов уплотнений. Сегменты уплотнений фиксируются в тангенциальном направлении штифтами, установленными в середине каждого сегмента.

Обеспечение уменьшенного равномерного зазора над рабочими лопатками ТВД и ТНД:

· Равномерный уменьшенный зазор обеспечивается установкой козырька новой конструкции;

· фиксацией выступа обоймы козырька в проточке корпуса обоймы;

· переносом посадочного обода козырька в среднюю его часть;

· установкой сотовых элементов под рабочими лопатками ТВД и ТНД.

Обеспечение уменьшенного равномерного зазора над рабочими лопатками ТВД и ТНД:

§ Равномерный уменьшенный зазор обеспечивается установкой козырька новой конструкции;

§ фиксацией выступа обоймы козырька в проточке корпуса обоймы;

§ переносом посадочного обода козырька в среднюю его часть;

§ установкой сотовых элементов под рабочими лопатками ТВД и ТНД.

3. Обойма уплотнительная

После камеры нагнетания компрессора вместо кольцевого ступенчатого уплотнения используется прямоточное уплотнение с металлокерамическими вставками. Новая конструкция уплотнения позволяет обеспечить минимальные радиальные зазоры в уплотнении и применить вместо ступенчатого прямоточное уплотнение, не требующее подгонки в осевом направлении, а, следовательно, увеличить экономичность, упростить выставление ротора в блоке турбогруппы по осевым зазорам, а также повысить ремонтопригодность агрегата (замена металлокерамических вставок вместо замены всей обоймы).

4. Обойма с лабиринтно-винтовым уплотнением

Со стороны всасывающей камеры компрессора вместо обычного лабиринтного уплотнения с зачеканеными кольцевыми уплотнениями установлено лабиринтно-винтовое уплотнение, выполненное в виде микрокомпрессора винтового типа.

Оно состоит из втулки статорной, установленной во всасывающей камере, и втулки роторной, насаженной с натягом на вал компрессора и зафиксированной в нем винтом.

Лабиринтно-винтовое уплотнение при вращении вала создает в кольцевом зазоре между ним и корпусом небольшой поток воздуха с необходимым перепадом давления, направленный с входа в первую ступень компрессора наружу в машзал. На производительность компрессора выброс воздуха в атмосферу через лабиринтно-винтовое уплотнение практически не влияет, так как отбор этого воздуха осуществляется до рабочих лопаток компрессора. Установка уплотнения такого типа позволяет устранить подсос паров и капель масла в проточную часть компрессора через полость переднего подшипника без подачи запирающего воздуха.

При установке этого уплотнения подвод воздуха на запирание проточек со стороны всасывающей камеры необходимо заглушить, а коллектор подвода воздуха демонтировать.

5. Модернизация регенераторов

Модернизация регенераторов заключается в замене регенераторов пластинчатого типа (рис.5.1.) на регенераторы трубчатого типа (рис.5.2.).Устанавливаемые ранее регенераторы пластинчатого типа часто выходят из строя, теряя свою герметичность, что приводит к потере тепла выходящих газов и уменьшению КПД турбоагрегата.

Трубчатые регенераторы, благодаря своей конструкции (воздух из компрессора поступает в змеевики малого радиуса, выходящий газ поступает в межтрубное пространство), обеспечивают теплообмен с минимальными потерями давления, уменьшением расхода топлива и повышением КПД (степень регенерации 0,76-0,82, а пластинчатого 0,70).

6. Камера сгорания

С целью снижения выброса вредных веществ (в основном оксиды азота) и увеличения мощности практически на всех газотурбинных агрегатах ГТК-10-4 проведена модернизация камер сгорания.

Значительное снижение выбросов оксида азота и увеличения мощности в модернизированной камере по технологии ЗАО «ОРМА» (рис.6.) удалось достичь за счет перераспределения потоков воздуха. В данной конструкции добавлены два дополнительных пояса отверстий с воздухоподводящими патрубками. Первый – шесть патрубков расположены по периметру зоны установки завихрителей рабочих горелок. Второй шесть патрубков расположенных на конической части фронтового устройства. В вихревом смесителе часть окон закрыта специальными накладками. Данные изменения направлены на перераспределения поступления воздуха в зоны смешивания, повышения качества смесеобразования в зоне первичного воздуха и уменьшения неравномерности температурного поля перед ТВД.

7. Модернизация системы охлаждения турбины

Для модернизации системы охлаждения (рис.7.) ГТУ выполняются следующие мероприятия:

· увеличен подвод охлаждающего воздуха и улучшена равномерность его подвода по окружности при подаче воздуха на охлаждение диска и хвостов лопаток ТВД с передней стороны;

· увеличен подвод охлаждающего воздуха и улучшена равномерность его подвода по окружности при подаче воздуха на охлаждение диска и хвостов лопаток ТВД с задней стороны;

· введена дополнительная подача воздуха на охлаждение диска и хвостов лопаток ТНД со стороны выхлопа

8. Стопорение рабочих лопаток ТВД, ТНД

Для снятия напряжений в месте установки стопора в дисках применяются отгибные стопорные планки (под нижним зубом хвостовика лопаток), с доработкой (при необходимости) лопаток.

9. Высокотемпературная изоляция (новый материал SUPERSIL)

Экологически чистый тепло-, звуко-, электро-, пожаро- изоляционный материал из чистого кремнеземного волокна с рабочей температурой до 1200°С. Не содержит никаких связующих веществ, т.е. не выделяет газообразных веществ при нагреве, не влияет пагубно на органы дыхания людей и не создает задымления

Материалы Суперсил характеризуются:

— высокими тепло-, звуко-, электро и пожаро- изоляционными свойствами;

— хорошей стойкостью во многих агрессивных средах, при высоких и низких температурах и давлениях;

— прочностью и гибкостью при низкой объемной плотности;

— легкостью механической обработки

Основные области применения материалов Суперсил: металлургия, нефтяная и газовая промышленность, промышленное и гражданское строительство, железнодорожный и автомобильный транспорт, энергетическое машиностроение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сравнительные показатели до проведения модернизации и после представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительные показатели модернизации установки ГТК10-4

1.Проведя модернизацию агрегата ГТК-10-4 можно добиться следующих целей:

· достижение проектной мощности

· увеличение КПД агрегата до 32% за счёт: повышения температуры перед ТВД; повышения степени регенерации.

2.Это позволяет сохранить технико-экономических показатели в межремонтный период, а так же продлевает ресурс службы ГТУ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Газотурбинные установки для транспорта природного газ [Электронный ресурс]: Режим доступа//http://www.turbinist.ru/25976-gazoturbinnye-ustanovki-dlya-transporta-prirodnogo-gaza.html

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник