ГПА. Принципиальная схема и основные узлы

Введение

В топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации трубопроводный транспорт играет важную роль для развития энергетики и других отраслей промышленного производства. [1, с.4]
Трубопроводный транспорт газа, в котором ПАО «Газпром» занимает преобладающее место, является одной из самых энергоёмких отраслей производства. До 80% энергоресурсов в ПАО «Газпром» приходится на долю трубопроводного транспорта газа. Это происходит за счет процесса сжатия газа в газоперекачивающих агрегатах на компрессорных станциях.
В условиях, проводимых в ПАО «Газпром» реконструкции и перевооружения энерготехнологического оборудования компрессорных станций газопроводов, важное значение в системе непрерывного фирменного профессионального образования имеют следующие вопросы: конструкция, характеристики ГПА, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт современных типов ГПА, а также работа современных ГПА на компрессорных станциях, основных и вспомогательных систем компрессорных станций.
Целью написания данного реферата является изучение теоретических аспектов ГПА ГТК-10-4.
Из выше указанной цели можно выделить следующие задачи:
ГПА. Принципиальная схема и основные узлы;
Принцип работы и принципиальная схема ГТК-10-4;
Основные узлы ГТУ ГТК-10-4.
ГПА. Принципиальная схема и основные узлыГазоперекачивающий агрегат – сложная энергетическая установка, предназначенная для компремирования природного газа, поступающего на КС по магистральному газопроводу. [3]
На рис. 1 приведена принципиальная схема ГПА с газотурбинным приводом, где показаны все основные узлы, входящие в агрегат:
Рис. 1. Приниципиальная схема компоновки ГПА: - воздух до осевого компрессора; - воздух до рекуператора; - воздух после рекуператора; - выхлопные газы; - пусковой газ; - топливный газ; - импульсный газ; - технологический газ; - масло.
1. Воздухозаборная камера (ВЗК) нужна для подготовки циклового воздуха, поступающего из атмосферы на вход осевого компрессора. На разных типах ГПА воздухозаборные камеры имеют различные конструкции, но все предназначены для очистки поступающего воздуха и понижения уровня шума в районе ВЗК.
2. Пусковое устройство (турбодетандер, воздушный или электрический стартер) необходимо для первоначального раскручивания осевого компрессора (ОК) и турбины высокого давления (ТВД) в момент пуска ГПА.
3. Осевой компрессор предназначен для подачи необходимого количества воздуха в камеру сгорания газотурбинной установки.
4. Турбина высокого давления служит приводом осевого компрессора и находится с ним на одном валу.
5. Турбина низкого давления (ТНД) служит для привода центробежного нагнетателя. [3]
6. Нагнетатель природного газа представляет собой центробежный газовый компрессор без наличия промежуточного охлаждения и предназначен для компремирования природного газа.
7. Краны обвязки ГПА.
8. Регенератор (воздухоподогреватель) представляет собой теплообменный аппарат для повышения температуры воздуха, поступающего после ОК в камеру сгорания (КС), и тем самым снижения расхода топливного газа по агрегату.
9. Камера сгорания предназначена для сжигания топливного газа в потоке воздуха и получения продуктов сгорания с расчетными параметрами (давление, температура) на входе в ТВД.
10. Блок подготовки пускового и топливного газа представляет собой комплекс устройств, при помощи которых часть газа, отбираемого из магистрального газопровода, очищается от механических примесей и влаги, доводится до необходимых параметров, обусловленных требованиями эксплуатации газоперекачивающих агрегатов.
11. Аппараты воздушного охлаждения масла предназначены для охлаждения смазочного масла после подшипников турбин и нагнетателя.
Кроме того, каждый ГПА снабжен системой регулирования основных параметров агрегата, системами агрегатной автоматики, автоматического пожаротушения, обнаружения загазованности помещения и др.
Принцип работы и принципиальная схема ГТК-10-4Газотурбинная установка (ГТУ) состоит из двух механических не связанных между собой турбин (турбины высокого давления для привода воздушного компрессора и силовой турбины для привода газового нагнетателя), воздушного компрессора, камеры сгорания, воздухоподогревателя (регенератора), пускового турбодетандера, а также систем смазки, регулирования, защиты и управления, обеспечивающих нормальную работу и обслуживание установки. [2, с.11]
Как видно из принципиальной схемы (рис. 2) – воздух из атмосферы через фильтры засасывается и сжимается осевым компрессором и поступает в воздухоподогреватель, где его температура повышается за счет тепла отработавших в турбине продуктов сгорания. Подогретый воздух направляется в камеру сгорания, куда подается и топливо (природный газ).
Продукты сгорания из камеры сгорания направляются в турбину высокого давления, мощность которой используется для привода осевого компрессора. Далее продукты сгорания попадают в турбину низкого давления (силовую турбину), вращающую нагнетатель. После силовой турбины продукты сгорания проходят через воздухоподогреватель, отдают часть тепла воздуху за компрессором и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.
Обе турбины выполнены в общем литом корпусе, имеющем внутреннюю тепловую изоляцию. Турбина высокого давления (ТВД) одноступенчатая. Ротор ТВД состоит из одновенечного диска, укрепленного на консоли вала воздушного компрессора, который вращается в двух подшипниках (передний – опорно-упорный, задний – опорный). Турбина низкого давления (ТНД) также одноступенчатая. Одновенечный диск ТНД крепится на консоли силового вала, который вращается в двух подшипниках.
Передний подшипник силового вала опорный, задний подшипник опорно-упорный.
Воздушный компрессор осевого типа имеет 10 ступеней. Направляющие лопатки укреплены в литом чугунном корпусе. Ротор компрессора барабанного типа. Рабочие лопатки крепятся к ротору при помощи зубчатых хвостов. [2, с.12]
Вся турбо группа смонтирована на общей сварной раме-маслобаке.
Камера сгорания прямоточная, состоит из корпуса, фронтового устройства с одной дежурной и шестью основными горелками, огневой части и смесительного устройства.
Воздухоподогреватель (регенератор) выполнен из профильных листов и состоит из двух секций. Движение продуктов сгорания через подогреватель осуществляется одним ходом по каналам, образованным профилем листов. Между листами движется подогреваемый воздух.
Соединение роторов нагнетателя и газовой турбины осуществляется при помощи промежуточного вала с зубчатыми соединительными муфтами.
Пуск агрегата производится пусковым турбодетандером, работающим на перекачиваемом по магистрали газе.
Топливом является перекачиваемый природный газ.
Рис. 2. Принципиальная схема ГТУ типа ГТК-10-4
Основные узлы ГТУ ГТК-10-4К основным узлам газотурбинной установки типа ГТК-10-4 (рис. 3) относятся: [2, с.12]
блок турбогруппы;
камера сгорания;
газоходы и воздуховоды;
воздухоподогреватель;
воздухозаборная камера (ВЗК).
Рис. 3. Газотурбинная установка ГТК-10-4
Блок турбогруппы
Блок турбогруппы (рис. 4) состоит из:
осевого компрессора;
турбин высокого и низкого давления;
рамы-маслобака;
корпуса подшипников силового ротора;
маслопроводов в пределах турбогруппы.
Рис. 4. Блок турбогруппы ГТК-10-4
Осевой компрессор, турбины ТНД и ТВД и корпус подшипников силового ротора смонтированы на общей фундаментной раме, одновременно являющейся маслобаком. [2, с.14]
Воздушный компрессор осевого типа имеет 10 ступеней. Направляющие лопатки укреплены в литом чугунном корпусе. Ротор компрессора барабанного типа. Рабочие лопатки крепятся к ротору при помощи хвостовиков зубчатого профиля.
Между корпусом нагнетательной камеры и корпусом турбин установлен блок среднего подшипника (опорного подшипника ТВД), нижние половины которого крепятся вертикальными фланцами к нагнетательной камере и корпусу турбин в верхней его части, для придания жесткости, между ними установлены сегменты.
Роторы газотурбинной установки (ОК-ТВД и ТНД) вращаются в двух подшипниках: опорных и опорно-упорных. По принципу работы и конструкции они идентичны.
Блок турбогруппы соединяется с нагнетателем при помощи зубчатой муфты (промежуточного вала).
Вся турбо группа закрывается тепло- шумоизоляционными кожухами, из под которых нагретый воздух отводится вентилятором и выбрасывается в атмосферу.
Камера сгорания
Камера сгорания предназначена для осуществления непрерывного процесса сжигания газообразного топлива в потоке сжатого воздуха, поступающего в нее из воздухоподогревателя (рис. 5). Продукты сгорания с определенной температурой направляются в газовую турбину. [2, с.15]
Рис. 5. Камера сгорания
Камера сгорания (рис.1.4.) выносного типа состоит из;
корпуса с крышкой;
горелочного устройства;
фронтового устройства;
вихревого смесителя.
Камера сгорания устанавливается под рамой – маслобаком ГТУ и крепится к корпусу турбин с помощью горизонтального фланца, внизу она опирается четырьмя лапами на плавающие опоры, от вертикального смещения установлены две скользящие шпонки. Воздух к ней подводится от регенераторов по двум трубопроводам.
Воздухоподогреватель
Воздухоподогреватель (рис. 6) (регенератор) предназначен для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, продуктами сгорания, отводящимися из турбины. [2, с.16]
Рис. 6. Воздухоподогреватель пластинчатого типа
Движение продуктов сгорания, поступающих из выхлопных патрубков ГТУ, через подогреватель осуществляется одним ходом по каналам двух угольной формы, образованным штампованным профилем листов, между которыми также движется и подогреваемый воздух.
В результате газы отдают около 70 % избыточной теплоты воздуха, что повышает КПД установки примерно на 4 %. Отработанные газы подводятся к секциям регенератора двумя теплоизолированными трубопроводами, а отводятся в атмосферу по двум дымовым трубам. В настоящее время устанавливаются регенераторы трубчатого типа (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Воздухоподогреватель трубчатого типа
Трубопроводы, воздуховоды
Для создания ограниченного движения потока рабочего тела в пределах турбоагрегата существует система трубопроводов и воздуховодов. На турбоагрегате типа ГТК-10-4 имеются следующие воздуховоды и трубопроводы: [2, с.17]
всасывающий трубопровод для подачи воздуха от ВЗК или ВОУ к всасывающей камере ОК;
воздухопровод от компрессора к воздухоподогревателю (регенератору) для организации подачи воздуха от нагнетательной камеры ОК к воздухоподогревателю;
воздуховод от воздухоподогревателя к камере сгорания, для подачи воздуха от воздухоподогревателя в камеру сгорания;
трубопровод выхлопной для подачи газа от диффузора к воздухоподогревателю и далее в атмосферу, через дымовые трубы.
Заключение. При написании данного реферата мы выяснили, что трубопроводный транспорт газа, в котором ПАО «Газпром» занимает преобладающее место, является одной из самых энергоёмких отраслей производства. До 80% энергоресурсов в ПАО «Газпром» приходится на долю трубопроводного транспорта газа. Это происходит за счет процесса сжатия газа в газоперекачивающих агрегатах на компрессорных станциях.
Газотурбинная установка (ГТУ) состоит из двух механических не связанных между собой турбин (турбины высокого давления для привода воздушного компрессора и силовой турбины для привода газового нагнетателя), воздушного компрессора, камеры сгорания, воздухоподогревателя (регенератора), пускового турбодетандера, а также систем смазки, регулирования, защиты и управления, обеспечивающих нормальную работу и обслуживание установки.
К основным узлам газотурбинной установки типа ГТК-10-4 относятся: блок турбогруппы, камера сгорания, газоходы и воздуховоды, воздухоподогреватель и воздухозаборная камера (ВЗК).
Список литературы: Болотов Ю. В. Учебно-методический комплект газоперекачивающий агрегат ГТК-10-4 для машинистов технологических компрессоров ГПА ГТК-10-4, Ухта, 2018. – 118 с.
Игнатенко В. Ю. Конструкция, обслуживание и технология ремонта газотурбинной установки ГТК-10-4 / Курс лекций. ОАО «ГАЗПРОМ», Москва, 2011. – 310 с.
Интернет сайт https://helpiks.org/6-83628.html