КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Тема 3.3 Особенности использования Турбомашин
Лекция № 16
Основные вопросы: 1. Работа турбомашин на стационарных и переходных режимах. 2.Теплотехнический контроль за работой газовой турбины и компрессора агрегата наддува в условиях эксплуатации
1. Работа турбокомпрессоров на стационарных и переходных режимах
Основы эксплуатации гтэу Основные понятия и определения Эксплуатацией называют совокупность процессов, включающих в себя подготовку, использование объекта по назначению, его техническое обслуживание, хранение и транспортирование. Под использованием в повседневных условиях подразумевается комплекс организационно-технических мероприятий и действий личного состава по обеспечению готовности установки к работе, вводу в действие, управлению и обслуживанию во время использования и. вывода из действия Под "техническим обслуживанием" (ТО) понимается комплекс организационно-технических мероприятий и работ, направленных на поддержание ГТЭУ в технически исправном состоянии, восстановлении ее тактико-технических свойств, утраченных в процессе повседневного и боевого использования. ТО необходимо для обеспечения заданной готовности ГТЭУ к использованию. Под "хранением" подразумевается комплекс организационно-технических мероприятий и действий личного состава по обеспечению работоспособности бездействующей установки в течении определенного времени. Оно может быть кратковременным (от нескольких дней до одного месяца) и длительным (от нескольких месяцев и более). Приготовление ГТЭУ к действию Задачи приготовления Приготовление установки к действию предполагает приведение ее в регламентированный срок в состояние, обеспечивающее надежный пуск ГТД и последующую безаварийную работу. Приготовление ГТЭУ к запуску может быть нормальное и экстренное. Нормальное приготовление - это основной способ приведения установки в действие в повседневных условиях. При приготовлении системы управления установкой производится внешний осмотр элементов, проверка соответствия положений органов управления на пульте и на двигателе, а также контроле надежности передачи управления на все предусмотренные посты. В ходе внешнего осмотра определяется отсутствие видимых дефектов системы, выполняется уборка посторонних предметов. Перемещение органов управления должно быть плавным, без люфтов и заеданий. При подготовке топливной, масляной систем и системы сжатого воздуха производится осмотр технического состояния трубопроводов, арматуры и агрегатов. Берется на анализ отстой масла и топлива на наличие воды и механических примесей. Пополняются расходные баки ГСМ, набиваются баллоны ВВД. Производится включение насосов, открытие клапанов подачи рабочих сред к агрегатам энергоустановки. Требования к топливам для ГТЗУ К топливам, используемым в корабельных ГТЭУ, предъявляются более жесткие требования, чем для иных типов ЭУ. Сорта топлива, которые могут быть применены в судовых ГТД, приведены в табл. 4. Опыт эксплуатации показывает, что применение загрязненного или обводненного топлива является причиной большого количества отказов ГТД (пожоги КС и лопаток турбин, отказы запусков, самопроизвольные остановки, коррозионные и эрозионные повреждения деталей проточной части турбин и топливной аппаратуры). Экстренное приготовление - выполняется более сжатые сроки в особых случаях, связанных с боевой или аварийной обстановкой, а также в учебных целях. Приготовление включает в себя последовательный ввод в действие различных систем и агрегатов, обслуживающих- ГТЭУ, и непрерывную проверку технического состояния подключаемых элементов ГТЭУ. Контроль агрегатов и узлов выполняется только штатными контрольно-измерительными приборами. В ходе приготовления установки проверяются и готовятся к работе: - газотурбинный двигатель, редуктор и валолиния; - воздухоприемные и газовыпускные устройства; - система управления установкой; - топливная система; - масляная систем?»; - система сжатого воздуха. Перед началом работ необходимо ознакомиться с последними записями в вахтенном журнале установки о проведенных осмотрах, имевших место неисправностях и их устранении. Особое внимание уделяется замеру сопротивления изоляции электрооборудования Пс*У. Только при соблюдении норм сопротивления изоляции подаются нее ниды электропитания. Важнейшим мероприятием является проверка технического состояния ходовой части ГТД и редуктора, включают в себя прослушивание при ручном и электрическом проворачивании роторов. Приготовление воздухоприемного устройства предполагает дистанционное или местное открытие возухоприемных шахт, осмотр видимых деталей КНД турбомашин. И воздухоприемной шахте не должно быть посторонних предметов. Входные сетки газотурбинных двигателей, предохраняющие проточную часть от попадения посторонних предметов, должны быть исправны. Подготовка газовыпускного устройства заключается в осмотре видимых частей TR и удалении посторонних предметов. Дляобеспечения безотказной работы ГТЭУ должно применяться строго кондиционное топливо, отвечающее требованиям эксплуатационных документов. Но в процессе транспортирования и хранения происходит загрязнение и обводнение топлива. Источники загрязнения: окалина, продукты коррозии, прочие примеси. Источники обводнения - негерметичность горловин топливных цистерн, трещины корпуса, "отпотевание" цистерн. При обнаружении' воды и механических примесей в топливе производится его сепарация и фильтрация. Требования к маслам для ГТЭУ Смазочные материалы корабельных ГТД работают в сложных условиях: - при смазке подшипников качения компрессоров температура масла достигает 110-120 °С, а подшипников турбин 150-160°С;.. . - масло интенсивно перемешивается с воздухом, что приводит к окислению его кислородом и вспениванию; - пуск ГТД осуществляется при температуре 5-15°С. К качеству масла для ГТЭУ предъявляются следующие общие требования: - малая вязкость для обеспечения пуска ГТД при низких температурах масла; - пологая вязкостно-температурная характеристика в диапазоне температур 5-15 С; - минимальная склонность к вспениванию; высокая устойчивость против окисления при рабочих температурах. - давление ВВД в системе может быть ниже нормы; - не замеряются уровни масла и т.д. После окончания приготовления и заполнения контрольного листа с разрешения старшего производится пуск двигателя. Неисправности при наличии которых пуск невозможен. К ним следует отнести: - соленость отстойной или отсепарированной воды в масляных цистернах выше допустимой нормы (15 град Бр); - неисправность хотя бы одной из защит ГТЭУ; - повреждение элементов воздухоприемного и газовыхлопного устройств; - видимые повреждения первой ступени КНДи последней ТВ; - несоответствие одного или нескольких параметров - низкое сопротивление изоляции электрооборудования установки, которое может стать причиной короткого замыкания, отказа, элементов систем ГТЭУ; - ослабленное крепление отдельных узлов или деталей ГТЭУ; - отказ или истечение сроков проверки КИП; - выработанный ресурс хотя бы одного прибора или агрегата; - повреждения оболочек кабелей и проводов, загрязнение или оплавление электрических контактов; - неисправность системы пожаротушения ГТЭУ и машинного отделения; - течи топлива и масла, что может вызвать пожар припуске ГТД. - Проверка технического состояния ходовой части ГТЭУ Подготовка ГТЭУ к действию производится согласно инструкции по эксплуатации и в соответствии о контрольным листом приготовления. Приготовление ГТД к пуску заканчивается холодной прокруткой ротора. При холодной прокрутке проверяют: - состояние и работу подшипников ротора ГТД; - состояние проточных частей блоков вращении; - коробок приводов; состояние электрических стартеров ГСР-СТ-18000 и системы их управления; - проводят вентиляцию проточной части ГТД с целью удаления остатков топлива и масла. Холодную прокрутку осуществляют стартеры, которые прокручивают ротор без подачи топлива в КС, но при обязательной подаче масла к подшипникам ГТД. Продолжительность. холодной прокрутки в зависимости от типа ГТД составляет от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Состояние ходовой части ГТД во время холодной прокрутки оценивают по следующим показателям: - по значению оборотов КВД, достигнутому при отключе - по продолжительности холодной прокрутки; - по величине максимальных забросов тока в цепи - по времени характерных переключений стартера; - не производится электропрокрутка ротора ГТД; - не замеряется соленость масла; - не замеряется сопротивление изоляции. Пуск ГТД . Особенности пуска ГТД Пуск ГТД - переходный процесс от состояния покоя до минимально устойчивой частоты вращения его турбокомпрес-сорного блока (ТКБ) (холостого хода). Основные требования к процессу пуска ГТД: - быстротечность, которая является важным динамическим показателем; - безотказность процесса, что исключает неудачные пуски; - минимальные затраты энергии от посторонних источников; - автоматизация процесса, что сводит функции обслуживающего персонала лишь к наблюдению и вмешательству только в необходимых случаях; - отсутствие повреждений или разрушений узлов и деталей ГТД по причине перегрева, недостатка смазки в узлах трения, чрезмерных нагрузок и т.п. Для пуска ГТД характерны следующие особенности. 1.Навесные (приводимые от роторов ГТД и редукторов маслоагрегаты не создают либо создают недостаточное давление масла, подаваемого к узлам смазки, из-за малых частот вращения. По этой причине пусковые режимы (а также режимы остановки ГТЭУ) обеспечивают включением выносных маслоагрегатов, приводимых в движение от постороннего источника энергии. 2.При пуске ГТД на определенном этапе должно воспламеняться топливо, поступающее в КС из рабочих форсунок. Таким образом, перед началом горения основного топлива система управления пуском ГТД должна ввести в действие пусковую топливную систему. 3.Если к моменту воспламенения основного топлива его давление не может достигнуть минимально допустимого значения из-за низкой частоты вращения ротора насоса-регулятора, то должны быть предусмотрены технические средства, 4.При пуске ГТД, для раскрутки его роторов, необходим стартер, который, как правило, должен приводить во вращение блок высокого давления ГТД. 5.После воспламенения основного топлива неизбежно кратковременное возрастание (заброс) температуры газа. 6.При пуске ГТД должны быть открыты антипомпажные устройства 7.(АУ).. Этапы и последовательность пуска в результате пуска ГТД выходит на режим холостого хода. Процесс пуска ГТД условно можно разбить на три последовательных этапа. Первый этап - разгон ТКБ ГТД только старте ром. Продолжительность этапа составляет 2Q-4OZ общей продолжительности процесса пуска. Этот этап обычно называют этапом холодного разгона ГТД. Второй этап - разгон ТКБ как стартером, так и собственными турбинами ГТД. Он начинается с момента воспламенения основного топлива. Продолжительность этапа - 20-30общей продолжи
Рис.. Этапы запуска ГТД тельности процесса пуска. Он носит название этапа сопровождения. Третий этап - разгон только турбинами. Он начинается с момента отключения стартера и завершается выходом ГТД на режим холостого хода. Продолжительность этапа составляет 4O-6OZ общей продолжительности процесса пуска. Его называют этапом горячего разгона ГТД на Рис графически представлено поэтапное изменение момента сопротивления при пуске ГТД и крутящих. моментов, создаваемых стартером МСт и турбиной Мт. До выхода ГТД на устойчивый режим работы, соответствующий холостому ходу, крутящие моменты, развиваемые стартером и турбиной, должны превышать момент сопротивления вращению, причем на первом этапе пуска Мст должен быть больше как видно из рисунка, в течение первого этапа с ростом частоты вращения снижается Мег- с момента воспламенения основного топлива, в начале второго этапа, суммарный крутящий момент Мст+ Мт возрастает. После отключения стартера, в начале третьего этапа, крутящий момент, развиваемый турбиной Мт, продолжает возрастать и при частоте врацения холостого хода момент Нс становится равен Мт, т. е. ГТД выходит на устойчивый режим.
Последовательность пуска Последовательность выполнения различных операций по включению и отключению агрегатов и устройств в процессе пуска типового ГТД приведены на рис.56. Мероприятия, указанные в таблице, характерны для ГТД, разгоняемых электростартерами. Рис. 3.1 Функции автомата времени Пуском ГТД "руководит" автомат времени (АВТ). Он выполнен на пооперационно-временном принципе, при котором процесс пуска разбивается на ряд последовательных операций. Выполнение каждой из операций является следствием выполнения предыдущих. Скорость выполнения программы определяется временными зависимостями, заложенными в нее. Пуску ГТД предшествует подача электропитания в схему потребителей, в том числе включение электростартеров За нажатием кнопки ПУСК должны следовать включение электромасляных агрегатов пусковой масляной системы и подача масла на углы трения ГТЭУ. Подведение смазки к узлам трения создает условия для включения электростартеров, начинающих холодный разгон ротора ГТД. Электростартеры должны иметь в этот момент максимально возможный крутящий момент и минимальную частоту вращения. Системой управления пуском предусмотрен ряд последовательных переключений в цепях электростартеров для постепенного наращивания частоты вращения их роторов. Отключение электростартеров означает конец второго этапа пуска и сопровождается автоматическим отключением их источников питания. Пуск ГТД происходит при открытом АУ. Оно открывается при нажатии на кнопку ПУСК и остается открытым до достижения частоты вращения, при которой обеспечивается устойчивость режимов работы ГТД. После включения электростартеров система пуска должна обеспечить надежное воспламе^ нение основного топлива в КС. Для этого, во-первых, в течение первого этапа пуска включается пусковая топливная система и система зажигания с целью воспламенения двух пусковых факелов в КС. Во-вторых, открывается стоп-кран, что обеспечивает подачу топлива от основного насоса к автоматическому распределителю топлива (APT) и постепенное увеличение давления перед распределительным клапаном APT. . После открытия СК поступлению топлива от насоса-регулятора к рабочим форсункам препятствует только распределительный клапан APT, момент открытия которого определяется не системой управления, а исключительно значением давления топлива перед ним. При открытии СК возникает опасность недопустимого повышения давления топлива. Поэтому одновременно включается система термозащиты, которая остается в этом, состоянии все время, пока будет открыт СК. На первом этапе пуска включаются в работу все средства, обеспечивающие качественное распиливание топлива при его низком давлении. Необходимость в их работе отпадает на третьем этапе, когда возросшая частота вращения ротора насоса-регулятора создает давление топлива, достаточное для качественного распиливания. При достижении необходимого давления основного топлива распределительный клапан APT открывается, топливо поступает одновременно во все рабочие форсунки, распиливается в жаровых трубах и воспламеняется. Пламя по пламеперебрасывающим патрубкам переводится в жаровые трубы, не имеющие пусковых блоков. Начинается второй этап пуска ГТД. Воспламенители отключаются во втором этапе пуска с некоторой задержкой по отношению к расчетному времени начала этапа. Отключение электростартеров означает начало третьего этапа пуска - горячего разгона ГТД, в процессе которого автомат времени, выполнив возложенные на него задачи по управлению пуском, отключается. Этот этап завершается выходом ротора на частоту вращения холостого хода и стабилизацией параметров ГТД. Paбота и обслуживание ГТЗУ на эксплуатационных режимах Работа ГТД на нулевой или минимальных нагрузке Работа ГТД с открытыми АУ на холостом ходу протекает в весьма неблагоприятных условиях. Данный режим характеризуется: - неполным сгоранием топлива в КС. Частичное сгорание происходит в проточной части турбин. Последствия данного процесса приводят к появлению нагара. и кокса на форсунках жаровых трубах, деталях проточной части турбин. Эти явления ухудшают качество распыления топлива, приводят к снижению экономичности ГТД. - появлением дополнительных термических напряжений в деталях и узлах горячего тракта РТД как вследствие неравомерного температурного поля газов, так и в результате отложений нагара; - повышенным шумом и вибрацией компрессорной части - проникновением масла из подшипниковых узлов в проточную часть, ее загрязнение, повышение пожароопасности. По этим причинам продолжительность работы с открытым антипомпажным устройством должна быть ограничена (не более 30 мин). После осмотра двигателя при работе на холостом ходу записывают в вахтенный журнал параметры в контрольной точке (точка хх). Если измеренные значения параметров идентичны формулярным, двигатель выводят на режим прогрева. Режим прогрева - это режим, который на 100-200 об/мин выше оборотов закрытия АУ по оборотам КВД. При выходе на данный режим необходимо следить за тем, чтобы температура Т3 (Т4) не превышала допустимых значений (500-г520*С), а скорость переходного процесса с *х до режима закрытия АУ ограничивалась. Допустимое ускорение частоты вращения не должно превышать 60-100 об/с Целью прогрева ГТД является снижение термических напряжений составных деталей перед принятием нагрузки. В процессе прогрева происходит: - выравнивание температурных полей в материале каждой детали горячего тракта ГТД; - выравнивание температур сопряженных деталей; - приведение осевых и радиальных зазоров в проточных частях к требуемым величинам. Продолжительность режима прогрева может достигать 5-10 мин в зависимости от типа и конструктивных особенностей ГТД. После прогрева двигатель готов к подключению гребного вала (к потребителю) и работе на эксплуатационных режимах, вплоть до 1. О N Во время работы ежечасно контролируют параметры, осматривают двигатель и системы. Результаты записывают в вахтенный журнал. При эксплуатации зубчатой передачи (ЗП) ГТУ необходимо обеспечить надежную смазку, отвод теплоты от олор и зубчатых зацеплений, исключить повреждения зубьев и подшипников. Поэтому на входе в ЗП давление и температура масла не должны превышать допустимые значения (давление масла определяется нагрузкой на зубчатые зацепления). При возникновении вибрации ЗП или валопровода рекомендуется постепенно снижать нагрузку до полного ее исчезновения. Дальнейшая эксплуатация Г'ТЭУ допускается после выяснения и устранения причин вибрации.
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1488; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |