Лекция № 17. Теплотехнический контроль за работой газовой турбины и компрессора агрегата наддува в условиях эксплуатации

Теплотехнический контроль за работой газовой турбины и компрессора агрегата наддува в условиях эксплуатации

Конструирование и расчет корабельных ГТЭУ ведется для стандартных условий окружающей среды (температуры наруж­ного воздуха \ 18° С, атмосферного давления 760 мм рт.ст.) Теоретически и экспериментально установлена зависи­мость важнейших эксплуатационных характеристик ГТЭУ отк­рытого цикла (мощности, удельного расхода топлива, ресур­са и т.д.) от параметров атмосферного воздуха.

Колебания Т ир₀ влияют на характеристики ГКУ в раз­личной степени, в частности, по причине разности диапазо нов изменения параметров в различных районах Мирового океана.Температура наружного воздуха над уроьнем моря для различных времен года может достигать значений,указанных в Табл.6.

Океан	Зима	Лето
Северный ледовитый Тихий Атлантический Индийский	- 50^ЛС - 45 С - 8 4°С	+ 5 °С + 42 С + 45°С + 51 С

Таким образом, относительное изменение абсолютной Температуры воздуха в Мировом океане составляет 324 - 223

0 % «37%

Давление атмосферного воздуха над уровнем моря меня­ется в диапазоне 96-104 кПа, что в относительных величи­нах составляет

101,3 ^А '*

При изменении температуры Т_в на входе ГТД плотность атмосферного воздуха также либо увеличивается (при сниже­нии Т_о), либо уменьшается (при возрастании Т_р), что ока­зывает влияние на массовый расход рабочего тела и эффек­тивную мощность ГТД. Однако при изменении Т_о, кроме того, существенно изменяются практически все теплотехнические параметры ГТЭУ, что оказывает дополнительное влияние на ее входные параметры, Так, мощность двухкомпрессорного ГТД -с хвостовой пропульсивной турбиной изменяется в диа­пазоне. Т_о (от +30 до -20*С) на несколько десятков процентов. Отсюда понятен интерес личного состава к методам быстрого определения мощности ГТД при любых значениях р₀

Загрязнение проточной части ГТД

Э процессе эксплуатации корабельные ГТД, работающие по открытому циклу, потребляют большое количество атмос­ферного воздуха. Вместе с воздухом в проточную часть тур-бомашин попадают различные инородные вещества в виде морских солей и береговой пыли, маслянистых веществ и продуктов сгорания топлива. Это вызывает образование от­ложений на элементах облопатывания компрессоров и турбин, ведет к падению мощности и экономичности ГТЭУ, способс­твует активизации коррозийных и эрозионных процессов де­талей. Последствием агрессивного воздействия морской ок­ружающей среды на газотурбинный двигатель является сокра­щения его ресурса и срока службы.

Наиболее вероятными районами загрязнения проточной части ГТД являются компрессоры и турбины. Постоянный контроль за теплотехническими параметрами турбомашин поз­воляет вовремя оценить недопустимые изменения техническо­го состояния их проточных частей. Одним из критериев оп­ределения степени засоления газового тракта является оп­ределение изменения "скольжения" роторов ГТД.

"Скольжением роторов двухкомпрессорного ГТД называют разность между частотами вращения блоков высокого и низ­кого давления (об/мин):

Изменение величины & (об/мин) есть разность между формулярным и действительным "скольжением" при одинаковых температурах атмосферного воздуха на входе в ГТД. Если топливный регулятор ГТД поддерживает на заданном режиме постоянство оборотов КВД, то й ff (об/мин) может быть определено из выражения п

После преобразования получим: ^/

Значения на различных режимах и при различных ус­ловиях могут находиться в пределах от 250-300 об/мин. Чем выше режим работы ГТД, тем больше.

При определении технического состояния проточной час­ти ГТД в корабельных условиях необходимо учитывать стен­довую поправку, указанную в формуляре турбомашин.

Существуют следующие методы очистки проточной части ГТД, различающиеся средствами и эффективностью:

- промывка моющими средствами при прокручивании ГТД
стартерами (на режиме холодной прокрутки);

- промывка моющими средствами при работе ГТД;

- очистка твердым органическим очистителем (косточко­вой крошкой) при работе ГТД.

Остановка ГТД может быть нормальной, аварийной и экстренной.

При нормальной остановке ГТЭУ постепенно выводят на режим холостого хода и отключают нагрузку. При этом на режиме малой мощности ГТД охлаждают (режим прогрева). Не­посредственную остановку двигателя производят с режима холостого хода нажатием кнопки СТОП на пульте.

В случае аварийной остановки прекращение подачи топ­лива в турбомашину (перекрытие основного топливного кана-_;ла запорным устройством) происходит при срабатывании од­ной из защит ГТЭУ. Нагрузка с ГТД предварительно не снимается, на режиме м&яой мощности ГТД не охлаждается, по­требитель (нагрузки) от двигателя не отключается. При этом на пульте управления загорается табло с надписью АВАРИЯ ДВИГАТЕЛЯ или АВАРИЙНАЯ ОСТАНОВКА. Для привлечения внимания личного состава включается звуковой сигнал.

Необходимость в экстренной остановке возникает в слу­чаях, когда дальнейшая работа ГТЗУ грозит аварией или опасна для жизни обслуживающего личного состава. Такую остановку, как и нормальную,выполняет личный состав. Экс­тренную остановку производят при несрабатывании защиты ГТЭУ или в случаях, при которых защита не предусмотрена (разрыв напорного топливного шланга и возможность пожара в МО, внезапный стук или шум в ГТД или в редукторе и т.п). Экстренную остановку осуществляют прекращением подачи топлива в ГТД. Таким образом, в данном случае остановка происходит также без предварительного охлаждения турбома-шины и снятия нагрузки с ГТЭУ.

Аварийная и экстренная остановка неблагоприятны для ГТД из-за неизбежных чрезмерных термических напряжений в материале деталей горячего тракта, отклонение радиальных и осевых зазоров в проточной части турбин от расчетных* После аварийной и экстренной остановок необходимо провес­ти холодную прокрутку двигателя (2-3 раза).

После всех видов остановок газотурбинную установку приводят в исходное состояние. При приведении ГТЭУ в ис­ходное состояние отводят тепло от горячих деталей ГТД и ЗП путем прокачивания подшипниковых узлов маслом и одновременным проворачиванием ротора в течение 60 мин. Под исходным состоянием понимают состояние готовности ГТД в любое время к запуску и принятию нагрузки. Для этого должны быть произведены: тщательный внешний осмотр уста­новки, очистка топливных и масляных фильтрои, пополнение запасет масла и топлива в циркуляционных и расходных цис­тернах, при одимости должны быть выполнены регулировоч­ные работы, замена отдельных агрегатов и приборов, устра­нены обнаруженные неисправности.

. Обслуживание бездействующей установки

Система технического обслуживания

В процессе эксплуатации ГТЭУ неизбежно физико-химк ческое старение ее узлов и деталей, в результате чего из­меняются рабочие параметры ГТЭУ и снижается вероятность ее безотказной работы. Для поддержания нормальной рабо­тоспособности ГТЭУ необходимо проводить техническое обс­луживание (ТО) и плановые ремонты. Техническое обслужива­ние осуществляется по ресурсу, сроку службы или наработ­ке, по техническому состоянию с контролем параметров (непрерывным или периодическим), а также после отказа.

Основные задачи ТО:

- поддержание установки в готовности для использова­
ния по назначению;

- контроль состояния отдельных элементов установки и
ГТЭУ в делом;

- выявление и устранение неисправностей и отказов
ГТЭУ;

~ поддержание эксплуатационных параметров на требуе­мом уровне.

Во время бездействия ГТЭУ личным составом выполняются планово-предупредительные осмотры и ремонты, цель которых - содержание установки в состоянии готовности к действию и предупреждение появления дефектов и отказов.

Содержание ППО и ППР заключается в последовательном и регулярном осуществлении специальных проверок, регулиро­вок, замены отдельных агрегатов, узлов и приборов, внработавших установленный ресурс или поврежденных. Все ре­монтные работы, связанные с регулировкой и заменой от­дельных агрегатов и узлов, выполняются в соответствии с технологическими картами и инструкцией по вскрытию и зак­рытию технических средств.

Каждый следующий этап ТО отличается от предыдущего возрастающим объемом работ. Сумма всех производимых регла­ментных мероприятий должна обеспечить восстановление спе-цификационных параметров, гарантирующих нормальное даль нейшее использование ГТУ по прямому назначению.

Хранение ГГЭУ

Для предотвращения корровионного разрушения элементов, деталей и узлов ГТЭУ во время бездействия проводится сис­тема мероприятий, называемая консервацией.

Методы и средства консервации бездействующей ГТЭУ оп­ределяются прежде всего конструктивными особенностями ус­тановки и отдельных узлов, режимом ее использования.

Различают объемный и пленочный способы консервации. В первом случае консервирующей жидкостью заполняется неко~ торая полость, в которой эта жидкость может удерживаться длительное время. При пленочном способе консервирующее покрытие наносится на предохраняемую от коррозии поверх­ность тонкой п.пенкой. При консервации на несколько дней в качестве консервирующей жидкости можно использовать очи­щенное от воды и механических примесей топливо, а в слу­чаях более длительного бездействия ГТЭУ - масло.

Детали подшипников, элементы зацепления редукторов, неокрашенные наружные поверхности ГТЭУ при ее продолжи­тельном пеидейотвии защищают от коррозии методом пленоч­ной консервации с использованием масла. С целью защиты неокрашенных наружный поверхностей ГТЭУ рекомендуется применять антикоррозионную смазку КО-IV,'тонкий слой которой может долго удерживаться на вертикальных поверкностяж

Характерные отказы ГТЭУ в эксплуатации

Корабельные газотурбинные установки работают в слож­ных условиях активного воздействия морской среды. Это су­щественно отличает условия использования ГТЭУ от рас­четных, что повышает вероятность появления отказов. Под условиями эксплуатации понимают:

- характер нагружения установки;

- чистоту горюче-смазочных материалов (отсутствие во­
ды и механических примесей);

- атмосферное давление и температуру наружного возду­
ха;

- чистоту воздуха, поступающего в проточную часть ГТД
(наличие береговой пыли и капель морской воды).

Корабельные газотурбинные установки работают в слож­ных условиях активного воздействия морской среды. Это су­щественно отличает условия использования ГТЭУ от рас­четных, что повышает вероятность появления отказов. Под условиями эксплуатации понимают:

- характер нагружения установки;

- чистоту горюче-смазочных материалов (отсутствие воды и механических примесей);

- атмосферное давление и температуру наружного воздуха;

- чистоту воздуха, поступающего в проточную часть ГТД
(наличие береговой пыли и капель морской воды).

Расчетные характеристики установки должны обеспечиваться конструктивными и организационными мерами. К ним от­носятся: разработка систем топливо- и маслоподготовки, установка входных сепарационных устройств, отводящих из циклового воздуха капли морской воды и пыли. Обслуживаю­
щий персонал должен предотвращать возможность изменения
нагрузки, контролировать параметры ГТЭУ. Комплексное воз­
действие всех внешних факторов вызывает появление отказов
агрегатов и уэлов, приводит к сокращению ресурса установ­
ки..

При возникновении неисправности обслуживающий персо­нал фиксирует в вахтенном журнале ГТЭУ:

- время и признаки отказа;

- причины появления отказа;

- выполненные работы по восстановлению технического
состояния установки.

Опыт испольвования ГТЭУ поеволяет ваделить наиболее характерные отказы (табл.7).

Зафиксировав отказ установки по фактическому ее сос­тоянию и показателям контрольно-измерительных приборов, необходимо найти его причину. Установить причину появле­ния отказа ГТЭУ довольно трудно, так как одна и та же не­исправность (по внешним признакам) имеет разные проявления.

К методу поиска причин отказов предъявляется требова­ние по минимальным затратам времени и сил. Наи­более простым и эффективным на практике методом является поиск причин неисправностей путем последовательного иск­лючения. Весь процесс поиска разбивают на ряд этапов, причем объекты очередного и предыдущего этапов исключают­ся из дальнейшего рассмотрения. Таким образом, круг поис­ка причин отказа постепенно сужается. В ходе выполнения работ вся информация анализируется руководителем, а затем выдается команда на выполнение последующих мероприятий.

Основные этапы поиска причин отказа:

7.Уточнение на месте и по опросу персонала внешних
признаков отказа и обстоятельств его появления.

8.Анализ полученных данных с использованием эксплуа­
тационной документации.

9.Проверка правильности показаний и исправности при­
боров и сигнальных устройств.

10.Проверка правильности подачи электрического пита­
ния и рабочих сред к неисправному агрегату.

11.Проверка исправности наиболее простых агрегатов и
систем рассматриваемой группы.

12.Проверка исправности агрегатов и элементов систем,
которые по предыдущему опыту эксплуатации недостаточно надежны.

Дата добавления: 2014-01-05