Чайковский техникум промышленных технологий и управления

Чайковский техникум промышленных технологий и управления

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ»

на тему «Эксплуатация ГТК-25: система маслоснабжения турбины, система уплотнения нагнетателя»

Студент группы СЭГГ-41:

Киселев И.С

Преподаватель:

Латыпов К. М.

 

Чайковский 2013г.

Содержание

Введение

Глава 1. ГТК

1.1 Техническая характеристика ГТК-25

1.2 Типы газоперекачивающих агрегатов

1.3 Принцип работы газотурбинных установок

1.4 Система автоматики ГТК - 25

1.5 Система технического обслуживания и ремонта ГТК - 25

Глава 2. Система смазки турбины и уплотнения нагнетателя
2.1 Система смазочного масла
2.2 Система уплотнения нагнетателя
2.3 Дополнительное оборудование

Технический расчет

Заключение

Литература

 

Введение

Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные районы страны.

Оптимальный режим эксплуатации магистральных газопроводов заключается прежде всего в максимальном использовании их пропускной способности при минимальных энергозатратах на компремирование и транспортировку газа по газопроводу. В значительной степени этот режим определяется работой компрессорных станций (КС), устанавливаемых по трассе газопровода, как правило, через каждые 100-150 км. Длина участков газопровода между КС рассчитывается, с одной стороны, исходя из величины падения давления газа на данном участке трассы, а с другой - исходя из привязки станции к населенным пунктам, источникам водоснабжения, электроэнергии.

Оптимальный режим работы компрессорных станций в значительной степени зависит от типа и числа газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на станции, их энергетических показателей и технологических режимов работы.

Основными типами ГПА на КС в настоящее время являются: агрегаты с приводом от газотурбинных установок (ГТУ), электроприводные агрегаты и поршневые газомотокомпрессоры. Особенности работы газотурбинного привода в наилучшей степени, среди отмеченных типов ГПА, отвечают требованиям эксплуатации газотранспортных систем: высокая единичная мощность (от 6 до 25 МВт), небольшая относительная масса, блочно-комплектная конструкция, высокий уровень автоматизации и надежности, автономность привода и работа его на перекачиваемом газе. Именно поэтому этот вид привода получил наибольшее распространение на газопроводах (свыше 85% общей установленной на КС мощности агрегатов). Остальное приходится на электрический и поршневой виды привода. Именно поэтому в настоящей работе автор, исходя из опыта своей практики, основное внимание уделил рассмотрению особенностей использования на КС газотурбинного вида привода.

В связи с непрерывным ростом стоимости энергоресурсов в стране, увеличением себестоимости транспорта газа, невозобновляемостью его природных ресурсов, важнейшими направлениями работ в области трубопроводного транспорта газов следует считать разработки, направленные на снижение и экономию энергозатрат.

Решение этой важнейшей для отрасли задачи возможно как за счет внедрения газоперекачивающих агрегатов нового поколения с КПД 34-36% взамен устаревших и выработавших свой моторесурс, так и за счет повышения эффективности эксплуатации установленных на КС различных типов ГПА. Повышение эффективности эксплуатации газоперекачивающих агрегатов неразрывно связно с обеспечением необходимой энергосберегающей технологии транспорта газа, диагностированием установленного энергомеханического оборудования ГПА, выбором оптимальных режимов его работы, дальнейшим ростом общей технической культуры эксплуатации газопроводных систем в целом.

Мощная и разветвленная сеть магистральных газопроводов с тысячами установленных на них газоперекачивающих агрегатов, многие из которых уже выработали свой моторесурс, обязывают эксплуатационный персонал компрессорных цехов и производственных предприятий по обслуживанию газопроводов детально знать технику и технологию транспорта газов, изучать опыт эксплуатации и на основе этого обеспечить прежде всего работоспособность и эффективность эксплуатации установленного энергомеханического оборудования КС.

 

Глава 1. ГТК

Система автоматики ГТК - 25

Система автоматики ГТК-25 выполняет следующие функции:

- автоматический пуск и останов агрегата;

- регулирование параметров агрегата;

- защита агрегата от аварийных ситуаций;

- измерение и регистрация параметров агрегата;

- технологическая сигнализация;

- предупредительная сигнализация о выходе параметров за допустимые пределы.

1. Система регулирования «Спидтроник».

Система предназначена для регулирования скорости ТНД и ТВД, температуры на выхлопе, ускорения ТНД и ТВД, а также для управления запуском и остановом агрегата.

Регулирующими органами турбины являются:

- регулирующий газовый клапан (подвод энергии к турбине);

- поворотный направляющий аппарат (ПНА), перераспределяющий энергию между ТНД и ТВД.

Клапан и ПНА управляются электрогидравлическими сервоприводами, перемещение которых пропорционально управляющим сигналом постоянного тока:

- напряжению VCL для регулирующего газового клапана;

- напряжению NCL для ПНА.

Напряжение VCL и NCL вырабатываются системой управления «Спидтроник». Значение VCL выбирается по параметру (запуск, скорость, температура или ускорение), требующему наименьшего количества топлива.

2. Управление запуском.

Контур включается при запуске агрегата и отключается при достижении рабочих оборотов ТВД. О работе контура сигнализирует синее табло «Пуск-топливо», «Пуск-сопло» на лицевой панели щита «Спидтроник». Контур формирует сигнал VCL при запуске турбины следующим образом:

- «Зажигание». По команде зажигание пламени в камерах сгорания контур устанавливает на шине VСL напряжение 7,5 единиц VCL (3,75 В);

- «Прогрев». После появления пламени в камеру сгорания контур устанавливает на шине VCL напряжение 6,8 единиц VCL (3,4В);

- «Ускорение». После 60 секунд прогрева контур дает разрешение на экспоненциальный рост напряжения на шине VCL.

В течении минуты напряжение возрастает до 9,3 единиц VCL (4,65В). При срабатывании реле рабочей скорости 14 HS (91% скорости ТВД), контур управления запуском выключается из работы, а формирование сигнала VCL осуществляется другими контурами регулирования, описанном ниже.

3. Контур регулировки оборотов ТНД.

Контур поддерживает обороты ТНД в соответствии с цифровой установкой (DSP), о чем сигнализирует зеленое табло «Скорость ТНД на лицевой панели щита Спидтроник».

4. Контур ограничения ускорения ТВД / ТНД.

Контур ограничивает ускорение ТВД или ТНД 1% рабочей скорости в секунду, о чем сигнализирует янтарное табло «Ускорение ТВД» или «Ускорение ТНД» на лицевой панели щита «Спидтроник».

5. Контур регулирования температуры на выхлопе.

От 12 термопар, установленных по окружности в выхлопной шахте, в модуле усреднения формируется сигнал среднего значения температуры на выхлопе (ТХ).

Контур ограничивает температуру перед ТВД, которая определяется по сигналу ТХ и давлению за осевым компрессором РСД.

Контур также ограничивает скорость роста температуры на выхлопе до 2,78°С в секунду. О работе контура сигнализирует красное табло «Температура - топлива» на лицевой панели щита «Спидтроник».

6. Контур регулирования ПНА.

При низкой нагрузке агрегата контур поддерживает обороты ТВД от 99% до 100%. О работе контура сигнализирует красное табло «Температура - сопло» на лицевой панели щита «Спидтроника».

Система вызывает аварийный останов агрегата при возникновении ситуации, угрожающих целостности оборудования и безопасности обслуживающего персонала.

Защиты делятся на три основные группы:

- действующие до зажигания;

- действующие при наличии пламени в камере сгорания;

- действующие постоянно при пуске и работе агрегата.

Агрегат остается в работе, если возникают следующие условия:

1). Защиты, действующие до зажигания:

- наличие напряжения на станции управления аварийного маслонасоса;

- наличие напряжения 0,4 кВт на ДВ;

- исправность электрогидравлических сервоприводов;

- разрешение пуска от цехового щита автоматики;

- исправность цепей зажигания (только при дистанционном пуске агрегата).

2). Защиты, действующие при наличии пламени в камерах сгорания:

- нормальное давления масла предельной защиты;

- нормальное давление в гидросистеме;

- температура в коллекторе смазки не превышает предельного значения;

- наличие пламени к камере сгорания;

- обороты ТВД ниже предельных;

- обороты ТНД ниже предельных.

3). Защиты, действующие постоянно при пуске и работе агрегата:

- уровень в аккумуляторе масла уплотнения выше минимального;

- не нажата кнопка аварийного останова станции;

- не нажата кнопка аварийного останова на щите НВ1 «Спидтроник»;

- исправен хотя бы один из двух каналов защиты по превышению температуры продуктов сгорания при рабочих оборотах ТВД;

- отсутствие пожара на агрегате;

- отсутствие пожара в укрытии агрегате;

- отсутствует опасная концентрация газа в укрытии и блок - боксах агрегата;

- соблюдена последовательность перестановки в рабочее положение кранов технологической обвязки нагнетателя;

- нормальная температура воды в утилизаторе;

- перепад на фильтрах BOI не превышает предельного значения;

- нормальный перепад масло - газ;

- нормальное давление смазочного масла на входе в нагнетатель;

- наличие напряжения +12 В в системе управления;

- нормальное давление смазочного масла;

- температура и давление газа на выходе нагнетателя не превышают предельных значений;

- отсутствует высокая температура масла на сливе подшипников нагнетателя;

- вибрация турбины не превышает предельного значения;

- вибрация и осевой сдвиг ротора нагнетателя не превышает предельных значений;

- дистанционный пуск продолжался менее 30 минут;

- температура продуктов сгорания не превышает предельного значения;

- не произошло снижения оборотов ТВД ниже допустимого значения на рабочем режиме.

 

Система смазочного масла

Система смазки агрегата ГТК-25 обеспечивает необходимую подачу масла к подшипникам газовой турбины, нагнетателя, а также к вспомогательным механизмам.

Система смазки оснащена тремя маслонасосами:

-главным насосом с приводом от вала вспомогательного редуктора;

-вспомогательным насосом с приводом от электродвигателя переменного тока;

-аварийным насосом с приводом от электродвигателя постоянного тока.

Работа системы

Главный насос шестеренчатого типа смонтирован на вспомогательном редукторе турбины. Давление масла на выходе насоса ограничивается до 7,3 кг/см2 предохранительным клапаном. На сливных трубопроводах каждого насоса установлены обратные клапаны для устранения рециркуляции смазочного масла обратно через насосы в маслобак. В обратном клапане главного насоса предусмотрено отверстие диаметром 6,35 мм для заполнения маслом главного насоса.

Вспомогательный насос, смонтированный на крышке маслобака, служит для подачи масла во время пуска и остановки газовой турбины, когда главный насос не может обеспечить достаточное давление масла. Вспомогательный насос включается при подаче сигнала на пуск или задействовании одного из электронагревателей, а при достижении ротором ТВД скорости 91% выключается. Вспомогательный насос смазки также работает во время цикла охлаждения турбины.

Для проверки автоматического включения вспомогательного насоса и срабатывания датчика в коллекторе насосов предусмотрен проверочный вентиль расположенный на щите манометров в отсеке вспомогательных механизмов. При его открытии давление смазочного масла в линии датчика падает до значения ниже предела его срабатывания (5,46 кг/см2). При этом автоматически должен включаться вспомогательный насос, и срабатывает предупредительная сигнализация «Вспомогательный насос в работе».

Аварийный насос, также смонтированный на крышке маслобака, предназначен для подачи смазочного масла в коллектор подшипников во время аварийной остановки и при выходе из строя вспомогательного насоса из-за прекращения подачи переменного тока или по другим причинам.

Датчик давления автоматически включит аварийный насос в любом случае, когда давление в коллекторе подшипников упадет ниже 0,42 кг/см2. Однако перед этим должен сработать датчик давления, который включит предупредительный сигнал о низком давления масла (0,91 кг/см2). Датчик давления автоматически выключит аварийный насос при достижении нормального давления в коллекторе смазки (1,4 кг/см2). Для проверки автоматического включения аварийного насоса и срабатывания датчиков давления, в коллекторе подшипников предусмотрен проверочный вентиль, расположенный на щите манометров в отсеке вспомогательных механизмов.

После насосов весь поток смазочного масла охлаждается в АВО. Далее весь поток масла идет через блок фильтров, состоящий из двух работающих поочередно фильтров со степенью очистки 5 мкм с перепускным клапаном между ними, что позволяет производить заменять фильтрующие элементы на работающем агрегате. Дифференциальный манометр, установленный на щите манометров. показывает перепад давления на фильтре. Если перепад давления достигнет 1,5 кг/см2, следует переключиться на второй фильтр следующим образом:

-открыть заполнительный клапан;

-когда масло покажется в смотровом стекле дренажной линии, переставить перепускной клапан;

-закрыть заполнительный клапан.

Чтобы сменить элементы на неработающем фильтре, необходимо открыть спускной клапан и слить масло из корпуса. Часть потока проходит через клапан-регулятор, сдвоенный фильтр со степенью очистки 3 мкм и используется для смазки полумуфт промежуточных валов между осевым компрессором и редуктором и между силовой турбиной и нагнетателем. Параллельно фильтру смазки полумуфт установлены дифференциальный манометр, датчик перепада, который подает сигнал тревоги на ГЩУ при достижении перепада давления на фильтре в 1,05 кг/см2.

Давление смазочного масла в коллекторе подшипников поддерживается на уровне 1,75 кг/см2 с помощью регулирующего клапана, установленного после главных масляных фильтров.

Для контроля температуры смазочного масла в коллекторе подшипников предусмотрены термореле. Термореле подает сигнал тревоги о высокой температуре масла. В напорном и сливных коллекторах подшипников установлены термопары, сигналы от которых поступают на индикатор температуры щита ТП. В маслобаке агрегата находится индикатор уровня масла и датчики уровня, высокого и низкого, которые включают сигнал тревоги в том случае, если уровень масла выходит из диапазона нормальных уровней.

Когда агрегат находится в резерве, температура смазочного масла поддерживается в пределах, требуемых для пуска турбины, электрическими нагревателями. Термореле низкой и высокой температуры масла в маслобаке регулирует работу погружных нагревателей, поддерживая температуру масла от 20° до 29°С. Реле нормальной температуры масла предусмотрено, для защиты турбины, препятствуя пуску турбины, если масло холодное.

ВНИМАНИЕ! Во время работы подогревателей и в цикле охлаждения вспомогательный насос должен работать, обеспечивая циркуляцию масла в системе.

Вся система смазки соединяется свечой с атмосферой. Объем системы смазки, включая бак, систему трубопроводов и ее компоненты, составляют приблизительно 8500л.

 

Дополнительное оборудование

Охлаждение масла

На компрессорных станциях используются два типа систем охлаждения масла: градирни и аппараты воздушного охлаждения (АВО масла).

Градирни в настоящее время редко используются на КС, главным образом, из-за трудностей их эксплуатации в зимний период, когда начинается интенсивное их обледенение, приводящее к снижению поступления воздуха в градирню и, как следствие, повышению температуры масла. Кроме того, применение градирен вызывает необходимость хорошей водоподготовки, повышенный расход воды, а также значительные расходы на проведение профилактических ремонтов градирен.

В системах АВО масла используются схемы с непосредственным охлаждением масла и схемы с использованием промежуточного теплоносителя. Как правило, схемы с использованием промежуточного теплоносителя применяются на установках импортного производства типов: ГТК-25И и ГТК-10И,

На КС широкое применение нашли аппараты отечественного и импортного производства типов АВГ, ЛФ, ПХ и ТЛФ с высоким оребрением трубок. Внутри трубок для увеличения теплоотдачи установлены турболизаторы потока.

Секции аппаратов состоят из горизонтально расположенных элементов охлаждени, которые смонтированы совместно с жалюзным механизмом на стальной опорной конструкции. Охладительные элементы имеют в трубном пространстве два хода по маслу. Подвод и отвод масла к охладительным элементам осуществляется по трубам. Над охладительной секцией для прокачки воздуха установлены два вентилятора.

Как правило, все ГПА к системам АВО масла имеют электроподогреватели, которые используются для предварительного подогрева масла перед пуском агрегата в работу до 25-30 °С. Подогрев масла в охладительной секции необходим также для предотвращения выхода из строя трубной доски, которая из-за повышенного сопротивления может деформироваться и в месте стыковки ее с секцией появляется утечка масла.

Перепад температур масла на входе и выходе ГПА, как правило, достигает величины 15-25 °С. Температура масла на сливе после подшипников должна составлять 65-75 °С. При температурах масла ниже 45 °С происходит срыв масляного клина и агрегат начинает работать неустойчиво. При температуре выше 85 °С срабатывает защита агрегата по высокой температуре масла.

 

Заключение

Литература

1. Машинист технологических компрессоров. Суринович В.К., Борщенко Л.И. М.: Недра, 1986г.

2. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Под редакцией Юфина В.А. М.: Недра, 1978г.

3. Эксплуатация газопроводов Западной Сибири. Крылов Г.В. и др. М.: Недра, 1985г.

4. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. Под ред. Дерцакяна А.К. М.: Недра, 1977г.

5. Газотурбинные перекачивающие установки. Ревзин В.С. М.: Недра, 1986г.

6. Турбинные установки и эксплуатация турбин. Денисов В.М., Попков В.Г., Ященко Ю.Г. М.: Машиностроение, 1971г.

7. Документация по АВГ масла.

8. Документация по неполнонапорному нагнетателю.

Чайковский техникум промышленных технологий и управления

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ»

на тему «Эксплуатация ГТК-25: система маслоснабжения турбины, система уплотнения нагнетателя»

Студент группы СЭГГ-41:

Киселев И.С

Преподаватель:

Латыпов К. М.

 

Чайковский 2013г.

Содержание

Введение

Глава 1. ГТК

1.1 Техническая характеристика ГТК-25

1.2 Типы газоперекачивающих агрегатов

1.3 Принцип работы газотурбинных установок

1.4 Система автоматики ГТК - 25

1.5 Система технического обслуживания и ремонта ГТК - 25

Глава 2. Система смазки турбины и уплотнения нагнетателя
2.1 Система смазочного масла
2.2 Система уплотнения нагнетателя
2.3 Дополнительное оборудование

Технический расчет

Заключение

Литература

 

Введение

Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в промышленные и центральные районы страны.

Оптимальный режим эксплуатации магистральных газопроводов заключается прежде всего в максимальном использовании их пропускной способности при минимальных энергозатратах на компремирование и транспортировку газа по газопроводу. В значительной степени этот режим определяется работой компрессорных станций (КС), устанавливаемых по трассе газопровода, как правило, через каждые 100-150 км. Длина участков газопровода между КС рассчитывается, с одной стороны, исходя из величины падения давления газа на данном участке трассы, а с другой - исходя из привязки станции к населенным пунктам, источникам водоснабжения, электроэнергии.

Оптимальный режим работы компрессорных станций в значительной степени зависит от типа и числа газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на станции, их энергетических показателей и технологических режимов работы.

Основными типами ГПА на КС в настоящее время являются: агрегаты с приводом от газотурбинных установок (ГТУ), электроприводные агрегаты и поршневые газомотокомпрессоры. Особенности работы газотурбинного привода в наилучшей степени, среди отмеченных типов ГПА, отвечают требованиям эксплуатации газотранспортных систем: высокая единичная мощность (от 6 до 25 МВт), небольшая относительная масса, блочно-комплектная конструкция, высокий уровень автоматизации и надежности, автономность привода и работа его на перекачиваемом газе. Именно поэтому этот вид привода получил наибольшее распространение на газопроводах (свыше 85% общей установленной на КС мощности агрегатов). Остальное приходится на электрический и поршневой виды привода. Именно поэтому в настоящей работе автор, исходя из опыта своей практики, основное внимание уделил рассмотрению особенностей использования на КС газотурбинного вида привода.

В связи с непрерывным ростом стоимости энергоресурсов в стране, увеличением себестоимости транспорта газа, невозобновляемостью его природных ресурсов, важнейшими направлениями работ в области трубопроводного транспорта газов следует считать разработки, направленные на снижение и экономию энергозатрат.

Решение этой важнейшей для отрасли задачи возможно как за счет внедрения газоперекачивающих агрегатов нового поколения с КПД 34-36% взамен устаревших и выработавших свой моторесурс, так и за счет повышения эффективности эксплуатации установленных на КС различных типов ГПА. Повышение эффективности эксплуатации газоперекачивающих агрегатов неразрывно связно с обеспечением необходимой энергосберегающей технологии транспорта газа, диагностированием установленного энергомеханического оборудования ГПА, выбором оптимальных режимов его работы, дальнейшим ростом общей технической культуры эксплуатации газопроводных систем в целом.

Мощная и разветвленная сеть магистральных газопроводов с тысячами установленных на них газоперекачивающих агрегатов, многие из которых уже выработали свой моторесурс, обязывают эксплуатационный персонал компрессорных цехов и производственных предприятий по обслуживанию газопроводов детально знать технику и технологию транспорта газов, изучать опыт эксплуатации и на основе этого обеспечить прежде всего работоспособность и эффективность эксплуатации установленного энергомеханического оборудования КС.

 

Глава 1. ГТК