Диссертация (1173009), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Поэтому основным направлением снижения энергетическихиздержекявляетсяоптимизацияработыосновногоивспомогательногооборудования компрессорных станций.Энерготехнологическимоборудованием,обеспечивающимсжатие(компримирование) технологического газа, при этом потребляющим основноеколичество энергетических ресурсов при магистральном транспорте природногогаза, являются газоперекачивающие агрегаты.
Газоперекачивающий агрегатвключает в себя центробежный газовый компрессор (нагнетатель), привод(газотурбинный,электрический,поршневой)иоборудованиедляихфункционирования.Паркгазоперекачивающихагрегатовсгазотурбиннымприводом,используемых на дожимных компрессорных станциях, а также КС магистральныхгазопроводов и подземного хранения газа, в настоящее время включает в себяболее 60 типоразмеров энергопривода центробежных нагнетателей, около 100технологическихмодификацийцентробежныхкомпрессоров,изкоторыхвозможно составить более 150 комбинаций «привод – компрессор» [59, 90].41Внастоящееэксплуатируетсявремяболее3850накомпрессорныхстанцияхгазоперекачивающихЕСГагрегатовРоссиисуммарноймощностью 46,7 тыс.
МВт. В структуре парка ГПА основным типом приводаявляется газотурбинный двигатель – 87,2 % от общей мощности, электрическиеприводы составляют 12,3 % и поршневые – 0,5 % [7]. Стоит отметить, чтоколичествоГПАсэлектрическимипоршневымприводомпостоянносокращается. Связано это с высокими эксплуатационными затратами и их низкойэффективностью [97].Парк газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом включаетболее 20 различных типов ГТУ с единичной мощностью от 2,5 МВт до 50 МВт.Паспортные значения эффективного КПД для ГТУ составляет от 24 % до 41 %.Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом структурированы почислу агрегатов следующим образом: авиационные ГПА – 40 %, стационарныеГПА – 30 %, судовые ГПА – 20 %, импортные ГПА – 10 % [90].Анализ затрат природного газа на собственные технологические нужды,структура парка ГПА по мощности и распределение газотурбинных двигателей потипу свидетельствует о необходимости повышении эффективности работы иэксплуатационных параметров авиационных ГТУ, как о важном направленииснижения энергетических затрат магистрального транспорта газа.Авиационные ГТУ, в отличие от стационарных, конструируются ипроизводятся на основе конверсии авиационных прототипов с использованиемавиационных технологий и конструкторских решений.
Для них характернынизкие массогабаритные показатели, сложность конструкции и, как следствие,невозможность ремонта на месте эксплуатации: ремонт возможен только вусловиях завода изготовителя или специальной ремонтной базы [34, 35].Стационарные ГТУ проектируются для эксплуатации в заранее определенныхусловиях, с возможностью ремонтного обслуживания на месте эксплуатации и безстрогих требований к массогабаритным показателям.В качестве объекта исследования был выбран самый распространенныйгазотурбинный газоперекачивающий агрегат авиационного типа – ГПА-Ц-16.42Данныйтипагрегатовбылразработанв1970–егодыСумскиммашиностроительным научно–производственным объединением. В настоящеевремя на компрессорных станция ЕСГ страны эксплуатируется более 600 единицГПА-Ц-16, что составляет по суммарной мощности более 50 % от всех ГПАавиационного типа [20].Особенностьюисполнение.Агрегатданногоагрегатаполностьюявляетсяунифицированегоиблочно–модульноепредставляетсобойконструкцию, состоящую из окончательно собранных функциональных блоков исистем, поставляемых на компрессорные станции в полной заводской готовности.Конструктивно агрегат представляет собой установку, все оборудование которойразмещено в отдельных блоках (рисунок 1.6).1 – камера всасывания; 2 – шумоглушитель на входе; 3 – устройство воздухоочистительное;4 – блок маслоагрегатов; 5 – утилизатор тепла;6 – шумоглушители выхлопа; 7 – диффузор;8 – опора выхлопной шахты; 9 – отсек ЦБК; 10 – отсек пожаротушения;11 – блок маслоагрегатов.Рисунок 1.6 – Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16Газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16 предназначен для обеспечениятранспорта природного газа по магистральным газопроводам, центробежный43нагнетатель спроектирован на рабочее давление 7,5 или 9,9 МПа (соответственномодификации ГПА-Ц-16/76 и ГПА-Ц-16/100).В качестве привода нагнетателя используется газотурбинный двигательавиационноготипаНК-16СТ.ПаспортныехарактеристикидвигателяНК-16СТ представлены в таблице 1.2 [29].
Двигатель был создан на базеавиационного двигателя НК-8-2У, использовавшегося качестве привода длягражданских самолетов ТУ-154 и его различных модификаций.Таблица1.2 – Паспортные характеристики двигателя НК-16СТПараметрНоминальная мощность на приводном валу свободной турбины, кВтЭффективный КПД двигателя на режиме номинальной мощности, %Максимальная мощность на выходном валу СТ (при снижении температурывоздуха на входе в двигатель ниже минус 6 0С), кВтЭффективный КПД при максимальной мощности, %Температура воздуха на входе в двигатель, 0САтмосферное давление, кгс/см2Гидравлические потери полного давления, мм вод.ст:– в системе всасывания– в системе выхлопаЧастота вращения ротора НД, об/минЧастота вращения ротора ВД, об/минЧастота вращения ротора СТ, об/минМаксимальная частота вращения ротора СТ, об/мин,не болееМинимальная частота вращения ротора СТ, об/мин,не менееТемпература газа перед СТ, 0С, не более:– на режиме максимальной мощности (16000 кВт)– при запускеОтбор воздуха на нужды ГПА, кг/с, не более:– за компрессором НД– за компрессором ВДЗначение16000291920031,5+151,0332005755270 ± 506910 ± 7053005565397563050022Рассмотрим особенности конструкции газотурбинного двигателя с точкизрения загрязнения проточной части осевого компрессора.
Проточная частьдвигателя состоит из входного направляющего аппарата, выравнивающего потокциклового воздуха и направляющего его под нужным углом на лопаткидвухконтурного осевого компрессора, состоящего из четырехступенчатогокомпрессора низкого давления и шестиступенчатого компрессора высокогодавления, кольцевой встроенной камеры сгорания и трехступенчатого турбинногоблока. Турбины высокого и низкого давления (ТВД и ТНД) приводят в движение44соответственно КВД и КНД, а свободная или силовая турбина предназначена дляприведения нагнетателя в движение.Очистка циклового воздуха от загрязнений, содержащихся в нем,происходит в комплексном воздухоочистительном устройстве. Данный элементГПА имеет многоцелевое назначение.
Она обеспечивает очистку цикловоговоздуха от пыли и атмосферных осадков; защиту от шума, создаваемогодвигателем; подогрев циклового воздуха для предохранения самой системы идвигателяотобледенения;подводцикловоговоздухаспараметрами,обеспечивающими устойчивую работу компрессоров двигателя.В соответствии со своим функциональным назначением система подводациклового воздуха ГПА-Ц-16 объединяет в себе следующий комплекс устройств:комплексное воздухоочистительное устройство 3; блок шумоглушения 2;всасывающуюкамеру1срасположеннымвнейконфузорнымвоздухозаборником (рисунок 1.6).Комплексное воздухоочистительное устройство предназначено для очисткиот пыли и других механических включений циклового воздуха, поступающего изатмосферы в компрессор приводного газотурбинного двигателя.
На агрегатеприменена одноступенчатая очистка циклового воздуха с помощью жалюзийныхинерционных пылеуловителей, в которых очистка от частиц пыли происходитпод действием инерционных сил. Инерционные пылеуловители обладают рядомпреимуществ перед другими устройствами очистки воздуха. Инерционныежалюзийные пылеуловители имеют минимальное гидравлическое сопротивление,ограниченные габариты, большую производительность и одинаково эффективноочищают цикловой воздух при любой имеющей место в практике эксплуатациигазоперекачивающих агрегатов запыленности. Для защиты двигателя от низкогодавления на входе в случае низкой пропускной способности фильтр элементов наКВОУ смонтированы байпасные клапаны, открывающиеся автоматически придостижении давления разряжения в 785 Па.ВоздухоочистительноевышеперечисленнымустройствотехническимГПА-Ц-16требованиямисозданоудовлетворяетизусловия45максимального расхода воздуха 102 кг/с при гидравлическом сопротивление неболее 687 Па.Блок шумоглушения, состоящий из двух шумоглушителей пластинчатоготипа, предназначен для снижения уровня звукового давления до величины 80 дБна частоте 1 кГц.
Очищенный в КВОУ воздух, пройдя через блокшумоглушителей, поступает в камеру всасывания и затем через воздухозаборноеустройство,состоящееизлемнискатыиконфузора,установленныхвпромежуточном блоке, подается на вход в двигатель.Резюмируя информацию о защите осевого компрессора двигателя НК-16СТот загрязнений, стоит отметить, что, как и для любого другого ГГПА, важнуюроль в этом процессе будет играть КВОУ. И система фильтров, установленная наГПА-Ц-16, при современном уровне развития технологий кажется устаревшей.Инерционный фильтр вне зависимости от исполнения имеет класс не выше G4(эффективность по синтетической пыли не более 90 %).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
