Материал лопаток: сопловых первой ступени – кобальтовый сплав FCX414, сопловых второй ступени – сталь N155, рабочих первой ступени – никелевый сплав УN738; рабочих второй ступени – никелевый сплав N500.
8. Турбины имеют развитую систему воздушного охлаждения. На воздухоохлаждаемый сопловой аппарат первой ступени расходуется около 2% воздуха. Рабочие лопатки неохлаждамые. Охлаждение дисков турбин постоянно контролируют по их температуре. Полости корпусов подшипников запираются воздухом соответствующего давления.
9. Надежная работа регулируемого соплового аппарата силовой турбины (РСА СТ) осуществляется за счет подбора пары трения (карбид – стеллит) и подпружиненных штоков. Цапфы не охлаждаются.
10. Газотурбинную установку запускают с открытым РСА СТ до достижения номинальных оборотов турбины компрессора (холостой ход). Затем нагружение осуществляется за счет прикрытия РСА и открытия топливного клапана.
11. Использование электронной системы управления «Спидтроник» на полупроводниковых элементах.
12. Применение электрических и механических автоматов безопасности для защиты роторов от разгона.
13. Подшипники №1 и №4 0 опорно-упорные, №2 и №3 – опорные Упорные колодки – с выравниванием нагрузки.
14. Охлаждение масла осуществляется жидкостными горизонтальными охладителями, встроенными в переднюю часть рамы – маслобака. Над ними на раме располагаются маслонасосы, пусковое устройство с редуктором, узлы системы регулирования и защиты, КИП.
15. Во многих случаях ГТУ снабжаются генератором собственных нужд, приводимым от вала турбины привода компрессора. В этом случае осуществляется программа регулирования nт.к.=const.
16. Противообледенительная система входного тракта компрессора использует подмешивание либо выхлопных газов, либо горячего воздуха после компрессора (tт»300°С.).
17. Корпус ГТУ передает усилия на опорную раму с помощью гибких опор.
18. Конструкция ГТУ предполагает или открытую установку («пэкидж») или индивидуальные здания – укрытия. Возможно и общее здание.
19. Агрегаты приспособлены для осмотра с помощью эндоскопов. Фирма ведет постоянную работу над повышением их ремонтопригодности.
20. Газотурбинные установки серии MS5002 для газопроводов комплектуют нагнетателями нагнетателями фирм «Нуово-Пиньоне», «Ингерсолл-Рэнд», «Купер-Бессемер» (США), «Кларк», «Кредо Луар».
ГТУ серии MS5002 располагаются на невысокой жесткой раме, пред которой монтируют передний блок в виде маслобака с установленным на нем вспомогательным оборудованием общей массой около 14 т. Шестнадцатиступенчатый осевой компрессор имеет за четвертой и десятой ступенями камеры отбора воздуха. Вокруг осевого компрессора расположен кольцевой корпус секционной КС, в связи с чем входной патрубок смещен влево. Длинные направляющие лопатки компрессора объединяют в пакеты. Двенадцать секций противоточной КС соединены пламеперекидными патрубками. Камеры имеет 2 запальные свечи, убирающиеся из зоны горения во время работы ГТУ.
Корпус турбины выполнен из жаропрочного чугуна. Охлаждаемые сопловые лопатки первой ступени объединены в 12 точнолитых сегментов по 5 штук в каждом. На роторе ТВД отсутствуют дефлекторные диски – полости для воздуха статором. Охлаждающий воздух распределяется к дискам ТВД в диафрагме второй ступени. Выходной патрубок турбины имеет жесткий внутренний каркас, так как в нем располагаются подшипники. Опорные подшипники №3 и №4 -–сегментные, пятиклиновые, №1 и №2 – с эллиптической расточкой.
В конструкции ГТУ серии MS5002 уделено много внимания удобству эндоскопии и замене отдельных деталей и узлов без больших разборочных работ.
Газотурбинная установка состоит из двух, механически несвязанных между собой турбин (турбина высокого давления – для привода воздушного компрессора и силовой турбины – для привода газового нагнетателя); воздушного компрессора, камеры сгорания, воздухоподогревателя, пускового турбодетандера, а также систем смазки, регулирования, защиты и управления, обеспечивающих нормальную работу и обслуживание установки.
Воздух из атмосферы через фильтры засасывается и сжимается осевым компрессором. Затем поступает в воздухоподогреватель, где его температура повышается за счет тепла отработавших в турбине продуктов сгорания. Подогретый воздух направляется в камеру сгорания, куда подводится и топливо. Продукты сгорания из камеры сгорания направляются в турбину высокого давления, мощность которой используется для привода осевого компрессора. Далее продукты сгорания попадают в силовую турбину, вращающую нагнетатель. После турбины продукты сгорания проходят через воздухоподогреватель, отдавая часть тепла воздуху на подогрев и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.
Пуск агрегата осуществляется пусковым турбодетандером, работающем на перекачиваемом по магистрали газе. Рабочим теплом является перекачиваемый природный газ.
Обе турбины выполнены одноступенчатыми, с консольно расположенными дисками. Консольное расположение дисков требует наличия довольно больших масс в центральной части роторов.
В турбокомпрессорном блоке это обеспечивается барабаном компрессора, а на роторе силовой турбины предусматривается специальное утолщение в средней части.
Температура газов на выходе в ТВД-1058К, поэтому необходимо охлаждать лопатки турбины. Для охлаждения турбины высокого давления воздух подводится в камеру через трубу. При выходе из этой камеры воздух разветвляется на два потока: один направляется к уплотнениям для их запирания и охлаждения центральной части диска, другой – по воздухопроводу подводится к диску. Затем через специальные отверстия воздух обдувает хвостовую часть лопаток и тем самым осуществляет охлаждение левой стороны диска турбины высокого давления. Правая сторона диска этой турбины и диск другой турбины охлаждаются аналогично из камер, куда воздух подводится по турбопроводу.
Обе турбины размещаются в одном литом корпусе, причем их направляющие лопатки крепятся в соответствующих полукольцах обоймы, опирающихся на наружный корпус. Корпус турбин связан с выхлопным патрубком диффузора, который сокращает потери с выходной скоростью.
Корпус турбины покрыт внутренней тепловой изоляцией, имеющей по внутреннему контуру тонкую металлическую оболочку обоймы. Такая изоляция позволяет иметь довольно низкую температуру корпуса и тем самым сокращает время его прогрева при запусках установки.
Воздушный компрессор осевого типа имеет 15 ступеней. Рабочие лопатки компрессора размещаются на барабанном роторе с приваренными концевыми частями. Корпус компрессора выполнен литым с одним вертикальным разъемом. Направляющие лопатки крепятся непосредственно в корпусе. Для увеличения эффективности компрессора за его проточной частью имеется развитый радиальный диффузор, переходящий в выхлопной патрубок. Для предотвращения помпажа в компрессоре предусмотрен противопомпажный клапан, обеспечивающий на опасных режимах сброс воздуха в атмосферу.
Камера сгорания выносная, прямоточная, состоит из корпуса, фронтового устройства с горелками, огневой части и смесительного устройства. Вся турбогруппа смонтирована на общей сварной раме маслобака.
Воздухоподогреватель трубчатый выполнен заодно с дымовой трубой.
Пусковой турбодетандер установлен на блоке переднего подшипника компрессора, соединяется с ротором турбины высокого давления зубчатой передачей и снабжен расцепным устройством.
Соединение роторов нагнетателя и газовой турбины осуществляется при помощи промежуточного вала с зубчатыми соединительными муфтами. Масляная система агрегата состоит из главного маслонасоса, установленного на валу турбины высокого давления, пускового электронасоса, резервного электронасоса, насосов уплотнения нагнетателя, маслобака, маслопровода с арматурой, подогревателя масла и фильтров тонкой очистки.
Система управления, регулирования и защиты агрегата обеспечивает [3] :
- поддержание заданной частоты вращения;
- поддержание перепада давлений « масло - газ » в уплотнениях;
- поддержание на всех режимах в статике и динамике температуры газа перед турбиной в допустимой зоне;
- предотвращение помпажных и близких к ним режимов;
- поддержание допустимой температуры масла на всех режимах и при любой температуре наружного воздуха;
- предотвращение попадания газа в мануал;
- управление операциями пуска и остановка.
Пуск, загрузка и управление агрегатом осуществляется автоматически с центрального щита управления.
1.6 Система контроля за работой турбины
Система контроля и управления предназначена для ГТУ с центробежными нагнетателями природного газа и может быть использована для основного и резервного агрегатов при их последовательной или параллельной работе.
Система может работать с гидравлическими и пневматическими системами регулирования и позволяет осуществить:
- автоматический пуск агрегата и дистанционное управление режимами его работы;
- нормальный и аварийный остановы агрегатов;
- световую и звуковую сигнализацию отклонения параметров работы от номинальных;
- аварийную сигнализацию;
- технологическую сигнализацию;
- режимную сигнализацию;
- избирательный контроль и цифровую регистрацию технологических параметров.
Внешней функцией системы регулирования ГТУ является поддержание на заданном уровне режимных параметров: частоты вращения, степени сжатия и расхода перекачиваемого газа.
Внутренней функцией системы регулирования и защиты ГТУ является поддержание в допустимом диапазоне эксплуатационных параметров: