Нагнетатели природного газа предназначены для его перекачки (транспортировки) от месторождений к местам потребления.
Рис.5. Нагнетатель природного газа:
1,12 - уплотнения, 2,11 - опорные подшипники, 3 - торсионный вал,
4 - корпус, 5,8 - крышки, 6 - элементы статора, 7 - ротор,
9 - рабочие колеса первой и второй ступеней, 10 - упорный подшипник,
13,15 - камеры для выхода и входа газа, 14 - межступенная диафрагма
Нагнетатель породного газа представляет собой компрессор центробежного типа (рис.5). Массивный корпус нагнетателя с торцов закрыт крышками 5 и 8. Внутри корпуса слагаются детали статора 6, образующие проточную часть, ротор 7 с двумя рабочими колесами 9 центробежного типа. Ротор опирается на опорные подшипники 2 и 11. В осевом направлении фиксируется упорным подшипником 10. Ротор нагнетателя жесткий. В местах прохода ротора через крышки 5 и 8 корпуса нагнетателя расположены концевые уплотнения 1 и 12, предотвращающее утечки из него газа. Ротор нагнетателя соединен с ротором газовой турбины торсионным валом 3.
Газ из магистрали попадает в камеру 15, расположенную перед первой ступенью нагнетателя, через приваренный сбоку на цилиндрической поверхности его корпуса патрубок. Пройдя рабочее колесо 9, газ направляется в межступенную диафрагму 14, а затем в рабочее колесо второй ступени. За второй ступенью из камеры 13 через второй патрубок, также приваренный к цилиндрической поверхности корпуса нагнетателя, газ уходит в напорный участок газопровода.
Нагнетатель обеспечивает перекачку природного газа по магистральным газопроводам, рассчитанным на давление 7,6—10 МПа, Степень повышения давления газа в двух ступенях нагнетателя составляет 1,44.
|
|
Для привода таких нагнетателей используют ГТУ, выполненные на основе авиационного двигателя, который является генератором рабочего тела для силовой турбины, приводящей во вращение ротор нагнетателя.
Масло к подшипникам ГТУ и нагнетателя подается двумя насосами, один из которых приводится в действие ротором нагнетателя, а второй ротором ГТУ.
Для охлаждения масла служат воздушные теплообменники.
Пуск установки, выход на рабочий режим и его поддержание осуществляются автоматически.
Практическая работа № 20
Тема: Изучение схем вспомогательных систем центробежных нагнетателей
Цель: Актуализация теоретических знаний о вспомогательных системах центробежных нагнетателей.
Теоретические сведения
Система маслоснабжения компрессорной станции включает в себя две маслосистемы: общецеховую и агрегатную.
Общецеховая маслосистема (рис.80), предназначенная для приема, хранения и предварительной очистки масла перед подачей его в расходную емкость цеха. Эта система включает в себя: склад ГСМ 1 и помещение маслорегенерации 3. На складе имеются в наличии емкости 2 для чистого и отработанного масла. Объем емкостей для чистого масла подбирается исходя из обеспечения работы агрегатов сроком не менее 3 месяцев. В помещении склада ГСМ устанавливается емкость отрегенерированного масла и емкость отработанного масла, установка для очистки масла типа ПСМ-3000-1, насосы для подачи масла к потребителям, а также система маслопроводов с арматурой.
Рис. 80. Общецеховая маслосистема:
|
|
1 - склад ГСМ; 2 - емкости масляные; 3 - помещение маслорегенерации; 4 - газоперекачивающие агрегаты; 5 - маслобак ГПА; 6 - маслопроводы; 7 - аварийная емкость
После подготовки масла на складе ГСМ и проверки его качества, подготовленное масло поступает в расходную емкость. Объем расходной емкости выбирается равным объему маслосистемы ГПА, плюс 20 % для подпитки работающих агрегатов. Эта расходная емкость, оборудованная замерной линейкой, используется для заправки агрегатов маслом. Для газотурбинных ГПА применяется масло марки ТП-22С или ТП-22Б. Для организации движения масла между складом ГСМ и расходной емкостью, а также для подачи к ГПА чистого масла и откачки из него отработанного масла их соединяют с помощью маслопроводов. Эта система должна обеспечивать следующие возможности в подаче масла:
- подачу чистого масла из расходного маслобака в маслобак ГПА, при этом линия чистого масла не должна иметь возможность смешиваться с отработанным маслом;
- подачу отработанного масла из ГПА только в емкость отработанного масла;
- аварийный слив и перелив масла из маслобака ГПА в аварийную емкость. Для аварийного слива необходимо использовать электроприводные задвижки, включаемые в работу в автоматическом режиме, например, при пожаре.
На рис. 81 приведена схема маслосистемы для агрегата ГТК-25И фирмы "Нуово-Пиньоне", которая включает в себя: смазочную систему, систему управления и гидравлическую систему, обеспечивающую подачу масла высокого давления на привод стопорного и регулирующего клапанов топливного газа, узла управления поворотными сопловыми лопатками ТНД, а также подачу масла в систему уплотнения центробежного нагнетателя.
|
|
Смазочная система ГПА включает в себя три масляных насоса 6 (главный, вспомогательный и аварийный), маслобак 1 с напорными и сливными трубопроводами 9, предохранительный клапан 7, охладитель масла 2, два основных фильтра со сменными фильтрующими элементами 3, электрический подогреватель 8, датчики давления, температуры и указателей уровня масла.
Работа смазочной системы осуществляется следующим образом: после включения вспомогательного масляного насоса, масло под давлением начинает поступать из маслобака 1 в нагнетательные линии. Основной поток масла поступает к маслоохладителям 2, откуда после охлаждения оно подается к основным масляным фильтрам 3. Дифманометр, установленный на фильтрах, указывая на перепад давления до и после фильтров, характеризует степень их загрязнения. При достижении перепада давлений масла на уровне примерно 0,8 МПа, происходит переключение работы на резервный фильтр; фильтрующие элементы на работающем фильтре заменяются.
Очищенное масло после фильтров поступает на регуляторы давления 5, которые обеспечивают подачу масла на подшипники и соединительные муфты "турбина-редуктор" и "турбина-нагнетатель" с необходимым давлением.
Рис. 81. Смазочная система ГТК - 25И:
1 - маслобак; 2 - охладитель масла; 3 - фильтры масляные; 4 - фильтры масляные муфт; 5 - регулятор давления; 6 - маслонасосы; 7 - предохранительный клапан; 8 - подогреватель; 9 - маслопроводы
Из подшипников масло по сливным трубопроводам поступает обратно в маслобак 1. Термосопротивления, установленные на сливных трубопроводах, позволяют контролировать температуру подшипников турбоагрегата и центробежного нагнетателя.
Количество масла в баке контролируется при помощи специального уровнемера, соединенного с микровыключателем датчика минимального и максимального уровня. Сигналы датчика введены в предупредительную сигнализацию агрегатной автоматики. Контроль за уровнем масла в маслобаке осуществляется и визуально с помощью уровнемерной линейки, установленной на маслобаке.
Работа системы уплотнения центробежного нагнетателя основана на использовании принципа гидравлического затвора, обеспечивающего поддержание постоянного давления масла, на 0,1-0,3 МПа превышающего давление перекачиваемого газа.
Масло к винтовым насосам уплотнения поступает из системы маслоснабжения ГПА. В систему уплотнения нагнетателя входит (рис. 82): регулятор перепада давления 3, обеспечивающий постоянный перепад давления масла над давлением перекачиваемого газа, аккумулятор 2, обеспечивающий подачу масла в уплотнения в случае прекращения его подачи от насосов (при исчезновении напряжения), поплавковые камеры 4, служащие для сбора масла, прошедшего через уплотнения и газоотделитель 5, предназначенный для отбора газа, растворенного в масле.
При работе ГПА масло высокого давления после насосов 8 по маслопроводу поступает на вход регулятора перепада давления 3. После регулятора 3 оно поступает в аккумулятор 2 и далее по двум маслопроводам 7 к уплотнениям 6 центробежного нагнетателя 1. После уплотнений масло сливается в поплавковые камеры 4, по мере заполнения которых оно перетекает в газоотделитель 5, где происходит выделение газа, растворенного в масле. Очищенное от газа масло возвращается в основной маслобак, а выделившийся из масла газ через свечу отводится в атмосферу.
Одним из важнейших элементов системы уплотнений являются непосредственно масляные уплотнения. Различают в основном два типа уплотнений: щелевые и торцевые. О качестве работы системы уплотнений судят по интенсивности поступления масла в поплавковую камеру. Быстрое ее заполнение маслом при закрытом сливе свидетельствует о повышенном расходе масла через уплотнения.
Рис. 82. Система уплотнения центробежного нагнетателя:
1 - центробежный нагнетатель; 2 - аккумулятор; 3 - регулятор перепада давления; 4 - поплавковая камера; 5 - газоотделитель;
6 - масляное уплотнение (торцевое); 7 - маслопровод высокого давления; 8 - винтовые насосы
На компрессорных станциях для очистки турбинного масла применяются маслоочистительные машины типов ПСМ-1-3000, CM-1-3000, НСМ-2, НСМ-3, CM-1,5, которые могут работать в зависимости от степени загрязнения масла как по схеме очистки, так и по схеме осветления регенерируемого масла. Принципиальная схема маслоочистительной машины типа ПСМ-1-3000 приведена на рис. 83. По этой схеме загрязненное масло, пройдя фильтр грубой очистки 8, шестеренчатым насосом 7 через электроподогреватель 5 подается в очистительный вращающийся барабан 9, где из масла происходит выделение механических примесей и воды. В нижней части барабана масло под действием центробежных сил поступает на разделительные тарелки 10. Вода, имеющая большую плотность, чем масло, центробежной силой отбрасывается на периферию и под действием непрерывно поступающего в барабан масла попадает в водяную полость маслосборника 3. Очищенное масло по кольцевому каналу сливается в вакуум-бак 4. Шестеренчатым насосом 7 масло из вакуум-бака подается на фильтр 1, откуда оно выходит уже полностью очищенным. При работе маслоочистительной машины механические примеси оседают на стенках барабана 9.
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.
Рис. 83. Маслоочистительная машина ПСМ-1-3000:
1 - фильтр-пресс; 2 - маслосборник; 3 - водяная полость маслосборника; 4 - вакуум-бак; 5 - электроподогреватель; 6 - вакуум-насос; 7 - шестеренчатый насос; 8 - фильтр грубой очистки; 9 - барабан; 10 - разделительные тарелки
Конструктивное исполнение таких аппаратов представлено на рис. 84. Секции аппаратов 3 состоят из горизонтально расположенных элементов охлаждения 4, которые смонтированы совместно с жалюзным механизмом 5 на стальной опорной конструкции 6. Охладительные элементы 4 имеют в трубном пространстве два хода по маслу. Подвод и отвод масла к охладительным элементам осуществляется по трубам 8. Над охладительной секцией 4 для прокачки воздуха установлены два вентилятора 2.
Рис. 84. Аппарат воздушного охлаждения типа ЛФ
Как правило, все ГПА к системам АВО масла имеют электроподогреватели 7, 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.
Защита по давлению масла смазки. Эта защита останавливает агрегат при падении давления масла в смазочных системах турбины и нагнетателя ниже установленных величин (< 0,2 кг/см). Низкое давление масла смазки может нарушить условия смазки и вызвать разрушение подшипников ГПА. Поэтому необходимо проверить включение защиты по маслу. Измерение давления производится электроконтактными манометрами (ЭКМ). При падении давления смазки подшипников стрелка манометра замыкает контакты, выдавая через реле на главный щит управления (ГЩУ) сигнал "Аварийное давление масла". Одновременно с аварийным сигналом должен включаться резервный масляный насос (РМН), обеспечивая давление в смазочной системе не менее 0,4 кг/см.
Защита по осевому сдвигу роторов. Эта защита срабатывает, останавливая агрегат, при увеличении давления масла в системе защиты по осевому сдвигу выше установленных величин. При осевом сдвиге возможно задевание вращающихся деталей агрегата за неподвижные и разрушение отдельных узлов агрегата.
Масло (воздух) к реле осевого сдвига (РОС) турбокомпрессора, силовой турбины и нагнетателя поступает через шайбы диаметром 3 мм, а сливается через зазоры между соплами реле и упорными дисками на валах агрегата. Давление масла на ЭКМ должно составлять 1,2-1,8 кг/см (давление воздуха при гидропневматической системе регулирования должно составлять 0,3-0,6 кг/см). Изменение давления масла, которое происходит при осевом сдвиге ротора, фиксируется электроконтактными манометрами системы защиты. Контакты на манометрах (ЭКМ) должны срабатывать при повышении давления масла до 3-3,5 кг/см (или превышении давления по воздуху свыше 1 кг/см), при этом на ГЩУ подается аварийный сигнал "Авария по осевому сдвигу".
Защита по перепаду между маслом уплотнения и газом в полости нагнетателя (защита "масло-газ"). Для предотвращения протечек газа по валу из нагнетателя в машинный зал применяется система уплотнения нагнетателя. С этой целью к торцевому уплотнению, совмещенному с опорным вкладышем подшипника нагнетателя, подается масло с давлением на 1,0-1,5 кг/см больше давления газа в нагнетателе. Для поддержания постоянной разности давления между маслом и газом применен регулятор перепада давления (РПД). Защита по перепаду давления "масло-газ" осуществляется с помощью дифференциального реле давления типа РДД-1М, осуществляющего электрическую блокировку и автоматическое переключение с рабочего винтового масляного насоса уплотнения (ВМНУ) на резервный при снижении перепада давления, а также остановку агрегата с отключением нагнетателя от газопровода при полном исчезновении перепада.
Таким образом, при проверке защиты по перепаду "масло-газ" проверяют резервирование насосов (т.е. включение резервного насоса при отключении работающего ВМНУ). При отключении электродвигателей обоих ВМНУ, после установленной выдержки времени, должна срабатывать защита по уменьшению перепада давления в уплотнении. При этом должен закрыться кран № 4 и включиться сигнал на ГЩУ "Аварийный перепад "масло-газ". При проверке работы РПД следят, чтобы давление масла все время было выше давления газа на 1,0-1,5 кг/см. Необходимо проверить также, что при выключенном ВМНУ кран № 4 нельзя открыть ключом управления. Сигнал об открытии крана № 4 включает защиту по перепаду.
При проверке защиты и сигнализации ГПА необходимо произвести опрессовку масляной системы уплотнения нагнетателя. Предохранительный клапан в клапанной коробке ВМНУ ограничивает максимально допустимое давление на уровне 8,0 МПа при максимальном рабочем давлении насоса 6,4 МПа. При максимальном рабочем давлении ВМНУ 7,5 МПа, предохранительный клапан настраивают на максимальное давление 8,8 МПа.
Кроме этого, необходимо проверить защиту по низкому давлению уровня масла в аккумуляторе, системы уплотнения "масло-газ", а также работу кранов обвязки нагнетателя. Убедиться, что при перепаде давления на кране № 1 больше 0,2-0,3 МПа краны № 1 и 2 нельзя открыть ключом управления.
Задание
1. Изучить теоретическую часть.
2. Начертить и рассказать о работе вспомогательных систем.
3. Описать порядок обслуживания систем.
Практическая работа №21