Обслуживание во время работы

Подготовка к пуску

Подготовка двигателя к пуску начинается с его общего внешнего осмотра и узлов, подвергавшихся переборке. Непосредст­венно перед пуском ГТУ необходимо:

· проверить и довести до рабочего уровня топлива, масла, воды в расходных емкостях;

· слить отстой воды из масляных и, топливных цистерн, прове­рить соленость отстоявшей воды;

· проверить положение клапанов и кранов на масляных фильт­рах ГТД, и редуктора;

· подготовить к действию топливную систему;

· подать питание на станцию управления;

· подогреть масло в расходных цистернах до 40... 50°С;

· включить масляный пусковой (резервный) насос. Проверяют наличие и подход масла к подшипникам;

· замерить осевой разбег в упорных подшипниках: обычно он должен оставлять 0,4... 0,8мм;

· включить насос пускового топлива с работой его на байпас; при необходимости выпустить воздух из трубопроводов и аппаратов;

· включить насос циркуляционной воды на масло- и воздухоохладитель, воду на охлаждения корпусов турбин;

· снять чехлы с шахты забора воздуха и дымовой трубы;

· провернуть валоповоротным устройством на два-три оборота роторы турбокомпрессоров и валопровод; убедиться в отсутствии задевания лопаток роторов о корпус (путем прослушивания специальными слуховыми трубками).

Пуск

Пуск - наиболее ответственная операция при эксплуа­тации ГТД, когда за короткое время происходит быстрое и значитель­ное по величине изменение всех параметров двигателя, в первую очередь температуры его элементов. С некоторым упрощением пуск можно рассматривать состоящим из трех этапов:

I - раскрутка ротора турбокомпрессора стартером до частоты вращения, при которой расход воздуха обеспечивает горение топлива;

II - совместная раскрутка ротора компрессора стартером и тур­биной после начала горения топлива;

III - дальнейшая раскрутка ротора компрессора турбиной после отключения стартера.

Система пуска судовой ГТУ обеспечивает выведения установки на такой режим, при котором ГТД работает при некоторой установив­шейся частоте вращения, а мощность развиваемая на валу пропуль­сивной турбины, близка к нулю. Такой режим называются режимом холостого хода.

Соответствующие этому режиму расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, и частота вращения ротора турбокомпрессора назы­вается расходом топлива и частотой вращения холостого хода.

При дальнейшем увеличении частоты вращения турбокомпрес­сора турбина принимает на себя всю нагрузку, обусловленную затра­тами мощности на сжатие воздуха в компрессоре и потерями энергии на трение в подшипниках, а пусковой двигатель отключается от рото­ра турбокомпрессора при помощи специальной муфты, называемой обгонной. После отключения пускового двигателя разгон ротора тур­бокомпрессора до режима холостого хода осуществляется при помо­щи турбины, так называемый «горячий разгон». Когда, при минималь­ном устойчивом режиме работы турбокомпрессора, мощность развиваемая пропульсивной турбиной позволяет стронуть линию валопровода и привести во вращение гребной винт, производят байпасирование пропульсивной турбины, направляя часть газа в обвод ее, в атмосферу или непосредственно в регенератор.

После достижения ротором турбокомпрессора частоты враще­ния холостого хода дальнейшим увеличением подачи топлива в каме­ру сгорания может быть осуществлен переход к любому другому устой­чивому режиму работы ГТД.

Ограничение температуры газа за камерой сгорания и соответ­ствующее ограничение подачи топлива в камеру при пуске имеет це­лью не только предохранение лопаточного аппарата турбины от чрез­мерного перегрева, но и предотвращает возникновение явлений помпажа в компрессоре.

Явление помпажа во время пуска начинает развиваться в первых ступенях компрессора, явление срыва на лопатках которые обу­словлены уменьшением массового расхода воздуха. Уменьшение рас­хода объясняется снижением пропускной способности проточных час­тей турбин вследствие резкого увеличения температуры газа при больших расходах топлива и, соответственно, роста удельного объё­ма, увеличивая сопротивление тракта за компрессором. Такое явле­ние представляет собой большую опасность для лопаточных аппара­тов.

Обслуживание во время работы

Во время действия установки необходимо систематиче­ски контролировать работу всех ее элементов по контрольно-измерительным приборам на пульте управления:

· частоту вращения турбокомпрессора и гребного вала;

· давление и температуру топлива перед форсункой камеры сгорания;

· давление и температуру масла перед фильтром и после него;

· давление и температуру охлаждающей воды;

· давление и температуру воздуха и газа в контрольных точках агрегата, при этом необходимо тщательно контролировать, чтобы температура газа не превышала допустимых значений;

· особый контроль следует уделять работе подшипников, не до­пуская повышения температуры масла сверх указанной предельной температуры в инструкции. Если разность температуры масла на выходе из подшипника и входе в него превышает более 2...5 °С или воз­растает быстрее чем на 0,5...1 °С в минуту, это свидетельствует о его перегрузке. Во время работы ГТУ следует регулярно прослушивать работу всего агрегата. Следить за отсутствие вибрации и задевания вращающихся частей.

Остановка гту

Главные судовые газотурбинные двигатели имеют три основных типа остановок: «СТОП», «СТОП-ВИНТ» и «СТОП-МАШИНА».

По команде «СТОП» двигатель выводят на режим холостого хо­да.

По команде «СТОП-ВИНТ» открывают обводные трубопроводы для перепуска части газа на выпуск, минуя турбину винта, включают тормоз винта, который стопорит винт, валопровод, редуктор и турбину винта. Каждые 10...15 мин. тормоз ослабляют и дают турбине про­вернуться на несколько оборотов.

По команде «СТОП-МАШИНА» отключается подача топлива и двигатель останавливается. После остановки двигателя включают валоповоротные механизмы, которые проворачивают роторы с малой частотой вращения для равномерного их остывания.

При любой остановке ГТУ необходимо обеспечивать равномер­ное остывание турбокомпрессоров и контроль за возможным задева­нием внутри турбин и компрессоров (вследствие различной скорости остывания роторов и статоров неодинаковой температуры во время эксплуатации и разной их массы).

Замеряют время выбега турбокомпрессоров и сравнивают со временем, указанным в инструкции.

Производят проверочную холодную прокрутку турбокомпрессо­ров, одновременно прослушивая каждый корпус с целью обнаружения задеваний.

После остывания корпусов турбокомпрессоров до температуры, близкой температуре в машинном отделении, замеряют осевое и ра­диальное положения роторов турбин и компрессоров контрольными приборами.

Во избежание подплавления баббита вкладышей подшипников теплом от горячих дисков роторов после остановки ГТУ производится прокачка масла всех подшипников до понижения температуры роторов в требуемых пределах.

Обслуживание во время длительного бездействия.

Техническое обслуживание ГТУ в период бездействия сводится к тому, чтобы предотвратить коррозию и поддержание уста­новки в состоянии готовности к пуску и эксплуатации.

Ежедневно проверяется температура и влажность в машинном от­делении и по необходимости производится его вентилирование.

На период бездействия установки спускают охлаждающую воду из системы ГТУ. Роторы турбин и компрессоров периодически соглас­но инструкциям проворачивают; турбины, компрессоры и зубчатую передачу прослушивают, при этом подшипники в обязательном поряд­ке прокачивают маслом.

Согласно инструкции, не реже чем раз в месяц вскрывают и ос­матривают шейки роторов турбин, компрессоров, редуктора и валопровода. При этом проверяют просадку роторов, состояние баббито­вой заливки и убеждаются в отсутствии ржавления шеек в местах против масляных карманов подшипника.

При остановках на длительное время осматривают через лючки состояние проточной части компрессора. В случае необходимости проточную часть, не вскрывая компрессора, промывают теплой дис­тиллированной водой, поворачивая ротор валоповоротным устройст­вом, с прибавлением различных моющих средств согласно заводской инструкции.

На длительных остановках (более 3...4 дней) секции регенератора желательно промывать, как указывается в заводской инструкции.

 

Часть пара не участвует в процессе на лопатках турбины, т.к. утекает через уплотнения.

Уплотнение наружных концов вала турбины и промежуточных диафрагм осуществляется при помощи лабиринтов.

Цель лабиринтов – дросселирование пара от начального давления Р1до более низкого Р2. При этом часть пара протекает через лабиринт и не участвует в процессе на лопаточном венце.

В части высокого давления лабиринты предотвращают утечку пара из корпуса турбины. В части низкого давления конденсационных турбин предотвращают проникновение воздуха в турбину и затем в конденсатор. Обычно со стороны низкого давления к лабиринтам подводится пар с давлением выше атмосферного, который частично протекает наружу, а частично в корпус турбины.

В газовой турбине имеют место следующие потери энергии:

— гидравлические;

— тепловые;

— механические.

Гидравлические потери возникают при дви­жении потока газа по каналам соплового аппарата и колеса. Они складываются из потерь на трение газов о стенки лопа­ток (профильные потери), на образование вихрей и на перетекание газа из области повышенного давления в область пониженного давления. С этими потерями мы уже познакомились, когда рассматривали потери в ступени осевого компрессора.

Но не весь поток газов, вытекающий из соплового аппа­рата, попадает на лопатки колеса. Часть газов протекает мимо лопаток по радиальному зазору и работы не совер­шает. Это увеличивает потери в турбине.

Для обеспечения надежной и длительной работы тур­бины почти во всех турбореактивных двигателях приме­няется охлаждение воздухом соплового аппарата, диска турбины и иногда лопаток колеса. При этом воздух уносит часть тепла; это будут тепловые потери.

Перечисленные потери энергии в турбине составляют 8—12% от работы расширения газов

Газы, покидающие турбину, обладают большой скоростью (с4 = 400 л/сек). Для турбины это — потерянная энергия. В ТРД газы после турбины подводятся к реактивному насадку, где дополнительно разгоняются и создают, вытекая в атмосферу, реактивную тягу. Поэтому потери с выходной скоростью относятся к потерям турбины условно.Общий коэффициент полезного действия одноступенча­той турбины равен 0,72—0,76.Механические потери — это потери на трение в подшипниках турбины, они невелики и составляют около 1% от мощности турбины. Но этот 1% составляет в рас­смотренном нами случае около 140 л.с.

Уход за турбиной установкой во время бездействия Уход за турбинами во время бездействия должен обеспечить надежное предохранение от коррозии внутренних частей турбины, шеек валов и упорных гребней, зубьев передачи и конденсатора. Поэтому должны быть приняты меры для осушения и вентилирования внутренних частей турбины и конденсатора.В течение первых трех суток каждые сутки прокачивать ГТЗА паром, пуская масляный насос и одновременно проворачивая валоповоротным устройством в течение 5…10 мин, в дальнейшем эту операцию проводят раз в трое суток.В период бездействия турбин в них не должен попадать пар, для чего все клапаны должны быть плотно закрыты, клапаны паропровода должны быть всегда открытыми.При повышении влажности в машинном отделении необходимо вентилировать МО и производить подачу горячего воздуха в корпус турбины для поддержания температуры турбины на 5…10 0С выше температуры окружающей среды.При длительной стоянке (более 25…30 суток) спустить охлаждающую воду из конденсатора и закрыть приемные и отливные клинкеты.

Основные неисправности судовых турбин связаны и работой в более агрессивной следе, чем остальные турбины (соленый морской воздух), несвоевременное профилактическое обслуживание турбины, несвоевременная замена масла и фильтрующих элементов, неправильная эксплуатация с превышением допустимых нагрузок и другие причины. 1. Многочисленные повреждения лопаток компрессорных колес.

Причина:

1) попадание достаточно крупного постороннего предмета.

2) попадание небольших посторонних предметов.

3) равномерный абразивный износ колеса компрессора в следствии несвоевременной замены воздушного фильтра.

Так же несвоевременная замена воздушного фильтра может привести к износу аксиального подшипника (упорного), как на примере №6, что в свою очередь приведет к выходу турбокомпрессора из строя.

При ремонте колесо компрессора необходимо заменить на новое.

Причиной попадания посторонних предметов на колесо компрессора м.б. невнимательность при замене воздушного фильтра, негерметичность патрубков идущих от воздушного фильтра в турбокомпрессор (турбину). Для профилактики попадания посторонних предметов удалите все посторонние частицы с воздушных турботрактов. Не используйте турбокомпрессор с поврежденными лопастями, это может привести к более серьезным его повреждениям.

2. Многочисленные повреждения лопаток турбинного колеса.

Причина:

1)Попадание посторонних предметов небольшого размера.

2) Попадание посторонних предметов мелкой фракции

3) Попадание постороннего предмета достаточно крупной фракции. При ремонте необходимо заменить вал на новый.

3. Масляное голодание.

Причина: Количество или давление масла, подаваемого в ТКР, меньше требуемого, характеризуется следами побежалости на роторе турбокомпрессора и налетом бронзы от подшипников скольжения.

Причина: Забитый масляный подвод в турбокомпрессор, неисправен масляный насос двигателя, низкий уровень масла в двигателе, попадание воздуха в систему смазки. Аналогичные следы на роторе могут оставаться после использования жидкостей для промывки двигателя, либо при химическом загрязнении масла (его разжижении).

Для профилактики замените маслоподающую магистраль, проверьте масляное давление. Не используйте жидкости для промывки двигателя, следите за состоянием двигателя и регулярно меняйте масло.

4. Абразивный износ.

1) Абразивный износ динамических уплотнений турбокомпрессора, характеризуется наличием неравномерных царапин на поверхности уплотнения.

2) Абразивный износ подшипников скольжения, характеризуется наличием неравномерных царапин на внешней и внутренней поверхностях.

3) Абразивный износ ротора, характеризуется наличием неравномерных задиров и царапин на поверхности вала.

Причина: Грязное масло. Причины загрязнения масла: часто возникает при капитальном ремонте двигателя и во время его обкатки после ремонта, засоренный масляный фильтр или некачественный масляный фильтр (с плохим качеством фильтрации), износ поршневой группы двигателя, масло низкого качества (неоригинальное масло).

Д5. Пригоревшее масло в масляных каналах подшипников (для сравнения подшипник- 2 чистый).

Перегрев масла в турбокомпрессоре опасен тем, что закоксованное масло, может забить масляные каналы турбокомпрессора, что в результате может привести и к масляному голоданию.

Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя (не дав турбокомпрессору остыть), некачественное масло.

Для профилактики, перед тем как глушить двигатель, дайте турбокомпрессору остыть 2-3 минуты. Используйте только масла рекомендованные заводом изготовителем Вашей техники. ля профилактики чаще меняйте масло и масляный фильтр.

6. Износ аксиального (упорного) подшипника.

Износ упорного подшипника, может возникать по нескольким причинам: 1) Забитый воздушный фильтр, 2) забитый катализатор (нейтрализатор выхлопных газов), 3) забитый интеркуллер и впускной коллектор (как правило, они забиваются масляным коксом, который может копиться со временем). 4) Резко слетевший (под нагрузкой) воздушный патрубок, идущий от турбокомпрессора в интеркуллер, либо сразу во впускной коллектор. В результате это может возникнуть неисправность как на рисунке №2. В результате турбокомпрессор выйдет из строя.

Для профилактики следите за общим состоянием всех вышеуказанных систем, регулярно подкручивайте хомуты турботрактов.

7. Перегрев турбокомпрессора (турбины) со стороны турбинного корпуса и ротора с подшипником.

Перегрев турбокомпрессора (турбины) со стороны турбинного корпуса характеризуется наличием трещин и следами побежалости на корпусе турбины р.2.

Причина: Профилактика перегрева следите за топливной системой и состоянием катализатора.

Также на рисунке 1 и 3 мы видим следы перегрева ротора (со следами попадания постороннего предмета) и подшипника скольжения. Причиной данного перегрева м.б. те же, что и с перегревом корпуса турбины, либо недостаточная подача масла, по причинам указанным в пункте №3.

Химическое загрезнение масла.

Химическое загрязнение — частая причина износа ротора и подшипников, а так же перегрева. Визуальные признакии почти такие же, как и у недостаточной подачи масла. Обычно причиной является разжижение масла топливом, в следствии износа поршневой группы, а так же при редкой замене масла. В этом случаи уменьшаются смазывающие свойства масла.

Для профилактики на старых двигателях меняйте чаще масло.

 

Предельные режимы эксплуатации.

Высокая скорость, нагрузка и температура выхлопных газов —повреждение высокой температурой частично описано в разделе № 6 данной статьи.

На опорной шейке ротора, как правило, масляный нагар и закоксовывание. Часто задняя поверхность колеса турбины немного вогнута, обычно это явление сопровождаемое «оранжевой коркой» на задней части колеса компрессора — это верные признаки езды с превышением скорости и чрезмерной нагрузки на двигатель.

Езда с превышением скорости и нагрузок может также быть причиной потери части лопастей турбокомпрессора. Может выглядеть подобно повреждениям постронними предметами, часто это сопровождается, трещиной у основания лопасти и в некоторых случаях, колесо турбины может разорвать из-за езды с превышением предельно допустимой скорости. От кратковременных перегрузок появляются трещины, поскольку колесо «растягивается» больше его расчетных пределов. Трещины увеличиваются при последующих перегрузках, в итоге приводя кполному разрушению.

Начало формы