<< < предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 / 10 8 9 10 следующая > >>

Требования к выхлопному устройству

Дата: 2025-04-30; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Выхлопное устройство (ВУ) должно обеспечивать:

· отвод и рассеивание выхлопных продуктов сгорания ГТУ до уровня допустимых концентраций вредных выбросов в рабочей зоне (ГОСТ 2.1.005-88) и населенных пунктах около компрессорной станции и ТЭС;

· возможность установки утилизационного теплообменника;

· шумоглушение;

· отвод паров масла из системы суфлирования ГТУ после сепарации;

· возможность отбора проб выхлопных продуктов сгорания через устройство отбора с целью периодического контроля.

Кроме указанных общих требований, при проектировании ВУ должно обеспечивать:

· приемлемые габаритные ограничения, связанные с вопросами транспортировки;

· приемлемую длину вала, соединяющего двигатель с электрическим генератором или нагнетателем в пространстве выходной улитки (выполнение данного требования связано с отстройкой критических оборотов вращения вала);

· устойчивый характер течения за турбиной на всех режимах эксплуатации, что является необходимым условием снижения опасности возникновения вибраций не только лопаток турбины, но и ВУ в целом;

· возможность поставки ГТУ и ГПА с повышенной до 30…40 м высотой выхлопной шахты;

· возможность отбора проб продуктов сгорания с помощью переносных газоанализаторов (при этом должна быть обеспечена представительность пробы, не требующая измерения полей концентрации);

· теплоизоляцию выхлопной шахты до уровня верхней образующей ВОУ.

В настоящее время получили распространение два варианта конструктивного исполнения ВУ:

вертикальное расположение ВУ (поворот потока на 90^о осуществляется в осерадиальном диффузоре);

горизонтально-вертикальное расположение ВУ (поворот потока на 90^о – в осерадиальном диффузоре, затем горизонтальный участок и снова поворот на 90^о – в выхлопной шахте).

БИЛЕТ 12

12. Газовые турбины ГТУ и их классификация.

В конструкциях современных и перспективных ГТД преимущественное применение получила осевая газовая турбина, в большинстве случаев многоступенчатая, позволяющая пропускать большие расходы высокотемпературного газа при приемлемых габаритных размерах и массе. Радиальные центростремительные турбины в ГТД используются лишь для малоразмерных двигателей вследствие их больших габаритных размерах, а следовательно, и большей массы, т.е. там, где с этими недостатками можно примириться в целях упрощения и удешевления производства рабочего колеса и наличия в этих случаях более высокого значения КПД.

27. Расчет характеристик энергетических ГТУ (климатические, нагрузочные) Любая ГТУ должна работать в широком диапазоне режимов. Расчет Режим работы ГТУ обеспечивающий потребное получение эффективной мощности задается с помощью рычага управления двигателем (РУД) или САУ. При неизменном положении РУД и неизменных внешних условиях существует определенное сочетание всех параметров двигателя. При изменении внешних условий или положения РУД сочетание параметров двигателя меняется. Зависимость параметров ГТУ от внешних условий называют климатическими характеристиками. Зависимость основных параметров ГТУ от одного из параметров характеризующих режим работы ГТУ при неизменных внешних условиях называют дроссельными (нагрузочными) характеристиками ГТУ. Основные параметры ГТУ: . Характеристики ГТУ зависят от способа регулирования ГТУ. При любом регулировании ГТУ, необходимо, чтобы при любых внешних условиях на различных режимах работы ГТУ установилось такое сочетание всех параметров ГТУ, при котором удовлетворяется условие совместной работы его элементов.

Зависимость параметров ГТУ от внешних условий называют климатическими характеристиками. Зависимость основных параметров ГТУ(эффективной мощности, эффективного КПД, удельного расхода топлива и т.д) от одного из параметров характеризующих режим работы ГТУ при неизменных внешних условиях называют дроссельными (нагрузочными) характеристиками ГТУ. Основные параметры ГТУ: . Характеристики ГТУ зависят от способа регулирования ГТУ. При любом регулировании ГТУ, необходимо, чтобы при любых внешних условиях на различных режимах работы ГТУ установилось такое сочетание всех параметров ГТУ, при котором удовлетворяется условие совместной работы его элементов. Нагрузочные характеристики строятся для диапазона изменения электрической мощности при определенной температуре наружного воздуха и давлении, при этом путем варьирования температуры в камере сгорания, степени повышения давления в компрессоре и приведенного расхода воздуха на входе во входном устройстве поддерживается постоянной пропускная способность турбины, частота вращения ротора турбины и давление газов на срезе выхлопного патрубка ГТУ. При расчете ГТУ используется характеристика компрессора и турбины. Хар-ка компр-ра с линией рабочих режимов представлена на рисунке ниже.

а б

а)Зависимость электрического КПД установки от электрической мощности

б) Зависимость удельной мощности ГТУ от электрической мощности

С увеличением электрической мощности ГТУ растет расход газов на выходе из турбины, увеличивается расход топлива, увеличивается электрический КПД установки и степень повышения давления в компрессоре, а суммарный расход воздуха и соответственно коэффициент избытка воздуха на выходе из турбины падает. При возрастании расхода топлива G_т также растет температура газов перед турбиной, температура газов за турбиной.

Климатические характеристики - это зависимость основных параметров ГТУ от параметров атмосферного воздуха при работе двигателя на режиме, соответствующем заданной программе регулирования. В первую очередь здесь обычно интересует зависимость основных параметров ГТУ от температуры атмосферного воздуха, поскольку она является наиболее сильно влияющим фактором.

Расчет климатических характеристик выполняется с применением методики термодинамического расчета для заданной программы регулирования (например, , , ). При этом за счет варьирования температуры газов в камере сгорания, степени повышения давления в компрессоре, приведенного расхода воздуха на входе во входное устройство поддерживалась постоянной пропускная способность турбины, частота вращения ротора турбины и давление газов на срезе выхлопного патрубка ГТУ.

При расчете характеристик используется обобщенная характеристика компрессора и турбины. Хар-ка компрессора с линией рабочих режимов представлена на рисунке ниже.

При расчете хар-к накладываются ограничения по максимальной вырабатываемой электрической мощности N_max=1,2N_nom, по условиям жаропрочности материала к.с. накладываются ограничения по t-ре Т_Г_max и учитывается запас газодинамической устойчивости компрессора.

Рассмотрим вариант расчета при программе регул-я .

а б

а) Зависимость электрической мощности установки от температуры наружного воздуха(прогр. рег-я)

б) Зависимость электрического КПД установки от температуры наружного воздуха

С увеличением электрическая мощность ГТУ N_э «ступенчато» снижается согласно принятому закону регулирования. Поэтому именно эта зависимость влияет на все остальные параметры ГТУ (изменение угла наклона характеристик при определенных значениях температуры ).

БИЛЕТ 13

13. Охлаждение газовых турбин

С целью повышения экономичности ГТУ и уменьшения ее размеров, массы необходимо повысить температуру газа перед турбиной. Для сохранения запаса прочности в элементах турбины нагретые детали охлаждают. Наиболее интенсивного охлаждения требуют напряженные детали - рабочие лопатки, сопловые лопатки и диски ротора турбины. К системам охлаждения высокотемпературных газовых турбин (ВГТ) предъявляют следующие основные требования: 1) высокая эффективность, то есть обеспечение необходимого по условиям прочности среднего уровня температуры охлаждаемой детали при минимальном расходе хладагента; 2) достаточная гибкость и возможность управления теплообменом на различных участках детали;3) недопустимость нарушения технологичности охлаждаемых деталей; 4) отсутствие факторов, приводящих к понижению надежности охлаждаемой турбины.

Системы охлаждения могут: открытые и закрытые: 1) открытая воздушная система охлаждения; 2) закрытая воздушная система охлаждения; 3) закрытое охлаждение с замкнутым контуром; 4) Открытое паровое охлаждение; 5) закрытое паровое охлаждение. В открытых системах хладагент после прохождения тракта охлаждения выводится в проточную часть турбины и может участвовать в производстве полезной работы. Обычно в этих системах в качестве охладителя используется цикловой воздух, который отбирается из соответствующей ступени компрессора. В закрытых системах охлаждающий тракт выполняется газоплотным, а охлаждающий воздух вводится в цикл после его дожатия в компрессоре. При закрытом охлаждении хладагент можно применять многократно, для чего выделяется отдельный контур охлаждения. Кроме воздуха в качестве охладителей ВГТ можно применять воду водяной пар, паровоздушную смесь, керосин и др. Большой глубины охлаждения можно достигнуть при использовании воды. Высокой эффективностью обладает паровое охлаждение газовой турбины. Пару как охладителю турбины по сравнению с воздухом присущи следующие достоинства: 1) значительно меньшие затраты энергии на сжатие пара, так как процесс повышения давления происходит в жидкой фазе; 2) лучшие физические свойства, которые определяются прежде всего большой удельной теплоемкостью; 3) возможность использования пара вместо воздуха в системах воздушного охлаждения без их существенных конструктивных изменений; 4) возможность полезного использования отходящей теплоты газовой турбины.

Процесс охлаждения обеспечивается, прежде всего, за счет конвективного теплообмена. Глубина охлаждения в этом случае зависит от параметров и количества охладителя. Конвективный теплообмен используется как в открытых, так и в закрытых системах. Высокую эффективность охлаждения обеспечивает заградительное охлаждение, при котором охладитель образует на поверхности детали тонкий относительно холодный защитный слой. Различают два типа заградительного охлаждения: пленочное и пористое. При пленочном охлаждении охладитель выдувается на поверхность детали через систему малых отверстий или щелей и за счет этого образует на поверхности защитную пленку. Поскольку пленка быстро размывается основным потоком газа, на охлаждаемой поверхности предусматривают несколько рядов выпускных отверстий. Пленочное охлаждение значительно эффективнее конвективного, поэтому в одинаковых условиях при пленочном охлаждении требуется в 1,5 – 1,8 раза меньше охладителя. Еще более эффективно пористое проникающее охлаждение, при котором поверхность охлаждаемой детали, выполненной из пористого материала, пропускает через поры охладитель. За счет выдува охладителя на поверхности детали образуется тонкий холодный слой, препятствующий теплообмену между горячим газом и поверхностью детали. При пористом охлаждении требуется в 2,5 – 3 раза меньше охладителя по сравнению с конвективным теплообменом.

- схема конвективного охлаждения;

- схема пленочного охлаждения

Также охл ротор.

28. Вспомогательное оборудование ЭГТУ. Система топливопитания, система охлаждения, система промывки, система маслоснабжения.Система топливоподачи предназначена для подачи топлива в КС и рассчитана для работы на основном и резервном топливе. Газообразному топливу не подлежит хранение, оно подводится из газовой магистрали через трубопроводы и ГРП (где организуется дополнительная очистка). Очищаются от примесей корректируется давление и изменяются его параметры. В случае когда поставщик газа не может обеспечить требуемого давления устанавливаются дожимные компрессора. Температура газа на 10-15 градусов выше температуры точки росы. Это позволяет снизить коррозию элементов. Запуск производится только при постоянной температуре газового топлива которое выбирается из диапазона макс и мин значения. Схема подачи газообразного топлива различная для одного типа установок наличие стопорных и регулирующих клапанов и линии подачи запального топлива. Схема подачи жидкого топлива состоит из расходной цистерны двух ступеней насосов жидкого топлива, щелевых и сетчатых фильтров и подогревателя топлива Расчитано на автоматическое переключение между топливами , для этого устанавливаются специальные горелки.Система маслоснабжения- предназначена для обеспечения смазкой подшипников агрегата , зубчатых передач шарнирных соединений, узлов автоматического регулирования Система смазки обеспечивает отвод теплоты. Давление масла перед подшипниками 0,15-0,18 МПа вместимости бака должно хватать на 5-10 минут работы ГМН нагрев масла не должен превышать 15^оС. В аварийных ситуациях масло поступает из гравитационной емкости находящейся на высоте 8-10м от подшипников и самотеком с сливается в общую емкость.Система охлаждения бывают нескольких типов. 1) система воздушного охлаждения, в которой применяется цикловой воздух компрессора, отбираемый из различных отсеков его проточной части. Если после охлаждения этот воздух выводится в проточную часть ГТ, такую систему называют открытой. В закрытых воздушных системах охлаждающий воздух возвращается обратно для дожатия в компрессор. 2)система парового охлаждения, в которой для охлаждения используется водяной пар. Он обладает лучшими теплофизическими свойствами, чем воздух. Его применение связано со значительно меньшими потерями работы сжатия. Такие системы охлаждения могут быть открытыми и закрытыми, где пар после охлаждения вводится в КС ГТУ. 3) комбинированная система охлаждения, в которой переходная секция, соединяющая КС и вход газов в ГТ, а также первая ступень лопаток охлаждаются паром, отводимым обратно в тепловую схему ПГУ. Остальные элементы проточной части ГТ охлажд цикловым воздухом по открытой схеме.Наличие в жидком топливе воды способствует его окислению. В воде могут содержаться соединения коррозионно-активных элементов. Кроме того, вода мешает эффективной фильтрации топлива в топливных фильтрах. Для снижения в жидком топливе элементов, вызывающих коррозию деталей проточной части ГТУ, его предварительно обрабатывают специальными присадками. В качестве присадок используют магниевую соль жирных кислот или специальную комбинированную присадку. Жидкое топливо тяжелых фракций подвергают двухступенчатой промывке. При этом удаляют коррозионно-активные элементы. Процесс промывки осуществляется в сепараторах первой и второй ступеней. Помимо этого жидкое топливо подогревают для лучшей транспортировки по трубопроводам и обеспечения высокого качество распыла в топливных форсунках.Существуют технологии для промывки топлива от солей натрия и калия для уменьшения коррозии лопаточного аппарата турбины. Промывка выполняется в несколько ступеней,с добавлением в топливо воды и деэмульгатора. Подогретая вода растворяет натрий и калий, и затем раствор выводится из топлива в сепараторах

БИЛЕТ 14

14. Блочные системы ЭГТУ

Система топливоподачи предназначена для подачи топлива в КС и рассчитана для работы на основном и резервном топливе. Газообразному топливу не подлежит хранение, оно подводится из газовой магистрали через трубопроводы и ГРП (где организуется дополнительная очистка). Очищаются от примесей корректируется давление и изменяются его параметры. В случае когда поставщик газа не может обеспечить требуемого давления устанавливаются дожимные компрессора. Температура газа на 10-15 градусов выше температуры точки росы. Это позволяет снизить коррозию элементов. Запуск производится только при постоянной температуре газового топлива которое выбирается из диапазона макс и мин значения. Схема подачи газообразного топлива различная для одного типа установок наличие стопорных и регулирующих клапанов и линии подачи запального топлива. Схема подачи жидкого топлива состоит из расходной цистерны двух ступеней насосов жидкого топлива, щелевых и сетчатых фильтров и подогревателя топлива Расчитано на автоматическое переключение между топливами , для этого устанавливаются специальные горелки.

Система маслоснабжения- предназначена для обеспечения смазкой подшипников агрегата , зубчатых передач шарнирных соединений, узлов автоматического регулирования Система смазки обеспечивает отвод теплоты. Давление масла перед подшипниками 0,15-0,18 МПа вместимости бака должно хватать на 5-10 минут работы ГМН нагрев масла не должен превышать 15^оС. В аварийных ситуациях масло поступает из гравитационной емкости находящейся на высоте 8-10м от подшипников и самотеком с сливается в общую емкость.

Антипомпажная система компрессора ГТУ. Работа осевого компрессора ГТУ невозможна при возникновении помпажа. Избежать этого явления позволяют сама конструктивная схема компрессора и антипомпажная система с соответствующими клапанами выпуска воздуха.

КВОУ ГТУ В ЭГТУ открытого цикла используется атмосферный воздух, поэтому в конструкции таких ГТУ применяются специальные меры по очистке воздуха от пыли и других загрязнений, а также по подавлению возникающего шума. Очистка воздуха от естественной и пром пыли и загрязнений защищает воздушный и газовый тракты от эрозии и коррозии. Для очистки обычно применяются двухступенчатые фильтры. Система очистки воздуха включает в себя также жалюзийный сепаратор, установленный перед фильтрами, и шумоглушитель. Жалюзи предохраняют тракт от попадания дождя, крупных посторонних предметов. Основные фильтры выполняют из многослойной пористои ткани, плотность слоев которой увеличивается по направлению воздуха. Эффективность улавливания мелкой пыли возрастает, если смачивать тканевые фильтры специальным составом. По мере загрязнения фильтра осуществляется его перематывание с верхнего барабана на нижний. Эффективность улавливания пыли в КВОУ достигает 0,995. Скорость перемещения воздушного потока выбирается не более 3,0м/с, что приводит к большим габаритным размерам КВОУ. Гидравлическое сопротивление системы фильтров невелико и составляет 50-70 Па. Для подавления шума применяют глушители пластинчатого типа. Панели глушителя имеют металлические перфорированные стенки, которые внутри заполняют тонким стекловолокном или минеральной ватой с плотностью набивки 15-20кг/м3. Толщина панели составляет 100-200мм, а ее габаритные размеры выбираются по конструктивным соображениям

Система управления ВНА компрессора ГТУ. ВНА используют наряду с ПНА первых рядов ступеней компрессора позволяет повысить экономичность работы установки в частичных режимах, стабилизировать параметры выходных газов ГТУ, обеспечить надежность эксплуатации в переходных режимах. ВНА находится в приоткрытом положении при остановленной ГТУ. В процессе пуска ВНА открывается до заранее заданного значения. Как только достигается либо значение начальной Т₃либо максимальное значение Т4. ВНА начинает открываться до нормального положения. При останове ВНА устанавливается в противоположно пусковому значению. Система обеспечивает автоматическую настройку ВНА во время работы ГТУ посредством контроля ее показателей. Вна помогает избежать явление помпажа при пуске ГТУ.

29. Энергетические ГТУ сложных термодинамических циклов. гту с регенерацией тепла. гту с регенерацией промежуточным охлаждением и подогревом.

В простейших ГТУ при температуре газа, ограниченной жаропрочностью современных материалов, применяемых в стационарной энергетике, КПД установки можно получить в пределах 0,25 - 0,35. Используя дефицитные жаропрочные материалы и системы интенсивного охлаждения турбин авиационных высокотемпературных двигателей, можно повысить КПД простейших ГТУ до 0,32 - 0,40. Для увеличения экономичности установки при фиксированной максимальной температуре необходимо уменьшить количество теплоты, отводимой к холодному источнику, что соответствует снижению температуры газа, выходящего из установки, и приближает цикл ГТУ к циклу Карно. Это приводит к усложнению схемы установки, так как требует введения теплообменника, передающего теплоту уходящего газа сжатому воздуху, или промежуточных охладителей и камер сгорания с соответственным увеличением числа компрессоров и турбин.

ТК- турбина компрессора,