Тема 4.8 Воздухоподготовка и защита газотурбинной установка от обледенения
Студент должен
знать:
мероприятия по защите ГТУ от аэрозолей и обледенения
Воздействие аэрозолей на газотурбинную установку и их влияние на мощность и КПД ГТУ. Направления защиты ГТУ от аэрозолей и проводимые для этого мероприятия. Причины, вызывающие обледенение ГТУ, и основные направления защиты от обледенения. Охлаждение воздуха в летнее время.
Литература: [3], стр. 252-257; [5], стр. 142-152
Методические указания
Устройства воздухоподготовки и противообледенительной защиты – основная часть системы подготовки циклового воздуха, которую в различных агрегатах называют воздухоочистительным устройством (ВОУ) иди комплексным устройством воздухоподготовки (КУВ).
В атмосферном воздухе присутствует крупная и мелкая пыль, может быть влага в виде тумана, в летнее – пыльца и семена растений, насекомые. Крупные аэрозоли вызывают преимущественно эрозионный износ лопаточного аппарата компрессора. Мелкие аэрозоли вызывают загрязнение его проточной части.
Эрозионному воздействию подвергается в основном лопатки первых ступеней осевого компрессора. Рабочие лопатки изнашиваются больше со стороны вогнутой поверхность, так как именно она воспринимает прямые удары движущихся частиц. В начальной стадии износа и загрязнения характеристика компрессора и ГТУ в целом изменяется несущественно. Затем скорость ухудшения характеристик заметно возрастает. Падает напор в кпд компрессора, линия рабочих режимов ГТУ смещается влево, а граница помпажа вправо, номинальная мощность ГТУ при расчетной температуре воздуха не достигается. На лопатках компрессора появляются эрозионные раковины, которые являются концентраторами напряжений. Конструктивный предел выносливости лопаток падает.
Кроме воздействия на компрессор, пыль проходит и в турбину и отлагается на ее лопатках, особенно на соплах первой ступени.
При высокой запыленности воздуха в качестве первой ступени очистки применяют преимущественно инерционные сепараторы. В них отделение пыли происходит за счет резкого изменения направления движения.
В качестве второй ступени очистки для удаления мелкой пыли используют рулонные (барьерные) фильтры, например, типа ФРУ. На некоторых агрегатах (ГТК-25 ИМ) применяют съемные кассетные фильтры многократного использования. Фильтры тонкой очистки бывают сухие и масляные.
Обледенение входного тракта ГТУ происходит, когда температура его элементов отрицательна, а тепло, выделяемое замерзающей влагой, отводится или за счет теплопроводимости деталей, или самим потоком. Обледенение возникает в интервале температур атмосферного воздуха от 3 до – 50С при высокой влажности воздуха.
Основными направлениями защиты от обледенения являются:
- снижение количества атмосферных осадков, попадающих во входной тракт, за счет конструкции воздухозабора и сепарации влаги;
- испарение капельной влаги во всасываемом воздухе путем его подогрева;
- обогрев деталей тракта и осевого компрессора, подверженных обледенению.
Все эти способности используют в современных приводных ГТУ. Широкое распространение получила противообледенительная система подогрева и подсушки всасываемого воздуха благодаря подмешиванию к нему части горячего воздуха, отбираемого после компрессора или из его промежуточной ступени.
Применяется также комбинированная противообледенительная система, при которой в воздухоподводящий тракт подают газо-воздушную смесь, получаемую за счет эжектирования дымовых газов воздухом после компрессора или его промежуточной ступени.
Вопросы для самоконтроля
1. В каких направлениях может осуществляться защита ГТУ от аэрозолей?
2. При какой среднегодовой концентрации пыли может быть обеспечена нормальная эксплуатация ГТУ?
3. За счет чего происходит отделение пыли в инерционных сепараторах?
4. Перечислите основные ступени очистки воздуха.
5. Что влияет на осуществимость процесса обледенения?
6. От чего зависит обледенение?
7. Что произойдет при обледенении фильтров и входного направляющего аппарата осевого компрессора?
8. Перечислите основные направления защиты от обледенения.