6. Стабильность- чем меньше скорость окисления топлива, тем выше его стабильность.
7. Совместимость с другими видами топлива - если при смешивании нескольких видов топлива выпадает большое количество осадков, такие топлива называют несовместимыми.Стабильность и совместимость жидких топлив повышают введением специальных присадок.
8. Характер взаимодействия с водой - Вода отделяется от различных видов жидких топлив по-разному. В легких топливах она быстро отстаивается, а с тяжелыми может образовывать устойчивые эмульсии и выпадает в осадок через очень длительное время.
5. Устройства, применяемые для подачи жидкого и газообразного топлива в камеру сгорания ГТУ.
Система топливоснабжения должна обеспечивать прием и хранение топлива, очистку его от механических примесей, вредных химических соединений, воды и подачу очищенного топлива к форсункам ГТУ.
Схема подачи жидкого топлива в камеру сгорания ГТУ состоит из приемной емкости с подогревом, перекачивающих насосов, фильтров грубой очистки, баков для хранения топлива, насосов первого подъема, подогревателей,фильтров и средней и тонкой очистки и насосоввторого подъема.
Жидкое топливо, поступающее на электростанцию в железнодорожных цистернах, сливается из них в приемную емкость, откуда перекачивается насосомчерез фильтр грубой очистки в бакдля хранения. Если топливо вязкое, при разгрузке оно подогревается в цистернах предварительно подогретым топливом или паром.
В бакахтопливо отстаивается не менее суток. Электростанция обычно оснащается несколькими баками, так как работать на не отстоявшемся топливе нельзя. При отстаивании топлива в осадок выпадают механические примеси и вода. Чтобы ускорить этот процесс, топливо подогревают до 315—330°С.
Из верхней части баков топливо забирается насосомпервого подъема, очищается в фильтрах средней и тонкой очистки, а затем насосомвторого подъема подается к форсункамкамер сгорания.При работе ГТУ на тяжелом топливе возникает необходимость его дополнительной обработки.
В системах топливоподачи используются насосы центробежного типа. Насосом первого подъема поднимают давление до 2 МПа, а второго подъема — до 8 МПа. Во избежание коррозии вся система топливоснабжения должна быть заполнена топливом, даже если ГТУ не работает.
Газ, поступающий на электростанцию из магистрального газопровода, имеет давление от 2 до 5 МПа. Назначение системы подачи газа то же, что и при подаче жидкого топлива — очистить и подвести газ к горелкам. Поступающий на станцию газ содержит механические примеси и влагу, которые отделяются в сепараторе. Затем газ через фильтрытонкой очистки идет непосредственно к горелкам КСНД (камера сгорания низкого давления). Газ из магистрального газопровода предварительно сжимают в нагревателе до необходимого давления и направляют в аккумулятор (ресивер), где постоянно имеется запас сжатого газа примерно на 1,5 мин работы ГТУ. После ресивера газ через фильтр тонкой очистки направляется к горелкам КСВД (камера сгорания высокого давления).
Так как в смеси с воздухом газ взрывоопасен и, кроме того, в нем могут содержаться ядовитые примеси, особое внимание уделяют герметичности системы топливоподачи. В определенных местах устанавливают продувочные свечи, которые соединяют газопровод и элементы топливной схемы с атмосферой. Только после продувки системы газом можно перекрыть свечи и подать газ к горелкам. При остановке ГТУ необходимо удалить газ из системы топливоснабжения.Кроме воды и твердых частиц в газе могут содержаться во взведенном состоянии жидкие горючие вещества, которые отделяют сепарацией.
6. Охлаждение корпуса и ротора газотурбинной установки.
Охлаждение позволяет снизить температуру корпуса газовой турбины и изготавливать его из относительно дешевых металлов.Для снижения температуры корпуса используют не только воздушное охлаждение, но и с помощью специальных элементов конструкции уменьшают к нему поток теплоты от газа.
Корпус и обоймы внутри покрыты теплоизоляцией. В обоймах крепятся сегменты, образующие стенку под рабочими лопатками. Между сегментами и ребрами корпуса уложена теплоизоляция. Чтобы еще больше уменьшить приток теплоты к корпусу, в образовавшиеся в нем полости через отверстияпоступает охлаждающий ребра и сегменты воздух, который через зазоры выбрасывается в проточную часть турбины.
Для уменьшения притока теплоты к корпусу турбиныв него устанавливают охлаждаемую обоймус несколькими рядами сопловых лопаток, сегментыкоторых крепятся в обойме. Охлаждающий воздух, проходя через отверстия в сегментах, охлаждает их. Часть охлаждающего воздуха сбрасывается в проточную часть турбины через щели и создает охлаждающую пленку у торцовых поверхностей сопловых каналов и под рабочими лопатками. Входные и выходные патрубки корпуса обычно внутри защищают теплоизоляцией. Между слоем изоляции и корпусом также продувается воздух.
Особое внимание уделяют охлаждению внутренних (встроенных) подшипников, которые снаружи окружены воздухом после компрессора или горячим газом, имеющим высокие давление и температуру. Так как нагрев подшипников до этой температуры, а также попадание горячего газа недопустимы, их помещают в корпус специальной конструкции.
Подшипники роторов ТВД и ТНД заключены во внутренний масляный корпус и наружный силовой корпус, покрытый внутри теплоизоляцией. Охлаждающий воздух через каналпоступает в камеру между силовым и масляным корпусами. Частьвоздуха проходит в масляный корпус и выбрасывается в атмосферу через трубу, а оставшийся поступает через лабиринтовые уплотнения в камеры, которые также соединены с атмосферой.
Чтобы полностью предотвратить попадание горячих газов в подшипники, в камеру со стороны ротора ТВД подается воздух после компрессора, а в такую же камеру со стороны ТНД поступает воздух из системы охлаждения ротора.
Схема охлаждения ротора турбины продувкой воздуха через хвостовые крепления рабочих лопаток: охлаждающий воздух подается через каналы и, проходя между дефлектором (покрывным диском)и диском, попадает в зазоры хвостовиковрабочих лопаток. Охлаждая хвостовики рабочих лопаток, воздух препятствует поступлению теплоты к ротору. Если ротор состоит из дисков с большимполотном, такая система охлаждения оказывается недостаточной.Наибольшее распространение получили три схемы охлаждения дисков:радиальным обдувом, струйное и комбинированное струйно-радиальное.
Радиальное течение охлаждающей среды в зазоре между корпусом и боковыми поверхностями дисковых или барабанных роторов возникает во многих конструкциях газовых турбин. Такое течение может быть направлено как от оси вращения ротора к периферии дисков, так и в противоположную сторону. Возникновение обратных течений возможно, если расход охлаждающей среды мал.
Струйное охлаждение применяют для резкого усиления теплообмена на ограниченной поверхности. В газовых турбинах обычно возникает необходимость охладить периферию диска (наиболее нагретую его часть). Струйное охлаждение позволяет, не повышая расхода охлаждающей среды, увеличить скорость ее натекания на поверхностьдиска.
Комбинированное струйное охлаждение периферии диска и радиальный обдув его внутренней части - позволяет отбирать основное количество теплоты от диска в наиболее нагретой его части — местах крепления хвостовиков рабочих лопаток.
7. Сопловые и рабочие лопатки ГТУ и способы их охлаждения.
Сопловые и рабочие лопатки, непосредственно омываемые горячими газами, практически нагреваются до температуры торможения газа. При охлаждении лопаток их температура становится меньше температуры газа. Количество теплоты, поступающего газа к лопатке, зависит от разницы их температур и коэффициента теплоотдачи.
Поступающая к лопатке теплота должна быть отведена охлаждающей средой, в качестве которой чаще всего используют воздух после компрессора. Охлаждающий воздух, проходя через специальные каналы в лопатках, нагревается, отбирая теплоту от лопатки. Нагрев воздуха зависит от его расхода, теплоемкостии количества отбираемой теплоты.Охлаждение должно обеспечивать необходимую температуруметалла лопаток и ее постоянство по их поверхности.
При парциальном подводе охладитель продувается через несколько сопловых каналов, и рабочие лопатки охлаждаются, проходя через его поток. Охладитель можно также подводить внутри сопловых лопаток и впрыскивать в поток газа через щель в их выходной кромке. При индивидуальном наружном охлаждении рабочих лопаток охладитель через специальные каналы впрыскивается на поверхность каждой лопатки.При заградительном охлаждении на поверхности лопаток создается защитная пленка охладителя. Такая пленка может создаваться двумя способами: подачей охладителя через щели или отверстия либо продавливанием (эффузией) через пористое тело лопатки, изготовляемой по специальной технологии. Кроме того, для уменьшения потока теплоты в лопатку на нее наносят твердое покрытие низкой теплопроводности. Эти способы снижения потока теплоты используют как для рабочих, так и для сопловых лопаток.
Виды внутреннего воздушного проточного охлаждения определяютсяконструкцией самих лопаток и направлением движения охладителя. В лопатке с дефлектором— полой тонкостенной вставкой образуются каналы для прохода охладителя, который течет в том же направлении, что и горячий газ, и выбрасывается через щель в выходной кромке лопатки. В лопатке с наружной тонкостенной гильзой также образуются каналы для прохода охладителя, который сбрасывается через выходную кромку.Монолитная лопатка, внутри которой вблизи поверхности выполнены для прохода охладителя каналы, идущие от ее корня к вершине. Охладитель в этом случае течет в каналах между дефлектором и телом лопатки. В местах наибольших значений коэффициента теплоотдачи от газа к лопатке охладитель выводится на ее поверхность и создает тонкую пленку.
8. Причины и последствия разрушения рабочих и сопловых лопаток, приводящие к аварии в ГТУ.
Наиболее часто при эксплуатации ГТУ повреждаются рабочие лопатки и ротор турбины, ее направляющие лопатки и диафрагмы, рабочие лопатки и ротор компрессора, камеры сгорания, подшипники.
Сварочный грат, остатки электродов, грязь, обтирочные концы, посторонние предметы, оставленные внутри оборудования, могут вызвать тяжелые аварии. Аварии и неполадки в работе ГТУ возникают вследствие конструктивных и технологических недоработок, дефектов материалов, сборки, монтажа, а также неправильной эксплуатации.
В наиболее тяжелых условиях работают рабочие лопатки турбины: на них воздействуют большие центробежные силы, потоки газа, имеющие высокие скорости и температуры, переменные нагрузки. В этих условиях часто наблюдается усталостное разрушение лопаток турбины, бандажей, бандажной проволоки. Усталостные разрушения возникают вследствие того, что собственные частоты колебаний лопаток совпадают с частотой возмущающее силы, т.е. лопатки попадают в резонанс. Частота переменных усилий, действующих на лопатки со стороны газа, зависит от частоты вращения ротора. Даже при небольшом изменении частоты вращения лопатки могут попасть в резонанс и разрушиться через короткое время. Так как частота вращения ротора турбины зависит от частоты электрического тока сети, в которую включен электрический генератор, то работа его при пониженной частоте недопустима.
При усталостном разрушении происходит отрыв части или всей лопатки, части бандажа или бандажной проволоки. Отрыв одной лопатки обычно приводит к повреждению всех рабочих лопаток данной ступени, а также сопловых лопаток соседней ступени. Внешне повреждение рабочих лопаток проявляется в появлении слышимых металлических звуков и необычных шумов внутри турбины. Если слышны удары различной силы в проточной части или посторонние звуки турбину немедленно останавливают. При поломке лопаток и "задеваниях в проточной части турбины возрастает вибрация ротора. О поломке нескольких рядов лопаток судят по снижению нагрузки при постоянном расходе топлива.
При работе на запыленном воздухе или топливе высокой зольности лопатки турбины подвергаются эрозии. Как правило, эрозий подвергается рабочие лопатки со стороны входной кромки, а сопловые— со стороны выходной. Лопатки, поврежденные эрозией, легко обнаруживают при очередном ремонте и заменяют. Лопатки первых ступеней турбин обычно повреждаются окалиной или мелким сварочным гратом, остающимся после монтажа или ремонта. Поверхность их становится шероховатой, входные кромки имеют вмятины и загибы. При ремонте лопатки заменяют в зависимости от их состояния и наличия трещин. Эрозия и износ лопаток являются дополнительными источниками вибрации ГТУ.
Если во время эксплуатации проточные части турбины и компрессора загрязняются отложениями, разбалансировка ротора может увеличиваться. К разбалансировке приводит также вылет рабочих лопаток, остаточный прогиб оси ротора из-за задеваний в уплотнениях, смещение обмотки ротора электрического генератора в пазах или лобовых частях, замыкание витков обмотки на землю или между собой.Некоторые виды разрушений рабочих и сопловых лопаток могут появляться после длительной работы турбины. Так, при слишком быстрых пусках и остановах в рабочих и сопловых лопатках турбины возникают большие температурные напряжения, в результате которых появляются трещины в кромках лопаток из-за малоцикловой усталости металла. С каждым таким пуском и остановом трещины растут и в конечном счете лопатки разрушаются. По той же причине могут растрескиваться диски, ротор или корпус турбины.
По истечении длительного времени лопатки турбины могут разрушиться в результате исчерпания запаса длительной прочности. Это возможно, если лопатки выработали ресурс или работали при недопустимо высокой температуре газа. В первом случае необходима своевременная замена рабочих лопаток, а во втором — строгое соблюдение температурного режима.
При содержании в воздухе вредных примесей может возникать коррозия лопаток, турбины и компрессора. При недостаточно хорошей очистке загрязненного топлива в газовой' турбине развивается высокотемпературная коррозия, появляются отложения на "сопловых и рабочих лопатках.
9. Понятие помпажа.