РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГТДиУ И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
2.1. ГТД ГПА и их характеристики как объекты исследования
На компрессорных станциях газовой промышленности эксплуатируется значительный парк ГПА, в качестве приводов центробежных нагнетателей природного газа которых применены газотурбинные двигатели и установки, отличающиеся большим разнообразием конструктивных схем [33,53,60,64,66,96] (Приложение Д.1). Это накладывает отпечаток на определение их эксплуатационных характеристик и оценку технического состояния. Технические характеристики применяемых на Украине ГПА приведены в табл. 2.1, 2.2. На рис. Д.2.1 (Приложение Д.2) представлены основные схемы ГПА с выделением сечений, разделяющих проточную часть на участки со следующими обозначениями:
- н - вход в воздухозаборную камеру (на рис. Д.2.1 не показан);
- в, к - вход и выход из компрессора;
- г, тк - вход и выход из турбины газогенератора;
- т - выход из силовой турбины;
- - сечение за регенератором по воздуху;
- р - сечение за регенератором по газу;
- кн - сечение за компрессором низкого давления;
- тв - сечение за турбиной высокого давления;
- 1н и 2н - вход и выход из нагнетателя.
Большинство приводов ГПА первого поколения имеет двухвальную схему (рис. Д.2.1, а и б). На рис. Д.1.1 (Приложение Д.1) представлена широко распространенная на магистральных газопроводах двухвальная газотурбинная установка MS3002 газоперекачивающего агрегата ГТК-10И, отличающаяся наличием регулируемого соплового аппарата свободной силовой турбины с пере-
Таблица 2.1
Техническая характеристика ГПА с газотурбинным приводом
Тип ГПАЗавод-изготовительСхема ГТУ
(рис. Д.2.1),
МВт,
%,
м3/ч,
0С,
0С,
кг/с,
об/минИзмеряемые
параметрыГТК-10И"Дженерал-электрик"а10,325,741807,1925540516500ГТК-25И"Дженерал-электрик"а2527,594508,2925500118,54670ГТ-6-750УТМЗа62426006,076041545,56150ГТН-6УТМЗа6,32427306,076041545,56150ГПА-Ц-6,3СМНПО им. Фрунзев6,322,529207,8710410568200ГТК-16УТМЗв162566707,58104121004600ГПА-Ц-16ПО им. Фрунзев162761809,77943801025300ГТК-25НЗЛв2528968012,58903851753700ГТ-700-5НЗЛб4,252517703,970047545,25500ГТК-5НЗЛб4,42617603,970047545,25500ГТ-750-6НЗЛб62723204,675047658,25300ГТК-10-2НЗЛб102837204,478049586,24800ГТК-10-4НЗЛб102936004,478049586,24800
Таблица 2.2
Техническая характеристика ГПА с трехвальными ГТД судового и авиационного назначения
Тип ГПА
(тип ГТД)Завод-изготовитель,
МВт,
%,
м3/ч,
0С,
0С,
кг/с,
об/минИзмеряемые
параметрыГПУ-16
(ДЖ-59Л)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"16316000108004601005300ГПА-10С
(ДН-70Л)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"1035208019,5122346037,24800ГПА-25С
(ДН-80Л)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"2535767121,8122047587,63700ГПА-6,3МТ71
(ДТ-71П)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"
6,331,5233013,9102042031,08200ГПА-16
(ДГ90)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"1635505419,5107043371,35300ГПУ-16К "Водолей"
(ДУ-71)ГП НПКГ
"Заря-Машпроект"1645270020108037,25300ГТК-10ИА
(АИ-336-2-10)ОАО "Мотор Січ"1034,5306021,342,06500ГПА-Ц-6,3
(Д-336)ОАО "Мотор Січ"6,33120801343132,08200ГПА-Ц-8
(АИ-336-2-8)ОАО "Мотор Січ"832,5260017,5120536,88200
крестной программой регулирования ( ). Такой же особенностью обладает и привод MS5002 ГТК-25И. Схема регулирования накладывает отпечаток на представление эксплуатационных характеристик. Отсутствие прямых измерений необходимых параметров и недостаточная точность методик являются основными трудностями оценки технического состояния ГПА, ресурс которых близок к исчерпанию, а следовательно, действительные характеристики существенно отличаются от первоначальных (паспортных). Кроме того, ввиду импортной поставки, отсутствует информация о геометрических и аэродинамических характеристиках узлов ГТД, необходимая для математического моделирования, идентификации и диагностирования. К преимуществам данного типа ГПА можно отнести простоту конструкции при возможности широкого регулирования, надежность и сравнительно большой ресурс привода. А к недостаткам - низкий КПД (), при невысоких параметрах цикла (, ).
Повышение параметров цикла ГТД и - основной путь повышения экономичности ГПА. Он реализован в стационарных турбоагрегатах ГТН-25 и ГПА, в качестве приводов которых используют конвертированные авиационные (рис. Д.1.2) и судовые (рис. Д.1.3) двигатели с КПД до . Применение регенерации тепла (рис. Д.2.1, б) в ГПА ГТК-10, ГТ-700-5 и ГТ-750-6 также обеспечивает повышение КПД до . Однако наличие теплообменника приводит к существенному усложнению конструкции газотурбинной установки.
Применение двухвальной схемы газогенераторов (рис. Д.2.1, в) ГТД с повышенными параметрами цикла позволяет, несмотря на усложнение конструкции, сократить массу ГПА, упростить запуск, обеспечить более широкий диапазон устойчивых режимов работы привода, повысить экономичность на нерасчетных режимах работы, снизить эксплуатационные расходы и т.п. В двухкаскадной схеме турбокомпрессоров происходит относительное скольжение роторов из-за отсутствия между ними механической связи и наличия только газодинамической. Такое скольжение обеспечивает "саморегулирование" системы и меньшее рассогласование в работе ступеней компрессора с изменением частоты вращения при прочих равных условиях. Вместе с тем усложнение схемы ГТУ требует расширения списка контролируемых параметров (рис. Д.2.1, в), разработки соответствующих методик эксплуатационных испытаний по определению характеристик и технического состояния, затрудняет выявление дефектных узлов при диагностировании и установление фактических режимов работы в соответствии с исходными характеристиками, из-за изменения скольжения роторов ввиду ухудшения технического состояния проточной части ГТД. Существующие ме
- Київ+380960830922