KP1

Июль 31, 2022

Содержание

2. В энергетическом балансе России большая роль отводится природному газу. Значительные запасы природного газа в различных районах
3. В качестве основы будущего агрегата было решено взять хорошо зарекомендовавший себя и широко используемый осевой компрессор
6. Газотурбинная установка типа ГТН-16 выполнена по простому открытому циклу, состоит из воздушного компрессора, камеры сгорания, турбин
7. В исследовательской части работы рассмотрен ряд важных направлений, связанных с повышением эффективности работы газогенератора. На экономичность,
8. Фильтр сверхтонкой очистки
9. Усовершенствованное КВОУ, включающее три ступени (фильтры класса G4/F8/E11), обеспечивает эффективность до 96,94 % и соответственно улавливаемое
10. Графики изменения перепада давления на предварительном фильтре класса G4/ фильтре тонкой очистки класса F8 Графики изменения
11. Кроме основного своего назначения – очистки поступающего наружного воздуха, комплексное воздухоочистительное устройство обеспечивает снижение уровня шума
12. Система подогрева циклового воздуха
13. Подогрев горячим воздухом, отбор которого осуществляется из воздухопровода за осевым компрессором или регенератором ГТУ. Эта схема
14. Исследования по впрыску воды перед компрессором и в его проточную часть получили широкое распространение в мировой
15. Общий вид установки
16. Установка состоит из следующих узлов и агрегатов: емкость для воды, насос высокого давления, клапан предохранительный, три
17. Применение предлагаемой системы позволяет реализовать комплексно проблемы борьбы с обледенением и впрыска влаги на вход осевого
18. Технологическая схема системы «Туман»
19. «Туман» для испарительного охлаждения воздуха является более эффективной по сравнению с обычными испарительными системами и находят
20. Заключение В данной выпускной квалификационной работе разработана газотурбинная установка мощностью N=12 МВт. Произведен тепловой расчет данной
22. Скачать презентацию

Слайд 2

В энергетическом балансе России большая роль отводится природному газу. Значительные запасы

природного газа в различных районах страны, невысокая себестоимость по сравнению с другими видами энергоресурсов делают его промышленное использование очень перспективным.
Однако невозобновляемость запасов, трудность замены другими видами топлива обязывают изыскивать более рациональные и экономичные пути добычи и использования газа. Очевидно, что развитие газовой промышленности находится в зависимости от совершенствования газопроводов и от энерговооруженности компрессорных станций.
Широкое использование газотурбинных установок при транспорте газа требует постоянного внимания к совершенствованию их конструкции с целью повышения эффективности и надежности работы ГПА.
В проекте разработана ГТУ мощностью 12 МВт для привода нагнетателя природного газа. В ходе проектирования были произведены необходимые тепловые и газодинамические расчеты. В исследовательской части проекта разработаны мероприятия по совершенствованию теплового процесса газогенератора установки и оценке влияние предложенных технических решений на эксплуатационные характеристики ГТУ.

Введение

Слайд 3

В качестве основы будущего агрегата было решено взять хорошо зарекомендовавший себя

и широко используемый осевой компрессор ГТ-6-750, прибавив к нему впереди дополнительно четыре ступени. Они требуются для обеспечения пропуска необходимого расхода воздуха при сохранении размеров облопачивания. При этом частота вращения компрессора составляет 6850 об/мин, а степень сжатия в нем – 11,5.
Для нагнетателя при степени сжатия πн=1,45; также как и для πн=1,25 было решено принять одноступенчатое исполнение, что должно обеспечить производство и сборку на заводе, а также ремонт на станции.
Существенное повышение быстроходности и начальной температуры газа позволило выполнить агрегат на общей раме в виде единого транспортабельного блока.
Эффективный К.П.Д. на муфте силовой турбины составляет 31,1%. Расчетная мощность при температуре газа 1423 К и параметрах атмосферного воздуха 288 К и давлении 103,3 кПа составляет 11758 кВт.
На слайде представлена тепловая схема, процесс в T-S диаграмме для установки простейшего цикла разработанной в проекте, а так же характеристики выбора оптимальной степени повышения давления в соответствии с начальной температурой газов перед турбиной

Обоснование выбора конструкции и частоты вращения нагнетателя и турбины

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Газотурбинная установка типа ГТН-16 выполнена по простому открытому циклу, состоит из

воздушного компрессора, камеры сгорания, турбин высокого и низкого давления, пускового привода, системы регулирования и рамы-маслобака с вмонтированными узлами системы маслоснабжения и агрегатной частью КИП.
Воздушный компрессор осевого типа включает в себя 15 ступеней
Входной направляющий аппарат (ВНА) и направляющие лопатки ступеней «А», «Б», «В» выполнены поворотными для обеспечения запуска ГТУ и устойчивой работы на переменных режимах
Кольцевая камера сгорания размещена между радиальным диффузором компрессора и обоймой турбины высокого давления (ТВД) в общем корпусе турбоагрегата и крепится к обойме ТВД, образуя с ней единый узел.
Все элементы ГТУ (компрессор, камера сгорания, ТВД, ТНД и другие узлы) смонтированы одном корпусе. Он состоит из следующих частей:
Корпус входного патрубка.
Обойма ПНА.
Корпус ТВД.
Корпус среднего подшипника.
Выхлопная часть.

Слайд 7

В исследовательской части работы рассмотрен ряд важных направлений, связанных с повышением

эффективности работы газогенератора.
На экономичность, надежность, долговечность и экологическую безопасность ГТУ большое влияние оказывает качество воздуха, поступающего в компрессор, а также эффективность работы систем снижения шума и противообледения
Одно из направлений исследования посвящено анализу влияния на эксплуатационные характеристики и повышение эффективности работы ГТУ применения фильтров сверхтонкой очистки КВОУ.
Фильтр изготовлен из длинного листа, образованного системой волокон сложной формы выполненных из стеклопластика (диаметр волокон 0,65-6,5 микрон, расстояние между ними 10-40 микрон), сложенного гармошкой, а также корпуса с элементами, удерживающими лист в сложенном состоянии (чертеж).
Фильтры рассчитаны на фильтрацию малых частиц до 0,1 мкм. Эти частицы улавливаются волокнами при помощи следующих механизмов: эффект зацепления, эффект инерции, эффект диффузии

Слайд 8

Фильтр сверхтонкой очистки

Слайд 9

Усовершенствованное КВОУ, включающее три ступени (фильтры класса G4/F8/E11), обеспечивает эффективность до

96,94 % и соответственно улавливаемое количество пыли больше почти вдвое 1115,59 кг. При этом для расчетов принимались следующие условия:
- поток в ГТУ – 450 м3 /с;
- наработка/год – 8200 ч;
- ожидаемая степень загрязнения для частиц размером менее 10 мкм (РМ10) – 85 мкг/м3 .
Эксплуатационные характеристики также зависят от потери давления в системе воздухозабора, из графиков видно, что установка фильтров сверхтонкой очистки незначительно влияет на перепад давления ГТУ.
В результате был сделан вывод, что фильтры сверхтонкой очистки КВОУ ГТУ значительно влияют на изменение технических характеристик в процессе эксплуатации газотурбинного двигателя. Внедрение комплексного подхода при эксплуатации КВОУ ГТУ позволяет минимизировать эксплуатационные и ремонтные затраты.

Слайд 10

Графики изменения перепада давления на предварительном фильтре класса G4/ фильтре тонкой очистки

класса F8

Графики изменения перепада давления на предварительном фильтре класса G4/ фильтре грубой очистки класса F7 и фильтре сверхтонкой очистки класса E10

Слайд 11

Кроме основного своего назначения – очистки поступающего наружного воздуха, комплексное воздухоочистительное

устройство обеспечивает снижение уровня шума в районе воздухозаборной камеры, возникающего при работе осевого компрессора. Блок шумоглушения должен обеспечить согласно нормам СН1004-74 снижение уровня шума до величины порядка 75-80 дБ на частоте 1 кГц.

Слайд 12

Система подогрева циклового воздуха

Слайд 13

Подогрев горячим воздухом, отбор которого осуществляется из воздухопровода за осевым компрессором

или регенератором ГТУ. Эта схема обычно используется при эксплуатации стационарных и импортных ГТУ;
При использовании первой схемы для смешивания горячего и циклового воздуха используют специальные устройства - смесители. Место расположения смесителей и их конструкция зависят от типа агрегата. Так на агрегатах ГТК-10, ГТ-750-6 используют смесители кольцевого типа, устанавливаемые на всасывающем трубопроводе осевого компрессора
Горячий воздух подается на смеситель по четырем подводам с дроссельными шайбами, регулирующими расход. Схема обвязки обеспечивает отбор горячего воздуха после регенераторов в равной степени из левого и правого трубопроводов. Электроприводная задвижка 2, регулирующая расход горячего воздуха, управляется с ГЩУ. Конструкция смесителя обеспечивает качественное перемешивание горячего воздуха из кольцевого канала коллектора смесителя и всасываемого холодного воздуха, что снижает неравномерность температурного поля воздушного потока перед осевым компрессором.

Слайд 14

Исследования по впрыску воды перед компрессором и в его проточную часть

получили широкое распространение в мировой энергетике как один из весьма эффективных способов улучшения параметров работы газотурбинных установок (ГТУ).
с помощью усовершенствования разработанного авторами ранее комплекса программ для расчета термодинамических и экологических характеристик газотурбинной установки показать возможности улучшения показателей установок при организации оптимального впрыска воды на входе в компрессор и в его проточную часть.
Установка впрыска воды в осевой компрессор предназначена для:
промывки проточной части осевого компрессора,
повышения мощности ГТУ (планируемое увеличение мощности ГТУ на 20…25%),
увеличения КПД, (планируемое увеличение КПД на 3…5%),
снижения количества окислов азота (планируемое снижение количества окислов азота на 30…40%).

Слайд 15

Общий вид установки

Слайд 16

Установка состоит из следующих узлов и агрегатов:
емкость для воды,
насос высокого давления,
клапан

предохранительный,
три гидропанели,
трубопроводы всасывающий и нагнетающий,
фильтр сетчатый,
рукава высокого давления, клиновые задвижки, манометры и шаровые краны.
Впрыск воды осуществляется при температуре окружающего воздуха выше 50С через сопла в проточную часть на статорные лопатки ВНА, 3ю и 7ю ступень компрессора. Общее количество сопел 12 штук, по 3 сопла на каждую ступень. На лопатки ВНА и 3й ступени впрыск производится через сопла с разными углами впрыска. На лопатки 7й ступени впрыск производится через сопла с углом впрыска 90

Слайд 17

Применение предлагаемой системы позволяет реализовать комплексно проблемы борьбы с обледенением и

впрыска влаги на вход осевого компрессора.
На основе анализа литературных источников, посвященных вопросам влияния процессов обледенения элементов ВЗТ на работу энергоустановок, а также методы предотвращения обледенения, реализованные в технических решениях других авторов позволили разработать конструкцию ВЗК для охлаждения циклового воздуха, поступающего в компрессор ГТУ, обеспечивающая равномерный обогрев каналов ВЗТ по всей площади размещения фильтрующих элементов и, как следствие, создающую равномерную структуру потока на входе в лопаточный аппарат осевого компрессора.

Слайд 18

Технологическая схема системы «Туман»

Слайд 19

«Туман» для испарительного охлаждения воздуха является более эффективной по сравнению с

обычными испарительными системами и находят все большее применение в ГТУ.
Основные преимущества системы «Туман»:
обеспечивают ~ 0,7 % прирост мощности на каждый 1,0 °С снижения температуры воздуха перед ОК;
малое место для размещения в КВОУ и незначительные потери давления воздуха;
минимальное время на установку;
легкость модернизации - отсутствие структурных изменений в КВОУ.
Недостатки системы «Туман»:
большое количество форсунок с мелким распылом (расход одной форсунки 0,15 - 0,17л /мин);
затруднения в обеспечении точного регулирования подачи воды для 95 % насыщения воздуха перед ОК.

Слайд 20

Заключение
В данной выпускной квалификационной работе разработана газотурбинная установка мощностью N=12 МВт.

Произведен тепловой расчет данной установки, подсчитан технико-экономический эффект. Предложен путь усовершенствования установки путем внедрения высокоэффективных фильтров сверхтонкой очистки в КВОУ. Внедрение комплексного подхода при эксплуатации КВОУ ГТУ позволяет минимизировать эффект «упущенной выгоды» и снизить эксплуатационные и ремонтные затраты. Нельзя забывать, что это внедрение требует тщательного проектирования, испытания и расчетов.
Также рассмотрено форсирование стационарных газотурбинных установок оптимальным впрыском воды в компрессор. Исследования по впрыску воды перед компрессором и в его проточную часть получили широкое распространение в мировой энергетике как один из весьма эффективных способов улучшения параметров работы ГТУ. Положительное воздействие впрыска обусловлено увеличением мощности и коэффициента полезного действия ГТУ вследствие испарительного охлаждения воздуха в процессе его сжатия в компрессоре, промывки лопаток компрессора от отложений и уменьшения выбросов окислов азота NOx с уходящими газами.

KP1