Увеличение межремонтных периодов ГТА

 

Увеличению межремонтных периодов способствуют следующие мероприятия: периодическая чистка воздушного и газового трактов без вскрытия двигателя; строгое соблюдение режима топливоподготовки; обеспечение требуемого температурного режима ГТА и частоты его вращения; поддержание нормальной работы форсунок; систематический контроль качества масла; поддержание оптимальных зазоров в подшипниках (для вспомогательных ГТД замена масла производится через каждые 50-300 ч. работы, для главных ГТД-через 10-15 тыс.ч).

 

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основную задачу вахтенного механика, обслуживающего турбинную установку.

2. Какими документами регламентируется обслуживание и эксплуатация судовых турбоагрегатов?

3. Дайте определения абсолютного удлинения статора и относительного удлинения ротора при прогреве турбоагрегата.

4. Что быстрее удлиняется, корпус турбины или ее ротор в процессе прогревания турбины?

5. Перечислите основные процедуры подготовки турбоагрегата к пуску.

6. В каких случаях следует прекратить проворачивание турбин при подготовке их к пуску?

7. Перечислите основные процедуры подготовки к пуску конденсационной установки.

8. Почему прогревание турбин следует проводить при вращающемся роторе?

9. Какие параметры контролирует вахтенный механик во время работы турбинной установки?

10. Перечислите процедуры ухода за турбинной установкой во время её бездействия.

11. Перечислите возможные причины, вызывающие отсутствие страгивания ротора турбины при её пуске.

12. Какие неисправности могут вызвать снижение вакуума в конденсаторе?

13. Как отразится на работе газотурбинного двигателя попадание в компрессор морской воды?

Литература: [6], [9], [12].

 

Топлива и масла турбинных двигателей

В судовых паро- и газотурбинных двигателях в основном применяют жидкое топливо и редко — газообразное (в установках судов-газовозов).

Для смазки турбозубчатых агрегатов и газотурбинных двигателей применяют масла тех марок, которые указаны в инструкциях завода-строителя.

Подробные характеристики топлив и масел для конкретных турбинных установок приводятся в заводских инструкциях и специальной справочной литературе.

 

Топливо для ГТД

Классификация жидких топлив применяемых для газотурбинных двигателей:

      - легкие, к ним относятся дизельное топливо и соляровое масло (авиационный керосин);

-  тяжелые — дистиллятные (газотурбинные) топлива и моторные (смесь легких топлив с мазутом);

- остаточные нефтяные топлива — мазуты;

      - нефть (сырая).

Важнейшей характеристикой топлив служит их удельная теп­лота сгорания , кДж/кг — количество теплоты, выделяемой единицей массы топлива (1 кг) в постоянном объеме. Так для:

      - легких топлив = 41700-43100 кДж/кг. Дизельное топливо (  = 42200-43100; соляровое масло = 41700- 41900;

      - тяжелых топлив = 39800-42000 кДж/кг. Газотурбинное топливо = 39800-42000; моторное топливо = 41000- 42000;

      - мазутов = 40500-42000 кДж/кг.

Требования, предъявляемые к топливу: устойчивость физико-химических свойств при хранении (не вызывать коррозии в топливной системе и проточной части турбины, не образовывать нагара в камерах сгорания, форсунках и отложений в проточной части двигателя, хорошо распыливаться, сгорать и др). По коррози­онной агрессии ограниченно содержание в топливе: серы, натрия, калия, ванадия, меди и свинца, что повышает стоимость топлива.

Наиболее полно соответствует этим требованиям дизельное топливо, широко применяемое на флоте. Газотурбинное топливо имеет более низкую стоимость. Наиболее дешевыми являются моторные топлива - мазуты, но их использование требует предварительной десульфорации путем промывки, очистки от серы и введения присадок, способствующих снижению коррозии и образованию отложений.

Для улучшения качества топлива, его перед подачей в двигатель очищают. Основные способы очистки — сепарация, фильтрация, отстаивание.

Для снижения вязкости топлив их при сепарировании подогревают, примерно, до 95 °С. Для удаления из топлива большого количества воды сепараторы настраивают на режим пурификации, а для удаления механических примесей — на режим кларификации. Сепарирование позволяет снижать содержание воды в топливе до 0,02 % и удалять механические примеси размером более 1-3 мкм.

Для более грубой очистки применяются фильтры предварительной, грубой и тонкой очистки. В фильтрах грубой очистки задерживаются частицы размером 1000-40 мкм (их устанавливают перед топливоподкачивающими насосами) сепараторами или фильтрами тонкой очистки, задерживающих частицы 40 - 2,0 мкм, (устанавливаются перед топливными насосами высокого давления).

Тяжелые сорта топлив обессоливают путем промывки пресной водой и последующей сепарации.

Для предупреждения ванадиевой (высокотемпературной) коррозии лопаток ГТД, добавка в топливо магниевых соединений приводит к образованию ванадатов магния, которые имеют высокую температуру плавления и не отлагаются на лопатках.

 

Турбинные масла

 

Для паровых турбин применяют масло по ГОСТ 9972-79. Для турбин с частотой вращения 50 с^-1 и выше применяют масло турбинное Тп-22; для низкооборотных турбин — масло Тп-30. Для смазки механизмов ГТЗА (главных турбозубчатых агрега­тов) применяется турбинное масло Тп-46.

Для судовых ГТУ легкого типа применяют газотурбинное масло по ГОСТ 10289-62.

Для смазки редукторов и паровых турбин в комбинированных установках, применяется газотурбинное масло М22 ГОСТ 32-74.

Эксплуатационные свойства масел характеризуются рядом показателей, основные из которых приведены в таблице 9.1.

 

Таблица 9.1 Эксплуатационные характеристики масел

№	Марка масла	Турбинное			Газотурбинное
1.	ГОСТ	9972-79			32-74	10289-62
2.	Вязкость кинематическая,  10 -6 м/с при температуре 50 °С	20-23	28-32	44-48	20-23	7,0-9,6
3.	Температура застывания,  °С, не выше	-15	-10	-10	-15	-45
4.	Температура вспышки, °С	180	180	195	—	135
5.	Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более	0,02	0,02	0,02	0,02	0,04
6.	Зольность, %, не более	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005
7.	Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды	отсутствуют

 

Основным показателем масла является вязкость, которая характеризует величину внутреннего трения между частицами масла, от которого зависит несущая способность масляного клина в подшипниках и зубчатых зацеплениях, отвод теплоты, потери на трение в смазываемых узлах, потери на прокачивание и др.

При изменении в эксплуатации вязкости масла на 20-25 %, его заменяют.

Температура вспышки масла значительно превышает температуру топлива, поэтому, при попадании топлива в масло его температура вспышки снижается, если снижение достигло предельно допустимой температуры вспышки, масло надо заменить.

Кислотное число характеризует содержание в масле различных кислот, которые повышают коррозионную активность. Органические кислоты, которые появляются в масле в результате контакта масла с кислородом воздуха, увеличивают агрессив­ность масла, способствуют отложению лаков и нагара. Повышенную кислотность в эксплуатации устраняют путем промывки масла горячей пресной водой, подаваемой к сепаратору по масляному трубопроводу. Содержание воды в масле не допускается, так как образуется эмульсия с высоким содержанием воздуха, что способствует окислению масла и, следовательно, коррозионную активность содержащихся в масле кислот. Воду удаляют сепарированием.

В особо тяжелых условиях находится масло, смазывающее газовую турбину. Контакт с деталями, нагретыми до высокой температуры, интенсифицирует окисление масла. Высокая кратность циркуляции в системе и распыливание масла подающими форсунками усугубляют этот процесс. Большое содержание воздуха снижает смазывающие и теплоотводящие свойства масла. Необходим регулярный контроль качества масла.

В зубчатых передачах (в зацеплениях и подшипниках) масло работает при более низких температурах, но при больших нагрузках. Здесь требуется качественное масло и с большей вязкостью.

Нормы расхода масла указываются в инструкции завода-строителя. Расход смазочного масла определяется факторами: угаром и утечками в системах смазки; старением масла и, следовательно, необходимостью его замены; потерями масла.

Ориентировочные значения следующие:

            - удельный расход масла 0,03-0,05 г/(кВт ч);

            - удельная маслоемкость систем циркуляционной смазки 1,0-1,2 кг/кВт;

            - срок службы масла 20 тыс. ч. и более.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Как классифицируются топлива, применяемые для газотурбинных двигателей?

2. Какие требования предъявляются к топливу турбинных установок?

3. Какие мероприятия по топливоподготовке необходимо проводить для устранения ванадиевой коррозии в элементах турбинных установок?

4. Перечислите основные эксплуатационные характеристики масел для турбомашин.

5. Какие критерии качества масла указывают на необходимость его замены?

Список использованной литературы

 

1. Абианц, В.Х. Теория авиационных газовых турбин / В.Х. Абианц. – М.: Машиностроение, 1979. - 245 с.

2. Биржаков, М.Б. Радиально-осевые ступени мощных турбин / М.Б. Биржаков, В.В. Литинецкий. - Л.: Машиностроение, 1983. - 219 с.

3. Жирицкий, Г.С. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов / Г.С. Жирицкий, В.И. Локай, М.К. Максутова, В.А. Стрункин. - М.: Машиностроение, 1971. - 620 с.

4. Жирицкий Г.С., Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин / Г.С. Жирицкий, В.А. Стрункин – М.: Машиностроение, 1968.- 520с.

5. Зайцев, В.И. Судовые паровые и газовые турбины / В.И. Зайцев, Л.П. Грицай, А.А. Моисеев. - М.: Транспорт, 1981. - 312 с.

6. Зайцев, Ю.А. Основы проектирования судовых паровых турбоагрегатов / Ю.А. Зайцев. - Л.: Судостроение, 1974. - 439 с.

7. Конюков В.Л. Теория турбинной ступени. Конспект лекций / В.Л. Конюков. Керчь: КГМТУ, 2015. – 102 с.

8. Курзон, А.Г. Теория судовых, паровых и газовых турбин / А.Г. Курзон. - Л.: Судостроение, 1970. - 592 с.

9. Маслов Л.А. Судовые газотурбинные установки / Л.А. Маслов. – Л.: Судостроение, 1973 – 400 с.

10. Моисеев А.А. Конструктирование и расчет прочности судовых ТЗА / А.А.Моисеев, А.Н. Розенберг.- Л.: Судостроение, 1964. – 510 с.

11. Щегляев А.В. паровые турбины / А.В. Щегляев.–М: Энергия, 1976, 366с.

12.  Гречко Н.Ф. Судовые турбинные установки. Справочное пособие / Н.Ф. Гречко. – Одесса: Феникс, 2005. – 317 с.

Вячеслав Леонтьевич Конюков

 

СУДОВЫЕ ТУРБОМАШИНЫ

Раздел

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТУРБОМАШИН

Конспект лекций

для курсантов специальности

26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок

очной и заочной форм обучения

 

Тираж ________экз. Подписано к печати ________.

Заказ №_____. Объём 2,6 п.л.

Изд-во ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»

298309 г. Керчь, Орджоникидзе, 82.