Устройство для подогрева всасывающего циклового воздуха. Антиобледенительная система

Опыт эксплуатации газотурбинных установок на магистральных газопроводах свидетельствует о том, что при понижении температуры наружного воздуха практически в любых природно-климатических ус­ловиях эксплуатации возможно обледенение входного тракта ГПА.

Наиболее вероятными условиями обледенения являются температу­ры наружного воздуха в диапазоне от +3 до -5 °С при относительной его влажности > 80 %.

166

глава 3

167

Эксплуатация ГПА с газотурбинным приводом

 

Обледенению в той или иной степени подвержены все элементы возду-1 хозаборного устройства (фильтры, шумоглушители, крепежные детали и_: | т.п.). При появлении обледенения, гидравлическое сопротивление на вхо­де возрастает, что может привести не только к помпажу осевого компрес­сора, но и к разрушению воздухозаборной камеры. Кроме того, оторвав- ::Ё шиеся куски льда могут быть занесены потоком воздуха в проточную часть ff компрессора и вызвать разрушение его проточной части.

В целях предупреждения обледенения входного тракта ГТУ исполь-: зуются различные противообледенительные системы, основанные на подогреве циклового воздуха на всасе в компрессор.

При включении в работу системы подогрева циклового воздуха его температура повышается примерно на 10 -12 °С.

На газотурбинных установках применяют следующие схемы подо- ] грева циклового воздуха:

• подогрев горячим воздухом, отбор которого осуществляется из воз- 1 духопровода за осевым компрессором ГТУ. Эта схема применяется | в основном для стационарных и импортных ГТУ;

• подогрев циклового воздуха осуществляется смесью воздуха, отби­
раемого после компрессора или одной из его ступени, и выхлопных
газов. Эта схема применяется на авиаприводных ГПА;                        j

• подогрев циклового воздуха теплым воздухом, отбираемым после;
АВО масла. Применяется в основном на стационарных ГТУ с распо­
ложением АВО масла под воздухозаборной камерой.                          \

Подогрев подверженных обмерзанию элементов входного тракта ГТУ горячим воздухом, отбираемым за компрессором, является наибо-1 лее эффективным способом защиты от обледенения. Недостатком дан-1 ной схемы является ограничение по количеству отбираемого воздуха за компрессором и, с термодинамической точки зрения, сам подогрев воз­духа, приводящий к увеличению мощности осевого компрессора.

При использовании первой схемы для смешивания горячего и цик-1
левого воздуха используют специальные устройства - смесители. Ме­
сто расположения смесителей и их конструкция зависят от типа агрега- (
та. Так на агрегатах ГТК-10, ГТ-750-6 используют смесители кольце-1
вого типа, устанавливаемые на всасывающем трубопроводе осевого
компрессора (рис 3.15).                                                                                         ;

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

глава 3

169

168

Эксплуатация ГПА с газотурбинным приводом

 

я

О к

S 8. ев X Л 5 Я я <и I о S £ о рз о и о ч о с и I о о

смесителя обеспечивает качественное перемешивание горячего возду-

ха из кольцевого канала коллектора смесителя и всасываемого холод-* и ного воздуха, что снижает неравномерность температурного поля воз*¹ душного потока перед осевым компрессором.

На некоторых газотурбинных установках, а также агрегатах с при- | водом от авиационных двигателей, дополнительно оборудуется систе­ма подогрева входного направляющего аппарата (ВНА). Горячий воз- I дух после компрессора подается по трубопроводам в кольцевую полость Ш цилиндра осевого компрессора и далее, пройдя по специальным кана- >| лам лопаток ВНА и подогревая их, сбрасывается в проточную часть!)| компрессора (см. рксЗЛ 5 поз. 1к1А). Система обогрева ВНА включа-^г; ется при помощи специально предусмотренного клапана.

Для регистрации условий образования льда в эксплуатации приме';! няют следующие способы:

• устанавливают термометр (ТСП) для замера температуры воздуха^
на входе в компрессор, а также термометр для замера температуры"!
атмосферного воздуха; при достижении температуры +3°С и ниже до
-5°С включают систему подогрева;                                          i

• ведут визуальное наблюдение за состоянием поверхности входного || направляющего аппарата (появление обледенения) через смотровые J окна с подсветкой на корпусе всасывающей камеры цилиндра осе*|| вого компрессора;

• для автоматической сигнализации о появлении условий для обледене­ния в системе защиты агрегата предусмотрен датчик образования льда;^; I контролирующий состояние атмосферного воздуха по температуре и || влажности и сигнализирующий о необходимости включения обогрева* ющего устройства при условиях, благоприятствующих образованию Ц льда на лопатках ВНА осевого компрессора. Датчик образования льда: встроен в инжектор, устанавливаемый после пылеулавливающих сеток щ камеры фильтров ВЗК. К инжектору подводится сжатый воздух из ли­нии нагнетания компрессора, который, расширяясь, подсасывает атмос­ферный воздух из камеры фильтров. При образовании льда, что сопро­вождается увеличением перепада давления на сетке датчика, подается сигнал на включение системы обогрева. Перепад давления фиксируется дифманометром, который выдает сигнал через реле.

Агрегаты ГТК-25И имеют аналогичную систему подогрева цикло­вого воздуха, за исключением того, что смеситель имеет несколько дру­гую конструкцию и расположен перед фильтрующими элементами ВЗК (рис.3.16).

г

170

глава 3

Устройство выхлопное

Блок масло­охладителей

Турбоблок

1

Воздухоочистительное устройство(ВОУ)

Блок системы обеспечения   /    \

2  6

 

171

Эксплуатация ГПА с газотурбинным приводом

Вторая схема с использованием теплоты отработанных выхлопных газов применяется на отечественных агрегатах типов ГПА-Ц-6,3 и ГПА-Ц-1 б^а также импортных агрегатах типа ГТК-1ОИ.

На рис.3.17 представлена такая схема подогрева циклового возду­ха для агрегата ГПА-Ц-6,3.

Система подогрева циклового воздуха включает в себя две распре­делительные решетки 1, расположенные с двух сторон ВЗК, к которым при помощи эжектора 5, тройника 4 и воздуховодов 3, подаются вых­лопные газы от двигателя НК-12СТ.

Эжектирующий воздух отбирается за осевым компрессором двига­теля и по трубопроводу 6 подается в эжектор. В трубопроводе для уп­равления работой системы предусмотрен вентиль с электроприводом 2, включенный в систему автоматического управления агрегатом.

Распределительные решетки аналогичны по конструкции, как и сме­сители. Распределительные решетки устанавливаются, как и на ГПА ГТК-25И, на входе в воздухоочистительные элементы ВОУ и состоят из прямоугольного короба и короба с отверстиями для выхода газовоз­душной смеси.

При температуре наружного воздуха от+3 до -5°С включается сис­тема подогрева циклового воздуха, при этом на пульте управления за­горается лампочка «Обогрев ВОУ». При температуре наружного воз­духа от+3 до -5°С необходимо вести постоянное (через 2 часа) наблю­дение и осмотр камеры всасывания, защитной решетки и входного уст­ройства двигателя на отсутствие обледенения через окна, предусмот­ренные конструкцией ГПА.

Схема подогрева воздуха с использованием теплоты от АВО масла, применялась только на первых стационарных агрегатах.При этой схе­ме АВО масла устанавливались непосредственно под ВЗК.

Оба узла - АВО масла и ВЗК - разделялись горизонтальными жалю-зями, которыми регулировались степень подогрева циклового воздуха и степень охлаждения турбинного масла в АВО. Но эта система не на­шла применения, так как в летний период через неплотности жалюзей из АВО масла и пространства КВОУ теплый воздух подсасывался в осе­вой компрессор, что приводило к снижению мощности и КПД НУ.