Системы паротурбинных установок

 

Система смазки ГТЗА

 

Система смазки ГТЗА предназначена для обеспечения смазкой опорных, упорных подшипников турбины, зубчатой передачи ГТЗА, подшипников мощных вспомогательных механизмов, и для обеспечения отвода теплоты от смазываемых узлов. Часто система смазки используется для подачи рабочего масла в систему регулирования, управления и защиты ГТЗА, если эта система не имеет собственных автономных масляных насосов.

 

Система смазки ГТЗА должна обеспечивать:

– необходимое давление масла для безаварийной и надежной работы ГТЗА и вспомогательных механизмов ГЭУ;

– предохранение масла от преждевременной порчи;

– минимальные утечки масла;

– возможность очистки, удаления загрязненного масла и пополнение системы свежим маслом.

 

В качестве масла в системах смазки паротурбинных установок используются турбинные масла марок: 22, 30, 46, и турбинное масло с присадкой Тп-46 по ГОСТ 9972-74. Для низкооборотных турбоустановок применяются более тяжелые масла, для высокооборотных – более легкие. В масляных системах с высокой кратностью циркуляции (в паротурбинных установках подводных лодок, где ограничены объемы отсеков энергетической установки), в последнее время применяется синтетическое авиационное масло марки Б-3В по ТУ 38-101295-85.

 

Системы смазки паротурбинных установок во многом схожи по своей структуре с системами смазки газотурбинных двигателей. Они также делятся на гравитационные, напорные и комбинированные. В состав системы смазки ГТЗА входит следующее оборудование:

– расходная и запасная масляные цистерны, цистерна грязного масла;

– масляные насосы;

– масляные фильтры;

– маслоохладители и маслоподогреватели;

– масляные сепараторы;

– трубопроводы с КИП и арматурой.

 

Рис. 65. Напорная система смазки ГТЗА и ВМ    – расходная масляная цистерна; – цистерна запасного масла;  – цистерна грязного масла; – турбомасляный насос;    – электромасляный насос; – маслоперекачивающий насос;    – главный масляный фильтр; – маслоохладитель; – масляный фильтр;  – подогреватель масла; – сепаратор масла.

В системах смазки ГТЗА основным масляным насосом обычно является масляный насос с турбоприводом – турбомасляный насос ТМН. Резервный электромасляный насос   ЭМН полностью идентичен по производительности основному насосу и, как правило, используется в режимах пуска и остановки ГТЗА, а также как аварийный источник смазки в случае выхода из строя основного масляного насоса. Основной масляный насос забирает масло из расходной масляной цистерны, прокачивает его через главные масляные фильтры и маслоохладитель, и подает его ко всем точкам смазки через индивидуальные фильтры, устанавливаемые на трубопроводах системы смазки. Масло от смазываемых узлов самотеком стекает обратно в расходную масляную цистерну – маслобак, который обычно располагается под редуктором ГТЗА. Кроме того в системе смазки предусматривается ЭМН малой подачи – маслоперекачивающий насос МПН, обеспечивающий перекачку масла между цистернами, а также смазку подшипников ГТЗА после вывода установки из действия в период остывания ГТЗА и проворачивания турбины от валоповоротного устройства. Подогрев масла перед пуском турбины и сепарация отстоя воды в масле производится масляным сепаратором. Часто ТМН имеет программное управление, обеспечивающее повышение давления масла от минимального значения для малых ходов судна, до полного рабочего давления, обеспечивающего максимальные ходовые режимы судна. Давление масла в каждой точке смазки регулируется дроссельными шайбами. При аварийной остановке основного масляного насоса автоматически запускается резервный насос. В случае дальнейшего падения давления в системе смазки (разрыве масляного трубопровода), сигнал по снижению давления в системе смазки ГТЗА подается в систему РУЗ ГТЗА на экстренную остановку турбоагрегата.

 

Масляные системы напорного типа достаточно компактны, но с целью улучшения показателей надежности в них обычно применяют резервирование основного оборудования.

Гравитационные системы смазки обычно используются на транспортных судах, где объемы МКО имеют необходимый запас для размещения цистерн на высоте 10 ÷ 12 м над уровнем подшипников ГТЗА. В этом случае масло из гравитационной цистерны самотеком поступает ко всем смазываемым узлам турбоагрегата, а пополнение гравитационной цистерны осуществляется периодически масляным насосом. Гравитационные системы более надежны, так как при выходе из строя масляных насосов обеспечивают смазку узлов ГТЗА в течение нескольких минут, достаточных для полной остановки турбины.

 

 

Конденсационная установка

 

Конденсационная установка являются неотъемлемой частью ПТУ и выполняет следующие функции: конденсацию отработавшего в турбине пара; поддержание вакуума за последними ступенями турбины для обеспечения возможно большей степени расширения пара; частичное обескислораживание питательной воды и удаление из нее других растворенных газов (деаэрацию).

 

В состав конденсационной установки входят следующие элементы: конденсатор, являющийся теплообменным аппаратом, замыкающим цикл паросиловой установки, и предназначенный для конденсации отработавшего в турбине пара и частичной деаэрации образовавшегося конденсата; циркуляционный насос с циркуляционной системой, служащие для прокачки главного конденсатора охлаждающей забортной водой.

 

Конденсаторы котлотурбинных установок могут классифицироваться по следующим признакам:

 

– по назначению: на главные, предназначенные для конденсации пара главных турбин и вспомогательных механизмов на ходу судна при работающей ГЭУ; вспомогательные, предназначенные для конденсации пара турбогенераторов и вспомогательных механизмов на стоянке судна при выведенной из действия ГЭУ;

 

– по способу конденсации пара: на конденсаторы смесительного типа, в которых охлаждающая вода разбрызгивается и перемешивается с паром (в судовых установках не применяются); конденсаторы поверхностного типа, в которых конденсация пара происходит на поверхности трубок, прокачиваемых забортной водой;

 

– по числу протоков забортной воды: на однопроточные, с общей водяной камерой для всех трубных пучков; двухпроточные, в которых водяная камера разделена на две самостоятельные части для индивидуального подвода и отвода забортной воды к каждому трубному пучку;

 

Рис. 66. Схема конденсационной установки и типы поверхностных конденсаторов паровых турбин: а – с нисходящим потоком пара; б – с восходящим потоком пара; в – с центральным потоком пара; г – с боковыми потоками пара.  – турбоциркуляционный насос; – конденсатный насос; – масло-охладитель; – воздухоохладители машинно-котельного отделения.        – впуск пара от турбины;     – отсос паровоздушной смеси из конденсатора.

– по организации потока пара: на конденсаторы с нисходящим, восходящим, центральным и боковым потоками пара.

 

– по числу ходов забортной воды: на одноходовые конденсаторы, в которых забортная вода движется по всем охлаждаемым трубкам в одном направлении; двухходовые конденсаторы, в которых забортная вода по части труб движется в одном направлении, совершает поворот в поворотной водяной камере, и по остальным трубам движется в обратном направлении.

 

Поверхность теплообмена главного конденсатора (рис. 66) состоит из трубных пучков. Трубы закрепляются в трубных досках методом вальцовки. Забортная вода циркуляционным насосом подается во входную водяную камеру, распределяется по трубкам и охлаждает их поверхность. Пар, поступающий в конденсатор от турбины, соприкасается с холодными стенками труб, конденсируется и стекает в виде капель и струй в нижнюю часть конденсатора – конденсатосборник. Из конденсатосборника образовавшаяся вода забирается конденсатным насосом. После прокачки трубок охлаждающая вода собирается в выходной водяной камере и сливается за борт. В конденсаторах регенеративного типа между пучками труб имеется пространство, по которому часть пара проходит не конденсируясь до поверхности конденсата и осуществляет его регенерацию (подогрев). Главный конденсатор крепится к фланцу выхлопного патрубка турбины и располагается непосредственно под корпусом турбины. Иногда (при размещении КТЭУ на судах с малыми объемами энергетических помещений), используется боковое расположение главного конденсатора относительно корпуса турбины.

В корпусе конденсатора имеются отверстия с фланцами:

– для всасывающего патрубка конденсатного насоса;

– для отсоса паровоздушной смеси главным эжектором;

– для сброса отработавшего пара от вспомогательных механизмов;

– для дренажа конденсата;

– трубопроводов системы продувания корпусов турбин и штоков клапанов.

 

Циркуляционная система предназначена для прокачки главного конденсатора забортной водой, а также подачи забортной воды на другие потребители КТЭУ: маслоохладители системы смазки ГТЗА и ВМ; воздухоохладители машинно-котельных отделений; систему охлаждения цистерны грязных конденсатов; иногда – на холодильники эжекторов системы отсоса паровоздушной смеси.

Циркуляционные насосы должны обеспечивать большие расходы охлаждающей забортной воды. Диаметры трубопроводов циркуляционной системы достигают 750 мм и более. Поэтому в качестве циркуляционных насосов используются насосы осевого типа, часто имеющие турбопривод. На скоростях переднего хода судна свыше 10 ÷ 12 узлов охлаждение пара и его конденсация могут обеспечиваться самопротоком главного конденсатора за счет энергии набегающего потока забортной воды при движении судна. Циркуляционный насос в таких системах имеет программное управление, обеспечивающее автоматическое его отключение на передних ходах, и максимальный расход охлаждающей воды на режимах стоянки и заднего хода.