газовая турбина ГТЭ-16

В статье описывается газотурбинная установка ГТЭ-16, приведены ее техничсекие характеристики, принципиальная схема и габаритные размеры.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГТЭ-16

ГТУ выполнена по схеме простого открытого цикла с однокаскадным осевым компрессором и свободной силовой турбиной низкого давления, ротор которой соединен с ротором электрического генератора через понижающий редуктор.

Вращение роторов газогенератора и силовой турбины - независимое.

ГТУ рассчитана для работы на природном газе.

ГТУ состоит из воздушного компрессора, камеры сгорания, двух турбин: турбины высокого давления и турбины низкого давления, систем смазки и регулирования, пусковой турбины с расцепным устройством.

Компрессор, камеры сгорания и обе турбины расположены в едином корпусе, установленном на раме, являющейся одновременно масляным баком. На раме-маслобаке смонтировано основное оборудование масляной системы: пусковой и аварийный маслонасосы, фильтры и другое оборудование.

Осевой воздушный компрессор

Осевой воздушный компрессор имеет 15 ступеней. Осевой входной патрубок компрессора обеспечивает равномерность потока воздуха на входе в направляющие лопатки. Рабочие лопатки первых трех ступеней компрессора изготовлены из высокопрочного титанового сплава, лопатки остальных ступеней из нержавеющей стали повышенной прочности.

Лопатки входного направляющего аппарата и направляющие лопатки первых трех ступеней компрессора выполнены поворотными, и угол установки их может изменяться в соответствии с алгоритмом управления.

Остальные направляющие лопатки жестко закреплены в трех обоймах, установленных в общем корпусе турбины. Для облегчения запуска ГТУ по тракту компрессора производится сброс воздуха в атмосферу через два ряда противопомпажных клапанов.

Материал всех рядов направляющих лопаток компрессора - нержавеющая сталь.

Камера сгорания

Камера сгорания кольцевого типа, образована двумя жаровыми стенками, которые соединены в единое кольцо 20ю фронтовыми устройствами. Все эти элементы, смонтированы на общем каркасе, соединенным с обоймой ТВД. В каждое фронтовое устройство вставляются горелки, через которые подводится топливо из коллекторов, расположенных снаружи корпуса.

Жаровые стенки набраны из отдельных элементов, подвешенных специальным образом на каркасе, обеспечивающем свободу их тепловых расширений. Материал элементов жаровых стенок и фронтовых устройств - жаропрочный сплав на никелевой основе. Зажигание газовоздушной смеси осуществляется двумя электрическими свечами, установленными в двух горелках с противоположных сторон турбины.

Рабочие и направляющие лопатки

Рабочие и направляющие лопатки турбины высокого давления (ТВД) изготовлены из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Направляющие лопатки 1 ступени охлаждаются воздухом после компрессора. Для этой цели лопатки отливаются пустотелыми и во внутреннюю полость устанавливаются дефлекторы. Рабочие лопатки I и II ступени, а также направляющие лопатки II ступени выполнены без охлаждения.

После срабатывания части энергии газового потока в ТВД, последний направляется к направляющим лопаткам турбины низкого давления (ТНД) через промежуточный патрубок. Промежуточный патрубок образует канал, плавно соединяющий обе турбины по газу. Одновременно он защищает от воздействия горячих газов корпус подшипников, в котором расположены опорные вкладыши обеих турбин.

Рабочие и направляющие лопатки двухступенчатой силовой турбины (ТНД) штампованные и выполнены из высокопрочных никелевых сплавов.

Выхлопной патрубок турбины

Выхлопной патрубок турбины по требованию заказчика может поставляться исполнения:

• с выхлопом газов вправо;
• с выхлопом газов вверх;
• с выхлопом газов влево;
• с выхлопом газов в обе стороны.

Ротор ТНД

Ротор ТНД соединен с валом редуктора через промежуточный вал.

Роторы обеих турбин опираются на подшипники скольжения. Смазка подшипников принудительная, масло подается к ним под давлением, создаваемым масляным насосом, приводимым непосредственно от вала ТНД. При пуске масло подается от пускового электронасоса.

Масляная система

Масляная система обеспечивает подачу турбинного масла на смазку подшипников ГТУ, редуктора и генератора, а также на смазку зубчатой передачи. Для смазки применяется турбинное масло. Охлаждение масла водяное или воздушное по требованию заказчика. Надежность работы ГТУ обеспечивается высоким качеством изготовления и сборки.

Все роторы и промвал подвергаются динамической балансировке на рабочих частотах вращения.

Пуск ГТУ

Пуск ГТУ осуществляется специальной пусковой турбиной (турбодетандером). Время пуска ГТУ из холодного состояния до набора полной нагрузки - 20 мин. Агрегат работает без обслуживающего персонала в машинном зале. Пуск, останов, управление и контроль за работой агрегата осуществляется с пульта управления автоматически.

Вся турбина, входной и выхлопной трубопроводы защищены тепловой и шумоглушащей изоляцией. Корпус турбины, кроме того, накрыт шумоглушащим кожухом. Для защиты от шума окружающей территории на входном воздуховоде и выхлопном газоходе установлены глушители шума, обеспечивающие снижение звукового давления до санитарных норм.

Всасывающий тракт ГТУ

Всасывающий тракт ГТУ включает в себя комплексное устройство воздухоподготовки, которое обеспечивает:

• очистку воздуха от пыли;
• предотвращение попадания посторонних предметов и атмосферных осадков в воздушный тракт;
• снижение уровня шума на всасе компрессора до санитарных норм.

Противообледенительная система

Противообледенительная система обеспечивает подачу горячего воздуха на обогрев входного направляющего аппарата и воздухозаборного тракта компрессора при условиях возможного обледенения. ГТУ снабжена устройством, позволяющим производить очистку компрессора в процессе работы жидкими моющими веществами. Для обеспечения проведения профилактических осмотров и ремонтных работ вместе с турбиной поставляются необходимые приспособления и инструмент.

Показатели надежности ГТУ

• средняя наработка на отказ — 3500 час;
• коэффициент технического использования — 0,92;
• коэффициент надежности пусков — 0,95;
• коэффициент готовности — 0,98.

Ресурсы ГТУ

• полный ресурс до списания, не менее —100 тыс. часов;
• средний ресурс между капитальными ремонтами, не менее — 25 тыс. часов.

УТЗ обеспечивает сервисное обслуживание оборудования в эксплуатации и поставку.