Монтаж газотурбинных установок и центробежных нагнетателей

ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ И НАГНЕТАТЕЛИ

Компрессорные станции производительностью более 8 млрд.. м³/год обычно оборудуют центробежными нагнетателями с при­водом от газотурбинных установок (ГТУ) или электродвигате­лей большой мощности. Технические характеристики ГТУ при­ведены в табл.21.

ГПА (рис. 52) состоит из нагнетателя 3, газовой турбины 2 и воздушного компрессора /, составляющих турбогруппу, а также-из пусковой турбины 6, камеры сгорания 4, воздухоподогрева­теля 5 с системой газовоздухопроводов и вспомогательного обо­рудования маслосистемы. Часть газа /// из газопровода через; пункт редуцирования попадает в камеру сгорания, куда от ком­прессора поступает сжатый воздух //. Продукты сгорания с вы-146

 

	* о1?	6а	^~- 1	10 Р-10)		1С ~-."| С>1 1
Показатели	ГТ-70 (ГТН	ГТ-75 (ГТН	ГТ-6-(ГТН	Й	гтк- (ГТН	гтк- (ГТП
Мощность на муфте силовой				10 000	16 000	25 000
турбины, кВт
Частота вращения силового
вала, об/мин
Температура газа перед турби-
ной, °С
Расход топлива кг	1,3	1,8	2,6	3,1		—
Коэффициент полезного дей-						29,31*
ствия, %
Масса, т	67,5	67,5	67,5	67,5
Масса турбоблока, т	45,8			56,7
Габаритные размеры турбо-
блока, м:
длина	6,3			7,9	6,35	11,5
ширина	3,2	3,4	3,4	3,38	3,3	3,2
Бысота	2,8	3,24	3,24	3,3	2,9	3,29

регенерации, вторая — при пали-

* В скобках указана новая маркировка. "* Первая цифра — при отсутствии системы чип ее.

с ротором нагнетателя. Каждый ротор покоится на двух под­шипниках, корпуса которых установлены на фундаментной раме. В цилиндрах турбогруппы и на дисках роторов имеются лопатки. При эксплуатации ГТУ необходимо следить за тем, чтобы между лопатками роторов и цилиндров сохранялись определенные зазоры.

В переднем блоке компрессора расположены опорно-упорный подшипник, воспринимающий разность осевых усилий ротора компрессора и ТВД, главный масляный насос, реле осевого сдвига, датчик тахометра, валоповорот.ное устройство и турбо-детандер (пусковая турбина), соединенный с ротором турбо­компрессора расцепной муфтой. Валоповоротное устройство п турбодетандер необходимы для запуска агрегата, причем вало­поворотное устройство начинает вращать, а турбодетандер до­водит турбокомпрессор до такой частоты вращения, при кото­рой осуществляется зажигание топлива в камере сгорания.

Валоповоротное устройство состоит из электродвигателя к червячного редуктора, соединенного с ротором турбокомпрес­сора. Турбодетандер — это турбина с двухвенечным ротором, ко­торый приводится в работу пусковым газом / (газ, расширяясь,, приводит во вращение ротор и выходит в атмосферу через свечу).

На входе в цилиндр ТВД снизу присоединяется камера сго­рания (цилиндрическая, вертикальная, однокамерная), которая покоится на собственных пружинных опорах, позволяющих ей свободно перемещаться под действием тепловых расширений. У ГТ-6-750 и ГТК-25 камера сгорания многокамерная, она рас­положена между осевым компрессором и ТВД.

Все ГТУ оборудованы газовоздуховодами, которые в ГТ-700-4,. ГТ-700-5, ГТ-700-6, ГТК-Ю выполнены с регенерацией тепла, б ГТ-6-750—без регенерации. Регенератор — это поверхностны» теплообменный аппарат. Поверхности нагрева в нем представ­ляют собой листы толщиной 3 мм, на которых выштамповакьг гофры специального профиля, образующие входной, противоточ-ный и выходной участки.

Воздухопроводы, как правило, делают из труб круглого сече­ния, а газоходы — коробчатого сечения.

Маслосистема ГТУ выполняет функции смазки подшипников, уплотнения концевых выходов роторов, регулирования работы ГТУ, ее автоматического запуска и остановки, защиты при воз­никновении аварийной ситуации. Она состоит из маслобака (у ГТ-750-6, ГТ-6-750, ГТК-10 фундаментная рама одновременно является маслобаком), маслонасосов, маслоохладителей, прибо­ров уплотнения, регулирования и контроля за работой ГТУ. Маслопроводом согласно технологической схеме соединены все приборы.

Нагнетатель газа — это одно- или двухступенчатая центро­бежная машина с консольным расположением рабочего колеса и осевым или тангенциальным подводом газа. Он состоит из кор-148

пуса цилиндрической формы, отлитого из стали заодно с фунда­ментной рамой и тангенциальными патрубками входа и выхода газа, крышки со смонтированной на пей всасывающей камерой, гильзы, которая включает в себя ротор с колесом, подшипники, торцовое масляное уплотнение. Такая конструкция нагнетателя позволяет быстро разбирать и собирать его при монтаже и опе­ративном ремонте.

В настоящее время ГТУ поступают на монтажную площадку в виде отдельных блоков, что позволяет просто и быстро осу­ществлять монтаж. Конструктивное оформление и размеры бло­ков зависят от условий их транспортировки, назначения и спе­цифики эксплуатации. Турбокомпрессорные агрегаты с приво­дом от газотурбинных установок состоят из турбоблока (его собирают на одной раме), включающего в себя турбину и воз­душный компрессор, центробежного нагнетателя; маслоблока, состоящего из бака, охладителей насосов, фильтров и трубопро­водов масляной системы; камеры сгорания; блока регулирова­ния; регенератора.

При блочной поставке оборудования все монтажные работы делят на подготовительные, основные и пусконаладочные. В под­готовительный период проверяют комплектность прибывшего оборудования и готовят фундамент под монтаж (особое внима­ние обращают на соответствие главных осей фундамента про­ектному положению, проверяют отметки опорных поверхностей фундаментов, обрабатывают верхние опорные поверхности под рамы блоков). По заводским чертежам обрабатывают места под постоянные подкладки фундамента, устраивают бетонные подушки из бетона марки 500 и заделывают в них металличе­ские подкладки (рис. 53). Взаимное высотное положение метал­лических подкладок выверяют гидростатическим уровнем с точ­ностью до 1 мм. После выверки на горизонтальные подкладки устанавливают клиновые подкладки, на которые помещают блоки агрегата.

При монтаже турбокомпрессорных агрегатов сначала уста­навливают камеру сгорания. Затем монтируют и выверяют в го­ризонтальной и вертикальной плоскостях ГТУ. После этого уста­навливают и центруют по ГТУ центробежный нагнетатель.

Установку и ревизию вспомогательного оборудования сов­мещают с проведением основных монтажных работ.

В стационарных ГТУ камеры сгорания могут быть одно- и многокамерными. Однокамерная камера сгорания (рис. 54), расположенная в виде отдельного блока под турбогрупной, пред­ставляет собой раму, на которую через пружинные опоры опира­ется корпус с пламенной трубой и газовыми горелками. Много­камерная (10—12) камера сгорания собрана в блок, устанавли­ваемый между компрессором и турбиной. Их монтаж сводится к сборке и ревизии собранных на цилиндре высокого давления камер, если есть необходимость разборки турбогруппы. При блочной поставке камеры не разбирают и ревизию не проводят.

149'

Ш

Рис. 55. Подъем турбоблока-шахтным подъемником: а — стадии такелажа турбоблока шахтным подъемником; б — раз­мещение шахтного подъемника внутри компрессорного цеха; / — расклинивающий уголок; шпренгельные балки

2 —

Рис. 53. Бетонная подушка с металлической под­кладкой:

/ — подкладка; 2 — подушка; 3 — фундамент; 4 — арматура

Рис. 54. Однокамерная камера сгорания:

/ — рама; 2 — пружинная опора; 3 — камера сгорания; 4 — рым; 5 — фланец

Монтаж однокамерной камеры сгорания ведут в следующем порядке. До установки турбоблока с помощью мостового крана проводят строповку рамы камеры сгорания, используя для этого стропы с двумя петлями. Опускают раму в проем фундамента и устанавливают ее на фундаменте по отметке 0. После выверки рамы по уровню (уклон ±0,5 мм на 1 м) проводят разборку, расконсервацию и сборку пружинных опор под монтажный раз­мер. Затем выполняют такелаж камеры, ее подъем, опускание и закрепление на пружинных опорах. Окончательно камеру выве­ряют после установки турбоблоков. Положение рамы камеры сгорания регулируют так, чтобы обеспечивался холодный натяг между входным патрубком ТВД и фланцем камеры сгорания, для чего между ними оставляют равномерный зазор, равный ±(10—20) мм. Перед установкой натяга регулируют натяжение пружины пружинных опор камеры сгорания, обеспечивают по­ложение оси осевого компрессора и камеры сгорания в одной вертикальной плоскости. Камеру сгорания присоединяют к вход­ному патрубку ТВД, предварительно покрыв фланец переход­ного патрубка уплотнительной мастикой. Затем, по акту сдают раму камеры сгорания в подливку. 1150

Обвязку камеры сгорания по воздуху и газу проводят после достижения бетоном прочности не менее 70 %.

При блочной поставке ГТУ монтаж турбоблока — наиболее сложная операция. Турбоблок с рамой затаскивают через мон­тажный проем в стене внутрь компрессорного цеха и поднимают шахтным подъемником (рис. 55), который устанавливают у крайнего фундамента. Турбоблок заводят под клети подъем­ника (I стадия) и с помощью двух (четырех) лебедок через систему полиспастов или ленточного гидроподъемника подни­мают на высоту, которая несколько больше высоты фундамента. Затем подводят под висячий турбоблок две направляющие балки (слеги), одни концы которых опираются в ферму подъемника,. а другие — в фундамент (II стадия). Концы балки болтами скрепляют с фермой подъемника. Турбоблок опускают на балки (слеги), смазанные солидолом, и по ним с помощью лебедок надвигают на фундамент. Для перемещения турбоблока на сле­дующий фундамент применяют шпренгельные балки, устанав­ливаемые между двумя соседними фундаментами и опираемые на них.

Шахтные подъемники можно устанавливать непосредственно у каждого фундамента. В этом случае отпадает необходимость в шпренгельных балках, однако приходится делать проемы между двумя соседними фундаментами для затаскивания турбо­блока.

При поставке турбоблока без роторов (с вынутыми рото­рами) монтаж целесообразнее вести по узлам (рама, нижние

половины осевого компрессора и турбины, роторы, верхние поло­вины и т. д.). С помощью мостового крана на фундаменте уста­навливают отдельные узлы.

Прежде всего устанавливают и выверяют раму турбоблока, затем все шпонки, на которые опирается общий корпус осевого компрессора и газовой турбины с приспособлением для замера теплового расширения. После этого монтируют общий корпус газовых турбин высокого и низкого давлений и осевого ком­прессора, проверяют и подгоняют все подшипники, укладывают роторы, по заводским техническим условиям на сборку регули­руют зазоры, устанавливают верхние половины корпусов (крышки).

Газотурбинные установки, поставляемые блочно или в разо­бранном виде, устанавливают по осям с помощью струны, натя­гиваемой поверх агрегатов по осевым отметкам фундамента. Относительно этой струны агрегаты центруют как по продоль­ной, так и по поперечной оси.

При выверке в вертикальной плоскости воспроизводят ре­зультаты заводской сборки агрегата по взаимному расположе­нию его опорных поверхностей. Выверку осуществляют с помощью гидростатического уровня и металлических клиньев, размещае­мых на металлических подкладках бетонных подушек. До на­чала выверки на фундаменте располагают и надежно закреп­ляют репер (шаброванная площадка 120X120 мм), высотная отметка которого должна совпадать с проектной отметкой ре-перных площадок верхнего пояса фундаментной рамы турбо­блока (рис. 56). Одну головку гидростатического уровня прочно закрепляют на репере, а другую устанавливают поочередно на реперные площадки фундаментной рамы турбоблока и снимают показания. По разнице показаний первой и второй головок уровня определяют высотное положение проверяемой точки. С помощью клиньев корректируют положение этой точки и при­водят его в соответствие с данными установочного формуляра завода-изготовителя. (В формуляре приводят относительные от­метки всех реперных точек фундаментной рамы агрегата). Окончив выверку агрегата (с точностью ±0,03 мм) по реперным точкам, проверяют горизонтальность разъема заднего подшип­ника (допустимая негоризонтальность — 0,3 мм на 1 м длины в поперечном направлении к оси ГТУ) и ротора турбины (допу­стимый уклон 0,1 мм на 1 м в сторону опорно-упорного под­шипника).

После этого сваривают между собой клиновые подкладки каждой опоры, затягивают фундаментные болты (при их затягивании положение рамы на фундаменте не должно изме­няться).

Необходимо, чтобы все лапы турбоблока плотно прилегали к стойкам. Плотность их прилегания проверяют щупом (щуп толщиной 0,1 мм не должен проходить в зазор между лапой и стойкой).

7 6

Рис. 56. Схема установки репера и турбоблока на фундаменте:

/ — турбоблок; 2 — реперная площадка на раме турбоблока: 3 — проставка для ре-перной площадки; 4 — гидростатический уровень; 5 — репер; 6 — рама турбоблока: 7 — клиновые подкладки

Дистанционные шпильки и шайбы подгоняют так, чтобы после затяжки шпилек шайбы находились в свободном состоя­нии, а зазор между шайбой и лапой составлял 0,25—0,35 мм (рис. 57).

Следующий этап монтажа — ревизия ГТУ и ее сборка. Сна­чала проверяют состояние плоскостей разъема и вкладышей (щуп толщиной 0,03 мм не должен проходить в зазор между вкладышами) и радиальный зазор, который по всей длине под­шипника должен быть одинаковым. Разность радиальных зазо­ров в двух крайних сечениях (по длине вкладышей) зависит от диаметра шейки вала: при диаметрах до 90 мм она не должна превышать 0,05 мм, 91 — 150 мм — 0,07 мм, 151 — 200 мм—0,1 мм. Кроме того, проверяют натяг в корпусах под­шипников, который составляет 0,03—0,08 мм.

Рис. 57. Дистанционное крепление лап:

15$

/ — горизонтальная шпонка; 2 — шпилька' ^ — дистанционная шайба; 4 — шайба; 5 — гайка; 6 — шплинт; 7 — лапа- 8 — стойка рамы

Очень важно установить номинальные зазоры масляных уплотнений и уплотнений турбины и компрессора, которые за­висят от конструкции ГТУ и приведены в паспорте-Плоскости разъема переднего и заднего блоков подшипни­ков, корпуса турбодетандера уплотняют густым раствором щёлока в спирте или бакелитовым лаком, а плоскости разъема осевого компрессора — густой свинцово-графитной мастикой, получаемой путем разведения в натуральной олифе 60 % свин­цового сурика или свинцовых белил и 40 % чешуйчатого сере­бристого графита.

Плоскости разъема турбин высокого и низкого давлений уплотняют каолино-асбестовой мастикой, состоящей из 40 % просеянного каолина и 60 % порошка асбеста, прокаленного в течение 1 ч при температуре 900 °С и просеянного через сито № 35. Смесь этих порошков разводят жидким стеклом до густой консистенции. В качестве растворителя каолино-асбестовой мас­тики можно использовать перхлорвиниловый лак.

Резьбу шпилек турбины во избежание пригорания к ним таек обмазывают серебристым графитом.

Закончив установку газовой турбины, приступают к мон­тажу центробежного нагнетателя. Его устанавливают вместе с фундаментной рамой. Нагнетатель выверяют с помощью спе­циальных отжимных болтов, размещенных на раме. После вы­верки на болтах между опорной поверхностью фундаментов и рамой нагнетателя устанавливают клиновые подкладки, сва­ривают их между собой, удаляют отжимные болты, затягивают фундаментные болты и заливают раму бетоном марки 200. Бетон затвердевает через 12—15 дней, поэтому входной и вы­ходной патрубки следует монтировать по истечении этого срока. Эти патрубки присоединяют к нагнетателю несколькими шпиль­ками, подводят к ним трубы газопровода и затем сваривают монтажные стыки.

Если в центробежном нагнетателе предусматривается повы­шающий редуктор, то монтаж начинают с него. К редуктору центруют привод и нагнетатель. Особенность установки редук­тора— высокая точность устройства опорных поверхностей (бе­тонных подушек с металлическими подкладками) по высотным отметкам. Допустимая разновысотность опорных поверхностей составляет ±0,02 мм, что достигается прокладкой тонких пла--стин из фольги. Общий высотный уровень металлических под­кладок выбирается на 20 мм ниже проектной установки ре­дуктора.

Редуктор устанавливают на металлические подкладки бе­тонных подушек и закрепляют фундаментными болтами. После этого замеряют вертикальную расцентровку. Соосность валов газовой силовой турбины и редуктора по полумуфте проверяют с точностью до ±0,01 мм. По этим замерам готовят отдельные подкладки или клинья с учетом необходимой центровки роторов и с припуском 0,03—0,05 мм на усадку при окончательной за-

Рис. 58. Проверка индикатором равномерности затяжки болтов: 1 — фундамент; 2 — клинья; 3 — анкерный болт; 4 — индикатор со штативом; 5 — редуктор

тяжке фундаментных болтов. Все подкладки обрабатывают с чистотой V 6 для обеспечения хорошей прилегаемости по­верхности. Прилегаемость клиньев и подкладок проверяют щупом размером 0,03 мм. При затяжке фундаментных болтов следят за тем, чтобы не было деформаций корпуса редуктора. Для этого после затяжки анкерных болтов редуктора на че­тырех углах на расстоянии 150—200 мм от каждого болта уста­навливают индикаторы (рис. 58). Их наконечники упирают в поверхность опорной части корпуса редуктора. Затем отвин­чивают все гайки анкерных болтов на один оборот. Стрелки индикаторов не должны отклоняться более чем на 0,03 мм от своего первоначального положения. Если показания индикато­ров превышают это значение, то регулируют высоты опорных поверхностей подкладок под редуктором.

Деформация корпуса редуктора может привести к ненор­мальной работе зубчатой пары и подшипников, быстрому их износу, поэтому так важна точность его установки.

По окончании выверки электросваркой прихватывают все подкладки между собой (не менее чем в двух точках с каждой стороны пакета подкладок), а затем заливают раму редуктора бетонным раствором марки 200. Вместе с основным монтируют вспомогательное оборудование (маслоблок, масляные насосы систем смазки и уплотнения, соответствующие обвязочные тру­бопроводы). Маслоблок с масляными насосами устанавливают в проектное положение и выверяют в вертикальной плоскости с помощью уровня. Трубопроводы обвязки маслохозяйства мон­тируют с определенным уклоном: нагнетательные трубопро­воды— 0,001, сливные трубопроводы —0,002. Маслопроводы, подсоединенные к ГТУ, не должны препятствовать тепловому расширению последних. Для этого на трубопроводах устанав­ливают компенсаторы.

МОНТАЖ ПОСТАМЕНТОВ И ДЫМОВЫХ ТРУБ

Дымовые трубы газотурбинных установок монтируют на специальных постаментах, представляющих собой рамную ме­таллоконструкцию. Собирают постаменты вместе с рамами под дымовые трубы на монтажной площадке из заготовленных на заводе металлоконструкций п монтируют с помощью крана.

Рис. 59. Подъем дымовой трубы:

/ — дымовая трупа; 2 — трубоукладчик

Каждую дымовую трубу перед монтажом собирают из четы­рех секций на сборочной площадке. Монтируют дымовые трубы двумя методами:

с помощью двух трубоукладчиков с удлиненными стрелами (рис. 59) предварительно планируют подъезды к постаментам и освобождают площадки между ними для въезда трубоуклад­чиков; дымовую трубу перед подъемом устанавливают в верти­кальное положение рядом с постаментом, затем стропят ее выше центра тяжести на 1 м, к нижней и верхней частям трубы при­крепляют расчалки, концы которых подсоединяют к двум трак­торам (расчалки препятствуют опрокидыванию трубы при подъеме); после этого трубу равномерно поднимают двумя тру­боукладчиками до высоты, превышающей постамент на 10 см; затем трубоукладчики одновременно двигаются вперед к по­стаменту, а тракторы удерживают трубу с помощью расчалок в вертикальном положении; при достижении проектного поло­жения дымовую трубу опускают на раму, скрепляют монтаж­ными болтами и приваривают электросваркой; 156

дымовую трубу с помощью двух трубоукладчиков подвозят ж месту монтажа и укладывают в горизонтальном положении на расстоянии 3,5 м от постамента, затем стропят стропом (диаметр 22 мм, длина 15 м) и петлей-«удавкой» на расстоя­нии 5 м от верха трубы; на расстоянии 1 м от верха трубы кре­пят первую расчалку, а на расстоянии 1,5 м от основания трубы — вторую; для фиксации вертикального положения ды­мовой трубы во время подъема используют два трактора, к ко­торым подсоединяют расчалки. После установки дымовых труб монтируют постаменты под регенераторы и воздухозаборные.камеры.