Проблема совершенствования газоперекачивающих агрегатов

Совершенствование газоперекачи­вающих агрегатов (ГПА) как одного из важнейших элементов газотранспортных систем ОГПЗ,можно оценить по его качеству. Качество в условиях эксплуатации определя­ется целым рядом категорий, наиболее значимые из которых эффективность, экономичность, надежность, безопасность с учетом всех своих категорий, экологичность, эргономичность, удобство подхода ко всем его узлам, элементам в процессе эксплуатации и обслуживания. В основном все перечисленные катего­рии подаются строго формализованным оценкам, оп­ределяются аналитическими решениями, за исключением последних, которые в основном относятся к неформализованным показателям с применением экспертных оценок.

Анализ технических условий на изготовление и мо­дернизацию ГПА, особенностей конструкции, опыта эксплуатации их позволяет привести целый ряд заме­чаний в этом направлении.

Концепция разработки ГПА на базе авиаци­онных приводов предусматривает прогрессивную модульную конструкциюв отличие от блочной кон­струкции стационарных ГПА. Тем не менее, наряду с известными положительными особенностями име­ет место замечание по дополнительным издержкам в процессе ремонтных работ. Это связанно с тем, что основной модуль, газогенератор, состоит из осевого компрессора, камеры сгорания и газовой турбины вы­сокого давления, детали и узлы которых имеют ре­сурсы, значительно отличающие друг от друга. В слу­чае выхода из строя одной из деталей, имеющей наи­меньший ресурс, приходится разбирать весь газоге­нератор. При этом обычно ремонт газогенератора проводится в заводских условиях, что сопряжено со значительными транспортными издержками. Для со­вершенствования эксплуатационной пригодности. фирма Роле Ройл для агрегата типа RB-211 изгото­вила газогенератор из пяти независимых модулей (передний компрессор, средний компрессор, задний компрессор, камера сгорания и газовая турбина вы­сокого давления). Каждый из пяти модулей имеют ресурс одинакового порядка и соединены между со­бой не по валу, а по специальным периферийным муфтам. Это позволило значительно упростить ремон­тные работы и проводить их непосредственно на стан­ции, без привлечения высококвалифицированных спе­циалистов.

Конструкция должна обеспечивать возможность наблюдения за состоянием узлов агрегата, включая осмотры при помощи стробоскопа, доступность ревизии. Модульность конструкции обеспечивает быструю и несложную сборку, разборку агрегата на ряд моду­лей, предварительно сбалансированных.

Анализ данных по показателям контроля над режи­мом работы системы смазки, приведенных в техничес­ких условиях (ТУ) ГПА, выявил ряд сложностей и раз­личные результаты по данному вопросу, которые зак­лючаются в следующем. В рассмотренных ТУ агрега­тов, таких как ГТК-10-4; НК-14СТ; ДТ-71; ГТН-16М-1; ГТН-25-76 для систем смазки вместе с центробежны­ми нагнетателями рекомендуется одно и тоже смазоч­ное масло марки Тп-22, ГОСТ-74; Тп-22С, ТУ-81. А по рекомендациям относительно давления и темпера­туры в системе смазки наблюдается определенный раз­брос этих параметров. Значения температур в ответственных точках смазки, в подшипниках или отсутству­ют в ТУ, или же приводятся для разных агрегатов раз­личные значения.

Отмеченные выше особенности создают определен­ные трудности в условиях эксплуатации по контролю над основными показателями системы смазки и обеспече­ния надежной работы опоры, вала и всего агрегата в целом. С целью обеспечения надежного контроля во всех ТУ необходимо строго рекомендовать предельно допустимую температуру смазочного масла в опорах сколь­жения с вкладышами на баббитной основе - как основ­ного участка в системе смазки, от которого зависят рекомендации по остальным участкам этой системы.

Свойства смазочного масла представляется целым рядом характеристик, определяющих его термоокис­лительную стабильность, антикоррозионную стойкость, склонность к вспениванию и т.д.

Характеристики подшипника определяются услови­ями расположения, взаимодействия сопряженных по­верхностей трения, что обеспечивается системой эк­сплуатации, обслуживания и ремонта.

При работе агрегата необходимо поддерживать режим работы и техническое состояние подшипнико­го узла и системы смазки на соответствующем уров­не, определяющем на основании ТУ, соответствующих документации завода-изготовителя и эксплуатирующе­го производства.

В процессе эксплуатации необходимо решать ди­агностические задачи на основе поверочных теплотех­нических расчетов системы смазки с целью контроля основных характеристик: конечных температур, рас­хода теплоносителей и т.д. Проводятся ряд приемов и способов для поддержания рабочей температуры мас­ла в подшипниках: контроль, профилактика и ремонт на должном уровне элементов системы смазки, вклю­чая своевременный ремонт масляных фильтров, про­филактику аппаратов воздушного охлаждения масла, поддержание на предельном уровне работы масляно­го насоса по расходу масла. Но все проводимые ме­роприятия на протяжении ряда лет не дают должного результата для поддержания нормальной рабочей тем­пературы масла в подшипниках ГПА.

Многолетний контроль над режимом работы и тех­ническим состоянием подшипников валопровода ГПА свидетельствует о том, что качество применяемого смазочного масла не соответствует техническим тре­бованиям. Следует отметить также то, что по частоте выхода из строя подшипники ГПА занимают веду­щее место, сразу после горячих деталей ГПА. По­этому приходится завышать значения предельных, аварийных уставок масла в подшипниках в условиях эксплуатации, что приводит их к преждевременному выходу из строя.

Пути повышения работоспособности опор ГПА связаны с заменой минеральных масел на син­тетические.Их дороговизна оправдывается много­численными преимуществами на основании данных зарубежных источников. Во-первых, благодаря их свойствам, синтетические масла обеспечивают защи­ту подшипников от значительного износа. Во-вторых, синтетические масла по сравнению с минеральными маслами обеспечивают высокую термоокислительную стабильность, противоизносовые и антикоррозионные свойства, низкую склонность к вспениванию, хоро­шую демульгируемость. В-третьих, увеличение сро­ка смены масла и снижение расхода энергии предот­вращают значительный рост затрат в процессе эксп­луатации, также снижаются средства на ремонтно-техническое обслуживание и частота выхода из строя подшипников ГПА.

Следует отметить также невысокую эксплуа­тационную пригодность системы очистки возду­ха в воздухоочистительном устройстве (ВОУ) ГПА. На основании механизма образования загрязнений в про­точной части осевого компрессора (ОК) ГПА следует, что если механические частицы в воздухе органичес­кой природы, то они образуют налипание, отложение в проточной части ОК, что приводит к коррозия, эрозия и износу лопаточ­ного аппарата во входном устройстве ОК. Для борьбы с отмеченным недо­статком на компрессорных станциях (КС) применяют сложные системы очистки проточной части ОК на работающем и остановленном агрегатах. Периодичность очистки на работающем агрегатах с «мягкими» абра­зивами 150-160 ч. А очистку проточной части ОК проводят во время остановки ГПА на ремонт. Эти рабо­ты сопряжены со значительными издержками.

Качество и степень технического обследования при проведении ремонтных работ и в процессе эксплуатации влияют на надежность этих агрегатов в межремонтный период.

Одна из причин возникновения неустойчивой ра­боты ГПА в условиях эксплуатации связана с мероп­риятиями, проводимыми по модернизации ГПА,которые изменяют характеристики проточной части и создают дополнительное противодавление на выходе газовой турбины.

Характеристики оборудования могут искажаться не только в процессе эксплуатации за счет ухудшения технического состояния, но также при модернизации оборудования, проводимой в процессе эксплуатации, изменяющей технологический режим, касающийся проточной части его. Это относится к установке реге­нераторов (воздухоподогревателей) в процессе эксп­луатации для ГТУ, спроектированных и изготовленных по безрегенеративному циклу, а также к установке ути­лизационных теплообменников значительной тепловой производительности и котлов-утилизаторов для выра­ботки сухого перегретого пара.

Утилизационные теплообменные аппараты ГТУ не­надежны в работе, т.к. в качестве нагреваемого рабо­чего агента, в основном, используется не умягченная вода. Кроме этого в процессе эксплуатации происхо­дит прогорание трубок аппарата в случае отключения его при отсутствии надобности в утилизации теплоты продуктов сгорания ГТУ. Так, например, в летний пе­риод при отключении аппарата с помощью шиберов не удается полностью исключить утечки продуктов сго­рания через шибер, омывающих трубный пучок утили­зационного теплообменного аппарата.

Таким образом, совершенствование агрегатов пу­тем модернизации за счет изменения аэродинамики проточной части необходимо проводить в стадии проектирования и изготовления, чтобы избежать негативных последствий при работе оборудования в процессе эксплуатации [14].