1.1 Общие сведения
Газотурбинная установка ГТУ-16П предназначена для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата ГПА.
1.2 Описание
ГТУ-16П представляет собой комплекс, включающий в себя газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 на раме, формирующий основу конструкции ГТУ, а также трансмиссию, входное устройство, агрегаты, трубопроводные и электрические коммуникации систем, шкафы для размещения агрегатов и датчиков системы автоматического управления.
Шкаф с датчиками и шкаф с датчиками и агрегатами расположены на стенке кожуха шумотеплоизолирующего.
ГТУ-16П с двигателем ПС-90ГП-2 оборудована следующими системами:
- системой топливопитания и автоматического управления;
- системой запуска;
- системой смазки и суфлирования;
- системой отборов воздуха.
Управление режимами работы и диагностику технического состояния ГТУ осуществляет система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом (САУ ГПА).
1.3 Основные технические данные ГТУ-16П
Общие данные | ||||||||||||
Условное обозначение газотурбинной установки
| ГТУ-16П
| |||||||||||
Назначение --- | привод нагнетателя природного газа
| |||||||||||
Тип привода
| газотурбинный одноконтурный двигатель со свободной (силовой) турбиной
| |||||||||||
Условное обозначение двигателя | ПС-90ГП-2
| |||||||||||
Направление вращения роторов двигателя
| против вращения часовой стрелки по ГОСТ 22378-77
| |||||||||||
Габаритные размеры ГТУ, мм: - длина, не более - ширина, не более - высота, не более
|
8250 3200 3200
| |||||||||||
Масса ГТУ, кг: - масса двигателя на раме, не более в состоянии поставки - масса наиболее тяжелой транспортной единицы (двигателя) (брутто), не более
|
5670
7500 | |||||||||||
Ресурсы ГТУ, двигателя и их составных частей
| Указаны в формулярах ГТУ, двигателя и их составных частей | |||||||||||
Назначенный срок службы двигателя с момента изготовления, лет
| 20 | |||||||||||
ГТУ предназначена для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом (вид климатического исполнения УХЛ по ГОСТ 15150-69) при изменении параметров атмосферного воздуха в пределах: | ||||||||||||
- температуры, °С | от минус 60 до плюс 45 | |||||||||||
- относительной влажности, %, не более | 100 | |||||||||||
- барометрического давления, мм рт. ст
| 670…800 | |||||||||||
Класс использования ГТУ
| базовый по ГОСТ 29328-92 | |||||||||||
Тип запуска
| автономный от турбинного стартера
| |||||||||||
Пусковое устройство | стартер СтВ-5Г-01 турбодетандерного типа
| |||||||||||
Топливо, рабочее и пусковое (рабочее тело), применяемое при эксплуатации ГТУ: | транспортируемый природный газ
| |||||||||||
- стандарт России
| ГОСТ 5542-87 или ОСТ 51.40-93 | |||||||||||
- стандарт Европейского Союза (ЕС) SNAM RETE GAS S.р.A. (национальный стандарт)
| SNAM RETE GAS S.р.A.
| |||||||||||
Примечание - | В качестве рабочего тела стартера может применяться сжатый воздух по дополнительному соглашению.
| |||||||||||
Тип маслосистемы ГТУ | автономная замкнутая циркуляционная
| |||||||||||
Марки применяемых масел: - стандарт России: | ||||||||||||
а) МС-8П б) Петрим | ОСТ 38.01163-78 ТУ 38.401-58-245-99 | |||||||||||
- стандарт ЕС (национальный стандарт): а) Aeroshell Turbine Oil 3SP (Shell) б) Mobil Nurbo-319A-2 (ExxonMobil) в) Turbonycoil 210A (NYCO)
|
DEF STAN 91-91 Mil-PRF-7808L Cr.3 AIR 3514/A | |||||||||||
Примечание - Смешение синтетических и минеральных масел не допускается.
| ||||||||||||
Чистота заправляемого в маслобак масла | не грубее 9 класса по ГОСТ 17216-2001
| |||||||||||
Метод анализа | по ОСТ 1.411444-2001 или ОСТ 1 80336-86
| |||||||||||
Допустимое ухудшение чистоты масла в маслобаке ГТУ в процессе эксплуатации
| не грубее 11 класса | |||||||||||
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГТУ ПО РЕЖИМАМ РАБОТЫ В СТАНЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ (технические характеристики)
| ||||||||||||
Примечание - | Станционным условиям соответствуют: - гидравлическое сопротивление входного тракта (разность между атмосферным и полным давлением во входном сечении двигателя) - 110 мм вод. ст, не более; - гидравлическое сопротивление выхлопного тракта (разность между атмосферным и полным давлением на выходе из двигателя) - 180 мм вод. ст, не более; - отсутствие отборов воздуха из компрессора двигателя на нужды ГПА и компрессорной станции.
| |||||||||||
МАКСИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ (tвх = минус 5 °С, Рн = 760 мм рт. ст)
| ||||||||||||
Примечание - | Максимальная мощность сохраняется при tвх £ минус 5 °С. | |||||||||||
Мощность на валу СТ, Nе, кВт | 19200 | |||||||||||
Эффективный КПД на валу СТ, hе | 0,380 –0,016 | |||||||||||
Частота вращения ротора ГГ, nгг, об/мин | 10850 ±150 | |||||||||||
Частота вращения ротора СТ, nст, об/мин | 5630 ±100 | |||||||||||
Температура газа за турбиной ГГ, t*т, °С, не выше | 805 | |||||||||||
Температура газа за СТ, t*ст, °С, не выше | 520 | |||||||||||
Расход топливного газа, Gт, кг/ч, не более | 3900 | |||||||||||
НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ (tвх = 15 °С, Рн = 760 мм рт. ст)
| ||||||||||||
Примечание - | Номинальная мощность сохраняется при tвх £ 25 °С.
| |||||||||||
Мощность на валу СТ, Nе, кВт | 16000 | |||||||||||
Эффективный КПД на валу СТ, hе | 0,363 –0,07 | |||||||||||
Частота вращения ротора ГГ, nгг, об/мин | 10960 ±150 | |||||||||||
Частота вращения ротора СТ, nст, об/мин | 5300 ±100 | |||||||||||
Температура газа за турбиной ГГ, t*т, °С, не выше | 805 | |||||||||||
Температура газа за СТ, t*ст, °С, не выше | 540 | |||||||||||
Расход топливного газа, Gт, кг/ч | 3350 +50 | |||||||||||
МИНИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ (tвх = 15 °С, Рн = 760 мм рт. ст)
| ||||||||||||
Мощность на валу СТ, Nе, кВт | 3650 | |||||||||||
Эффективный КПД на валу СТ, hе | 0,235 | |||||||||||
Частота вращения ротора ГГ, nгг, об/мин | 9850 ±50 | |||||||||||
Частота вращения ротора СТ, nст, об/мин | 3300 | |||||||||||
Температура газа за турбиной ГГ, t*т, °С, не выше | 555 | |||||||||||
Температура газа за СТ, t*ст, °С, не выше | 435 | |||||||||||
| ||||||||||||
Допустимое ухудшение параметров ГТУ в процессе эксплуатации: | ||||||||||||
- снижение мощности за период между капи-тальными ремонтами, % от номинальной, не более - снижение эффективного КПД за период между капитальными ремонтами, % отн, не более
| 4
2 | |||||||||||
Частота вращения ротора газогенератора, nгг (tвх = 15 °С), об/мин: | ||||||||||||
- на холодной прокрутке, nгг | 2600…3500 | |||||||||||
- в момент отключения СТВ на запуске: | ||||||||||||
а) по сигналу САУ, nгг | 7800 –40 | |||||||||||
б) по сигналу ЦВ СТВ, nгг | 8090 | |||||||||||
- в момент страгивания лопаток 0-НА с –45º на запуске, nгг.пр: | 6700 ± 50 | |||||||||||
- в момент открытия КПВЗ и КПГ при останове, nгг.пр | 8100 ±50 | |||||||||||
- в момент закрытия КПВЗ и КПГ на запуске, nгг.пр | 8300 ±50 | |||||||||||
- в момент открытия КПВ при останове, nгг.пр | 9500 ±50 | |||||||||||
- в момент закрытия КПВ
на запуске, nгг.пр | 9700 ±50 | |||||||||||
- в момент установки 0-НА на 0º при увеличении режима, nгг.пр
| 11250 ±50 | |||||||||||
Примечания | 1 | Стендовая наработка двигателя на Изготовителе ГТУ в расход ресурса не засчитывается.
| ||||||||||
2 | Число ремонтов в пределах назначенного ресурса не ограничено. | |||||||||||
3 | Время непрерывной работы ГТУ на режимах не ограничено. | |||||||||||
4 | Суммарное время работы на максимальном режиме не более 40% от ресурса.
| |||||||||||
Параметры пускового газа: |
| |||||||||||
- давление перед стартером СтВ-5Г, МПа, (кгс/см2): а) перед ХП и запуском б) при работе стартера - температура, °С - расход газа, кг/с, не более - расход газа на один запуск, кг, не более Противодавление на выходе из стартера, МПа (кгс/см2), не более
|
0,6…0,7 (6,0…7,0) 0,28…0,6 (2,8…6,0) 5…50 2,0 200 0,05 (0,5) | |||||||||||
Параметры топливного газа на входе в двигатель: | ||||||||||||
- давление рабочее, МПа (кгс/см2) - температура, °С | 2,8…3,3 (28,0…33,0) 0…70
| |||||||||||
Параметры масла в маслосистеме ГТУ: | ||||||||||||
- давление масла на входе в двигатель, МПа (кгс/см2): |
| |||||||||||
а) на ХП и запуске до nгг = 2600 об/мин, не менее б) на минимальном режиме, не менее в) на остальных режимах | 0,05 (0,5)
0,32 (3,2) 0,35…0,45 (3,5…4,5) | |||||||||||
- температура масла, °С: а) в маслобаке ГТУ, не ниже б) на входе в двигатель: 1) перед запуском, не ниже 2) на режимах - давление суфлирования, МПа (кгс/см2), не более |
15
0 30…65 0,05 (0,5) | |||||||||||
- безвозвратные потери масла (расход), л/ч, не более | 0,6 | |||||||||||
Максимально-допустимая температура масла на выходе из двигателя (в трубопроводах откачки масла от опор роторов, °С: | ||||||||||||
- от шарикового подшипника компрессора, не выше - от роликового подшипника турбины ГГ, не выше - от опор свободной турбины, не выше
| 147
147
147
| |||||||||||
Время запуска двигателя, с: - с момента начала работы агрегата зажигания до выхода на минимальный режим, не более - максимально-допустимое при отладке запуска, не более
|
105
180
| |||||||||||
Время работы стартера, с
| 100 ±3 | |||||||||||
Примечание – Допускается работа стартера в течение 150 с (не более 10% от ресурса).
| ||||||||||||
Время пуска ГПА с момента нажатия на кнопку «Пуск» до выхода ГТУ на рабочий режим (без учета времени предпусковой подготовки), мин, не более
| 20 | |||||||||||
Уровни вибраций корпусов двигателя, измеряемые в районе передней и задней подвесок, мм/с: | ||||||||||||
- нормальные - повышенные - опасные
| до 30 свыше 30 свыше 50 | |||||||||||
Время выбега роторов двигателя при останове, с: | ||||||||||||
- после холодной прокрутки: а) ротора газогенератора, не менее б) ротора свободной турбины - с любого режима: а) ротора газогенератора, не менее б) ротора свободной турбины, не менее
|
80 не регламентируется
100 40 | |||||||||||
Содержание вредных веществ в выхлопных газах, мг/м3: | ||||||||||||
- оксидов азота NОx, не более - окиси углерода СО, не более | 150 100
| |||||||||||
Примечание - | Значения оксидов азота определяются в осушенной пробе при 0 °С, давлении 0,1013 МПа и условной объемной концентрации кислорода 15 % (при пересчете на NO2). | |||||||||||
1.4 Работа
Атмосферный воздух поступает во входную камеру ГПА, проходит через лемнискатное входное устройство ГТУ в осевом направлении и через входной корпус в компрессор двигателя. В компрессоре происходит повышение давления и температуры воздуха. Осевая скорость потока несколько уменьшается. Часть воздуха из проточной части компрессора отбирается на технологические нужды двигателя, а также на нужды ГПА и компрессорной станции.
Из компрессора воздух поступает в трубчато-кольцевую камеру сгорания, где за счет непрерывного сгорания топливного газа, подводимого через форсунки, температура смеси продуктов сгорания и воздуха значительно возрастает. Часть воздуха в камере сгорания участвует в процессе горения, а часть идет на смешение с горячими газами, понижает их температуру до величины, обеспечивающей надежную работу деталей камеры сгорания и турбины. Скорость потока газа в камере сгорания, вследствие подвода тепла, увеличивается, а давление из-за гидравлического сопротивления несколько уменьшается.
Из камеры сгорания поток горячего газа поступает последовательно в двухступенчатую турбину газогенератора и трехступенчатую свободную турбину. В турбинах потенциальная тепловая энергия потока горячего газа, выходящего из камеры сгорания, преобразуется в кинетическую энергию и механическую работу вращения ротора газогенератора, ротора свободной турбины и через трансмиссию – ротора нагнетателя. Давление, температура газа и скорость потока в турбинах уменьшается.
В основном, мощность турбины газогенератора расходуется на привод ротора компрессора. Небольшая часть мощности турбины газогенератора расходуется на привод агрегатов на коробке приводов. Мощность свободной турбины расходуется на привод нагнетателя.
Далее из свободной турбины выхлопной газ поступает в выходное устройство и систему выхлопа ГПА.