Очистка циклового воздуха гту

Атмосферная пыль, поступающая вместе с цикловым воздухом в осевой компрессор ГТУ, вызывает эрозионный износ лопаточного аппарата и образование отложений на нем. Эрозионный износ приводит в первую очередь к существенному уменьшению времени наработки лопаточного аппарата осевого компрессора (ОК) газотурбинной установки. Отложения на лопатках компрессора ухудшают его характеристики: уменьша­ются степень повышения давления в компрессоре и его производительность, повышается температура воздуха за компрессором.

Существует несколько способов борьбы с эрозией и отложениями лопаточного аппарата ОК. В условиях КС используют воздухоочистительные устройства для уменьшения концентрации пыли циклового воздуха перед его поступлением в ОК до допустимой величины, в качестве которой принимают остаточную среднегодовую запыленность воздуха после фильтрующих элементов, составляющую не более 0,3 мг/м³. В случае крайне неблагоприятных метеорологических условий кратковременная максимальная запыленность воздуха после воздухоочистительных устройств допускается до 5 мг/м³. Максимальный размер частиц пыли после фильтрующих элементов воздухоочистительных устройств должен быть не более 15 мкм. Концентрация пыли с размерами частиц более 15 мкм не должна превышать 0,03 мг/м³. Кратковременно допускается концентрация указанных частиц до 0, 5 мг/м³.

Практическое выполнение указанных выше требований обеспечивается применением на КС воздухозаборных устройств, как правило, двухступенчатого типа. Первая ступень в основном представлена инерционными жалюзийными сепараторами, вторая — масляными самоочищающимися фильтрами типа КДМ или сухими фильтрами рулонного или кассетных типов.

Основные характеристики воздухоочистительных устройств (ВОУ):пропускная способность, м³/с; скорость набегания воздушного потока на поверхность фильтрующих элементов, м/с; потери давления при гидравлическом сопротивлении в устройстве, Па; пылеемкость, г/м²;эффективность улавливания атмосферной пыли (степень очистки воздуха) , %; срок службы.

Пропускная способность фильтров должна быть несколько выше производительности ОК (примерно на 20 %) для обеспечения требуемой скорости набегания воздушного потока. Превышение допустимой скорости набегания приводит при использовании сухих фильтров к снижению к.п.д. фильтра, а при использовании масляных — к возможному срыву капельного масла с фильтрующих полотен и уносу его в проточную часть ОК.

При работе воздушных инерционных фильтров на них должен поддерживаться постоянный оптимальный перепад давления. У поверхностных фильтров по мере накопления пыли перепад давления повышается и для обеспечения безаварийной работы необходима периодическая замена фильтрующего материала при исчерпании им пылеемкости. Величина пылеемкости определяется увеличением гидравлического сопротивления в 2 раза.

Комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ), устанавливаемые на входе в осевой компрессор, имеют многоцелевое назначение. Они предназначены для очистки циклового воздуха от грубой (более 30 мкм) и тонкой пыли, глушении шума осевого компрессора, охлаждения циклового воздуха и борьбы с обледенением.

Опыт эксплуатации газотурбинных установок на магистральных газопроводах свидетельствует о том, что при понижении температуры наружного воздуха практически в любых природно-климатических условиях эксплуатации возможно обледенение входного тракта ГПА.

Наиболее вероятными условиями обледенения являются температуры наружного воздуха в диапазоне от +3 до -5 °С при относительной его влажности > 80 %.

Обледенению в той или иной степени подвержены все элементы воздухозаборного устройства (фильтры, шумоглушители, крепежные детали и т.п.). При появлении обледенения гидравлическое сопротивление на входе возрастает, что может привести не только к помпажу осевого компрессора, но и к разрушению воздухозаборной камеры. Кроме того, оторвавшиеся куски льда могут быть занесены потоком воздуха в проточную часть компрессора и вызвать разрушение его проточной части.

В целях предупреждения обледенения входного тракта ГТУ используются различные противообледенительные системы, основанные на подогреве циклового воздуха на всасе в компрессор.

При включении в работу системы подогрева циклового воздуха его температура повышается примерно на 10-12 °С.

На газотурбинных установках применяют следующие схемы подогрева циклового воздуха:

- подогрев горячим воздухом, отбор которого осуществляется из воздухопровода за осевым компрессором ГТУ. Эта схема применяется в основном для стационарных и импортных ГТУ;

- подогрев циклового воздуха осуществляется смесью воздуха, отбираемого после компрессора или одной из его ступени, и выхлопных газов. Эта схема применяется на авиаприводных ГПА;

- подогрев циклового воздуха теплым воздухом, отбираемым после АВО масла. Применяется в основном на стационарных ГТУ с расположением АВО масла под воздухозаборной камерой.

Подогрев подверженных обмерзанию элементов входного тракта ГТУ горячим воздухом, отбираемым за компрессором, является наиболее эффективным способом защиты от обледенения. Недостатком данной схемы является ограничение по количеству отбираемого воздуха за компрессором и, с термодинамической точки зрения, сам подогрев воздуха, приводящий к увеличению мощности осевого компрессора.

Комплексные воздухоочистительные устройства состоят из нескольких последовательно соединенных блоков, каждый из которых выполняет одну из функций. Важный элемент КВОУ - вентилятор, предназначенный для отсоса пылевоздушной смеси из собственно инерционных пылеуловителей (отсос этой смеси составляет 20 % общего объема циклового воздуха).

Блоки водоиспарительного охлаждения и улавливания неиспарившейся влаги имеют ограниченное применение. Их используют в районах с жарким климатом на агрегатах ГТК-10 и ГТ-750-6.

Применительно к агрегату ГТК-10 блок тонкой очистки состоит из двух фильтров Ф12РУ1 (по одному в каждом полублоке) и работает при нагрузке на фильтрующее полотно 150 м³/мин очищаемого воздуха и потерях давления при гидравлическом сопротивлении чистых фильтрующих полотен 8—10 Па. При запыленности атмосферы на входе в инерционный пылеуловитель, равной 5 мг/м³ (довольно значительная величина), предельная пылеемкость фильтра - 500 г/м² будет достигнутая после непрерывной работы агрегата в течение 1 года. Эффективность улавливания пыли фильтром тонкой очистки растет от 50 до 70 % по мере накопления пыли на фильтрующих полотнах. В момент предельной пылеемкости потери давления при гидравлическом сопротивлении фильтра тонкой очистки составляет 150-200 Па. Материал полотна фильтра, исчерпавшего ресурс пылеемкости в условиях эксплуатации, регенерации не подлежит. Отметим, что габариты блока тонкой очистки определяют высоту и ширину КВОУ.

Блок шумоглушения устанавливают для снижения уровня звукового давления на территории КС до 80 дБ на частоте 1 кГц, принятого по санитарным нормам СН-1004-74. Звукопоглощающие материалы шумоглушителей выбирают биостойкими, неломкими, не выдуваемыми воздушным потоком, негигроскопичными и не имеющими усадки.

За блоком шумоглушения в выходном патрубке установлены обводные клапаны. Обводной клапан открывается тогда, когда разрежение в камере превысит величину, заданную положением груза на рычаге противовеса клапана. Обводная линия КВОУ обеспечивает пропуск воздуха непосредственно во всасывающий трубопровод ОК. Работа ГТУ при открытых обводных клапанах допускается только кратковременно и считается аварийной мерой.