Содержание

 

Список графических  документов:

 

1. Газовая турбина  ГТК-25. Сборочный чертеж.
2. План компрессорной станции.
3. Котел утилизатор. Сборочный чертеж.
4. Компоновка котла утилизатора.
5. Схема автоматизации  ГТК-25.
6. Схема электроснабжения сетевого насоса.

 

       Реферат

      В дипломном проекте рассмотрим вариант  утилизации теплоты отходящих газов  ГПА для нагрева сетевой воды в котле-утилизаторе применительно  к условиям газоперекачивающей линейной станции п. Пелым 

      Ключевые  слова: газоперекачивающий агрегат (ГПА), котел-утилизатор, тепловая сеть.

 

Введение.

      При существующем положении на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов теплота отходящих газов за ГПА  обычно теряется.

      Температура  газов за турбиной находится на уровне 450-500°С при расходах газа порядка 25м³ на 1МВт мощности ГПА. Этой теплоты по крайней мере достаточно для подогрева сетевой воды в системе отопления станции.

      Современные требования к энергосбережению предписывают утилизацию теплоты вторичных потоков. Применительно к ГПА это может быть осуществлено с помощью установки  котлов-утилизаторов.

      Данный  дипломный проект посвящен утилизации теплоты отходящих газов ГПА  ГТК-25 производства фирмы «Нуово-Пиньоне», устанавливаемых на газоперекачивающей станции Пелымского ЛПУ газопровода Уренгой-Ужгород.

      Тепловой  нагрузкой котла является система  отопления основных производственных и вспомогательных помещений  станции.

       

 

1. Описание  основного оборудования

      Пелымское линейно-производственное управление магистральных газопроводов предназначено для перекачки газа и эксплуатации газопровода.

      Комплектуется различными турбо-агрегатами (ГТН-16,ГТН-25,ГТК-25).

      В данном дипломном проекте мы рассматриваем  наиболее современный агрегат ГТК-25 фирмы «Ново-Пиньон», установленный на газопроводе Уренгой-Ужгород.

1.2. Техническая характеристика.

Газовая турбина, модель    М5352В

Число валов      2

Выходная  мощность, КВт    24,26

Температура на выходе     489 °С

Температура на входе     15 °С

Тип компрессора      осевой, высокопроизводительный

Число ступеней      16

Входной направляющий аппарат (ВНА)  VIGV, с высокой пропускной способностью

Число оборотов рабочего колеса компрессора  5100 об/мин

      Турбоагрегат  снабжен нагнетателем типа RF 2 BB 36 фирмы «КРЕЗО-ЛУАР» («CREASOT-LOIRE») предназначен для компримирования транспортируемого природного газа и работает в составе газоперекачивающего агрегата ГТК-25И на компрессорной станции магистрального газопровода Уренгой-Ужгород.

1.2. Описание работы нагнетателя

      Вращаясь  с большой скоростью, рабочие  колеса ротора нагнетателя передают энергию переходящему через них  газу. Газ поступает во входную  спираль (на входе) нагнетателя и  проходит через входной направляющий аппарат, который направляет газ под соответствующим углом, и далее в осевом направлении во всасывающее "отверстие" рабочего колеса первой ступени. Под действием центробежной силы газ с большой скоростью нагнетается к периферии рабочего колеса. Затем газ поступает в кольцевой проход между стенкой диффузора и диафрагмой первой ступени. Этот проход отклоняется (и расширяется по мере прохождения газа по направлению к П-образному изгибу), превращая, таким образом часть энергии скорости газа в энергию давления. Затем газ проходит по П-образному изгибу через  кольцевой проход в диафрагме, которая направляет газ в рабочее колесо второй ступени. После сжатия во второй ступени, газ проходит по нагнетательной спирали в нагнетательный патрубок корпуса и далее в технологический трубопровод потребителя.

1.3. Технические характеристики.

      1. Производительность, млн. нм³/сутки     47,5

      2. Давление газа, МПа (кгс/см²)

на входе          5,25 (52,5)

на выходе          7,6 (76)

      3. Расчетное повышение температуры, °С     34

      4. Степень повышения давления      1,47

      5. Политропный КПД, %       82

      6. Номинальная (рабочая) частота  вращения ротора, мин^-1  4460

      7. Требуемая мощность, МВт       23,60

      8. Система смазки:

            8.1. Масло        ТП-22

            8.2. Давление в  системе, МПа (кгс/см²)   0,17 (1,7)

            8.3. Рабочая температура, °С     49-55

      9. Система уплотнений:

            9.1. Масло        ТП-22

            9.2. Давление в  системе, МПа (кгс/см²)   9,6 (96)

 

1.4 Описание конструкции

      Газотурбинная установка предназначена для  привода нагнетателя природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Установка выполнена по открытому циклу, с регенерацией тепла по схеме «с разрезным валом» (со свободной силовой турбиной). Это обеспечивает, несмотря на сравнительную простоту конструкции, высокую экономичность и маневренность установки, т.е. наиболее полное удовлетворение требований предъявляемых условиями работы в системе газопроводов.

      Турбина ГТК-25 серии MS5002 разработана фирмой «Дженерал Электрик». По лицензионным соотношениям ГТУ этого типа изготовляют целый ряд фирм, в том числе «Нуово Пиньоне» (Италия). Совместно со своими  лицензиатами фирма выпускает стационарные приводные ГТУ мощностью от 4 до 50 МВт базовых типоразмеров. В каждом типоразмере разные модификации могут существенно отличаться по мощности, начальным параметрам, экономичности, наличию или отсутствию регенерации тепла и т.д. Кроме того, лицензиаты вносят существенные отличия по внешнему оформлению ГТУ, комплектации вспомогательным оборудованием, делению на транспортабельные блоки, противообледенительной системе , конструкции покрытия и т.д.

      На  магистральных газопроводах распространены типоразмеры серии MS5002 мощностью 25 МВт. Особенности этих турбин:

1. Поставка газотурбинных установок как с регенерацией, так и без регенерации на мало отличающиеся степени сжатия. Регенерация здесь обеспечивает экономию топлива около 25% топлива.
2. Применение одноступенчатых турбин привода компрессора (ТВД) и силовых турбин (ТНД). Это ограничивает возможность существенного повышения p_к при одном компрессоре, однако по современным представлениям одноступенчатая турбина привода компрессора в ближайшем будущем сможет приводить однокаскадный осевой компрессор с p_к=12¸15 при h_т»88 %, но ограниченном ресурсе охлаждаемых рабочих лопаток.
3. Наличие и использование регулируемого соплового аппарата силовой турбины. Это позволяет осуществить различные программы регулирования, например n_т.к.=const, t_г=const и др.
4. Деление всего агрегата на блоки, полностью подготовленные к эксплуатации и не требующие разборки при монтаже.
5. Применение литых чугунных корпусов с одним или двумя вертикальными разъемами и дисковых с периферийными стяжными болтами роторов компрессоров. Каждый диск ротора осевого компрессора вначале испытывают разгоном при температуре ниже переходной температуры хрупкости и проверяют на отсутствие трещин, а затем подвергают разгону при более высокой температуре  для повышения предела текучести материала (автофретироание), что обеспечивает остаточные напряжения сжатия на расточке до 80% расчетных. Ступени компрессоров выполняют полностью с дозвуковым обтеканием. Направляющие лопатки заводят с горизонтального разъема.
6. Использование секционной КС, состоящей из отдельных жаровых труб, что позволяет понизить содержание окислов азота в продуктах сгорания, упростить ревизию КС м осуществить унификацию жаровых труб (в принципе). Жаровые трубы имеют развитое пленочное охлаждение. Два индикатора пламени действуют по ультрафиолетовому излучению.
7. Применение консольных роторов турбин, дисков из легированной хромистой стали и рабочих лопаток с удлиненной ножкой и трехопорным елочным хвостовиком. Рабочие лопатки первой ступени имеют демпфирование по корневой полке, рабочие лопатки второй ступени -  бандажирование на периферии. Корневая степень реактивности составляет до 0,1; обтекание трансзвуковое. Сопловой аппарат первой ступени имеет конвективное и пленочное охлаждения.

Материал  лопаток: сопловых первой ступени –  кобальтовый сплав FCX414, сопловых второй ступени – сталь N155, рабочих первой ступени – никелевый сплав УN738;  рабочих второй ступени – никелевый сплав N500.

8. Турбины имеют развитую систему воздушного охлаждения. На воздухоохлаждаемый сопловой аппарат первой ступени расходуется около 2% воздуха. Рабочие лопатки неохлаждамые. Охлаждение дисков турбин постоянно контролируют по их температуре. Полости корпусов подшипников запираются воздухом соответствующего давления.
9. Надежная работа регулируемого соплового аппарата силовой турбины (РСА СТ) осуществляется за счет подбора пары трения (карбид – стеллит) и подпружиненных штоков. Цапфы не охлаждаются.
10. Газотурбинную установку запускают с открытым РСА СТ до достижения номинальных оборотов турбины компрессора (холостой ход). Затем нагружение осуществляется за счет прикрытия РСА и открытия топливного клапана.
11. Использование электронной системы управления «Спидтроник» на полупроводниковых элементах.
12. Применение электрических и механических автоматов безопасности для защиты роторов от разгона.
13. Подшипники №1 и №4 0 опорно-упорные, №2 и №3 – опорные Упорные колодки – с выравниванием нагрузки.
14. Охлаждение масла осуществляется жидкостными горизонтальными охладителями, встроенными в переднюю часть рамы – маслобака. Над ними на раме располагаются маслонасосы, пусковое устройство с редуктором, узлы системы регулирования и защиты, КИП.
15. Во многих случаях ГТУ снабжаются генератором собственных нужд, приводимым от вала турбины привода компрессора. В этом случае осуществляется программа регулирования n_т.к.=const.
16. Противообледенительная система входного тракта компрессора использует подмешивание либо выхлопных газов, либо горячего воздуха после компрессора (tт»300°С.).
17. Корпус ГТУ передает усилия на опорную раму с помощью гибких опор.
18. Конструкция ГТУ предполагает или открытую установку («пэкидж») или индивидуальные здания – укрытия. Возможно и общее здание.
19. Агрегаты приспособлены для осмотра с помощью эндоскопов. Фирма ведет постоянную работу над повышением их ремонтопригодности.
20. Газотурбинные установки серии MS5002 для газопроводов комплектуют нагнетателями нагнетателями фирм «Нуово-Пиньоне», «Ингерсолл-Рэнд», «Купер-Бессемер» (США), «Кларк», «Кредо Луар».

   ГТУ серии MS5002 располагаются на невысокой жесткой раме, пред которой монтируют передний блок в виде маслобака с установленным на нем вспомогательным оборудованием общей массой около 14 т. Шестнадцатиступенчатый осевой компрессор имеет за четвертой и десятой ступенями камеры отбора воздуха. Вокруг осевого компрессора расположен кольцевой корпус секционной КС, в связи с чем входной патрубок смещен влево. Длинные направляющие лопатки компрессора объединяют в пакеты. Двенадцать секций противоточной КС соединены пламеперекидными патрубками. Камеры имеет 2 запальные свечи, убирающиеся из зоны горения во время работы ГТУ.

      Корпус  турбины выполнен из жаропрочного чугуна. Охлаждаемые сопловые лопатки первой ступени объединены в 12 точнолитых сегментов по 5 штук в каждом. На роторе ТВД отсутствуют дефлекторные диски – полости для воздуха статором. Охлаждающий воздух распределяется к дискам ТВД в диафрагме второй ступени. Выходной патрубок турбины имеет жесткий внутренний каркас, так как в нем располагаются подшипники. Опорные подшипники №3 и №4 -–сегментные, пятиклиновые, №1 и №2 – с эллиптической расточкой.

      В конструкции ГТУ серии MS5002 уделено много внимания удобству эндоскопии и замене отдельных деталей и узлов без больших разборочных работ.

1.5 Принцип работы  ГТУ

      Газотурбинная установка состоит из двух, механически  несвязанных между собой турбин (турбина высокого давления – для  привода воздушного компрессора  и силовой турбины – для  привода газового нагнетателя); воздушного компрессора, камеры сгорания, воздухоподогревателя, пускового турбодетандера, а также систем смазки, регулирования, защиты и управления, обеспечивающих нормальную работу и обслуживание установки.

      Воздух  из атмосферы через фильтры засасывается и сжимается осевым компрессором. Затем поступает в воздухоподогреватель, где его температура повышается за счет тепла отработавших в турбине продуктов сгорания. Подогретый воздух направляется в камеру сгорания, куда подводится и топливо. Продукты сгорания из камеры сгорания направляются в турбину высокого давления, мощность которой используется для привода осевого компрессора. Далее продукты сгорания попадают в силовую турбину, вращающую нагнетатель. После турбины продукты сгорания проходят через воздухоподогреватель, отдавая часть тепла воздуху на подогрев и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.