Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Чтение схем газотурбинных установок

2. Вентиляция в производственном помещении

3. Проверка запорной арматуры

4. Запрессовка детали специальными прессами

Список использованных источников

1. Чтение схем газотурбинных установок

газотурбинный компрессор вентиляция запрессовка

Газотурбинные установки могут действовать по открытому или замкнутому циклу. В первом случае рабочей средой является газ - продукт сгорания топлива, который после совершения работы безвозвратно уходит в атмосферу. Во втором случае продукт сгорания топлива в цикле служит только для нагревания рабочей среды путем теплообмена, причем рабочей средой может быть воздух или какой-либо газ, непрерывно циркулирующий в системе.

Газотурбинная установка состоит из следующих основных элементов:

1. компрессора, нагнетающего сжатый воздух в камеру сгорания или в случае закрытого цикла - рабочую среду в турбину;

2. камеры сгорания для сжигания топлива и ввода теплоты в рабочую среду; турбины.

Рассмотрим подробнее первый случай :

В открытом цикле компрессор должен нагнетать воздух в камеру сгорания под относительно высоким давлением, так как в открытом цикле продукт сгорания является рабочей средой, поступающей в турбину. В закрытом цикле продукт сгорания топлива является только нагревателем рабочей среды. Поэтому высокое давление в ней не обязательно.

В настоящее время в качестве главных двигателей применяют ГТУ, работающие по открытому циклу, у которых сгорание топлива осуществляется при постоянном давлении (Рис. 1). Через патрубок 6 в компрессор 7 засасывается воздух, там он сжимается до определенного давления (примерно до 0,4 МПа). Сжатый воздух из компрессора подается непрерывным потоком в камеру сгорания 2, куда через форсунку 1 поступает топливо. В камере при постоянном давлении топливо сгорает. Выделяющиеся при сгорании газы высокой температуры охлаждаются путем смешения с воздухом и направляются в газовую турбину 4. Здесь приобретенная при расширении газа (смеси продуктов сгорания и воздуха) кинетическая энергия преобразуется на лопатках в механическую энергию. Патрубок 5 служит для выпуска отработавших газов в атмосферу.

Турбина в этой схеме вращает одновременно гребной винт 9 через редуктор 8 и компрессор 7. Отношение давлений на входе и выходе турбины и компрессора одинаково, но турбина выполняет большую работу, чем компрессор. Это происходит потому, что температура газов в турбине выше температуры воздуха в компрессоре. Пуск установки осуществляется пусковым двигателем 3, который сообщает компрессору необходимую минимальную частоту вращения, после чего в камеру сгорания подается топливо, и установка начинает работать.

Термический КПД ГТУ, работающий по этой схеме, относительно низкий. Добиться его повышения можно несколькими способами, например, регенерацией теплоты, т.е. возвратом теплоты в цикл ступенчатым сжатием.

Схема ГТУ с регенерацией теплоты показана на рисунке 2. Отработавший газ из турбины 4 поступает в регенератор-подогреватель 2, где он проходит между трубками и подогревает воздух, поступающий из компрессора 3 в камеру сгорания 1.

Термический КПД ГТУ при регенерации тем выше, чем более нагрет воздух. Степень регенерации - отношение действительного нагрева воздуха к теоретически возможному, при котором температура воздуха достигает температуры газов на выпуске из турбины. В ГТУ с открытым циклом степень регенерации достигает обычно 75 - 85%, а в установках с замкнутым циклом - 90%. Регенерация наиболее эффективна, если дополнительно осуществляется ступенчатое сжатие воздуха в компрессорах, между которыми установлены промежуточные воздухоохладители.

В газотурбинных установках обычно применяют не более двух промежуточных воздухоохладителей Увеличение их числа усложняет установку, не принося существенных выгод.

В газотурбинных установках, работающих по замкнутому циклу, имеется воздухоподогреватель, в котором нагревают воздух или другой газ, служащий рабочим телом для газовой турбины. В этом случае одна и та же порция рабочего воздуха (циркуляционного воздуха) проходит через турбину и воздухоподогреватель, в результате чего получается замкнутый цикл рабочего тела.

Схема ГТУ замкнутого цикла показана на рисунке 3 . Циркулирующий по замкнутому контуру воздух при давлении, например 0,1 МПа, поступает в компрессор 1, сжимается до давления 0,5 МПа и подается в регенератор 4, где подогревается воздухом, отработавшим в турбине 2. Из регенератора воздух направляется в нагреватель 3, где посредством теплоты, выделяемой топливом при его сгорании, нагревается до начальной температуры перед турбиной. Нагретый и сжатый воздух входит в газовую турбину 2, где, расширяясь, расходует свою внутреннюю энергию на получение механической работы, используемой для привода компрессора и гребного винта. Из турбины воздух выходит со сравнительно высокой температурой, и поэтому он направляется в регенератор 4, где отдает часть своей теплоты для подогрева воздуха, поступающего в подогреватель. Затем воздух дополнительно охлаждается забортной водой в воздухоохладителе 5 и при давлении 0,1 МПа снова подается в компрессор. При охлаждении воздух уменьшается в объеме, благодаря чему уменьшаются габаритные размеры и вес компрессора и воздухопровода. Нагрузка ГТУ регулируется добавлением в систему сжатого воздуха из баллона 6 или удалением части воздуха в баллон 7. При этом массовый расход воздуха, а, следовательно, и мощность установки изменяются пропорционально давлению воздуха в замкнутом цикле.

Установки с замкнутым циклом по сравнению с установками с открытым циклом менее экономичны, так как имеют ряд дополнительных потерь в теплообменниках, поэтому в качестве главных двигателей они не применяются. Однако установки с замкнутым циклом применяются в качестве автономных газотурбоприводов электрогенераторов.

Рисунок 1 - Схема газотурбинной установки простейшего типа

Рисунок 2 - Схема газотурбинной установки с регенерацией теплоты отработавших газов

Рисунок 3 - Схема газотурбинной установки замкнутого цикла

2. Вентиляция в производственном помещении

Вентиляционные системы устанавливаются для поддержания нормативных метеорологических параметров в помещениях разной функциональности. Классифицировать виды вентиляции производственных помещений можно по следующим признакам:

· Способ организации воздухообмена -- естественная и принудительная (механическая) вентиляция.

· Назначение: приточная или вытяжная вентиляция.

· Зона обслуживания: общеобменная или местная система.

· Конструктивно: канальная или бесканальная система вентиляции.

Естественная вентиляция производственных помещений основана на естественной тяге воздуха, на появление которой влияют следующие факторы:

· Разность наружных температур воздуха и температуры внутри помещений (аэрация).

· Разность атмосферного давления между нижним уровнем в помещении и вытяжкой, которая монтируется на крыше.

· Скорость и давление ветра.

Организация работы естественной вентиляции помещений не потребует значительных вливаний в оборудование. Установка естественной вентиляции - самая простая из существующих систем и не требует подвода электричества. Недостатки -- зависимость от значений температуры, давления, направления и скорости ветра.

Механическая вентиляция производственных помещений работает с использованием оборудования и приборов, которые перемещают воздушные массы на большие расстояния, но при этом затрачивают много электроэнергии. Преимущество такого оборудования в том, что они регулируют количество и направление воздушных потоков вне зависимости от окружающих условий.

Также воздух в таких системах можно подогревать, охлаждать и очищать. Совмещение механической и естественной систем привело к созданию смешанной вентиляции.

Применяемые устройства приточной вентиляции включают в себя вентиляторы, фильтры, звукоизоляцию и калориферы для регулирования температуры воздуха.

На промышленных объектах приточные системы вентиляции основаны на принципе вытеснения. Данный принцип предполагает забор и подачу воздуха в помещения с минимальной скоростью, не более 0,2м/с при этом подаваемый воздух прохладнее того, что в помещении на 1-3 градуса, а в производственных цехах это значение может увеличиваться до 1-5градусов.

Такая система имеет свои положительные стороны:

1. Удачное решение для очистки воздуха при высоком уровне загрязнения и значительном выделении тепла на промышленных объектах больших площадей;

2. Обладает высокими показателями качества очистки воздуха и эффективностью при низких энергозатратах.

Так же у системы имеются недостатки:

1. Для размещения приточных диффузоров подачи воздуха требуются значительные площади;

2. При случайном загромождении диффузоров эффективность системы резко снижается.

Любая вентиляционная система обладает 4 главными свойствами: функциональность, объем обслуживаемых площадей, способ перемещения воздушных масс и конструктивное исполнение.

3. Проверка запорной арматуры

Краны - это арматура, предназначенная для быстрого включения или отключения трубопровода, аппарата или прибора, а также для регулирования расхода газа через газопровод. По методу уплотнения краны подразделяются на натяжные и сальниковые. Основными элементами кранов являются корпус и коническая пробка с отверстием для прохода газа. На четырехгранной головке под ключ наносится риска, совпадающая с направлением отверстия в пробке. Если риска на головке совпадает с направлением трубопровода, то проход для газа открыт, а если риска направлена поперек трубопровода, то проход закрыт. В натяжных кранах в нижней части пробки есть шпилька с резьбой, на которую надевается шайба и накручивается гайка. Плотность в этих кранах обеспечивается натяжением гайки. Краны, устанавливаемые на газопроводах, должны иметь упоры, ограничивающие поворот пробки в границах 90°. Плотность в сальниковых кранах обеспечивается сальниковой набивкой.

Шаровые краны. Запорным элементом крана является отполированный шар из высококачественной стали, имеющий сквозное отверстие для газа. Шаровой кран обладает высокой газоплотностью, имеет длительный срок эксплуатации, не требует ухода, подтягивания или смазывания трущихся поверхностей.

Задвижки - наиболее распространенные запорные устройства, применяемые на газопроводах диаметром более 50 мм. Газ отключается передвижным затвором в виде диска или клина. Перемещение затвора в корпусе задвижки осуществляется вращением маховика, соединенного с затвором с помощью шпинделя, имеющего на своей поверхности ленточную резьбу.

По расположению резьбовой части шпинделя бывают задвижки с выдвижным и неподвижным шпинделем. По устройству затворов задвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновые задвижки могут быть со сплошным (клином) и шарнирным (состоящим из двух дисков) затвором. У параллельных задвижек затвор состоит из двух половин или дисков.

Запорный вентиль состоит из корпуса с крышкой и тарелки. Через крышку проходит шпиндель с резьбой, на одном конце которого закреплена тарелка, а на другом - маховик. Пространство между крышкой корпуса и шпинделем заполнено сальниковым уплотнением.

Вентили на трубопроводах устанавливаются таким образом, чтобы направление движения среды совпадало со стрелкой на корпусе. При этом движение потока осуществляется под клапан. Положительными качествами вентилей являются возможность плавного регулирования и удовлетворительная плотность закрывания. Существенным их недостатком является большое аэродинамическое сопротивление, создаваемое им при прохождении потока.

Требования к запорно-регулирующей арматуре: герметичность затворов; легкость хода; малое аэродинамическое сопротивление; на маховиках задвижек и вентилей должно быть указано направление вращения при открывании и закрывании, на арматуре - товарный знак предприятия-изготовителя, диаметр условного прохода, рабочее давление среды, направление движения потока (для вентилей).

Обслуживание запорно-регулирующей арматуры заключается в проверке утечек газа в помещение через муфтовые и фланцевые соединения, сальниковые уплотнения, а также утечек газа в топки и газоходы из-за неплотности затворов.

Контроль обнаружения утечек газа, неплотности газовой арматуры выполняется операторами газовых котельных, а устранение выявленных неисправностей - сотрудниками газовой службы. При установлении утечки газа через фланцевые соединения необходимы подтяжка болтов соединения либо замена прокладок, которые изготовляются из паронита, малобензостойкой резины, асбестового картона и др.

В случае обнаружения неплотности сальникового соединения необходима подтяжка крышки (гайки) сальника либо его замена. Сальники изготовляются из асбестовой пряди, смазанной жировой смазкой.

При неплотности резьбовых соединений осуществляется подтяжка соединений либо замена уплотняющих пеньковых или джутовых прядей, пропитанных масляной краской.

Для обеспечения легкости хода и герметичности кранов необходима их своевременная смазка. Уплотнительные поверхности корпуса и пробки в процессе сборки покрывают смазкой. При температуре эксплуатации до 25 ^оС используется технический вазелин либо солидол, а при температуре свыше 25 ^оС -- термоустойчивая смазка на основе горного воска, цилиндрового масла и графитового порошка.

Запорные поверхности кранов для обеспечения необходимой газоплотности притираются разными притирочными порошками и пастами на основе наждака, корунда, карборунда, мелко истолченного стекла и др. После притирки газоплотность проверяется при опускании крана в воду и пропусканию через него воздуха под давлением.

Плотность прилегания уплотняющих поверхностей затворов к уплотняющим поверхностям корпуса обеспечивается соответствующей их обработкой притиркой и шабрением.

Перед установкой задвижек на газопроводы они должны быть испытаны на плотность с использованием керосиновой пробы: на закрытой задвижке одну сторону затвора окрашивают меловым раствором, дают ему высохнуть; далее задвижку окрашенной стороной кладут вниз, а с другой стороны на затвор наливают керосин. Если через 1 ч керосиновые пятна не будут обнаружены на окрашенной стороне диска, плотность задвижки оценивается как достаточная.

4. Запрессовка детали специальными прессами

Осуществление прессовых посадок основано на запрессовке сопрягаемых поверхностей деталей при одинаковой температуре для обеих деталей, либо при температурных воздействиях, оказываемых на одну из соединяемых деталей.

Для этой цели применяются следующие способы:

· запрессовка с помощью прессов или специальных приспособлений;

· установка охватываемой детали при помощи разогрева охватывающей детали (горячая посадка);

· установка вала в отверстие с охлаждением охватываемой детали (вала)

При запрессовке деталей на прессах используются различные конструкции прессов, в том числе ручные с развиваемым усилием до 20000 Н, приводные механические, пневматические с усилием 30000 - 50000 Н и мощные гидравлические с усилием 1000 т и более.

Тип пресса и величина развиваемого им давления выбираются в зависимости от расчетного усилия, необходимого для запресовки, сообразуясь с конструкцией и габаритами сопрягаемых деталей.

При запрессовке деталей в труднодоступных местах, когда исключается возможность использования стационарных прессов или способов нагрева и охлаждения, монтажниками применяются различные приспособления.

Список использованных источников

1. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки. - М.: Недра, 2010.

2. Соколов B.C. Газотурбинные установки. - М.: Высшая школа, 2010.

3. Баркалов Б. В., Карпис Е. Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М., Стройиздат, 1992.

4. Батурин В. В. Основы промышленной вентиляции. М., Профиздат. 1990.

5. Муравьев Е.М. Слесарное дело. Просвещение, 1990.

6. Покровский Б.С., Скакун В.А. Справочник слесаря. М.: Академия, 2003.

Размещено на Allbest.ru