1 СОСТАВ ГПА - Ц-6,3 Назначение. Технические данные ГПА. Назначение и функции основных блоков, систем.
2 СОСТАВ ГПА- Ц-6,3 ГПА-Ц-6,3 представляет собой блочную автоматизированную установку с центробежным полнонапорным нагнетателем, приводным авиационным двигателем НК-I2СТ мощностью 6300 кВт и предназначен для перекачки природного газа по магистральным газопроводам, а также для установки его на дожимных компрессорных станциях. ГПА-Ц-6,3 является унифицированным и в зависимости от конструкции проточной части нагнетателя может быть использован на конечное давление 7,46; 5,49; 4,02 МПа (76, 56, 41 кгс/см 2 ).
3 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Примеры записи обозначения ГПА-Ц-6,3 (в дальнейшем именуется «агрегат») в зависимости от конечного давления; на 76 кгс/см2 — ГПА-Ц-6,3/76, на 56 кгс/см2 — ГПА-Ц-6,3/56М, на 41 кгс/см2 —ГПА-Ц-6,3/41, где ГПА — газоперекачивающий агрегат; Ц — центробежный; 6,3 — мощность в мегаваттах; 41, 56, 76 — давление конечное в кгс/см2, абсолютное; М — модернизированный.
4 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Агрегат обеспечивает нормальную работоспособность на открытом воздухе при температуре от 233К (минус -40С) до 318К (+45С). Рабочий агент природный газ, некоррозионный, взрывоопасный. Максимальная влажность газа на всасывании состояние насыщения (отсутствие капельной влаги). Запыленность газа, поступающего в нагнетатель, не должна превышать 5 мг/м 3, размер механических частиц не более 40 мкм. Температура газа на всасывании от 233К(минус -40С) до 318К (+45С).
5 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Наименование параметра Величины показателей для агрегата на конечное давление МПа (кгс/см 2 ) Производительность отнесенная к температуре (+20 0 С) млн.м 3 /сутки, не менее 11,4 Производительность по условиям всасывания, м 3 /с, (м 3 /мин), не менее 3,3 (196) Давление начальное, абсолютное, МПа (кгс/см 2 ) номинальное минимальное 5,14 (52,4) 2,75 (28) Давление конечное, абсолютное, МПа (кгс/см 2 ) номинальное максимальное 7,46 (76) 8,53 (87) Степень повышения давления 1,45 Температура газа на всасывании расчетная К ( 0 С) 293 (20) КПД нагнетателя, процентов не менее 82
6 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Мощность на валу свободной турбины (КВт) номинальная минимальная 6300-2 % 3100 Максимальная мощность привода (КВт ) (при +1 О С) 7560 Частота вращения ротора свободной турбины и нагнетателя (об/мин) номинальная максимальная Минимальная 8200 8500 6150 КПД двигателя, на номинальном режиме работы, процентов, не менее % 24
7 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Расход топливного газа кг/ч номинальный максимальный 1940 2330 Давление топливного газа, МПа ( кгс/ см 2 ) 2,35+-0,1 (24+-1) Давление пускового газа, МПа ( кгс/ см 2 ) 0,29-0,49 (3-5) Габаритные размеры агрегата (с учетом площадок обслуживания) длина ширина высота 13,650 6,330 8,950 Масса агрегата ( с учетом ЗИП, щитов автоматики, отсека пожаротушения) кг, не более 73500
8 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Тип компрессора — двухступенчатый центробежный нагнетатель с горизонтальным разъемом, спроектированный для параллельной работы в группе или одного нагнетателя. Направление вращения ротора нагнетателя — левое (если смотреть со стороны привода). Тип приводного двигателя агрегата — газотурбинный авиационный со свободной турбиной НК-I2СТ.
9 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система смазки двигателя — циркуляционная под давлением с воздушным охлаждением. Марка масла — турбинное Тп-22 ГОСТ 997274, Тп-22С ТУ38.101821-83. Емкость маслобака двигателя, рабочая, м 3 (л) — 0,27 (270). Расход масла по двигателю, кг/с (кг/ч), не более — 3,34х10 -4 (1,2).
10 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система смазки и уплотнения нагнетателя: 1) система смазки — циркуляционная под давлением с воздушным охлаждением; 2) система уплотнения — гидравлическая масляная с плавающими кольцами. Марка масла — турбинное Тп-22 ГОСТ 9972-74, Тп-22С ТУ38,101821-83. Емкость маслобака нагнетателя, рабочая, м 3 (л) — 2,6 (2600). Расход масла в системе смазки и уплотнения нагнетателя, кг/с (кг/ч) — 0,69х10 -4 (0,25). Емкость системы смазки и уплотнения агрегата с маслобаками, м3 (л) — 4,0 (4000).
11 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Отборы воздуха от двигателя НК-I2СТ, кг/с (кг/ч): на эжектор обдува статора свободной турбины — 0,1 (360); 2) для обогрева контейнеров — 0,1 (360); 3) на эжектор системы подогрева циклового воздуха — 0,3 (1080). Входной диффузор двигателя НК-I2СТ оборудован коллектором для промывки проточной части двигателя.
12 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 РАБОТА АГРЕГАТА Перекачиваемый газ по газопроводу через всасывающий патрубок поступает на вход двухступенчатого центробежного нагнетателя, где происходит его сжатие и выбрасывается через нагнетательный патрубок в магистральный газопровод. В качестве привода нагнетателе используется газотурбинный двигатель НК-I2СТ авиационного типа. двигатель работает на перекачиваемом газе и выполнен по двухвальной схеме со свободной силовой турбиной.
13 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 ДВУХВАЛЬНАЯ ГТУ Механическая связь между ТВД и ТНД отсутствует. Это допускает широкий диапазон изменения частоты вращения ротора нагнетателя при сохранении оптимальных оборотов вала турбокомпрессорной части ( ОК + ТВД ). Топливо КС ОК ТВД n 1 ТНД n 2 ЦБН
14 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Принцип работы двигателя заключается в следующем. Атмосферный воздух через входной тракт, включающий в себя воздухоочистительное устройство жалюзийно - инерционного типа, шумоглушитель и камеру всасывания, поступает в осевой компрессор двигателя, где сжимается и направляется в камеру сгорания. В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо, поступающее через рабочие форсунки. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки силовой турбины двигателя. В турбинах энергия газового потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбины. Мощность, полученная на турбине компрессора, расходуется на вращение самого компрессора и приводов агрегатов.
М КР ГТУ - тепловая лопаточная машина, преобразующая химическую энергию топлива, сжигаемого в потоке сжатого воздуха, в механическую работу на валу турбины и состоящая из: КС Топливный газ ГТ Компрессора Камеры сгорания Газовой турбины Атмосферный воздух Сжатый воздух Выхлопные газы Раскаленные под давлением газы К 65-75% На привод компрессора 25-35% Полезная нагрузка Мощность турбины Работа агрегата СОСТАВ ГПА Ц-6,3
16 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Мощность, полученная на свободной силовой турбине, расходуется на привод ротора нагнетателя, а также на привод агрегатов двигателя. Механическая связь между свободной силовой турбиной и ротором нагнетателя осуществляется через полый торсионный вал. Отработанные газы через улитку выхлопное устройство с шумоглушителем выбрасываются в атмосферу. Агрегат снабжен различными вспомогательными системами, обеспечивающими надежность его работы при: установке на открытых площадках при температуре окружающего воздуха от минус 40 0 С до плюс 45 0 с.
17 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Агрегат представляет собой установку, состоящую из стыкуемых между собой на месте эксплуатации отдельных блоков. Базовой сборочной единицей агрегата при монтаже является блок турбоагрегата, в контейнере которого размещен центробежный нагнетатель с газотурбинным авиационным двигателем НК-1 2СТ.
18 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Блок турбоагрегата. рамы; 2) двигателя; 3) нагнетателя; 4) контейнера турбоагрегата; 5) вала торсионного с кожухом; 6) улитки.
19 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 1. Рама состоит из собственно рамы фундаментной, подмоторной рамы. Рама является базовой сборочной единицей блока турбоагрегата и представляет собой сварную конструкцию коробчатого сечения. В боковых каналах рамы прокладываются трубопроводы системы смазки, уплотнения, системы обогрева и производится разводка кабельных линий. Рама подмоторная предназначена для установки двигателя НК-12СТ и его центровки с нагнетателем. Рама обеспечивает свободное температурное расширение двигателя при работе агрегата. Подмоторная рама представляет собой пространственную сварную конструкцию, изготовленную из стального профильного и листового проката.
20 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 2. Двигатель НК-12СТ спроектирован на базе авиационного двигателя. В качестве топлива для него используется очищенный природный газ. Мощность снимается с вала свободной турбины, ротор которой не имеет механической связи с ротором газогенераторной части двигателя. Направление вращения силовой турбины — по часовой стрелке, если смотреть со стороны нагнетателя. Промежуточная связь между ротором силовой турбины и нагнетателем осуществляется через торсионный вал.
21 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 3. Нагнетатель представляет собой однокорпусную двухступенчатую машину, предназначен для компримирования (сжатия) газа. Корпус имеет горизонтальный разъем и состоит из верхней и нижней половин. Всасывающий и нагнетательный патрубки расположены соосно, чтобы избежать действия момента сил от трубопроводов всасывания и нагнетания.
22 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 4. Контейнер турбоагрегата предназначен для размещения основных сборочных единиц и систем блока турбоагрегата и служит опорой для выхлопного устройства и блока маслоохладителей. 5. Вал торсионный предназначен для передачи крутящего момента от вала свободной турбины к ротору нагнетателя. Торсионный вал имеет два зубчатых венца, посредством которых он входит в зацепление с соответствующими зубчатыми обоймами двигателя и нагнетателя. 6. Улитка предназначена для отвода продуктов сгорания от свободной турбины двигателя НК-I2СТ в выхлопное устройство (шахту) агрегата. В диффузоре происходит плавное торможение и поворот потока выхлопных газов.
23 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Устройство выхлопное с шумоглушителем. Выхлопное устройство с шумоглушителем предназначено для выброса выхлопных газов приводного двигателя НК-I2СТ и глушения шума выхлопа. Устройство представляет собой вертикальную шахту, собранную из двух блоков: собственно выхлопного устройства и шумоглушителя пластинчатого типа.
24 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Камера всасывания. Камера всасывания представляет собой блок, в который входят собственно камера всасывания, отсек автоматики, разделенные между собой герметичными стенками. Блок имеет двери для доступа вовнутрь камеры всасывания, и отсека автоматики. На верхнюю опорную поверхность каркаса камеры устанавливается шумоглушитель всаса. Дверь камеры всасывания имеет смотровое окно, для визуального осмотра входного устройства двигателя во время работы агрегата. Внутри камеры, перед входом в двигатель, устанавливается сетка-ограждение, исключающая возможность попадания посторонних предметов в проточную часть двигателя. В отсеке автоматики размещаются средства КИПиА агрегата.
25 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Воздухоочистительное устройство с шумоглушителем Воздухоочистительное устройство с шумоглушителем предназначено для очистки от пыли циклового воздуха, поступающего из атмосферы в осевой компрессор приводного двигателя НК-I2СТ, с целью уменьшения эрозионного износа лопаточного аппарата и отложений пыли в проточной части компрессора, снижающих экономичность и долговечность двигателя. Шумоглушитель всаса, расположенный за ВОУ, предназначен для снижения уровня звукового давления осевого компрессора во всасывающем тракте. ВОУ с шумоглушителем устанавливается на верхнем фланце камеры всасывания.
26 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 На боковых стенках рядом с входными окнами воздухоочистительных элементов расположены два окна байпасных клапанов, открывающихся автоматически, при достижении разрежения в камере ВОУ, равного 900 Па. Снаружи окна байпасных клапанов закрыты стальной сеткой. Положение байпасных клапанов контролируется путевыми выключателями, задействованными в системе автоматического управления агрегатом.
27 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Блок маслоохладителей. Блок маслоохладителей предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в системе смазки и уплотнительного масла. Охлаждение масла осуществляется аппаратами воздушного охлаждения, которые вместе с трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой размещены внутри блока маслоохладителей.
28 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 В качестве охладителей в системе смазки и уплотнений масла нагнетателя, а также в системе смазки двигателя применены аппараты типа АВМ-Г-9-6-Б3-В8-3 где АВМ — аппарат воздушный малопроточный; Г — горизонтальное исполнение; 9 — условное давление в кгс/см2 Б3 — материальное исполнение аппарата; В — взрывозащищенное исполнение электродвигателя вентилятора; 8 — число рядов труб по ходу воздуха; 3 — длина трубы в м. Поверхность охлаждения, м 2 – 440. Работа. Атмосферный воздух через специальные проемы в крыше блока маслоохладителей засасывается вентиляторами и, пройдя через оребренные трубные пучки АВМ и через жалюзи выбрасывается в атмосферу. Створки жалюзи при этом должны быть открыты.
29 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система газопровода. Система газопровода служит для обеспечения подачи газа к стартеру двигателя и отвода его от стартера при запусках агрегата, а также для постоянной подачи газа в топливную систему двигателя. П усковой газа с давлением до 0,5 МПа (5 кгс/см2) подается на стартер в момент запуска двигателя. Топливный газ с давлением до 2,5 МПа (25 кгс/см2) подается в топливную систему двигателя.
30 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система смазки и уплотнительного масла нагнетателя. В ГПА применена циркуляционная система смазки, которая обеспечивает смазку подшипниковых узлов ротора нагнетателя, также питание узлов уплотнения ротора уплотнительным маслом. Во время работы агрегата масло подается в систему главным масляным насосом производительностью 320 л/мин при давлении 0,6 МПа (6кгс/см 2 ). Во время пуска и останова агрегата работает пусковой электронасос с подачей 130 л/мин при давлении 0,6 МПа (6 кгс/см2). После пуска агрегата на режиме малого газа при достижении турбокомпрессором двигателя НК-I2СТ частоты вращения 110 с -1 (6600 об/мин) пусковой насос автоматически отключается. При останове агрегата пусковой электронасос автоматически включается и питает систему маслом, необходимым для охлаждения подшипников.
31 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система смазки двигателя. Система смазки двигателя НК-12СТ обеспечивает подачу масла, необходимого для смазки и охлаждения подшипников и шестерен передней опоры и приводов, подшипников турбокомпрессора, подшипников и шестерен свободной турбины. Часть масла используется для системы регулирования агрегатов автоматического управления двигателем.
32 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система обогрева. Система обогрева предназначена для разогрева агрегата в холодное время года перед запуском, для обеспечения требуемых температурных условий работы приборов и оборудования, установленных в отсеках агрегата, а также для обеспечения нормальных условий труда обслуживающего персонала в период проведения регламентных и ремонтных работ. Обогрев агрегата осуществляется горячим воздухом, отбираемым от работающего двигателя за последней ступенью осевого компрессора в количестве 0,1 кг/с ( t - 250С, Р - 7,5 кгс/см2). Отбираемый от двигателя горячий воздух поступает в станционную систему обогрева, которая объединяет в единую сеть системы обогрева всех агрегатов, установленных на КС.
33 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система пожаротушения. Основным источником пожароопасности : на агрегате является газотурбинный двигатель, авиационного типа, использующий в качестве топлива природный газ. Кроме того, в отсеке двигателя блока турбоагрегата расположены также опасные в пожарном отношении теплонапряженные диффузор (улитка) и места соединения двигателя с улиткой и кожухом торсионного вала. В отсеке нагнетателя основным источником взрывоопасности является нагнетатель, для которого рабочим телом является природный газ. Возможные утечки газа, в случаи нарушения герметичности стыков или по другим причинам, создают взрывоопасные смеси воздуха с газом при концентрации последнего от 4,4 до 17% по объему.
34 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Автоматическая система пожаротушения АСП обеспечивает пожарную защиту отсеков двигателя и нагнетателя за счет своевременного обнаружения очага загорания и последующего подавления его путем автоматической подачи огнегасящего вещества. АСП оборудуется каждый агрегат. Способ пожаротушения — газовый объемный, в качестве огнегасящего вещества применяется сжатый углекислый газ. АОС - Система пожаротушения ГПА-Ц-6,3.
35 СОСТАВ ГПА Ц-6,3 Система подогрева циклового воздуха. Система подогрева циклового воздуха предназначена для предохранения всасывающего тракта приводного двигателя НК-I2СТ от обледенения в диапазоне температур атмосферного воздуха от минус -10 0 С до + 5 0 С.
