Фотографии строительства газотурбинной установки ПГУ. Описание газотурбинной установки. Достоинства, недостатки, эксплуатация ГТУ



Все об электростанциях


 


Строительство газотурбинной установки ПГУ


Фотографии других объектов ПГУ:

Главный корпус ПГУ

Градирня

Щит управления

Котел-утилизатор

Противопожарная насосная станция (ППНС)

Паротурбинная установка (ПТУ)

Дожимная компрессорная станция (ДКС)

Канализационная насосная станция (КНС)


Описание газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Основой ГТУ является газогенератор, служащий источником сжатых горячих продуктов сгорания для привода силовой турбины.

Газогенератор состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины привода компрессора. В компрессоре сжимается атмосферный воздух, который поступает в камеру сгорания, где в него через форсунки подается топливо (обычно газ), затем происходит сгорание топлива в потоке воздуха.

Продукты сгорания подаются на турбину компрессора и силовую турбину (при одновальном варианте компрессор и силовая турбина объединены).

Мощность, развиваемая силовой турбиной, существенно превышает мощность, потребляемую компрессором на сжатие воздуха, а также преодоление трения в подшипниках и мощность, затрачиваемую на привод вспомогательных агрегатов. Разность между этими величинами представляет собой полезную мощность ГТУ.

На валу турбины расположен турбогенератор (электрический генератор).

Отработанные в газотурбинном приводе газы через выхлопное устройство и шумоглушитель уходят в дымовую трубу. Возможна утилизация тепла выхлопных газов, когда отработанные газы поступают в котел-утилизатор, в котором происходит выработка тепловой энергии в виде пара и/или горячей воды. Пар или горячая вода от котла-утилизатора могут передаваться непосредственно к тепловому потребителю.

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет 33–39%. Однако с учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных газотурбинных установках имеется возможность комбинированного использования газовых и паровых турбин. Такой инженерный подход позволяет существенно повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок до 57–59%.


Достоинства ГТУ

Достоинствами газотурбинных установок являются малый удельный вес, компактность, простота транспортировки и легкость монтажа. Допускается монтаж ГТУ на техническом этаже здания или крышное расположение маломощных газотурбинных установок. Это полезное свойство ГТУ является важным фактором в городской застройке.

При эксплуатации газотурбинных установок содержание вредных выбросов NOх и CO в выхлопных газах у них минимально. Такие отличные экологические качества позволяют без проблем размещать газотурбинные установки в непосредственной близости от проживания людей.

Вдобавок ГТУ небольшой мощности обычно поставляются в виде одного или нескольких блоков полной заводской готовности, требующих небольшого объема монтажных работ, а их сравнительно небольшие размеры позволяют их устанавливать в условиях стесненного генерального плана. Отсюда и относительная дешевизна строительных и монтажных работ.

Газотурбинные установки имеют незначительные вибрации и шумы в пределах 65–75 дБ (что соответствует по шкале уровня шума звуку пылесоса на расстоянии 1 метр). Как правило, специальная звуковая изоляция для подобного высокотехнологичного генерационного оборудования не нужна.

Современные газотурбинные установки отличаются высокой надежностью. Есть данные о непрерывной работе некоторых агрегатов в течение нескольких лет. Многие поставщики газовых турбин производят капитальный ремонт оборудования на месте, производя замену отдельных узлов без транспортировки на завод - изготовитель, что существенно снижает затраты на обслуживание агрегата.

Большинство газотурбинных установок обладают возможностью к перегрузке, т.е. увеличению мощности выше номинальной. Достигается это путем повышения температуры рабочего тела.

Однако, производители накладывают жесткие ограничения на продолжительность таких режимов, допуская работу с превышением начальной температуры не более нескольких сотен часов. Нарушение этих ограничений заметно снижает ресурс установки.


Недостатки ГТУ

Тем не менее, при внедрении энергетических газотурбинных установок есть и сложности. Это, прежде всего, необходимость предварительного сжатия газового топлива, что заметно удорожает производство энергии особенно для малых ГТУ и в ряде случаев является существенным препятствием на пути их внедрения в энергетику. Для современных ГТУ с высокими степенями сжатия воздуха, необходимое давление топливного газа может превышать 25-30 кг/см2.

Другим существенным недостатком ГТУ является резкое падение КПД при снижении нагрузки.

Срок службы ГТУ значительно меньше, чем у других энергетических установок и находится обычно в интервале 45-125 тыс. часов.

Исторически сложилось так, что пионерами в освоении газотурбинной технологии являлись создатели двигателей для кораблей и самолетов. Поэтому, в настоящее время, они накопили наибольший опыт в этой области и являются наиболее квалифицированными специалистами.


Эксплуатация ГТУ

При эксплуатации ГТУ должны быть обеспечены:

  • надежность и экономичность работы основного и вспомогательного оборудования и при соблюдении диспетчерского графика нагрузки;
  • возможность работы с номинальными параметрами, соответствующими техническим условиям на ГТУ;
  • чистота проточной части компрессоров, турбин и теплообменных аппаратов;
  • отсутствие утечек воздуха и газа, а также течей топлива, масла и воды;
  • поддержание основного и вспомогательного оборудования в состоянии, обеспечивающем выполнение требований по защите окружающей среды (уменьшение до допустимых норм загрязнения воздуха и воды, шума в машзале, на территории электростанции и прилегающей к ней территории).



Система регулирования ГТУ

Система регулирования ГТУ должна удовлетворять следующим требованиям:

  • устойчиво поддерживать заданную электрическую нагрузку;
  • удерживать ГТУ на холостом ходу при номинальной частоте вращения ротора;
  • обеспечивать надежную работу ГТУ на режимах пуска и останова, и также останов агрегата в аварийных ситуациях;
  • обеспечивать при изменении нагрузки плавное изменение режима работы ГТУ;
  • удерживать частоту вращения ротора, не вызывающую срабатывания автомата безопасности, при мгновенном сбросе максимальной нагрузки до нуля (для ГТУ со свободной силовой турбиной значение нагрузки указывается в технических условиях);
  • поддерживать температуру газов перед турбиной (турбинами) на требуемом уровне, не допуская ее повышения до предельного значения, при котором срабатывает аварийная защита;
  • иметь нечувствительность системы ограничения температуры газов не более 10 С;
  • обеспечивать беспомпажную работу компрессоров;
  • иметь степень статической неравномерности регулирования частоты вращения генераторного вала в пределах 4-5% номинальной (возможное повышение степени неравномерности для улучшения условий эксплуатации ГТУ конкретных типоразмеров должно быть указано в технических условиях;
  • минимальная местная степень статической неравномерности должна быть не ниже 2%);
  • иметь степень нечувствительности при любой нагрузке не более 0,2% номинальной частоты вращения.
  • Возможность и продолжительность работы ГТУ с отклонениями от нормальной частоты вращения должна быть регламентирована техническими условиями на ГТУ.

Импульс по температуре, используемый в системах регулирования и защиты, должен быть выработан малоинерционными датчиками (термоэлектрическими пирометрами или другими измерительными устройствами с динамической коррекцией в случае необходимости), установленными в характерных сечениях тракта и обеспечивающими представительное определение температуры.

Устройства защиты от недопустимого повышения температуры газов после каждой ступени сгорания должны быть настроены на срабатывание при температуре, указанной в технических условиях на ГТУ.

Автоматы безопасности должны бьпь отрегулированы на срабатывание при повышении частоты вращения роторов на 10-12% выше номинальной или до значения, указанного в технических условиях на ГТУ.

При эксплуатации ГТУ должны быть выполнены мероприятия, обеспечивающие снижение запыленности засасываемого в компрессор воздуха (засев свободных площадок травами, устройство газонов, асфальтирование дорог, сооружение средств полива и т.п.) и исключающие возможность попадания собственных или посторонних выбросов в воздухозаборное устройство.

Система очистки воздуха должна обеспечивать компрессор ГТУ воздухом при остаточной среднегодовой запыленности не более 0,3 мг/м3, в этом воздухе концентрации пыли с размером частиц более 20 мкм должна быть не выше 0,03 мг/м3. Допускается (в периоды повышенной запыленности) кратковременная, не более 100 ч в год, концентрация пыли до 5 мг/м3 с частицами размером не более 30 мкм. Состояние воздушных фильтров при эксплуатации должно регулярно контролироваться. Не допускается вынос из них масла или других материалов во всасывающий тракт ГТУ. Не реже 2 раз в месяц воздушные фильтры должны быть осмотрены и очищены от пыли и шлама (если ГТУ работает в базовом режиме, то при ее ближайшем плановом останове).

Система фильтрации воздуха должна быть оборудована байпасными клапанами двустороннего действия, открывающимися автоматически при превышении допустимого перепада давлений на фильтрах или появления избыточного давления в камере фильтров.

Обледенение воздушных фильтров и проточной части компрессоров не допускается. При необходимости воздухозаборные тракты ГТУ должны быть оборудованы устройствами, предотвращающими обледенение.

Стопорные и регулирующие топливные клапаны ГТУ должны быть плотными. Клапаны должны расхаживатъся на полный ход перед каждым пуском, а также ежедневно на часть хода при непрерывной работе, если это предусмотрено инструкцией.

Проверка плотности топливных клапанов ГТУ должна производиться после капитального и среднего (регламентного) ремонта с визуальным контролем, а также перед каждым пуском ГТУ с контролем отсутствия давления топлива перед регулирующими клапанами по манометрам и по величине зазоров между роликами и кулаками регулирующих клапанов.

Маховики задвижек и клапанов, установленных на маслопроводах до и после маслоохладителей, на линиях всасывания и напора резервных и аварийных маслонасосов и на линиях аварийного слива масла из маслобаков ГТУ, до и после выносных фильтров, в схеме уплотнений вала генератора, должны быть опломбированы в рабочем положении.

Генераторы ГТУ при переходе а режим электродвигателя должны быть немедленно отключены, для чего должна бьпь установлена защита от обратной мощности генератора. Это требование не распространяется на ГТУ со свободными силовыми турбинами.

Пуск и синхронизация ГТУ из любого теплового состояния должны осуществляться автоматически. Частотный пуск вновь устанавливаемых одновальных ГТУ должен осуществляться тиристорным пусковым устройством, если не требуется автономности пуска.

Плановый останов ГТУ должен производиться автоматически по заданной программе.

Пуском ГТУ должен руководить начальник смены, а после капитального и среднего ремонта, проведения регламентных работ начальник цеха или его заместитель.

Перед пуском ГТУ после ремонта или простоя в резерве свыше 3 сут должны быть проверены исправность и готовность к включению средств технологической защиты и автоматики, блокировок вспомогательного оборудования, масляной системы, резервных и аварийных маслонасосов, контрольно-измерительных приборов и средств оперативной связи. Выявленные при этом неисправности должны быть устранены.


Запрет на пуск газотурбинной установки

Пуск ГТУ запрещается в случаях:

  • неисправности или отключения какой-либо из защит;
  • наличия дефектов системы регулирования, которые могут привести к превышению допустимой температуры газов или разгону турбины;
  • неисправности одного из масляных насосов или системы их автоматического включения;
  • отклонения от норм качества топлива или масла, а также при температуре или давлении топлива (масла) ниже или выше установленных пределов;
  • отклонения контрольных показателей теплового или механического состояния ГТУ от допустимого.
  • Пуск ГТУ после аварийного останова или сбоя при предыдущем пуске, если причины этих отказов не устранены, запрещается.

Перед зажиганием топлива в камерах сгорания тракты ГТУ должны быть провентилированы не менее 2 мин при работе на жидком и 5 мин при работе на газообразном топливе при вращении ротора пусковым устройством.

После каждой неудачной попытки пуска ГТУ зажигание топлива без предварительной вентиляции трактов не менее 4 мин при работе на жидком и 10 мин при работе на газообразном топливе запрещается. Конкретная продолжительность вентиляции в зависимости от компоновки тракта, вида топлива и типа ГТУ должна быть указана в инструкции по эксплуатации.


Пуск должен бьпь немедленно прекращен действием защит или персоналом в случаях:

  • нарушения установленной последовательности пусковых операций;
  • повышения температуры газов выше допустимой по графику пуска;
  • повышения нагрузки пускового устройства выше допустимой;
  • не предусмотренного инструкцией снижения частоты вращения разворачиваемого вала после отключения пускового устройства;
  • помпажных явлений в компрессорах ГТУ.

Газотурбинная установка должна быть немедленно отключена действием защит или персоналом в случаях:

  • недопустимого повышения температуры газов перед турбиной (турбинами);
  • повышения частоты вращения ротора сверх допустимого предела;
  • обнаружения трещин или разрыва масло- или топливопроводов высокого давления;
  • недопустимого осевого сдвига, недопустимых относительных перемещений роторов компрессоров и турбин;
  • недопустимого понижения давления масла в системе смазки или уровня в масляном баке, а также недопустимого повышения температуры масла на сливе из любого подшипника или температуры любой из колодок упорного подшипника;
  • прослушивания металлических звуков (скрежета, стуков), необычных шумов внутри турбомашин и аппаратов ГТУ;
  • возрастания вибрации подшипниковых опор выше допустимых значений;
  • появления искр или дыма из подшипников или концевых уплотнений турбомашин или генератора;
  • воспламенения масла или топлива и невозможности немедленно ликвидировать пожар имеющимися средствами;
  • взрыва (хлопка) в камерах сгорания или газоходах;
  • погасания факела в камерах сгорания, недопустимого понижения давления жидкого или гзообразного топлива;
  • исчезновения напряжения на устройствах регулирования и автоматизации или на всех контрольно-измерительных приборах;
  • отключения турбогенератора вследствие внутреннего повреждения;
  • возникновения помпажа компрессоров или недопустимого приближения к границе помпажа;
  • недопустимого изменения давления воздуха за компрессорами.
  • Одновременно с отключением ГТУ действием защиты или персоналом должен быть отключен турбогенератор.


Газотурбинная установка должна быть разгружена и остановлена по решению технического руководителя электростанции в случаях:

  • нарушения нормального режима эксплуатации или нормальной работы вспомогательного оборудования, при появлении сигналов предупредительной сигнализации, если устранение причин нарушения невозможно без останова;
  • заедания стопорных, регулирующих и противопомпажных клапанов;
  • обледенения воздухозаборного устройства, если не удается устранить обледенение при работе ГТУ Под нагрузкой;
  • недопустимого повышения температуры наружных поверхностей корпусов турбин, камер сгорания, переходных трубопроводов, если понизить эту температуру изменением режима работы ГТУ не удается;
  • недопустимого увеличения неравномерности измеряемых температур газов;
  • недопустимого повышения температуры воздуха перед компрессорами высокого давления, а также в случаях нарушения нормального водоснабжения;
  • при неисправности отдельных защит или оперативных контрольно-измерительных приборов.

При загорании отложений в регенераторах или подогревателях сетевой воды, если не происходит опасного изменения параметров ГТУ, установка должна быть оставлена в работе для обеспечения охлаждения теплообменных поверхностей.

При загорании отложений на остановленной ГТУ должны быть включены противопожарные установки.

После отключения ГТУ должна бьпь обеспечена эффективная вентиляция трактов и там, где это предусмотрено, произведена продувка топливных коллекторов и форсунок (горелок) воздухом или инертным газом. По окончании вентиляции должны быть перекрыты всасывающий и (или) выхлопной тракты. Продолжительность и периодичность вентиляции и прокруток роторов при остывании ГТУ должны бьпь указаны в инструкции по эксплуатации.

На электростанциях должны быть установлены регламент технического обслуживания ГТУ, технология и периодичность выполнения регламентных работ.


Регламент технического обслуживания должен предусматривать:

  • визуальную диагностику проточной части без разборки турбомашин и аппаратов в местах, указанных в инструкции по эксплуатации, с применением специальных оптических или волоконно-оптических приборов, если это предусмотрено заводской инструкцией;
  • периодические удаления отложений из проточной части ГТУ без разборки турбомашин и аппаратов с применением растворов технических моющих средств и мягких абразивов;
  • проверку работы системы защиты и автоматического управления ГТУ, включая контрольные автоматические пуски ГТУ с проверкой соответствия основных параметров воздуха и газов, давления топлива и нагрузки пускового устройства расчетному графику пуска;
  • осмотр и проверку герметичности, производительности топливных форсунок и угла распыливания топлива на выходе из них;
  • проверку резервных и аварийных масляных насосов и устройств автоматического включения;
  • проверку плотности трактов, клапанов, шиберов и арматуры;
  • осмотр и проверку топливных насосов и насосов системы технического водоснабжения;
  • осмотр и очистку масляных, топливных и водяных фильтров;
  • проверку и восстановление эффективности шумоглушения внутри машзала, на территории электростанции и прилегающей к ней территории;
  • проверку эффектности оборудования, ограничивающего концентрацию в уходящих газах загрязняющих атмосферу выбросов.

В процессе эксплуатации на основании наблюдений и показаний приборов должна проводиться параметрическая и вибрационная диагностика, включающая анализ:

  • соответствия мощности ГТУ расчетной и нормативной;
  • степени загрязнения и запасов устойчивости компрессоров;
  • эффективности теплообменных аппаратов;
  • неравномерности измеряемых температур газов на входе в турбину или выходе из нее;
  • давления топлива и воздуха (газов), а также давления и температуры масла в характерных точках;
  • вибрации турбин, компрессоров, турбогенераторов и возбудителей;
  • соответствия зкономичности расчетной и нормативной.
  • Предельные значения отклонений контролируемых параметров от паспортных не должны превышать заданных заводами-изготовителями или указанных в технических условиях на поставку.

Все проверки и испытания системы регулирования и защиты ГТУ от повышения частоты вращения должны выполняться в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей.

Проверка действия защит от превышения температуры газов в турбинах должна проводиться не реже 1 раза в 4 мес.

Проверка работ системы регулирования ГТУ мгновенным сбросом нагрузки путем отключения турбогенератора от сети должна проводиться:

  • при приемке ГТУ в эксплуатацию после монтажа;
  • после реконструкции, изменяющей динамическую характеристику ГТУ или статическую и динамическую характеристики системы регулирования;
  • при выявлении существенных изменений статических и динамических характеристик регулирования в процессе эксплуатации или при ремонте (после устранения обнаруженных недостатков).

Периодически работающие ГТУ должны бьпь в постоянной готовности к пуску. Если их включения в работу не требуется, исправность оборудования и систем таких ГТУ должна проверяться 1 раз в смену, а контрольные автоматические пуски с нагружением агрегата должны производиться не реже 1 раза в месяц.

Для каждого вала ГТУ должны быть установлены длительность нормального выбега ротора и номинальное значение силы электрического тока электродвигателя валоповоротного устройства.

Длительность выбега роторов и сила тока должны измеряться и регистрироваться в суточной ведомости при всех остановах ГТУ. При отклонении времени выбега или силы электрического тока от нормальных, а также при возникновении посторонних шумов должна быть выявлена причина отклонения и приняты меры к ее устранению.

При выводе ГТУ в длительный резерв должны быть приняты меры к ее консервации. Продолжительность останова, при которой требуется консервация, перечень подлежащих консервации узлов и технологии ее проведения должны быть указаны в технических условиях на ГТУ.

Периодичность среднего и капитального ремонта должна быть установлена согласно техническим условиям в зависимости от режимов и продолжительности работы ГТУ, количества пусков и используемого топлива с учетом фактического состояния оборудования.


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


Фотографии строительства газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки (ГТУ) ПГУ


строительство газотурбинной установки


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка (ГТУ) ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


газотурбинная установка ПГУ


ГТУ ПГУ


ГТУ ПГУ


ГТУ ПГУ


ГТУ ПГУ