Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
№1 дәріс
1. Кіріспе
2. Газ турбиналы қондырғыларының (ГТҚ) мұнай және газ өнеркәсібінде қолданылатын орындары.
3. ГТҚ-дың теориясын және конструкцияларын жасаудағы отандас ғалымдардың қосқан үлесі.
4. ГТҚ-дың қазіргі және келешектегі дамуы.
Газ турбиналы қондырғы деп - олардың қалақшалы аспаптарында отын өнімінің потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға және осы энергиялардың жұмыстық дөңгелегіндегі (турбина) механикалық энергияға ауысатын жылу қозғалтқыштарын айтады.
ГТҚ-ларда жұмыс дене ретінде әртүрлі отындардың (сұйық, газ) жанған өнімдері және ауа қолданылады, ал таратқыш двигатель ретінде газ турбинасы қолданылады (ГТ). Сондықтан кейбір жағдайларда газ турбинді двигательдер деп те атайды (ГТД).
Турбина латынша turbineus - вихобразный немесе turbo орысша волчок, яғни өзі қозғаушы двигатель, себебі жанған отынның потенциалдық энергиясын кинетикалық энергияға айналдырып, білік арқылы механикалық энергия көзін туғызады.
Газ турбиналы қондырғылардың теорияларын және құрылыстарын жетілдірудегі отандық ғалымдардың үлестері көп.
Авиацияның дамуына байланысты газ турбиналы қондырғылар ХІХ ғасырдың аяғында пайда болды. Ең бірінші газ турбиналарының үлгілерін жасауда орыс инженерлері П.Д.Кузьминский, В.В.Караводин, сонымен бірге неміс инженерлері Штольце және Хольцварттар үлкен үлес қосты.
Жылу двигательдеріндегі жылудың жұмысқа айналуын термодинамиканың екінші заңы бойынша анықтауға болады және олардың дамуына Ломоносов, Карно, Клаузиус, Томсон т.б. қосқан үлестері өте зор екендігін айта кеткен жөн. Мысалы: 1824 жылы карно термодинамиканың екінші заңының мағынасын былай деп тұжырымдады: "Жылу жұмысқа айналу үшін, кем дегенде әртүрлі температурадағы екі жылу көзі қажет", - деп, 1850 жылы Клаузиус термодинамиканың екінші заңына сәйкес мынадай тұжырымдама жасады: "Жылу суық заттан ыстық затқа қосымша энергия жұмсамай өздігінен өте алмайды", - деген. Осыған байланысты табиғатта да әртүрлі процесстер біріңғай өздігінен жүріп жатады. Бірақ олар қоршаған ортамен біріңғай теңдесіз күйде кері жүруі мүмкін емес, қосымша күш болмай. Термодинамиканың екінші заңы жалпы түрде "өздігінен өтетін құбылыстар қайтымсыз", - деп тұжырымдайды.
Жылу машинасындағы жылудың жұмысқа айналу процесінің жетілдіру дәрежесін термодинамиканың екінші заңы бойынша анықтауға болады. Жұмыстық цикл кезінде оң айналымдық жұмыс болса, онда оны тура цикл деп немесе жылу қозғалтқышының циклы деп атайды, демек
Сағат тілі бағытымен өтетін PV-диаграммасында тура айналымның ұлғаю жұмысы ( ) сығылу жұмысынан ( ) үлкен, демек циклдегі жұмыс оң болады, сондықтан ол нөлден үлкен.
Тура циклдардың нәтижелік сипаттамасы болып пайдалы әсер коэффициент (ПӘК) болып есептеледі. Ол циклде двигатель жасаған жұмыстың жылу мөлшеріне қатынасына тең немесе жылу беру және жылу қабылдағыштардың абсолюттік температураларына байланысты болады.
немесе
Газ турбиналы қондырғылар (ГТҚ) мұнай және газ кәсіпшілігінде өте кең қолданылады, атап айтсақ:
1. Компрессорлы станцияларда магистральді гаө құбырларының ортадан тепкіш газ айдағыш агрегаттарының (ГАА) жетегі ретінде қолданылады.
2. Газды және мұнайды тасымалдау және сақтау процестерінде.
3. Мұнай-газ ұңғыларын бұрғылауда - бұрғылау қондырғыларының механизмдерін іске қосу үшін.
Біздің елімізде магистральдық газ құбырларында ГТҚ-лар 1960 жылдардан бастап қолданылуда.
№2 дәріс
ГТҚ-дың принципиалдық схемалары. Қарапайым ашық циклді ГТҚ-ның принципиалдық схемасы
ГТҚ- жылу қозғалтқышы, онда машинаның білігіндегі механикалық энергия газдың ағынының кинетикалық энергиясы (жану өнімділігінің) арқылы алынады, ал оның өзі жанған отынның потенциальдық энергиясының нәтижесінде болады. ГТҚ-ның негізгі элементтері: газ турбинасы, жану камерасы, ауа компрессорлары жатады.
Газтурбинасы турбомашина болып есептелінеді, онда жұмысшы дененің жылу энергиясы айналатын роторда механикалық энергияға ауысады.
Турбинаның соплолық аппаратының басында жұмысшы дененің ішкі энергиясының бір бөлігі газ ағынының кинетикалық энергиясына өтеді, сосын жұмысшы доңғалақта кинетикалық энергияның бір бөлігі айналатын ротордың механикалық энергиясына ауысады. Соплолық немесе бағыттаушы аппараттардың және жұмысшы доңғалақтың тізбектілі орналасуын (қосындысын) турбинаның сатысы деп атайды.
Жұмысшы денеге жылу берудің жұмысшы денеде сығылу және ұлғаю процестерін ұйымдастыру тәсілдеріне тәуелді, ГТҚ-лар ашық және жабық циклдер болып бөлінеді. Ашық циклді ГТҚ-да сыртқы ауа, сығылу және ұлғаю процестерін және жылу беру жүйесін өте, сыртқы атмосфераға жіберіледі, сонан кейін оны алғашқы күйіне қайтару мүмкін емес. Мұнай және газ кәсіпшілігіншде ашық циклді ГТҚ-лар қолданылады, яғни олар құрылымдық, қарапайымдық және сенімділік жағын көрсетеді. Газ кәсіпшілігінде ГАА-тар үшін, көп тараған осы айтылған ГТҚ-ның схемасы.
а) – бірлікті ГТҚ; б) – екібілікті ГТҚ.
1. 2 – сурет. Ашық циклды ГТҚ-дың қарапайымдылық принципалдық схемалары: 1-осьтік компрессор; 2 – жану камерасы; 3 – газтурбинасы; 4- пайдалы жүктеме (газ айдағыш); 5 – жоғары қысымды газ турбинасы (ЖҚТ); 6 – төменгі қысымды газ турбинасы (ТҚТ) (күштік турбина). б) схемасы ГТҚ-ның көрсеткіштерін тұрақтандырушы үшін, өзгермелі жүктемелерде (газқұбырларында) кеңінен қолданылады, қай кезде тартқыш турбина 6 өзгермелі айналу жиілігінде жұмыс жасағанда, әртүрлі пайдалы жүктемедегі 4 қуатардың мәнінде.
Қарапайымды схемалы ГТҚ-ның жұмыс процесінің өтуі төмендегідей болады: атмосфералық ауа, сүзгіш жүйелерінен өтіп, осьтік компрессорге 1 беріледі. Осьтік компрессордан сығылған кейін ауа 0,5 ... 0,7 МПа мен және 180 ... 2400С температурамен жану камерасына 2 барады, онда ол екі ағынға бөлінеді: аздау бөлігі (20 ...40%) берілген жанармаймен бірге тікелей жану процесіне қатысады, ал оның көптеу бөлігі (60 ...80%), жану камерасының тұрқысымен және оның ыстық құбырының арасынан өтіп, ыстық құбырды салқындата отырып, жану камерасының соңындағы жану қоспасымен араласып шығатын газдардың температурасын керекті шамаға дейін төмендетеді, газ турбинасының қалақшасымен дискісінің ыстыққа төзімділігіне байланысты (стационарлық ГТҚ-да 750 ...850° С). газтурбинасынан кейін жану өнімділігі 400 ... 4500С пен атмосфераға жіберіледі.
Газтурбинасының өндірген қуатының (60 ...70%) осьтік компрессорді жетектеуге жұмсалады, ал қалғаны пайдалы жүктемелерді (насостар, желдеткіштер, айдағыштарды және т.б.) жетектуге жұмсалады.
Шығатын газдың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы
Турбинадан кейінгі шығатын ыстық отын газдың жану камерасына баратын атмосфералық ауаны жылытуға пайдалануды жылуды регенерациялау дейді.
Жылуды регенерациялау отын шығынын азайтады және ГТҚ-ның экономикасын жақсартады.
Ауа компрессорінен кейін ауаны қыздыру, пайдалынған газдың жылуымен арнаулы жылуалмастырушыда (регенераторда) ГТҚ-ның п.ә.к.-ін өсіреді.
1.3 –сурет. Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы: 1 – осьтік компрессор; 2 – регенератор; 3 – жану камерасы; 4 – жоғары қысымды газтурбинасы (ЖҚТ); 5 – төменгі қысымды газтурбинасы (ТҚТ); 6 – пайдалы жүктеме (табиғи газдың айдағышы)
Ауаны сатылы сығымдаушы және аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы
1.4 – сурет. Ауаны сатылы сығымдаушы және аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.
К1 – төменгі қысымды осьтік компрессор (ТҚК) (бірінші сығылу сатысы); К2- жоғары қысымды осьтік компрессор (ЖҚК) (екінші сығылу сатысы);Р – регнератор; ЖК – жану камерасы; ЖҚТ – жоғары қысымды турбина; ТҚТ – төменгі қысымды турбина; АС – ауа салқындатқыш; ПЖ – пайдалы жүктеме (айдағыш); ТҚТ (төменгі қысымды турбина).
Жұмыстық денені ұлғаюда сатылы жандырушы және ауаны аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.
Атмосфералық ауа компрессор К1 мен сорылады және белгілі қысымға дейін сығылады, сосын ауа салқындатқышқа АС бағыттайды, онда ол тұрақты қысымда салқындайды және сосын компрессор К2-ге барады, онда белгілі қысымға дейін сығылады. Бұдан кейін ауа регенератор Р арқылы өтеді, онда қыздырылып және жану камерасына ЖК келіп түседі. жану камерасынан жану өнімділігі жоғары қысымды турбинаға (ЖҚТ) бағытталады, ал сосын ТҚТ-да ұлғайып регенератор арқылы атмосфераға кетеді.
Жұмыстық денені ұлғаюда сатылы жандандырушы және ауаны аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципиалдық схемасы
1. 5 – сурет. Ұлғаюда жұмысшы денені сатылы жандырушы және ауаны аралық салқындатушы ГТҚ-ның принципалдық схемасы.
К1 – төменгі қысымды компрессор (ТҚК – бірінші сығылу сатысы); К2 – жоғары қысымды компрессор (ЖҚК екінші сығылу сатысы); Р – регенератор; ЖК1- бірінші сатының жану камерасы;
ЖК2 – екінші сатының жану камерасы; Т1- бірінші сатыдағы турбина; Т2 – екінші сатыдағы турбина; АС – ауа салқындатқыш; ПЖ – пайдалы жүктеме.
Ауа салқындатқышы АС арқылы ауа компрессор К1-дан компрессор К2 барады, сосын ауа бірінші жану камерасына ЖК1 келеді. Одан жану өнімділіктері бірінші турбинаға Т 1 бағытталады, онда олар ұлғаяды. ЖК1-да ауаның үлкен артық коэффициентінің әсерінен ЖК2-да отын қосымша ауа берілмей жанатын болады. ЖК2-ден жану өнімділіетері екінші турбинаға Т2 келеді, онда ұлғаяды және сосын регенераторға барып атмосфераға шығарылады.
Ауаның қысымын жоғарылату үшін екі компрессор қарастырылған, аралықтарында ауа салқындатқыш орнатылған, ал жұмыстық дененің ұлғаюы екі газтурбиналарында өтеді, олардың алдарында төменгі қысымды жану камерасы ЖК1 және жоғары қысымды жану камерасы ЖК2 қондырылған. Бұл кезде ГТҚ-ның п.ә.к.-ті 3 ... 5% ке, ал пайдалы жұмысы 1,5 ...2 есе көбейеді.
Негізгі әдебиет: 2[5-14; 48-74 бет]; 4 [8-11, 14-24 бет].
Қосымша әдебиет: 8[23-36 бет].
Бақылау сұрақтары:
1.КС-да энергожетегінің қандай түрлері болады?
2.Газқұбырларында не үшін газомотокомпресслер (ГМК) пайдаланады?
3.Энергожетегінің (ГТҚ, ГМК, электрожетегінің) негізгі артықшылығымен кемшіліктерін атаңыздар?
4.Магистралды газқұбырларының КС-да ГТҚ-дың қандай түрлері бар?
5.КС-ғы энергожетегінің жүктемесінің сипаттамасының амплитудасының өзгеруі (жұмыс режімінің) қалай бағаланады?
6.КС-бойынша сығылу қысымының жоғарлау дәрежесі қалай айтылады?
7.ГАА-ты пайдалану кезде, оның жұмыс режімін қандай параметрлер сипаттайды?
№3 дәріс
Газқұбырларының өткізу қабілетінің қткізі сипаттамасы
1. Компрессорлы станциялардың технологиялық жабдықтары (ГТҚ+ГАА).
2. КС-дың бастылы (негізгі) технологиялық схемалары (БКС).
3. Тізбекті компрессорлы станциялар (ТКС).
4. Газтурбиналы ГАА КС-тарда қосылу схемалары.
Қазіргі КС – бұл күрделі және үлкен технологиялық құрылыстар, негізінде газды дайындауда және тасымалдауда технологиялық процестерді қамтамасыз етеді: газды шаңдардан тазалау, оны сығымдау және салқындату КС-дан шығарда және т.б. магистралды газ құбырларында КС-лар екі түрге бөлінеді: бастылы (негізгі) клмпрессорлы станциялар (БКС) және тізбектілі компрессорлы станциялар (ТКС). Бастылы КС-ды тікелей газ кен орындарына жақын орнатады, ал тізбектілі КС-ды газқұбырлы трассаның бойынша 100 ...150 км бір бірінен өзара қашықтықа орнатады. КС-дағы қондырылған жабдықтардың түріне және технологиялық схемаларға тәуелсіз табиғи газды төмендегідей өңдеу қарастырылған: механикалық қоспалардан және дымқылдық тамшыдан тазарту; газды сығымдау; салқындату; БКС-да газды қосымша дымқылдан айыру, көмірқышылынан және күкіртік сутегіден тазарту, газды одоризациялау және өлшеу жүргізіледі. Сондай-ақ технологиялық схемада қондырғылар және маймен қамтамасыздандыру және майлау, сумен қамтамасыздандыру және салқындату, электрмен қамтамасыздандыру жүйелері қарастырылған.
Алғашқы кезеңде кен орындарын игергенде, қайсы кезде қабаттық қысым әлі үлкенде, БКС-ды іс жүзінде газ сығылуда керек етілмейді. БКС-ды негізінде газ кен орындарына жақын орналастыру тек қабаттық қысым төмендегенде болады, магистралдық құбырдағы сығылатын газдың қысымын керекті деңгейде ұстау үшін, үш сатылы сығымдаушы (компрессорлық цехтылы) бастылы КС-ның технологиялық схемасы 1.6 – суретінде көрсетілген. БКС-да сығылу процесін тізбектілі этапты ретінде қарауға болады. Бірінші этапта қысым тізбектілі КС-ға кірердегі қысымға теңестіріледі (сығымдаушы КС-ның жұмыс режімі), ал екінші этапта – магистралды газқұбырының есептелінетін қысымына теңестіріледі (тізбектілі КС-ның жұмыс режімі).
1.6 – сурет. Үш компрессорлық цехтылы КЦ – І, КЦ – ІІ, КЦ – ІІІ бастылы КС-ның технологиялық схемасы: 1-газ кен орны; 2 – газды аралық салқындату жүйелері; 3 – БКС-ға кірердегі газды салқындату жүйесі.
БКС-да газды айыру, кептіру, тазалау, салқындату, айдау, одоризациялау, өлшеу, тасымалдау жүргізіледі. БКС-ның негізгі мақсаты газ құбырлары арқылы айдалатын газ қысымын көтеру болып табылады.
1.7 – суретте әмбебаптылық таңғыштық тізбектілі типтік КС-ның схемасы келтірілген, параллельдық топпен жұмыс істей алатын, екі үш тізбектеліп қосылған айдағышты.
1.7 – сурет. Айдағыштар әмбебаптық таңғыштық тізбектілі типтік КС-ның схемасы: І – шүмек; ІІ – қайтымды клапан; ІІІ – жалғастырушы; ІҮ – ысырма; цифрлар шүмектің номері.
КС-лар жұмыс істегенде және № 20 шүмек жабықта табиғи газ магистралдық газқұбырынан сорушы шлейфке беріледі сосын № 7 шүмек арқылы шаңұстаушының жиынтығына (блогына). Тазарған газ шаңұстаушының блогынан кейін айдағыштар тобына беріледі КС-ның қабылданған жұмыс істеу схемасына сәйкес. Екі айдағыштық шлейф бар, сығылған газ осы бойынша қайтымды клапандар және №8, 8а шүмектер арқылы магистралдық газ құбырына кіргізіледі. Сорушы және айдағыштық шлейфтар арасында № 6, 6а шүмектілі айырушылықтар бар, олар КС-да іске қосу контурын жасайды және агрегаттардың сақинаға жұмыс істеуіне қызмет етеді трасстық газқұбырына шыққанда. № 6ρ және 6ар шүмектері айдағыштардың өнімділігін азуақытта реттеуге қызмет етеді, айдағыштардың сору жағынан газдарды шығару арқылы. Шүмек Д дроссель ретінде қолданылады ГАА- тарды іске қосу контуры кезінде. № 17, 18, 18а шүмектері КС-ның контурынан газды шығару үшін қолданылады, агрегаттарды тоқтату кезінде.
Тізбекті компрессорлы станциялардың қызметі (ТКС) - ол КС-ларға кіреберістегі табиғи газ қысымын, шығаберістегі жобалық қысыммен сәйкестендіру (5,5 ÷ 7,5 МПа). Сонымен қатар, ТКС-лар магистралды газ құбырларынан өтетін газ шығындарын қамтамасыз етеді.
Сығымдаушы КС-лар - магистралды газ құбырларында газды жер асты қоймаларына беру және одын әрі газ құбырларында айдау қызметін атқарады.
ГТС (газ тарату станциясы) газды тұтынушыға беру үшін газ тармақтары арқылы қажетті қысымда сығады. ( Р=1,2; 0,6; 0,3 МПа).
ГАА-дың КС-дағы қосылу схемалары
Айдағыштардың және газқұбырларының біріккен жұмыс істеу режімдерінің сипаттамаларын әдетте КС-дан кейінгі тұрақты қысымда (Ршығ КС=idem) қарастырады КС-ға кірердегі қысым РкірКС және айдағыштың берілісі Q (млн.м3 / апта) координатында. ГАА-дың КС-дағы қосылу схемасын қарастырамыз. ГАА-дың КС-дағы қосылуы екі тәсілмен болады. Тізбектілі қосылуды – берілген режімде газдың массалық шығыны G = idem кезде пайдаланады.
Әдетте бір қондырғы КС бойынша керекті қысым құламасын қамтамасыздандыра алмайды ГАА-тың қуатының шегіне байланысты. Сондықтан тізбектілі қосылу КС-дан кейін айдалатын газ қысымын көбейту үшін қолданылады. Компрессорлық машиналарда өнімділіктер салмақтық өнімділік G кг/с немесе кг/мин және көлемдік өнімділік Qкөл (м3/мин) болып бөлінеді, - газдың тығыздығы КС-ға кірердегі күй параметрлері бойынша. ГАА-ды (айдағыштарды) параллеьді қосу қолданылады, қай кезде газ ағынын бір агрегатпен айдауға болмайтын жағдайда. Бұл кезде жалпы газ ағымы екі немесе бірнеше ағымға бөлінеді, әрқайсысы өздерінің агрегаттарымен сығылады, сығылудан кейін тағы бірге қосылып жалпы газ құбырына немесе газқұбырларының жүйесіне беріледі. Параллеьді қосылу КС-дағы ГАА-дың көлемдік өнімділігін Qкөлартыру үшін қолданылады. Егерде қысым және газ шығыны өзгергенде тізбектілік және параллельдік ГАА-дың қосылуы керекті өту қабілеттілігін бермейтін болса, онда бір мезетте тізбектілі-параллеьді қосуларды пайдаланады.
Айдағыштардың және газ құбырының біріккен жұмыс режімдері олардың сипаттамаларының қиылысу нүктелерінде болуы мүмкін. Көбірек өнімділікті ПКС=Ршығ КС/Ркір КС мәні жоғары болғанда, яғни Ркір КСмәні төмендеу болғанда аламыз.
Айдағыштардың жұмыс режімінің аздау өзгеруіне олардың айналу жиілігін бөлікті өзгерту арқылы жетуге болады, ал үлкен өзгеруін агрегаттарды қосумен немесе айырумен мақсатқа жетуге болады
Газ құбырының өнімділігі едәуір төмендегенде агрегаттардың біреуін айыруға болады. (1. 8 – суреті, б - нүктесі). Газтурбиналы ГАА-тар үшін талап – айдағыштардың жұмысын қамтамасыздандыру, айналу жиілігі 70-105 % аралығында номиналдық жиіліктен, яғни
1. 8 –сурет. Бір (1) және екі (2) тізбектеліп қосылған айдағыштардың және газқұбырының учаскесінің (3) біріккен сипаттамалары КС-дан шығатын қысым тұрақтыда (Ршығ КС= idem): Н – екі тізбектілі жұмыс жасайтын айдағыштардың номиналдық жұмыс режімі; Р – бір айдағышты айырғандағы жұмыс режімі.
Табиғи газдың айдағыштары паралелльді қосылғанда айырылған агрегатты резервтік агрегатпен ауыстыру қарапайым келеді, неғұрлым оларды тізбектілі қосылғанмен салыстырғанда. Толық арынды айдағыштарды паралельді қосқанда ең қолайлы схема үш жұмысшыдан және бір резервтік агрегаттан «бір жіптілі газқұбырғыға» жұмыс жасайтын (1. 9 - сурет) ГАА-тар қолданылады. Бұл кезде қалған агрегаттарда жұмысшы нүкте Р айдағыштың п.ә.к.-нің мәнінің төмендейтін аумағына ауысады.
1. 9 - сурет. Бір (1), екі (2), үш (3) паралелльді қосылған айдағыштардың және газқұбырының учаскесінің (4) біріккен сипаттамалары КС-дан шығатын қысым тұрақтыда (Ршығ КС= idem) және айдағыштың салыстырмалы тұрақты айналу жилігінде Пайд.: Н – номиналдық режімдегі нүкте; Р – бір айдағышты айырғандағы жұмысшы нүкте.
Негізгі әдебиет: 2 [14-21 бет]; 3 [9-13 бет].
Бақылау сұрақтары:
1.Магистарлды газқұбырларында КС-дың қандай түрлері болады?
2.Бастылы КС-да не жүзеге асырылады?
3.Тізбектілі КС-лар қайда орналастырылады?
4.КС-дағы ГАА-дың қосылу схемаларының қандай түрлері бар?
5.Айдағыштардың тізбектілі және паралелльді қосылулары дегеніміз не?
6.Айдағыштың салыстырмалы айналу жиілігі дегеніміз не?
№4 дәріс
ГТҚ компрессорларының құрылысы
21-сурет. Осьтік компрессор барабанды және дискалы роторларының конструктивтік схемалары.
а - барабанды штифті, б - барабанды бұрандалы, в - барабанды-дискалы пісірілген, г-барабанды-дикалы штифті, д - дискалы шеттерінде керілген бұрандалары бар, е - дискалы ортасында керілген бұрандалары бар,
ж – бұрандалы, з – сұғындырылмалы дискалы.
1 – радиальды штифт; 2 – бұранда.
Осьтік компрессорлардың көбінесе бірінші сатысындағы жұмыс қалақшалары статистикалық және динамикалық жүктемелерге дұшар келеді.
Жұмыстық қалақшаларды бекітудің ең көп тараған түрлері (22-суретте) осьтік (а,б,в) және тангенцияльды (г) түрлері шарнирлі түрде жоғары орналастыру (д). Ең көп жетілген түрлеріне осьтік бекіту жатады, осылай бекіткенде бұрыштық дәлдік сақталады, қалақшаның және дискінің қажетті массалары азаяды. Үлкен хордада қалақшалардың аз санын пайдалануға да болады. Прогрессивті технологияны пайдалануда (пазаларды) дискадағы саңылауларға және жұмыстық қалақша құйрықшаларын созу мүмкіншіліктері бар.
Осьтік бекітудін кемшілігіне олардың әрқайсысын бөлек бекіту қажет. Тангенциальды бекіту барабанды және біртұтас барабанды роторларда қолданылады. Бірақ хорданың ұлғаюына байланысты тангенциальды құйрықшалар ауырлай түседі. Тангенциальды бекітулердің кемшіліктері құлыптарының күрделілігі және тістерінің қадамдары бірдей келмейді (полей допуск)
Жұмысшы қалақшаларды жеке (салт) орналастырудың басты жетістіктерінің бірі, ол энергия ауытқуларын өзіне дұрыс қабылдап өткізуі. Стационарлы ГТҚ - да көбінесе азбесті тангенциальды құйрықшалы бекітумен трапециалы осьтік жалғастырулар кездеседі. Авия мотор жасауға осьтік бекітілген құйрықшалы жалғаулар қолданылады, бірақ ең көп тараған құйрықшалы а және б түрлері өте ауыр жүктелген жерлерде және д түрі бірінші сатыларда қондырылады.
22-сурет. Осьтік компрессордың жұмыс қалақшаларының а - трапеция тәрізді («қарлығаш құйрықты»); б – цилиндр тәрізді; в-осьті бекітілетін тісті; г – тангенциальды бекітілетін тісті ; д – шарнирлі (салт қондырғылы)
Компрессорлар, бағыттауыш және соплолы апараттары.
Стационарлы ГТҚ конструкциясында осьтік компрессорлардың бағыттауыш қалақшалары көлденең ойықшаға бөлек бекітіледі, ал жонылған саңылауға Т тәрізді (НЗЛ, «Дженерал электрик») түрде бекітіледі. Мұндай конструкцияның артықшылығы қарапайымдылық және бағыттаушы қалақша құнының арзандығы, егер дайындама штамповка немесе дәлдеп құю арқылы алынса, ротордың цилиндр немесе конус тәрізді беттерінде, бұл конструкция өте сәйкес жайғасқан. Егер бағыттауыш қалақшаларды ауыстырғанда биіктігі үлкен немесе бірнеше қалақшаларды жөндеу технологиясын жеңілдетеді. (24-сурет, а). Салмағы аз статорлар, консольді бағыттауыш қалақшаларды талап етеді. Мұндай конструкцияны ТМЗ және басқа фирмалар қолданады.
24 – сурет. Осьтік компрессорлардың бағыттауыш апараттары
а – тангенциальды Т – тәрізді саңлауға бекітілген; б – бұрандалы құйрықшасы мен жеке бекітілген; в – Т – тәрізді саңылауға бекітілген рамалы бағыттауыш аппарат; г – бұрандамен бекітілген рамалы бағыттауыш аппарат; 1 – қатайту; 2 – қисық саңылаулы сегменті; 3 – сыртқы қатаңдау; 4 – ішкі қатаңдау; 5 – желінген қабат; 6 – бұранда.
Статор детальдарында бағыттауыш қалақша санына қарай тесіктер теседі, аралық сегменттер астына терең емес сақиналы ойық жасалады да, қалақша блоктарына қисық саңылаулар жасалады (24-сурет). Бұл конструкцияның артықшылығы – қалақша қадамы және бұрыштық қондырулары өте қатаң орындалады.
Көліктік ГТД – де пісіріліп бөлшектелінбейтін және бір – бірімен жабыстырылған көлденең ойығы бар бағыттауыш аппараттар кеңінен қолданылады. Оларды мысалы Т – тәрізді саңылауға немесе бірнеше радиалды бұрандалармен (24.г-сурет) корпусқа бекітеді.
№5 дәріс
ГТҚ турбиналарының құрылысы. Турбина қалақшаларының түрлері және пішіні
Газтурбиналарының жұмыс қалақшалары турбинаның бөлшектерінің ішіндегі ең көп күш түсетін бөлшектерінің бірі. Оларға ортадан тепкіш статистикалық күштерден және газды майысулардан басқа термодинамикалық және динамикалық кернеулердің біркелкісіздіктеріде әсер етеді. Егер оталдырудағы термокернеулерді іске қосу режимімен төмендетуге болса, тоқтату кезінде қалақша қырларында үлкен созылу кернеуінің болатыны сөзсіз. Сондықтан қалақша қырлары өте жұқа болмауы және оның беті өте жоғары дәрежеде таза болуы қажет. Бұл жерде жұмыстық қалақшаларды жасауда термодинамикалық талаптар және мықтылық көрсеткіштер қарама-қайшы.
Барлық ГТҚ мен ГТД - дің турбиналарының жұмыстық қалақшалары осьтік бекітілетін құйрықшалы елка тәрізді түрде болып келеді.
Жаңа конструкцияларда үш тіректі елка тәрізді құйрықшалы қисықшалар көп қолданылса, ескілерде фрезірлеп жасалған екі және көп тіректі түрлері қолданылады (23-сурет)
Елка түрдегі құйрықшалардың басқаларға қарағандағы, ең басты жетістігі үлкен ауыр күшті қабылдау, материалдарды рационалды түрде пайдалану, қалақшалардың ортадан тепкіш күш бағыттарына сәйкес өздігінен орналасуы және жеңіл ауыстырылуы.
23-сурет. Турбинаның жұмысшы қалақшаларының құйрықшалары.
а – көптіректі; б – үштіректі, в – аяқтары ұзартылған.
Кемшіліктері өте жоғары дәлдікте жасалуды талап етеді және жүктемені тарату өзгермелі температура өрісінде іске асады. Жұмысшы қалақшалар материялы үшін никель негізіндегі қоспа және кобальт қосылған құйма қоспасы қолданылады.
25-сурет. Қарқынды салқындатқыш соплолы қалақшаның қимасы
26-сурет. а- бірқалыпты салқындатқышты және б- қарқынды салқындатқышты қалақшалар.
Турбинадағы бірінші сатыда жұмыс істейтін бағыттауыш қалақшалар ауамен салқындатылады, ал соплолық қалақшаларды салқындату үшін жиналатын ауа шығыны 1,5%- нан 3,5% - ке дейін жұмсалады.
№6 дәріс
ГТҚ-ның жану камерасы
ГТҚ жану камерасының атқаратын қызметі –жанған өнімді алу мақсатында осьті компрессордан немесе регенератордан келетін ауа ағындарын толық жағу.
Жану камерасы көптеген талаптарды қанағаттандыруы тиіс – отынның толық жануын қамтамассыз ету, сенімділік және іске бір қалыпты қосу, қысымның кең диапазонында өзгеруі, отынның тұрақты жануын, ауа ағынының жылдамдығын және отын/ауа қатынасын жану процесі кезінде қысымның соғуын болдырмау, жану камерасы жолында қысымның жоғалуын азайту, камера қиындысында температура, өрісін бір қалыпты ұстау, конструкциясы арзан және моторесурсы көп.
Үлкен және орташа қуаттылықтағы стационарлы жетекті ГТҚ – ларда негізінен екі түрлі жану камерасы қолданылады – шығыңқы (выносный) және дұрыс тізілген (встроенный).
Шығынқы жану камерасы көбінесе ауаның жылуын қайта қалпын келтіретін циклды ГТҚ – ларда қолданылады.
Тізілген жану камерасы сақина тәрізді компрессор мен турбина арасында секциялы түрде жайғасқан, бұның өзі қондырғының салмағын және өлшемін (размер) азайтады, конструкцияның біріктірілуі артады және қондырғыны К.С – ға орналастыруды жеңілдетеді.
Тізілген жану камерасында ауа ағынының қозғалыс бағыты әртүрлі болуы мүмкін: компрессордағы ауа ағынының бағытын сай тура және қарама-қарсы немесе бұрыштық. Бірақ ауа қозғалыс ағынының сұлбасының айырмашылығы камерадағы қысымның жоғалуы және отынды жағудың жұмыстық процесі өзгермейді.
Жану камерасының принципиалды сұлбасы 27- суретте көрсетілген. Жану камерасының негізгі элементтеріне мыналар жатады: 1 – корпус, 2 – ыстыққа төзімді құбыр, 3-оттық құрылғы және араластырғыш, 4-жану камерасының ПӘК – деп, ауаға берілген жанған отын жылуының жалпы жылу мөлшеріне қатынасын айтады, қазіргі заманғы жану камераларының ПӘК – ті 0,97 - 0,98.
27-сурет. Жану камерасы
Ауа компрессордан немесе регенератордан кейін жану камерасына келеді де екі бағытқа бөлінеді. Ауаның аз бөлігі Gв (бірінші ағын) радиалды қондырылған құйындатқыш қалақша арқылы ыстыққа төзімді құбыр газ оттығынан келетін отынды құйындатып жануын мүмкіндік жасайды.
Құйындатқыштын мақсаты - камераға жаңадан келіп жатқан газ-ауа қоспаның жануын мүмкіншілік жасайды. Жанып тұрған факелдың температурасы 1500 ... 1600ºC жетеді. Бұдан жоғары жану температурасында улы азот тотығады, ол қоршаған орта үшін өте зиянды.
Ауаның ең көп бөлігі Gв (екінші ағын) корпус пен ыстыққа төзімді құбырдың арасынан тесік және жарықтар арқылы өтіп, оның ішкі бөлігін салқындатады. Ауа ағынының қалған бөлігі араластырғыш (4) арқылы ыстыққа төзімді құбырға (2) келеді және жанған өнімнің Tz температурасы шамасында төмендетеді. Корпус және ыстыққа төзімді құбыр қабырғасы арасында ауаның екінші рет өтуі тура сұлбада іске асуы мүмкін, бұл жағдайда ауа қозғалысының бағыты жанған өнімнің қозғалыс бағытымен бірігеді және қарама – қарсы сұлбада ол жану камерасының конструкциялық сұлбасына тәуелді.
28 – суретте осьтік компрессордан кейін радиалды ағынды сақина тәрізді жану камерасы көрсетілген.
28-сурет. Сақиналы жану камерасы
Ауа компрессордан кейін барлық жану камерасына бір қалыпты тарайды және гидравликалық қысым пайда ету үшін нақты араластырушы диафрагмалар қондырылған.
№7-дәріс
Регенераторлар және оның түрлері мен сипаттамасы
Стационарлық ГТҚ – ларда негізінен екі түрлі регенераторлар (ауажылтқыштар) қолданылады: құбырлы және қатпарланған.
Регенератордың бұл екі түрі де ауаны компрессордан кейін жану камерасына келместен бұрын алдын – ала жылыту қызметін атқарады, әрине ықшамдылығы және т.б
Өте қатал талаптарға конструкцияның саңылаусыздығы жатады, себебі регенератордың ауа жолдарынан газ шығып кетпеуі керек. Регенератор әр түрлі қалыңдықтағы элементтерден тұрады, олар әр түрлі жылдамдықта қыздырылады және суытылады. Осының салдарынан жоғары жылу кернеуін пайда етеді. Конструкцияның бұзылуына ГТҚ – ның қосып және ажырату уақыты да себебін тигізеді.
Регенератордың мінездемелік ерекшелігі – уақытқа байланысты комлексті анықталатын ағынның массалық шығынын G-Cpi оның тұрақты қысымдағы (Gb-Cpt) жылусыйымдылығының көбейтіндісінен анықталуында және жанған өнімнің қысымынан (P = 0.1 Мпа) ауа қысымы біршама артық (P= 0,5 … 1.1 Мпа ). Регенератордағы температураның ең көп төмендеуі ол регенераторға кіре берістегі жанған өнімнің температурасынан 450 ... 500ºC аспайды және регенераторға кіре берістегі ауа температурасының айырмашылығымен анықталады (160 ... 250ºC).
Көп жағдайларда ГТҚ құрылысында жанған өнім құбыр ішімен жіберіледі де ауа құбыр арасымен өтеді. Осындай регенератордың сұлбасы 29 – суретте көрсетілген. Жанған өнім өтетін құбыр диаметрі 25 мм жылуалмастырғыш құбыр дискілеріне (2) пісіріліп бекітілген және ол регенератордың жылыту бетін түзеді. Ауа құбыр аралық кеңістіктен бөлгіштер (3) арқылы көптеген қиылысқан жолдардан қарама – қарсы сұлбада өтеді (жанған өнім қозғалысына қарай). Сығылған ауа қысымын регенератор корпусы (7) қабылдайды, регенератор корпусы (6) тірек арқылы (5) рамаға бекітіледі. Құбыр бөлігіндегі және регенератор корпусындағы температуралық деформацияны компенсатор (7) түзейді
29-сурет Құбырлы регенератор.
№8 дәріс
Газтурбиналы қондырғылы жетектер
1. Газтурбиналы қондырғының термодинамикасы және принципиалдық схемалары.
2. Ашық циклды қарапайым ГТҚ-дың принципиалдық схемалары мен негізгі термодинамикалық сипаттамалары.
Газтурбиналы қондырғы (ГТҚ) деп – негізінен үш бөліктен тұратын қондырғыларды айтады: ауа камералары, жану камерасы және газтурбинасы. Жұмыстық дене ретінде табиғи газды немесе сұйық отындарды пайдаланады.
Турбина латынша – turbineus – вихрообразный немесе turbo – волчок дегенді білдіреді. Турбина дегеннің өзікүштік қозғалтқыш, себебі жанған отынның потенциалды энергиясын кинетикалық энергияға өзгертіп білік арқылы механикалық жұмысқа айналдырады.
Термодинамиканың заңына сәйкес жылуды жұмысқа айналдыруда екі маңызды мәселеге көңіл бөлуде: біріншіден, мәңгілік двигатель жасау мүмкін емес (невозможность создания вечного двигателя), екіншіден, жанған өнімді (жылуды) толық жұмысқа айналдыру мүмкін емес.
Жылу двигателін жасау үшін, термодинамика заңына сәйкес жылу жұмысқа айналуы үшін кемінде екі жылу көзі (двух источников тепла) қажет: [4,5]
Жұмысшы денеге жылу берудің жұмысшы денеде сығылу және ұлғаю процестерін ұйымдастыру тәсіліне тәуелді ГТҚ-лар ашық және жабық циклді болып бөлінеді. Ашық циклді ГТҚ-да сыртқы ауа, сығылу және ұлғаю процестерін және жылу беру жүйесін өте, сыртқы атмосфераға жіберіледі, сонан кейін оның алғашқы күйіне қайтару мүмкін емес. Мұнай және газ кәсіпшілігінде ашық циклді ГТҚ-ны қолданады, яғни олар құрылымдық, қарапайымдылық және сенімділік жағын көрсетеді.
Қарапайым схемалы ГТҚ-ның жұмыс процесінің өтуі төмендегідей болады: атмосфералық ауа, сүзгіш жүйелерінен өтіп, осьтік компрессорға 1 беріледі. Осьтік компрессордан сығылғаннан кейін ауа 0,5 ... 0,7 МПа мен 180 ... 240˚С температурамен жану камерасына 2 барады, онда ол екі ағымға бөлінеді: аздау бөлігі (20 ... 40%) берілген жанармаймен бірге тікелей жану процесіне қатысады, ал оның көптеу бөлігі (60 .. 80%), жану камерасының тұрқысымен және оның ыстық құбырының арасынан өтіп, жану камерасында қоспаменен араласып шығатын газдардың температурасын төмендетеді.
31-сурет. ГТҚ-да өтетін процестер. P - V және T - S координатшарындағы ГТҚ циклдары; Pa - Pc – сығылу процесі; Pc - Pz – жылу процесі (P=Const); Pz - Ps ұлғаю процесі; Ps - Pa – шығару процесі; 1 – осьтік компрессор; 2 – жану камерасы; 3 – газ турбинасы; 4 – пайдалы жүктеме (ГАА); В – жылу беру. Атмосфералық ауа сүзгі жүйесін өткеннен кейін Ра және Та параметрлерінде осьтік компрессорға 1 келеді. Р - V координатындағы Ра – Рс сызығы сығылу процесін көрсетеді (қайтымды адиабаталы) (31-сурет. 1-ші схема). Ра - Рс – нақтылы сығылу, компрессор алдындағы бастапқы Ра, Та дан Рс Тс параметрлеріне дейінгі аралық. Рс - Рz сызығы, изобаралық процесс (Р = const) кезінде жану камерасына берілген жылуды көрсетеді (2-ші схема, 31-сурет), оның температурасы Тz-ке дейін көтеріледі, компрессор, турбина, жану камераларындағы каналдарда гидравликалық жоғалудан кейін жұмыстық қысым біршама төмендейді (Рz < Рс)
Рz = σ¸ · Рс, (10.1)
Мұндағы σ – компрессор мен турбина арасындағы жоғалған қысымды ескеретін коэффициент. (σ = 0,95 ... 0,96).
31 суреттегі ГТҚ каналында гидравликалық жоғалу ескерілмеген.
Рz - Рs' – сызығы турбинадағы газдың ұлғаюын (эктропиялық процесс) көрсетеді, Рz - Ps – турбинадағы газдың нақты ұлғаюын Рz-тен Рs-ке дейінгі (31-сурет, III схема) аралықты көрсетеді. Турбинадан кейінгі газ қысымының жоғалуына байланысты Ps>Ра:
Ра = σ2 Рs = Рпар – ΔРф. (10.2)
Мұндағы σ2 = 0,97 ... 0,98, ГТҚ – шығатын жолдағы қысымның жоғалу коэффициенті.
ΔРф. – компрессордағы ауа сүзгісінің кедергісі;
(ΔРф = 0,6 ... 1,0 кПа).
Рпар - сыртқы ауа қысымы ΔРф = 0,6 ... 1,0 кПа.
Рs - Pа – сызығы жанған өнімнің сыртқа шыққанын көрсетеді.
Шығатын газдың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципиалдық схемасы.
Қарапайым схемада жұмыс істейтін ГТҚ-да, жанған өнім температурасы 400-450ºС газтурбиналардан кейін түтін құбыры арқылы сыртқа атмосфераға шығарылып жіберіледі, бұл жағдайда жылу қайтып қалпына келмейді. Осыған байланысты шығып жатқан жылуды қайта қалпына келтіру мақсатында, жылудың бір бөлігін жану камерасына дейінгі ауаны қыздыруға қолданса, отын шығыны азаяды және ПӘК өседі [1,2].
Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ашық циклды ГТҚ-ның принципиалдық схемасы 32-суретте және шығарылған газды регенерациялаудың принциптік схемасы 33а,б-суретте көрсетілген.
Регенератор нәтижесін бағалау, жылуалмастырғыштар сияқты оның регенерациялау дәрежесінен φ бағаланады, ол регенератордағы температураның (Тφ - Тс) нақты өсуі, мүмкіндік температурадағы қатынасына тең.
φ = (Тφ - Тс) (Тs - Тс) (10.3).
Мұндағы Тφ – регенератордан шыққан ауа температурасы, К (жану камерасына кіреберіс)
Тс – регенераторға кіреберістегі ауа температурасы, К (осьтік компрессордан кейін)
Тs – регенераторға кіреберістегі жанған өнім температурасы, К (газтурбинадан кейін).
32-сурет 33-сурет
32-сурет. Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ашық циклды ГТҚ-ның принципиалдық схемасы.
1. Осьтік компрессор; 2. Регенератор; 3. Жану камерасы; 4. Газтурбинасы; 5. Пайдалы жүктеме; 6. Отын беру жолы.
33-сурет. Шығарылған газды ГТҚ циклында регенеративті пайдаланудың принципиалды схемасы.
Регенератордағы ауамен алынған жылу мөлшері, 10.3 теңдеуді ескерген жағдайда
Q = GCpmb(Tφ-Tc) = GCpm φ(Ts-Tc), (10.4)
Қарама-қарсы бағытта схемадағы регенератор мен жанған өнімді ауаға берудегі жылу мөлшері нәтижесінде анықталады.
Q = Rf (Ts-Tφ), (10.5)
Мұндағы К – регенерациядағы жылу беріліс коэфиценті, F – регенератор бетінің ауданы. Екі соңғы теңдеуді салыстыра отырып, (10.3) қатынасты ескерсек, онда F/G = (φ(Cpmb(Тs – Тс) 1 К (Тs - Tφ) = (φ Cpmb(Тs – Тс)/(К(Тs – Tφ + Тs – Тс) = Cpmb/К· φ/(1 - φ) (10.6).
Регенераторлы қондырғының ПӘК тәуелділігі сығылу қысымының ПК регенераторлау дәрежесіне φ қатынасы 34-суретте көрсетілген.
34-сурет. Шығарылған газдардың жылуын қайта қалпына келтіретін регенераторлы ГТҚ-ның ПӘК-тері: 1. φ = 0,5; 2. φ = 0,7; 3. φ = 0,9; 4. φ = 1; ηік=0,85; ηіt=0,87
34-суреттен регенерациялаудың дәрежесі өскен сайын қондырғының ПӘК-де өсіп жатқанын, ал қысымнынң сығылуы ПК аз мәніне қарай ығысады.
№9 дәріс
ГТҚ-да сығымдау кезінде жылуды аралық алып кету және ұлғаю кезінде алып келу схемалары.
Меншікті қуаттылығы, Ne өте үлкен, сенімділігі жоғары, конструкциясы мен жұмысы қарапайым, жұмыс схемалары (35-сурет) өте кеңінен қолданылады. Жылу техникасының теориясын пайдалана отырып коэффициентін, қондырғының меншікті қуаттылығын Ne, жұмыстық дененің меншікті шығынын азайтуға болады.
Осындай ГТҚ-дың принципиалдық жұмыс схемалары 35-суретте, VI схемасында және Т-S координатында 36-суретте көрсетілген. Сырттан сорылған ауа Ра қысымда және Та температурада сүзгі жүйесінен өтіп, осьтік төменгі қысымды компрессорға (ОҚК) келеді, бұл жерге ауа Рс қысымға және Тс температураға дейін сығылады. ТҚК-дан кейін ауа аралық мұздатқышқа 5 келеді, оның температурасы Та дейін төмендеп, кейін ауа жоғары қысымды компрессорда ТҚК екінші рет сығылады (Рс-Тс дейін). Аралық салқындатқышта 5 ауа насоспен берілген сумен салқындатылады. Осы аралықта мұздатқышта шығатын жердегі ауа температурасы ЖҚК-ға кіре берістегі температурадан 25-30°С жоғары, ТҚК-дан кейін ауа регенераторға 4 келеді, бұл жерде Тφ температурасына дейін қыздырылады, кейін жану камерасына 2 (ЖҚ) келеді, бұнда жанған өнім температурасы Тz жетеді, газ қысымы Рz-тен Рс-ке дейін ұлғаяды, температурасы Тс екінші жану камерасына (ТҚЖК) келеді, сол жерде отынның жануынан оның температурасы Тz-тен Рz-ке дейін жетеді. Жанған өнім төменгі қысым турбинасында ұлғаяды, кейін регенераторды өтіп, сыртқа шығып кетеді.
35-сурет. Ашық циклді ГТҚ-ның принципиалдық схемалары:
1. Компрессор; 2. Жану камерасы; 3. Газ турбинасы; 4. Регенератор; 5. Аралық мұздатқыш; 6. Электрогенератор немесе газ айдағыш; В-жанармай беру, Vk-компрессорлар саны; Vт-турбиналар саны.
36-сурет. ГТҚ циклі, сығымдауда жылуды аралық алып кету, регенератормен ұлғаю кезінде жылуды аралық алып келу және регенерациялау.
Екінші жану камерасында қосымша от жанғанда (газ ағымының бағытында), ЖҚТ-дан кейін жанған өнімде артық ауа мөлшері көбейеді және оттегінің құрамы 80%-ке дейін жетеді.
ГТҚ схемасында қарастырылып отырған циклді және диаграммадағы (36-сурет) Та, Тс', Та', Тс", Тz, Тs', Тz' және Тs" жұмыстың дене температураларын сипаттайды, ТҚК және ЖҚКz қайтымды адиабатты сығылуын Та-Тс' және Та-Тс" сызықтары және ЖҚТ және ТҚТ-ғы адиабатты ұлғаю Тz-Тs' және Тz-Тs"сызықтарын сипаттайды.
Келтірілген схемадағы ГТҚ ПӘК жалпы жағдайда төмендегі теңдеумен анықталады:
ηi = (h’iT + h’’iT) – (h’i k + h’’i k) / q1 + q2 (10.6)
Пайдалы жұмыс коэффициенті, v
v = 1 - (h’i k + h’’i k) / (h’iT + h’’iT) (10.7)
Мұндағы (h’iT + h’’iT ) – ЖҚТ және ТҚТ – меншікті ұлғаю жұмыстары;
(h’i k + h’’i k ) – ЖҚК және ТҚК – меншікті сығылу жұмыстары;
q1 + q2 – жану камерасына келтірілген меншікті жылу мәндерінің қосындысы.
№10 дәріс
ГТҚ-ның негізгі параметрлеріне қоршаған ортаның әсері
Қоршаған ауаның сыртқы жағдайларының өзгеруіне тәуелді энергожетектінің және газайдағыштың қуаты.
Атмосфералық жағдайлардың газтурбиналы жетектік ГАА-тың сипат-
тамаларына тигізетін әсері
Магистральді газөткізгіштердегі газтурбиналы ГАА-тары сыртқы атмосфералық қысым мен температураның тұрақты өзгеруі жағдайында жұмыс істейді.
ГТҚ-ның сыртқы көрсеткіштері ең алдымен олардың қуаты және п.ә.к. сыртқы атмосфералық температурамен қысымға тәуелді екені турбомашиналар теориясынан белгілі. Алайда, ауа қысымының ауытқуы жекеленген КС-да станциядан станцияға дейін салыстырмалы түрде аз болады (4% орташа мәнінен). Осыған сәйкес, ауа шығыны және ГТҚ-ның қуатымен п.э.к.-ті өте аз шамада өзгереді (4%), яғни оның ГТҚ-ның жұмысына әсері аз болады. Бірақ КС-лар теңіз деңгейінен 100 м биіктеген сайын ГТҚ-ның қуаты 1% төмендейді.
ГТҚ-ның қуатына және басқа параметрлеріне әсер ететін басқа да факторлар бар – қоршаған ауа температурасының өзгеруі tат.
Турбинаның алдындағы жану өнімділігінің температурасының t3 тұрақты жағдайында ауаның сыртқы температурасының tат өзгеруі температура tат төмендегенде ГТҚ-ның қуаты және айналу жиілігі өседі, ГАА-тың өткізу қабілеттілігі көбейеді. Атмосфералық температурасының tат жоғарлауы ГТҚ-ның қуатын және біліктің айналу жиілігін азайтады. ГТҚ-ның білігінің тұрақты айналу жиілігінде және сыртқы атмосфера температурасының төмендеуі кезінде турбина алдындағы газ температурасы t3 біраз жоғарылайды, ГТҚ-ның қуатымен п.э.к.-ті көбейеді.
ГТҚ-ның қуатының тұрақтылығында сыртқы ауа температурасының төмендеуі турбинаға кірердегі газдың температурасының және оның білігінің айналу жиілігінің төмендеуіне, бірақ п.ә.к.-тің өсуіне әсер етеді. Сыртқы ауа температурасының ГТҚ-ның жұмыс режіміне және көрсеткіштеріне кенет әсерін бұрылысты енгізілмелі бағыттаушы аппаратты турбинаға орнату арқылы азайтуға болады. Бұның өзі қондырғылар арқылы берілетін отындық газдың мөлшерін өзгертіп ГТҚ-ның жұмысын реттеуге мүмкіндік береді. Жұмысшы доңғалағының бұрылысты қайталаушы қалақшалары конструктивті күрделі, сондықтан турбинадағы бағыттаушы бұрылысты аппаратты қалақшаларды қолдану кең тараған.
Газөткізгіштер үшін, ГТҚ-ды шығарушы заводтар, әдетте бағыттаушы сатылардың қозғалмайтын қалақшалы аппаратын бастапқы (стандартқа сай) + 15°С температура және 101325 Па қысымға сәйкес жобалап жасайды, бірақ ГАА-тар КС-да әртүрлі орташа жылдық сыртқы ауаның температурасындағы аудандарда пайдаланылады. ГТҚ-ның қуатына циклдің шекті температураларының Тат және Т3 әсерін анықтаймыз. ГТҚ-ның тиімді қуатының шамасы келесі қатынастан табылады
Ne = Nет + NeK = Ne(1 - ), (2. 14)
мұндағы Nет- турбинаның тиімді қуаты; NeKкомпрессорды жетектеуге жұмсалған қуат; компрессор жұмысымен (сығылу) турбина жұмысының (ұлғаю) ет қатынасы.
= 0,6...0,7 – номиналдық жүктемеде және = 0,8 – жарымдық жүктемеде.
ГТҚ-ның ағымдылық және номиналдық NeН қуаттарының мәндері
Neгтқ= NET - NeK= NET (1 - )= NETH (2.15)
Газтурбинасы мен компресссор арасындағы қуаттардың есептік қатынасы
(2.16)
мұндағы Н – номиналды режімдегі компрессорлармен газтурбинасының қуатының қатынасы (пайдалы жұмысты пайдалану дәрежесін сипаттайды); Тат – бастапқы ауа температурасының абсолюттік ағымдық мәні; Тн – номиналды режімдегі ауаның температурасының бастапқы есептелік мәні; - номиналды режіммен салыстырғандағы сыртқы ауа температурасының өзгеруі. Сыртқы ауа температурасы өзгеруіне қатысты ГТҚ-ның қуатынының салыстырмалы өзгеруі Н.И. Белоконь [2] теңдеуімен анықталады.
(2.17)
+ 150С ауа температурасы кезінде (ГТҚ-ның номиналды тиімді қуаты NeH есептейтін температура) және - 150С(NHе), яғни қыстың күндері ГТҚ-ны пайдаланғанда анықталған қуаты (2.17) бойынша Ne (-15°С)/ Ne (+15°С)=1,3175 құрайды. Мысалы, осы күнгі ГТҚ-лар үшін номиналды режімдегі компрессорлармен газтурбинасының қуаттарының қатынасын Н 0,65 деп қабылдайды. Олай болса, ГТҚ-дың қуаттарының теориялық қатынасы, ауаның ең төменгі температурасы (tат=-350С; tат=-500С) және ең жоғарғы температурасында (tа=+350С; tат=+200С) кезінде (2.17) сәйкес
құрайды.
Мұның барлығы ГТҚ-ның осьтік компрессорына кіретін сыртқы ауа температурасының төмендуінің нәтижесінде газтурбиналы қозғалтқыштың қуатын өсіруге етуге болатынын көрсетеді. Газайдағыш пен ГТҚ-ның жұмыс режімдері бойынша берілгендерді салыстыру, олардың үйлестірілген сипаттамаларын тұрғызуға мүмкіндік береді, сондай-ақ сыртқы ауа температурасының өзгеруіне тәуелді газтурбиналы ГАА-тың сипаттамсын (n=idem) бере аламыз (2.17 - сурет).
2.17-сурет. Сыртқы ауа температурасының өзгеруіне tат тәуелді ГТҚ-ның және айдағыштың салыстырмалы қуаты Ne: а) – айдағыштың пайдаланатын қуаты; б) ГТҚ-ның қуаты.
Суреттен көретініміздей сыртқы ауа температурасы tат өзгерсе де, айдағыштың пайдаланушы қуаты (а) өзгермей тұрақты болып қалады. Бұдан шығатыны tат< tатH (+150C) есептік температурадан (+150C) төмен температурада КС-да ГТҚ-лар артық қуатқа ие болады, ал tат> tатH болғанда керісінше.
ГТҚ-мен айдағыштың сыртқы температураға tат tатHбайланысты сипаттамаларының сәйкес келмеуі барлық жағдайларда, ГАА-дың қуатын толық пайдалану мүмкіншілігін кемітеді де газөткізгіштің өткізу қабілеттілігін төмендетеді.
2.17 – суреттен айдағыштың пайдаланатын тұрақты қуаты кезінде сыртқы ауаның температурасы жағдайын өзгерту арқылы, берілген қуатты толық пайдалануға болатынын көреміз. Сонымен, 1-ші нүктеміз сыртқы ауа температурасының (+150C) есептік температурасы кезіндегі ГТҚ-ыш пен айдағыштың біріккен жұмыс режіміне сәйкес келеді, 2-ші нүкте tатH= +50C-қа, ал 3-ші нүкте tатH= +250C-қа сәйкес келеді. Есептік температурадан tатH= +150C ауа температурасының төмендеуі + 100C немесе - 100C дейін, ГТҚ-ның қуаты айдағыштың пайдаланатын қуатынан асып кетіп отырады, осыған орай ГТҚ-ның өндіретін қуаты толық пайдаланылмай қалады.
Егер сыртқы ауаның температурасы +150C –тан жоғары болса, онда ГТҚ-ның қуаты айдағышты жетектеуші қуатқа жетпейтін болады. Жыл бойы әр жерлердегі сыртқы ауа температурасының өзгеру шамасын біле отырып КС-ға кететін жылдық энергия мен газтурбиналық жетекші агрегаттардың номиналдық жетіспеушілік қуаттарын анықтауға болады. Сондықтан, осы байланыстарды және сипаттамаларды түрлі аудан аймақтарында ауа-райына байланысты газтурбиналық энергожетекті таңдау кезінде пайдалануға болады.
№11 дәріс
ГТҚ қуатын анықтаудың әдістері
Бағалаудың күрделілік деңгейіне және нәтижелердің дәлдігіне байланысты газтурбиналы қондырғылардың қуатын анықтауға арналған бірнеше әдістер бар. Газтурбиналы қондырғының және ГТҚ-ның өткізуші бөлігінің техникалық күйін және қуатын анықтауда, төмендегідей методикалық көрсеткіштермен нұсқаулар жасалған.
1) Турбинадағы газдың ұлғаю дәрежесі бойынша, ол үшін алдымен әр типті ГАА-тар үшін кейбір қажет коэффициенттер анықталады.
2) Заводтық берілгендерді және қосымша жөндеу коэффициенттерін (қарапайым циклді ГТҚ-лар үшін) пайдаланып компрессордегі сығылу дәрежесі бойынша.
3) Компрессордің кіреберісіндегі фузорды баламалаудағы берілгендерді пайдаланып ауа шығыны бойынша.
4) ОТА-ың параметрлері және ондағы газ шығыны бойынша (конфузордың кіреберісіндегі айырмашылығын пайдаланып).
5) Айдағыштың келтірілген сипаттамалары бойынша. Біліктің тұрақты айналу жиілігіндегі шетелдік ГТҚ-лар үшін өлшелінген отындық газ пайдаланылады.
ГТҚ-ның қуатын турбинадағы ұлғаю дәреже бойынша анықтау әдісі.
Берілген әдіс ГТ -6-750 және ГТК – 10 агрегаттары үшін қолданылады. Пайдаланатын (тиімді) Ne қуаттылық параметрлер мәні бойынша, турбинадан кейінгі өлшенілген температураға t2T және қысымға Р2Т сәйкес турбинадағы ұлғаю дәрежеге тәуелді анықталады. Турбинаға кірердегі жұмысшы дененің температурасы t1Т өлшенбеген жағдайда (ГТК-10 агрегаттары үшін) оның мәні компрессордегі температура және сығылу дәрежесі =P2К /Р1К бойынша анықталады. Бұл жағдайда мәнін анықтау үшін жанамалы компрессорден шығатын қысымды P2К және ГТҚ-ның кіреберісінде күре жолындағы кедергіні ГТУ анықтауға тура келеді.
Турбинаға кіреберістегі қысымның Р1Т өлшемі бар кезде, компрессорден шығатын ауаның қысымы P2К мына қатынастан анықталуы мүмкін.
(3. 7)
мұнда К=0,95......0,955.
Турбинадағы ұлғаю дәреже мына формуламен анықталады
(3. 8)
Анықталған NeH және t1T мәндері қалыпты атмосфералық шартқа келтірілген мәндерді анықтау үшін қолданылады:
(3. 9)
(3.10)
Турбинаға кіре берістегі номиналды температураға tIT сәйкес келтірілген қуат, мына қатынастан анықталады:
(3.11)
мұндағы
Коэффициент мәні ГТ-6750-үшін КIT=23,5, ал ГТК-10 үшін КIT =36[5].
ГТҚ-ның техникалық күйінің коэффициенті мына формула бойынша анықталады:
(3.12)
мұндағы – тиімді ақиқаттық қуат;
NeН – паспорттық қуат.
Егер агрегатты сынау бірнеше режімде өткізілетін болса, онда табылған Neкел және tIT(кел) мәндері бойынша, мәндері бойынша, Neкел=f (t IT(кел)) тәуелділік графикі тұрғызылады. Тұрғызылған сызықта номиналды температураға t ITН сәйкес нүктені табады, содан кейін графиктен Neкелмәні алынады, сосын (3.12) формуласы бойынша коэффициент КN анықтаймыз.
ГТҚ-ның қуатын компрессордегі сығылу дәреже бойынша анықтау әдісі
Келтірілген әдіс ГТ-6-750 және ГТН-6 агрегаттары үшін қолданылады. Пайдаланатын қуатты және техникалық күйдің коэффициентін КNесептеу үшін керекті формулалар алдында келтірілген. Пайдаланатын (тиімді) қуат қуаттық параметрлер мәндері бойынша, турбинадан шығатын өлшенілген температураға t2Т сәйкес, компрессордегі сығылу дәреже Пк және барометралық қысым Р ат арқылы анықталады. Жоғарыда көрсетілген агрегаттар үшін тікелей турбинаның алдындағы температураны өлшеу көптеген қателіктермен байланысты, сондықтанда оның мәні жанамалы түрде t2Т жәнеПк бойынша анықталады.
Табылған қуаттың және температураның мәндері қалыпты атмосфералық шартқа келтіріледі (3. 9) және (3.10) формулары бойынша, содан кейін турбина алдындағы температураның tIТH номиналды мәніне сәйкес келтіріледі (3.11) формуласы бойынша.
Бұл кезде мәнін түзету мына қатынас арқылы анықталады.
= 23(tHIT – tIT(кел)) (3.13)
Техникалық күй коэффициенті (3.18) формуламен есептелінеді.
ГТҚ-ның қуатын айдағыштағы газ параметрлері бойынша анықтау әдісі
Келтірілген әдіс ГТ-750-6, ГТ-6-750, ГТН-6 агрегаттарға тарайды. ГТҚ-ның пайдаланудағы қуаты ОТА-дағы айдаланатын газдың параметрлерінің негізінде анықталады. Бұл жағдайда пайдаланатын қуат
Ne = Ni+ Nмех , (3.14)
мұнда Ni ОТА-тың ішкі қуаты; Nмех – ОТА-тың мойынтіректеріндегі механикалық шығындарға жұмсалған қуат.
ОТА-тың ішкі қуаты өлшенілген газ шығыны және айдағыштағы сығылатын табиғи газдың энтальпиясының айырмашылығы бойынша анықталады:
(3.15)
мұнда -ОТА –дағы газдың орташа температурасы үшін, кесте бойынша -ға тәуелді анықталатын коэффициент ; Z1a-табиғи газдың сығылу коэффициенті; R-газ тұрақтысы; Ga-ОТА–тың конфузорының көмегімен анықталатын, айдалатын газ шығыны.
ОТА-тарға сәйкес келтірілген сипаттамалар бойынша керекті ауқымдағы келтірілген көлемдік шығынға Q1а(кел)= байланысты п.ә.к.-нің эталондың мәнін табу керек және оны кесте бойынша [5] , –ін анықтуаға пайдаланады.
Содан кейін айдағыштың политроптық п.ә.к.-тін мына формула бойынша есептейді:
. (3.16)
Егер табылған мәні п.ә.к. ауқымында жатқызылса, онда кесте бойынша табылған мәнін дұрыс деп есептеуге болады және де есептеуді жалғастыра беруге болады, әйтпесе (3.16) формулаға сүйене отырып, коэффициенттің жаңа мәнін табуға болады.
Ne және t IН белгілі мәндері бойынша KNкоэффициентін анықтау (3.12 ) формуласы бойынша алдынғы анықталған әдіске ұқсас. Кейбір жағдайларда, әр түрлі себептерге байланысты кез келген айдағышта табиғи газдың шығының тікелей өлшеу мүмкіншілігі болмайды, бірақ газ шығыны цехта немесе КС-да белгілі. Біртекті ГАА-тармен жабдықталған цехтар (КС) үшін, бұндай жағдайларда бүкіл жұмыс істейтін ГТҚ-дың орта техникалық күйін келесі түрде анықтауға болады. Мәселен, жалпы комерциялық шығынды QKC (м3/апта) КС-да ОТА-дың N тобы тізбектеліп жұмыс істейді, ал жалпы жұмыс істейтін ГАА-дың саны m. Бір мезгілде шығынмен бірге төмендегідей параметрлер өлшенеді: әр N топтағы тізбектілі жұмыс жасаушы ОТА-дағы табиғи газдын кірердегі және шығардағы температурасы, әр m топтағы ГТҚ-ның компрессоріне кірердегі атмосфералық ауаның температурасы, әр m топтағы ГТҚ-ның турбинасына кірердегі жұмысшы дененің температурасы, барометрлік қысым.
Айдағыштың сипаттамалары бойынша қуатты анықтау әдісі
Келтірілген әдіс ГТ-750-6, ГТК-10, ГТ-6-750, ГТН-6 агрегаттары үшін қолданылады. Пайдаланатын кездегі қуатты және техникалық күй коэффициенттін есептеу үшін, қажетті формулалар дәрістің алдында келтірілген. ОТА-тың ішкі қуаты айдағыштың келтірілген сипаттамалары бойынша анықталады және (3.14) формуласы арқылы.
Негізгі әдебиет: 3[292-293б]; 5[108-118б].
Бақылау сұрақтары:
1. ГТҚ-ның ГАА-ның қуатын анықтаудың негізгі әдістерін атаңыздар
2. ГТҚ-ның пайдаланудағы қуаты қандай формула бойынша анықталады?
3. ГТҚ-ның техникалық күй коэффициентін қандай формуламен анықтайды?
4. Өлшенілген газ шығыны бойынша ОТА-тың ішкі қуаты неге тең?
5. Айдағыштың политроптық п.ә.к.-ті қалай анықталады.
№12 дәріс
1. ГТҚ-лардың жұмысын бақылау және қорғау
2. Бақылау-өлшеу приборлары бойынша анықтау
Газтурбиналы қондырғының жұмыс режімін бақылап отыру үшін, КС-ның күтуші персоналына ГТҚ-ның және газайдағыштың бірнеше параметрлерін білу қажет. Пайдалану жағдайдағы ГТҚ-ның элементтерінің (компрессордың, турбинаның, регенератордың т.б.) сипаттамаларының өзгеруін білуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ГТҚ-ғы және газ айдағыштың қуатын бірмезгілде және өзара тәуелсіз анықтау, есептеулердің нәтижелерін және кейбір жағдайларда пайдаланудың кезіндегі приборлардың көрсеткіштерінен анық анықтауға болады. Компрессорлы станциядағы ГТҚ-ның және газайдағыштың жұмыс принциптерін сипаттау үшін, келесі параметрлердің шамаларын білу қажет:
1)сыртқы ауаның қысым Р ауажәне температурасын tауа;
2)осьтік компрессорге кірердегі ауаның қысымын Р1 және температурасын t1;
осьтік компрессорден кейінгі ауаның қысымын Р2 және температурасын;
3)регенератордан кейінгі ауаның температурасын t2' және қысымын Р2';
турбинаның алдындағы жану өнімділігінің қысымын Р3';
4)жоғары қысымды турбинамен (ЖҚТ) төменгі қысымды турбинаның арасындағы (ТҚТ) газдың қысымын Р3І және температурасын Т3';
5)төменгі қысымды турбинадан (ТҚТ) кейінгі газдың қысымын Р4 және температурасын Т4;
6)ЖҚТ-ның ТҚТ-ның және айдағыштың айналу жиіліктерін;
майлау майының қысымын және температурасын.
Штаттық приборлардың көрсетулері бойынша ГТҚ-ды пайдаланудағы сипаттамаларды анықтау келесі ерекшеліктермен сипатталады
1) ГТҚ-ның қуатын табуға қажетті жұмысшы дененің (отынның жану өнімділігі) шығынының, ГТҚ-ның күрек жолында ешқандай диафрагмалық құрылғыларсыз тек газтурбинасын баламалылық негізінде үлкен қималы қысым айырымы негізінде бар ретінде қарастырып (3.17) теңдеуімен анықтайды.
Газтурбинасы арқылы өтетін жұмысшы дененің шығынын анықтау үшін, проф. Н.И.Белоконьның теңдеуі қолданылады.
(3.17).
мұндағы -жұмыс режіміне байланысты шығын коэффициенті =0,92.....0,99; F1-ЖҚТ-ның бірінші сатысының бағыттаушы аппаратының шүмегінің (мойынының) ауданының қосындысы; Р3 және Р3'-сәйкесінше ЖҚТ-ның және ТҚТ-ның алдындағы газдардың абсолюттік қысымдары; Т3-турбина алдындағы жану өнімділігінің абсолюттік температурасы; R-жану өнімділігінің газ тұрақтысы; 3-газтурбиналарының өткізу қабілеттілігінің термодинамикалық сипаттамасы, төмендегідей жағдайлардың әсерін еске алатын: ағын процесін n=х, ағын режімін және турбинаның сатылық санын; ұлғаю процесінің көрсеткішін n; х-адиабатаның екінші орташа көрсеткішін.
Турбинаның алдындағы газдың температурасы газтурбинасының айнымалы п.ә.к.-нің мәнінде анықталады, ТҚТ-дағы ұлғаюдағы политроптық көрсеткіші бойынша (газтурбинасының бір аумақта бірқалыпты тарауында), содан кейін оны турбинаға толық пайдаланады.
Турбина алдындағы жану өнімділігінің температурасын t3 ұлғаю кездегі политропты процестің теңдеуінен анықтаған жөн. ТҚТ-на бойынша өлшенілген төот полиметрлердің Р2, Т2, Р3', Т3' негізінде ұлғаюдағы политроптық процестің теңдеуі құрастырылады жәнеде политроптық процестің көрсеткіші n анықталады.
(3.18)
. (3.19)
Онда турбина алдындағы газдардың темспературасын анықтау үшін есептеу теңдеуі:
. (3.19 б)
Компрессорға кіре берістегі ауаның шығыны Gауа материалды баланс теңдеуі бойынша табылуы мүмкін
Gауа= G1 - В0+( Gсал+ Gыс), (3.20)
мұндағы GГ-турбина арқылы өткен жану өнімділігінің шығыны; Во - жану камерасы бойынша отын шығыны; Gсал+ Gыс салқындатуға және ысырапқа кеткен ауа шығыны.
ГТҚ-ның индикаторлық қуаты мына теңдеу бойынша анықталады
, (3.21)
мұндағы – NiТ турбинаның индикаторлық қуаты; NiК– компрессордың индикаторлық қуаты.
(3.22)
мұндағы GТауа, GКауа - сәйкес турбина және компрессор арқылы өткен ауа шығындары; hiт, hік, hіТҚТ – сәйкес сығылудағы, ұлғаюдағы және ТҚТ –дағы нақты жұмыс процестеріндегі меншікті энтальпиялар (жұмыстар) ГТҚ-ның пайдалы қуаты мына теңдеуден анықталады.
Ne = Ni - Nмех (3.23)
ОТА-тың индикаторлық қуаты
Ni а = hia* Gкел.газ, (3.24)
мұндағы hia - айдағыштың меншікті энтальпиясы қуаты; Gкел.газ, - әдетте конфузордағы газ қысымының айырмашылығы бойынша анықталатын, айдағыш арқылы өткен табиғи газ шығыны.
Пайдаланушылық жағдайларда айдағыштың индикаторлық қуаты айдағыштарыдың келтірілген сипаттамалары бойынша табылуы мүмкін.
(3.21) және (3.24) ара қатынастарын салыстыра отырып, ГТҚ-ның – айдағыштың жүйесінің келтірілген механикалық п.ә.к.-ін табамыз (бақылау ара қатынасы).
.
Пайдалану кезінде агрегаттарды (ГТҚ) қорғау және бақылау мәселелері
Қорғаушы құрылғыны агрегатта қауіптілік жағдайлар болғанда апаттан қорғау үшін қолданады. Қорғаушы құрылғылар турбинаны тоқтатады, жану камерасына отындық газды дер кезінде беруді тоқтатады және компрессордан кейін ауаны шығарушы клапандарды келесі жағдайларда ашатын болады.
-ТҚТ-ның және ЖҚТ-ның роторларының рұқсат етілетін айналу жиілігі шегінен жоғарлауы;
- ЖҚТ-ның алдындағы және ТҚТ-дан кейінгі газ температураларының ең жоғарғы рұқсат етілетін шамалардан артық болуы;
ЖҚТ-ның – ТҚТ-ның және айдағыштың роторының рұқсат етілмеген осьті ығысуы;
Агрегаттарда айналу жиілігін тахогенераторлардың және «турбина» деген сигнализаторлары бар тахометриялық түрлендірушілердің көмегімен өлшейді.
Термопарлар (термоэлектрлік түрленгіштер, термоэлектрлік пирометрлер) және қарапайым термометрлер ағын температураларын, сондай-ақ турбинамен айдағыштың металлдарының температураларын өлшеуге пайдаланады.
Аса жоғары емес температураны, мысалы осьтік компрессор алдындағы және соңындағы ауаның температурасын немесе айдағыш алдындағы және онан кейінгі газдың температурасын кедергілі термометрлердің көмегімен өлшейді, сондай-ақ ГТҚ-ның және айдағыштың мойынтіректерінің металлының температурасы, мойынтіректерден шығатын мойдың температурасы, турбинаның салқындату жүйесіндегі температуралар өлшенеді.
ГАА-дағы қысымды ГТҚ-дық күре жолында да, сондай-ақ газдыңжәне комуникациялардың алқапында да өлшейді. Табиғи газдың қысымын өлшеу үшін, бөлгіш ыдыстар, электрлік манометрлер қолданылады. Қысымды және қысым айырымын өлшеу үшін, тағы «Сапфир» типті жарылыстан қорғалған тензорезисторлы түрлендіргіштер қолданады.
Әртүрлі май багінің бөлігінде майдың деңгейін өлшеу үшін, ұшқыннан сақтайтын деңгелі реттеушілер немесе қалықтылы деңгейді сигнализаторлар қолданылады.
Компрессордегі және турбинадағы мойынтіректердің дірілін қорғау және сигнализациялау үшін, екі діріл түрлендіргішті ВВК-331 типті бақылау – сигналды құрылғы қолданылады. Айдағыш роторының дірілін өлшеу үшін, сондай-ақ сигнализацияда және қорғауда әдетте КСА-15 типті бақылау – сигналды құрылғысы қолданылады. Сонымен бірге бұл аппаратура ротордың осьтік жылжуын бақылау үшін де пайдаланады.
Негізгі әдебиет: 3[269-273 б.]
Қосымша әдебиет: 13[98-106 б.]
Бақылау сұрақтары:
1.Штатты бақылау-өлшеуші аспаптардың көмегімен қандай параметрлер анықталады?
2.Штатты бақылау-өлшеуші аспаптар арқылы өлшенілген параметрлер нені анықтауға мүмкіндік береді?
3.ГАА-тың қорғау құрылғысының тағайындалуы.
4. ГАА-тың негізгі қорғаушы жүйелеріне не жатады?
5.ГТҚ-ның және ГАА-тың негізгі параметрлері қандай аспаптармен анықталады?
№13 дәріс
ГТҚ-ларда табиғи газдарды отын үшін пайдалану
1. Газдың элементарлық құрамы және оның сипаттамасы.
2. Жану жылулығы. Ауаның артық коэффинциенті.
3. Ауаның теориялық және нағыз шығындары. Отынның сығылу дәрежесі
ГТҚ- лар және басқа энергетикалық қондырғылар үшін, ең көп тараған газ тәріздес отындардың ішінде табиғи газ. Табиғи газдың құрамы қайсы кезде өндірілетін кен орнына және геологиялық қабатқа байланысты болады. Табиғи газ негізінде метаннан С Н4(83…98%), этаннан С2 Н6 (0,3…8%), пропаннан С3 Н6 (0,1…2%) және басқа жоғарғы көмірсутегінен (0…15%), көмірқышқыл газынан СО2 (0…4%), азоттан N2 (0…5%), күкіртті сутегінен (0…2%) тұрады.
ГОСТ бойынша табиғи газдың ГАА-ын есептеу үшін және басқа сығымдаушы машиналар үшін қабылданады: СН4 98,6; С2 Н6 0,12; С3 Н8 0,02; бутан С4 Н10 0,1; СО2 1,01; N2 0,12% көлем бойынша. Газтәріздес отынның артықшылығына жататындар жану өнімділігіндегі күйенің және күлдің болмауы және термиялық тұрақтылығы.
Сондықтан табиғи газ ГТҚ-лар үшін отынның идеалдық түрі болып есептеледі.
Табиғи газдың негізгі сипаттамалары болып келетіндер: жану жылулығы немесе жылулық қабілеттілігі ( төменгі жану жылулығы QT (кДж/кг, кДж/м3)); ыстық tmax(0С); газдың толық жануына керекті теориялық ауа шығыны L0 (кг/кг, кг/м3); газтұрақтысы RГ (Дж/(кг. К));энтальпия, немесе жылу сақтағыштық Н (Дж/(кг. К)); айдалатын газдың салыстырмалы тығыздығы ауа бойынша, ауаның нормалдық тығыздығында анықталушы
Rауа= ρгаз / ρауа = 0,6…0,75;
тұтану температурасы t тұт (0С); улылығы; қосындылардың болуы; газдың бағасы және т.б.
Отынның жану жылулығы, немесе жылулық қаблеттілігі QT-оның ең маңызды сипаттамасы, бірліктік отын (кг немесе м3 ) толық жанғанда қандай мөлшерде жылу бөлініп шығатынын көрсетеді ( QT = 41530…49600 кДж/кг, Q`T=33240…54000 кДж/м3, ал отын ретінде Q`T=33…38 МДж/м3). Газдың ыстық өндірушісі t max ең жоғары температуаны анықтайды, отын толық жанғанда алынады, ол кезде бөлінген жылу жану өнімділігін қыздыруға жұмсалады.
1 м3 газ толық жануға керекті теориялық меншікті ауа шығынын (кг/м3) мына теңдеумен анықтауға болады
L`o= ρауа∙Vo, (1.7)
мұндағы Vo(м3)(м3/м3) 1м3 газ тәрізді отынды жағуға қажетті теориялық ауа шығынын төмендегі формуламен есептеуге болады:
Vo=QT/3,8, (1.8)
мұндағы 3,8-ауа шығыны (м3) отынның 1 МДж жану жылулығына керекті.
Бұдан басқа, теориялық ауа шығынын Lo (кг) (кг/кг) немесе Lo (кг) (кг/м3) немесе 1м3 газ тәріздес отынның жануы үшін қажетті ауаны табуда отынның меншікті төменгі жану жылулығын QT(МДж/кг) немесе QT(МДж/м3) 2,94-ке бөлу арқылы табуға болады
Lo = QT / 2,94 және L`0 = QT / 2,94, (1.9)
мұндағы 2,94-ауа шығыны (кг), отынның МДж жану жылулығына керекті, (кг/МДж).
L`0=10…15,3 м3/м3
L0=14…16,5 кг/кг.
Нақты ауаның мөлшерінің шамасының Lонақ (Vонақ) теориялық қажетті ауаның мөлшерінің шамасына Loтеор (Voтеор) қатынасын, ауаның артық коффициенті деп атайды
α=LoH/Loт немесе α=VoH/V0T (1.10)
Ауаның артық коэффициентінің α мәні, отынның түріне және оны жағу әдісінебайланысты болады, әдетте табиғи газдарды жағуда α =1,15…1,20.
Әртүрлі отындардың компоненттерінің жану жылулығы Qт
QT (CH4) = 50000 кДж/кг;
QT (бензин) = 44500 кДж/кг;
QT (H2) = 120000 кДж/кг.
Табиғи газдың газтұрақтысы RГ оның орташа молярлық массасының МГорт мәні бойынша анықталады:
RГ = R/ MГОР = 8314/ МГ.ОР (1.11)
немесе ауа бойынша газдың салыстырмалы тығыздығы арқылы
RГ = Rауа/ ∆ауа (1.12)
Энтальпия отынның жылуды сіңіру қаблеттілігін сипаттайды; ол сондай-ақ жылудың мөлшерлік шамасын көрсетеді, отынның температурасын өзгертуге жұмсалатын.
Отынның салыстырмалы тығыздығы ∆ауа оның химиялық құрамына байланысты және мына қатынас бойынша айтуға болады ∆ауа=ρГ/ρауа және отынның жылулық қабілеттілігін сипаттайды. Тұтану температура tmax отынның жағу шартын сипаттайды және газды тиімді жақандағы әдістерін игеруде еске алынады.
Газдың улылығы тұрмыстық отындық ретінде пайдаланудағы мүмкіншілігін және газқұбырларында техникалық қауіпсіздікті қанағаттандыратын жағдайға сәйкес болуын талап етеді.
Күкіртік қоспалардың болуы газды тазартуды талап етеді, газдық коммуникацияларда жегідеулер және ауа бассейннің ластануын болдырмау үшін.
Газдың бағасы–ең маңызды сипаттама, оны мұнай және газ кәсіпшілігіндегі және халық шаруашылығындағы салаларда кең пайдалану мақсатында.
Магистралдық газқұбырларының КС-да негізінде ГТҚ-лар пайдаланылады, айдалатын газбен жұмыс жасайтын п.э.к.-ті 24…30% болады, ал КС-нің өзіне қажетті газ шығыны жалпы тасымалданатын, айдалатын газдың 8...10% құрайды.
Табиғи газ ГТҚ-лар үшін отын ретінде ең ыңғайлы, өйткені жоғары жану жылулығына ие, ал оның өнімділігінде қатты бөлшектер, улылық және жетіделік активтік заттар болмайды.
Әртүрлі нақты газдар сияқты табиғи газдар үшінде күй теңдеуін мынадай түрде пайдалануға болады:
Pг = ρг*Z*Rг*Tг , (1.13)
мұндағы Z-сығылу коэффициенті, өзгермелі шама, қысымға және температураға тәуелді.
Газдың қысымы неғұрлым көп болса және оның температурасы төмен болса, нақты газдардың қасиетті идеал газдардан соншама ауысады, яғни Z-тің шамасы төмендейді. Нормалдық шарттарда Z=1.
Сығылу коэффициенті Z номаграмма бойынша анықталады [5,7]
Табиғи газдың дымқылдығы гидраттардың (көмірсутегінің және судың молекулалары кристалдық құрылғыларға) пайда болуына себепкер болады. Гидраттар ОТГА-дың күрежолының қимасына барып түсуі мүмкін, жергілікті ағынның жылдамдығының көбейуінде.
Гидраттардың пайда болуы газдардың салқындануына және олардың қысымының төмендеуіне мүмкіндік жасайды, росалы нүктеге дейін. Осыған орай табиғи газ ОТА-ға барғанша шаңдардың бөліктерінен және сұйық тамшыларынан мұқият тазартылуы керек. ОТА-дағы ағымның аэродинамикалсының ерекшеліктері жөнінде төмендегідей атап өтуге болады. Жұмыстық доңғалақтың айналымда кіреберісте сиретулік пайда болады. Қалақшалардың аралық кеңістігіндегі келген газ ортадан тепкіш күштің әсерінен бірқалыпты жұмыс доңғалағының иілген арнасында қозғалады. ОТА-тағы газдардың қозғалысының абсолюттік жылдамдығын құрастырушы үш геометриялық қосындылар ретінде қарастыруға болады: осьтік Ga, радиалдық Gr және шеңберлік Cu. Газ түйірлерінің газайдағыштың жұмыстық доңғалақтарының элементтеріне салыстырмалы қозғалу жылдамдығын салыстырмалы жылдамдық дейді және оны w белгілейді. Бұныда сондай-ақ құрастырушыларға бөлуге болады. Радиалдық құрастырушы жылдамдығының Cr шеңберлік жылдамдыққа қатынасын шығын коэффициенті дейді φ. Жұмыстық доңғалақтың радиалдық бөлігі үшін φ=Cr/U; φr=C2r/U2. Жұмыстық доңғалақтың элементтерінің қозғалу жылдамдығы ауыспалы келеді.
ОТГА-тың жұмыстық доңғалағы арқылы өткен, жұмысшы дененің өлшемдік массасына қозғалыс теңдеуін (Эйлер теңдеуін) мынадый түрде пайдаланады:
Hag=U2C2и-U1C1и немесе ∆P=ρ(U2C2и-U1C1и).
Сатыдағы энергияның бір бөлігінің қысымының потенциальдық энергияға ауысқан, барлық энергияға жұмыстық доңғалақтағы ағымдағы қатынасын реактивтік дәреже дейді. ОТГA-да едәуірлік реактивтік дәреже қолданылады, яғни біртоғалы арынды.
Қысымдардың қатынасын Еайд =Р2а/Р1а газайдағыштың сығу дәрежесі дейді.
Негізгі әдебиет: 2[38-43 бет]; 3[212-214 бет];
Қосмша әдебиет: 7[127 бет].
Бақылау сұрақтары:
№14 дәріс
1. Газтурбиналы қондырғыларды іске қосу
2. ГТҚ-ны іске қосқыш турбодетандар
ГТҚ-ның іске қосу жүйесіне оталдыру құрылғысы, жағу (оттық) жүйесі, отын беруге арналған қоректендіру жүйесі, іске қосуды автоматты түрде басқару және реттеу жүелері жатады.
Агрегатты іске қосу үшін, бірінші рет майлау жүйесінің насосын және гидравликалық тығыздауыш насосты іске қосудан басталады.
Осыдан кейін ротордың инерциялық тыныштығын жеңу және подшипниктерде май сыналарын болдыру үшін төменгі қысымды (ТҚТ) және жоғары қысымды турбина (ЖҚТ) біліктерін бұру құрылғысын іске қосады.
Газқұбырларындағы газайдағыштарды іске қосу үшін жетек ретінде ГТҚ-лап автономды түрдегі қондырғы болып есептеледі және бұл жерде ГТҚ-ды іске қосуға көбінесе турбодетандерлер (42-сурет) қолданылады. Турбодетандер – ұлғайтқыш турбина, КС-сына кіреберістегі тасымалданатын газ қысымының ағынын және оны атмосфераға шығарып жіберуші. Турбодетандердің ең негізгі кемшілігі де осы, пайдаланған газдар сыртқа шығарылады және ол қоршаған ортаны ластайды. Турбодетандердің номинал қуаттылығы ГТҚ-ның тиімді қуаттылығының 2-4% құрайды, іске қосқыш газ қысымы 1-1,5 МПа аралығында. Бір рет от алдыруға кететін газ шығыны 600...1000 м3.
Турбодетандер 1 (42-сурет) екі тәжілі жұмысшы дөңгелектен, кейде ортаға қарай бағыттайтын турбина түрінде жасалады. ТД деп – осьтік компрессор ротырына, ажыратып қосқыш муфта 3 арқылы қажетті бұраушы моментті газгенераторының білігіне жеткізеді. Қазіргі заманғы ГТҚ ажыратқыш қосқыш 3 құрылғылармен жабдықталған, олардың бірінші шығарылған ГТҚ-дан айырмашылығы ГТҚ ротырларының толық тоқтауын күтпей-ақ, екінші рет қосуға мүмкіншілік бар.
42-сурет. Іске қосқыш құрылғысының схемасы. 1-қосқыш двигатель; 2-редуктор; 3-ажыратқыш –қосқыш муфта; 4-газгенераторының білігі.
ГТҚ-ды іске қосу үшін, турбодетандерден басқа поршенді ГЖҚ-ры ауалы турбостартерлер және электрқозғалтқыштарыда қолданылады.
12.2 ГТҚ-ны іске қосудағы помпаж.
ГТҚ оталдыру мен аз жүктемедегі жұмыс істеу аралығында, осьтік компрессордан сығымдалған қысым шамасы өте төмен болуы мүмкін, себебі турбина бар ауа шығынын өзі арқылы жібере алмайды, сондықтан компрессорды помпажға әкеп соқтырады. Ауа шығынының күрт төмендеуі және кезекші газоттығындағы жанған өнім температурасының көтерілуі, ГТҚ оталдыру сызығын компрессордың помпаж сызығына жақындатады (43-сурет). ГТҚ от алу сызығы компрессордың помпаж (43-сурет) сызығына жақындаған сайын , ауа шығыны күрт төмендеп, кезекші оттықтағы жанған өнімнің температурасы көтеріледі. Температураның онан әрі көтерілуі жұмысшы оттықтар (горелкалар) іске қосқанда байқалады.
Турбодетандер және білікті бұру құрылғысының жұмысы а-аймағына сәйкес келеді, бос жүріс айналымына жеткенде b-сызығында кезекші оттық іске қосылады, жұмыстық оттықтар с аймағынан да іске қосылады, жанармайдың жану камерасына берілу дозасы көбейіп, А жұмыстық нүктеден шыққанша жалғасады.
43-сурет. ГТҚ -ны жұмысқа қосу схемасы.
ГТҚ-ды от алдырғанда помпаж аймағын болдырмау үшін, компрессордан сығымдалған ауаның бір бөлігін помпаж клапаны арқылы сыртқа шығарылады, бұл осьтік компрессордың пайдалану қуатын және ГТҚ нормальді іске қосылуын төмендетеді. Помпаж клапаны ашылып ауа сыртқа шығарылғанда жұмыс сызығы оңға қарай, ал клапан жабылғанда солға қарай, яғни компрессордың помпаж сызығына қарай ығысады.
12.3. ГТҚ іске қосу және тоқтату реттері
ГТҚ қозғалтқышын іске қосу реттері:
ГТҚ-ны тоқтату:
Агрегаттық авариялық тоқтатылуы автоматты түрде сақтау жүйесі қосылғанда іске асады.
Сақтандыру қондырғысына мыналар жатады:
12.4. Газтурбиналы қондырғылардың ауа сүзгілері
Ауа қабылдағыш құрылғының атқаратын қызметі – ол сырттан келетін ауаны әр түрлі механикалық қоспалардан осьтік компрессорға дейін тазалау. Климат жағдайларына байланысты әртүрлі аймақтардағы ауа құрамындағы механикалық қоспалар (құм, шаң). 0,005...0,7 г/м3 аралығында болады. Құмның көтерілу маусымдарында ауадағы құм концентрациясы табиғи түрде көбейеді. Техникалық талаптарға сай ГТҚ пайдаланудағы нормасы газқұбырларындағы ауаның шаңдылығы ГОСТ 21129-82 стандарт бойынша 0,3 мг/м3 аспауы қажет. Осьтік компрессорға келетін ауадағы құмның көбеюі қалақшалардың эррозиялық желінуіне, компрессордың кіреберісін ластайды, осының нәтижесінде п.ә.к. және қуаттылық төмендейді.
Еліміздің шаң-тозаңды аудандарында, ауадағы ірі қоспаларды тазалау үшін ГТҚ-дың кіреберістеріне инерциялы сеператорлар орналастырады. Мұндай сеператорлардың жұмыс принциптері ауа ағынының бағытын күрт өзгерту болып есептеледі. Бұл жағдайда ауадағы ірі қоспалар инерциялық күштердің әсерінен бөлініп қалады. Ал ауадан қалған майда қоспаларды айырып алу үшін майда сүзгілер қолданылады. Ауаны майда қоспалардан тазалайтын сүзгілер екі топқа бөлінеді: құрғақ және ылғалды.
Ауа ағыны рулонды құрғақ талшықты сүзгілерден өтіп шаң-тозаңдардан тазаланады. Рулондағы сүзгі материалды уақыттың өтуімен қағып немесе үрлетіп тазалап тұрады.
Майлы сүзгілер құрғақ сүзгілерге қарағанда өте тиімді, және олардың айырмашылығы – сеткалы панел май құйылған резервуардағы майға жанасып өту арқылы тазаланады.
Сүзгілеуіш сетка тәрізді панел, өзі шексіз айналыстағы торлы лента (44-сурет) ауа жолына орналастырылады, төменгі жолы резервуардағы маймен жуылады, шөккен құм – шалаңдар кейін тазаланады. Пайдаланылған майлы сүзгілерді өте мұқият алып салу қажет, себебі компрессор қалақшаларына немесе каналдарына лас майлар тамса, онда сол жерлерге шаң-тозаңдар көп жиналуы мүмкін.
Сондықтан өздігінен тазартылатын ауа сүзгілері жұмыс істегенде олардың тазалығын, майды сыртқа осьтік компрессорға жібермеуді, гидравликалық кедергінің өсуін 100-150 МПа-дан асырмауды қадағалап отыру қажет.
44-сурет. Май ыдыстағы ауа сүзгісінің принципиальды схемасы: 1-барабан; 2-айналыстағы төр; 3-май ыдысы.
№15 дәріс
ГТҚ-дың техникалық диагностикасы
1. ГТҚ-дың техникалық күйін анықтаудағы диагностиканың мақсаты.
2. Техникалық диагностиканың түрлері.
3. ГАА-дың техникалық күйін анықтау.
Диагностика грек тілінен аударғанда diagnostikos - способность распозновать - қабілеттілікті анықтау, білу дегенді білдіреді.
Техникалық диагностика жасау ГОСТ-қа сәйкес диагностикадан өтетін объектілерді арнайы өлшеуіш приборлармен әдістемелік жолдармен анықтайды.
Агрегаттарға техникалық диагностика жүргізгенде - агрегаттардың техникалық күйін, процесс параметрлерінің өзгеруін т.б. анықтауға болады. Техникалық диагностика төмендегіше төрт түрге бөлінеді:
1) функционалды;
2) құрылымдық;
3) визуальді (көру арқылы);
4) болжау арқылы.
Функционалды - бұл кез агрегаттың негізгі параметрлерінің өзгеруі (нашарлауы) анықталады, (қуаты, N, п.ә.к., ).
Құрылымдық - механизм бөлшектерінің зақымдалу (тозу) дәрежесі мен сипаты бағаланады (пайдаланылған майды талдау және құрамындағы механикалық қоспалар бойынша).
Визуальді (көру арқылы) - бөлшектер мен механизмдерді сырттай көру, тексеруде олардың бұзылу және істен шығу себептерін анықтау.
Болжау арқылы - бөлшектердің, механизмдердің тозуын және олардың істен шығу мерзімін күні бұрын болжай білу.
Газқұбырларындағы ГТҚ мен ГАА-дың жұмысын бағалау шартында аталған диагностика түрлерінің барлығының маңызы зор, себебі КС-да агрегаттар бірнеше жүздеген, мыңдаған сағттар бойы үзіліссіз жұмыс жасайды.
КС-лар шарттарында ГТҚ мен газайдағыштардың параметрлерін үнемі бақылап отыратын өлшеуші жүйелер тұрақты жұмыс істейді. Бұл жерде әртүрлі кезеңдік жиілікте ГТҚ-ның күре жолы бойынша жұмысшы дененің параметрлерін (Р, Т), айдағыштың күре жолы бойынша газдың параметрлерін (Р, Т), қоршаған ортаның параметрлерін өлшейді. Агрегаттардың техникалық күйінің маңызды сипаттамасы болып олардың сенімділігі, жекелеп айтқанда мотоқоры - келесі жөндеу жұмыстарына дейінгі жұмыс істеуге тиісті уақыты саналады. Агрегаттардың күйін ГАА-дың жұмысшы механизмдерінде пайда болған ақауларды анықтау және параметрлерді өлшеу арқылы ғана емес, сонымен қатар ГАА-дың мынадай жұмыс істеу сипаттамаларымен, шу, діріл, айдағыштың білігіндегі тығыздықтағы газ шығыны арқылы да бағалауға болады.
ГТҚ-ның шуы – диагностикалық ақпарат көзі. Негізінде, шу агрегаттың күйінің өзгеруі кезінде, сондай-ақ сыртқы жағдайлардың нәтижесінде пайда болатын механикалық және аэродинамикалық құбылыстардың туындысы. Дірілдің өсуі агрегаттың бөлшектерінің тез тозуына және бұзылуына әкеп, соғады соның ішінде ең алдымен дірілге тікелей душар болатын және алғашқы болып істен шығатындар (мойынтіректер, жұмысшы қалақшалар, роторлар, айдағыштың тұрқысын бекітуші түзілімдер және т.б.). Кей кезде ГАА-тың бөлшектері мен түзілімдерін диагностикалау әдісі пайдаланылған майды талдау бойынша жүргізіледі. Агрегаттарды пайдалану шартында диагностикалау үшін, пайдаланылған майлау майында спектралдық талдау әдісі қолданылады. Бұл әдіс пайдаланылған майдың құрамындағы әртүрлі элементтердің болуын анықтауға көмектеседі. (мысалы Fe, Si, Mn, Al, Sn, Pв және т.б.). Металлдың тозған бөліктерінің таралу әдісі – кіші бөлшектердің үлкен өлшемдік бөлшек бағытында жылжуын көрсетеді. Лазерлік анализатор көмегімен өлшемі бойынша тозған бөліктер бойынша ГТҚ-дың түзілімдерінің жұмыс жасау режімдерінің және бөлшектерінің бұзылуы туралы ақпарат алуға болады, содан кейін агрегаттағы майды ауыстыру жөнінде мағлұмат аламыз.
Осы және басқада диагностикалық әдістер арқылы агрегаттардың техникалық күйін анықтауға болады, сондай-ақ жұмыстан істен шығу, жөндеу мерзімдерін және агрегаттардың жұмыс істеу тиімділігін арттыру жөнінде болжауға болады.
ГТҚ мен ГАА-дың техникалық күйі бүкіл газ тасымалдаушы құбырдың технологиясына әсер етеді. Газөткізгіш құбырларындағы ГАА-дың техникалық күйін анықтауға арналған бірқатар жұмыстардың талдауы ГТҚ-дың және ГАА-дың аралық жөндеуінде, олардың пайдаланушылық қуаттары 10....20% төмендейді деген тұжырымға келеді.
Газ айдағыш агрегаттардың техникалық күйін анықтау
Газайдағыш агрегаттарын пайдалану кезінде оның энергетикалық сипаттамалары өзгереді, соған орай ГАА-дың негізгі көрсеткіштерін, ең алдымен п.ә.к.-ін, қуатын анықтау мәселесі туындайды, олардың жұмыс режімін табиғи газдың параметрлері бойынша сипаттайтын. ОТА-тың ішкі қуаты өлшенген газ шығыны және айдағыштағы сығылатын табиғи газдың энтальпиясының айырмашылығы бойынша анықталады.
Айдағыштың техникалық күйін ОТГА-ыш арқылы газ шығыны белгілі кездегі бойынша анықтау әдісі.
ОТГА-тың (газдың күрең жолының) техникалық күйін бағалау политроптық п.ә.к.-нің агрегатты пайдаланудағы мәні мен оның эталондық мәнін салыстыру арқылы жүзеге асады, яғни (Q1a)кел=idem. Пайдаланушылықтағы политроптық п.ә.к.-тің мәні мына формуламен анықталады.
(3.1)
мұндағы - газдың ауа бойынша салыстырмалы тығыздығына ауа байланысты газдың орта температурасы [5] сәйкес ta ор =( t1a + t 2a)/2. 6.2.-кесте бойынша алынатын коэффицент. -тің эталондық мәні қисық сызығы арқылы әртүрлі ОТА-тар үшін анықталады. Осы қисық сызық бойынан ұқсастыққа сәйкес нүктені алу үшін, ОТА-ыш арқылы өлшенген келтірілген көлемдік шығын есептеледі.
(3.2)
мұндағы Ак – ОТА-тың конфузорының коэффициенті (Ак=0,25 …0,30); nH – еркін (күштік) газтурбинасының айналу жиілігінің номиналды мәні, V1a- айдағышқа кірердегі газдың меншікті салмағы; Ра – айдағыштың конфузорындағы қысым айырымы.
ОТА-ың техникалық күйінің коэффициенті келесі теңдеуден табылады
Ка= (3.3)
мұндағы - ОТА-дағы газдың сығылуындағы политроптық п.ә.к.-ті (ақиқатты-фактикалы) (3.1) теңдеуі бойынша; - айдағыштың эталондық политроптық п.ә.к.-ті. Ка мәнінің бірліктен ауытқуы ішкі ағыстағы шығынның көбеюіне байланысты ОТА-дың сипаттамаларының нашарлауын білдіреді. Алынған п.ә.к.-тің эталондық мәнін Ка оның номиналды мәнімен салыстыра отырып ОТА-тың тиімді жұмыс режімінен ауытқуы шартындағы газдың сығылу процесінің төмендеуін ба
КРС (3.4)
мұндағы - айдағыштың паспорттық политроптық п.ә.к.-ті.
ГА-тың техникалық күйін ОТГА-ыш арқылы өтетін газ шығыны белгісіз кездегі бойынша анықтау әдісі
Кейбір жағдайда, айдағыштың конфузор коэффициенті режім және жұмыстық мерзім бойынша тұрақсыздықта болғанда, конфузор айдағыш арқылы өтетін газшығынын күмәнсіз анықтауға мүмкіншілік бермейді, сол себепті газдың келтірілген көлемдік шығыны қосымша жанамалы ГТҚ-ның өндірген пайдаланудағы қуатымен Ne анықталады.
Ол үшін қажет:
1) ОТА-тың ішкі қуатының мәнін мына формула бойынша есептеу керек
(3.5)
мұндағы - ОТА-дағы газдың орта температурасына және ауа-ның кестедегі мәніне байланысты анықталатын коэффициент;
Z1a – табиғи газдың сығылу коэффициенті; R – газдың газдылық тұрақтылығы; Gа – айдалатын газдың массалық шығыны.
2) Келтірілген салыстырмалы ішкі қуаттың мәнін есептеу
(3.6)
мұндағы nH, n – айналу жиілігіне сәйкес номиналды және өлшенілген мәндер;
3) ГАА-тың типіне сәйкес сипаттамасы бойынша
-нің мәнін анықтау;
4) (3.3) және (3.4) формулары бойынша Ка және КРС мәндерін анықтау
Негізгі әдебиет: 2[177-185 б.]; 5 [118-120 б.]
Бақылау сұрақтары:
1. Қойылған мақсатқа байланысты техникалық диагностиканың қандай түрлері бар?
2. Майды спектралды талдау әдісі нені анықтауға қандай мүмкіндік береді?
3. ГАА-ның техникалық күйінің өзгеруіне қандай факторлар әсер етеді?
4. Айдағыштың техникалық күйін анықтауда қандай әдістер бар?
5. ОТГА-ның техникалық күйінің коэффициенті дегеніміз не?
6. ОТГА-тың пайдаланудың политроптық п.ә.к.-ті қандай формуламен анықталады?