Назначение, устройство и работа системы регулирования уплотнения нагнетателей (на примере ГТК-10-4, схема)
Назначение
Система регулирования уплотнения нагнетателя предотвращает проникновение газа по валу из нагнетателя в машинный зал. Это обеспечивается тем, что в камеру между торцевым уплотнением и опорным подшипником подводится масло с давлением на 0,15–0,3 МПа больше, чем давление газа в камере после лабиринтного уплотнения (в уплотнительной камере).
Кроме того, система регулирования уплотнения включает в себя следующие устройства системы защиты агрегата:
-реле осевого сдвига;
-сигнализатор противопомпажный.
Устройство системы
Система регулирования уплотнения поддерживает заданное превышение давления уплотняющего масла над давлением газа, а также формирует импульс для противопомпажной защиты.
Схема регулирования уплотнения газового нагнетателя Н-370-18, приводом которого является газотурбинный агрегат ГТК-10- 4, изображена на рис.11. Масло к опорному подшипнику и к уплотнению нагнетателя подается винтовыми электронасосами, один из которых является резервным. К винтовым электронасосам масло поступает охлажденным из маслосистемы турбоагрегата с давлением 0,2-0,5 МПа. Все масло от винтовых электронасосов, прежде чем попасть на уплотнение, пропускается через гидроаккумулятор, установленный над нагнетателем на два метра выше уплотнительной камеры. Гидроаккумулятор предназначен для обеспечения уплотнения и смазки опорного подшипника нагнетателя в течение 10 мин в случае остановки винтовых насосов, вызванной исчезновением электропитания двигателей. Этого времени достаточно для аварийной остановки ГПА и стравливания газа из нагнетателя.
Постоянная разность давлений масла и газа поддерживается регулятором перепада давления за счет сброса части масла, нагнетаемого винтовым электронасосом в линию перед маслоохладителем. В нагнетателе уплотняющее масло проходит, в основном, через опорный вкладыш подшипника и частично через торцевое уплотнение в маслосборную камеру, находящуюся под давлением газа. Из нее масло стекает в поплавковую камеру и по мере ее заполнения отводится в газоотделитель. В газоотделителе масло разбивается на тонкие струи и растекается по перегородкам, на которых происходит выделение растворенного в масле газа. Чистое масло, скапливающееся в нижней части газоотделителя, через гидрозатвор направляется в бак, а выделяющийся из масла газ отводится в атмосферу через свечу.
Рис.11. Система уплотнения нагнетателя Н-370-18:
АМ-гидроаккумулятор масла; ПК-поплавковая камера; РПД-регулятор перепада давлений; МНУ-маслонасосы уплотнения; СП-сигнализатор помпажа; ГО-газоотделитель
Для уменьшения уноса масла из маслосборной камеры в сторону колеса нагнетателя и далее в газопровод из поплавковой камеры отводят небольшое количество газа во всасывающий патрубок нагнетателя. Количество отводимого газа регулируют дросселем. В результате образуется поток газа, который увлекает масло из маслосборной в поплавковую камеру. Фильтр, установленный в верхней части поплавковой камеры, препятствует уносу масляных паров во всасывающую трубу нагнетателя. На случай засорения фильтра вокруг него предусмотрен обвод через вентиль.
Чтобы масло в поплавковой камере не переохлаждалось, особенно в зимнее время, в середину лабиринтного уплотнения добавляется более теплый газ из нагнетательного патрубка. Количество этого газа регулируют вентилем.
Индикация приближения режима работы нагнетателя к помпажной границе осуществляется сигнализатором помпажа. Импульсом для срабатывания сигнализатора является измерение соотношения перепада давлений на всасывающем конфузоре и перепада давлений на нагнетателе. Зона помпажа характеризуется малыми перепадами давления на конфузоре при больших перепадах давления на нагнетателе.
В системе регулирования нагнетателя имеется также реле осевого сдвига ротора. Масло для реле поступает из маслосистемы турбоагрегата с давлением 0,5 МПа, которое поддерживается специальным регулятором давления «после себя».
Работа системы
Работа системы поддержания перепада «масло-газ» на уплотнениях осуществляется следующим образом. Когда нагнетатель не работает и не заполнен газом, запускается один из винтовых электронасосов. Происходит заполнение гидроаккумулятора маслом. Шариковый и поплавковый клапаны в верхней части гидроаккумулятора не препятствуют вытеснению воздуха через уплотнительную камеру в нагнетатель и далее через открытую свечу в атмосферу. Шарик не может потоком воздуха подняться вверх и прижаться к седлу, а поплавок, находясь внизу, также удерживает свой клапан в открытом состоянии. Пока идет заполнение гидроаккумулятора, отверстие для слива масла в регуляторе перепада перекрыто, потому что давление масла за насосом еще мало и не в состоянии преодолеть натяжение пружины регулятора. После заполнения гидроаккумулятора сначала закрывается поплавковый клапан, а затем и шариковый. Последний закрывается, поскольку поток масла способен подхватить шарик и прижать его к седлу. Давление за насосом начинает расти, мембрана регулятора перепада переставляет вверх золотник, открывается сброс масла из линии от нагнетания винтовых насосов. С ростом давления масла увеличиваются протечки через зазоры торцевого уплотнения. Протекающее масло поступает в поплавковую камеру и далее через газоотделитель в бак. При нормально работающих уплотнениях заполнение поплавковой камеры происходит довольно медленно (примерно 1 сут.). При отсутствии избыточного давления газа в полости нагнетателя давление уплотняющего масла достигает 1,2 МПа, что регулируется дроссельным винтом регулятора. По мере повышения давления газа мембрана регулятора смещается вниз, золотник прикрывает свое сливное отверстие, и давление масла за насосом повышается. Благодаря наличию пружины в регуляторе давление масла будет всегда больше давления газа на 0,1-0,3 Мпа. Установка поплавкового клапана исключает образование газовой подушки в гидроаккумуляторе и обеспечивает быстрое его заполнение при пусках.
О качестве работы уплотнения можно судить по интенсивности поступления масла в поплавковую камеру. С этой целью закрывают вентиль на линии выпуска масла в газоотделитель и наблюдают по указателю уровня, как быстро набирается масло в поплавковой камере. Работа уплотнения считается нормальной, если подъем уровня на 10 мм произойдет за время не менее 20 мин.