Система маслоснабжения двигателя ГТК-10-4

Система маслоснабжения (Рис.5.1) обеспечивает смазку подшипников агрегата, подачу масла на уплотнение и реле осевого сдвига нагнетателя на рабочих режимах, а также в периоды пуска и остановки агрегата.

В установке ГТК-10-4 применяется единая циркуляционная система подвода масла к подшипникам и уплотнениям, что дает возможность использовать один маслобак, общие фильтры и маслоохладители для всей системы маслоснабжения. Применение общей системы снабжения маслом подшипников агрегата и уплотнений нагнетателя снижает затраты на обслуживание и ревизию маслосистемы, повышает ее эксплуатационную надежность.

Система маслоснабжения включает в себя:

- главный масляный насос (ГМНС);

- пусковой маслонасос смазки (ПМНС);

- резервный маслонасос (РМНС);

- сдвоенный обратный клапан (КОС);

- инжектор ГМНС;

- регулятор давления "после себя" (РД);

- маслоохладитель (МО);

- фильтр тонкой очистки масла (ФТО);

- подогреватель масла.

Работа системы

Подача масла к подшипникам агрегата на рабочих режимах производится главным насосом центробежного типа. Масло, забираемое насосом из бака, редуцируется регулятором давления "после себя", охлаждается, фильтруется и с требуемым избыточным давлением поступает на смазку подшипников и к насосам уплотнения. Из линии смазки подшипников турбины осуществляется также подвод масла к импульсному насосу регулятора скорости – импеллеру. Отработанное масло из подшипников собирается в сливной коллектор и самотеком возвращается в маслобак.

Все основное оборудование системы маслоснабжения (за исключением маслоохладителя) смонтировано на раме, которая одновременно является резервуаром для масла. Емкость рамы-маслобака примерно 8 т. Внутренняя полость рамы разделена перегородками на отсеки грязного и чистого масла, между которыми установлены три сдвоенных сетчатых фильтра. Фильтры входят в обоймы и вдвигаются в бак через люк, закрываемый крышкой. Благодаря тому что фильтры установлены по два последовательно, имеется возможность поочередной чистки фильтров в процессе эксплуатации. Все масло, сливаемое из подшипников и системы регулирования, попадает в грязный отсек, в котором на пути масла установлены воздухоотделительные камеры. Для уменьшениявспенивания масла сливные отверстия расположены ниже уровня масла в раме и отделены от воздухоотделительных камер перегородками, протекание через которые также способствует отделению воздуха. Основная часть воздуха удаляется из масла в воздухоотделительных камерах, для установки которых имеются люки, закрытые крышками. Из чистого отсека масло, прошедшее через сетчатые фильтры, забирается насосами. На верхнем листе рамы имеется несколько люков, служащих для чистки внутренней полости бака, а также люк для установки пускового масляного насоса.

Контроль уровня масла в маслобаке осуществляется дистанционно, а также местным указателем поплавкового типа. Заливка масла в бак производится только в грязный отсек.

Главный масляный насос центробежного типа установлен непосредственно на валу турбины высокого давления. Непосредственный привод главного насоса от вала агрегата наиболее надежен, так как обеспечивает бесперебойную подачу масла независимо от внешних источников энергоснабжения. Однако центробежные насосы не обладают свойствами самовсасывания, если они расположены выше маслобака. Для создания необходимого подпора на входе в колесо во всасывающем трубопроводе насоса установлен инжектор, к соплу которого подводится масло из нагнетания того же насоса.

Подача масла при пуске и остановке агрегата производится пусковым маслонасосом смазки, который размещен на верхней крышке маслобака. Пусковой маслонасос центробежного типа погружен в отсеке чистого масла, приводится во вращение асинхронным электродвигателем переменного тока, обеспечивает подачу масла в систему в количестве 30 кг/с при давлении 0,55 МПа.

На линиях нагнетания главного и пускового маслонасосов расположен сдвоенный обратный клапан, после которого масло разделяется на два потока: к маслоохладителю через регулятор давления "после себя" и к соплу инжектора главного насоса. Регулятор поддерживает давление на входе в маслоохладитель в пределах 0,4-0,6 МПа.

Масло, протекающее по трубкам маслоохладителя, охлаждается воздухом, продуваемым между ними электровентиляторами. Охлажденное и очищенное в фильтрах масло поступает на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя и к насосам системы уплотнения нагнетателя, а также после дополнительного редуцирования в регулируемых дросселях на смазку подшипников турбины и к импеллеру.

При снижении давления масла в системе при неисправности главного или пускового маслонасосов включается резервный маслонасос. Он обеспечивает подачу масла к подшипникам турбины и нагнетателя, пока агрегат аварийно останавливается.

Резервный маслонасос шестеренчатого типа с приводом от электродвигателя постоянного тока имеет две ступени. Первая ступень производительностью 6,9 кг/с при давлении в нагнетании 0,1 МПа подключена к маслопроводу смазки низкого давления 0,08-0,12 МПа. Вторая ступень производительностью 0,8 кг/с подает масло с давлением

0,5 МПа на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя.

Перед запуском агрегата производится подогрев масла до температуры не менее 30°С. Для этого масло пропускается через подогреватель,в котором циркулирует горячая вода.

Рис. 5.2. Система маслоснабжения:

ГМНС-главный маслонасос смазки; ФТО-фильтр тонкой очистки масла; РМНС-резервный маслонасос смазки; МО-маслоохладитель;

РД-регулятор давления; ПМНС-пусковой маслонасос смазки;

АМ-гидроаккумулятор; КОС-клапан обратный сдвоенный; МБ-маслобак; МНУ-маслонасос уплотнения

Параметры работы системы

Уровень масла в баке должен быть на 100 мм ниже верхнего листа рамы-маслобака. Уровень в гидрозатворе переливного устройства должен поддерживаться около 400 мм.

Разряжение в полости рамы-маслобака должно быть не менее 120 мм вод.ст. при работе агрегата.

Температура масла в системе (на выходе маслоохладителей) должна поддерживаться в пределах 30-50 °С.

Перепад давлений на фильтрах тонкой очистки масла должен быть поддерживаться в пределах 30-50 °С.

Перепад давлений на фильтрах тонкой очистки масла должен быть не более 0,04 МПа.

Давление масла на смазку подшипников турбины при работе пускового или главного маслонасосов-не менее 0,06 МПа. При работе резервного насоса-более 0,04 МПа.

Давление масла на смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя при работе пускового или резервного маслонасосов-не менее 0,4МПа. При работе главного насоса-более 0,45 МПа.

Давление масла после инжектора главного маслонасоса должно быть около 0,05 МПа.

УЗЛЫ СИСТЕМЫ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ

Главный маслонасос

Главный масляный насос центробежного типа с непосредственным приводом от вала турбокомпрессора смонтирован в корпусе переднего подшипника газотурбинной установки (Рис. 5.3.).

Корпус, изготовленный из литой стали, составлен из двух половин. Нижняя половина укреплена внутри картера переднего подшипника компрессора. Колесо закрытого типа с фрезерованными лопатками скрепляется с покрывающим диском заклепками, проходящими через тело лопаток. Удерживается колесо насоса на валу с помощью шпоночного соединения и прижимной гайки-обтекателя.

Уплотнение насоса от протекания масла из нагнетательной камеры во всасывающую и по валу в картер подшипника производится двумя кольцевыми втулками плавающего типа. Внутренние поверхности втулок залиты баббитом. Кольцевые втулки фиксируются от поворота штифтами, входящими в выемки на горизонтальном разъеме корпуса насоса.

Рис. 5.3. Главный маслонасос смазки:

1-литое колено; 2-втулка; 3,6-кольцевые втулки; 4-покрывающий

диск; 5-рабочее колесо; 7-шпонка; 8-гайка-обтекатель; 9-корпус.

Рис. 5.4. Зависимость напора главного маслонасоса от частоты вращения вала турбокомпрессора

Масло к насосу подводится через литое колено. Организацию потока во всасывающем патрубке насоса непосредственно перед входом масла в колесо осуществляют осевые направляющие лопатки, размещенные во втулке.

Инжектор главного маслонасоса

Для обеспечения нормальной работы главного масляного насоса необходимо во всасывающем патрубке поддерживать избыточное давление. С этой целью во всасывающем трубопроводе установлен струйный насос-инжектор (Рис.5.5.), который поддерживает на входе в колесо избыточное давление 0,02-0,1МПа. К соплу инжектора подводится масло из нагнетания того же насоса.

Рис. 5.5. Инжектор главного маслонасоса:

1-приемный патрубок; 2-сопло; 3-горловина; 4-труба

Приемный патрубок инжектора расположен на раме-маслобаке ниже минимального уровня масла в баке. Струя масла, вытекая с большой скоростью из сопла, засасывает из бака дополнительное количество масла и направляет его в ступенчатый диффузор, составленный из горловины и трубы. При выходе масла из горловины в трубу скоростной напор преобразуется в статический, вследствие чего и создается избыточное давление во всасывании главного насоса, необходимое для его бесперебойной работы.

Пусковой маслонасос смазки

Пусковой маслонасос (Рис.5.6.) обеспечивает подачу масла при пуске и остановке газоперекачивающего агрегата. Насос центробежного типа с

приводом от асинхронного электродвигателя переменного тока смонтирован на верхней крышке маслобака. Сам насос погружен в маслобак. Расчетная производительность насоса 2000 л/мин при давлении нагнетания 0,55 МПа.

Вертикальный вал насоса соединяется с валом приводного электродвигателя кулачковой муфтой.

Рис. 5.6. Пусковой маслонасос смазки:

1-уплотнительная втулка; 2-гайка-обтекатель; 3-корпус; 4-колесо

насоса; 5,6-вкладыши; 7-вал насоса; 8-рама; 9-электродвигатель;

10-труба

Корпус насоса имеет форму улитки и состоит из двух половин с вертикальным разъемом. Всасывающая камера корпуса в виде конфузора со встроенным инжектором обеспечивает плавный вход масла на колесо насоса. Колесо с фрезерованными лопатками скреплено заклепками с покрывающим диском и насажено на вал. Колесо, закрепленное на валу шпонкой и гайкой-обтекателем, имеет упорный гребень, которым передает осевое усилие на упорный вкладыш. Вращение вала насоса происходит во вкладышах уплотнительной втулки плавающего типа. Внутренние поверхности вкладышей и втулки залиты баббитом. Уплотнение насоса от перетекания масла из нагнетательной камеры во всасывающую и по валу производится за счет малых зазоров в подшипнике и втулке.

Сдвоенный обратный клапан

Сдвоенный обратный клапан предназначен для плавного подключения к системе маслоснабжения главного масляного насоса при пуске газоперекачивающего агрегата и пускового маслонасоса смазки во время остановки агрегата.

Сдвоенный обратный клапан (Рис.5.7.) собран в сварном тройниковом корпусе. В корпус запрессована букса с шестью продольными отверстиями в средней части. Подключение насосов к системе маслоснабжения осуществляется за счет открытия поршнем проходных сечений в отверстиях буксы со стороны насоса, развивающего большее давление нагнетания. Перемещение поршня происходит под действием усилий, возникающих за счет разности давлений нагнетания работающих насосов.

Рис. 5.7. Сдвоенный обратный клапан:

1-корпус; 2-букса; 3-поршень; 4-седло

Когда включен пусковой насос, а давление масла за главным насосом мало, поршень смещен до упора в уступ буксы. Как только давление нагнетания главного насоса станет больше давления за пусковым, поршень начнет перемещаться, открывая сечение для прохода масла от главного насоса. Расход масла, поступающего в систему от пускового насоса, сокращается. С дальнейшим увеличением частоты вращения главного насоса поршень смещается до упора в седло. Сечение для прохода масла от пускового насоса полностью закрыто, и система автоматического управления отключает питание электродвигателя пускового маслонасоса смазки при давлении за главным насосом 0,75 МПа.

Регулятор давления "после себя"

Регулятор давления "после себя" (Рис.5.8.) поддерживает примерно постоянное давление в системе маслоснабжения при изменении рабочих режимов газоперекачивающего агрегата.

Рис. 5.8. Регулятор давления масла “после себя”:

1-корпус; 2-золотник; 3-букса; 4-крышка; 5,8-тарель; 6-болт;

7-пружина; 9-упор

Регулятор собран в сварном корпусе, в расточке которого запрессована букса с отверстиями для прохода масла. Внутри буксы перемещается золотник, нагруженный через тарелку и упор пружиной. Вверхней части буксы и корпуса имеются отверстия для дренирования в маслобак масла, просочившегося по зазору между золотником и буксой в полость пружины.

Вступает в работу регулятор при давлении в системе 0,4-0,45 МПа. Под действием усилия от давления на выходе регулятора золотник смещается с упора в корпусе, сжимая пружину, и прикрывает проходное сечение через отверстия. С этого момента регулятор поддерживает примерно постоянное давление за собой при изменении давления масла от главного масляного насоса. Золотник совершает полный рабочий ход, когда давление за регулятором превышает 0,65 МПа, и становится на упор в трубу, приваренную к крышке. Отверстия перекрываются, и масло от насоса проходит в систему только через нерегулируемые отверстия. При нормальной работе регулируемые окна не перекрываются и максимальное давление, которое поддерживается в системе, ниже 0,6 МПа.

Маслоохладитель

Установка воздушных маслоохладителей смонтирована за пределами машинного зала, на открытом воздухе, она обеспечивает подачу масла к подшипникам агрегата с температурой 35-50°С при колебаниях температуры окружающего воздуха в пределах -55 - +40°С, поэтому для работы в зимнее время года аппараты воздушного охлаждения масла оборудованы электрическим подогревом.

Аппарат состоит из трех одинаковых секций с жалюзийным механизмом и двумя электрокалориферами, расположенными под нижней обшивкой секций. В нижней обшивке, объединяющей секции между собой, установлено шесть одинаковых жалюзи с индивидуальным ручным приводом. Каждый из шести вентиляторов имеет верхние отдельные жалюзи с индивидуальным ручным приводом.

Охладительные элементы, каждый из которых набран из оребренных трубок, имеют по маслу два хода по отношению к потоку воздуха. Теплообменные элементы выполнены из алюминиевых сплавов. На одной стороне охладительного элемента расположена камера с двумя подсоединительными патрубками, разделенная по всей длине на две части, другая сторона снабжена поворотной камерой. На поворотной камере имеется воздушник для удаления воздуха из трубного пространства.

Охладительные секции крепятся к раме штифтами только с одной стороны, чем гарантируется свободное расширение секций при нагревании.

Коробка вентиляторов разделена в середине перегородкой на две части. Оба вентилятора можно включать независимо друг от друга.

Поддержание температуры масла смазки на выходе из маслоохладителя в зависимости от температуры наружного воздуха осуществляется изменением расхода воздуха через секции аппарата путем последовательного включения или отключения вентиляторов и изменения положения жалюзи.

Фильтр масляный

В блок фильтров тонкой очистки масла входят два полнопоточных фильтра: рабочий и резервный. Блок смонтирован на общей сварной раме. Обвязка фильтров трубопроводами и арматурой позволяет производить переключения фильтров на работающем агрегате при загрязнении рабочего фильтра.

Рис. 5.9. Фильтр тонкой очистки масла:

1-заглушка; 2-пружина; 3-стакан; 4-фильтрующий элемент;

5-корпус; 6-труба

Фильтр (Рис.5.9.) состоит из следующих основных сборочных единиц и деталей: корпуса, фильтрующих элементов, которые надеваются на трубу, фиксируются этой трубой и стаканом и прижимаются при закрытии заглушки пружинами.

При включении фильтра в маслосистему масло поступает через входной патрубок и заполняет пространство между корпусом и наружной поверхностью фильтрующего элемента, проходит через фильтрующий элемент и выходит из внутренней его полости через выходной патрубок вмаслосистему. Посторонние включения, находящиеся в масле, задерживаются на наружной поверхности фильтрующего элемента.

Для слива масла и отстоя при замене фильтрующих элементов, а также для выпуска воздуха при заполнении фильтра предусмотрены специальные отводы с запорными вентилями. На трубопроводах входа и выхода масла установлены манометры для измерения перепада давлений на фильтре.

Система отсоса масляных паров

Выделение масляных паров в помещение машинного зала через зазоры подшипников предотвращается удалением их из рамы-маслобака и всех картеров подшипников отсасывающим устройством, которое подсоединено к воздушной полости рамы-маслобака. Пары масла и воздух подаются отсасывающим устройством в сепаратор, из которого выделенное масло стекает в раму-маслобак, а воздух выбрасывается в выхлопной газопровод турбины. На линии слива масла из сепаратора установлен гидрозатвор высотой 1 м.

Отсасывающее устройство по конструкции и принципу действия аналогично инжектору главного маслонасоса. Эффект эжекции достигается за счет воздуха, отбираемого после четвертой ступени компрессора.

Циклонный сепаратор обеспечивает разделение масла и воздуха и представляет собой аппарат цилиндрической формы, состоящий из сварного корпуса с донышком, сварной трубы и сетки, свернутой в виде конуса и вставленной в раструб трубы. Труба установлена внутри корпуса и закреплена фланцем.

Сепарация масла осуществляется за счет тангенциального подвода масловоздушной смеси к корпусу сепаратора. Масло по стенкам стекает и через отверстие в донышке по трубопроводу, присоединенному к фланцу, отводится в раму-маслобак. Поток воздуха через фильтрующую сетку поступает в трубку и уходит в выхлопной газопровод турбины.

Резервный маслонасос смазки

Резервный маслонасос смазки снабжает маслом подшипники турбины и опорно-упорный подшипникнагнетателя во время аварийной остановки агрегата. Привод насоса - от электродвигателя постоянного тока.

Резервный (Рис.5.10.) насос имеет две ступени давления с общим всасыванием. Корпус насоса и электродвигатель установлены на литой раме, которая крепится к фундаменту. В корпусе насоса размещены два параллельных вала, ведущий и ведомый, с двумя парами шевронных шестерен. Каждая пара шестерен, находящихся в зацеплении, образует ступень давления. Ступени давления в насосе разделены диафрагмой, зажатой между корпусом и крышкой насоса. Шестерни ступени низкого давления выполнены как одно целое соответственно с ведущим и ведомым валами, имеющими шейки под подшипники. Ведущий вал снабжен также хвостовиком под полумуфту. Шестерни ступени высокого давления насажаны на ведущий и ведомый валы и закреплены шпонками.

Рис. 5.10. Резервный маслонасос:

1-рама насоса; 2-электродвигатель; 3-ведущий вал; 4-уплотнительный манжет; 5-корпус; 6-ведомый вал; 7-диафрагма; 8-крышка; 9-шестерня ступени высокого давления; 10-шпонка

Вращение валов происходит в подшипниках, которые запрессованы в гнезда корпуса и крышки насоса. Внутренняя поверхность подшипников залита баббитом. Подвод масла на смазку шеек валов, а также отвод масла производятся по специальным канавкам в корпусе и крышке насоса.

Уплотнение в корпусе между полостями нагнетания и всасывания достигается за счет малых зазоров между корпусом и шестернями. Уплотнение ведущего вала на выходе хвостовика из корпуса насоса осуществляется резиновыми манжетами с пружинными кольцами.