Техническое обслуживание турбины MS5002E

Введение

В настоящее время большая  часть газоперекачивающих агрегатов исчерпала свой срок службы, и в эксплуатацию вводят новые ГТУ, такие как ГТК-10И с двигателем MS 3002, ГТК-25И с двигателем MS 5002, Siemens SGT-700 – с двигателем 29 МВа и ГПА- 32 «Ладога» с двигателем мощностью 32 МВа и двигателем MS 5002Е производства компании General Electric. В связи с эти применяется и разрабатывается техническое обслуживание для нормальной работы этих агрегатов.

Техническое обслуживание –  это комплекс работ для поддержания

работоспособности оборудования между ремонтами. Техническое обслуживание предусматривает периодическое проведение осмотров и регламентных работ, таких как регулировка, очистка, замена фильтрующих элементов, продувка и т. д. В задачи технического обслуживания входит также контроль режимов работы, соблюдение правил эксплуатации, инструкций фирм-изготовителей и инструкций по эксплуатации оборудования. Техническое обслуживание проводится без нарушения технологического режима компрессорной станции на работающих или

 резервных агрегатах. Далее рассмотрим более подробно ТО Газовой турбины  MS 5002Е и ЦБН  400 СПЧ1.38/76-32С  входящие в состав ГПА- 32 «Ладога».

 

 

 

 

 

 

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ГТУ

 

Следующие факторы имеют  наибольшее влияние на ресурс частей любого

агрегата:

- Вид топлива

- Частота запусков

- Рабочий цикл

- Условия окружающей среды

- Приёмы выполнения технического  обслуживания

Топливо

Влияние вида топлива на ресурс частей связан с энергией излучения, выделяющейся в процессе сгорания. Поэтому природный газ, который не требует распыления, имеет наименьший уровень энергии излучения и обеспечивает самый долгий ресурс частей. Наличие загрязнений в топливе также влияет на интервалы технического обслуживания. Загрязнения в топливном газе могут привести к эрозии или коррозии регулирующих клапанов и топливных форсунок. Газовое топливо с содержанием водорода является очень химически активным топливом, поэтому в форсунках и жаровых трубах камер сгорания можно ожидать наличия сильных

термических эффектов.

 

Частота запусков

Каждый останов и запуск газовой турбины подвергает тракт горячих газов значительному воздействию термических циклов. Системы управления конструируются и настраиваются таким образом, чтобы свести к минимуму этот эффект. Тем не менее, газовая турбина, на которой часто выполняются пуски и остановы, демонстрирует сокращённый ресурс деталей по сравнению с аналогичной установкой, работающей в постоянном режиме.

Аварийные остановы (отключения по нагрузке) влияют на ресурс

частей и интервалы  технического обслуживания. Это связано  с увеличенным диапазоном напряжений в результате таких операций по сравнению с обычной последовательностью останова, когда температура горения снижается постепенно.

 

Циклы нагрузки

Нормальная последовательность нагружения и снятия нагрузки постепенно увеличивает и понижает температуру горения в целях уменьшения термических переходных воздействий на части

газовой турбины. Однако иногда, особенно в турбогенераторных агрегатах, нагружение и снятие нагрузки могут происходить быстрее. Такие резкие изменения нагрузки, как её увеличение (т.е., набор нагрузки), так и уменьшение (т.е., сброс нагрузки), приводят к появлению температурных градиентов и, следовательно, влияют на ресурс частей. В частности, на срок службы вала НД сильно влияют:

1. Величины скорости вращения, достигаемые во время

изменения нагрузки;

2. Остаточная нагрузка  после её изменения

 

Условия окружающей среды

Окружающий воздух может  быть загрязнён твёрдыми частицами,

жидкостями или газами. Как правило, количество загрязнителей очень мало (обычно измеряется в частях на миллион), однако с учётом больших масс воздуха, потребляемых турбинами, становится очевидным, что общее количество засасываемых загрязнителей может быть существенным.

Взвешенные в воздухе  загрязнители, такие как пыль, соль и масло, могут привести к засорению, эрозии и коррозии лопаток компрессора. Кроме того, загрязнители во входящем воздухе также могут привести к эрозии или коррозии частей тракта горячих газов и (или) повреждению из-за засорения охлаждающих каналов. Засорение осевого компрессора может быть вызвано частицами пыли, а также засасыванием масляного тумана, дыма, морской

соли и промышленных испарений. Твёрдые частицы и (или) капли воды, попадающие в компрессор, могут вызвать значительную эрозию лопаток.

Опыт эксплуатации показал, что в экстремальных условиях коррозия может возникать на лопатках компрессора и поверхностях ротора. Основной причиной этого является наличие агрессивных химических веществ во влажной среде, с конденсацией на поверхностях лопаток. В таких условиях на лопатках статора и ротора может наблюдаться, помимо увеличения степени шероховатости поверхности, также явление точечной коррозии, которая снижает усталостную прочность лопатки и является потенциальной причиной развития трещин. Наличие влаги также увеличивает скорость

распространения трещин в  лопатке, если имеются дефекты.

Описанный выше механизм может  привести к отрыву профильной

части с последующим повреждением компрессора в результате удара.

Наблюдения продемонстрировали, что вынос частиц из испарительного охладителя, конденсация во впускном охладителе и засорение впускной системы также могут вызвать описанные выше эффекты коррозии и эрозии.

Поэтому необходимо тщательно  оценивать установку таких систем и обязательно предотвращать унос капель воды потоком. Засорение, шероховатость поверхности и изменение контуров поверхности также ведут к уменьшению потока воздуха через компрессор и КПД, что, в свою очередь, снижает мощность турбины и общий термический КПД. Фактически, ухудшение состояния осевого компрессора обычно является главной причиной снижения мощности и КПД турбины. Как правило, влияние засорения на рабочие характеристики может быть минимизировано выполнением автономной промывки компрессора. Эрозия и коррозия лопаток ведут к неустранимому ухудшению рабочих характеристик. Части в тракте горячих газов могут также пострадать от эрозии, вызванной твёрдыми

абразивными частицами (такими как песокили минеральная пыль), и коррозии из-за засасывания коррозийных металлических частиц. Существует четыре таких металла, которые представляют наибольшую опасность: натрий, калий, ванадий и свинец (типичным случаем является наличие

натриевой соли в морской  среде). Эти металлы после соединения с серой и (или) кислородом во время горения осаждаются на поверхностях тракта горячих газов. Это вызывает разрушение защитной оксидной плёнки, поэтому такие части окисляются в несколько раз быстрее. Загрязнители

можно обнаружить в топливе, воде или паре, а также во всасываемом воздухе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПРАКТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ГТУ

 

Техническое обслуживание  основываются на предыдущем опыте и может оказаться очень полезным при составлении программы технического обслуживания. По мере накопления данных по фактической работе установки следует выполнять корректировку циклов инспекций, как

следующий шаг составления  тщательно продуманной программы.

В целях сокращения времени  простоев хорошее планирование

обслуживания требует  предусматривать наличие запасных частей,

новых или прошедших восстановительный  ремонт, которые можно будет установить вместо рабочих частей. Снятые части можно отремонтировать позднее, не увеличивая время простоя. Для обеспечения оптимальной работы газовой турбины должен иметься минимальный набор запасных частей, который может быть использован в ходе рабочей инспекции. Заранее

определённый центральный  склад может содержать запасные

части, достаточные для  проведения плановой инспекции. Многие эксплуатанты ГТУ хранят основные запасные части на объекте, понимая, что наличие этих частей сводит к минимуму время, требующееся для крупных ремонтов.

Программа планового технического обслуживания прогнозирует потребности оборудования и разрабатывается с учётом потребностей системы в отношении использования, надёжности и расходов.

 

 

 

 

 

 

 

3. ВИДЫ ИНСПЕКЦИЙ ГТУ

Инспекции могут быть в  общем смысле классифицированы как

инспекции на работающей установке  и на остановленной установке.

Инспекции на работающей установке  выполняются во время запуска и работы установки. Эти инспекции дают представление об общем состоянии ГТУ и относящегося к ней оборудования.

Инспекции на остановленной  установке выполняются в то время, когда установка не работает. Эти инспекции требуют разборки турбины в различной степени.

Надёжность запуска турбины  может быть повышена путём проведения инспекции «периода простоя», пока установка находится в остановленном состоянии.

Инспекции на остановленной  установке, которые должны

выполняться на ГТУ («от фланца до фланца»):

- осмотр с использованием  бороскопа;

- осмотр системы сжигания  топлива;

- осмотр тракта горячих  газов;

- основная инспекция.

 

Контроль с помощью  бороскопа:

Квалифицированный персонал проверяет общее состояние внутренних компонентов газовой турбины (включая детали трактов горячих газов, лопатки компрессора и т. д.) с использованием соответствующего бороскопического оборудования без необходимости демонтажа газовой турбины.

Такой контроль необходим  для оценки состояния главных  компонентов после первого периода  работы - ввода в действие.

 

 

Контроль системы сгорания (CI):

C.I. включает проверки  топливной форсунки (форсунок), запальной  свечи (свеч), детектора (детекторов) пламени, жаровой трубы (труб), пламяперекидного патрубка (патрубков) и переходного отсека (отсеков).

 

Контроль тракта горячих  газов (HGPI):

Контроль тракта горячих  газов включает осмотр деталей, которые  были проинспектированы в процессе контроля системы сгорания и, кроме того, осмотр сопел и лопаток турбины.

Общий осмотр (MI):

Общий осмотр предполагает контроль всех главных компонентов  газовой турбины, включая компоненты тракта горячих газов, лопатки осевого компрессора, ротор (роторы), подшипники и корпус.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГРАФИК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ MS5002E

 

Таблица 4.1- График технического обслуживания двигателя MS5002E

(*) Этот контроль с помощью  бороскопа должен быть выполнен для всего механизма, причем надо обратить особое внимание на компоненты системы сгорания. На основе результатов контроля с помощью бороскопа может быть принято решение о проведении контроля системы сгорания.

(**) На основании данных  по первому периоду работы  и результатов предыдущих осмотров  этот контроль HGPI может быть заменен общим осмотром.

– Примечание 1: вышеприведенные  интервалы относятся к стандартным  рабочим состояниям (природный газ, нормальная последовательность запуска/останова и нагружения / снятия нагрузки).

– Примечание 2: контроль с  помощью бороскопа должен выполняться либо с полугодовым интервалом, либо совместно с CI и HGPI в зависимости от того, какое из этих событий наступит раньше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. НЕКОТОРЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И ИХ УСТРАНЕНИЕ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ MS5002E

 

Таблица 5.1 - Неисправностей их причин иустранения

НЕИСПРАВНОСЬ	ВОЗМОЖНАЯ ПРИЧИНА	ЭФФЕКТ И/ИЛИ ТРЕБУЕМОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО ОПЕРАТОРА	ЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ
1.Нарушение осевого смещения ротора	а. Неисправность датчика смещения б. Неисправность упорного подшипника	а.Проверьте исправность датчика. б.Проверьте упорный подшипник на предмет обнаружения неисправности.	Сигнализации отключение
2.Чрезмерная вибрация или неисправность в системе	а. Уровень вибрации (скорости) в одном или нескольких подшипниках газовой турбины достиг аварийного уровня б. Разомкнутые или короткозамкнут ые датчики или соединительные провода	а. Блок может работать и  при аварийном уровне, но это указывает на изменение отклонения от оригинального уровня, и это изменение  может продолжать увеличиваться. б. Замените или отремонтируйте датчики или соединительные провода как можно скорее.	Только сигнализация
3.Сильные пульсации в камере (камерах) сгорания	а. Неисправность в системе управления сгоранием б. Неисправность клапана (клапанов) системы управления газа	а. Проверьте качество ремонта системы управления сгоранием. б. Проверьте, отремонтируйте или замените клапан управления подачи газа.	Отключение Отключение