Сооружение и ремонт ГПА
ВВЕДЕНИЕ
Компрессорная станция представляет собой достаточно сложный комплекс сооружений, от слаженности и надежности работы которого во многом зависят эксплуатационные показатели всего магистрального газопровода.
Экономичность работы оборудования КС повышается в результате следующих мероприятий:
поддержание режима с максимальным давлением на выходе КС;
снижение рабочей температуры технологического газа на выходе КС;
повышение коэффициента загрузки ГПА;
контроль и уменьшение гидравлических сопротивлений технологических коммуникаций, установка очистки и охлаждения газа (своевременная очистка, предупреждение гидратообразования, включение в работу требуемого числа аппаратов);
предупреждение эрозионного износа технологического оборудования;
сокращение числа плановых и вынужденных остановок и пусков ГПА;
контроль и восстановление при ремонтах паспортных характеристик оборудования;
внедрение модернизаций оборудования, улучшающих его технико-экономические показатели.
В состав компрессорной станции входят следующие объекты и системы:
установки очистки и охлаждения газа;
технологические трубопроводы с установленной на них запорной арматурой;
компрессорные цеха с установленными газоперекачивающими агрегатами;
системы подготовки топливного, пускового и импульсного газа;
система маслоснабжения станции;
системы пожаротушения;
электрические устройства, КИПиА;
узлы подключения цехов к газопроводам.
Задачами компрессорной станции являются:
выполнение плана транспорта газа;
обеспечение надежной, экономичной и бесперебойной работы газоперекачивающих агрегатов и вспомогательного оборудования в заданном режиме;
контроль планомерного проведения химической лабораторией анализа масла и других реагентов, периодической проверки загазованности по объектам КС;
проведение технических освидетельствований сосудов, работающих под давлением и грузоподъемных механизмов;
проведение испытаний трубопроводов с установленной на них запорной арматурой в соответствии с действующими нормами и правилами;
соблюдение и контроль выполнения правил технической эксплуатации магистральных газопроводов, правил безопасности при эксплуатации магистральных газопроводов, правил пожарной безопасности в газовой промышленности, производственных инструкций оборудования;
проведение ремонтных и профилактических работ,
проведение модернизации установленного оборудования;
организация производственной учебы персонала по повышению квалификации;
ведение отчетной и оперативной технической документации по эксплуатации, наладке и испытанию основного и вспомогательного оборудования, оформление первичной документации по учету рабочего времени;
своевременное представление руководству ЛПУ заявок на запасные части, инструмент, спецодежду и вспомогательные материалы и ведение учета их наличия и расхода;
проведение работ по рационализации и изобретательству и внедрение принятых предложений;
контроль ведения технологических процессов, оперативное выявление и устранение причин их нарушений;
обеспечение технического надзора и контроля за строительно-монтажными и пуско-наладочными работами;
проведение ремонтно-профилактических работ по ликвидации аварий.
5
Перечень уловных обозначений и сокращений.
А - аварийный сигнал
АВОМ- аппарат воздушного охлаждения масла
АЗС - автомат защиты сети
АО - аварийные останов
БПТГ - блок подготовки топливного газа
ВЗ Ста- воздушная заслонка стартера
ВКУ - видеоконтрольное устройство
ВНА - входной направляющий аппарат
ВОУ - воздухоочистительное устройство
ВТ - высокая температура
ВТЗ - высокая температура запуска
ВУ - выходное устройство
ГВТ - газовоздушный тракт
ГГ - газогенератор
ГКС - газокомпрессорная станция
ГПА - газоперекачивающий агрегат
ГТД - газотурбинный двигатель
ГТУ - газотурбинная установка
ГТЭС - газотурбинная электростанция
З - запуск
КВОУ - комплексное воздухоочистительное устройство
КЗ - короткое замыкание
КПВ - клапан перепуска воздуха
КПВЗ - клапан перепуска воздуха на запуске
КПГ - клапан перепуска газа
КС - камера сгорания
КШТ - кожух шумотеплоизолирующий
Н - нагнетатель
НА - направляющий аппарат
НО - нормальный останов
О - останов
ОК - особый контроль
ОНА - нулевой направляющий аппарат
П - предупреждение
ПДК - предельно-допустимая концентрация
ПК - повышенная концентрация
ПДК - пульт контроля, диагностики и технологического
управления двигателем
ПКУ - пульт контроля и управления оператора
ПОС - противообледенительная система
РЗК - регулирование зазоров компрессора
РЗТ - регулирование зазоров турбины
РЛ - рабочая лопатка
РО - регламент обслуживания
РЭ - руководство по технической эксплуатации
РЭД - регулятор электронный двигателя
СА - сопловой аппарат
САУ - система топливопитания и автоматического управления
СВК - система встроенного контроля
СЗ Ста- стендовая заслонка стартера
СЗТР - система защита свободной турбины от раскрутки
СК - стопорный клапан
СПЗ - система противопожарной защиты
Сс Ста - сигнализатор стружки стартера
СТ - свободная турбина
Ста - стартер воздушный
ТО - техническое обслуживание
Ш - холодная прокрутка
ЦВ Ста- центробежный выключатель стартера
ШТА - шкаф топливных агрегатов
5
1.1 Общие сведения.
Газотурбинная установка ГТУ-16П представляет собой комплекс, включающий в себя газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2 на подмоторной раме, трансмиссию с кожухами, входное устройство, шумотеплоизолирующий кожух, выходное устройство, агрегаты, трубопроводные и электрические коммуникации систем, шкаф для размещения агрегатов и датчиков топливной системы (ТС).
Основу конструкции ГТУ-16П формирует газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2, который является модификацией двигателя ПС-90ГП-1.
Основные отличия двигателя ПС-90ГП-2 от двигателя ПС-90ГП-1:
1) дополнительная "нулевая" ступень компрессора с поворотным направляющим аппаратом;
2) трехступенчатая свободная турбина (СТ).
1.2 Краткая характеристика ГТУ-16П
Входное устройство представляет собой спрофилированный канал, обеспечивающий подвод воздуха в компрессор с минимальными потерями.
Газогенератор (ГГ) состоит из следующих узлов:
1) корпуса промывки;
2) корпуса входного с центральным приводом и коробкой приводов:
3) компрессора:
4) камеры сгорания:
5) турбины.
корпус промывки с размещенными на ней двумя коллекторами системы промывки газовоздушного тракта двигателя, кроме того, предназначен для установки на нем датчиков измерения параметров воздуха на входе в двигатель и датчика противообледенительной системы двигателя.
входной корпус с центральным приводом и коробкой приводов является силовым элементом двигателя, стойки входного корпуса обогреваются воздухом противообледенительной системы двигателя и горячим маслом, циркулирующим в системе смазки двигателя.
На коробке приводов размещены приводные агрегаты, обеспечивающие работу систем двигателя. Кроме того на коробке приводов имеется запасной привод, который используется для проворачивания вала ротора ГГ вручную специальным ключом или электроприводом.
компрессор двигателя осевой тринадцатиступенчатый с дополнительной 0-й ступенью и с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА) и поворотными направляющими аппаратами (НА) 0-й, 1-й и 2-й ступеней, с управлением радиальными зазорами пяти последних ступеней и пневмоуправляемыми клапанами перепуска воздуха из-за 6-й. 7-й и 13-й ступеней. Детали проточной части компрессора имеют эрозионно-стойкое покрытие.
Трубчато-кольцевая камера сгорания с двенадцатью жаровыми трубами и усиленным корпусом работает на газообразной топливной смеси.
турбина газогенератора осевая двухступенчатая охлаждаемая служит для привода компрессора и, через центральный привод, агрегатов, установленных на коробке приводов. Турбина имеет усиленный корпус и изготовлена с использованием коррозионностойких и жаропрочных материалов.
Свободная (силовая) турбина (СТ) осевая трехступенчатая служит для привода нагнетателя ГПА. с ротором газогенератора имеет только газодинамическую связь.
Модули ГГ и СТ соединяются друг с другом по ответным наружным фланцам на силовых корпусах ГГ и СТ и узлам подмоторной рамы.
Трансмиссия предназначенная для передачи крутящего момента ротору нагнетателя, через упругие муфты соединяет вал ротора СТ с валом ротора нагнетателя. Для исключения доступа к вращающимся узлам и деталям трансмиссия закрыта защитными вентилируемыми кожухами, которые смонтированы на выходном устройстве.
Для снижения уровня звукового давления (шума), создаваемого при работе ГТУ. двигатель закрыт кожухом шумотеплоизолирующим (КШТ) который установлен на раме ГПА. Внутри на стенках КШТ размешены элементы систем ГПА - пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, сигнализации повышенной концентрации газа и системы оповещения обеспечивающие безопасность работы ГТУ в составе ГПА.
Входное и выходное устройства ГТУ также размещены под кожухом. К входному устройству ГТУ подсоединен воздуховод ГПА с переходными элементами системы воздухоочистки, а к выходному устройству (улитке) - переходник к выхлопному тракту ГПА.
Двигатель ПС-90ГП-2 оборудован следующими системами:
1) системой топливопитания;
2) системой запуска двигателя;
3) системой смазки и суфлирования:
4) системой отборов воздуха;
5) противообледенительной системой.
САУ ГПА в процессе управления работой ГТУ обеспечивает:
1) управление подачей топливного газа в камеру сгорания двигателя на запуске переходных и установившихся режимах;
2) управление режимами работы двигателя в соответствии с заданными программами регулирования:
3) управление механизацией компрессора;
4) управление пневмосистемой перепуска воздуха из проточной части компрессора и газа из проточной части турбины;
5) управление системами управления радиальными зазорами компрессора и турбины;
6) управление противообледенительной системой;
7) контроль и диагностику технического состояния ГТУ;
Система запуска двигателя обеспечивает выполнение холодной прокрутки и запуска двигателя в соответствии с программами управления. Агрегаты системы запуска установлены на двигателе и в шкафу с топливными агрегатами и датчиками (ШТА).
Шкаф с топливными агрегатами и датчиками расположен на наружной стенке КШТ. Кроме агрегатов и датчиков в шкафу установлены контрольно-измерительная аппаратура для визуального контроля за текущими параметрами газа в системе топливопитания в дополнительная кнопка аварийного останова ГТУ.
Система смазки и суфлирования ГТУ предназначена для подачи масла в подшипниковые опоры роторов газогенератора и свободной турбины, зубчатых колес коробки приводов и центрального привода и отвода от них тепла, а также для поддержания избыточного давления в масляных полостях двигателя и маслобаке на всех режимах работы ГТУ. система смазки и суфлирования ГТУ объединена с системой маслообеспечения ГПА.
система отборов воздуха обеспечивает воздухом системы двигателя и ГПА. Источниками отбираемого от двигателя воздуха являются две промежуточные и последняя ступени компрессора.
противообледенительная система ГТУ предназначена для защиты двигателя в условиях образования льда (низкая температура и повышенная влажность окружающего воздуха), при работе на всех эксплуатационных
1.3 Основные технические данные ГТУ.
1. Общие данные.
1) Условное обозначение
газотурбинной установки ..............................
2) Условное обозначение двигателя ..............................
3) Тип двигателя ..............................
с независимой свободной турбиной
4) Назначение ..............................
газоперекачивающего агрегата на компрессорных станциях магистральных газопроводов
5) Направление вращения роторов двигателя ................. против вращения часовой стрелки по гост 22378-77
6) Масса ГТУ:
сухая масса ГТУ, кг, не более…………………………………...1400
масса двигателя с подмоторной рамой
в состоянии поставки, кг не более………………………………..6800
2. Назначенный срок службы ГТУ
с момента изготовления, лет………………………………………………….15
3. Безотказность работы ГТУ гарантируется на всех режимах в районах с умеренным и холодным климатом (вид климатического исполнения УХЛ по ГОСТ 15150-69) при изменении параметров атмосферного воздуха в пределах:
1) температуры.°С................
2) относительной влажности. %…............................
3) барометрического давления, мм рт. ст. ..............................
4. Параметры топливного газа на входе в двигатель:
1) давление рабочее, кгс/см2 ..............................
2) температура.°С ..............................
1.4 Планирование и организация ремонта
Структура ремонтного предприятия
Основное звено ремонтного производственно-технического предприятия ремонтные участки на компрессорных станциях (КС). В состав ремонтного участка входят: бригады слесарей, инструментальная, склад материалов и запасных частей. Ремонт механической части одного агрегата выполняют бригадой в составе 1012 слесарей. Наиболее рациональная форма работы участка закрепление бригады за одной КС. Это дает возможность ремонтному персоналу лучше знать техническое состояние и особенности каждого агрегата. Потребное число бригад зависит от числа установленных на КС агрегатов, т.е. от числа одновременно проводимых ремонтов. Обязательное условие выполнения ремонтных работ наличие на КС механической мастерской, включающей следующее оборудование: токарный станок марки 1К62 или 1Д95; сверлильный станок марки 2А135 или 2Б125; обдирочно-заточный станок марки 3Б634; сварочный агрегат марки ПСО-300; верстаки.
Руководит действиями бригады при ремонте непосредственно на агрегате бригадир. Он подчиняется начальнику участка, от него получает производственные задания. Основная обязанность бригадира обеспечение качественного и в заданный срок выполнения порученной работы.
При проведении планово-предупредительных ремонтов бригада делится на звенья, за которыми закрепляются определенные узлы агрегата, например, при трехзвенной работе за первым звеном ремонт осевого компрессора и турбины высокого давления, за вторым турбины низкого давления и нагнетателя, за третьим вспомогательного оборудования. Каждое звено должен возглавлять слесарь-ремонтник не ниже V-го разряда. Работая в одном из звеньев, бригадир следит за работой всей бригады, контролируя: правильность проведения ремонтных операций; обеспеченность материалами, запасными частями и инструментом; соблюдение правил техники безопасности. Бригадир назначается из числа наиболее квалифицированных рабочих, обладающих организаторскими способностями.
Начальник участка организует подготовку к ремонтным работам, участвует в приемке агрегатов в ремонт, руководит ходом ремонтов, совместно с представителями эксплуатации проводит оценку качества ремонта и сдачу отремонтированных агрегатов в эксплуатацию. Он должен ежедневно сообщать в планово-производственный отдел сведения о ходе ремонта, об обнаруженных в процессе ремонта неисправностях и необходимых в связи с этим дополнительных материалах и запасных частях, своевременно вызывать специалистов по дефектоскопии и балансировке.
ремонтное производственно-техническое предприятие должно включать централизованный пуско-наладочный участок. Задача пуско-наладочного участка состоит в проведении таких специальных работ, как определение частот собственных колебаний рабочих лопаток осевого компрессора (ОК), дефектоскопия лопаточного аппарата, колеса нагнетателя, дисков турбин, бочки ОК и т.д.; проведение уравновешивания роторов в собственных подшипниках и на балансировочных станках, виброобследование агрегатов, определение и устранение причин повышенной вибрации агрегатов.
В ремонтно-механических мастерских восстанавливают работоспособность неисправных деталей и узлов, изготавливают запасные части и приспособления.
Оптимальным, с точки зрения обеспечения капитальных ремонтов запасными частями, следует считать освоение ремонтно-механическими мастерскими следующее номенклатуры деталей и узлов:
- изготовление корпуса вкладышей подшипников, обоймы масляных и газовых уплотнений, вкладышей опорных подшипников, стопорных, плавающих, установочных и уплотнительных колец, роторов турбодетандера, полумуфт, крепежа, прокладок, дроссельных шайб, инжекторов, реле осевого сдвига, строп, ключей, приспособлений для разборки, и сборки ГПА;
- ремонт: заварка колес нагнетателя, наварка утонений лопаток турбины, балансировка роторов нагнетателей, ТВД, ТНД, промвалов, термообработка лопаток турбины, проточка и шлифовка шеек и упорных гребней роторов нагнетателя, ТНД, ТВД, снятие и установка полумуфт, ремонт промвалов, ремонт и испытание МВН-30-320, центробежная заливка и расточка подшипников, восстановление баббитового покрытия колодок и опорных подшипников, ремонт обойм направляющего аппарата турбины, ремонт лопаточного аппарата турбодетандера.
Опыт работы ряда газотранспортных объединений показывает, что для полного обеспечения капитальных ремонтов запасными частями необходимы как минимум две ремонтно-механические мастерские (РММ). Каждая РММ должна специализироваться на выполнении какой-то из следующих работ: ремонт МВН-30-320; центробежная заливка подшипников, изготовление стропов, такелажных устройств; ремонт роторов ТВД; ремонт запорной арматуры; ремонт промвалов, ремонт гильз в сборе; изготовление и ремонт инструмента.
Основная часть ежемесячной работы (80%) РММ должна состоять из ранее запланированного производства или ремонта деталей и узлов; остальная (20%) – из внеплановых работ, необходимость в которых трудно запланировать заранее.
Ежемесячное планирование работы РММ проводит отдел главного технолога в зависимости от заявок на ремонты эксплуатационным и ремонтным персоналом КС, фактической потребности в запасных частях и приспособлениях, а также учетом имеющихся на базе материалов. Отдел главного технолога совместно с производственно-техническим отделом должен контролировать выполнение плана и соблюдение технологии ремонта на КС и РММ, разрабатывать чертежи приспособлений и технологическую документацию, осуществлять внедрение информационных писем, новой техники, мероприятий по повышению производительности труда. Рассмотренная работа главных звеньев является типичной и обязательной для всех специализированных ремонтных предприятий. Способность ремонтных предприятий выполнять быстро и качественно капитальные ремонты определяют следующие факторы:
- организационно-технические: качество запасных частей и материалов; совершенство технологии ремонта и сборки; мощность станочного парка РММ; правильная организация снабжения и полнота обеспечения запасными частями и материалами; количество и качество располагаемых средств дефектоскопии, средств малой механизации, измерительных средств и инструмента;
- социально-экономические: квалификация ремонтного персонала (рабочих, инженерно-технических работников); уровень заработной платы; системы материального стимулирования и морального поощрения; трудовая дисциплина, исполнительность.
1.5. Ремонт газотурбинных ГПА
В соответствии с регламентом технического обслуживания на трубопроводные ГПА определены два вида планового ремонта: средний и капитальный.
Средний ремонт – комплекс профилактических ремонтных работ на определенных узлах ГПА, выполняемых с целью восстановления эксплуатационных характеристик агрегата при падении номинальной мощности не более чем на 15-25% и обеспечения его надежной эксплуатации до ближайшего капитального ремонта. При среднем ремонте в обязательном порядке проводится дефектация отработавших эксплуатационный ресурс узлов и деталей.
Капитальный ремонт заключается в полном разборе и дефектации основного и вспомогательного оборудования агрегата, замене отработавших заводской ресурс составных частей, в том числе и базовых, регулировке и испытании систем, выполнении работ по восстановлению эксплуатационных характеристик агрегата при падении номинальной мощности более чем на 25-35%.
Средний ремонт газотурбинных ГПА проводится при наработке 8000-12000 ч, а капитальный ремонт – через 16000-25000 ч. Перед выводом ГПА в плановый ремонт необходимо выполнить запланированный вид технического обслуживания. Продолжительность ремонта зависит от его вида, числа дефектов и степени выработки основными деталями и узлами ресурса, но не должна превышать 6% от продолжительности межремонтного периода (наработки).
При среднем ремонте осуществляют вскрытие, разборку и промывку узлов осевого компрессора (ОК), ТВД и ТНД нагнетателя и редуктора. В процессе ремонта определяют износ и наличие дефектов в деталях и узлах, замеряют зазоры проточной части агрегатов, проводят замеры по подшипникам и уплотнителям, дефектоскопию лопаточных аппаратов ОК, ТВД и ТНД, ремонт и замену газовоздушных и маслозащитных уплотнителей, проверяют систему охлаждения диска ТНД; проверяют ревизию или ремонт подшипников, камеры сгорания, насосов смазки и уплотнения, прокачку маслосистемы; ревизию фундамента, подтягивают анкерные болты, проверяют работу систем вентиляции и отсосов паров из картера подшипников и рамы маслобака.
При капитальном ремонте дополнительно к перечисленным операциям проводят ремонт роторов с заменой дефектных лопаток, балансировку роторов, осуществляют ремонт турбодетандера, внутренней изоляции ТНД и ТВД, проводят ревизию и ремонт маслоохладителей, системы регулирования и защиты, запорной арматуры, воздухозаборной камеры, поплавковой камеры и аккумулятора масла, чистку маслопроводов и их прокачки.
Полный перечень работ при ремонтах газотурбинных ГПА определяется инструкциями по обслуживанию и ремонту агрегатов и другими нормативными документами.
Технологическая последовательность проведения ремонтных работ отражается в сетевом графике. Поскольку ремонты отличаются друг от друга объемом работ и числом ремонтного персонала, перед каждым ремонтом типовой сетевой график согласуется в зависимости от результатов комплексного обследования агрегата.
Средний и капитальный ремонты финансируются за счет амортизационных отчислений, предназначенных для частичного восстановления основных фондов. Размеры затрат на проведение ремонта определяют сметой.
1.6. Организационно-технические мероприятия
Подготовка к ремонту
Подготовленность к ремонту во многом предопределяет его качество и продолжительность. До остановки агрегата для его вывода в плановый ремонт эксплуатационный и ремонтный персонал совместно проводят обследования технического состояния агрегата и на основании его результатов, а также обнаруженных во время не ремонтного периода неисправностей составляется предварительная дефектная ведомость. В программу обследования входят: осмотр агрегата и систем подготовки масла, циклового воздуха; измерение рабочих параметров ГПА; определение располагаемой мощности, удельного расхода масла; виброобследование агрегата; измерение температуры корпусов. Предремонтное обследование на работающем агрегате позволяет выявить такие неисправности, которые трудно обнаружить или вообще невозможно после остановки и вскрытия агрегата. Кроме того, результаты обследования необходимы в дальнейшем для оценки качества ремонта.
Следующим важным подготовительным мероприятием является определение номенклатуры деталей и узлов, требующих замены, организация их получения до начала ремонта, а также подача предварительной заявки на ремонтно-восстановительные работы. При этом принимают во внимание: наработку деталей; необходимость в замене неисправных деталей, не замененных ранее из-за каких-либо причин; результаты обследования. Окончательно вопрос о заменах решается лишь после применения дефектоскопии на вскрытом агрегате.