Размещено на http: //www. allbest. ru/

Негосударственное образовательное частное учреждение дополнительного профессионального образования

Уральский Центр Подготовки Кадров

РЕФЕРАТ

Выявление и устранение неисправностей компрессоров, их приводов и узлов газовых коммуникаций

Выполнил: Антипов Е.Н.

Екатеринбург 2019



Оглавление

• Введение
• Глава 1. " Неисправности и дефекты газотурбинных установок и их узлов "
• 1.1 ГТУ общая схема и принцип действия
• 1.2 Основные причины аварий и неисправностей ГТУ
• 1.3 Неисправности газовых турбин и компрессоров
• 1.4 Неисправности камер сгорания, регенераторов и воздухоохладителей
• 1.5 Неполадки систем топливоснабжения, автоматического регулирования и защиты ГТУ
• Глава 2. "Методы диагностики и выявления неисправностей"
• Глава 3. "Виды ремонтных работ ГТУ, устранение неисправностей узлов и коммуникаций"
• Заключение
• Список используемой литературы



Введение

Сегодня экономика России и в целом благосостояние нашей страны сильно зависит от работы газовой отрасли. В наше время стабильная, безостановочная работа компрессорной станции имеет стратегическое значение. Бесперебойная перекачка природного газа невозможна без эффективной и надежной работы газоперекачивающих агрегатов. Поэтому своевременная диагностика, выявление дефектов и неисправностей энергетической установки является весьма актуальной темой.

Целью моей работы является установление методов диагностики и выявления неисправностей узлов газоперекачивающего агрегата. Так же последующее их эффективное своевременное устранение.

Для достижения поставленной цели ставятся последующие задачи:

- анализ наиболее распространенных неисправностей компрессорной установки и ее узлов.

- классификация методов выявления неисправностей

- техническое обслуживание газоперекачивающего агрегата как способ устранения неисправностей

газотурбинный неисправность регенератор ремонтный



Глава 1 " Неисправности и дефекты газотурбинных установок и их узлов "

1.1 ГТУ общая схема и принцип действия

Для того чтобы понять какие виды неисправностей и дефектов являются самыми значимыми рассмотрим устройство газотурбинной установки.

Газотурбинная установка состоит из трех основных элементов: газовой турбины, камер сгорания и воздушного компрессора.

На рис. 1-а показана газотурбинная установка, компрессор 1, камеры сгорания 2 и газовая турбина 3 которой расположены в едином сборном корпусе. Роторы 6 и 5 компрессора и турбины жестко соединены друг с другом и опираются на три подшипника. Камеры сгорания располагаются вокруг компрессора каждая в своем корпусе. Воздух поступает в компрессор через входной патрубок и уходит из газовой турбины через выхлопной патрубок. Корпус газотурбинной установки опирается на четыре опоры 4 и 8, которые расположены на единой раме 7.

Тепловая схема такой газотурбинной установки показана на рис. 1-б. В камеры сгорания топливным насосом подаются топливо и сжатый воздух после компрессора. Топливо перемешивается с воздухом, который служит окислителем, поджигается и сгорает. Чистые продукты сгорания также смешиваются с воздухом, чтобы температура газа, получившегося после смешения, не превышала заданного значения. Из камер сгорания газ поступает в газовую турбину, которая предназначена для преобразования его потенциальной энергии в механическую работу. Совершая работу, газ остывает и давление его уменьшается до атмосферного. Из газовой турбины газ выбрасывается в окружающую среду.

Из атмосферы в компрессор поступает чистый воздух. В компрессоре его давление увеличивается и температура растет. На привод компрессора приходится отбирать значительную часть мощности турбины.

Газотурбинные установки, работающие по такой схеме, называют установками открытого цикла. Большинство современных ГТУ работает по этой схеме.

1.2 Основные причины аварий и неисправностей ГТУ

Газотурбинная установка (как ее отдельные элементы, так и установка в целом) может обеспечить наибольший технико-экономический эффект лишь в случае достаточно надежной ее работы в условиях эксплуатации. Основным критерием надежности ГТУ является устойчивая, безотказная работа в течение установленного периода времени во всем диапазоне рабочих режимов. Отказам предшествует возникновение дефектов и неисправностей отдельных элементов ГТУ.

К дефектам относятся повреждения или некачественная сборка отдельных деталей, узлов или механизмов, не приведшие к потере работоспособности двигателя, в то время как неисправности характеризуют такое состояние ГТУ, когда при сохранении работоспособности ее параметры не соответствуют требованиям соответствующей нормативно-технической документации.

Долговечность -- свойство ГТУ как объекта и ее составных элементов сохранять работоспособность в течение соответствующего периода времени до наступления такого предельного состояния, когда дальнейшее ее использование по назначению становится недопустимым или нецелесообразным (с учетом возможного восстановления работоспособности путем проведения ремонта). Указанный период времени определяет технический ресурс (полный -- с начала эксплуатации или межремонтный) детали, узла или всей установки.

Ремонтопригодность характеризует степень приспособленности ГТУ к предупреждению и обнаружению отказов, поддержанию и восстановлению ее работоспособности путем соответствующих химического обслуживания и ремонтов различного вида и объема.

Количественная характеристика какого-либо из свойств надежности (или их совокупности) ГТУ как объекта выражается соответствующими показателями надежности, базирующихся на статистических данных об эксплуатации за определенный период времени (обычно календарный год или промежуток времени между капитальными ремонтами, а также между отказами).

Статистика повреждений основных деталей и узлов стационарных ГТУ, являющихся причиной отказов, показывает, что наибольший их процент приходится на лопаточные аппараты и роторы газовых турбин (до 40--45 %), на камеры сгорания -- 25 %, на лопаточные аппараты и роторы осевых компрессоров -- 10 %, подшипники -- 6 %, лабиринтовые уплотнения -- 4 %, теплообменники (регенераторы, воздухоохладители) -5 % и оставшиеся -- на различные вспомогательные устройства, узлы САР, арматуру, корпусные детали и т. п.

После длительной работы чаще всего, в основном из-за неправильной эксплуатации, возникают неисправности и повреждаются компрессор и турбина. Так же увеличить число аварий и неполадок могут некачественные ремонт и монтаж оборудования. Причинами возникновения неисправностей могут быть незнание правил ремонта и назначения деталей, невнимательность обслуживающего персонала. Нарушение режима эксплуатации может привести к тяжелым последствиям, вплоть до полного разрушения оборудования.

1.3 Неисправности газовых турбин и компрессоров

Чаще всего при эксплуатации ГТУ повреждаются рабочие лопатки и ротор турбины, ее направляющие лопатки и диафрагмы, рабочие лопатки и ротор компрессора, камеры сгорания, подшипники.

Для сопловых лопаток (в первую очередь первых ступеней) первостепенное значение в качестве факторов возможной повреждаемости имеют: силовое воздействие нестационарного потока газа, неравномерное распределение температуры в окружном направлении, большие градиенты температуры при пусках и остановках.

В наиболее тяжелых условиях работают рабочие лопатки турбины: на них воздействуют большие центробежные силы, потоки газа, имеющие высокие скорости и температуры, переменные нагрузки. Лопаточный аппарат газовых турбин в наибольшей степени подвержен механическому изнашиванию твердыми частицами и коррозии продуктов сгорания, содержащих соединения различных агрессивных химических элементов. Усталостные разрушения возникают вследствие того, что собственные частоты колебаний лопаток совпадают с частотой возмущающей силы, т.е. лопатки попадают в резонанс. Частота переменных усилий, действующих на лопатки газотурбинной установки со стороны газа, зависит от частоты вращения ротора. Даже при небольшом изменении частоты вращения лопатки могут попасть в резонанс и разрушиться через короткое время.

При содержании в воздухе вредных примесей может возникать коррозия лопаток, турбины и компрессора. При недостаточно хорошей очистке загрязненного топлива в газовой турбине развивается высокотемпературная коррозия, появляются отложения на сопловых и рабочих лопатках. Отложения вызывают уменьшение кпд турбины. Специфичным видом отложений является обледенение проточной части компрессора, работающего на холодном влажном воздухе. Наиболее эффективное средство борьбы -- подогрев воздуха на входе в компрессор.

Источником аварий и неполадок ГТУ могут также служить подшипники. Характерным повреждением подшипника является трещина на его наружном кольце. В результате перегрева подшипника на рабочей поверхности наружного кольца отмечается сильное оплавление и налипание расплавленного металла роликов.

1.4 Неисправности камер сгорания, регенераторов и воздухоохладителей

В камерах сгорания наибольший процент повреждений приходится на жаровые трубы, которые работают в тяжелых условиях воздействия: переменных аэродинамических сил, особенно значительных в режимах помпажа и пульсациониого процесса горения; местных перегревов из-за неравномерного нагрева и охлаждения в первую очередь, при пуске и переходных режимах. В камерах сгорания степень образования отложений, коррозии, местных перегревов в значительной мере определяется совершенством топливной аппаратуры (форсунок, горелочных устройств и другого).

Лопаточный аппарат осевых компрессоров испытывает воздействие как постоянных, так и переменных аэродинамических сил потока воздуха. На рабочие лопатки компрессора, кроме того, действуют центробежные силы инерции. Воздействие переменных сил становится наиболее опасным при таких неустановившихся режимах, как помпаж и вращающийся срыв. Могут возникать также повышенные динамические напряжения, обусловленные достаточно длительной работой на частотах, близких к резонансным. Лопаточный аппарат подвержен механическому изнашиванию твердыми частицами, содержащимися в засасываемом воздухе, ударному воздействию посторонних тел (в том числе осколков льда при обледенении входного участка воздушного тракта).

Основным нарушением в работе регенераторов и воздухоохладителей является появление в них неплотностей, отложений, а также коррозии. Неплотности появляются из-за разрушения поверхностей нагрева вследствие вибрации или температурных напряжений, возникающих при Пусках-Остановах. Через появившиеся неплотности происходят утечки сжатого воздуха. Коррозия поверхностей нагрева возникает главным образом из-за присутствия влаги в воздухе.

Отложения на поверхностях теплообмена, омываемых воздухом, возникают, если воздух загрязнен. В регенераторе со стороны газа образуются отложения сажи, несгоревшего жидкого топлива, пыли. При определенных условиях эти отложения воспламеняются. Работа ГТУ при горении этих отложений допускается. В случае останова ГТУ пламя гасят с помощью системы пожаротушения.

1.5 Неполадки систем топливоснабжения, автоматического регулирования и защиты ГТУ

В системах жидкого топливоснабжения неполадки могут возникать при подготовке и распределении топлива. Отказ в холодное время года системы подогрева жидкого топлива приводит к прекращению его подачи в ГТУ. Это случается также при поломке топливных насосов, засорении фильтров, разрушении топливопроводов.

Наиболее распространенной причиной неисправности топливопроводов является вибрация. Кроме того, топливопроводы подвержены коррозии. Ржавчина забивает фильтры и выводит их из строя. Чтобы избежать коррозии, топливопроводы после монтажа очищают, пассивируют и постоянно держат заполненными жидким топливом.

В системах топливоснабжения, работающих на газе, наиболее тяжелые последствия вызывают образование и воспламенение взрывоопасной смеси. Чтобы избежать этого, газопроводы перед пуском и после останова тщательно продувают воздухом.

Содержание жидкой горючей фазы в газе также может служить причиной аварии ГТУ. Жидкость скапливается в нижних точках газопроводов и при избытке выносится в камеру сгорания, что вызывает срыв пламени и перенос его в проточную часть турбины. Если в газе содержатся взрывоопасные или ядовитые (H2S, СО, меркаптаны) примеси, чтобы избежать утечек, особое внимание уделяют плотности соединений элементов системы топливо-подачи.

Неисправность систем автоматического регулирования и защиты схожи, хотя неполадки системы защиты наиболее опасны, так как ее несрабатывание приводит почти всегда к авариям. Неисправности могут возникать в датчиках, усилительных звеньях и исполнительных механизмах.

Например, заедание бойка автомата безопасности может служить причиной разрушения ротора из-за недопустимого увеличения частоты вращения. Сгорание или разрушение термопар, измеряющих температуру за камерой сгорания, не позволяет отключить ГТУ при недопустимом увеличении температуры газа. Засорение датчиков давления перед компрессором или за ним делает невозможным контроль за режимом его работы, вследствие чего появляется опасность возникновения помпажа.

В системах механического и гидравлического усиления возможны заедания золотников и сервомоторов, увеличение зазоров в сочленениях тяг и рычагов или их разрушение. Это ведет к выходу из строя системы регулирования и защиты.

Наиболее распространенным недостатком исполнительных механизмов является заедание штоков стопорных, топливных и противопомпажных клапанов. Чтобы предотвратить заедания при работе, штоки клапанов «расхаживают», т.е. приводят их в течение некоторого времени с помощью специальных устройств в возвратно-поступательное движение, которое не сказывается на работе ГТУ.

Как правило, перечисленные выше факторы, вызывающие повреждения соответствующих элементов, действуют в течение достаточно длительного периода времени. Поэтому отказу в работе ГТУ предшествует возникновение определенного дефекта в детали или узле установки. Своевременное обнаружение этих дефектов с последующим их устранением путем ремонта или замены детали (узла) является одним из основных путей повышения показателей эксплуатационной надежности ГТУ, реализуемым за счет уменьшения как времени вынужденного простоя из-за отказов, так и затрат на проведение ремонтов.



Глава 2. "Методы диагностики и выявления неисправностей"

В связи с тем что агрегаты газотурбинных установок работают без остановки в течении сотни тысяч часов, большое значение имеет диагностика состояния отдельных узлов этих агрегатов.

Все методы диагностики могут быть разделены на:

· техническую диагностику,

· диагностику на остановленном и вскрытом агрегате,

В понятие технической диагностики включаются все виды получения данных по состоянию и изменению параметров ГТУ как системы.

К таким видам диагностики можно отнести:

· термогазодинамическую (параметрическую);

· вибрационную;

· акустическую;

· трибодиагностику (диагностику по анализу отработанного масла);

Метод параметрической диагностики является наиболее эффективным с точки зрения определения показателей работы агрегата (его КПД, мощности, расхода топливного газа и т.п.) Методы акустической, трибодиагностики и вибродиагностики дают наибольшую информацию при оценке надежности работы ГПА.

На остановленном и вскрытом агрегате использование методов визуально-оптической диагностики, разного рода линейных измерений, ультразвуковой и магнитно-порошковой дефектоскопии, рентгенографии, металлографии и т.д. предоставляет большие возможности для оценки технического состояния ГПА и определения конкретного вида неисправностей.

Для оценки технического состояния ГПА и определения конкретного вида неисправностей на остановленном и вскрытом агрегате выделяют следующие способы диагностики:

· визуально-оптическая диагностика;

· ультразвуковая;

· магнитно-порошковая дефектоскопия;

· разного рода линейные измерения.

Один из самых распространенных методов определения неисправностей является визуально-оптический. Преимущество его состоит в простоте и сравнительно малой трудоемкости. К приборам визуально-оптической диагностики следует отнести разного рода эндоскопы, позволяющие проводить осмотр труднодоступных участков лопаточного аппарата, осевого компрессора и газовой турбины без их разборки, что предоставляет большой практический интерес в условиях эксплуатации.

Ультразвуковой метод основан на свойстве распространения упругих колебаний в металлах и их отражения от границы раздела двух сред (УДН-3);

Токовихревой метод основан на возбуждении в поверхности детали с помощью датчика вихревого тока, сила которого различна в местах изменения сплошности или свойств металла (ВД-1);

Простыми способами обнаружения дефектов, метод керосиновых проб и метод простукивания.

К недостаткам отмеченных способов контроля, в определенной степени ограничивающих их использование , следует отнести прежде всего то, что их применение связано с необходимостью остановки агрегата, что не всегда целесообразно в условиях эксплуатации.



Глава 3. "Виды ремонтных работ ГТУ, устранение неисправностей узлов и коммуникаций"

В процессе эксплуатации газотурбинных установок происходит износ сопрягаемых деталей и узлов, ухудшается техническое состояние машин, появляются неисправности и отказы. Для поддержания необходимого уровня технического состояния и технико - экономических хаpактеpистик необходимо их периодически pемонтиpовать.

На безотказную работу ГТУ большое влияние оказывает система их технического обслуживания и профилактического ремонта.

Комплекс меpопpиятий по техническому обслуживанию и ремонту условно делится на профилактические работы, связанные в основном с пpедупpеждением отказов (ревизии, средний и капитальный ремонт), и работы по устранению внезапных отказов (аварийный ремонт).

Средний ремонт - комплекс профилактических ремонтных работ на отдельных узлах ГТУ, выполняемых для восстановления эксплуатационных характеристик агрегата при падении характеристик, номинальной мощности не более 15%. Средний ремонт проводят между капитальными для устранения утечек масла и газа, причин повышенной вибрации и других явно выраженных неисправностей. Такой ремонт предупреждает возникновение скрытых отказов износового или усталостного характера, возникновение которых может привести к авариям.

Капитальный ремонт - комплекс ремонтных работ, заключающихся в полной разборке и дефектоскопии основного и вспомогательного оборудования, замене отработавших свой ресурс или ремонте отбракованных составных частей, в том числе и базовых, регулировке и испытании системы, выполнении работ для восстановления эксплуатационных характеристик агрегата при падении номинальной мощности более чем 25%

Основной целью профилактических меpопpиятий является пpедупpеждение износа деталей агрегата, сохранение технических характеристик в пределах установленных допусков и обеспечение безотказной работы ГТУ в межремонтные сроки.

Одним из путей повышения эффективности поведения ремонтных работ является агрегатно - узловой метод ремонта, сущность которого заключается в своевременной замене ремонтного узла или целиком конвертированного агрегата, подлежащего ремонту, на однотипный, заранее отpемонтиpованный.

Подготовленность к ремонту во многом определяет его качество и продолжительность. До остановки агрегата для его вывода в плановый ремонт эксплуатационный и ремонтный персонал совместно проводят обследование технического состояния агрегата и на основании его результатов, а также обнаруженного во время межремонтного периода неисправностей составляется предварительная дефектная ведомость.

В программу обследования входят: осмотр агрегата и систем подготовки масла, циклового воздуха; измерение рабочих параметров газоперекачивающего агрегата; определение располагаемой мощности; удельного расхода масла; виброобследование агрегата; измерение температуры корпусов. Предремонтное обследование на работающем агрегате позволяет выявить также неисправности, обнаружить которые трудно 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 ремонтов, а также подача предварительной заявки на ремонтно-восстановительные работы в РММ.

При этом принимают во внимание наработку деталей, необходимость в замене неисправных деталей и результаты обследования. Окончательно вопрос о всех заменах решается после проведения дефектоскопии на вскрытом агрегате.

Лучше всего устранить неисправности на начальных стадиях их образования, что обеспечит значительное сокращение затрат на ремонт газотурбинных установок.

Стоимость таких работ в ряде случаев достаточно высока. Это в первую очередь обусловлено тем, что цена отдельных деталей является значительной. Если, к примеру, из строя вышел ротор, то цена может превысить и 90% от всей суммы. При этом восстановительные работы занимают от нескольких месяцев до одного года.

Из ремонта вывод агрегата производит комиссия. При приемке должно быть проверено выполнение предусмотренных уточнений дефектной ведомостью работ, а также внешнее состояние агрегата (теплоизоляция, чистота, покраска и т. п.).

Проверяется работа и действие систем смазки и регулирования агрегата, производится необходимая настройка и проверка срабатывания предупредительной сигнализации и аварийных защит. После этого эксплуатационным персоналом пуск агрегата. Его работа проверяется в течение 24 часов. При этом производится определение технического состояния агрегата после ремонта.

Особое внимание при проверке качества ремонта должно уделяться:

- системе маслоснабжения;

- узлам системы регулирования и их взаимодействию;

- механическим задеваниям в узлах, в уплотнениях и в проточных частях агрегата;

- равномерному тепловому расширению корпусов;

- работе подшипников;

- зубчатым соединениям;

- наличию утечек воздуха, продуктов сгорания и масла;

- уровню вибрации узлов агрегата.

При обнаружении повышенного уровня вибрации с оборотной частотой следует выполнить динамическую балансировку .

После обкатки агрегата при отсутствии дефектов проводится его приемка в эксплуатационном режиме. В процессе приемки утверждается техническая ремонтная документация.

Во время работы агрегата через каждые 2 часа записывают значения контролируемых параметров в журнал работы агрегата, а также отмечают дату и время пуска и останова агрегата. Наружный осмотр работающих агрегатов и их обслуживание выполняют в соответствии с рекомендациями; следят за перепадом давления на фильтрах системы смазки и уплотнений, при достижении значения перепада давления на фильтрах смазки 0,2 и на фильтрах уплотнения 0,5 МПа включают резервный фильтр; следят за уровнем масла в маслобаках; производят раз в сутки качественный анализ масла на содержание механических примесей или воды; очистку масла производят с помощью станционного фильтра тонкой очистки. Очистку осуществляют до тех пор, пока масло не будет соответствовать требованиям ГОСТ 9972-74. Раз в месяц проводят полный анализ масла. Осмотр производится два раза в смену (при приеме и сдаче смены).



Заключение

В моей работе были рассмотрены наиболее распространенные виды неисправностей и дефектов осевых компрессоров, турбин, камер сгорания и других узлов газоперекачивающих агрегатов. А так же методы диагностирования неисправностей как на работающих агрегатах, так и на остановленных и разобранных.

Стоит отметить что именно своевременное выявление неполадок играет значительную роль в эксплуатации как газоперекачивающих агрегатов так и всей компрессорной станции. Поэтому немаловажным фактором является компетентность обслуживающего персонала.

Регулярное техническое обслуживание и тестирование на соответствие установленным параметрам так же важно. Выявление неисправностей на начальных этапах позволит быстро и по доступной цене устранить существующие поломки и предотвратить появление новых.



Список используемой литературы

1. "Газотурбинные установки" Соколов В.С. 1986г

2. "Диагностика газоперекачивающих агрегатов на основе анализа технической информации" Поршнев С.В. Степаненко В.А. 2007г

3. "Энергетика трубопроводного транспорта газа" Козаченко А.Н. Никишин В.И. 2001г.

4. "Обслуживание и ремонт ГПА с газотурбинным приводом" методические указания Петров С.В 2014г.

Размещено на Allbest.ru

...