Особенности конструкции и эксплуатации двигателя НК-12СТ

Особенности конструкции двигателя НК-12СТ

Двигатель НК-12СТ является турбовальным газотурбинным двигателем, предназначенным для привода нагнетателей газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов большой протяженности [14].

В качестве топлива на двигателе используется природный газ.

При замене топливной аппаратуры двигатель может работать на жидком топливе и применяться как привод различных потребителей мощности.

Двигатель НК-12СТ - двигатель со свободной турбиной - спроектирован на базе авиационного двигателя.

Применение модификации авиационного двигателя в качестве при­вода нагнетателя газоперекачивающего агрегата позволило создать компактную компоновку с небольшим весом и габаритами, обеспечив автоматизацию процессов управления и регулирования режимов ра­боты двигателя при современном уровне экономичности и высокой на­дежности.

Двигатель НК-12СТ работоспособен в составе ГПА-Ц-6,3 в диапа­зоне изменения температур наружного воздуха от —55°С до +40°С при относительной влажности до 100%.

Турбовальный двигатель НК-12СТ является га­зотурбинным двигателем, в котором свободная энергия преобразуется в мощность на выводном валу с помощью свободной силовой турбины.

Общий вид двигателя показан на рисунке 1, про­дольный разрез на рисунке 2.

Рисунок 1.1 – Общий вид двигателя НК-12СТ

 

Запуск двигателя автоматический. Раскрутка обеспечивается воздушным стартером, приводимым газом, транспортируемым по газопроводу. При за­пуске стартер раскручивает ротор турбокомпрес­сора, а от него, через соответствующие приводы, вступают в работу агрегаты топливной и масляной системы, а также агрегаты управления механиза­цией компрессора.

Воспламенение газовоздушной смеси в камере сгорания обеспечивается катушками зажигания и воспламенителями.

Система запуска включает в себя воздушный стартер, катушки зажигания, воспламенители со свечами, центробежный выключатель, электромаг­нитный клапан пускового топливного газа, электро­магнитные клапаны дозатора газа.

Система регулирования, в состав которой вхо­дит топливная система и система управления ме­ханизацией компрессора, предназначена для авто­матического питания двигателя топливным газом на всех режимах работы и для получения требуе­мых параметров в заданных диапазонах изменения внешних факторов и рабочих характеристик дви­гателя.             

В топливную систему входят: кольцевой топ­ливный коллектор, двенадцать рабочих форсунок, дозатор газа ДГ-12 с регулятором оборотов тур­бокомпрессора ОГ-12 (РО-12), стопорный клапан.

Ограничитель оборотов свободной турбины ОГ-8-4, сигнализатор предельных оборотов ротора сво­бодной турбины СПО-23, регулятор температуры газов перед свободной турбиной УРТ-19А-ЗУ, сов­местно с агрегатами топливной системы, обеспечи­вают автоматическое регулирование параметров в зависимости от изменения внешних факторов и ра­бочих характеристик двигателя.

Механизацию управления компрессора и из компрессора обеспе­ чивает агрегат управления АУ-12СТМ, гидроусилитель регулируемого вход­ного направляющего аппарата и гидроприводы кла­панов перепуска воздуха.

Рисунок 1.2 – Продольный разрез двигателя НК-12СТ

 

На двигателе предусмотрена система контро­ля и защиты, которая работает совместно с сис­темой регулирования, и обеспечивает контроль за работой двигателя (замер частоты вращения тур­бокомпрессора и свободной турбины, замер темпе­ратуры газов перед свободной турбиной) и защи­ту двигателя при неправильной эксплуатации или при появлении неисправностей в узлах (защита по предельной частоте вращения свободной тур­бины, защита по предельному уровню виброуско­рений, защита по предельной температуре газов перед свободной турбиной, защита по помпажному режиму, защита по утечке пускового топливного газа).

Двигатель снабжен короткозамкнутой мас­ляной системой циркуляционного типа.

Агрегаты масляной системы обеспечивают по­дачу масла для смазки и охлаждения деталей и узлов двигателя и для работы агрегатов системы регулирования.

В масляную систему входят нагнетающие на­сосы, откачивающие насосы, суфлеры, воздухо­отделитель, основной масляный фильтр.

В состав двигателя входят следующие основ­ные узлы:

- передняя опора;

- осевой четырнадцатиступенчатый компрес­сор (рисунок 2, 1);

- трехступенчатая турбина компрессора (рисунок 2, 2);

- одноступенчатая свободная турбина (рисунок 2, 3).

Двигатель снабжен; агрегатами масляной систе­мы, системы регулирования, системы запуска и системы контроля и защиты.

На двигателе установлены приборы, контроли­рующие его работу.

Передняя опора является силовым эле­ментом двигателя, воспринимающим нагрузки от статора и ротора компрессора и передающим их через цапфы подвесок на раму установки. В перед­ней опоре установлен центральный привод, кото­рый передает крутящий момент с турбины на при­вод агрегатов масляной системы и коробок приво­дов.

Корпус передней опоры состоит из наружной кольцевой коробки, связанной с внутренним кону­сом шестью полыми обтекаемыми ребрами. Поверхности наружной кольцевой коробки и внутренне­го конуса профилированы и образуют вместе с реб­рами шесть каналов, по которым в компрессор пос­тупает воздух. Пустотелые ребра использованы для размещения внутри них приводов к агрегатам, а также масляных и воздушных коммуникаций.

В передней опоре смонтирован входной регули­руемый направляющий аппарат компрессора и ро­ликовый подшипник ротора компрессора.

На задней стенке корпуса передней опоры име­ются фланцы крепления привода центробежного суфлера, масляного фильтра, привода нижней ко­робки приводов.

На наружной поверхности корпуса предусмот­рены фланцы крепления масляного агрегата, при­вода воздушного стартера, масляного насоса, аг­регатов регулирования, сигнализатора обледенения и гидропривода входного регулируемого направля­ющего аппарата компрессора.

Компрессор - четырнадцатиступенчатый, осевой, служит для повышения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания, и состоит из ро­тора и статора. Ротор компрессора барабанно-дисковой конструкции, состоит из четырнадцати от­дельных рабочих колес и заднего вала, жестко сое­диненных друг с другом. Ротор вращается на двух подшипниках качения. Передний подшипник - ро­ликовый, допускающий осевое перемещение рото­ра под действием осевых сил и температурных де­формаций. Задний подшипник - радиально-упорный шариковый. Он обеспечивает осевую фикса­цию ротора. Задний вал компрессора сочленен с передним валом турбины при помощи шлицевого соединения и соединительного болта.

Статор компрессора состоит из картера, направ­ляющих аппаратов и рабочих колец. Картер и направляющие аппараты разъемные, с разъемом в горизонтальной плоскости.

Соединение половин болтовое и осуществлено по продольным фланцам, приваренным к каждой по­ловине картера. Направляющие аппараты и коль­ца рабочих колес, образуют сужающийся тракт статора компрессора.

Нормальную работу компрессора на нерасчетных режимах обеспечивают регулируемый входной направляющий аппарат и клапана перепуска воздуха. На верхней половине картера размещена коробка приводов агрегатов, воздушный стартер ВС-12, кронштейн со штепсельными разъемами, пусковые катушки зажигания. На нижней половине картера размещены дозатор газа, коробка приводов агрегатов двигателя, агрегат управления воздушными клапанами и входным направляющим аппаратом, клапан перепуска топлива и др.

Картер турбины, расположенный между компрессором и газовой турбиной компрессора, является силовым узлом двигателя. В нем размещены камера сгорания кольцевого типа, опоры для валов компрессора и турбины, в передней части картера располагается шариковый подшипник задней опоры ротора компрессора, в задней – роликовый подшипник передней опоры ротора турбины.

Камера сгорания кольцевого типа сварной конструкции, имеет двенадцать головок, соединенных в блок, переходящий в кольцевую полость камеры. В каждой головке расположены завихрители, во втулках которых смонтированы топливные форсунки. Воспламенение топлива в камере сгорания обеспечивают два воспламенителя.

Газовая трехступенчатая, осевая турбины компрессора предназначена для привода во вращение ротора компрессора, а также агрегатов, обслуживающих двигатель.

Ротор турбины состоит из трех рабочих колес, переднего и заднего валов. Ротор вращается на двух роликовых подшипниках. Передний подшипник установлен в картере турбины, задний – в промежуточной опоре турбины.

Лопатки в дисках закреплены при помощи хвостовика «елочного типа» и закреплены от осевых перемещений пластинчатыми замками. Перетекание газа между ступенями турбины ограничивают газовые лабиринтные уплотнения.

Статор турбины состоит из соплового аппарата первой ступени с охлаждаемыми лопатками и сопловых аппаратов двух последующих ступеней турбины. Каждый сопловой аппарат имеет наружные и внутренние кольца, между которыми установлены лопатки, образующие каналы для газа, поступающего на лопатки рабочего коле­са. Наружное кольцо образует тракт над рабочим колесом соответствующей ступени. Для обеспече­ния минимальных радиальных зазоров по наруж­ному диаметру ротора турбины в наружное коль­цо установлены металлокерамические вставки. На­ружные кольца сопловых аппаратов, соединенные между собой, образуют силовую часть статора. Внутренние кольца сопловых аппаратов центриру­ются по нижним концам лопаток. Лопатки имеют возможность свободно расширяться при нагреве.

Промежуточная опора турбины яв­ляется силовым узлом, в котором установлен задний подшипник ротора турбины компрессора.

Подшипник установлен в корпусе демпфера, прикрепленном болтами к несущему фланцу внут­реннего корпуса. В корпусе демпфера размещен также демпфер, назначение которого - снизить виброперегрузки при прохождении ротором турби­ны критической частоты вращения.

Для предохранения подшипника от воздейст­вия высоких температур предусмотрена тепловая изоляция.

Внутренний и наружный кожухи промежуточной опоры, с приваренными к ним ребрами, образуют газовый тракт, по которому газ направляется к свободной турбине.

Свободная турбина - одноступенчатая, осевая, предназначена для привода центробежного нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Ро­торы турбины компрессора и свободной турби­ны не имеют между собой механической связи.

Свободная турбина состоит из ротора, статора и опоры. Ротор, состоящий из рабочего колеса и ва­ла, вращается в двух опорах: передняя - ролико­вый подшипник, задняя - пакет из роликового и шарикового подшипников. Оба подшипниковых узла установлены в опоре свободной турбины. Крепление лопаток в диске осуществлено при по­мощи хвостовиков «елочного типа». Лопатки за­контрены от осевых перемещений пластинчатыми замками. На диске выполнен двухрядный лаби­ринт, который вместе с уплотнительным кольцом образует газовое лабиринтовое уплотнение.

Крутящий момент с вала ротора свободной тур­бины через шлицевую втулку, расположенную на его конце, передается на вал ротора центробежно­го нагнетателя посредством специального торсионного вала.

Статор турбины состоит из одного соплового аппарата сварной конструкции, имеющего наруж­ное и внутреннее кольца. В профильные прорези наружного кольца входят лопатки, приваренные к нему сваркой. Противоположные концы лопаток свободно входят в профильные прорези внутренне­го кольца. В наружном кольце установлены металлокерамические вставки. К внутреннему кольцу приварено кольцо - козырек, которое образует уплотнение, ограничивающее утечки газа из полос­ти перед сопловым аппаратом.

Опора свободной турбины является основным силовым элементом свободной турбины.

Наружный силовой кожух, соединенный бол­тами с литыми ребрами, приваренными к внутрен­нему корпусу опоры, воспринимает усилия от статора и ротора и передает их через подвески на ра­му установки.

Во внутреннем корпусе опоры установлены пе­редний и задний подшипниковые узлы ротора, дем­пфирующее устройство переднего подшипника, при­вод маслоагрегата.

Наружный и внутренний кожухи, соединенные пятью пустотелыми ребрами, образуют газовый тракт.

Пустотелые ребра использованы для размеще­ния масляных и воздушных коммуникаций.

На опоре установлена коробка приводов сво­бодной турбины и смонтированы цапфы задней подвески двигателя.

Для подвода воздуха на охлаждение наружной поверхности статора турбины на статоре смонтирован кожух, выполненный из двух половин, скреп­ленных стяжными лентами.

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 4083; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!