3.4 Функциональная схема автоматизации ГПА

Функциональная схема автоматизации ГПА представлена на рисунке 3.2.

В газотурбинных установках контроль и сигнализация осуществляется по большому числу параметров. Основные из них включены в систему аварийно-предупредительной защиты и сигнализации. К ним относятся:

- температура подшипников компрессора;

- давление топливного газа;

- давление газа на входе и выходе компрессора;

- температура газа на входе и выходе компрессора;

- частота вращения валов ТВД, ТНД, СТ;

- перепад давления на конфузоре нагнетателя;

- перепад давления между газом и маслом уплотнения в полости нагнетателя;

- осевой сдвиг ротора нагнетателя;

- вибрация подшипников двигателя и нагнетателя;

- температура продуктов сгорания.

Объем перекачиваемого газа в нагнетателе зависит от степени сжатия, которая, в свою очередь, зависит от оборотов двигателя. Датчики частоты вращения типа «ДЧВ-2500А» установлены на ТВД, ТНД и СТ (позиции 12, 16, 29). Cигнал, преобразованный в унифицированный (4-20 мА), поступает на вход модуля управления расходом топлива платы ТТСМ. Модуль управления расходом топлива изменяет степень открытия топливного регулирующего клапана.

Основная задача топливного регулирующего клапана состоит в таком изменении расхода топлива, которое обеспечит стабилизацию частоты вращения силовой турбины на заданном уровне. Контроль за скоростью вращения валов ТВД и ТНД позволяет определить степень загрузки агрегата, предотвращает работу агрегата на запрещенных оборотах.

Измерение температуры выхлопных газов на выходе из газогенератора необходимо для создания необходимого соотношения топливо/воздух в камере сгорания. Резкие скачки температур или повышение сверх номинальных значений могут привести к тепловым деформациям частей турбины, в результате чего может возникнуть понижение прочности материала и его свойств. Преобразователь термоэлектрический (позиция 13) установлен в полости между ТНД и СТ. Сигнал по температуре поступает на вход модуля управления расходом топлива платы ТТСМ. Модуль GT изменяет степень открытия топливного регулирующего клапана. Верхняя предельная уставка по температуре выхлопных газов 650 С.

Измерение давления технологического газа на входе и выходе нагнетателя осуществляется датчиком давления типа «Honeywell STD97L», установлен на трубопроводе после нагнетателя. Унифицированный сигнал (4-20 мА) с датчика давления поступает на вход функционального модуля противопомпажного регулирования. Модуль AS предотвращает помпаж нагнетателя на всех режимах работы агрегата путем управления клапаном рециркуляции компримируемого газа.

Система уплотнения вала нагнетателя необходима для того, чтобы обеспечивать герметичность газовых полостей и не допускать выброс газа в машинный зал. Защита по перепаду давления между газом и маслом уплотнения в полости нагнетателя (позиция 1) останавливает агрегат при снижении перепада давления менее 0,05 МПа, осуществляется с помощью преобразователя измерительного разности давлений типа «Honeywell STD924».

При эксплуатации турбоустановок повреждения опорных и упорных подшипников приводят к длительным простоям турбин. Подшипники турбин фиксируют положение вращающегося ротора относительно неподвижных деталей цилиндра и воспринимают различные нагрузки. Температуру этих подшипников целесообразно измерять отдельными показывающими или регистрирующими приборами. Защита по температуре упорного и заднего подшипников нагнетателя (позиция 2 и 10) осуществляется с помощью термометров сопротивления типа «ТСПУ 205», установленных на вкладышах упорных подшипников. Подшипниковые термопреобразователи имеют инерционность от 4 до 8 с. Основными причинами повышения температуры опорных подшипников являются: уменьшение расхода масла, которое может произойти вследствие попадания посторонних предметов в маслопроводы, засорения дроссельных шайб на подводящих маслопроводах, снижения давления масла за маслоохладителями и др. При повышении температуры выше 80 С происходит остановка ГПА по аварии, так как может произойти выплавление рабочей поверхности.

Одним из основных параметров системы управления является сигнал по расходу. Он используется не только в алгоритмах антипомпажной защиты, но и распределения нагрузки между агрегатами. Для измерения расхода газа применяются конфузоры (позиция 18-1, 28-1), создающие местный перепад давления, который с помощью датчики (позиция 18-2, 28-2) преобразуется в нормированный электрический выходной сигнал, поступающий на функциональный модуль противопомпажного регулирования.

Измерение температуры газа на входе нагнетателя (позиция 25), выходе нагнетателя (позиция 24) и температуры воздуха на входе в КНД (позиция 3) осуществляется с помощью термометра сопротивления марки ТСПУ. Выходной сигнал поступает на функциональны модуль противопомпажного регулирования. При повышении температуры на выходе нагнетателя газ разогревает изоляцию трубы. Контроль за этим параметром позволяет не допустить этой аварийной ситуации.

Важным параметром для регулирования является давление воздуха за осевым компрессором (позиция 33), используемое для создания необходимого соотношения топливо/воздух в камере сгорания. Измерение осуществляется с помощью датчика типа «Honeywell STD97L». Унифицированный сигнал (4 - 20 мА) поступает на вход модуля управления расходом топлива платы ТТСМ. Модуль GT изменяет степень открытия топливного регулирующего клапана. Защита по давлению воздуха снижает обороты турбины при превышении давления выше 0,78 МПа.

Контроль осевого сдвига ротора и вибрации газогенератора и силовой турбины предотвращает разрушение конструкции агрегата.

Перечень приборов, используемых для автоматизации газоперекачивающего агрегата, приведён в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Приборы, используемые для автоматизации ГПА