СОДЕРЖАНИЕ.
I. Основные технические данные стр. 2
1.1. Параметры двигателя стр. 3
1.2. Мощностная характеристика стр. 3
1.3. Принцип работы двигателя стр. 4
2. Устройство двигателя
2.1. Входной направляющий аппарат стр. 6
2.2. Компрессор. Общие сведения стр. 7
2.3. Компрессор НД стр. 8
2.4. Компрессор ВД стр. 9
2.5. Передняя опора стр. 10
2.6. Средняя опора стр. 11
2.7. Блок камеры сгорания стр. 13
2.8. Турбина ГГ стр. 14
2.9. Опора турбины ГГ стр. 15
2.10.Турбина СТ стр. 16
2.11. Крепление двигателя к раме стр. 18
2.12. Система топливопитания и регулирования стр. 18
2.13. Система запуска стр. 26
2.14. Система контроля и защиты стр. 29
2.15. Масляная система стр. 36
2.16. Система отбора воздуха стр. 42
2.17. Кинематическая схема двигателя стр. 43
2.18. Электрооборудование стр. 45
3. Эксплуатация двигателя
3.1. Подготовка двигателя к пуску стр. 46
3.2. Проведение холодной прокрутки (ХП) и горячего запуска (ГЗ) стр. 47
3.3. Работа автоматики двигателя при ХП и ГЗ во взаимодействии с САУ ГПА стр. 48
3.4. Неисправности при запуске и их устранение стр. 52
3.5. Проверка и отладка запуска стр. 54
3.6. Работа двигателя на установившемся режиме стр. 55
3.7. Регулируемые параметры двигателя стр. 56
3.8. Поиск причин отклонения нерегулируемых параметров маслосистемы стр. 58
двигателя
3.9. Особенности эксплуатации при низких температурах стр. 59
4. Техническое обслуживание
4.1. Общие требования стр. 60
4.2. Межрегламентный осмотр стр. 60
4.3. Регламентные работы стр. 62
4.4. Замена узлов и агрегатов стр. 65
4.5. Замена двигателя или его модулей стр. 664.6. Хранение двигателя на компрессорной станции стр. 69
1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ НК 16 СТ
Двигатель НК-16СТ конструкции ОКБ Кузнецова создан на базе авиационного двухконтурного двигателя НК-8-2У семейства двигателей НК. Базовый двигатель применяется в качестве силовой установки самолета Ту-154.
Двигатель НК-16СТ предназначен для работы в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16/76 разработки Сумского машиностроительного научно-производственного объединения (СМНПО) им. Фрунзе по заказу Министерства газовой промышленности.
Двигатель создавался в течении 1979...1982 гг.
Конструктивно двигатель состоит из 2-х модулей - газогенератора (собственно базового двигателя с доработками) и силовой турбины. Каждый модуль имеет свою раму для крепления, что позволяет при необходимости заменять двигатель целиком или отдельно ГГ и СТ.
Модуль СТ для данного двигателя разработан и изготовлен вновь.
1.1. Параметры двигателя
Максимальная мощность на приводном валу силовой турбины (СТ) без отбора воздуха за компрессором ВД и при стандартных атмосферных условиях*, МВт | 16 |
Максимальная мощность на приводном валу СТ без отбора воздуха за компрессором высокого давления (ВД) и при температуре воздуха на входе в двигатель-6° С и ниже, МВт | 19,2 |
Эффективный КПД двигателя при мощности 16 МВт без отборов воздуха за компрессорами низкого и высокого давления и потерь в системах всасывания и выхлопа,% | 29 |
Эффективный КПД двигателя при мощности 19,2 МВт без отборов воздуха за компрессорами НД и ВД и потерь в системах всасывания и выхлопа, % | 31,5 |
Частота вращения ротора НД, об/мин: | 5270+_ 50 |
Частота вращения ротора ВД, об/мин: | 6910+_ 70 |
Частота вращения ротора СТ, об/мин: | 3975...5300 |
Температура газа перед СТ на режиме максимальной мощности, °С не более | 620 |
Уровень вибраций двигателя, мм/с не выше | 40 |
Расход воздуха через двигатель, кг/с | 96 |
Температура газов на выхлопе двигателя, °С | 370 |
Температура наружных поверхностей двигателя, °С, не более | 200 |
Масса двигателя с рамой,т | 7,8 |
Масса газогенератора с рамой, т | 4,0 |
Масса силовой турбины с рамой, т | 3,8 |
Габаритные размеры, мм | |
длина | 6196,5 |
ширина | 2164 |
высота | 2210 |
Полный ресурс, ч (по выработке которого материальная часть должна списываться) | 30000...40000 |
Межремонтный ресурс двигателя, ч, между текущими (межрегламентными) осмотрами | 1000 |
Ресурс двигателя до первого капитального ремонта, ч | 10000 |
Стандартные атмосферные условия соответствуют температуре окружающего воздухаtн =+15°С, атмосферное давлению Рн=1,033 атм.
1.2. Принцип работы двигателя НК-16СТ(рис. 3)
Атмосферный воздух через входное очистительное устройство (ВОУ) и камеру всасывания ГПА (рис. I) входит в двигатель. В компрессорах НД и ВД сжимается и поступает в камеру сгорания. В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо (природный газ), поступающее через форсунки. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбине ГГ часть тепловой энергии газового потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбин ВД и НД. Мощность турбины ВД расходуется на вращение ротора компрессора ВД, турбина НД вращает ротор компрессора НД. Оставшаяся часть тепловой энергии газового потока, поступившего в силовую турбину, превращается с механическую энергию вращения ротора СТ и жестко связанного с ним ротора нагнетателя.На рис. 4 показано изменение основных параметров по газовоздушному тракту, дающее представление о теплофизических процессах в двигателе.
Условия эксплуатации, tн град.С | -50 | -15 | +15 | +45 |
Мощность на выходном валу, МВт | 19,2 | 19,2 | 16 | 10,55 |
эффективный КПД, % | 32,7 | 31,2 | 28,8 | 25,7 |
1.3. Мощностная характеристика (рис. 2).
На рис.2 эта характеристика № 1. Представляет собой изменение мощности двигателя в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель (приближенно это температура наружного воздуха t н).
Характеристику №1 надо рассматривать совместно с характеристикой №2, представляющую собой закон регулирования, т.е. изменение оборотов ротора НД по той же температуре воздуха на входе в двигатель tн. Заданное изменение оборотов НД обеспечивается работой системы регулирования, ее основными агрегатами: регулятором оборотов Р0 16 со встроенным термокорректором и дозатором газа ДГ16 (или ДУС).
Характеристики № I и № 2 условно можно разделить на левую и правую ветви, отсчитывая от температуры tн, равной +15°С. При уменьшении окружающей температуры, следовательно, уменьшении tнот +15°С (левая ветвь) мощность самопроизвольно растет при неизменных оборотах НД. Самопроизвольный рост мощности понятен, так как, чем холоднее воздух, тем выше его плотность, больше и расход его через двигатель. Это характерно для любой тепловой машины, если обороты ротора компрессора постоянные. Теоретически при достаточно низких температурах (tн =-40...-50°С) двигатель может развить большую мощность (см. пунктирную линию). Однако из условия прочности узлов двигателя возрастающую мощность приходится ограничивать. На графике № I мощность, начиная с tн =-6°С, в сторону уменьшения, держится постоянной и равной 19,2 МВт, что достигается работой Р0 16, который выдает команду дозатору газа на уменьшение режима. Выдача команды на ДГ16 производится автоматически по закону работы термокорректора, отслеживающему изменение температуры воздуха на входе в двигатель.
В правой ветви при увеличении температуры воздуха на входе в двигатель и постоянных оборотах НД из-за изменения плотности воздуха мощность уменьшается. Для компенсации потери мощности и поддержания ее, например, на уровне 16 МВт, логически было принять такой закон регулирования, по которому обороты ротора НД необходимо увеличить. Однако опережающий рост температуры газа перед СТ не дает это сделатъ. Более того, для заданного градиента уменьшения мощности по характеристике приходится даже, начиная с +15°С, уменьшать обороты НД, что отражено на характеристике № 2.
Добавим к сказанному выше, что приведенные на рисунке характеристики – «расчетные» и даны для условий: n ст =5300 об/мин, давление атмосферное Рн = 1,033 кгс/см2 и режим работы двигателя –максимальный.
2. УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ НК-16СТ
2.1 Входной направляющий аппарат (рис. 3)
Входной направляющий аппарат (ВНА) установлен на входе в компрессор и обеспечивает направление воздушного потока на рабочие лопатки I ст. Одновременно является силовым узлом двигателя, т.к. в нем установлена передняя опора ротора компрессора НД, спереди прикрытаякоком.

Направление потока воздуха формируется 12-ю радиально расположенными лопатками. К каждой лопатке спереди приклепан дефлектор, образующий со входной кромкой лопатки полость, куда подается горячий воздух с целью предотвращения льдообразования. Подача горячего воздуха по лопаткам производится из общего кольцевого ресивера между наружным кольцом ВНА и кольцом ресивера. В ресивер воздух подается из-за 10 ст. компрессора по отдельному воздухопроводу с управляемой заслонкой, расположенному поверх оболочки двигателя.
На кольце ресивера с наружной стороны (с левой стороны двигателя) приклепаны фланцы, к которым крепятся: угольник трубопровода подвода масла к передней опоре (4-я стойка), угольник трубопровода отвода масла (5-я стойка), фланец трубопровода подвода горячего воздуха для подогрева масла в ПО (от соседних ГПА), фланец трубопровода подвода горячего воздуха из-за 10 ступ.компрессора на обогрев ВНА и кока.
Спереди к ВНА стыкуется проставка, окончательно формирующая поток воздуха перед двигателем после уравнительной трубы (входного коллектора ГПА) и на которой расположены: 6 шт. заглушенных фланцев для монтажа промывочных зондов, фланец крепления трубопровода подвода воздуха к термокорректору агрегата Р016 (трубопровод с теплоизоляцией зеленого цвета), фланец для крапления приемника замера температуры на входе в двигатель (П-98А).
2.2. Компрессор (общие сведения)
Предназначен для сжатия и подачи атмосферного воздуха в камеру сгорания двигателя.
Компрессор – осевой, состоит из 10 ступеней сжатия. Первые 4 ступени составляют компрессор низкого давления (КНД), сжимающий воздух до ~2,5 атм. Остальные 6 ступеней составляют компрессор высокого давления (КВД), на выходе из которого (т.е. на входе в камеру сгорания) давление воздуха достигает ~10 атм.
Компрессоры НД и ВД разделены средней опорой двигателя.
Работа сжатия в компрессоре производится благодаря работе турбин ГГ, вращающих оба компрессора.
Компрессор НД в связке с турбиной НД называют каскадом НД двигателя, а компрессор ВД в связке с турбиной ВД - каскадом ВД.
Каждая ступень компрессора состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата.
В рабочем колесе производится непосредственное сжатие воздуха, в направляющем аппарате воздух частично дожимается и получает заданное направление перед следующей ступенью.
2.3. Компрессор НД (рис. 5)
Состоит из ротора и статора . 4-ре рабочих колеса компрессора НД, передний вал, три промежуточных кольца между колесами, задний вал в сборе составляют ротор компрессора НД. Ротор имеет 2 опоры: переднюю, расположенную в ступице ВНА, и заднюю - в средней опоре.
В статор входят 4 направляющих аппарата (1-ый, 2-ой, 3-ий, 4-ый), рабочие кольца, трактовые кольца. Рабочие кольца находятся против каадого рабочего колеса и имеют легкосъемные покрытия для обеспечения минимальных зазоров с лопатками колеса.
Трактовые кольца являются, продолжением рабочих колец и предназначены для организации тракта.

2.4. Компрессор ВД (рис. 6)
Состоит из ротора и статора. В ротор входят 6 рабочих колес, 5 промежуточных колец с лабиринтными уплотнительными гребешками, коническая проставка, лабиринт (с несколькими участками лабиринтных гребешков), воддухоподводащая труба (для организации полости, в которую проходит воздух из-за 9-ой ступени на охлаждение диска 2-ой ступени турбины).
Передняя опора ротора расположена в средней опоре. Задняя опора ротора в связке с валом ротора турбины ВД расположена в задней опоре турбины.
В конструкцию статора входят: регулируемый направляющий аппарат (РНА), 6 направляющих аппаратов, 6 рабочих колец, механизм перепуска воздуха (КПВ) за 8-ой ступенью компрессора, система отбора воздуха за компрессором с ресивером.
РНА и КПВ являются средствами механизации компрессора, предназначенные для обеспечения устойчивой (беспомпажной) работы на запуске и режиме.
Пусковое положение РНА - лопатки прикрывают доступ воздуха в компрессор ВД для быстрейшей раскрутки ротора ВД в начале запуска.
Рабочее положение РНА - лопатки установлены под заданным рабочим углом.
Пусковое положение КПВ - открытое и воздух за 8-ой ступеньюсбрасывается в атмосферу через специальный патрубок.
Рабочее положение КПВ – закрытое.
РНА управляется агрегатом АУ системы регулирования, КПВ - агрегатами АК и АУП системы регулирования.
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.
Комментарии 2