АзбукаКИП
Главная » Обнаружение газов » Приборы и технологии

Оборудование для контроля горючих и токсичных газов при эксплуатации газовых турбин

Газотурбинные установки нашли широкое применение не только в авиационной технике, но и в промышленности. С помощью газотурбинных установок приводится в движение такое оборудование как, например, компрессоры на газопроводах или электрические генераторы.

В качестве топлива в современных газовых турбинах используются светлые нефтепродукты (керосин) или природный газ, которые, в случае их утечки могут представлять серьезную опасность воспламенения или взрыва. Однако, кроме самого топлива, высокую потенциальную опасность представляют используемые в турбине смазочные и охлаждающие вещества, например, водород. Поэтому для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности необходимо использовать многоступенчатые схемы защиты. Основными элементами таких схем защиты являются газоизмерительные приборы - газоанализаторы.

Газовая турбина

Для обеспечения безопасной работы газовой турбины необходимо организовать приблизительно 8…10 точек контроля различных газов. Точное количество и тип применяемых детекторов газа определяется конструкцией и назначением газовой турбины.

Основными производителями газовых турбин промышленного применения являются:

  • General Electric (лидер рынка газовых турбин);
  • Siemens/Westinghouse;
  • Alstom;
  • Caterpillar/Solar Turbines;
  • Mitsubishi.

Типичными сферами применения газовых турбин являются:

  • Компрессорные станции на газопроводах;
  • Добыча нефти;
  • Выработка электроэнергии;
  • Станции по перекачке воды и сточных вод;
  • Обратная закачка нефти и газа.

Принимая во внимание типовую конструкцию газовой турбины можно выделить три основные потенциально опасные зоны, где необходимо устанавливать приборы контроля газов. Для других зон требуются специально адаптированные системы с характеристиками, оптимизированными для каждого конкретного типа турбины и сферы ее применения.

Зона №1. Воздухозаборные устройства турбины.

Обычно газовые турбины устанавливают в местах, где хранится большое количество взрывоопасных газов или жидкостей. Эти горючие вещества могут использоваться в качестве топлива для работы самой турбины или являться частью технологического процесса, как в компрессорных станциях газопроводов.

Утечки в таких зонах, когда в воздухозаборник турбины попадают взрывоопасные газы или пары, могут иметь катастрофические последствия. Преждевременное воспламенение воздушно-газовой смеси на стадии сжатия или избыток топлива в камере сгорания могут приводить к неконтролируемому разгону турбины. В обоих случаях нужно немедленно останавливать турбину.

Для выдачи заблаговременного предупреждения, необходимо контролировать любое повышение концентрации горючих газов в поступающем воздухе. Инфракрасные оптические газоанализаторы, например Dräger PIR 3000 и PIR 7000 зарекомендовали себя как надежное и эффективное средство контроля с хорошим быстродействием. Оптические датчики лучше всего размещать непосредственно рядом с кожухом воздухозаборника или непосредственно в кожухе. Место установки датчиков достаточно критично вследствие высокой скорости воздуха в каналах. В подобных условиях необходимо принимать специальные меры, чтобы обеспечить правильность показаний концентрации газа.

Зона №2. Звукоизолирующий кожух турбины.

Для снижения уровня шума в газовых турбинах часто применяются звукоизолирующие кожухи. Звукоизолирующие кожухи должны хорошо вентилироваться, чтобы обеспечить приемлемый температурный режим для работы турбины. Типичные рабочие условия - 40…60°C. Однако, при высокой температуре окружающей среды, около камеры сгорания, или при неполадках в работе оборудования, температура под кожухом может возрасти до 100 °C и более.

Топливо в турбину подается под высоким давлением , которое может достигать величины 50 Бар (~5 МПа). Сотни соединений и сложная распределительная система подачи топлива - источник потенциальной утечки внутри кожуха. Кроме того, при неисправности оборудования в звукопоглощающую камеру могут попадать вещества, используемые в смазочной системе. В подобных условиях, чтобы предотвратить накопление высоких концентраций горючих газов в системе, необходимо установить газоизмерительную систему.

Для большинства датчиков (например, оптических) рабочая температура не должна превышать 65°C. Соответственно оптические датчики газов нельзя устанавливать непосредственно под звукоизолирующий кожух турбины - необходимо использовать дополнительные системы отбора и подготовки проб газа.

Трассовые газоанализаторы (инфракрасные оптические газоанализаторы с открытым трактом) также размещаются вне звукопоглощающей камеры. Контроль за состоянием внутри камеры в этом случае осуществляется через прозрачные для ИК-излучения окошки в кожухе или специальные приспособления для установки на трубопроводах. Трассовые измерительные системы обеспечивают быстрый отклик и широкую зону контроля.

Кроме того, в компрессорных станциях трубопроводов обычно может быть установлено несколько турбин. Трассовые детекторы, например, типа Polytron Pulsar и Polytron Pulsar 2, позволяют контролировать повышение содержания взрывоопасных газов во всей зоне. Вероятность обнаружения улучшается при использовании системы перекрестных лучей. Кроме того, трассовые детекторы, установленные на кожухах воздухозаборников, будут полезным дополнением к системам локального контроля.

Трассовый газоанализатор

В качестве альтернативы можно использовать подогреваемые резистивные термокаталитические датчики с рабочей температурой до 120°C. Они устанавливаются непосредственно под кожухом около турбины, не требуя специальных систем отбора проб. Кроме того, термокаталитические датчики это единственная возможность измерять утечки водорода в диапазоне %НКПР (%НПВ). В то время как инфракрасные датчики не чувствительны к водороду, термокаталитические сенсоры, надежно предупреждают о наличии водорода в воздухе в диапазоне 0…100 %НКПР

Зона №3. Система водородного охлаждения.

Номинальная выходная мощность всех газовых турбин зависит от температуры входящего воздуха - с увеличением температуры окружающего воздуха выходная мощность турбины уменьшается. Поэтому, в условиях горячего климата или в жаркие дни, охлаждение подаваемого в турбину воздуха экономично для повышения выходной мощности большинства силовых установок. Часто в таких установках лучшим средством отвода тепла для мощных генераторов являются водородные теплообменники. Благодаря высокой теплоемкости водород эффективно удаляет избыточное тепло. Он также имеет низкую вязкость (или аэродинамическое сопротивление), что повышает мощность генератора при сохранении эффективного охлаждения. Однако, как известно, водород является взрывоопасным газом. Утечки в замкнутом контуре системы охлаждения могут являться дополнительным источником потенциальной опасности при работе газовой турбины.

Термокаталитические или электрохимические сенсоры обладают высокой чувствительностью при обнаружении водорода H2 и позволяют снизить возникающие риски.

Электрохимические сенсоры способны обнаруживать даже небольшие утечки водорода в диапазоне ppm. Это гарантирует заблаговременное предупреждение персонала и предоставляет возможность принять соответствующие меры, до достижения опасных концентраций. Измерительный диапазон у измерительных головок Dräger Polytron с сенсором на водород Н2 составляет 0…500 ppm, что позволяет установить очень низкие пороги сигналов тревог.

Еще один потенциальный источник опасности - это выделение в рабочее пространство помещения и накопление там токсичных газов при не герметичности выхлопной системы турбины. Поэтому помещение газотурбинной установки должно быть оснащено датчиками контроля концентрации окиси углерода СО, а также датчиками определения дефицита кислорода. Для данных целей оптимальным решением являются газоанализаторы с электрохимическими сенсорами, например, Dräger Polytron 3000, 5000, 7000 или 8000 серии.

Необходимо помнить, что если газовая турбина приводит в действие, например, компрессор на насосной станции для перекачки природного газа, то для обеспечения безопасной работы самого компрессора потребуются дополнительные газовые детекторы, установленные в местах потенциальной утечки газов.

Рекомендуемые статьи
Конфигурирование реле тревог контроллеров Drager
Оборудование для контроля горючих и токсичных газов при эксплуатации газовых турбин
Методы очистки и обезвреживания промышленных газообразных выбросов
Категория: Приборы и технологии | Просмотров: 3868

Эксплуатируемые вами газоанализаторы применяются для контроля:
Всего ответов: 30
Присоединяйтесь
Youtube
Контакт