ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки

Классы МПК:F02C7/12 охлаждение установок
F02C7/25 противопожарная защита и предотвращение загорания
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Бурдюгов Сергей Иванович (RU),
Макаров Николай Фролович (RU),
Захаров Геннадий Николаевич (RU),
Попов Виктор Львович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-31
публикация патента:

Изобретение относится к энергетике. Комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, обеспечивающий безопасность эксплуатации горячего газотурбинного двигателя, позволяющий при инциденте с несанкционированным отключением продувки воздухом отсека газотурбиной установки с минимальными затратами предотвратить контакт взрывоопасной смеси, которая может высвободиться, с поверхностью горячих компонентов корпуса газотурбинного двигателя, у которых максимальная температура может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе горючих веществ, до их охлаждения до безопасных температур. Изобретение позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию невзрывозащищенных горячих газотурбинных двигателей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Рисунки к патенту РФ 2515581

комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, патент № 2515581 комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, патент № 2515581

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к системам, обеспечивающим безопасную эксплуатацию невзрывозащищенных горячих газотурбинных двигателей (ГТД), у которых максимальная температура наиболее нагретых при работе компонентов наружной поверхности корпуса может превышать температуру самовоспламенения взрывоопасных смесей, образующихся в воздухе при утечке находящихся под давлением горючих веществ используемых в технологическом процессе в составе промышленных газотурбинных установок (ГТУ), взрывозащита которых в штатном режиме работы обеспечивается разбавлением взрывоопасной смеси вокруг ГТД до безопасных концентраций за счет продувки отсека ГТУ, где смонтирован горячий ГТД, чистым (не содержащим горючих веществ) воздухом, забираемым из атмосферы за пределами взрывоопасных зон.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На современном этапе развития машиностроения широкое распространение получили газоперекачивающие агрегаты (ГПА) в блочно-модульном и ангарном исполнении с использованием невзрывозащищенных ГТД.

Указанные исполнения (компоновки) предусматривают индивидуальное укрытие ГПА без разделительной стенки с единым помещением категории А (помещение повышенной взрывопожароопасности) по "Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности" № 123-Ф3 ГТД и центробежного компрессора (ЦБК). При этом ГТД размещается в отсеке (представляющим собой кожух шумотеплоизолирующий) ГТУ с принудительной вентиляцией (продувкой).

Потенциальная пожаровзрывоопасность ГПА обусловлена пожаровзрывоопасными свойствами природного газа, перекачиваемого ЦБК и используемого в качестве топлива ГТД, а также пожароопасными свойствами турбинного масла, применяемого в системах смазки, охлаждения и уплотнения. Утечка горючих материалов возможна как в едином помещении укрытия ГПА, так и в отсеке ГТУ.

Причем ГПА использует, как правило, природный газ, относящийся к группе взрывоопасных смесей Т1 по ГОСТ 12.1.011-78* "СМЕСИ ВЗРЫВООПАСНЫЕ Классификация и методы испытаний".

Техническая справка: согласно п.4а ГОСТ 12.1.011-78* взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на шесть групп в зависимости от величины температуры самовоспламенения:

Группы взрывоопасных смесей Температура самовоспламенения, °С
Т1Свыше 450
Т2Свыше 300 до 450 включительно
Т3Свыше 200 до 300 включительно
Т4 Свыше 135 до 200 включительно
Т5Свыше 100 до 135 включительно
Т6Свыше 85 до 100 включительно

Для обеспечения безопасной эксплуатации невзрывозащищенных ГТД (за счет увеличения степени взрывозащищенности) КШТ с принудительной вентиляцией проектируется и сертифицируется как оболочка с видом взрывозащиты 1ExpxIIT1X в соответствии с ГОСТ Р 51330.3 "ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ. Часть 2. Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением р":

- уровень взрывозащиты 1 (взрывобезопасное оборудование);

- вид взрывозащиты рх (заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением, которое изменяет классификацию взрывоопасной зоны внутри оболочки до невзрывоопасной зоны);

- группа электрооборудования по области его применения II (взрывозащищенное электрооборудование для внутренней и наружной установки, предназначенное для потенциально взрывоопасных сред, кроме подземных выработок шахт и рудников и их наземных строений, опасных по рудничному газу и/или пыли);

- температурный класс электрооборудования Т1 (предельная температура плюс 450°С);

- присутствуют специальные условия безопасного применения электрооборудования (знак X).

Наиболее близким аналогом заявляемого комплекса специальной автоматики (исполнительных механизмов, датчиков, управляющих устройств и т.д.) взрывозащиты газотурбинной установки является, на наш взгляд, блок силовой газоперекачивающего агрегата (патент № RU 2276277 С1). Указанный блок силовой (БС) газоперекачивающего агрегата содержит отсек с приводной газотурбинной установкой, центробежный вентилятор воздуха, воздуховод для отвода горячего воздуха непосредственно в атмосферу, технологические датчики для контроля параметров продувочного воздуха (датчик перепада давления, измерительное устройство расхода воздуха, датчики загазованности) и автоматику управления взрывозащитой (задатчики, блоки сравнения, компараторы, логические элементы).

В штатном режиме работы взрывозащиты безопасность БС ГПА обеспечивается продувкой отсека (кожуха) газотурбинной установки воздухом под избыточным давлением с разбавлением газовоздушной смеси вокруг потенциальных источников воспламенения продувочным воздухом до безопасных концентраций горючего газа. Одновременно продувка КШТ обеспечивает оптимальный тепловой режим работы горячего ГТД за счет охлаждения.

Однако технические решения патента № RU 2276277 С1, заложенные в конструкции БС ГПА, ограничивают сферу его применения. Так конструкция БС позволяет обеспечить взрывозащиту только таких ГТД, у которых максимальная температура наиболее нагретых при работе компонентов наружной поверхности корпуса не превышает предельно допустимую температуру для соответствующего температурного класса взрывобезопасного электрооборудования. Например, для БС, сертифицированного с маркировкой взрывозащиты 1ExpxIIT1X, предельная температура составляет плюс 450°С. Указанное ограничение вызвано тем, что конструкцией БС не предусмотрены меры на случай инцидента с несанкционированной потерей избыточного давления (например, из-за обесточивания вентиляторов продувки), позволяющие предотвратить контакт взрывоопасной газовой среды, которая может высвободиться, с поверхностью горячих компонентов наружной поверхности корпуса ГТД, у которых максимальная температура может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе горючих газов, до их охлаждения до безопасных температур. Данное ограничение следует из требования стандартов на взрывозащищенные изделия:

1. Требования ГОСТ Р 51330.3-99 к конструкции, обеспечивающей взрывозащиту вида px при наличии компонентов с температурой, превышающей температурную классификацию:

1) Согласно таблице 2 "Требования к конструкции, обеспечивающей взрывозащиту вида р" ГОСТ Р 51330.3-99 для взрывозащиты вида px при наличии внутренних нагретых частей, требующих времени для охлаждения перед открыванием оболочки, необходимо исполнение в соответствии с п.6.26 ГОСТ Р 51330.3-99 (электрооборудование должно быть классифицировано согласно самой нагретой поверхности внутреннего компонента).

2) Согласно п.6 "Температурные пределы" ГОСТ Р 51330.3-6.1 электрооборудование должно быть классифицировано в соответствии с требованиями температурной классификации по ГОСТ Р 51330.0. Классификация определяется согласно п.6.2 и 6.3 настоящего стандарта.

6.2 Для взрывозащиты вида px или py классификация должна быть основана:

а) на самой высокой температуре внешней поверхности оболочки или

б) на самой нагретой поверхности внутреннего компонента.

Исключение

Температура внутреннего компонента может превышать температурную классификацию, если:

1) компонент отвечает требованиям ГОСТ Р 51330.0 или

2) оболочка под давлением маркирована согласно ГОСТ Р 51330.0 с учетом времени, достаточного для охлаждения компонента до температуры, соответствующей температурному классу оболочки. Необходимы меры, предотвращающие в случае потери избыточного давления контакт взрывоопасной газовой среды, которая может высвободиться, с поверхностью нагретого компонента до его охлаждения ниже допустимого максимального значения.

Примечание

Это обеспечивается за счет соответствующей конструкции соединений оболочки под давлением и газопроводов или другим способом, например, с помощью вспомогательных систем вентиляции или путем заключения нагретой поверхности внутри оболочки под давлением в герметичный корпус.

2. Требования ГОСТ Р 51330.0 "ЭЛЕКРООБОРУДОВАНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ общие требования" к максимальным температурам поверхности для электрооборудования группы II приведены в п.5.1.2:

Температурный класс Максимальная температура поверхности, °С
Т1450
Т2300
Т3200
Т4135
Т5100
Т685

Из указанных выше требований стандартов следует, что особенностью БС, имеющего температурный класс электрооборудования Т1, является то, что нельзя применять ГТД с температурой самого нагретого компонента поверхности выше +450°С (т.к. для температурного класса электрооборудования Т1 - предельная температура +450°С). Однако форсированные модели ГТД могут иметь наружные элементы нагретые существенно выше +450°С (в том числе выше температуры самовоспламенения используемого в технологическом процессе горючего газа). Кроме того, необходимо учитывать, что в качестве топливного газа ГТД может использоваться газовая смесь, имеющая пониженную температуру самовоспламенения отдельных компонентов (в том числе ниже +450°С), что также ограничивает зону применения БС.

Невозможность использования в составе БС форсированных ГТД, имеющих компоненты поверхности, нагретые выше +450°С, и подвода к БС топливного газа с пониженной температурой самовоспламенения (ниже +450°С), является недостатком.

Одновременно необходимо учитывать, что взрывоопасную смесь может образовать не только утечка горючего газа. Взрывоопасным является масляный аэрозоль (имеющий температуру самовоспламенения ниже +450°С), который может образоваться при утечках (с распылением) из трубопроводов маслосистем ГПА или ЦБК находящегося под давлением турбинного масла.

Задача, стоявшая перед разработчиками настоящего изобретения, заключалась в создании комплекса взрывозащиты, который позволяет при инциденте с несанкционированным отключением продувки воздухом отсека ГТУ с минимальными затратами предотвратить контакт взрывоопасных смесей, образующихся в воздухе при утечке находящихся под давлением горючих веществ, используемых в технологическом процессе, с поверхностью горячих компонентов корпуса ГТД, у которых максимальная температура может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе веществ, до их охлаждения до безопасных температур.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанная задача решается за счет того, что при инциденте с несанкционированным отключением продувки воздухом отсека ГТУ вокруг горячих компонентов корпуса ГТД, у которых максимальная температура может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе горючих веществ, создается исключающая воспламенение (например, инертная) атмосфера.

Для создания исключающей воспламенение атмосферы в отсеке ГТУ предлагается использовать штатную комбинированную ("газ плюс газ") установку пожаротушения. Такая установка должна соответствовать обобщенным рекомендациям Всесоюзного научно-исследовательского института противопожарной обороны (ВНИИПО) "Противопожарная защита газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов" (ВНИИПО, г.Москва 1986), где сказано:

- для тушения пожаров на ГПА рекомендуется применять индивидуальные и комбинированные установки пожаротушения (КУП). Комбинированные установки пожаротушения предназначены для противопожарной защиты оборудования ГПА, газотурбинных двигателей, мотокомпрессоров, имеющих технологические поверхности нагретые выше температуры самовоспламенения турбинного масла.

- КУП предполагает две очереди ввода в действие огнетушащих веществ. Первая очередь обеспечивает подавление пожара в начальной стадии развития, вторая ликвидирует возможность повторного воспламенения. Рекомендуется активный и пассивный методы предотвращения повторного воспламенения. При активном методе нагретые технологические поверхности охлаждаются пеной низкой или средней кратности. Пассивный метод предполагает инертизацию (создание инертной среды исключающей горение) защищаемого помещения в течение времени, достаточного для естественного охлаждения нагретого оборудования. В КУП используются следующие комбинации огнетушащих веществ:

порошок плюс пена средней кратности;

порошок плюс пена низкой кратности;

порошок плюс распыленная вода;

газ плюс пена средней кратности;

газ плюс пена низкой кратности;

газ плюс распыленная вода;

газ плюс газ;

порошок плюс газ.

Однако кроме флегматизаторов (создающих исключающую горение инертную среду) для предотвращения воспламенения и взрыва горючих смесей в воздухе могут использоваться более эффективные ингибиторы горения (механизм ингибирования горения состоит в связывании активных центров, что приводит к обрыву цепной реакции горения).

Техническим результатом настоящего изобретения является комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, обеспечивающий безопасность эксплуатации горячего ГТД, позволяющий при инциденте с несанкционированным отключением продувки воздухом отсека ГТУ с минимальными затратами предотвратить контакт взрывоопасных смесей, которые могут высвободиться, с поверхностью горячих компонентов корпуса ГТД, у которых максимальная температура может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе горючих веществ, до их охлаждения до безопасных температур.

Управление штатной системой взрывозащиты ГТУ (продувкой отсека ГТУ), как правило, организуется с использованием управляющего устройства (УУ) системы автоматического управления технологическим процессом (САУ ТП). Однако для организации противоаварийного (с целью предотвращения пожаров и взрывов при инциденте с отключением взрывозащиты) взаимодействия аппаратуры, управляющей штатной системой взрывозащиты, и аппаратуры, управляющей противопожарной защитой (в том числе КУП) газотурбинной установки, целесообразно использовать отдельное противоаварийное контрольно-коммутирующее устройство (ПККУ). Использование для целей противоаварийного управления УУ САУ ТП нецелесообразно, т.к. инцидент с нештатным отключением взрывозащиты может быть вызван именно отказом УУ САУ ТП.

Для достижения указанного технического результата применяется способ комплексной защиты газотурбинной установки на базе горячего невзрывобезопасного газотурбинного двигателя, у которого максимальная температура наиболее нагретых при работе компонентов наружной поверхности корпуса может превышать температуру самовоспламенения взрывоопасных смесей, образующихся в воздухе при утечке под давлением горючих веществ, используемых в технологическом процессе, включающий продувку отсека газотурбинной установки чистым, не содержащим горючих веществ воздухом, забираемым из атмосферы за пределами взрывоопасных зон под избыточным давлением, с расходом, обеспечивающим разбавление взрывоопасной смеси вокруг горячих компонентов поверхности газотурбинного двигателя до безопасных концентраций, с экстренным остановом технологического оборудования при отклонении параметров продувочного воздуха от значений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что при инциденте с несанкционированным отключением продувки воздухом отсека газотурбиной установки, для предотвращения контакта горячих компонентов поверхности газотурбинного двигателя с взрывоопасной смесью, до их охлаждения до безопасных температур, превентивно до воспламенения горючих веществ, задействуют газовую комбинированную установку пожаротушения отсека газотурбинной установки, создающую и поддерживающую в течение времени, достаточного для охлаждения горячих компонентов поверхности газотурбинного двигателя до безопасных температур, инертную атмосферу под герметизированным отсеком газотурбинной установки.

Для оптимизации расхода огнетушащего газового состава (учитывая сложность его оперативной доставки на удаленные объекты газонефтяного комплекса) без увеличения риска поражения людей факторами взрыва и пожара, а также с ограниченным риском повреждения оборудования, превентивный пуск газовой комбинированной установки пожаротушения при инциденте с отключением продувки выполняют при нахождении людей в зоне поражения опасными факторами взрыва и пожара при аварии газотурбинной установки, или при наличии горючих газов в воздухе отсека ГТУ, или в воздухе помещения, где установлен отсек ГТУ.

Для повышения эффективности огнетушащего газового состава задействуют газовую комбинированную установку пожаротушения, заправленную огнетушащим газовым составом с ингибиторами горения, создающую и поддерживающую под герметизированным отсеком газотурбинной установки в течение времени, достаточного для охлаждения горячих компонентов поверхности газотурбинного двигателя до безопасных температур, атмосферу с ингибирующей способностью, исключающую воспламенение и взрыв.

Указанный технический результат достигается за счет того, что комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, защищенной комбинированной установкой пожаротушения, обеспечивающей тушение пожара и предотвращение повторного воспламенения за счет инертизации защищаемого помещения, включающий вентиляторы подачи продувочного воздуха в отсек газотурбинной установки, технологические датчики контроля расхода продувочного воздуха, контроля давления воздуха в отсеке газотурбинной установки, контроля концентрации горючих газов в воздухе, связанные с управляющим устройством системы автоматического управления технологическим процессом, отличающийся тем, что дополнительно содержит противоаварийное контрольно-коммутирующее устройство, связанное с управляющим устройством системы автоматического управления технологическим процессом и с пультом управления газовой комбинированной установкой пожаротушения газотурбинной установки, с возможностью, при инциденте с несанкционированным отключением вентиляторов подачи продувочного воздуха, превентивного, до воспламенения горючих веществ, создания и поддержания инертной атмосферы комбинированной установкой пожаротушения в отсеке газотурбинной установки.

Для обеспечения автоматического контроля процесса охлаждения остановленного ГТД комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки может дополнительно содержать технологические датчики контроля температуры наружной поверхности наиболее нагретых при работе компонентов корпуса ГТД, связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

Для повышения безопасности обслуживающего персонала комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки может дополнительно включать световые, звуковые и речевые оповещатели, с возможностью автоматического оповещения персонала о нарушении работы взрывозащиты (например, оповещения об открытии дверей отсека ГТУ до момента охлаждения наружной поверхности наиболее нагретых при работе компонентов корпуса газотурбинного двигателя ниже температуры самовоспламенения веществ, участвующих в технологическом процессе), связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

Для оптимизации расхода огнетушащего газа (без увеличения риска поражения людей факторами взрыва и пожара) комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки может дополнительно включать устройство приема подтверждающего сигнала от оператора об отсутствии людей в зоне поражения опасными факторами взрыва ГТУ и аппаратуру аварийного видеоконтроля помещения, где размещен отсек ГТУ, с возможностью автоматического контроля перемещения людей в зоне поражения опасными факторами взрыва и пожара при аварии газотурбинной установки, связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

Для повышения эффективности предотвращения вопламенения и взрыва горючих смесей в воздухе газовая комбинированная установка пожаротушения может быть заправлена огнетушащим газовым составом, содержащим ингибиторы горения (по эффективности превосходящим флегматизаторы).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - блок-схема способа комплексной защиты газотурбинной установки.

Фиг.2 - блок-схема комплекса специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На блок-схеме Фиг.1 показан предпочтительный вариант осуществления способа комплексной защиты газотурбинной установки, где безопасность эксплуатации горячего ГТД обеспечивается комплексом следующих действий:

1 - включением продувки отсека ГТУ перед пуском ГТД с оповещением персонала о пуске ГТД;

2 - контролем параметров продувочного воздуха ГТУ (давления, расхода, температуры) при работе с оповещением персонала при нарушении параметров взрывозащиты (отклонении параметров продувочного воздуха от безопасных параметров);

3 - отключением продувки отсека ГТУ после останова, охлаждения и отключения (со стравливанием газа) ГТД;

4 - экстренным остановом технологического оборудования (со стравливанием газа) при отклонении параметров продувочного воздуха от безопасных параметров с отключением продувки отсека ГТУ после останова, охлаждения и отключения (со стравливанием газа) ГТД;

5 - контролем концентрации горючего газа в продувочном воздухе отсека ГТУ с оповещением персонала о загазованности;

6 - контролем концентрации горючего газа в воздухе помещения, где расположен отсек ГТУ, с оповещением персонала о загазованности;

7 - экстренным остановом технологического оборудования (со стравливанием газа) при высокой (аварийной) концентрации горючего газа в продувочном воздухе отсека ГТУ или в воздухе помещения, где расположен отсек ГТУ, с отключением продувки отсека ГТУ после останова, охлаждения и отключения (со стравливанием газа) ГТД;

8 - контролем нахождения людей в зоне поражения опасными факторами взрыва ГТУ (в помещении, где расположен отсек ГТУ);

9 - герметизацией отсека ГТУ при инциденте с отключением продувки и наличием людей в зоне поражения опасными факторами при взрыве ГТУ;

10 - превентивным, до воспламенения горючих веществ, запуском КУП герметизированного отсека ГТУ при инциденте с отключением продувки и наличием людей в зоне поражения опасными факторами при взрыве ГТУ с оповещением персонала о подаче огнетушащего газа;

11 - герметизацией отсека ГТУ при инциденте с отключением продувки и наличием загазованности в отсеке ГТУ или над отсеком ГТУ (в укрытии ГПА);

12 - превентивным, до воспламенения горючих веществ, запуском КУП герметизированного отсека ГТУ при инциденте с отключением продувки и наличием загазованности в отсеке ГТУ или в помещении, где расположен отсек ГТУ, с оповещением персонала о подаче огнетушащего газа.

На блок-схеме Фиг.1 стандартный режим работы противопожарной защиты (обнаружение пожара, оповещение персонала, останов технологического оборудования, герметизация защищаемых установками объемного газового пожаротушения помещений, подача огнетушащего вещества) условно не показан.

На блок-схеме Фиг.2 показан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения комплекса специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, где:

13 - вентиляторы подачи чистого, не содержащего горючих веществ, продувочного воздуха (забираемого из атмосферы за пределами взрывоопасных зон) в отсек ГТУ;

14 - воздуховод с управляемой заслонкой подвода продувочного воздуха в отсек ГТУ;

15 - отсек (кожух) ГТУ;

16 - воздуховод с управляемой заслонкой отвода продувочного воздуха из отсека ГТУ;

17 - автоматика штатного управления системой взрывозащиты: УУ САУ ТП с технологическими датчиками расхода продувочного воздуха, контроля давления воздуха в отсеке ГТУ, контроля температуры воздуха в отсеке ГТУ, контроля концентрации горючих газов в продувочном воздухе отсека ГТУ и в воздухе помещения, где расположен отсек ГТУ положения управляемых заслонок воздуховодов продувочного воздуха, положения дверей отсека ГТУ;

18 - КУП "газ плюс газ";

19 - пульт управления пожарный (в том числе управляющий КУП);

20 - система оповещения персонала (световые, звуковые/речевые оповещатели);

21 - автоматика противоаварийного управления системой взрывозащиты: ПККУ с технологическими датчиками контроля температуры наружной поверхности, наиболее нагретых при работе компонентов корпуса ГТД, устройством подтверждения оператором отсутствия людей в зоне поражения опасными факторами взрыва ГТУ (например, специальной кнопкой на рабочем месте оператора), аппаратурой видеонаблюдения в помещении, где расположен отсек ГТУ, с возможностью автоматического контроля перемещения людей в зоне поражения опасными факторами взрыва и пожара при аварии газотурбинной установки (функцией "детектор движения");

Комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки работает в нескольких (штатный и противоаварийный) режимах:

1) Штатная работа взрывозащиты:

- перед пуском ГТД автоматика штатного управления системой взрывозащиты 17 дает команды на открытие управляемых заслонок в воздуховодах 14 и 16, включение вентиляторов подачи продувочного воздуха 13 в отсек ГТУ 15, включение системы оповещения персонала 20 (оповещение о пуске ГТД);

- после выхода на режим (в части обеспечения необходимого расхода продувочного воздуха) вентиляторов подачи продувочного воздуха 13 в отсек ГТУ 15 автоматика штатного управления системой взрывозащиты 17 начинает отслеживать параметры продувочного воздуха (расхода, давления, температуры, концентрации горючих газов) и положение дверей отсека ГТУ, обеспечивающие эффективное разбавление взрывоопасной смеси вокруг невзрывозащищенного двигателя до безопасных концентраций горючих веществ;

- при отклонении параметров взрывозащиты ГТД от допустимых значений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию (например, снижении расхода воздуха ниже допустимых значений), автоматика штатного управления системой взрывозащиты 17 дает команды на экстренный останов ГТД (со стравливанием газа) и на включение системы оповещения персонала 20 (оповещение о нарушении работы взрывозащиты);

- после останова ГТД автоматика штатного управления системой взрывозащиты 17 с задержкой (для охлаждения остановленного ГТД) дает команду на выключение вентиляторов подачи продувочного воздуха 13 в отсек ГТУ 15 и закрытие управляемых заслонок в воздуховодах 14, 16.

2) Противоаварийная работа взрывозащиты:

- при получении автоматикой противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 сигнала от автоматики штатного управления системой взрывозащиты 17 об инциденте с отключением взрывозащиты из-за исчезновения продувки отсека ГТУ (например, из-за обесточивания электродвигателей вентиляторов продувки 13) до момента охлаждения ГТД до безопасных температур и при наличии людей в зоне поражения опасными факторами при взрыве ГТУ, автоматика противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 задействует систему оповещения персонала 2 0 (оповещение об отключении взрывозащиты) и дает команду на закрытие управляемых заслонок в воздуховодах 14, 16. После герметизации отсека ГТУ 15 (закрытия управляемых заслонок в воздуховодах 14, 16) автоматика противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 дает команду пульту управления пожарному 19 на запуск КУП "газ плюс газ" 18 в отсек ГТУ 15. КУП "газ плюс газ" 18 формирует и поддерживает в отсек ГТУ 15 инертную атмосферу, предотвращающую контакт горячих компонентов поверхности ГТД с взрывоопасной смесью до их охлаждения до безопасных температур.

- при получении автоматикой противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 сигнала от автоматики штатного управления системой взрывозащиты 17 об инциденте с отключением взрывозащиты из-за исчезновения продувки отсека ГТУ 15 до момента охлаждения ГТД до безопасных температур (например, из-за обесточивания электродвигателей вентиляторов продувки 13) и наличия загазованности в продувочном воздухе отсека ГТУ 15 или в воздухе помещения, где расположен отсек ГТУ 15, автоматика противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 задействует систему оповещения персонала 20 (оповещение об отключении взрывозащиты при наличии загазованности) и дает команду на закрытие управляемых заслонок в воздуховодах 14, 16. После герметизации отсека ГТУ 15 (закрытия управляемых заслонок в воздуховодах 14, 16) автоматика противоаварийного управления системой взрывозащиты 21 дает команду пульту управления пожарному 19 на запуск КУП "газ плюс газ" 18 в отсек ГТУ 15. КУП "газ плюс газ" 18 формирует и поддерживает в отсеке ГТУ 15 инертную атмосферу, предотвращающую контакт горячих компонентов поверхности ГТД с взрывоопасной смесью до их охлаждения до безопасных температур.

Комплекс специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки может быть рекомендован для обеспечения безопасной эксплуатации ГПА блочно-модульного или ангарного исполнения (с индивидуальным укрытием без разделительной стенки с единым помещением повышенной взрывопожароопасности), в конструкции которого применяется горячий невзрывобезопасный газотурбинный двигатель, у которого максимальная температура наиболее нагретых при работе компонентов наружной поверхности корпуса может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе веществ.

Причем после оптимизации ОАО "Газпром" противопожарной защиты ангарных ГПА за счет отказа от защиты автоматическими установками пожаротушения (АУПТ) укрытий агрегатов повышенной взрывопожароопасности вопрос взрывозащиты горячих ГТД приобрел дополнительную актуальность. В соответствии с приказом ОАО "Газпром" № 113 от 12.05.10 на ангарных агрегатах АУПТ защищается только отсек ГТУ (в качестве наиболее вероятного источника пожара рассматривается горячий ГТД и предполагается, что пожар будет локализован АУПТ в отсеке ГТУ и не перейдет в незащищенное укрытие). Очевидно, что на таких оптимизированных агрегатах необходимо снизить вероятность взрыва и пожара, вызванного воспламенением взрывоопасной смеси, которая может высвободиться, при контакте с поверхностью горячих компонентов корпуса газотурбинного двигателя (нарушение целостности конструкции отсека ГТУ взрывом может привести к переходу пожара в незащищенное АУПТ укрытие повышенной взрывопожароопасности).

Заявляемое изобретение комплекса специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки построено на введении дополнительного противоаварийного режима работы взрывозащиты, когда при инциденте с несанкционированным исчезновением продувки отсека ГТУ, обеспечивающей взрывозащиту ГТУ в штатном режиме работы, по команде противоаварийного контрольно-коммутирующего устройства выполняется герметизация отсека ГТУ (закрытием управляемых заслонок в воздуховодах) и задействуется КУП отсека ГТУ для формирования вокруг горячего ГТД инертной атмосферы, предотвращающей контакт горячих компонентов поверхности ГТД с взрывоопасной средой.

Заявляемое изобретение комплекса специальной автоматики взрывозащиты газотурбинной установки имеет преимущество, когда необходимо обеспечить взрывозащиту невзрывобезопасного горячего газотурбинного двигателя, у которого максимальная температура наиболее нагретых при работе компонентов наружной поверхности корпуса может превышать температуру самовоспламенения используемых в технологическом процессе горючих веществ.

Кроме того, превентивный (до воспламенения горючих веществ) пуск КУП в отсек ГТУ позволит избежать сценария аварии, при котором "выбивание" скачком давления (взрывом) дверей отсека ГТУ заблокирует автоматический пуск объемной установки газового пожаротушения (согласно п.12.4.1 свода правил СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования").

Настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления, однако очевидно, что оно может быть осуществлено в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Комплекс автоматики взрывозащиты газотурбинной установки, защищенной газовой комбинированной установкой пожаротушения, обеспечивающей тушение пожара и предотвращение повторного воспламенения за счет инертизации защищаемого помещения, включающий вентиляторы подачи продувочного воздуха в отсек газотурбинной установки, технологические датчики контроля расхода и контроля давления продувочного воздуха в отсеке газотурбинной установки, контроля концентрации горючих газов в воздухе, связанные с управляющим устройством системы автоматического управления технологическим процессом, отличающийся тем, что комплекс дополнительно содержит противоаварийное контрольно-коммутирующее устройство, связанное с управляющим устройством системы автоматического управления технологическим процессом и с пультом управления газовой комбинированной установки пожаротушения газотурбинной установки, с возможностью при инциденте с несанкционированным отключением вентиляторов подачи продувочного воздуха, превентивного, до воспламенения горючих веществ, создания и поддержания инертной атмосферы комбинированной установкой пожаротушения в отсеке газотурбинной установки.

2. Комплекс автоматики взрывозащиты газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит технологические датчики контроля температуры наружной поверхности наиболее нагретых при работе компонентов корпуса газотурбинного двигателя, связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

3. Комплекс автоматики взрывозащиты газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит световые, звуковые и речевые оповещатели с возможностью автоматического оповещения персонала о нарушении работы взрывозащиты, связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

4. Комплекс автоматики взрывозащиты газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство приема, подтверждающего сигнала от оператора об отсутствии людей в зоне поражения опасными факторами взрыва газотурбинной установки, и аппаратуру аварийного видеоконтроля помещения, где размещен отсек газотурбинной установки, с возможностью автоматического контроля перемещения людей в зоне поражения опасными факторами взрыва и пожара при аварии газотурбинной установки, связанные с противоаварийным контрольно-коммутирующим устройством.

5. Комплекс автоматики взрывозащиты газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что газовая комбинированная установка пожаротушения заправлена огнетушащим газовым составом, содержащим ингибиторы горения.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2515581

patent-2515581.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F02C7/12 охлаждение установок

Класс F02C7/25 противопожарная защита и предотвращение загорания





Наверх