RU2293219C2 - Газотурбинная энергетическая установка - Google Patents
Газотурбинная энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293219C2 RU2293219C2 RU2005102424/06A RU2005102424A RU2293219C2 RU 2293219 C2 RU2293219 C2 RU 2293219C2 RU 2005102424/06 A RU2005102424/06 A RU 2005102424/06A RU 2005102424 A RU2005102424 A RU 2005102424A RU 2293219 C2 RU2293219 C2 RU 2293219C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- engine
- turbine
- main
- power plant
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 209
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 75
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 63
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 51
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 7
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 5
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004924 electrostatic deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010723 turbine oil Substances 0.000 description 1
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Газотурбинная энергетическая установка содержит контейнер, газотурбинный двигатель, газодинамически связанную с ним свободную силовую турбину, ее затурбинный диффузор, пусковую систему двигателя, воздухозаборное и выхлопное устройства, а также автономную маслонапорную станцию и агрегат полезной нагрузки. Контейнер состоит из силовой рамы, каркаса с полом, крыши и боковых стенок с теплозащитной обшивкой, образующих полость для размещения на раме газотурбинного двигателя. Снаружи контейнера установлены воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные соответственно с двигателем и свободной турбиной. Агрегат полезной нагрузки подключен к свободной турбине посредством трансмиссии. Установка содержит также воздухоприемную камеру с воздухоочистительным устройством на входе, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки, систему управления энергетической установкой, устройство принудительной вентиляции внутренней полости контейнера и систему продувки газовоздушного тракта двигателя и силовой турбины. Основной агрегат полезной нагрузки, автономная маслонапорная станция и система управления установкой установлены в отдельных контейнерах такой же конструкции, как и основной контейнер. Дополнительный контейнер для размещения основного агрегата полезной нагрузки расположен со стороны выхлопного устройства свободной турбины. Дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки газодинамически связан с выхлопным устройством свободной турбины. Воздухоприемная камера пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воздухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом. Выхлопное устройство свободной турбины расположено на противоположной торцевой стенке основного контейнера в промежутке между ним и контейнером для размещения основного агрегата полезной нагрузки. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия, ресурс работы установки и ее экологическую безопасность, а также позволяет использовать различные типы газотурбинных двигателей. 24 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии и тепла (в виде пара или горячей воды) в составе действующих или вновь сооружаемых тепловых электростанций и промышленных котельных, а также в полевых условиях.
Преимущественная область применения - контейнерные стационарные и транспортируемые энергоустановки.
Известна газотурбинная установка, содержащая раму, газотурбинный двигатель с силовой турбиной, затурбинным диффузором и агрегатами полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства (Патент Японии №08270458, F 02 С 7/04, 1996).
Установка имеет низкий кпд вследствие значительных потерь давления и турбулентности воздушного потока во входном устройстве, а также повышенный уровень шума и потерь в трактах всасывания и выхлопа.
Известен газотурбинный энергоагрегат, включающий контейнер, размещенный в нем газотурбинный двигатель с силовой турбиной, трансмиссию, затурбинный диффузор и агрегат полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства (Патент РФ №2193678, F 02 С 7/04, 04.12.2000).
Известный энергоагрегат позволяет использовать только определенные типы газотурбинных двигателей, так как отбор мощности от двигателя в нем осуществляется со стороны компрессора, например турбовинтовой двигатель или турбореактивный двухконтурный двигатель, в котором снята первая ступень компрессора, а освободившаяся мощность передается на привод агрегата полезной нагрузки. Кроме того, в этом энергоагрегате не используются все возможности по использованию энергии сгоревшего топлива, а для двухконтурных двигателей снижается ресурс работы из-за переборки уже ранее приработанных модулей двигателя.
Использовать все типы газотурбинных двигателей по тому же назначению, что и заявляемое техническое решение позволяет газтурбинный энергоагрегат по патенту РФ №2124645, F 02 С 7/25, 17.05.1996. Газотурбинный энергоагрегат является наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению и содержит контейнер с размещенными в нем газотурбинным двигателем, силовой турбиной, агрегатом полезной нагрузки и трансмиссией, соединяющей последний с силовой турбиной, затурбинный диффузор, а также воздухозаборное и выхлопное устройства. Однако в этом энергоагрегате также не используются все возможности по использованию энергии сгоревшего в двигателе топлива.
За счет более полного использования энергии сгорания топлива путем преобразования его в механическую работу и тепловую энергию, введения дублирования в отдельные системы установки, введения дополнительных ступеней очистки, повышения степени очистки и термостатирования используемых жидких и газообразных сред и увеличения числа параметров и мест диагностирования работы энергетической установки в основу изобретения положено решение задач:
- повышение кпд установки;
- повышение ресурса работы установки;
- возможность использования в установке газотурбинных двигателей различного типа;
- повышение экологической безопасности в месте работы установки за счет снижения вредных выбросов из нее в атмосферу и почву.
Поставленные задачи решаются тем, что газотурбинная энергетическая установка содержит контейнер, состоящий из силовой рамы, каркаса с полом, крышей и боковых стенок с теплозащитной обшивкой, образующих полость для размещения на раме газотурбинного двигателя, газодинамически связанной с ним свободной силовой турбины с затурбинным диффузором и пусковой системы двигателя. Кроме того, снаружи установки установлены воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные соответственно с двигателем и свободной турбиной. Установка также включает автономную маслонапорную станцию и агрегат полезной нагрузки, подключенный к свободной турбине посредством трансмиссии.
Согласно изобретению энергетическая установка содержит также воздухоприемную камеру с воздухоочистительным устройством на входе, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки, систему управления установкой, устройство принудительной вентиляции внутренней полости контейнера и систему продувки газовоздушного тракта двигателя и силовой турбины.
В этой энергетической установке основной агрегат полезной нагрузки, автономная маслонапорная станция и система управления установкой установлены соответственно в дополнительных контейнерах такой же конструкции, как и основной контейнер размещения газотурбинного двигателя и свободной турбины.
Здесь дополнительный контейнер размещения основного агрегата полезной нагрузки расположен со стороны выхлопного устройства свободной турбины, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки газодинамически связан с выхлопным устройством свободной турбины, воздухоприемная камера пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воздухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом. Выхлопное устройство свободной турбины расположено на противоположной воздухозаборному устройству двигателя торцевой стенке этого же контейнера в промежутке между ним и дополнительным контейнером размещения основного агрегата полезной нагрузки.
Следует отметить, что в этой энергетической установке
- основной агрегат полезной нагрузки может быть выполнен, например, в виде электрогенератора или нагнетателя природного газа;
- дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки может быть выполнен, например, в виде теплообменника-утилизатора тепла выхлопных газов;
- выхлопное устройство за торцевой стенкой основного контейнера выполнено с поворотом по потоку газа перпендикулярно продольной оси свободной турбины и закреплено поворотно относительно нее на раме основного контейнера;
- затурбинный диффузор выполнен кольцевым из двух усеченных конусов с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины, и имеет поперечный косой срез на выходе наружного конуса, обращенный в сторону выхлопа, подвижно закреплен на силовой раме основного контейнера, жестко скреплен с поворотным выхлопным устройством, размещен частично внутри последнего и имеет длину, составляющую от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра;
- точки пересечения с продольной осью свободной турбины перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства и поперечной плоскости косого среза на выходе наружного конуса совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров;
- внутренний конус кольцевого диффузора является наружным экраном трансмиссии привода основного агрегата полезной нагрузки;
- полуугол наружного конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 10 до 12°;
- полуугол внутреннего конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 5 до 7°;
- острый угол наклона к продольной оси свободной турбины плоскости косого среза на выходе наружного конуса диффузора составляет от 78 до 80°;
- система продувки газовоздушного тракта двигателя и свободной турбины содержит камеру смешения, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, размещенный на камере нагнетательный электровентилятор и подключенные к нему на выходе приточные насадки, расположенные в стенках камеры смешения в поперечной тракту газа плоскости, где выходы из насадков выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки;
- устройство принудительной вентиляции внутренней полости основного контейнера содержит на его крыше вытяжные электровентиляторы, которые сообщаются с его внутренней полостью, и систему отверстий, выполненных в полу силовой рамы;
- основной контейнер в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины, снабжен силовым поясом бронезащиты;
- силовые рамы основного контейнера и дополнительного контейнера основного агрегата полезной нагрузки размещены на единой горизонтальной базе, а продольные оси валов двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки соосны;
- на входе воздухозаборного устройства двигателя установлена защитная сетка, а его входная кромка выполнена по лемнискате;
- двигатель снабжен масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла к трущимся элементам, снабженную датчиком температуры, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют отводы масла от передней опоры компрессора, коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора, снабженные на выходе фильтрами, датчиками температуры и стружкосигнализаторами, кроме того, в отводах масла от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов дополнительно за стружкосигнализаторами установлены смотровые окна, причем за смотровыми окнами отвод масла от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран и эжектор подключен к отводу масла из коробки приводных агрегатов, магистраль суфлирования подключена на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе - через термоциклонный маслоуловитель к электростатическому маслоуловителю;
- свободная турбина снабжена масляной системой, которая содержит магистрали нагнетания и подкачки масла к трущимся элементам и откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистраль нагнетания масла подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному баку, установленному на корпусе свободной турбины, а входом - через теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов свободной турбины и приводимого от ее вала, а магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к приводному от турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов, а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа через магистраль суфлирования масляных полостей двигателя после термоциклонного маслоуловителя, установленного в ней;
- маслонапорная станция гидравлически подключена к магистралям нагнетания и откачки масла, а также суфлирования масляных полостей двигателя и магистралям подкачивания масла и суфлирования масляных полостей свободной турбины и содержит общий для двигателя и свободной турбины основной расходный маслобак, магистраль для нагнетания масла в двигатель, включающую байпасный блок основного и резервного нагнетающих масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны к основному расходному баку, а на выходе - также через отсечные краны, байпасный теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к нагнетательной магистрали двигателя, магистраль для подкачивания масла в свободную турбину, включающую шестеренный электронасос, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран к основному расходному маслобаку, а на выходе через фильтр и отсечной кран - к промежуточному расходному маслобаку свободной турбины, магистраль для откачки масла из двигателя, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку, а на входе - через водомасляный теплообменник, отсечной кран, фильтр, общий сливной коллектор, обратные клапаны, регулирующие краны, блок автономных шестеренных электронасосов, отсечные краны к маслосистеме двигателя, причем блок автономных электронасосов включает один резервный насос и три основных, где каждый основной насос подключен соответственно к отводам магистрали откачки масла из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора двигателя, а резервный насос через отсечные краны подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов масла от двигателя, при этом сливы масла из термоциклонного и электростатического маслоуловителей магистралей суфлирования масляных полостей двигателя и свободной турбины автономно также подключены к основному расходному маслобаку;
- основной расходный маслобак маслонапорной станции снабжен наклонным дном и приямком в его нижней части со сливным штуцером;
- пусковая система газотурбинного двигателя может содержать разные типы стартеров: электростартер, воздушный турбостартер, турбокомпрессорный стартер, гидростартер или систему непосредственной подачи сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины, компрессора двигателя.
Установка на входе в двигатель воздухоприемной камеры с воздухоочистительным устройством на входе, которая пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воэдухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом, позволяет эффективно очищать поступающий в двигатель атмосферный воздух от пыли, влаги и снега, что повышает кпд и ресурс установки, а также снижает вредные выбросы в атмосферу.
Газодинамическая связь двигателя и свободной турбины позволяет использовать в энергетической установке различные типы газотурбинного двигателя.
Дополнение энергетической установки теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, например, в виде теплообменника-утилизатора, газодинамически связанного со свободной турбиной, позволяет использовать тепловую энергию сгорания топлива после свободной турбины, которая ранее терялась в атмосфере, что повышает кпд установки до 85% от энергии сгоревшего топлива.
Использование в установке системы управления позволяет автоматизировать процессы диагностики и регулирования ее параметров, что также повышает ресурс ее работы.
Использование в установке устройства принудительной вентиляции внутренней полости основного контейнера с расположенными в ней газотурбинным двигателем и свободной турбиной, которое содержит вытяжные вентиляторы на крыше контейнера и отверстия в полу силовой рамы для адресного обдува горячих зон, позволяет термостатировать в любых климатических условиях работу двигателя, свободной турбины, агрегатов и коммуникаций различных систем, размещенных в контейнере с меньшими энергозатратами, чем при других типах охлаждения, что также повышает ресурс работы и кпд установки.
Использование в установке системы продувки газовоздушного тракта двигателя и свободной турбины, которая содержит камеру смешения, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, размещенный на камере смешения нагнетательный электровентилятор и подключенные к нему на выходе приточные насадки, расположенные в стенках камеры смешения в поперечной тракту газа плоскости, где выходы из насадков выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки, позволяет перед запуском или неудачном запуске установки гарантированно вентилировать внутренний контур двигателя, свободной турбины и теплофикационного агрегата полезной нагрузки без холодной прокрутки двигателя пусковой системой, что повышает пожаробезопасность установки и ее ресурс.
Размещение модулей установки по отдельным контейнерам, оптимизированным по железнодорожным габаритам, позволяет:
- размещать установку не только стационарно, но и на железнодорожных энергопоездах, плавсредствах, колесных и гусеничных тягачах, что делает ее мобильной и доступной в обслуживании;
- собирать, обкатывать и испытывать каждый модуль установки в своем контейнере, а всю установку в сборе в заводских условиях, что сокращает время монтажа и ввода в строй установки на месте использования, снижает стоимость сборки и наладки, повышает качество изготовления и увеличивает ресурс ее работы;
- оперативно проводить плановый и капитальный ремонт установки в заводских условиях заменой отдельных модулей, что увеличивает ее ресурс и время непрерывной работы;
- обеспечивать работу всех агрегатов, систем и обслуживающего персонала в любых климатических условиях, что также увеличивает надежность и ресурс работы установки.
Размещение основного агрегата полезной нагрузки в дополнительном контейнере, установленном непосредственно за выхлопным устройством свободной турбины повернутом на 90° относительно ее продольной оси на единой горизонтальной базе с основным контейнером, где продольные оси двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки соосны, позволяет сократить длину трансмиссии и количество ее опор, что также увеличивает ресурс работы установки.
Это также сокращает общую базу для размещения двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки.
Кроме того, поворот выхлопного устройства перпендикулярно к продольной оси свободной турбины и закрепление его поворотно относительно ее на раме основного контейнера позволяет монтировать сопряжение между установкой и дополнительным теплофикационным агрегатом под любым углом и на разных уровнях в плоскости, перпендикулярной оси свободной турбины.
Выполнение основного агрегата полезной нагрузки, например, в виде электрогенератора или нагнетателя природного газа позволяет преобразовать в механическую работу на валу агрегата до 30% энергии сгоревшего топлива, что также повышает общий кпд установки.
Выполнение затурбинного диффузора кольцевым из двух усеченных конусов с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины, с поперечным косым срезом на выходе, обращенным в сторону выхлопа и подвижно закрепленным на силовой раме основного контейнера, жестко скрепленным с поворотным выхлопным устройством, размещенным частично внутри последнего и длиной от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра, где точки пересечения с продольной осью свободной турбины перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства и поперечной плоскости косого среза на выходе наружного конуса совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров, полууглы наружного и внутреннего конусов относительно продольной оси свободной турбины составляют соответственно от 10 до 12° и от 5 до 7°, а острый угол наклона к продольной оси свободной турбины плоскости косого среза на выходе наружного конуса диффузора составляет от 78 до 80°, позволяет уменьшить потери давления газовоздушного потока в тракте и обеспечить коэффициент гидравлического сопротивления, %: от 40 до 50, что повышает кпд установки.
Следует отметить, что внутренний конус диффузора является наружным тепловым экраном для защиты трансмиссии привода основного агрегата полезной нагрузки от нагретого проточного тракта свободной турбины и силовым экраном для защиты частей свободной турбины от разрушений в случае аварии трансмиссии.
Снабжение стенок основного контейнера в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины силовым поясом бронезащиты, позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию установки снаружи контейнера и удобство обслуживания внутри контейнера.
Размещение входа воздухозаборного устройства двигателя в воздухоприемной камере, установка на входе в воздухозаборное устройство защитной сетки и выполнение его входной кромки по лемнискате предохраняет двигатель от попадания внутрь посторонних предметов и снижает потери давления воздуха на входе из-за максимального приближения его течения к течению потока из неограниченного пространства с минимальным сопротивлением, что также повышает кпд установки.
Снабжение двигателя масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла к трущимся элементам, снабженную на входе датчиком температуры, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют отводы от передней опоры компрессора, коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора, снабженные на выходе датчиками температуры и стружкосигнализаторами, установка в отводах масла от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов дополнительно за стружкосигнализаторами смотровых окон, где за смотровыми окнами отвод масла от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран и эжектор подключен к отводу масла из коробки агрегатов, подключение магистрали суфлирования на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе - через термоциклонный маслоуловитель к электростатическому маслоуловителю позволяет проводить анализ загрязнения масла через стружкосигнализаторы при работе установки, повысить степень очистки отработавшего масла перед нагнетанием его в двигатель, уменьшить выбросы масловоздушной смеси из системы суфлирования двигателя в атмосферу и потери масла в двигателе до 0,01% от общего объема прокачки масла в системе, что повышает ресурс двигателя и улучшает экологические показатели установки.
Снабжение свободной турбины масляной системой, которая содержит магистрали нагнетания масла к трущимся элементам и откачки масла от трущихся элементов, а также магистрали подкачки и суфлирования полостей трущихся элементов, где магистраль нагнетания масла подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному маслобаку, установленному на корпусе свободной турбины, а входом через теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами - к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов свободной турбины и приводимого от ее вала, а магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к приводному от свободной турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов, а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа через магистраль суфлирования масляных полостей двигателя после термоциклонного маслоуловителя, установленного в ней, позволяет также повысить степень очистки масла перед нагнетанием его в свободную турбину, уменьшить выбросы масловоздушной смеси в атмосферу, сократить потери масла в свободной турбине и улучшить экологические показатели установки. Кроме того, введение в магистраль нагнетания масла свободной турбины байпасного блока из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами обеспечивает работу магистрали по линии одного из двух фильтров, не останавливая работы установки. Это позволяет по регламенту чаще проводить осмотр, чистку или замену любого фильтра блока, что также повышает степень очистки масла и продляет ресурс работы свободной турбины.
Подключение маслонапорной станции гидравлически к магистралям нагнетания и откачки масла, а также суфлирования масляных полостей двигателя и магистралям подкачивания масла и суфлирования масляных полостей свободной турбины, которая содержит общий для двигателя и свободной турбины основной расходный маслобак, магистраль для нагнетания масла в двигатель, включающую байпасный блок основного и резервного нагнетающих масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны к основному расходному маслобаку, а на выходе - также через отсечные краны, байпасный теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к нагнетательной магистрали двигателя, магистраль для подкачивания масла в свободную турбину, включающую масляный электронасос, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран к основному расходному маслобаку, а на выходе через фильтр и отсечной кран - к промежуточному расходному маслобаку свободной турбины, магистраль для откачки масла из двигателя, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку, а на входе через водомасляный теплообменник, отсечной кран, фильтр, общий сливной коллектор, обратные клапаны, регулирующие краны, блок автономных электронасосов, отсечные краны и фильтры - к маслосистеме двигателя, причем блок автономных электронасосов включает один резервный насос и три основных, где каждый основной насос подключен соответственно к отводам магистрали откачки масла из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора двигателя, а резервный насос через отсечные краны подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов масла от двигателя, при этом сливы масла из термоциклонного и электростатического маслоуловителей магистралей суфлирования масляных полостей двигателя и свободной турбины автономно также подключены к основному расходному маслобаку позволяет обеспечить надежное снабжение всех потребителей установки маслом, дополнительно повысить степень очистки масла, термостатировать масло до требуемого уровня температур перед подачей его в двигатель и свободную турбину, уменьшить вредные выбросы в атмосферу и дублировать за счет резервирования снабжение маслом всех потребителей энергетической установки и откачку масла из двигателя, что увеличивает ресурс работы и улучшает экологические показатели установки.
Снабжение основного расходного маслобака наклонным дном и приямком со сливным штуцером в нижней части позволяет собирать тяжелые новообразованные в масле фракции и стружку в одном определенном месте и удалять их из маслосистемы, а также проводить отбор масла для анализа, что также увеличивает ресурс установки.
Выполнение пусковой системы энергетической установки с разными стартерами определяется типами используемых газотурбинных двигателей и ее оптимизацией для конкретных условий работы.
Таким образом, за счет использования в энергетической установке воздухоприемной камеры, дополнительного агрегата полезной нагрузки, системы управления и других систем, автономной маслонапорной станции и размещения двигателя, свободной турбины, маслонапорной станции и других систем в отдельных контейнерах, профилировании диффузора и выхлопного устройства свободной турбины и модернизации масляных систем двигателя и свободной турбины решены поставленные в изобретении задачи:
- повышен кпд энергетической установки до 30%;
- повышен ресурс работы установки до 100000 часов;
- в установке возможно использование газотурбинных двигателей различных типов;
- повышена экологическая безопасность работы установки;
- повышены надежность стартовой готовности включения установки в работу и безопасность ее эксплуатации с разной категорией производств.
Настоящее изобретение будет более понятно после рассмотрения последующего подробного описания примера конструкции и работы газотурбинной энергетической установки со ссылкой на чертежи, представленные на фиг.1...3.
На фиг.1 представлен общий вид газотурбинного двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки установки в контейнерах.
На фиг.2 - общая схема маслосистемы энергетической установки.
На фиг.3 - пример общего расположения контейнеров установки в плане.
Газотурбинная энергетическая установка (ГТУ), представленная на фиг.1...3, содержит (см. фиг.1) контейнер 1, состоящий из силовой рамы 2, каркаса 3 с полом 4, крышей 5, торцевых стенок 6 с теплозащитной обшивкой 7, образующих полость 8. В полости 8 на раме 2 размещены газотурбинный двигатель (ГТД) 9, газодинамически связанная с ним свободная силовая турбина (СТ) 10, ее затурбинный диффузор 11 и пусковая система 12 ГТД 9. Для обеспечения монтажных и демонтажных работ внутри контейнера 1 установлены монорельс и ручная таль, которая может перемещаться вдоль всего контейнера (не показаны). Снаружи контейнера 1 установлены воздухозаборное 13 и выхлопное 14 устройства, соединенные соответственно с двигателем 9 и свободной турбиной 10. Газотурбинный двигатель 9, свободная турбина 10 с диффузором 11, воздухозаборное 13 и выхлопное 14 устройства, размещенные в основном контейнере 1, образуют блок-контейнер газотурбинного привода (БГТП). Энергетическая установка также содержит автономную маслонапорную станцию 15 (см. фиг.2), основной агрегат полезной нагрузки 16 (электрогенератор), подключенный к свободной турбине 10 посредством трансмиссии 17, воздухоприемную камеру 18 с воздухоочистительным устройством (не показано), дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19, систему управления энергетической установкой (не показана), устройство принудительной вентиляции внутренней полости 8 контейнера 1 и систему продувки газовоздушного тракта двигателя 9, свободной турбины 10 и дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19. Основной агрегат полезной нагрузки 16, автономная маслонапорная станция 15 и система управления энергетической установкой установлены (см. фиг.3) соответственно в дополнительных контейнерах 20, 21 и 22 такой же конструкции, как и основной контейнер 1. Маслонапорная станция 15, установленная в контейнер 21, образует блок-контейнер маслосистемы (БМС). Дополнительный контейнер 20 размещения основного агрегата полезной нагрузки 16 расположен со стороны выхлопного устройства 14 свободной турбины 10. Дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19 газодинамически связан с выхлопным устройством 14 свободной турбины 10 и выполнен, например, в виде теплообменника-утилизатора для выработки пара или горячей воды, разрабатываемого и изготавливаемого другими организациями. Газотурбинная энергетическая установка по проекту устанавливается в непосредственной близости от дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19. Воздухоприемная камера 18 пристыкована к торцевой стенке 6 основного контейнера 1 со стороны воздухозаборного устройства 13 двигателя 9, вход которого размещен в последней над ее полом 23. Выхлопное устройство 14 свободной турбины 10 расположено на противоположной торцевой стенке 6 контейнера 1 в промежутке между ним и дополнительным контейнером 20 размещения основного агрегата полезной нагрузки 16.
Основной агрегат полезной нагрузки 16 выполнен в виде электрогенератора, а может быть выполнен, например, в виде нагнетателя природного газа или другого агрегата, к которому требуется подводить механическую работу на валу, что определяется запросами потребителей. Он разрабатывается и изготавливается другими организациями, и его конструкция тоже здесь не рассматривается.
Дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19 выполнен в виде теплообменника-утилизатора или другого агрегата, к которому требуется подводить тепловую энергию горячих газов, что также определяется запросами потребителей.
Выхлопное устройство 14 за торцевой стенкой 6 основного контейнера 1 выполнено с поворотом по потоку перпендикулярно продольной оси свободной турбины 10 и закреплено поворотно относительно нее на раме 2 основного контейнера 1. Это позволяет подключать установку к потребителю тепловой энергии с любой стороны от продольной оси свободной турбины 10 на разных уровнях с меньшим числом поворотов выхлопного трубопровода, а значит и с меньшими тепловыми потерями.
Затурбинный диффузор 11 выполнен кольцевым из двух усеченных конусов 24, 25 с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины 10, и имеет поперечный косой срез 26 на выходе наружного конуса 24 со стороны повернутого на 90° выхлопного устройства 14 и подвижно закреплен на силовой раме 2 основного контейнера 1. Плоскость косого среза 26 наружного конуса 24 обращена в сторону выхода выхлопного устройства 14. Диффузор 11 жестко скреплен с выхлопным устройством 14, размещен частично внутри последнего и имеет длину, составляющую от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра.
Точки пересечения с продольной осью свободной турбины 10 перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства 14 и поперечной плоскости косого среза 26 на выходе наружного конуса 24 совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров.
Внутренний конус 25 кольцевого диффузора 11 является наружным экраном трансмиссии 17 привода основного агрегата полезной нагрузки 16.
Следует отметить, что
- полуугол наружного конуса 24 диффузора 11 относительно продольной оси свободной турбины 10 составляет от 10 до 12°;
- полуугол внутреннего конуса 25 диффузора 11 относительно продольной оси свободной турбины 10 составляет от 5 до 7°;
- острый угол наклона к продольной оси свободной турбины 10 плоскости косого среза 26 на выходе наружного конуса 24 диффузора 11 составляет от 78 до 80°.
Система продувки (см. фиг.1) газовоздушного тракта двигателя 9 и свободной турбины 10 содержит камеру смешения 27, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства 14 после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины 10 перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки 19, размещенный на камере смешения 27 нагнетательный электровентилятор 28 и подключенные к нему на выходе приточные насадки 29, расположенные в стенках 30 камеры смешения 27 в поперечной тракту газа плоскости. Выходы из насадков 29 выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки.
Устройство принудительной вентиляции (см. фиг.1) основного контейнера 1 содержит на его крыше 5 вытяжные электровентиляторы 31, которые сообщаются с его внутренней полостью 8 и систему отверстий (не показано), выполненных в полу 4 силовой рамы 2.
Основной контейнер 1 в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя 9 в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины 10, снабжен силовым поясом бронезащиты 32.
Силовые рамы 2 и 33 основного контейнера 1 и дополнительного контейнера 20 основного агрегата полезной нагрузки 16 размещены на единой горизонтальной базе 34, а продольные оси валов двигателя 9, свободной турбины 10 и основного агрегата полезной нагрузки 16 соосны.
На входе воздухозаборного устройства 13 двигателя 9 установлена защитная сетка 35, а его входная кромка 36 выполнена по лемнискате.
Двигатель снабжен масляной системой (см. фиг.2), которая содержит магистраль нагнетания масла 37 к трущимся элементам, снабженную на выходе датчиком температуры 38 и на входе гибким проводом 39, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования 40 полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют соответственно отводы 41, 42, 43 и 44 масла от передней опоры (ПО) компрессора, коробки приводных агрегатов (КПА), опоры турбины (ОТ) и задней опоры (ЗО) компрессора. Отводы масла 41, 42, 43 и 44 снабжены на выходе датчиками температуры 45 и стружкосигнализаторами 46. В отводах масла 41 и 42 от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов за стружкосигнализаторами 46 установлены смотровые окна 47, причем за смотровыми окнами 47 отвод масла 41 от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран 48 и эжектор 49 подключен к отводу масла 42 от коробки приводных агрегатов. Магистраль суфлирования 40 снабжена датчиком температуры 50, подключена на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе через термоциклонный маслоуловитель 51 - к электростатическому маслоуловителю 52.
Свободная турбина 10 также снабжена масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла 53 к трущимся элементам и магистраль откачки масла от трущихся элементов (не показано), а также магистраль подкачки масла 54 в бак 56 свободной турбины 10 (см. фиг.1) и магистраль суфлирования 55 масляных полостей трущихся элементов.
Магистраль нагнетания масла 53 в свободную турбину 10 подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному баку (ПРБ) 56, установленному на корпусе свободной турбины 10, а входом через теплообменник 57 и байпасный блок, состоящий из двух полнопоточных фильтров 58 со степенью очистки 16-25 μк с двумя синхронизированными переключателем 59 отсечными кранами 60 - к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов (КП СТ) свободной турбины 10 (не показано).
Магистраль суфлирования 55 масляных полостей трущихся элементов свободной турбины 10 снабжена датчиком температуры 61, подключена на входе к приводному от свободной турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов (не показано), а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа 52 через магистраль суфлирования масляных полостей 40 двигателя после термоциклонного маслоуловителя 51, установленного в ней.
Маслонапорная станция 15, установленная в контейнер 21, предназначена для подачи масла к подшипниковым узлам установки с последующей его откачкой из масляных полостей этих узлов и гидравлически подключена к магистралям нагнетания 37 и откачки с отводами 41, 42, 43 и 44 масла, а также магистрали суфлирования 40 масляных полостей двигателя 9 и магистралям подкачивания масла 54 и суфлирования 55 масляных полостей свободной турбины 10.
Маслонапорная станция 15 содержит общий для двигателя 9 и свободной турбины 10 основной расходный маслобак (ОРМ) 62, магистраль 63 для нагнетания масла в двигатель 9, включающую байпасный блок основного 64 и резервного 65 нагнетающих шестеренных масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны 66 к основному расходному маслобаку 62, а на выходе также через отсечные краны 67, байпасный теплообменник 68 и байпасный блок, состоящий из двух полнопоточных фильтров 69 со степенью очистки 16-25 μк с двумя синхронизированными переключателем 70 отсечными кранами 71 - к нагнетательной магистрали 37 двигателя 9.
Маслонапорная станция 15 также содержит магистраль 72 для подкачивания масла в свободную турбину 10, включающую масляный шестеренный электронасос 73, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран 74 к основному расходному маслобаку 62, а на выходе через полнопоточный фильтр 75 со степенью очистки 16-25 μк и отсечной кран 76 - к магистрали 54 подкачивания масла в свободную турбину 10.
Маслонапорная станция 15, кроме того, содержит магистраль 77 для откачки масла из двигателя 9, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку 62, а на входе через водомасляный теплообменник 78, отсечной кран 79, фильтр 80, общий сливной коллектор 81, обратные клапаны 82, регулирующие краны 83, блок автономных электронасосов, отсечные краны 84 - к системе откачки масла двигателя 9. Блок автономных шестеренных электронасосов включает один резервный насос 85 и три основных насоса 86, 87 и 88. Каждый основной насос подключен соответственно к отводам 42, 43 и 44 магистрали откачки масла двигателя 9 из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора. Резервный насос 85 через отсечные краны 89 подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов 42, 43 или 44 магистрали откачки масла из двигателя 9. Сливы 90, 91 масла из соответственно термоциклоного 51 и электростатического 52 маслоуловителей магистралей суфлирования 40 и 55 двигателя 9 и свободной турбины 10 автономно также подключены к основному расходному маслобаку 62.
Основной расходный маслобак 62 снабжен наклонным дном и приямком 92 в его нижней части со сливным штуцером 93.
Конструкция стружкосигнализаторов и маслоуловителей в данной заявке не рассматривается, так как они разрабатываются и изготавливаются сторонними организациями. Стружкосигнализаторы представляют собой нормально разомкнутые электрические контакты, замыкаемые токопроводящими и магнитопроводящими загрязнениями, содержащимися в масле. Один из контактов является постоянным магнитом. Геометрическая форма и взаимное расположение контактов, а также место установки выбираются исходя из обеспечения максимального улавливания мелкой металлической стружки благодаря задерживанию крупных неметаллических частиц фильтром до контактов. Для обслуживания стружкосигнализатора без останова агрегата он оснащен байпасной магистралью.
Термоциклонный маслоуловитель представляет собой цилиндрический сосуд с тангенциальными каналами для ввода внутрь и закрутки потока масляных паров. Стенки сосуда охлаждаются водой для улучшения конденсации паров масла.
Электростатический маслоуловитель работает по принципу электростатического осаждения масляного тумана и состоит из гидрофильтра, ионизационной кассеты на напряжение 12000 вольт, коллекторной кассеты на потенциал 6000 вольт, вентилятора для прососа масляного тумана через фильтр.
Пусковая система 12 газотурбинного двигателя 9 может содержать стартеры разных типов: электростартер, воздушный турбостартер, систему непосредственной подачи сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины компрессора двигателя, турбокомпрессорный стартер или гидростартер, что определяется типом выбранного газотурбинного двигателя и условиями работы энергетической установки.
Конструкция газотурбинной энергетической установки может иметь два исполнения, каждое из которых предназначено для работы на жидком топливе, либо на природном газе.
Расположение воздухоприемной камеры 18, основного контейнера 1 и контейнера 20 основного агрегата полезной нагрузки 16 относительно друг друга (см. фиг.3) конструктивно однозначно, а контейнеров 21 и 22 - произвольное, что определяется удобством обслуживания.
Газотурбинная энергетическая установка (см. фиг.1...3) работает следующим образом.
Запуск установки выполняется в следующей последовательности:
- проверяется готовность всех систем к пуску;
- открываются защитные жалюзи (не показано) на входе воздуха в приемную камеру 18 и выходе газа в атмосферу за дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки 19 и закрываются имеющиеся на приемной камере 18 и контейнерах 1, 20, 21 и 22 различные технологические люки, окна, двери и ворота;
- продувается газовоздушный тракт двигателя 9, свободной турбины 10, диффузора 11, выхлопного устройства 14 и дополнительного агрегата теплофикационой нагрузки 19 путем включения нагнетательного вентилятора 28 и подачи воздуха в газовоздушный тракт установки через ковши 29, установленные на камере смешения 27;
- продувается внутренняя полость 8 контейнера 1 путем включения вытяжных электровентиляторов 31, размещенных на крыше 5, и всасывания воздуха через отверстия (не показано) в полу 4 контейнера 1;
- включается водяное охлаждение теплообменников 57, 68 и 78 маслонапорной станции 15;
- включаются электронасосы подачи 64 и 73 и откачки масла 86, 87 и 88 маслосистем двигателя 9 и свободной турбины 10;
- в случае отказа электронасоса подачи масла 64 включается резервный насос 65, а в случае отказа одного из насосов 86, 87 или 88 включается резервный насос 85;
- включается пусковая система 12 двигателя 9, а после раскрутки его роторов до заданного уровня оборотов - системы зажигания и подачи топлива в камеру сгорания.
При запуске двигателя 9 воздух из атмосферы через открытый вход воздухоприемной камеры 18, воздухоочистительное устройство (не показано), установленное в ней, и защитную сетку 35 поступает на вход воздухозаборного устройства 13, а далее в компрессор и камеру сгорания двигателя 9, образуя с топливом горючую смесь, воспламеняемую системой зажигания. После запуска продукты сгорания поступают, совершая работу, на рабочие лопатки турбины двигателя 9, а далее - лопатки свободной турбины 10. Ротор свободной турбины 10 (не показано) через трансмиссию 17 вращает электрогенератор 16. После свободной турбины 10 газ поступает в диффузор 11 и выхлопное устройство 14 и, поворачиваясь в них на 90 градусов на косом срезе 26 на выходе наружного конуса 24 диффузора 11, движется через камеру смешения 27 к дополнительному теплофикационному агрегату полезной нагрузки 19 тепла горячих газов, а, пройдя его и отдав ему значительное количество тепла, поступает в атмосферу.
После выхода двигателя 9 на режим малого газа электрогенератор 16 включается в электрическую сеть, а затем двигатель 9 выводится на установившийся режим работы.
Если по какой-либо причине в камере сгорания двигателя 9 не произойдет разжигание топливной смеси, то выключаются системы подачи топлива и зажигания, вновь включается система продувки газовоздушного тракта, а затем опять повторяется запуск двигателя в установленной последовательности.
Выключение установки осуществляется в следующем порядке:
- двигатель 9 выводится на режим малого газа;
- электрогенератор 16 отключается от электрической сети;
- отключается подача топлива в камеру сгорания двигателя 9;
- продувается газовоздушный тракт от двигателя 9 до дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19;
- продувается внутренняя полость 8 контейнера 1;
- выключаются электронасосы 64, 86, 87 и 88 и, при необходимости, резервные насосы 65, 85;
- выключается водяное охлаждение теплообмеников 57, 68 и 78;
- выключаются все остальные системы обеспечения работы станции.
Разработанные сторонними организациями стружкосигнализатор, термоциклонный и электростатический маслоуловители работают следующим образом.
Стружкосигнализатор устанавливается в магистраль отвода масла от подшипника, байпасный маслопровод перекрывается краном, масло протекает через фильтр, улавливающий крупные частицы, затем проходит мимо контактов, подключенных к источнику постоянного тока и сигнальному извещателю. Магнитопроводящие частицы притягиваются постоянным магнитом и при достижении определенного количества замыкают контакты, сигнализируя об этом. Для очистки контактов и фильтра от частиц и их анализа открывается кран на байпасе, закрываются отсечные краны на входе и выходе стружкосигнализатора и демонстрируется контактная группа.
Термоциклонный маслоуловитель работает как центрифуга-сепаратор, отбрасывающий капли масла на стенки сосуда, охлаждаемые водой. Масло со стенок сосуда стекает в маслобак.
Электростатический маслоуловитель ионизирует масляный туман в электрическом поле высокого напряжения и улавливает заряженные частицы масла электромагнитом. Масляный туман просасывается через маслоуловитель с помощью вентилятора, а уловленные капли масла стекают в маслобак.
Предлагаемое изобретение обеспечивает надежное многолетнее обеспечение потребителей механической, электрической и тепловой энергией с хорошими энергетическими и экологическим показателями.
Claims (25)
1. Газотурбинная энергетическая установка, содержащая контейнер, состоящий из силовой рамы, каркаса с полом, крышей и боковых стенок с теплозащитной обшивкой, образующих полость для размещения на раме газотурбинного двигателя, газодинамически связанной с ним свободной силовой турбины, ее затурбинного диффузора и пусковой системы двигателя, установленные снаружи контейнера воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные соответственно с двигателем и свободной турбиной, а также автономную маслонапорную станцию и агрегат полезной нагрузки, подключенный к свободной турбине посредством трансмиссии, отличающаяся тем, что установка содержит также воздухоприемную камеру с воздухоочистительным устройством на входе, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки, систему управления энергетической установкой, устройство принудительной вентиляции внутренней полости контейнера и систему продувки газовоздушного тракта двигателя и силовой турбины, где основной агрегат полезной нагрузки, автономная маслонапорная станция и система управления установкой установлены соответственно в отдельных контейнерах такой же конструкции, как и основной контейнер, причем дополнительный контейнер для размещения основного агрегата полезной нагрузки расположен со стороны выхлопного устройства свободной турбины, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки газодинамически связан с выхлопным устройством свободной турбины, воздухоприемная камера пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воздухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом, а выхлопное устройство свободной турбины расположено на противоположной торцевой стенке этого контейнера в промежутке между ним и контейнером для размещения основного агрегата полезной нагрузки.
2. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что основной агрегат полезной нагрузки выполнен, например, в виде электрогенератора.
3. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что основной агрегат полезной нагрузки выполнен, например, в виде нагнетателя природного газа.
4. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки выполнен, например, в виде теплообменника-утилизатора тепла выхлопных газов.
5. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что выхлопное устройство за торцевой стенкой основного контейнера выполнено с поворотом по потоку перпендикулярно продольной оси свободной турбины и закреплено поворотно относительно нее на раме основного контейнера.
6. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что затурбинный диффузор выполнен кольцевым из двух усеченных конусов с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины, и имеет поперечный косой срез на выходе наружного конуса со стороны выхлопа, подвижно закреплен на силовой раме основного контейнера, жестко скреплен с поворотным выхлопным устройством, размещен частично внутри последнего и имеет длину, составляющую от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра, причем плоскость косого среза на выходе наружного конуса обращена в сторону выхода выхлопного устройства.
7. Газотурбинная энергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что точки пересечения с продольной осью свободной турбины перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства и поперечной плоскости косого среза на выходе наружного конуса совпадают с допуском ± 20 мм.
8. Газотурбинная энергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что внутренний конус кольцевого диффузора является наружным экраном трансмиссии привода основного агрегата полезной нагрузки.
9. Газотурбинная энергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что полуугол наружного конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 10 до 12°.
10. Газотурбинная энергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что полуугол внутреннего конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 5 до 7°.
11. Газотурбинная энергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что острый угол наклона к продольной оси свободной турбины плоскости косого среза на выходе наружного конуса диффузора составляет от 78 до 80°.
12. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что система продувки газовоздушного тракта двигателя и свободной турбины содержит камеру смешения, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, размещенный на камере смешения нагнетательный электровентилятор и подключенные к нему на выходе приточные насадки, расположенные в стенках камеры смешения в поперечной тракту газа плоскости, где выходы из насадков выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки.
13. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство принудительной вентиляции внутренней полости основного контейнера содержит на его крыше вытяжные электровентиляторы, которые сообщаются с его внутренней полостью, и систему отверстий, выполненных в полу силовой рамы.
14. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что основной контейнер в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины снабжен силовым поясом бронезащиты.
15. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что силовые рамы основного контейнера и дополнительного контейнера основного агрегата полезной нагрузки размещены на единой горизонтальной базе, а продольные оси валов двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки соосны.
16. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что на входе воздухозаборного устройства двигателя установлена защитная сетка, а его входная кромка выполнена по лемнискате.
17. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что двигатель снабжен масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла к трущимся элементам, снабженную на входе датчиком температуры, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют отводы масла от передней опоры компрессора, коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора, снабженные на выходе датчиками температуры и стружкосигнализаторами, кроме того, в отводах масла от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов дополнительно за стружкосигнализаторами установлены смотровые окна, причем за смотровыми окнами отвод масла от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран и эжектор подключен к отводу масла из коробки приводных агрегатов, магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе - через термоциклонный маслоуловитель к электростатическому маслоуловителю.
18. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что свободная турбина снабжена масляной системой, которая содержит магистрали нагнетания масла к трущимся элементам и откачки масла от трущихся элементов, а также магистрали подкачки и суфлирования полостей трущихся элементов, где магистраль нагнетания масла подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному баку, установленному на корпусе свободной турбины, а входом - через теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами, к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов свободной турбины и приводимого от ее вала, а магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к приводному от свободной турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов, а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа через магистраль суфлирования масляных полостей двигателя после термоциклонного маслоуловителя, установленного в ней.
19. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что маслонапорная станция гидравлически подключена к магистралям нагнетания и откачки масла, а также суфлирования масляных полостей двигателя и магистралям подкачивания масла и суфлирования масляных полостей свободной турбины и содержит общий для двигателя и свободной турбины основной расходный маслобак, магистраль для нагнетания масла в двигатель, включающую байпасный блок основного и резервного нагнетающих масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны к основному расходному маслобаку, а на выходе также через отсечные краны, байпасный теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами, - к нагнетательной магистрали двигателя, магистраль для подкачивания масла в свободную турбину, включающую масляный электронасос, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран к основному расходному маслобаку, а на выходе через фильтр и отсечной кран - к промежуточному расходному маслобаку свободной турбины, магистраль для откачки масла из двигателя, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку, а на входе через водомасляный теплообменник, отсечной кран, фильтр, общий сливной коллектор, обратные клапаны, регулирующие краны, блок автономных электронасосов, отсечные краны - к маслосистеме двигателя, причем блок автономных электронасосов включает один резервный насос и три основных, где каждый основной насос подключен соответственно к отводам магистрали откачки масла из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора двигателя, а резервный насос через отсечные краны подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов масла от двигателя, при этом сливы масла из термоциклонного и электростатического маслоуловителей магистралей суфлирования масляных полостей двигателя и свободной турбины автономно также подключены к основному расходному маслобаку.
20. Газотурбинная энергетическая установка по п.19, отличающаяся тем, что основной расходный маслобак снабжен наклонным дном и приямком в его нижней части со сливным штуцером.
21. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что пусковая система газотурбинного двигателя содержит электростартер.
22. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что пусковая система газотурбинного двигателя содержит воздушный турбостартер.
23. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что пусковая система газотурбинного двигателя содержит систему непосредственной подачи сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины, компрессора двигателя.
24. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что пусковая система газотурбинного двигателя содержит турбокомпрессорный стартер.
25. Газотурбинная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что пусковая система газотурбинного двигателя содержит гидростартер.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (ru) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Газотурбинная энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (ru) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Газотурбинная энергетическая установка |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005102424A RU2005102424A (ru) | 2005-05-20 |
| RU2293219C2 true RU2293219C2 (ru) | 2007-02-10 |
Family
ID=35820433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (ru) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Газотурбинная энергетическая установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2293219C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544114C1 (ru) * | 2013-11-14 | 2015-03-10 | Владимир Семёнович Москалёв | Устройство для автоматической откачки масла из агрегатов трансмиссии военной гусеничной машины |
| RU182721U1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-08-29 | Акционерное общество "ОДК-Газовые Турбины" | Система воздушного охлаждения газотурбинного двигателя |
| RU2729866C2 (ru) * | 2018-11-26 | 2020-08-12 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ изготовления конструкции механического устройства батареи солнечной |
| EP3699413A3 (en) * | 2013-07-07 | 2020-12-09 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system manifold radial tube filters |
| RU231430U1 (ru) * | 2024-01-25 | 2025-01-28 | Акционерное Общество "Гт Энерго" | Газотурбинная установка |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7976266B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-07-12 | Solar Turbines Inc | Power system |
-
2005
- 2005-02-02 RU RU2005102424/06A patent/RU2293219C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШУБЕНКО-ШУБИН Л.А. Газотурбинные установки. - М.: Машиностроение, 1976. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3699413A3 (en) * | 2013-07-07 | 2020-12-09 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system manifold radial tube filters |
| RU2544114C1 (ru) * | 2013-11-14 | 2015-03-10 | Владимир Семёнович Москалёв | Устройство для автоматической откачки масла из агрегатов трансмиссии военной гусеничной машины |
| RU182721U1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-08-29 | Акционерное общество "ОДК-Газовые Турбины" | Система воздушного охлаждения газотурбинного двигателя |
| RU2729866C2 (ru) * | 2018-11-26 | 2020-08-12 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ изготовления конструкции механического устройства батареи солнечной |
| RU231430U1 (ru) * | 2024-01-25 | 2025-01-28 | Акционерное Общество "Гт Энерго" | Газотурбинная установка |
| RU231429U1 (ru) * | 2024-03-25 | 2025-01-28 | Акционерное Общество "Гт Энерго" | Газотурбинная установка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005102424A (ru) | 2005-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203626968U (zh) | 用于涡轮组件的装置 | |
| JP3519409B2 (ja) | 移動式の熱電併給装置 | |
| US7690202B2 (en) | Mobile gas turbine engine and generator assembly | |
| CN113374580B (zh) | 用于减轻焦化的燃气涡轮发动机反向抽吸 | |
| EP1574675A2 (en) | Mobile flushing unit and process | |
| CN104420999A (zh) | 用于对燃气涡轮发动机入口滤网除冰和对入口空气过滤器除湿的系统和方法 | |
| CN104564346A (zh) | 旁通燃气轮机入口内聚结器的系统和方法 | |
| JP2005507044A (ja) | 補助動力装置設備のための受動型冷却システム | |
| RU115843U1 (ru) | Газоперекачивающий агрегат | |
| US20110083705A1 (en) | Engine wash system | |
| RU2625391C1 (ru) | Газовая турбина, содержащая первичный и вторичный охладители смазочного масла | |
| US10989620B2 (en) | Gas turbomachine leak detection system and method | |
| CN106321245B (zh) | 用于燃气涡轮的空气供应和调节系统 | |
| ES2398095A1 (es) | Instalación para simular las condiciones de presión y temperatura del aire aspirado por un motor de combustión interna alternativo. | |
| US20140020394A1 (en) | System and method for turbomachine housing ventilation | |
| RU2293219C2 (ru) | Газотурбинная энергетическая установка | |
| Faqihi et al. | A comprehensive review and evaluation of heat recovery methods from gas turbine exhaust systems | |
| US20190099764A1 (en) | Gas turbine system | |
| RU127408U1 (ru) | Антиобледенительная система газовой турбины | |
| KR20160102270A (ko) | 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치 | |
| RU92934U1 (ru) | Агрегатный блок подготовки топливного газа | |
| EP4202196A1 (en) | System and method for preventing icing in the combustion inlet air path of a gas turbine system | |
| US10144014B2 (en) | Gas turbine system | |
| CN203874905U (zh) | 主机与控制电柜分离的卧式静电除油烟设备 | |
| RU190359U1 (ru) | Антиобледенительная система газовой турбины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080203 |