RU2161715C2

RU2161715C2 - Gas-turbine unit cooling device

Info

Publication number: RU2161715C2
Application number: RU99102745A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Карандашов; Г.Ф. Кислицын; Е.М. Митин; М.И. Соколовский
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: gas-turbine unit has fan assembly and annular header with holes facing turbine surface being cooled which accommodate variable rectangular-section nozzles whose outlet sections are made in the form of slits. EFFECT: reduced power requirement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в газоперекачивающих агрегатах, электростанциях и других энергетических системах, использующих в качестве привода исполнительного устройства газотурбинную установку. The invention relates to mechanical engineering and can be used in gas pumping units, power plants and other energy systems using a gas turbine unit as an actuator.

Известна типовая конструкция устройства для охлаждения газотурбинной установки (ГТУ) газоперекачивающего агрегата, содержащая блок осевых вентиляторов, выходные воздуховоды которого соединены с внутренним пространством теплошумозащитного кожуха, который закрывает ГТУ (см. книгу - В.А.Щуровский, Ю.А.Зайцев. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. - М.: Недра, 1994 г., УДК 621.438:622.69, раздел 6.3, стр. 99). A known typical design of a device for cooling a gas turbine installation (GTU) of a gas pumping unit, comprising a block of axial fans, the outlet ducts of which are connected to the inner space of the heat and noise protection casing that closes the GTU (see book - V.A. Shchurovsky, Yu.A. Zaitsev. Gas turbine gas pumping units. - M .: Nedra, 1994, UDC 621.438: 622.69, section 6.3, page 99).

В известной типовой конструкции устройства охлаждения ГТУ охлаждающий воздух подается в пространство под кожухом, который имеет значительный свободный объем, обдувает наружную поверхность ГТУ и выбрасывается в атмосферу. При этом поверхность ГТУ обдувается неравномерно из-за отсутствия организованного потока воздуха. Для обеспечения заданных параметров теплосъема с поверхности ГТУ при такой схеме вентиляции требуется большой расход воздуха, что влечет за собой использование осевых вентиляторов большой мощности и приводит к неоправданным затратам электроэнергии. In the well-known typical design of a gas turbine cooling device, cooling air is supplied into the space under the casing, which has a significant free volume, blows the outer surface of the gas turbine and is emitted into the atmosphere. In this case, the surface of the gas turbine is blown unevenly due to the lack of an organized air flow. To ensure the specified parameters of heat removal from the surface of a gas turbine with such a ventilation scheme, a large air flow rate is required, which entails the use of axial fans of high power and leads to unjustified energy costs.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергопотребления системой охлаждения ГТУ. The technical task of the invention is to reduce energy consumption by the cooling system of a gas turbine.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции устройства для охлаждения ГТУ внутри кожуха установлен кольцевой коллектор, соединенный с воздуховодами блока вентиляторов и снабженный выходными соплами, направленными на охлаждаемую поверхность ГТУ. При этом сопла имеют щелевой выход. The technical result is achieved by the fact that in the known design of the device for cooling the gas turbine inside the casing there is an annular collector connected to the air ducts of the fan unit and equipped with output nozzles directed to the cooled surface of the gas turbine. In this case, the nozzles have a slot exit.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.

На фиг.2 показан вид на коллектор со стороны выходных сопел. Figure 2 shows a view of the collector from the side of the output nozzles.

Устройство охлаждения состоит из блока вентиляторов 1, установленных вне шумотеплозащитного кожуха 2 ГТУ 3. Внутри кожуха 2 установлен коллектор 4 с равномерно расположенными по периметру выходными соплами 5. Коллектор 4 соединен воздуховодом 6 с блоком вентиляции 1. Коллектор 4 может иметь форму тора переменного сечения или форму прямоугольных воздуховодов переменного сечения, обеспечивающего равномерность расхода воздуха через выходные сопла. Сопла 5 прямоугольного переменного сечения заканчиваются щелевым отверстием, обеспечивая истечение плоской струи воздуха. The cooling device consists of a fan unit 1, installed outside the gas-insulated heat-shielding casing 2 of the gas turbine 3. Inside the casing 2, a collector 4 is installed with output nozzles 5 evenly spaced around the perimeter. The collector 4 is connected by an air duct 6 to the ventilation unit 1. The collector 4 may take the form of a torus of variable cross section or the shape of rectangular ducts of variable cross-section, ensuring uniform air flow through the outlet nozzles. Nozzles 5 of rectangular variable cross-section end with a slit hole, ensuring the outflow of a flat stream of air.

Работает устройство так. The device works like this.

Блок вентиляторов 1 создает напор воздуха, который по воздуховоду 6 подается в коллектор 4. Из коллектора воздух через сопла 5 кольцевой струей направляется под углом на самую горячую поверхность ГТУ 3 (в зону расположения ее камер сгорания), обтекает поверхность ГТУ, охлаждая ее, и отводится в атмосферу или к потребителю теплого воздуха через отводной канал 7. The fan unit 1 creates a pressure of air, which is supplied through the duct 6 to the manifold 4. From the collector, the air through the nozzles 5 is directed by an annular jet at an angle to the hottest surface of the gas turbine 3 (to the area where its combustion chambers are located), it flows around the gas turbine, cooling it, and is discharged into the atmosphere or to the consumer of warm air through the exhaust channel 7.

Создание кольцевой струи воздуха обеспечивает равномерное распределение воздуха по поверхности ГТУ, а увеличенная за счет профиля сопел скорость истечения воздуха улучшает эффективность охлаждения поверхности ГТУ за счет увеличения интенсивности теплообмена. Это позволяет при увеличении эффективности охлаждения ГТУ уменьшить расход охлаждающего воздуха и, соответственно, снизить мощность вентиляторов, создающих напор воздуха. The creation of an annular air stream provides a uniform distribution of air over the surface of the gas turbine, and an increased air flow rate due to the nozzle profile improves the cooling efficiency of the gas turbine surface by increasing the heat transfer rate. This allows increasing the cooling efficiency of gas turbines to reduce the consumption of cooling air and, accordingly, reduce the power of the fans that create the air pressure.

Claims

A device for cooling a gas turbine installation (GTU), containing a fan block, an annular manifold with holes directed to the cooled GTU surface, characterized in that nozzles of a rectangular variable section are installed on the manifold openings, the output sections of which are made in the form of a slit.