RU2165032C2 - Gas-turbine unit - Google Patents
Gas-turbine unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165032C2 RU2165032C2 RU99110418/06A RU99110418A RU2165032C2 RU 2165032 C2 RU2165032 C2 RU 2165032C2 RU 99110418/06 A RU99110418/06 A RU 99110418/06A RU 99110418 A RU99110418 A RU 99110418A RU 2165032 C2 RU2165032 C2 RU 2165032C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- compressor
- cavity
- fuel
- pump
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для тепловой и химической обработки помещений, оборудования и других объектов народного хозяйства рабочим телом, вырабатываемым в виде горячего газа. The invention relates to the field of energy and can be used for heat and chemical treatment of premises, equipment and other objects of the national economy by a working fluid generated in the form of hot gas.
Известным и наиболее близким техническим решением является газотурбинная установка, содержащая турбину и компрессор, расположенные на общем валу, сообщенную выходом со входом в турбину, а входом с выходом из компрессора камеру сгорания с топливными форсунками, выполненными с каналом течения воздуха в виде диффузора и каналом течения топлива в виде цилиндрического насадка, соосно расположенного во входной части диффузора, магистраль подачи топлива, оснащенную емкостью, сообщенной с атмосферой и соединенной с форсунками камеры сгорания. Емкость соединена с форсункой через пуско-отсечной клапан с подпружиненным чувствительным элементом, подпружиненная полость которого сообщена с атмосферой, противоположная - с выходом из компрессора, а диффузор канала течения воздуха выполнен с углом конусности 6 - 12o (патент РФ N 2107178 от 31.10.95, кл. F 02 C 7/22 - прототип).A well-known and closest technical solution is a gas turbine installation containing a turbine and a compressor located on a common shaft, communicated with an exit with an entrance to the turbine, and an entrance with an exit from the compressor, a combustion chamber with fuel nozzles made with an air flow channel in the form of a diffuser and a flow channel fuel in the form of a cylindrical nozzle coaxially located in the inlet part of the diffuser, a fuel supply line equipped with a tank in communication with the atmosphere and connected to the nozzles of the combustion chamber . The tank is connected to the nozzle through a start-and-shut valve with a spring-loaded sensing element, the spring-loaded cavity of which is connected to the atmosphere, the opposite - to the outlet of the compressor, and the diffuser of the air flow channel is made with a taper angle of 6 - 12 o (RF patent N 2107178 from 10.31.95 , CL F 02
Недостатком известной описанной выше установки и ее вариантов является то, что она не имеет агрегатов, обеспечивающих автоматическое управление процессом запуска, а запуск вручную, как показали эксперименты, снижают ее эксплуатационную технологичность и надежность, а также требует хорошо подготовленного обслуживающего персонала. The disadvantage of the known installation and its variants described above is that it does not have units that provide automatic control of the start-up process, and manual start, as experiments have shown, reduce its operational manufacturability and reliability, and also requires well-trained maintenance personnel.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств за счет упрощения технологической операции запуска установки. Поставленная задача достигается за счет того, что газотурбинная установка, содержащая турбину и компрессор, расположенные на общем валу, сообщенную выходом со входом в турбину, а входом с выходом из компрессора камеру сгорания с топливными форсунками, выполненными с каналом течения воздуха в виде диффузора с углом конусности 6 - 12o и каналом течения топлива в виде цилиндрического насадка, соосно расположенного во входной части диффузора, магистраль подачи топлива с емкостью, сообщенной с атмосферой или с выходом из компрессора и соединенной с форсунками камеры сгорания через пуско-отсечной клапан с подпружиненным чувствительным элементом, подпружиненная полость которого сообщена с атмосферой, противоположная - с выходом из компрессора, согласно изобретению снабжена инжекционным элементом и насосной системой подачи и регулирования топлива, при этом инжекционный элемент установлен на магистрали, соединяющей выход из компрессора со входом в камеру сгорания, и сообщен с внешним источником подачи воздуха в камеру сгорания, а насосная система подачи и регулирования топлива установлена на магистрали, соединяющей топливную емкость с пуско-отсечным клапаном.The objective of the invention is to improve operational properties by simplifying the technological operation of starting the installation. The problem is achieved due to the fact that the gas turbine installation containing a turbine and a compressor located on a common shaft, communicated by the exit with the entrance to the turbine, and the entrance with the exit from the compressor, the combustion chamber with fuel nozzles made with an air flow channel in the form of a diffuser with an angle taper 6 - 12 o and the fuel flow channel in the form of a cylindrical nozzle, coaxially disposed in the inlet portion of the diffuser, the fuel supply line to a vessel communicating with the atmosphere or the outlet of the compressor and is connected According to the invention, it is equipped with nozzles of the combustion chamber through a start-and-shut-off valve with a spring-loaded sensing element, the spring-loaded cavity of which is connected to the atmosphere, the opposite - with the outlet from the compressor, according to the invention, the injection element is installed on the line, connecting the outlet from the compressor to the entrance to the combustion chamber, and communicated with an external source of air supply to the combustion chamber, and the pumping system for supplying and regulating fuels and installed on the highway connecting the fuel tank with the start-shut-off valve.
Насосная система подачи и регулирования топлива для газотурбинной установки, содержащей источник электроэнергии, выполнена в виде насоса с электроприводом переменной частоты вращения. The pumping system for supplying and regulating fuel for a gas turbine installation containing a source of electricity is made in the form of a pump with an electric drive of variable speed.
Насосная система подачи и регулирования топлива для газотурбинной установки, не содержащей источник электроэнергии, выполнена в виде последовательно соединенных между собой насоса с турбоприводом и регулятора расхода, при этом полость турбопривода сообщена с внешним источником подачи воздуха через пуско-отсечной клапан и через запорный орган с магистралью, соединяющей выход из компрессора на участке от компрессора до выхода камеры сгорания, а регулятор расхода выполнен в виде регулятора постоянного расхода с распределителем, оснащенным рукояткой и подпружиненным чувствительным элементом, подпружиненная полость которого сообщена с атмосферой, противоположная - с полостью входа воздуха в камеру сгорания, одна полость после распределителя сообщена с магистралью подачи топлива в камеру сгорания, а другая - с полостью до насоса. The fuel supply and control pump system for a gas turbine installation that does not contain an electric power source is made in the form of a pump with a turbo drive and a flow regulator connected in series, while the cavity of the turbo drive is connected to an external air supply through the shut-off valve and through the shut-off element with the line connecting the compressor outlet on the section from the compressor to the exit of the combustion chamber, and the flow controller is made in the form of a constant flow controller with a distributor, equipped with nym handle and spring loaded sensing element, spring cavity which communicates with the atmosphere, the opposite - from the air inlet cavity into the combustion chamber, a cavity after the distributor communicates with the fuel supply manifold into the combustion chamber, and the other - to the cavity pump.
Предложенная газотурбинная установка изображена на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 представлена установка, в которой имеется источник электропитания; на фиг. 2 - установка, в которой отсутствует источник электропитания. The proposed gas turbine plant is shown in FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1 shows an installation in which there is a power source; in FIG. 2 - installation in which there is no power source.
Основными элементами газотурбинной установки являются:
1 - турбина;
2 - компрессор;
3 - камера сгорания;
4 - канал течения воздуха в форсунке;
5 - канал течения топлива в форсунке;
6 - пуско-отсечной клапан;
7 - подпружиненный чувствительный элемент;
8 - топливная емкость;
9 - поплавок;
10 - запорный орган;
11 и 12 - обратный клапан;
13 - вентиль;
14 - магистраль, соединяющая выход из компрессора со входом в камеру сгорания;
15 - окружающая среда (атмосфера);
16 - подвод топлива от внешнего источника;
17 - магистраль, соединяющая топливную емкость с пуско-отсечным клапаном;
18 - диффузор форсунки;
19 - конфузор форсунки;
20 - свеча накаливания;
21 - инжекционный элемент;
22 - магистраль с обратным клапаном, сообщающая инжекционный элемент с внешним источником подачи воздуха в камеру сгорания;
23 - насосная система подачи и регулирования топлива;
24 - насос с электроприводом переменной частоты вращения;
25 - насос с турбоприводом;
26 - регулятор постоянного расхода;
27 - распределитель;
28 - подпружиненный чувствительный элемент;
29 - золотник;
30 - рукоятка;
31, 32 - полости после распределителя;
33 - запорный орган;
34 - пуско-отсечной клапан;
35, 36, 37, 38 - магистрали;
A - полость чувствительного элемента пуско-отсечного клапана;
Б - подпружиненная полость чувствительного элемента 7 пуско-отсечного клапана;
В - подпружиненная полость чувствительного элемента 28 распределителя;
Г - полость чувствительного элемента 28 распределителя.The main elements of a gas turbine installation are:
1 - turbine;
2 - compressor;
3 - combustion chamber;
4 - channel for air flow in the nozzle;
5 - channel for the flow of fuel in the nozzle;
6 - start-and-shut off valve;
7 - spring-loaded sensing element;
8 - fuel capacity;
9 - a float;
10 - a locking organ;
11 and 12 - check valve;
13 - valve;
14 - a line connecting the outlet of the compressor with the entrance to the combustion chamber;
15 - environment (atmosphere);
16 - fuel supply from an external source;
17 - a line connecting the fuel tank with a start-shut-off valve;
18 - nozzle diffuser;
19 - nozzle confuser;
20 - glow plug;
21 is an injection element;
22 - line with a check valve, communicating the injection element with an external source of air supply to the combustion chamber;
23 - pumping system for supplying and regulating fuel;
24 - pump with electric variable speed;
25 - turbo-driven pump;
26 - constant flow controller;
27 - the distributor;
28 - spring loaded sensing element;
29 - spool;
30 - handle;
31, 32 - cavity after the dispenser;
33 - a locking organ;
34 - start-and-shut off valve;
35, 36, 37, 38 - highways;
A - cavity of the sensing element of the start-shut-off valve;
B - spring-loaded cavity of the
In the spring-loaded cavity of the
G is the cavity of the
В предложенной газотурбинной установке турбина 1 и компрессор 2 расположены на общем валу, а камера сгорания 3 выполнена с топливными форсунками в виде струйных аппаратов для пневмотранспорта, где в качестве рабочей среды используется упругая среда - сжатый воздух после компрессора 2, а инжектируемой средой является жидкое топливо, при этом сжатый воздух подается по каналу 4, выполненному в виде диффузора, а топливо по каналу 5 в виде цилиндрического насадка, соосно расположенного во входной части диффузора 18. При этом подвод воздуха к диффузору выполнен в виде конфузора 19, а угол конусности диффузора равен 6 - 12o.In the proposed gas turbine installation, turbine 1 and
Топливо подается через пуско-отсечной клапан 6 с чувствительным элементом, выполненным в виде мембраны, которая образует управляющие полости А и Б. Полость А сообщена с полостью (магистралью 14) после компрессора 2, а полость Б - с атмосферой 15. Fuel is supplied through a start-and-shut off valve 6 with a sensitive element made in the form of a membrane that forms control cavities A and B. Cavity A is in communication with the cavity (line 14) after
Вход в клапан 6 соединен с топливной емкостью 8 магистралью 17. Емкость снабжена поплавком 9 и запорным органом 10, расположенным на линии подачи топлива от внешнего источника 16. На выходе из емкости установлен вентиль 13. Емкость может быть сообщена с магистралью 14 через обратный клапан 12 и с внешним источником подачи топлива 16 через обратный клапан 11 или с атмосферой 15. The inlet to the valve 6 is connected to the
Инжекционный элемент 21 представляет собой струйный аппарат с магистралью 22 для подвода воздуха с определенным давлением от внешнего источника и предназначен для подачи воздуха в камеру сгорания совместно с воздухом от компрессора в процессе запуска установки. То есть здесь запуск установки будет происходить не с вращением ротора от стартера, как в обычных газотурбинных установках, а путем создания избыточного давления перед камерой сгорания по отношению к давлению после компрессора. Обратный клапан в магистрали 22 предназначен для исключения выбросов воздуха при отсоединении внешнего источника. The
Насосная система 23 подачи и регулирования топлива предназначена для обеспечения впрыска в камеру сгорания топлива с величиной расхода, находящегося в зависимости от расхода воздуха через камеру сгорания и может быть выполнена в двух вариантах, один из которых требует электроэнергию (см. фиг. 1), а другой энергию давления воздуха (см. фиг. 2). The pump fuel supply and
Насос с электроприводом 24 представляет собой систему, в которой расход топлива заданной величины устанавливается путем изменения частоты вращения электропривода во взаимосвязи, например, или с оборотами турбокомпрессора, или с давлением воздуха на входе в камеру сгорания, регистрация которых будет производиться соответствующими датчиками. The electric drive pump 24 is a system in which the fuel consumption of a given value is set by changing the speed of the electric drive in conjunction, for example, either with the speed of the turbocompressor or with the air pressure at the entrance to the combustion chamber, the registration of which will be carried out by appropriate sensors.
Насос с турбоприводом 25 представляет собой систему, в которой обеспечивается подача топлива с определенным напором. При этом заданная величина расхода топлива устанавливается во взаимосвязи с давлением воздуха на входе в камеру сгорания несколькими агрегатами, а именно регулятором постоянного расхода 26 и распределителем 27. Регулятор постоянного расхода предназначен для поддержания максимальной величины расхода топлива, потребного для номинального или максимального режима работы установки, при изменении давлений на его входе или выходе. Распределитель 27 предназначен для подачи заданной величины расхода топлива в камеру сгорания во взаимосвязи с давлением воздуха на входе в камеру сгорания путем организации перепуска части топлива после регулятора на вход в насос. Последнее достигается выполнением распределителя с подпружиненным чувствительным элементом 28, например в виде мембраны, в котором подпружиненная полость В сообщена с атмосферой, а противоположная - Г сообщена с полостью входа воздуха в камеру. Мембрана кинематически связана с золотником 29, который при своем перемещении при увеличении давления в полости Г открывает проходное сечение полости 31 после распределителя, соединенной с магистралью 17 подачи топлива в камеру сгорания и закрывает проходное сечение полости 32 после распределителя, соединенной с полостью до насоса 25. Кроме того, распределитель снабжен рукояткой 30, с помощью которой можно перемещать золотник 29 распределителя вручную. A
Принцип работы заключается в следующем. The principle of operation is as follows.
Запуск установки по техническому решению, представленному на фиг. 1, начинается с открытия вентиля 13, подачи напряжения на свечу 20 и подачи воздуха от внешнего источника к ижекционному элементу 21 по магистрали 22 с обратным клапаном. Воздух, проходя инжекционный элемент 21, увлекает за собой воздух после компрессора и поступает в камеру сгорания 3. При определенном давлении воздуха перед камерой сгорания пуско-отсечной клапан 6 открывается и топливо поступает в камеру, где воспламеняется от свечи. Топливо насосом 24 с электроприводом переменной частоты вращения подается во взаимосвязи или с оборотами турбокомпрессора или с величиной давления воздуха перед камерой сгорания на всех режимах работы. Насос 24 должен быть объемным, в котором, как известно, имеется четкая характеристика "расход - обороты". Для данного насоса требования по напору не предъявляются и он будет потреблять мощность всего несколько ватт. Данная система не требует ручного управления выходом на заданный режим работы установки, она задачу автоматического управления решает с помощью электронных средств. Останов установки осуществляется закрытием вентиля 13. Топливо не будет поступать в камеру сгорания и процесс прекратится. Starting the installation according to the technical solution shown in FIG. 1, begins with opening the valve 13, applying voltage to the
Запуск установки по техническому решению, представленному на фиг. 2, начинается с открытия вентиля 13, подачи напряжения на свечу 20 и подачи воздуха от внешнего источника к инжекционному элементу 21 по магистрали 22 с обратным клапаном и к турбине насоса 25 через пуско-отсечной клапан 34. Воздух, проходя инжекционный элемент 21, увлекает за собой воздух после компрессора и поступает в камеру сгорания 3. При определенном давлении воздуха перед камерой пуско-отсечной клапан 6 открывается и топливо поступает в камеру, где воспламеняется от свечи. Воздух по магистралям 35 и 36 подходит к турбине и раскручивает насос 25 до заданных оборотов (максимальных для данной установки). Следует отметить, что для этого варианта установки насос может быть как центробежным так и объемным. Топливо, проходя через регулятор постоянного расхода 26, стабилизируется по величине расхода (максимальное значение для данной установки). При этом изменения внешних и внутренних факторов будет приводить только к изменению перепада давления на регуляторе 26. После регулятора топливо перераспределяется - часть идет в камеру сгорания, а часть по магистрали 38 на вход в насос. Функцию перераспределения выполняет распределитель 27, который своим золотником 29 при движении вниз (относительно положения, представленного на фиг. 2) проходное сечение в одной полости 32 прикрывает, а в другой - 31 приоткрывает. В начале действия (работа) распределителя осуществляется за счет воздействия на золотник 29 мембраны 28, в полости Г которой возрастает давление. В полости В давление атмосферное, но в ней имеется пружина, которая сжимается. Этот процесс будет происходить до выхода установки на режим "малый газ", пока поступает воздух от внешнего источника на инжекторное устройство 21. После того как установка будет отключена от внешнего источника воздуха дальнейшее увеличение режима будет осуществляться вручную, путем перемещения золотника рукояткой 30. При отключении внешнего источника воздуха на турбину насоса 25 будет поступать по магистралям 37 и 36 рабочее тело - воздух из магистрали 14 (после компрессора). Однако последнее не регламентируется, можно сделать отбор воздуха перед форсунками камеры (несколько подогретый) или даже осуществить отбор части продуктов после камеры сгорания. Starting the installation according to the technical solution shown in FIG. 2, starts by opening the valve 13, applying voltage to the
Останов установки осуществляется закрытием вентиля 13. Топливо не будет поступать в камеру сгорания, и процесс прекратится. The installation is stopped by closing valve 13. Fuel will not enter the combustion chamber, and the process will stop.
Следует отметить, что насос 25 выбирается с малой величиной мощности, достаточной только для компенсации перепада давлений на регуляторе и распределителе (1,0 - 1,5 МПа). It should be noted that the
Следует отметить, что предложенные технические решения приемлемы для обоих вариантов установки - прототипа. It should be noted that the proposed technical solutions are acceptable for both installation options - the prototype.
Из вышеизложенного видно, что предложенные технические решения по сравнению с известными значительно упрощают запуск установки, а следовательно, улучшают эксплуатационную технологичность и повышают надежность. It can be seen from the foregoing that the proposed technical solutions, in comparison with the known ones, greatly simplify the start-up of the installation, and therefore, improve operational manufacturability and increase reliability.
Таким образом, предложенные технические решения расширяют область применения и улучшают основные характеристики установки, предназначенной для тепловой обработки различных объектов и других целей. Thus, the proposed technical solutions expand the scope and improve the basic characteristics of the installation, designed for heat treatment of various objects and other purposes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110418/06A RU2165032C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Gas-turbine unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110418/06A RU2165032C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Gas-turbine unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2165032C2 true RU2165032C2 (en) | 2001-04-10 |
Family
ID=20219984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99110418/06A RU2165032C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Gas-turbine unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2165032C2 (en) |
-
1999
- 1999-05-20 RU RU99110418/06A patent/RU2165032C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7527481B2 (en) | Ejector pump for a fuel system for a gas turbine engine | |
CN102272428B (en) | Engine | |
US6675570B2 (en) | Low-cost general aviation fuel control system | |
US6996970B2 (en) | High accuracy fuel metering system for turbine engines | |
US20040006994A1 (en) | Gas turbine engine | |
US6536217B2 (en) | Liquid fuel reverse purge | |
SU845799A3 (en) | Device for pulverizing liquid fuel | |
JP2002098019A (en) | Fuel supply system | |
JP2002522692A (en) | Method and apparatus for injecting water into a turbine engine | |
US5694764A (en) | Fuel pump assist for engine starting | |
AU721864B2 (en) | Drive arrangement and method of reducing the amount of NOx in the exhaust gases from an internal combustion engine | |
US5746054A (en) | Method and apparatus for tuned pipe water injection | |
US4747262A (en) | Compressor power unit fuel flow control | |
SU1087085A3 (en) | Device for supercharging internal combustion engine | |
JP2008190527A (en) | Pressurized fuel supply device | |
RU2165032C2 (en) | Gas-turbine unit | |
EP3203053B1 (en) | Gas turbine engine fuel system | |
GB1595060A (en) | Air heater system | |
ES8101712A1 (en) | Liquid fuel injection pumping apparatus | |
CN109882325B (en) | Generating set oil feeding system suitable for plateau oxygen deficiency environment | |
US4682469A (en) | Compressor power unit fuel flow control | |
RU2107178C1 (en) | Gas-turbine plant (versions) | |
CN220817736U (en) | Plateau type jet type liquid heater with built-in gear pump | |
RU2271310C2 (en) | Helicopter | |
KR20130066008A (en) | Device for refueling lpi fuel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040521 |