RU2183757C2

RU2183757C2 - Drainage system of marine gas-turbine engines

Info

Publication number: RU2183757C2
Application number: RU95100348A
Authority: RU
Inventors: И.И. Петий; А.А. Бабичев
Original assignee: Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова
Priority date: 1995-01-16
Filing date: 1995-01-16
Publication date: 2002-06-20
Also published as: RU95100348A

Abstract

FIELD: manufacture of engines; drainage systems of marine gas- turbine engines. SUBSTANCE: drainage reservoir of engine consists of two parts: drainage reservoir for pure fuel and main drainage reservoir which are interconnected by means of bypass pipe line provided with valve; drainage system is also provided with jet pump connected with pure fuel drainage reservoir by means of pipe line through valve. Jet pump operates due to fuel pressure differential at suction and discharge pipe lines of fuel-feed pump of gas-turbine engine. Jet pump makes it possible to return pure drainage fuel accumulated in drainage pure fuel reservoir and pure drainage fuel from main drainage reservoir through bypass system mounted between reservoirs. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области корабельных энергетических установок, в частности к устройству систем топливопитания и дренажа ГТД. The invention relates to the field of ship power plants, in particular to the device of fuel supply and gas turbine drainage systems.

Наиболее распространена система дренажа ГТД, собирающая топливо, сливающееся самотеком при функционировании элементов топливной системы (насос-регулятор, автоматический распределитель топлива), при неудавшихся и ложных запусках (из проточной части ГТД, из коллекторов рабочих форсунок, стоп-крана) в специальную емкость с последующим его сливом в цистерну грязного топлива. The GTE drainage system is the most common, collecting fuel draining by gravity during the operation of the fuel system elements (pump regulator, automatic fuel dispenser), during failed and false starts (from the gas turbine part, from the collectors of the working nozzles, stopcock) into a special container with its subsequent discharge into the tank of dirty fuel.

Существующие системы дренажа ГТД топливо, сливающееся из коллекторов рабочих форсунок и трубопроводов после остановки ГТД, в результате протечек через стоп-кран, из корпуса камеры горения при неудавшихся и ложных запусках, остатки моющего раствора из проточной части ГТД при промывке ГТД, из подрамного пространства двигателя собирают в специальную дренажную емкость с последующим сливом содержимого в цистерну грязного топлива. Удаление содержимого цистерны грязного топлива осуществляется только в специальные емкости судов обеспечения или береговой топливной службы. Existing gas turbine engine drainage systems fuel draining from the manifolds of the working nozzles and pipelines after stopping the gas turbine engine, as a result of leaks through the stop valve, from the combustion chamber body during failed and false starts, residues of the washing solution from the gas turbine part when washing the gas turbine engine, from the engine subframe collected in a special drainage tank with subsequent discharge of the contents into the tank of dirty fuel. Dirty fuel tank contents are removed only in special capacities of support vessels or coastal fuel service.

Недостатками такой системы является возможность переполнения цистерны грязного топлива в случае нахождения корабля в длительном автономном плавании при отсутствии судов обеспечения и, как следствие, возникновение проблемы необходимости удаления топлива из дренажной емкости для предупреждения возможности воспламенения топлива в проточной части ГТД при переполнении топливом дренажной емкости, невозможность повторного использования чистого сливающегося топлива в системе топливопитания ГТД. The disadvantages of such a system are the possibility of overfilling of the dirty fuel tank if the ship is in long autonomous navigation in the absence of support vessels and, as a result, there is a problem of the need to remove fuel from the drainage tank to prevent the possibility of ignition of fuel in the gas passage of the gas turbine engine when the fuel tank overflows the drainage tank the reuse of clean, merging fuel in the fuel supply system of a gas turbine engine.

Известна дренажная система, выбранная в качестве прототипа, содержащая сливные трубопроводы, дренажную емкость со смотровым стеклом, трубопровод, соединяющий дренажную емкость с цистерной грязного топлива через запорный клапан (1). Known drainage system, selected as a prototype, containing drain pipelines, a drainage tank with a sight glass, a pipe connecting the drainage tank with a dirty fuel tank through a shut-off valve (1).

Топливо в систему дренажа попадает за счет протечек при работе навешенных на ГТД элементов системы топливопитания (насос-регулятор, автоматический распределитель топлива, стоп-кран, рабочие форсунки, электромагнитные клапана обеспечения работы системы автоматики и защиты ГТД по специальным трубопроводам. С дренажной емкостью соединено трубопроводом и подрамное пространство ГТД. Fuel gets into the drainage system due to leaks during operation of elements of the fuel supply system hung on the gas turbine engine (pump regulator, automatic fuel dispenser, stop valve, working nozzles, solenoid valves to ensure the operation of the gas turbine automation and protection system through special pipelines. and subframe space of a gas turbine engine.

Недостатком известной конструкции является опасность переполнения дренажной емкости топливом и последующее воспламенение топлива в проточной части ГТД при переполнении цистерны грязного топлива, невозможность повторного использования в системе топливопитания ГТД чистого отфильтрованного топлива, сливающегося из элементов топливной системы ГТД и проточной части при остановках двигателя, при неудавшихся и ложных запусках, при работе элементов системы топливообеспечения ГТД, возможность загрязнения акватории ГСМ при отсоединении обеспечивающим составом трубопровода, соединяющего дренажную емкость с цистерной грязного топлива в случае переполнения последней (при отсутствии судов обеспечения с емкостями для приема отработанных материалов). A disadvantage of the known design is the danger of overflow of the drainage tank with fuel and subsequent ignition of the fuel in the gas turbine engine when the dirty fuel tank is full, the inability to reuse clean filtered fuel in the gas turbine fuel system, which merges from the elements of the gas turbine engine and flow channel when the engine stops, if false launches, during the operation of elements of the fuel supply system of the gas turbine engine, the possibility of contamination of the fuel and water area when disconnecting the supporting structure of the pipeline connecting the drainage tank with the dirty fuel tank in case of overflow of the latter (in the absence of supply vessels with containers for receiving waste materials).

Целями изобретения является уменьшение потерь топлива при работе ГТД, уменьшение опасности переполнения топливом дренажной емкости, приводящее к возможности воспламенения топлива в проточной части ГТД, повышение экологической безопасности ГТД. Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование систем дренажа судовых газотурбинных двигателей. The objectives of the invention is to reduce fuel losses during the operation of a gas turbine engine, to reduce the risk of fuel overflowing a drainage tank, leading to the possibility of fuel ignition in the gas flow section of a gas turbine engine, and to increase the environmental safety of a gas turbine engine. The present invention is aimed at improving the drainage systems of marine gas turbine engines.

Указанная цель достигается тем, что в известной схеме дренажной системы ГТД, включающей дренажную емкость со смотровым стеклом, сливные трубопроводы, трубопровод, соединяющий через запорный клапан дренажную емкость с цистерной грязного топлива, используется дополнительная дренажная емкость чистого топлива, соединенная с основной дренажной емкостью системой перепуска, выполненной в виде трубопровода с клапаном, причем дренажная емкость чистого топлива соединена с трубопроводами слива топлива из коллекторов рабочих форсунок ГТД, из полостей насоса регулятора, стоп-крана, автоматического распределителя топлива, элементов, обеспечивающих работу системы автоматики и защиты ГТД, а основная дренажная емкость соединена с трубопроводами слива топлива и моющих растворов из проточной части и подрамного пространства ГТД, а также содержит струйный насос, установленный между всасывающим и нагнетательным трубопроводами топливоподкачивающего насоса ГТД в непосредственной близости с дренажной емкостью чистого топлива. This goal is achieved by the fact that in the well-known scheme of the GTE drainage system, including a drainage tank with a sight glass, drain pipes, a pipeline connecting a drainage tank with a dirty fuel tank through a shut-off valve, an additional drainage tank of clean fuel connected to the main drainage tank bypass system is used made in the form of a pipeline with a valve, and the drainage capacity of clean fuel is connected to the pipelines for draining fuel from the manifolds of the working nozzles of the gas turbine engine, from the regulator pump, stop valve, automatic fuel dispenser, elements that ensure the operation of the automatic control and protection system of the gas turbine engine, and the main drainage tank is connected to the pipelines for draining fuel and washing solutions from the flow part and the substructure of the gas turbine engine, and also contains a jet pump installed between suction and discharge pipelines of the GTE fuel priming pump in close proximity to the drainage capacity of clean fuel.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая система дренажа отличается за счет наличия дополнительной дренажной емкости чистого топлива и струйного насоса, установленного между всасывающим и нагнетательным трубопроводами топливоподкачивающего насоса судового ГТД и соединенного с дренажной емкостью чистого топлива трубопроводом. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed drainage system differs due to the presence of an additional drainage tank of clean fuel and a jet pump installed between the suction and discharge pipelines of the ship’s gas turbine fuel pump and connected to the drainage tank of clean fuel by a pipeline.

Таким образом, заявляемое техническое решении соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена топливная система ГТД с системой дренажа корабельного газотурбинного двигателя, где:
1 - газотурбинный двигатель, 2 - подрамное пространство, 3 - топливоподкачивающий насос (ТПН), 4 - регулятор давления топлива, 5 - струйный насос, 6 - фильтр тонкой очистки топлива, 7 - насос-регулятор ГТД, 8 - условное обозначение устройств, обеспечивающих работу системы автоматики и защиты ГТД, 9 - стоп-кран, 10 - автоматический распределитель топлива (APT), 11 - дренажная емкость чистого топлива, 12 - основная дренажная емкость, 13 - трубопровод перепуска с клапаном, 14 - трубопровод слива содержимого дренажной емкости в цистерну грязного топлива, 15 - цистерна грязного топлива, 16 - всасывающий трубопровод ТПН, 17 - нагнетательный трубопровод ТПН, 18 - всасывающий трубопровод струйного насоса с клапаном, 19 - трубопровод слива чистого топлива в дренажную емкость чистого топлива, 20 - трубопровод слива топлива и моющего раствора из проточной части ГТД в основную дренажную емкость, 21 - трубопровод слива содержимого подрамного пространства в основную дренажную емкость, 22 и 23 - трубопроводы струйного насоса, 24 - коллекторы рабочих форсунок ГТД.The invention is illustrated in the drawing, which shows the fuel system of a gas turbine engine with a drainage system of a ship gas turbine engine, where:
1 - gas turbine engine, 2 - subframe space, 3 - fuel priming pump (TPN), 4 - fuel pressure regulator, 5 - jet pump, 6 - fuel fine filter, 7 - gas turbine regulator pump, 8 - designation of devices providing the operation of the automation and protection system of the gas turbine engine, 9 - stop-cock, 10 - automatic fuel dispenser (APT), 11 - drainage tank of clean fuel, 12 - main drainage tank, 13 - bypass pipeline with valve, 14 - drainage tank drain dirty fuel tank, 15 - g tank fuel fuel, 16 - suction pipe TPN, 17 - discharge pipe TPN, 18 - suction pipe of the jet pump with a valve, 19 - pipeline for draining clean fuel into the drain tank of clean fuel, 20 - pipeline for draining fuel and washing solution from the flow section of the turbine engine to the main a drainage tank, 21 - a pipeline for draining the contents of the subframe into the main drainage tank, 22 and 23 - pipelines of a jet pump, 24 - manifolds of gas turbine nozzles.

Топливо от судовой топливной системы подается по трубопроводу (16) через ТПН (3), фильтр тонкой очистки (6) и за счет работы насоса-регулятора (7) заполняет рабочие полости элементов, обеспечивающих работу системы автоматики и защиты ГТД (3), стоп-крана (9), APT (10), коллекторы рабочих форсунок (24). Трубопроводы (22 и 23), рабочая полость струйного насоса (5), регулятора давления топлива (14) заполняются топливом за счет работы ТПН (3). Клапан системы перепуска на трубопроводе (13), клапан (14) на трубопроводе слива содержимого дренажной емкости в цистерну грязного топлива (15), клапан на всасывающем трубопроводе струйного насоса (18) закрыты. Fuel from the ship's fuel system is supplied through the pipeline (16) through the fuel pump (3), a fine filter (6) and, due to the operation of the regulator pump (7), fills the working cavities of the elements ensuring the operation of the automatic control and protection system of the gas turbine engine (3), stop -crane (9), APT (10), manifolds of working nozzles (24). Pipelines (22 and 23), the working cavity of the jet pump (5), the fuel pressure regulator (14) are filled with fuel due to the operation of the transformer substation (3). The valve of the bypass system on the pipeline (13), the valve (14) on the pipeline for draining the contents of the drainage tank into the dirty fuel tank (15), the valve on the suction pipe of the jet pump (18) is closed.

Система дренажа судового газотурбинного двигателя работает следующим образом. The drainage system of a marine gas turbine engine operates as follows.

Чистое топливо за счет протечек через полости элементов, обеспечивающих работу системы автоматики и защиты ГТД (8), стоп-крана (9), насоса-регулятора (7), APT (10), а также при остановке ГТД из коллекторов рабочих форсунок (24) сливается по трубопроводу (19) в дренажную емкость чистого топлива (11). При заполнении дренажной емкости чистого топлива (11) открывается клапан (18) на всасывающем трубопроводе струйного насоса (5). Струйный насос (5) за счет перепада давлений топлива между трубопроводами (22) и (23), подсоединенных к полостям нагнетания и всасывания ТПН (3) через всасывающий трубопровод и клапан (18) производит удаление топлива из дренажной емкости чистого топлива (11) в трубопровод всасывания ТПН (16). Топливо или моющие растворы из проточной части ГТД по трубопроводу (20), содержимое подрамного пространства (2) по трубопроводу (21) сливаются в основную дренажную емкость (12). При заполнении основной дренажной емкости (12) содержимое емкости через открытый клапан на трубопроводе слива (14) сливается в цистерну грязного топлива (15). Сухое подрамное пространство (2), отсутствие моющих растворов и воды в проточной части ГТД (1) обеспечивают заполнение основной дренажной емкости (12) чистым топливом при остановках, ложных и несостоявшихся запусках ГТД. В этом случае возможен перепуск содержимого основной дренажной емкости (12) через открытый клапан на системе перепуска (13) в дренажную емкость чистого топлива (11) и последующее удаление струйным насосом (5). Регулятор давления топлива (4) топливоподкачивающего насоса (3) обеспечивает полную компенсацию возможного влияния работы струйного насоса (5) на характеристики топливопитания ГТД. Clean fuel due to leaks through the cavities of the elements ensuring the operation of the gas turbine automation and protection system (8), stop valve (9), pump regulator (7), APT (10), as well as when the gas turbine engine stops from the collectors of the working nozzles (24 ) merges through the pipeline (19) into the drainage tank of clean fuel (11). When filling the drain tank of clean fuel (11), the valve (18) opens on the suction line of the jet pump (5). The jet pump (5), due to the difference in fuel pressure between the pipelines (22) and (23) connected to the injection and suction cavities of the top-loading pump (3) through the suction pipe and valve (18), removes fuel from the drain tank of clean fuel (11) to suction pipe TPN (16). Fuel or detergent solutions from the flow section of the gas turbine engine through the pipeline (20), the contents of the subframe (2) through the pipeline (21) are discharged into the main drainage tank (12). When filling the main drainage tank (12), the contents of the tank through an open valve on the drain pipe (14) are discharged into a dirty fuel tank (15). Dry subframe space (2), the absence of washing solutions and water in the flow section of the gas turbine engine (1) ensure that the main drainage tank (12) is filled with clean fuel during shutdowns, false and failed gas turbine engine starts. In this case, it is possible to transfer the contents of the main drainage tank (12) through an open valve on the bypass system (13) to the drainage tank of clean fuel (11) and subsequent removal by the jet pump (5). The fuel pressure regulator (4) of the fuel priming pump (3) provides full compensation for the possible effect of the jet pump (5) on the fuel supply characteristics of the gas turbine engine.

Использование в системе дренажа судовых газотурбинных двигателей дополнительной дренажной емкости, обеспечивающей сбор чистого сливающегося топлива, струйного насоса, обеспечивающего возвращение чистого топлива в систему топливопитания ГТД, позволит уменьшить потери топлива при работе ГТД, предотвратить возможность воспламенения топлива в проточной части ГТД из-за переполнения топливом дренажной емкости двигателя, уменьшить интенсивность накопления загрязненных материалов на судне. The use of an additional drainage tank in the drainage system of marine gas turbine engines, which ensures the collection of clean fuel that drains, a jet pump that returns clean fuel to the fuel supply system of the gas turbine engine, will reduce the loss of fuel during the operation of the gas turbine engine, and prevent the possibility of fuel ignition in the gas turbine engine due to overfilling engine drainage capacity, reduce the rate of accumulation of contaminated materials on the vessel.

Литература
1. Учебник машиниста-газотурбиниста. - М.: Воениздат, 1980, с.8.Literature
1. Textbook of a gas turbine driver. - M .: Military Publishing House, 1980, p. 8.

Claims

Drainage system for a ship gas turbine engine (GTE), including pipelines for draining fuel and washing solutions from a gas turbine engine part, fuel from working nozzle manifolds, stop valve cavities, automatic fuel system components of a gas turbine engine, drainage tank connected through a valve to a dirty fuel tank , characterized in that it has an additional drainage tank of clean fuel connected to the main drainage tank bypass system, made in the form of a pipeline with a valve, and drain the net capacity of clean fuel is connected to pipelines for draining fuel from the collectors of working nozzles, cavities of the stop valve, elements of the fuel system of automation, and the main drainage tank is connected to pipelines for draining fuel and cleaning solutions from the flow part and the subframe of the gas turbine engine, and is also equipped with a jet pump, installed between the suction and discharge pipelines of the GTE fuel priming pump in close proximity to the drainage tank of clean fuel connected by pipelines to the fuel the intake and intake pipelines of the fuel pump of a gas turbine engine and the suction pipe connected through a valve to the drainage tank of clean fuel.