RU2241132C1 - Combination gas-turbine plant - Google Patents

Combination gas-turbine plant Download PDF

Info

Publication number
RU2241132C1
RU2241132C1 RU2003124346/06A RU2003124346A RU2241132C1 RU 2241132 C1 RU2241132 C1 RU 2241132C1 RU 2003124346/06 A RU2003124346/06 A RU 2003124346/06A RU 2003124346 A RU2003124346 A RU 2003124346A RU 2241132 C1 RU2241132 C1 RU 2241132C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam turbine
turbine
shafts
shaft
steam
Prior art date
Application number
RU2003124346/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003124346A (en
Inventor
А.М. Дубинин (RU)
А.М. Дубинин
В.А. Никишин (RU)
В.А. Никишин
В.В. Николаев (RU)
В.В. Николаев
О.К. Оболенский (RU)
О.К. Оболенский
Л.В. Ткачуков (RU)
Л.В. Ткачуков
Н.Д. Федоренко (RU)
Н.Д. Федоренко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Авиагаз-инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Авиагаз-инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Авиагаз-инжиниринг"
Priority to RU2003124346/06A priority Critical patent/RU2241132C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2241132C1 publication Critical patent/RU2241132C1/en
Publication of RU2003124346A publication Critical patent/RU2003124346A/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine plants.
SUBSTANCE: proposed combination gas-turbine plant has steam waste heat recovery boiler arranged in exhaust duct and connected by heated medium line to closed circuit with steam turbine with working wheels, multishaft reduction gear whose shafts are installed in bearings arranged in housing and connected to lubrication system. Shafts of driving gears are connected with gas turbine of gas-turbine plant and with steam turbine, and shaft of driven gear is connected with useful load shaft. If steam turbine power is not greater than 40% of gas-turbine plant power output, steam turbine is made two-shaft, two housing, and working wheels of steam turbine are fitted on shafts of driving gears of multishaft reduction gear, bearings of said shafts and their lubrication system being bearings and lubrication system of steam turbine. Housing of steam turbine are secured on reduction gear housing. Useful load shaft is connected with electric generator.
EFFECT: facilitated mounting and servicing of gas turbine plant.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, а именно к комбинированным газотурбинным установкам.The invention relates to the field of energy, namely to combined gas turbine units.

Известна комбинированная газотурбинная установка, содержащая в ее выхлопном тракте котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к паровому контуру с установленной в нем турбиной (RU 2094636, F 02 C 6/18, 1997 г.).Known combined gas turbine installation, containing in its exhaust path a waste heat boiler connected via a heated medium to the steam circuit with a turbine installed in it (RU 2094636, F 02 C 6/18, 1997).

Эта установка обладает большими габаритами и весом, а ее изготовление связано с большими затратами металла.This installation has large dimensions and weight, and its manufacture is associated with high metal costs.

Известна также газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках, и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки (Маслов Л.А., Судовые газотурбинные установки; Л.: Судостроение, 1973 г., стр. 360, рис.136).A gas turbine installation is also known, comprising a steam recovery boiler located in its exhaust tract, connected via a heated medium to a closed loop with a steam turbine with impellers, a multi-shaft gearbox, the shafts of which are installed in bearings located in the housing and connected to the lubrication system, and the shafts are connected pinion gears with a gas turbine of a gas turbine plant and with a steam turbine, and the driven gear shaft with a payload shaft (Maslov L.A., Ship gas turbine units; L .: Sudostroenie, 1973 , p. 360, fig. 136).

Использование такой установки обусловлено необходимостью наличия сложной системы регулирования, а также необходимостью наличия как системы смазки подшипников турбины, так и системы смазки редуктора, что в сочетании с одновальной схемой паровой турбины значительно усложняет установку и приводит к увеличению ее габаритов и веса.The use of such an installation is due to the need for a complex control system, as well as the need for both a turbine bearing lubrication system and a gearbox lubrication system, which in combination with a single-shaft steam turbine circuit significantly complicates the installation and leads to an increase in its dimensions and weight.

Задачей изобретения является создание малогабаритной, простой в монтаже и обслуживании комбинированной газотурбинной установки.The objective of the invention is the creation of a compact, easy to install and maintain a combined gas turbine installation.

Техническим результатом является повышение надежности и улучшение весогабаритных характеристик установки.The technical result is to increase reliability and improve weight and size characteristics of the installation.

Задачу изобретения решает комбинированная газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках, и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки, причем при выполнении паровой турбины мощностью, составляющей не более чем 40% от мощности газотурбинной установки, первая выполнена, по меньшей мере, двухвальной и двухкорпусной, рабочие колеса паровой турбины расположены на валах ведущих шестерен многовального редуктора, при этом подшипники этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки паровой турбины, корпуса паровой турбины закреплены на корпусе редуктора, а вал полезной нагрузки соединен с электрогенератором.The objective of the invention is solved by a combined gas turbine installation comprising a steam recovery boiler located in its exhaust duct, connected via a heated medium to a closed loop with a steam turbine with impellers, a multi-shaft gearbox, the shafts of which are installed in bearings placed in the housing and connected to the lubrication system, and the shafts of the driving gears are connected with the gas turbine of the gas turbine plant and with the steam turbine, and the shaft of the driven gear is connected with the payload shaft, and when performing the steam turbine with a capacity of not more than 40% of the capacity of a gas turbine installation, the first is made of at least two-shaft and two-case, the impellers of the steam turbine are located on the shafts of the drive gears of the multi-shaft gearbox, while the bearings of these shafts and their lubrication system are bearings and a lubrication system the steam turbine, the steam turbine housing are mounted on the gear housing, and the payload shaft is connected to the electric generator.

Каждый из корпусов паровой турбины жестко закреплен на корпусе редуктора, а ее рабочие колеса размещены консольно.Each of the casings of the steam turbine is rigidly fixed to the gear housing, and its impellers are placed cantilever.

Рабочие колеса по крайней мере одного из роторов паровой турбины размещены по обе стороны от ведущей шестерни редуктора.The impellers of at least one of the rotors of the steam turbine are located on both sides of the drive gear of the gearbox.

Передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен редуктора, на валах которых расположены рабочие колеса паровой турбины, и ведомой шестерней равны.The gear ratios between each of the driving gears of the gearbox, on the shafts of which the impellers of the steam turbine are located, and the driven gear are equal.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1-3, где показан один из возможных вариантов выполнения изобретения, при этомThe invention is illustrated by drawings of figures 1-3, which shows one of the possible embodiments of the invention, while

на фиг.1 - показана схема комбинированной газотурбинной установки;figure 1 - shows a diagram of a combined gas turbine installation;

на фиг.2 - узел редуктор-паровая турбина высокого давления;figure 2 - node gear-steam turbine high pressure;

на фиг.3 - узел редуктор-паровая турбина низкого давления.figure 3 - node gear-steam turbine low pressure.

Комбинированная газотурбинная установка содержит газотурбинную установку (ГТУ) 1, в выхлопном тракте 2 которой размещен паровой котел-утилизатор (КУ) 3, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной, выполненной двухвальной, трехкорпусной в виде турбины высокого давления (ТВД) 4 и турбины низкого давления (ТНД) 5. Суммарная мощность ТВД 4 и ТНД 5 составляет не более чем 40% от мощности ГТУ 1. КУ 3 содержит последовательно расположенные по направлению потока выхлопных газов ГТУ 1 секции 6 и 7 высокого и низкого давления. Контур с паровой турбиной снабжен конденсатором 8 и конденсатным насосом 9. ГТУ 1, ТВД 4 и ТНД 5 связаны через многовальный редуктор 10 с электрогенератором (ЭГ) 11. Валы 12, 13, 14 и 15 редуктора 10 установлены в размещенных в корпусе 16 и подключенных к системе смазки подшипниках 17. Валы 12, 13 и 14 ведущих шестерен 18, 19 и 20 связаны с газовой турбиной ГТУ 1 и с ТВД 4 и ТНД 5. Вал 15 ведомой шестерни 21 связан с валом 22 полезной нагрузки, который соединен с ЭГ 11. Рабочие колеса 23 и 24 ТВД 4 и ТНД 5 расположены на валах 13 и 14 ведущих шестерен 19 и 20 многовального редуктора 10, при этом подшипники 17 этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки ТВД 4 и ТНД 5. Корпус 25 ТВД 4 и корпуса 26 ТНД 5 закреплены на корпусе 16 редуктора 10. Рабочие колеса 23 и 24 установлены консольно. Рабочие колеса 24 ТНД 5 расположены по обе стороны от ведущей шестерни 20 редуктора 10. Передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен, 19 и 20 редуктора 10, на валах 13 и 14 которых расположены рабочие колеса 23 и 24, и ведомой шестерней 21 равны.The combined gas turbine installation comprises a gas turbine installation (GTU) 1, in the exhaust tract 2 of which a steam recovery boiler (KU) 3 is placed, connected via a heated medium to a closed circuit with a steam turbine made of a twin-shaft, three-case in the form of a high pressure turbine (TVD) 4 and low pressure turbines (HPH) 5. The total power of the HPP 4 and HPH 5 is no more than 40% of the capacity of a gas turbine 1. KU 3 contains gas turbines of a gas turbine 1 in series 6 and 7 of high and low pressure sequentially located in the direction of the exhaust gas flow. The steam turbine circuit is equipped with a condenser 8 and a condensate pump 9. GTU 1, TVD 4 and TND 5 are connected through a multi-shaft gearbox 10 with an electric generator (EG) 11. The shafts 12, 13, 14 and 15 of the gearbox 10 are installed in 16 and connected to the housing to the bearing lubrication system 17. The shafts 12, 13 and 14 of the drive gears 18, 19 and 20 are connected to the gas turbine GTU 1 and the turbine engine 4 and the high pressure pump 5. The shaft 15 of the driven gear 21 is connected to the payload shaft 22, which is connected to the EG 11 The impellers 23 and 24 of the theater of operations 4 and TND 5 are located on the shafts 13 and 14 of the driving gears 19 and 20 of the multi-shaft gearbox 10, while the bearings 17 of these shafts and their lubrication system are bearings and the lubrication system of the theater of operations 4 and the high pressure pump 5. The housing 25 of the theater 4 and the housing 26 of the high pressure pump 5 are mounted on the housing 16 of the gear 10. The impellers 23 and 24 are mounted cantilever. The impellers 24 of the high pressure pump 5 are located on both sides of the drive gear 20 of the gearbox 10. The gear ratios between each of the drive gears 19 and 20 of the gearbox 10, on the shafts 13 and 14 of which the impellers 23 and 24 are located, and the driven gear 21 are equal.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Из ГТУ 1, в которой сжигается топливо (природный газ), выхлопные газы поступают в КУ 3, в котором генерируется пар двух давлений. Последовательно охлаждаясь в поверхностях нагрева КУ 3, выхлопные газы выводятся в атмосферу. Выработанный пар из секции 6 высокого давления и секции 7 низкого давления КУ 3 подводится соответственно к ТВД 4 и ТНД 5. Отработавший в ТНД 5 пар конденсируется в конденсаторе 8 и конденсат подается конденсатным насосом 9 в секцию 6 высокого давления КУ 3, откуда пар направляется в ТВД 4, где его давление понижается до 1,8 ата, а температура до 160°С. С этими параметрами пар поступает в секцию 7 низкого давления КУ 3, откуда подается на вход ТНД 5, в которой давление пара снижается до 0,15 ата, а температура до 110°С. Для уменьшения габаритов, снижения веса роторов и уравновешивания осевых усилий ТНД 5 выполнена в двух корпусах 26. Отработавший пар из ТНД 5 попадает в конденсатор 8, и цикл повторяется. Суммарная мощность паровой турбины, включающей ТВД и ТНД, составляет 10 мвт, а ГТУ - 25 мвт. Мощность, вырабатываемая ГТУ, ТВД и ТНД, передается с их валов через редуктор 10 на ЭГ 11.From GTU 1, in which fuel (natural gas) is burned, exhaust gases enter KU 3, in which two-pressure steam is generated. Consistently cooling in the heating surfaces of KU 3, the exhaust gases are discharged into the atmosphere. The generated steam from the high-pressure section 6 and the low-pressure section 7 of the KU 3 is supplied respectively to the high pressure fuel pump 4 and the high-pressure pump 5. The steam generated in the high-pressure pump 5 is condensed in the condenser 8 and the condensate is supplied by the condensate pump 9 to the high-pressure section 6 KU 3, from where the steam is sent to TVD 4, where its pressure drops to 1.8 atm, and the temperature to 160 ° C. With these parameters, the steam enters the low pressure section 7 of KU 3, from where it is fed to the inlet of the high pressure pump 5, in which the vapor pressure drops to 0.15 atm, and the temperature to 110 ° C. To reduce the dimensions, reduce the weight of the rotors and balance the axial forces, the high pressure pump 5 is made in two buildings 26. The exhaust steam from the high pressure pump 5 enters the condenser 8, and the cycle repeats. The total capacity of the steam turbine, including the high-pressure turbine and the high-pressure pump, is 10 mW, and the gas turbine is 25 mW. The power generated by gas turbines, high pressure fuel pumps and high pressure pumps is transmitted from their shafts through a gearbox 10 to the EG 11.

Совмещение валов роторов и подшипников паровой турбины с валами и подшипниками шестерен редуктора позволяет обойтись без отдельной системы смазки турбины, а использование редуктора с непосредственным зацеплением приводных шестерен ведущих валов ГТУ и паровой турбины с приводной шестерней вала ЭГ исключает необходимость в системе регулирования паровой турбины, поскольку такое регулирование осуществляется через регулирование ГТУ. В связи с тем, что мощность паровой турбины составляет не более 40% от мощности ГТУ, то обороты ГТУ являются определяющими для поддержания постоянства оборотов ЭГ. Тем самым регулирование ГТУ позволяет обеспечить регулирование всей установки и в конечном итоге упростить конструкцию и повысить надежность установки.The combination of the rotor shafts and bearings of the steam turbine with the shafts and bearings of the gear wheels of the gearbox eliminates the need for a separate turbine lubrication system, and the use of a gearbox with direct gearing of the drive gears of the GTU drive shafts and the steam turbine with the drive gear of the EG shaft eliminates the need for a steam turbine regulation system, since regulation is carried out through the regulation of gas turbines. Due to the fact that the capacity of a steam turbine is not more than 40% of the capacity of a gas turbine, the gas turbine rotations are decisive for maintaining a constant rotational speed. Thus, the regulation of gas turbines allows you to provide regulation of the entire installation and ultimately simplify the design and increase the reliability of the installation.

Выполненная согласно изобретению комбинированная газотурбинная установка проста в монтаже и обслуживании, экономична, надежна и может найти широкое применение в энергетической промышленности.The combined gas turbine installation made according to the invention is easy to install and maintain, economical, reliable and can be widely used in the energy industry.

Claims (4)

1. Комбинированная газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки, отличающаяся тем, что при выполнении паровой турбины мощностью, составляющей не более чем 40% от мощности газотурбинной установки, первая выполнена, по меньшей мере, двухвальной и двухкорпусной, рабочие колеса паровой турбины расположены на валах ведущих шестерен многовального редуктора, при этом подшипники этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки паровой турбины, корпуса паровой турбины закреплены на корпусе редуктора, а вал полезной нагрузки соединен с электрогенератором.1. A combined gas turbine installation comprising a steam recovery boiler located in its exhaust duct, connected via a heated medium to a closed circuit with a steam turbine with impellers, a multi-shaft gearbox, the shafts of which are installed in bearings housed in the housing and connected to the lubrication system and the shafts are connected driving gears with a gas turbine of a gas turbine installation and with a steam turbine, and the shaft of the driven gear with a payload shaft, characterized in that when performing a steam turbine with power constituting no more than 40% of the capacity of a gas turbine installation, the first is made of at least two-shaft and two-case, the impellers of the steam turbine are located on the shafts of the drive gears of the multi-shaft gearbox, while the bearings of these shafts and their lubrication system are bearings and the lubrication system of the steam turbine , the steam turbine housing is mounted on the gear housing, and the payload shaft is connected to the electric generator. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочие колеса паровой турбины установлены консольно.2. Installation according to claim 1, characterized in that the impellers of the steam turbine are mounted cantilever. 3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что рабочие колеса паровой турбины размещены по обе стороны от ведущей шестерни редуктора.3. Installation according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the impellers of the steam turbine are located on both sides of the drive gear of the gearbox. 4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен редуктора, на валах которых расположены рабочие колеса паровой турбины, и ведомой шестерней равны.4. Installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gear ratio between each of the driving gears of the gearbox, on the shafts of which the impellers of the steam turbine are located, and the driven gear are equal.
RU2003124346/06A 2003-08-06 2003-08-06 Combination gas-turbine plant RU2241132C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003124346/06A RU2241132C1 (en) 2003-08-06 2003-08-06 Combination gas-turbine plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003124346/06A RU2241132C1 (en) 2003-08-06 2003-08-06 Combination gas-turbine plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2241132C1 true RU2241132C1 (en) 2004-11-27
RU2003124346A RU2003124346A (en) 2005-02-10

Family

ID=34311160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003124346/06A RU2241132C1 (en) 2003-08-06 2003-08-06 Combination gas-turbine plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2241132C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАСЛОВ Л.А. Судовые газотурбинные установки. - Л.: Судостроение, 1973, с. 360, рис. 136. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003124346A (en) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11739666B2 (en) Waste heat recovery system
US7168235B2 (en) Highly supercharged regenerative gas turbine
US9239007B2 (en) Gas turbine compressor inlet pressurization having a torque converter system
US7637108B1 (en) Power compounder
US5678401A (en) Energy supply system utilizing gas and steam turbines
US9334761B2 (en) Power compounder
US20070095069A1 (en) Power generation systems and method of operating same
US4244191A (en) Gas turbine plant
CN103649496B (en) Hot-air engine
US4594850A (en) Combined cycle total energy system
CN102926825A (en) Quick-start steam turbine set and operation process thereof
RU2241132C1 (en) Combination gas-turbine plant
AU2021250672B2 (en) Integrated hermetically sealed turboexpander-generator with overhung turbomachine
CN202937317U (en) Fast starting turboset
RU2142565C1 (en) Combined-cycle plant
RU2811729C2 (en) Combined-cycle power plant
GB2395753A (en) Fuel compressor system for a gas turbine
RU2529296C2 (en) Two-rotor air compressor for combined-cycle plants
RU199019U1 (en) Gas distribution station with an expander-compressor gas turbine power plant with a split shaft
Zaryankin et al. Superpowerful combined cycle power units with one gas turbine
RU34207U1 (en) Gas turbine unit using the energy of a gas generator
RU2391516C2 (en) Steam-gas installation
RU2312992C2 (en) Steam turbine
UA14103U (en) Gas-turbine unit
JPH0693809A (en) Water supply system for combined cycle plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050807

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20070510

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080807