RU224321U1 - Трансмиссия газоперекачивающего агрегата - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности для компенсации инерции и вибрации торсионного вала, посредством которого происходит передача крутящего момента от ротора реактивной турбины газотурбинного двигателя к ротору центробежного нагнетателя, входящих в состав газоперекачивающего агрегата. Технической проблемой является создание устройства, обеспечивающего компенсацию излишней инерции и вибрации торсионного вала газоперекачивающего агрегата с разными моделями газотурбинного двигателя. Технический результат заключается в увеличении продолжительности срока службы газоперекачивающего агрегата. Технический результат в трансмиссии газоперекачивающего агрегата, включающей торсионный вал, связанный с ротором газотурбинного двигателя муфтой, второй конец которого связан муфтой с ротором центробежного нагнетателя, при этом полумуфта ротора газотурбинного двигателя соединена со второй полумуфтой, представляющую собой переходник, с помощью шлицевого соединения и гибкого элемента в виде мембраны, при этом муфта ротора центробежного нагнетателя выполнена из двух связанных шлицевым соединением полумуфт, одна из которых представляет собой переходник, с гибким элементом в виде мембраны, связанных болтами, достигается тем, что упругая мембрана полумуфты газотурбинного двигателя жестко закреплена с переходником полумуфты газотурбинного двигателя с помощью болтового соединения, полумуфта центробежного нагнетателя содержит шесть отверстий с резьбой для установки в них балансировочных грузов.

Description

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности для компенсации инерции и вибрации торсионного вала, посредством которого происходит передача крутящего момента от ротора реактивной турбины газотурбинного двигателя (далее – ГТД) к ротору центробежного нагнетателя (далее – ЦБН), входящих в состав газоперекачивающего агрегата.

Основной задачей газоперекачивающего агрегата (далее – ГПА) является компримирование (увеличение давления) природного газа до требуемой величины для его последующей транспортировки по магистральным газопроводам. Основными элементами ГПА являются ЦБН природного газа, торсионный вал и привод. Наиболее распространённым приводом является ГТД. Продукты сгорания ГТД формируют газовый поток, энергия которого преобразуется в механическую работу, именно она и используется для передачи крутящего момента от ротора реактивной турбины ГТД к ротору ЦБН. Для передачи крутящего момента используется торсионный вал, который соединен с ротором реактивной турбины ГТД и ротором ЦБН при помощи муфт. Однако муфта, соединяющая торсионный вал и ротор ЦБН, рассчитана на конкретную модель ГТД и в случае его замены на более мощную модель, например, при выходе из строя, ГПА будет работать на износ из-за дополнительной инерции и вибрации, приходящих на торсионный вал, вызванной более мощной моделью ГТД.

Известна муфта упругая пластинчатая типа МУП 2, представляющая собой жесткое на кручение цельнометаллическое устройство, обладающее свойством компенсации несоосности и осевых смещений соединяемых валов за счет упругих деформаций специальных компенсирующих элементов, включающая в себя полумуфту двигателя, полумуфту механизма, узел проставки, винты и шайбы. Полумуфта двигателя фиксируется на цилиндрическом конце вала двигателя по посадке Н7/k6 призматической шпонкой и винтом. Полумуфта механизма фиксируется на цилиндрическом (коническом) конце вала механизма призматической шпонкой и, если предусмотрено, гайкой. Узел проставки соединен с каждой полумуфтой винтами с шайбами. В конструкцию узла проставки входят два узла упругих элементов, проставка и гайки. Взаимное положение деталей муфты после сборки и балансировки определено метками (кернениями) по внешнему и внутреннему контурам деталей. В кольцах проставки имеются резьбовые отверстия для крепления приспособления монтажа средней части муфты. В ступицах полумуфт имеются резьбовые отверстия для крепления съемника [Руководство по эксплуатации НТК 03.000У.001.00.00РЭ, научно - производственное предприятие «Насостехкомплект», 2014 г.].

Недостатками известной муфты является то, что она не снижает инерцию и вибрацию торсионного вала в полной мере, а также упомянутую муфту нельзя применить на ГПА с разными моделями ГТД.

Трансмиссия высокооборотного привода, содержащая полужесткую дисковую муфту, характеризующуюся жесткостью на кручение и упругостью на изгиб, для соединения трансмиссионного вала и полого вала-шестерни, и зубчатую муфту с возможностью компенсации углового и осевого смещения, отличающаяся тем, что полужесткая дисковая муфта состоит из двух полумуфт, соединенных крепежными элементами, при этом одна из полумуфт выполнена за одно целое с трансмиссионным валом из титанового сплава, а зубчатая муфта установлена на свободном торце трансмиссионного вала и выполнена из полумуфты с внутренними зубьями и втулки с наружными зубьями, при этом втулка с наружными зубьями насажена на конец трансмиссионного вала, а полумуфта с внутренними зубьями установлена на валу исполнительного механизма. [патент Российской Федерации № 203884, МПК F16H 1/00, F02C 7/36, 26.04.2021 бюл. № 12].

Недостатками известной трансмиссии является то, что она не снижает динамические нагрузки в полной мере, имеет низкую компенсационную способность при радиальных и осевых смещениях вала трансмиссии, а также упомянутую трансмиссию нельзя применить на ГПА с разными моделями газотурбинного ГТД.

Известна трансмиссия газоперекачивающего агрегата, выбранная заявителем в качестве прототипа, включающая торсионный вал, связанный с ротором двигателя муфтой и упорным валиком, второй конец которого связан муфтой ротора нагнетателя, при этом упорный валик установлен на полумуфте ротора двигателя, соединенной со второй полумуфтой с помощью шпилевого соединения и гибкого элемента в виде мембраны, муфта ротора нагнетателя выполнена из двух связанных шлицевым соединением полумуфт с гибкими элементами в виде мембран, связанных болтами, при этом шлицевые соединения выполнены с большими окружными и радиальными зазорами [патент Российской Федерации № 43930, МПК F16D 3/00, F01D 15/00, опубл. 10.02.2005 бюл. № 4].

Недостатками прототипа является то, что он не снижает динамические нагрузки в полной мере, имеет низкую компенсационную способность при радиальных и осевых смещениях вала трансмиссии, а также упомянутую трансмиссию нельзя применить на ГПА с разными моделями ГТД.

Технической проблемой является создание устройства, обеспечивающее компенсацию излишней инерции и вибрации торсионного вала газоперекачивающего агрегата с разными моделями газотурбинного двигателя.

Технический результат заключается в увеличении продолжительности срока службы газоперекачивающего агрегата.

Технический результат в трансмиссии газоперекачивающего агрегата, включающей торсионный вал, связанный с ротором газотурбинного двигателя муфтой, второй конец которого связан муфтой с ротором центробежного нагнетателя, при этом полумуфта ротора газотурбинного двигателя соединена со второй полумуфтой, представляющую собой переходник, с помощью шлицевого соединения и гибкого элемента в виде мембраны, при этом муфта ротора центробежного нагнетателя выполнена из двух связанных шлицевым соединением полумуфт, одна из которых представляет собой переходник, с гибким элементом в виде мембраны, связанных болтами, достигается тем что упругая мембрана полумуфты газотурбинного двигателя жестко закреплена с переходником полумуфты газотурбинного двигателя с помощью болтового соединения, полумуфта центробежного нагнетателя содержит шесть отверстий с резьбой для установки в них балансировочных грузов.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид трансмиссии газоперекачивающего агрегата, на фиг. 2 – общий вид полумуфты, на фиг. 3 –вид полумуфты сбоку, на фиг. 4 – общий вид балансировочного груза.

Трансмиссия газоперекачивающего агрегата имеет следующие конструктивные элементы: 1 – полумуфта ГТД, 2 – упругая мембрана полумуфты ГТД, 3 – переходник полумуфты ГТД, 4 – торсионный вал,5 – шлицевое соединение, 6 – болтовое соединение, 7 – полумуфта ЦБН, 8 – упругая мембрана полумуфты ЦБН, 9 – переходник полумуфты ЦБН, 10 –отверстия, 11 – балансировочный груз.

Трансмиссия газоперекачивающего агрегата состоит торсионного вала 4, полумуфты ГТД 1, включающей в себя упругую мембрану полумуфты ГТД 2 и переходник полумуфты ГТД 3, полумуфты ЦБН 7, включающей в себя упругую мембрану полумуфты ЦБН 8 и переходник полумуфты ЦБН 9.

Полумуфта ГТД 1 крепится к торсионному валу 4 при помощи переходника полумуфты ГТД 3. Переходник полумуфты ГТД 3 одной стороной соединен с полумуфтой ГТД 1 шлицевым соединением 5, а другой стороной с торсионным валом 4 при помощи болтового соединения 6. Упругая мембрана полумуфты ГТД 2 закреплена одним концом с полумуфтой ГТД 1 при помощи болтового соединения 6, а другим концом с переходником полумуфты ГТД 3 при помощи болтового соединения 6.

Полумуфта ЦБН 7 крепится к торсионному валу 4 при помощи переходника полумуфты ЦБН 9. Переходник полумуфты ЦБН 9 одной стороной соединен с торсионным валом 4 при помощи болтового соединения 6, а другой стороной с полумуфтой ЦБН 7 болтовым соединения 6 и шлицевым соединением 5 с ротором ЦБН. Упругая мембрана полумуфты ЦБН 8 закреплена одним концом с полумуфтой ЦБН 7 при помощи болтового соединения 6, а другим концом с переходником полумуфты ЦБН 9 при помощи болтового соединения 6. Полумуфта ЦБН 7 дополнительно имеет шесть отверстий 10 для установки в них балансировочных грузов 11. Отверстия 10 имею резьбу, в которую вкручиваются балансировочные грузы 11. Балансировочные грузы 11 выполнены, например, из металла, и имеют разную массу.

Шлицевые соединения 5 включаются в работу только в случае разрушения болтовых соединений 6 или упругой мембраны ГТД 2 и упругой мембраны ЦБН 8.

Упругая мембрана ГТД 2 и упругая мембрана ЦБН 8 представляют собой плоскую или гофрированную пластину, выпаленную, например, из металла, закрепленную по краям.

Все элементы устройства жестко закреплены между собой и представляют единую конструкцию.

Рассмотрим трансмиссию газоперекачивающего агрегата в работе.

Для функционирования ГПА необходима постоянная передача крутящего момента от ротора реактивной турбины ГТД к ротору ЦБН. Для передачи крутящего момента используется торсионный вал 4. Для бесперебойной передачи крутящего момента требуется соблюдать соосность торсионного вала 4 относительно ротора реактивной турбины ГТД и ротора ЦБН. Торсионной вал 4 соединен полумуфтой ГТД 1 с ротором реактивной турбины и полумуфтой ЦБН 6 с ротором ЦБН.

Для передачи крутящего момента от ротора реактивной турбины ГТД к торсионный валу 4 используется полумуфта ГТД 1, включающая в себя упругую мембрану полумуфты ГТД 2 и переходник полумуфты ГТД 3. Для передачи крутящего момента от торсионного вала 4 к ротору ЦБН используется полумуфта ЦБН 7, включающая в себя упругую мембрану полумуфты ЦБН 8 и переходник полумуфты ЦБН 9.

Полумуфта ЦБН 7, соединяющая торсионный вал 4 и ротор нагнетателя, рассчитана на конкретную модель ГТД. Для возможности подключения любой модели ГТД требуется балансировка полумуфты ротора нагнетателя 7. Балансировку проводят на специальном стенде, на котором показывается в какие отверстия 10 необходимо установить балансировочный груз 11.

При работе ГТД компенсация осевых и радиальных перекосов торсионного вала происходит за счет деформации упругой мембраны ГТД 2 и упругой мембраны ЦБН 8.

В результате чего, трансмиссия газоперекачивающего агрегата позволяет передать крутящий момент ротора реактивной турбины более мощной модели газотурбинного двигателя торсионному валу 4, а он в свою очередь нагнетателю, при этом компенсация дополнительной инерции и вибрации торсионного вала 4 гасится за счет балансировки полумуфты ЦБН 7, а компенсация осевых и радиальных перекосов торсионного вала возможна за счет деформации упругой мембраны ГТД 2 и упругой мембраны ЦБН 8.

Таким образом, техническая проблема решена и технический результат достигнут.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно- технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности полезной модели новизна.

Предлагаемое техническое решение будет реализовано и использоваться на ГПА-Ц-25НКР.С с двигателем АЛ-41СТ-25.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, для изготовления на стандартном оборудовании с применением современных подручных материалов и технологий, и используется на компрессорных станциях ООО «Газпром трансгаз Казань» - КЦ «Ямбург-Западная Граница СССР» КС «Арская».

Claims (1)

1. Трансмиссия газоперекачивающего агрегата, включающая торсионный вал, связанный с ротором газотурбинного двигателя муфтой, второй конец которого связан муфтой с ротором центробежного нагнетателя, при этом полумуфта ротора газотурбинного двигателя соединена со второй полумуфтой, представляющей собой переходник, с помощью шлицевого соединения и гибкого элемента в виде мембраны, при этом муфта ротора центробежного нагнетателя выполнена из двух связанных шлицевым соединением полумуфт, одна из которых представляет собой переходник, с гибким элементом в виде мембраны, связанных болтами, отличающаяся тем, что упругая мембрана полумуфты газотурбинного двигателя жестко закреплена с переходником полумуфты газотурбинного двигателя с помощью болтового соединения, полумуфта центробежного нагнетателя содержит шесть отверстий с резьбой для установки в них балансировочных грузов.