RU2293219C2 - Gas-turbine power-generating plant - Google Patents
Gas-turbine power-generating plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293219C2 RU2293219C2 RU2005102424/06A RU2005102424A RU2293219C2 RU 2293219 C2 RU2293219 C2 RU 2293219C2 RU 2005102424/06 A RU2005102424/06 A RU 2005102424/06A RU 2005102424 A RU2005102424 A RU 2005102424A RU 2293219 C2 RU2293219 C2 RU 2293219C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- engine
- turbine
- main
- power plant
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии и тепла (в виде пара или горячей воды) в составе действующих или вновь сооружаемых тепловых электростанций и промышленных котельных, а также в полевых условиях.The invention relates to the field of energy and can be used to generate electricity and heat (in the form of steam or hot water) as part of existing or newly constructed thermal power plants and industrial boiler houses, as well as in the field.
Преимущественная область применения - контейнерные стационарные и транспортируемые энергоустановки.The primary field of application is stationary containerized and transported power plants.
Известна газотурбинная установка, содержащая раму, газотурбинный двигатель с силовой турбиной, затурбинным диффузором и агрегатами полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства (Патент Японии №08270458, F 02 С 7/04, 1996).A known gas turbine installation comprising a frame, a gas turbine engine with a power turbine, a turbine diffuser and payload units, as well as an air intake and exhaust device (Japanese Patent No. 08270458, F 02 C 7/04, 1996).
Установка имеет низкий кпд вследствие значительных потерь давления и турбулентности воздушного потока во входном устройстве, а также повышенный уровень шума и потерь в трактах всасывания и выхлопа.The installation has a low efficiency due to significant pressure losses and turbulence of the air flow in the inlet device, as well as an increased level of noise and losses in the suction and exhaust paths.
Известен газотурбинный энергоагрегат, включающий контейнер, размещенный в нем газотурбинный двигатель с силовой турбиной, трансмиссию, затурбинный диффузор и агрегат полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства (Патент РФ №2193678, F 02 С 7/04, 04.12.2000).A gas turbine power unit is known, including a container, a gas turbine engine with a power turbine, a transmission, a turbine diffuser and a payload unit, as well as an air intake and exhaust device (RF Patent No. 2193678, F 02 C 7/04, 04.12.2000).
Известный энергоагрегат позволяет использовать только определенные типы газотурбинных двигателей, так как отбор мощности от двигателя в нем осуществляется со стороны компрессора, например турбовинтовой двигатель или турбореактивный двухконтурный двигатель, в котором снята первая ступень компрессора, а освободившаяся мощность передается на привод агрегата полезной нагрузки. Кроме того, в этом энергоагрегате не используются все возможности по использованию энергии сгоревшего топлива, а для двухконтурных двигателей снижается ресурс работы из-за переборки уже ранее приработанных модулей двигателя.The well-known power unit allows only certain types of gas turbine engines to be used, since power is taken from the engine in it from the compressor side, for example, a turboprop engine or a turbojet dual-circuit engine in which the first stage of the compressor is removed, and the released power is transferred to the payload drive. In addition, this power unit does not use all the possibilities for using the energy of burned fuel, and for dual-circuit engines, the service life is reduced due to the overhaul of previously used engine modules.
Использовать все типы газотурбинных двигателей по тому же назначению, что и заявляемое техническое решение позволяет газтурбинный энергоагрегат по патенту РФ №2124645, F 02 С 7/25, 17.05.1996. Газотурбинный энергоагрегат является наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению и содержит контейнер с размещенными в нем газотурбинным двигателем, силовой турбиной, агрегатом полезной нагрузки и трансмиссией, соединяющей последний с силовой турбиной, затурбинный диффузор, а также воздухозаборное и выхлопное устройства. Однако в этом энергоагрегате также не используются все возможности по использованию энергии сгоревшего в двигателе топлива.Use all types of gas turbine engines for the same purpose as the claimed technical solution allows gas turbine power unit according to the patent of the Russian Federation №2124645, F 02 C 7/25, 05/17/1996. A gas turbine power unit is the closest analogue to the claimed technical solution and contains a container with a gas turbine engine, a power turbine, a payload unit and a transmission connecting the latter with a power turbine, a turbine diffuser, as well as an air intake and exhaust device. However, this power unit also does not use all the possibilities for using the energy of fuel burned in the engine.
За счет более полного использования энергии сгорания топлива путем преобразования его в механическую работу и тепловую энергию, введения дублирования в отдельные системы установки, введения дополнительных ступеней очистки, повышения степени очистки и термостатирования используемых жидких и газообразных сред и увеличения числа параметров и мест диагностирования работы энергетической установки в основу изобретения положено решение задач:Due to a more complete use of fuel combustion energy by converting it into mechanical work and thermal energy, introducing duplication into separate installation systems, introducing additional purification steps, increasing the degree of purification and thermostating of used liquid and gaseous media, and increasing the number of parameters and locations for diagnosing the operation of a power plant the basis of the invention is the solution of the following problems:
- повышение кпд установки;- increase the efficiency of the installation;
- повышение ресурса работы установки;- increase the life of the installation;
- возможность использования в установке газотурбинных двигателей различного типа;- the possibility of using various types of gas turbine engines in the installation;
- повышение экологической безопасности в месте работы установки за счет снижения вредных выбросов из нее в атмосферу и почву.- increasing environmental safety at the installation site by reducing harmful emissions from it into the atmosphere and soil.
Поставленные задачи решаются тем, что газотурбинная энергетическая установка содержит контейнер, состоящий из силовой рамы, каркаса с полом, крышей и боковых стенок с теплозащитной обшивкой, образующих полость для размещения на раме газотурбинного двигателя, газодинамически связанной с ним свободной силовой турбины с затурбинным диффузором и пусковой системы двигателя. Кроме того, снаружи установки установлены воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные соответственно с двигателем и свободной турбиной. Установка также включает автономную маслонапорную станцию и агрегат полезной нагрузки, подключенный к свободной турбине посредством трансмиссии.The tasks are solved in that the gas turbine power plant contains a container consisting of a power frame, a frame with a floor, a roof and side walls with heat-shielding lining, forming a cavity for placement on the frame of a gas turbine engine, a gas turbine with a free power turbine connected with it with a turbine diffuser and a starting engine systems. In addition, an air intake and exhaust device are installed outside the unit, respectively connected to the engine and a free turbine. The installation also includes an autonomous oil pressure station and a payload unit connected to a free turbine via a transmission.
Согласно изобретению энергетическая установка содержит также воздухоприемную камеру с воздухоочистительным устройством на входе, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки, систему управления установкой, устройство принудительной вентиляции внутренней полости контейнера и систему продувки газовоздушного тракта двигателя и силовой турбины.According to the invention, the power plant also comprises an air intake chamber with an air purifying device at the inlet, an additional payload heating unit, a plant control system, a device for forcing the internal cavity of the container, and a system for purging the gas-air path of the engine and power turbine.
В этой энергетической установке основной агрегат полезной нагрузки, автономная маслонапорная станция и система управления установкой установлены соответственно в дополнительных контейнерах такой же конструкции, как и основной контейнер размещения газотурбинного двигателя и свободной турбины.In this power plant, the main payload unit, the autonomous oil pressure station and the control system of the installation are respectively installed in additional containers of the same design as the main container for the placement of a gas turbine engine and a free turbine.
Здесь дополнительный контейнер размещения основного агрегата полезной нагрузки расположен со стороны выхлопного устройства свободной турбины, дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки газодинамически связан с выхлопным устройством свободной турбины, воздухоприемная камера пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воздухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом. Выхлопное устройство свободной турбины расположено на противоположной воздухозаборному устройству двигателя торцевой стенке этого же контейнера в промежутке между ним и дополнительным контейнером размещения основного агрегата полезной нагрузки.Here, the additional container for the placement of the main payload unit is located on the side of the exhaust device of the free turbine, the additional heating unit for the payload is gasdynamically connected with the exhaust device of the free turbine, the air intake chamber is docked to the end wall of the main container from the side of the air intake device of the engine, the input of which is located above it the floor. The exhaust device of a free turbine is located on the end wall of the same container opposite the air intake device of the engine in the gap between it and the additional container for placing the main payload unit.
Следует отметить, что в этой энергетической установкеIt should be noted that in this power plant
- основной агрегат полезной нагрузки может быть выполнен, например, в виде электрогенератора или нагнетателя природного газа;- the main payload unit can be performed, for example, in the form of an electric generator or a natural gas supercharger;
- дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки может быть выполнен, например, в виде теплообменника-утилизатора тепла выхлопных газов;- additional heating unit payload can be performed, for example, in the form of a heat exchanger-heat exchanger exhaust heat;
- выхлопное устройство за торцевой стенкой основного контейнера выполнено с поворотом по потоку газа перпендикулярно продольной оси свободной турбины и закреплено поворотно относительно нее на раме основного контейнера;- the exhaust device behind the end wall of the main container is made with rotation along the gas flow perpendicular to the longitudinal axis of the free turbine and is mounted rotary relative to it on the frame of the main container;
- затурбинный диффузор выполнен кольцевым из двух усеченных конусов с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины, и имеет поперечный косой срез на выходе наружного конуса, обращенный в сторону выхлопа, подвижно закреплен на силовой раме основного контейнера, жестко скреплен с поворотным выхлопным устройством, размещен частично внутри последнего и имеет длину, составляющую от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра;- the turbine diffuser is made annular of two truncated cones with vertices facing the side of the free turbine, and has a transverse oblique cut at the outlet of the outer cone, facing the exhaust side, movably mounted on the power frame of the main container, rigidly fixed to the rotary exhaust device, partially placed inside the latter and has a length of 0.9 to 1.4 from its input outer diameter;
- точки пересечения с продольной осью свободной турбины перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства и поперечной плоскости косого среза на выходе наружного конуса совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров;- the points of intersection with the longitudinal axis of the free turbine perpendicular to the axis of the exhaust device and the transverse plane of the oblique cut at the outlet of the outer cone coincide with a tolerance of plus or minus 20 millimeters;
- внутренний конус кольцевого диффузора является наружным экраном трансмиссии привода основного агрегата полезной нагрузки;- the inner cone of the annular diffuser is the outer screen of the transmission of the drive of the main payload unit;
- полуугол наружного конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 10 до 12°;- the half-angle of the outer cone of the diffuser relative to the longitudinal axis of the free turbine is from 10 to 12 °;
- полуугол внутреннего конуса диффузора относительно продольной оси свободной турбины составляет от 5 до 7°;- the half-angle of the inner cone of the diffuser relative to the longitudinal axis of the free turbine is from 5 to 7 °;
- острый угол наклона к продольной оси свободной турбины плоскости косого среза на выходе наружного конуса диффузора составляет от 78 до 80°;- an acute angle of inclination to the longitudinal axis of the free turbine of the oblique cut plane at the outlet of the outer cone of the diffuser is from 78 to 80 °;
- система продувки газовоздушного тракта двигателя и свободной турбины содержит камеру смешения, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, размещенный на камере нагнетательный электровентилятор и подключенные к нему на выходе приточные насадки, расположенные в стенках камеры смешения в поперечной тракту газа плоскости, где выходы из насадков выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки;- the purge system for the gas-air duct of the engine and the free turbine contains a mixing chamber integrated in the gas path of the exhaust device after it is turned perpendicular to the longitudinal axis of the free turbine in front of the additional payload heating unit, an electric blower placed on the chamber and supply nozzles connected to it at the outlet located in the walls of the mixing chamber in the transverse gas path of the plane, where the exits from the nozzles are made in the form of ladles and face towards the exit yes from the power plant;
- устройство принудительной вентиляции внутренней полости основного контейнера содержит на его крыше вытяжные электровентиляторы, которые сообщаются с его внутренней полостью, и систему отверстий, выполненных в полу силовой рамы;- the device for the forced ventilation of the internal cavity of the main container contains exhaust fans on its roof that communicate with its internal cavity, and a system of holes made in the floor of the power frame;
- основной контейнер в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины, снабжен силовым поясом бронезащиты;- the main container in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the engine in the area of the combustion chamber and engine turbine, as well as the free turbine, is equipped with a power belt of armor protection;
- силовые рамы основного контейнера и дополнительного контейнера основного агрегата полезной нагрузки размещены на единой горизонтальной базе, а продольные оси валов двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки соосны;- the power frames of the main container and the additional container of the main payload unit are placed on a single horizontal base, and the longitudinal axis of the shafts of the engine, free turbine and the main payload unit are coaxial;
- на входе воздухозаборного устройства двигателя установлена защитная сетка, а его входная кромка выполнена по лемнискате;- a protective mesh is installed at the inlet of the engine’s intake device, and its inlet edge is made according to the lemniscate;
- двигатель снабжен масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла к трущимся элементам, снабженную датчиком температуры, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют отводы масла от передней опоры компрессора, коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора, снабженные на выходе фильтрами, датчиками температуры и стружкосигнализаторами, кроме того, в отводах масла от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов дополнительно за стружкосигнализаторами установлены смотровые окна, причем за смотровыми окнами отвод масла от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран и эжектор подключен к отводу масла из коробки приводных агрегатов, магистраль суфлирования подключена на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе - через термоциклонный маслоуловитель к электростатическому маслоуловителю;- the engine is equipped with an oil system, which contains a line for pumping oil to the rubbing elements, equipped with a temperature sensor, a line for pumping oil from the rubbing elements, and also a line for venting cavities of the rubbing elements, where the pumping lines have oil bends from the front compressor support, gearboxes, bearings turbines and compressor rear bearings, equipped with filters, temperature sensors and chip detectors at the outlet, in addition, in the oil outlets from the compressor front bracket and box drive units, in addition to the chip detectors, inspection windows are installed, and beyond the viewing windows, the oil outlet from the front compressor support at the outlet through the control valve and ejector is connected to the oil outlet from the drive unit box, the venting line is connected at the entrance to the drive unit box, and at the outlet through thermal cyclone oil trap to electrostatic oil trap;
- свободная турбина снабжена масляной системой, которая содержит магистрали нагнетания и подкачки масла к трущимся элементам и откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистраль нагнетания масла подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному баку, установленному на корпусе свободной турбины, а входом - через теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов свободной турбины и приводимого от ее вала, а магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к приводному от турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов, а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа через магистраль суфлирования масляных полостей двигателя после термоциклонного маслоуловителя, установленного в ней;- a free turbine is equipped with an oil system, which contains lines for pumping and pumping oil to the rubbing elements and pumping oil from the rubbing elements, as well as a line for venting cavities of the rubbing elements, where the oil pumping line is connected hydraulically to an intermediate flow tank mounted on the housing of the free turbine, and the input - through a heat exchanger and a bypass unit, consisting of two filters with two shut-off taps synchronized by the switch to the outlet of the discharge oil a pump located in the drive box of the free turbine and driven from its shaft, and the vent line is equipped with a temperature sensor, connected at the inlet to the turbine drive oil trap, also installed in its drive box, and at the outlet, to the electrostatic type trap through the oil cavity venting line engine after thermal cyclone oil trap installed in it;
- маслонапорная станция гидравлически подключена к магистралям нагнетания и откачки масла, а также суфлирования масляных полостей двигателя и магистралям подкачивания масла и суфлирования масляных полостей свободной турбины и содержит общий для двигателя и свободной турбины основной расходный маслобак, магистраль для нагнетания масла в двигатель, включающую байпасный блок основного и резервного нагнетающих масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны к основному расходному баку, а на выходе - также через отсечные краны, байпасный теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к нагнетательной магистрали двигателя, магистраль для подкачивания масла в свободную турбину, включающую шестеренный электронасос, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран к основному расходному маслобаку, а на выходе через фильтр и отсечной кран - к промежуточному расходному маслобаку свободной турбины, магистраль для откачки масла из двигателя, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку, а на входе - через водомасляный теплообменник, отсечной кран, фильтр, общий сливной коллектор, обратные клапаны, регулирующие краны, блок автономных шестеренных электронасосов, отсечные краны к маслосистеме двигателя, причем блок автономных электронасосов включает один резервный насос и три основных, где каждый основной насос подключен соответственно к отводам магистрали откачки масла из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора двигателя, а резервный насос через отсечные краны подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов масла от двигателя, при этом сливы масла из термоциклонного и электростатического маслоуловителей магистралей суфлирования масляных полостей двигателя и свободной турбины автономно также подключены к основному расходному маслобаку;- the oil-pressure station is hydraulically connected to the mains for pumping and pumping out oil, as well as venting the oil cavities of the engine and the mains for pumping oil and venting the oil cavities of the free turbine and contains a main supply oil tank common for the engine and the free turbine, a line for pumping oil into the engine, including a bypass unit the main and backup oil pumping pumps, hydraulically connected at the inlet through shut-off valves to the main supply tank, and at the outlet through the shut-off valves, the bypass heat exchanger and the bypass block, consisting of two filters with two synchronized switches, shut-off valves to the engine discharge line, a line for pumping oil into a free turbine, including a gear electric pump connected hydraulically at the inlet through the shut-off valve to the main oil supply tank, and at the exit through the filter and the shut-off valve - to the intermediate flow tank of a free turbine, a line for pumping oil from the engine, connected to ode to the main supply oil tank, and at the inlet through the oil-water heat exchanger, shut-off valve, filter, common drain manifold, check valves, control valves, block of independent gear electric pumps, shut-off valves to the engine oil system, and the block of stand-alone electric pumps includes one standby pump and three main ones, where each main pump is connected respectively to the branches of the oil pumping line from the box of drive units, the turbine support and the rear support of the engine compressor, and the backup pump through the shut-off the taps are connected bypass, selectively also to one of the oil outlets from the engine, while the oil drains from the thermal cyclone and electrostatic oil traps of the venting lines of the engine oil cavities and the free turbine are also independently connected to the main oil supply tank;
- основной расходный маслобак маслонапорной станции снабжен наклонным дном и приямком в его нижней части со сливным штуцером;- the main consumable oil tank of the oil pressure station is equipped with an inclined bottom and a pit in its lower part with a drain fitting;
- пусковая система газотурбинного двигателя может содержать разные типы стартеров: электростартер, воздушный турбостартер, турбокомпрессорный стартер, гидростартер или систему непосредственной подачи сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины, компрессора двигателя.- the starting system of a gas turbine engine can contain different types of starters: electric starter, air turbostarter, turbocharger starter, hydrostarter or a system for direct supply of compressed air to the working blades of a turbine, engine compressor.
Установка на входе в двигатель воздухоприемной камеры с воздухоочистительным устройством на входе, которая пристыкована к торцевой стенке основного контейнера со стороны воэдухозаборного устройства двигателя, вход которого размещен в последней над ее полом, позволяет эффективно очищать поступающий в двигатель атмосферный воздух от пыли, влаги и снега, что повышает кпд и ресурс установки, а также снижает вредные выбросы в атмосферу.The installation of an air intake chamber with an air-purifying device at the inlet at the inlet of the engine, which is docked to the end wall of the main container from the side of the engine’s air intake device, the inlet of which is located above the floor of the engine, can effectively clean the atmospheric air entering the engine from dust, moisture and snow, which increases the efficiency and lifetime of the installation, and also reduces harmful emissions into the atmosphere.
Газодинамическая связь двигателя и свободной турбины позволяет использовать в энергетической установке различные типы газотурбинного двигателя.The gas-dynamic connection of the engine and a free turbine allows the use of various types of gas turbine engines in a power plant.
Дополнение энергетической установки теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, например, в виде теплообменника-утилизатора, газодинамически связанного со свободной турбиной, позволяет использовать тепловую энергию сгорания топлива после свободной турбины, которая ранее терялась в атмосфере, что повышает кпд установки до 85% от энергии сгоревшего топлива.Supplementing a power plant with a payload cogeneration unit, for example, in the form of a heat exchanger-utilizer, gas-dynamically coupled to a free turbine, allows us to use the thermal energy of fuel combustion after a free turbine that was previously lost in the atmosphere, which increases the efficiency of the installation to 85% of the energy of the burned fuel.
Использование в установке системы управления позволяет автоматизировать процессы диагностики и регулирования ее параметров, что также повышает ресурс ее работы.Using the control system in the installation allows you to automate the processes of diagnosis and regulation of its parameters, which also increases the resource of its work.
Использование в установке устройства принудительной вентиляции внутренней полости основного контейнера с расположенными в ней газотурбинным двигателем и свободной турбиной, которое содержит вытяжные вентиляторы на крыше контейнера и отверстия в полу силовой рамы для адресного обдува горячих зон, позволяет термостатировать в любых климатических условиях работу двигателя, свободной турбины, агрегатов и коммуникаций различных систем, размещенных в контейнере с меньшими энергозатратами, чем при других типах охлаждения, что также повышает ресурс работы и кпд установки.The use in the installation of the device for forced ventilation of the internal cavity of the main container with a gas turbine engine and a free turbine located in it, which contains exhaust fans on the roof of the container and openings in the floor of the power frame for targeted blowing of hot zones, allows thermostat operation in any climatic conditions of the engine, a free turbine , aggregates and communications of various systems located in a container with lower energy consumption than with other types of cooling, which also increases There is a resource of work and installation efficiency.
Использование в установке системы продувки газовоздушного тракта двигателя и свободной турбины, которая содержит камеру смешения, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки, размещенный на камере смешения нагнетательный электровентилятор и подключенные к нему на выходе приточные насадки, расположенные в стенках камеры смешения в поперечной тракту газа плоскости, где выходы из насадков выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки, позволяет перед запуском или неудачном запуске установки гарантированно вентилировать внутренний контур двигателя, свободной турбины и теплофикационного агрегата полезной нагрузки без холодной прокрутки двигателя пусковой системой, что повышает пожаробезопасность установки и ее ресурс.Use in the installation of a system for purging the gas-air duct of the engine and the free turbine, which contains a mixing chamber integrated in the gas path of the exhaust device after it is rotated perpendicular to the longitudinal axis of the free turbine in front of the additional payload heating unit, an electric blower placed on the mixing chamber and connected to it at the outlet supply nozzles located in the walls of the mixing chamber in the transverse gas path of the plane, where the exits from the nozzles are made They are in the form of buckets and are turned towards the exit from the power plant, which makes it possible to ventilate the internal circuit of the engine, a free turbine and the heating unit of the payload before starting or unsuccessfully starting the plant without cold scrolling of the engine by the starting system, which increases the fire safety of the installation and its service life.
Размещение модулей установки по отдельным контейнерам, оптимизированным по железнодорожным габаритам, позволяет:Placing the installation modules in separate containers optimized for railway dimensions allows:
- размещать установку не только стационарно, но и на железнодорожных энергопоездах, плавсредствах, колесных и гусеничных тягачах, что делает ее мобильной и доступной в обслуживании;- to place the installation not only stationary, but also on railway power trains, boats, wheeled and tracked tractors, which makes it mobile and affordable to maintain;
- собирать, обкатывать и испытывать каждый модуль установки в своем контейнере, а всю установку в сборе в заводских условиях, что сокращает время монтажа и ввода в строй установки на месте использования, снижает стоимость сборки и наладки, повышает качество изготовления и увеличивает ресурс ее работы;- assemble, run and test each installation module in its container, and the entire installation is assembled in the factory, which reduces the time of installation and commissioning of the installation at the place of use, reduces the cost of assembly and commissioning, increases the quality of production and increases its working life;
- оперативно проводить плановый и капитальный ремонт установки в заводских условиях заменой отдельных модулей, что увеличивает ее ресурс и время непрерывной работы;- promptly carry out scheduled and overhaul of the installation in the factory by replacing individual modules, which increases its resource and time of continuous operation;
- обеспечивать работу всех агрегатов, систем и обслуживающего персонала в любых климатических условиях, что также увеличивает надежность и ресурс работы установки.- ensure the operation of all units, systems and maintenance personnel in any climatic conditions, which also increases the reliability and service life of the installation.
Размещение основного агрегата полезной нагрузки в дополнительном контейнере, установленном непосредственно за выхлопным устройством свободной турбины повернутом на 90° относительно ее продольной оси на единой горизонтальной базе с основным контейнером, где продольные оси двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки соосны, позволяет сократить длину трансмиссии и количество ее опор, что также увеличивает ресурс работы установки.Placing the main payload aggregate in an additional container mounted directly behind the free turbine exhaust device rotated 90 ° relative to its longitudinal axis on a single horizontal base with the main container, where the longitudinal axes of the engine, free turbine and the main payload aggregate are aligned, reduces the transmission length and the number of its supports, which also increases the life of the installation.
Это также сокращает общую базу для размещения двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки.It also reduces the overall base for locating the engine, free turbine and main payload unit.
Кроме того, поворот выхлопного устройства перпендикулярно к продольной оси свободной турбины и закрепление его поворотно относительно ее на раме основного контейнера позволяет монтировать сопряжение между установкой и дополнительным теплофикационным агрегатом под любым углом и на разных уровнях в плоскости, перпендикулярной оси свободной турбины.In addition, turning the exhaust device perpendicular to the longitudinal axis of the free turbine and securing it rotationally relative to it on the frame of the main container allows you to mount the interface between the installation and the additional heating unit at any angle and at different levels in the plane perpendicular to the axis of the free turbine.
Выполнение основного агрегата полезной нагрузки, например, в виде электрогенератора или нагнетателя природного газа позволяет преобразовать в механическую работу на валу агрегата до 30% энергии сгоревшего топлива, что также повышает общий кпд установки.The implementation of the main payload unit, for example, in the form of an electric generator or a natural gas supercharger, allows to convert up to 30% of the energy of the burnt fuel into mechanical work on the unit shaft, which also increases the overall efficiency of the installation.
Выполнение затурбинного диффузора кольцевым из двух усеченных конусов с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины, с поперечным косым срезом на выходе, обращенным в сторону выхлопа и подвижно закрепленным на силовой раме основного контейнера, жестко скрепленным с поворотным выхлопным устройством, размещенным частично внутри последнего и длиной от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра, где точки пересечения с продольной осью свободной турбины перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства и поперечной плоскости косого среза на выходе наружного конуса совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров, полууглы наружного и внутреннего конусов относительно продольной оси свободной турбины составляют соответственно от 10 до 12° и от 5 до 7°, а острый угол наклона к продольной оси свободной турбины плоскости косого среза на выходе наружного конуса диффузора составляет от 78 до 80°, позволяет уменьшить потери давления газовоздушного потока в тракте и обеспечить коэффициент гидравлического сопротивления, %: от 40 до 50, что повышает кпд установки.The implementation of the turbine diffuser ring of two truncated cones with the vertices facing the side of the free turbine, with a transverse oblique cut at the outlet, facing the exhaust side and movably mounted on the power frame of the main container, rigidly fastened with a rotary exhaust device, partially located inside the latter and the length from 0.9 to 1.4 from its input outer diameter, where the points of intersection with the longitudinal axis of the free turbine perpendicular to the axis of the exhaust device and the transverse plane of the braid of the cut at the exit of the outer cone coincide with a tolerance of plus or minus 20 millimeters, the half-angles of the outer and inner cones relative to the longitudinal axis of the free turbine are respectively from 10 to 12 ° and from 5 to 7 °, and the acute angle of inclination to the longitudinal axis of the free turbine is oblique the cut at the outlet of the outer cone of the diffuser is from 78 to 80 °, it allows to reduce the pressure loss of the gas-air flow in the tract and to provide the coefficient of hydraulic resistance,%: from 40 to 50, which increases the efficiency of the installation.
Следует отметить, что внутренний конус диффузора является наружным тепловым экраном для защиты трансмиссии привода основного агрегата полезной нагрузки от нагретого проточного тракта свободной турбины и силовым экраном для защиты частей свободной турбины от разрушений в случае аварии трансмиссии.It should be noted that the inner cone of the diffuser is an external heat shield to protect the transmission of the drive of the main payload unit from the heated flow path of the free turbine and a power screen to protect parts of the free turbine from damage in the event of a transmission accident.
Снабжение стенок основного контейнера в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины силовым поясом бронезащиты, позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию установки снаружи контейнера и удобство обслуживания внутри контейнера.The supply of the walls of the main container in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the engine in the area of the combustion chamber and the turbine of the engine, as well as the free turbine power armor belt, allows for safe operation of the installation outside the container and ease of maintenance inside the container.
Размещение входа воздухозаборного устройства двигателя в воздухоприемной камере, установка на входе в воздухозаборное устройство защитной сетки и выполнение его входной кромки по лемнискате предохраняет двигатель от попадания внутрь посторонних предметов и снижает потери давления воздуха на входе из-за максимального приближения его течения к течению потока из неограниченного пространства с минимальным сопротивлением, что также повышает кпд установки.Placing the inlet of the engine air intake device in the air intake chamber, installing a protective net at the inlet of the air intake device and performing its input edge along the lemniscate protects the engine from entering foreign objects and reduces the air pressure loss at the inlet due to the maximum approximation of its flow to the flow from unlimited spaces with minimal resistance, which also improves installation efficiency.
Снабжение двигателя масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла к трущимся элементам, снабженную на входе датчиком температуры, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют отводы от передней опоры компрессора, коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора, снабженные на выходе датчиками температуры и стружкосигнализаторами, установка в отводах масла от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов дополнительно за стружкосигнализаторами смотровых окон, где за смотровыми окнами отвод масла от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран и эжектор подключен к отводу масла из коробки агрегатов, подключение магистрали суфлирования на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе - через термоциклонный маслоуловитель к электростатическому маслоуловителю позволяет проводить анализ загрязнения масла через стружкосигнализаторы при работе установки, повысить степень очистки отработавшего масла перед нагнетанием его в двигатель, уменьшить выбросы масловоздушной смеси из системы суфлирования двигателя в атмосферу и потери масла в двигателе до 0,01% от общего объема прокачки масла в системе, что повышает ресурс двигателя и улучшает экологические показатели установки.The engine is supplied with an oil system, which contains a line for pumping oil to the rubbing elements, equipped with a temperature sensor at the input, an oil pumping line from the rubbing elements, and a venting line for the cavities of the rubbing elements, where the pumping lines have bends from the front compressor support, drive unit boxes, bearings turbines and compressor rear bearings, equipped with temperature sensors and chip detectors at the outlet, installation in oil outlets from the compressor front support and drive box units in addition to the chip indicators of the inspection windows, where behind the inspection windows the oil drain from the front compressor support at the outlet through the control valve and ejector is connected to the oil drain from the assembly box, the venting line is connected at the inlet to the box of the drive assemblies, and at the outlet through the thermal cyclone oil trap to an electrostatic oil trap allows the analysis of oil contamination through chip detectors during installation operation, to increase the degree of purification of used oil before agnetaniem into the engine to reduce emissions from the engine oil-air mixture venting the system to atmosphere and the loss of oil in the engine to 0.01% of the total volume of the oil pumping system, which increases the life of the engine and improves the environmental setup parameters.
Снабжение свободной турбины масляной системой, которая содержит магистрали нагнетания масла к трущимся элементам и откачки масла от трущихся элементов, а также магистрали подкачки и суфлирования полостей трущихся элементов, где магистраль нагнетания масла подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному маслобаку, установленному на корпусе свободной турбины, а входом через теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами - к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов свободной турбины и приводимого от ее вала, а магистраль суфлирования снабжена датчиком температуры, подключена на входе к приводному от свободной турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов, а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа через магистраль суфлирования масляных полостей двигателя после термоциклонного маслоуловителя, установленного в ней, позволяет также повысить степень очистки масла перед нагнетанием его в свободную турбину, уменьшить выбросы масловоздушной смеси в атмосферу, сократить потери масла в свободной турбине и улучшить экологические показатели установки. Кроме того, введение в магистраль нагнетания масла свободной турбины байпасного блока из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами обеспечивает работу магистрали по линии одного из двух фильтров, не останавливая работы установки. Это позволяет по регламенту чаще проводить осмотр, чистку или замену любого фильтра блока, что также повышает степень очистки масла и продляет ресурс работы свободной турбины.The supply of a free turbine with an oil system, which contains the lines for pumping oil to the rubbing elements and pumping oil from the rubbing elements, as well as the pumping and venting lines for the cavities of the rubbing elements, where the oil pumping line is hydraulically connected to an intermediate oil supply tank installed on the free turbine body, and the entrance through the heat exchanger and the bypass unit, consisting of two filters with two shut-off taps synchronized by the switch - to the outlet of the discharge oil a clear pump placed in the drive box of the free turbine and driven from its shaft, and the vent line is equipped with a temperature sensor, connected at the inlet to the drive from the free turbine oil trap, also installed in its drive box, and at the outlet, to the electrostatic type trap through the vent line oil cavities of the engine after the thermal cyclone oil trap installed in it also allows to increase the degree of oil purification before pumping it into a free turbine, to reduce dew of the air-oil mixture into the atmosphere, reduce oil loss in a free turbine and improve the environmental performance of the installation. In addition, the introduction of a bypass block of two filters with two synchronized switch shut-off valves into the oil injection line provides the line through one of the two filters without stopping the installation. This allows the regulations to more often inspect, clean or replace any filter unit, which also increases the degree of oil purification and extends the life of a free turbine.
Подключение маслонапорной станции гидравлически к магистралям нагнетания и откачки масла, а также суфлирования масляных полостей двигателя и магистралям подкачивания масла и суфлирования масляных полостей свободной турбины, которая содержит общий для двигателя и свободной турбины основной расходный маслобак, магистраль для нагнетания масла в двигатель, включающую байпасный блок основного и резервного нагнетающих масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны к основному расходному маслобаку, а на выходе - также через отсечные краны, байпасный теплообменник и байпасный блок, состоящий из двух фильтров с двумя синхронизированными переключателем отсечными кранами к нагнетательной магистрали двигателя, магистраль для подкачивания масла в свободную турбину, включающую масляный электронасос, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран к основному расходному маслобаку, а на выходе через фильтр и отсечной кран - к промежуточному расходному маслобаку свободной турбины, магистраль для откачки масла из двигателя, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку, а на входе через водомасляный теплообменник, отсечной кран, фильтр, общий сливной коллектор, обратные клапаны, регулирующие краны, блок автономных электронасосов, отсечные краны и фильтры - к маслосистеме двигателя, причем блок автономных электронасосов включает один резервный насос и три основных, где каждый основной насос подключен соответственно к отводам магистрали откачки масла из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора двигателя, а резервный насос через отсечные краны подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов масла от двигателя, при этом сливы масла из термоциклонного и электростатического маслоуловителей магистралей суфлирования масляных полостей двигателя и свободной турбины автономно также подключены к основному расходному маслобаку позволяет обеспечить надежное снабжение всех потребителей установки маслом, дополнительно повысить степень очистки масла, термостатировать масло до требуемого уровня температур перед подачей его в двигатель и свободную турбину, уменьшить вредные выбросы в атмосферу и дублировать за счет резервирования снабжение маслом всех потребителей энергетической установки и откачку масла из двигателя, что увеличивает ресурс работы и улучшает экологические показатели установки.Hydraulic connection of the oil-pressure station to the lines for pumping and pumping oil, as well as venting the oil cavities of the engine and the piping for pumping oil and venting the oil cavities of the free turbine, which contains a main supply oil tank common to the engine and the free turbine, a line for pumping oil into the engine, including a bypass unit main and backup oil pumping pumps, hydraulically connected at the inlet through shut-off valves to the main oil supply tank, and n and at the outlet, also through shut-off valves, a bypass heat exchanger and a bypass block, consisting of two filters with two synchronized switches, shut-off valves to the engine discharge line, a line for pumping oil into a free turbine, including an oil pump connected hydraulically at the inlet through the shut-off valve to the main oil supply tank, and at the outlet through the filter and shut-off valve - to the intermediate oil supply tank of a free turbine, a line for pumping oil from the engine is connected at the outlet to the main supply oil tank, and at the inlet through the oil-water heat exchanger, shut-off valve, filter, common drain manifold, non-return valves, control valves, self-contained electric pumps block, shut-off valves and filters to the engine oil system, and the stand-alone electric pumps block includes one standby a pump and three main ones, where each main pump is connected respectively to the branches of the oil pumping line from the drive unit box, the turbine support and the rear engine compressor support, and the standby pump shut-off valves are connected by-pass, selectively also to one of the oil outlets from the engine, while oil drains from the thermal cyclone and electrostatic oil traps of the venting oil cavity of the engine and free turbine are also independently connected to the main oil supply tank, which ensures reliable supply of oil to all consumers of the installation, further increase the degree of oil purification, thermostat the oil to the required temperature level before feeding it to the engine and a free turbine, smart stitching harmful emissions into the atmosphere and duplicated by reserving oil supply all consumers of the power plant and pumping the oil from the engine, which increases the life of the installation and improves the environmental performance.
Снабжение основного расходного маслобака наклонным дном и приямком со сливным штуцером в нижней части позволяет собирать тяжелые новообразованные в масле фракции и стружку в одном определенном месте и удалять их из маслосистемы, а также проводить отбор масла для анализа, что также увеличивает ресурс установки.Providing the main consumable oil tank with an inclined bottom and a pit with a drain fitting in the lower part allows you to collect heavy fractions and chips shavings in one specific place and remove them from the oil system, as well as select oil for analysis, which also increases the installation life.
Выполнение пусковой системы энергетической установки с разными стартерами определяется типами используемых газотурбинных двигателей и ее оптимизацией для конкретных условий работы.The launch system of a power plant with different starters is determined by the types of gas turbine engines used and its optimization for specific operating conditions.
Таким образом, за счет использования в энергетической установке воздухоприемной камеры, дополнительного агрегата полезной нагрузки, системы управления и других систем, автономной маслонапорной станции и размещения двигателя, свободной турбины, маслонапорной станции и других систем в отдельных контейнерах, профилировании диффузора и выхлопного устройства свободной турбины и модернизации масляных систем двигателя и свободной турбины решены поставленные в изобретении задачи:Thus, due to the use of an air intake chamber, an additional payload aggregate, a control system and other systems, an autonomous oil pressure station and placing the engine, a free turbine, an oil pressure station and other systems in separate containers, profiling of a diffuser and an exhaust device of a free turbine, modernization of oil systems of the engine and free turbine solved the tasks of the invention:
- повышен кпд энергетической установки до 30%;- increased power plant efficiency up to 30%;
- повышен ресурс работы установки до 100000 часов;- increased operating life of the installation to 100,000 hours;
- в установке возможно использование газотурбинных двигателей различных типов;- in the installation it is possible to use gas turbine engines of various types;
- повышена экологическая безопасность работы установки;- increased environmental safety of the installation;
- повышены надежность стартовой готовности включения установки в работу и безопасность ее эксплуатации с разной категорией производств.- increased reliability of the start-up readiness of the installation in operation and the safety of its operation with a different category of production.
Настоящее изобретение будет более понятно после рассмотрения последующего подробного описания примера конструкции и работы газотурбинной энергетической установки со ссылкой на чертежи, представленные на фиг.1...3.The present invention will be more clear after considering the following detailed description of an example of the design and operation of a gas turbine power plant with reference to the drawings shown in figures 1 ... 3.
На фиг.1 представлен общий вид газотурбинного двигателя, свободной турбины и основного агрегата полезной нагрузки установки в контейнерах.Figure 1 presents a General view of a gas turbine engine, a free turbine and the main unit of the payload of the installation in containers.
На фиг.2 - общая схема маслосистемы энергетической установки.Figure 2 is a General diagram of the oil system of a power plant.
На фиг.3 - пример общего расположения контейнеров установки в плане.Figure 3 is an example of a general arrangement of installation containers in a plan.
Газотурбинная энергетическая установка (ГТУ), представленная на фиг.1...3, содержит (см. фиг.1) контейнер 1, состоящий из силовой рамы 2, каркаса 3 с полом 4, крышей 5, торцевых стенок 6 с теплозащитной обшивкой 7, образующих полость 8. В полости 8 на раме 2 размещены газотурбинный двигатель (ГТД) 9, газодинамически связанная с ним свободная силовая турбина (СТ) 10, ее затурбинный диффузор 11 и пусковая система 12 ГТД 9. Для обеспечения монтажных и демонтажных работ внутри контейнера 1 установлены монорельс и ручная таль, которая может перемещаться вдоль всего контейнера (не показаны). Снаружи контейнера 1 установлены воздухозаборное 13 и выхлопное 14 устройства, соединенные соответственно с двигателем 9 и свободной турбиной 10. Газотурбинный двигатель 9, свободная турбина 10 с диффузором 11, воздухозаборное 13 и выхлопное 14 устройства, размещенные в основном контейнере 1, образуют блок-контейнер газотурбинного привода (БГТП). Энергетическая установка также содержит автономную маслонапорную станцию 15 (см. фиг.2), основной агрегат полезной нагрузки 16 (электрогенератор), подключенный к свободной турбине 10 посредством трансмиссии 17, воздухоприемную камеру 18 с воздухоочистительным устройством (не показано), дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19, систему управления энергетической установкой (не показана), устройство принудительной вентиляции внутренней полости 8 контейнера 1 и систему продувки газовоздушного тракта двигателя 9, свободной турбины 10 и дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19. Основной агрегат полезной нагрузки 16, автономная маслонапорная станция 15 и система управления энергетической установкой установлены (см. фиг.3) соответственно в дополнительных контейнерах 20, 21 и 22 такой же конструкции, как и основной контейнер 1. Маслонапорная станция 15, установленная в контейнер 21, образует блок-контейнер маслосистемы (БМС). Дополнительный контейнер 20 размещения основного агрегата полезной нагрузки 16 расположен со стороны выхлопного устройства 14 свободной турбины 10. Дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19 газодинамически связан с выхлопным устройством 14 свободной турбины 10 и выполнен, например, в виде теплообменника-утилизатора для выработки пара или горячей воды, разрабатываемого и изготавливаемого другими организациями. Газотурбинная энергетическая установка по проекту устанавливается в непосредственной близости от дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19. Воздухоприемная камера 18 пристыкована к торцевой стенке 6 основного контейнера 1 со стороны воздухозаборного устройства 13 двигателя 9, вход которого размещен в последней над ее полом 23. Выхлопное устройство 14 свободной турбины 10 расположено на противоположной торцевой стенке 6 контейнера 1 в промежутке между ним и дополнительным контейнером 20 размещения основного агрегата полезной нагрузки 16.The gas turbine power plant (GTU), shown in figure 1 ... 3, contains (see figure 1) a
Основной агрегат полезной нагрузки 16 выполнен в виде электрогенератора, а может быть выполнен, например, в виде нагнетателя природного газа или другого агрегата, к которому требуется подводить механическую работу на валу, что определяется запросами потребителей. Он разрабатывается и изготавливается другими организациями, и его конструкция тоже здесь не рассматривается.The main unit of the payload 16 is made in the form of an electric generator, and can be performed, for example, in the form of a natural gas supercharger or other unit, to which mechanical work on the shaft is required, which is determined by the needs of consumers. It is developed and manufactured by other organizations, and its design is also not considered here.
Дополнительный теплофикационный агрегат полезной нагрузки 19 выполнен в виде теплообменника-утилизатора или другого агрегата, к которому требуется подводить тепловую энергию горячих газов, что также определяется запросами потребителей.The additional heating unit of the
Выхлопное устройство 14 за торцевой стенкой 6 основного контейнера 1 выполнено с поворотом по потоку перпендикулярно продольной оси свободной турбины 10 и закреплено поворотно относительно нее на раме 2 основного контейнера 1. Это позволяет подключать установку к потребителю тепловой энергии с любой стороны от продольной оси свободной турбины 10 на разных уровнях с меньшим числом поворотов выхлопного трубопровода, а значит и с меньшими тепловыми потерями.The exhaust device 14 behind the end wall 6 of the
Затурбинный диффузор 11 выполнен кольцевым из двух усеченных конусов 24, 25 с вершинами, обращенными в сторону свободной турбины 10, и имеет поперечный косой срез 26 на выходе наружного конуса 24 со стороны повернутого на 90° выхлопного устройства 14 и подвижно закреплен на силовой раме 2 основного контейнера 1. Плоскость косого среза 26 наружного конуса 24 обращена в сторону выхода выхлопного устройства 14. Диффузор 11 жестко скреплен с выхлопным устройством 14, размещен частично внутри последнего и имеет длину, составляющую от 0,9 до 1,4 от своего входного наружного диаметра.The turbine diffuser 11 is annular of two truncated cones 24, 25 with the vertices facing the side of the free turbine 10, and has a transverse oblique slice 26 at the outlet of the outer cone 24 from the exhaust device 14 rotated 90 ° and is movably mounted on the power frame 2 of the
Точки пересечения с продольной осью свободной турбины 10 перпендикулярной к ней оси выхлопного устройства 14 и поперечной плоскости косого среза 26 на выходе наружного конуса 24 совпадают с допуском плюс-минус 20 миллиметров.The intersection points with the longitudinal axis of the free turbine 10 perpendicular to the axis of the exhaust device 14 and the transverse plane of the oblique cut 26 at the outlet of the outer cone 24 coincide with a tolerance of plus or minus 20 millimeters.
Внутренний конус 25 кольцевого диффузора 11 является наружным экраном трансмиссии 17 привода основного агрегата полезной нагрузки 16.The inner cone 25 of the annular diffuser 11 is the outer screen of the transmission 17 of the drive of the main unit of the payload 16.
Следует отметить, чтоIt should be noted that
- полуугол наружного конуса 24 диффузора 11 относительно продольной оси свободной турбины 10 составляет от 10 до 12°;- the half-angle of the outer cone 24 of the diffuser 11 relative to the longitudinal axis of the free turbine 10 is from 10 to 12 °;
- полуугол внутреннего конуса 25 диффузора 11 относительно продольной оси свободной турбины 10 составляет от 5 до 7°;- the half-angle of the inner cone 25 of the diffuser 11 relative to the longitudinal axis of the free turbine 10 is from 5 to 7 °;
- острый угол наклона к продольной оси свободной турбины 10 плоскости косого среза 26 на выходе наружного конуса 24 диффузора 11 составляет от 78 до 80°.- an acute angle of inclination to the longitudinal axis of the free turbine 10 of the plane of the oblique cut 26 at the outlet of the outer cone 24 of the diffuser 11 is from 78 to 80 °.
Система продувки (см. фиг.1) газовоздушного тракта двигателя 9 и свободной турбины 10 содержит камеру смешения 27, встроенную в газовый тракт выхлопного устройства 14 после его поворота перпендикулярно продольной оси свободной турбины 10 перед дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки 19, размещенный на камере смешения 27 нагнетательный электровентилятор 28 и подключенные к нему на выходе приточные насадки 29, расположенные в стенках 30 камеры смешения 27 в поперечной тракту газа плоскости. Выходы из насадков 29 выполнены в форме ковшей и обращены в сторону выхода из энергетической установки.The purge system (see Fig. 1) of the gas-air path of the engine 9 and the free turbine 10 comprises a mixing chamber 27 integrated in the gas path of the exhaust device 14 after it is turned perpendicular to the longitudinal axis of the free turbine 10 in front of the additional
Устройство принудительной вентиляции (см. фиг.1) основного контейнера 1 содержит на его крыше 5 вытяжные электровентиляторы 31, которые сообщаются с его внутренней полостью 8 и систему отверстий (не показано), выполненных в полу 4 силовой рамы 2.The forced ventilation device (see Fig. 1) of the
Основной контейнер 1 в плоскости, перпендикулярной продольной оси двигателя 9 в зоне расположения камеры сгорания и турбины двигателя, а также свободной турбины 10, снабжен силовым поясом бронезащиты 32.The
Силовые рамы 2 и 33 основного контейнера 1 и дополнительного контейнера 20 основного агрегата полезной нагрузки 16 размещены на единой горизонтальной базе 34, а продольные оси валов двигателя 9, свободной турбины 10 и основного агрегата полезной нагрузки 16 соосны.The power frames 2 and 33 of the
На входе воздухозаборного устройства 13 двигателя 9 установлена защитная сетка 35, а его входная кромка 36 выполнена по лемнискате.At the entrance of the air intake device 13 of the engine 9, a protective mesh 35 is installed, and its input edge 36 is made according to the lemniscate.
Двигатель снабжен масляной системой (см. фиг.2), которая содержит магистраль нагнетания масла 37 к трущимся элементам, снабженную на выходе датчиком температуры 38 и на входе гибким проводом 39, магистрали откачки масла от трущихся элементов, а также магистраль суфлирования 40 полостей трущихся элементов, где магистрали откачки имеют соответственно отводы 41, 42, 43 и 44 масла от передней опоры (ПО) компрессора, коробки приводных агрегатов (КПА), опоры турбины (ОТ) и задней опоры (ЗО) компрессора. Отводы масла 41, 42, 43 и 44 снабжены на выходе датчиками температуры 45 и стружкосигнализаторами 46. В отводах масла 41 и 42 от передней опоры компрессора и коробки приводных агрегатов за стружкосигнализаторами 46 установлены смотровые окна 47, причем за смотровыми окнами 47 отвод масла 41 от передней опоры компрессора на выходе через регулирующий кран 48 и эжектор 49 подключен к отводу масла 42 от коробки приводных агрегатов. Магистраль суфлирования 40 снабжена датчиком температуры 50, подключена на входе к коробке приводных агрегатов, а на выходе через термоциклонный маслоуловитель 51 - к электростатическому маслоуловителю 52.The engine is equipped with an oil system (see Fig. 2), which contains an
Свободная турбина 10 также снабжена масляной системой, которая содержит магистраль нагнетания масла 53 к трущимся элементам и магистраль откачки масла от трущихся элементов (не показано), а также магистраль подкачки масла 54 в бак 56 свободной турбины 10 (см. фиг.1) и магистраль суфлирования 55 масляных полостей трущихся элементов.The free turbine 10 is also provided with an oil system, which contains an
Магистраль нагнетания масла 53 в свободную турбину 10 подключена гидравлически выходом к промежуточному расходному баку (ПРБ) 56, установленному на корпусе свободной турбины 10, а входом через теплообменник 57 и байпасный блок, состоящий из двух полнопоточных фильтров 58 со степенью очистки 16-25 μк с двумя синхронизированными переключателем 59 отсечными кранами 60 - к выходу нагнетающего масляного насоса, размещенного в коробке приводов (КП СТ) свободной турбины 10 (не показано).The line for injecting
Магистраль суфлирования 55 масляных полостей трущихся элементов свободной турбины 10 снабжена датчиком температуры 61, подключена на входе к приводному от свободной турбины маслоуловителю, установленному также в ее коробке приводов (не показано), а на выходе - к маслоуловителю электростатического типа 52 через магистраль суфлирования масляных полостей 40 двигателя после термоциклонного маслоуловителя 51, установленного в ней.The line of venting 55 oil cavities of the rubbing elements of the free turbine 10 is equipped with a
Маслонапорная станция 15, установленная в контейнер 21, предназначена для подачи масла к подшипниковым узлам установки с последующей его откачкой из масляных полостей этих узлов и гидравлически подключена к магистралям нагнетания 37 и откачки с отводами 41, 42, 43 и 44 масла, а также магистрали суфлирования 40 масляных полостей двигателя 9 и магистралям подкачивания масла 54 и суфлирования 55 масляных полостей свободной турбины 10.The oil-
Маслонапорная станция 15 содержит общий для двигателя 9 и свободной турбины 10 основной расходный маслобак (ОРМ) 62, магистраль 63 для нагнетания масла в двигатель 9, включающую байпасный блок основного 64 и резервного 65 нагнетающих шестеренных масляных электронасосов, подключенный гидравлически на входе через отсечные краны 66 к основному расходному маслобаку 62, а на выходе также через отсечные краны 67, байпасный теплообменник 68 и байпасный блок, состоящий из двух полнопоточных фильтров 69 со степенью очистки 16-25 μк с двумя синхронизированными переключателем 70 отсечными кранами 71 - к нагнетательной магистрали 37 двигателя 9.The oil-
Маслонапорная станция 15 также содержит магистраль 72 для подкачивания масла в свободную турбину 10, включающую масляный шестеренный электронасос 73, подключенный гидравлически на входе через отсечной кран 74 к основному расходному маслобаку 62, а на выходе через полнопоточный фильтр 75 со степенью очистки 16-25 μк и отсечной кран 76 - к магистрали 54 подкачивания масла в свободную турбину 10.The oil-
Маслонапорная станция 15, кроме того, содержит магистраль 77 для откачки масла из двигателя 9, подключенную на выходе к основному расходному маслобаку 62, а на входе через водомасляный теплообменник 78, отсечной кран 79, фильтр 80, общий сливной коллектор 81, обратные клапаны 82, регулирующие краны 83, блок автономных электронасосов, отсечные краны 84 - к системе откачки масла двигателя 9. Блок автономных шестеренных электронасосов включает один резервный насос 85 и три основных насоса 86, 87 и 88. Каждый основной насос подключен соответственно к отводам 42, 43 и 44 магистрали откачки масла двигателя 9 из коробки приводных агрегатов, опоры турбины и задней опоры компрессора. Резервный насос 85 через отсечные краны 89 подключен байпасно, выборочно также к одному из отводов 42, 43 или 44 магистрали откачки масла из двигателя 9. Сливы 90, 91 масла из соответственно термоциклоного 51 и электростатического 52 маслоуловителей магистралей суфлирования 40 и 55 двигателя 9 и свободной турбины 10 автономно также подключены к основному расходному маслобаку 62.The oil-
Основной расходный маслобак 62 снабжен наклонным дном и приямком 92 в его нижней части со сливным штуцером 93.The main
Конструкция стружкосигнализаторов и маслоуловителей в данной заявке не рассматривается, так как они разрабатываются и изготавливаются сторонними организациями. Стружкосигнализаторы представляют собой нормально разомкнутые электрические контакты, замыкаемые токопроводящими и магнитопроводящими загрязнениями, содержащимися в масле. Один из контактов является постоянным магнитом. Геометрическая форма и взаимное расположение контактов, а также место установки выбираются исходя из обеспечения максимального улавливания мелкой металлической стружки благодаря задерживанию крупных неметаллических частиц фильтром до контактов. Для обслуживания стружкосигнализатора без останова агрегата он оснащен байпасной магистралью.The design of chip detectors and oil traps in this application is not considered, as they are developed and manufactured by third parties. Chip signaling devices are normally open electrical contacts, closed by conductive and magnetically conductive contaminants contained in the oil. One of the contacts is a permanent magnet. The geometric shape and mutual arrangement of the contacts, as well as the installation location are selected based on ensuring maximum capture of small metal chips due to the retention of large non-metallic particles by the filter to the contacts. To service the chip alarm without shutting down the unit, it is equipped with a bypass line.
Термоциклонный маслоуловитель представляет собой цилиндрический сосуд с тангенциальными каналами для ввода внутрь и закрутки потока масляных паров. Стенки сосуда охлаждаются водой для улучшения конденсации паров масла.Thermal cyclone oil trap is a cylindrical vessel with tangential channels for entering and swirling the flow of oil vapor. The walls of the vessel are cooled with water to improve the condensation of oil vapor.
Электростатический маслоуловитель работает по принципу электростатического осаждения масляного тумана и состоит из гидрофильтра, ионизационной кассеты на напряжение 12000 вольт, коллекторной кассеты на потенциал 6000 вольт, вентилятора для прососа масляного тумана через фильтр.The electrostatic oil trap works on the principle of electrostatic deposition of oil mist and consists of a hydraulic filter, an ionization cassette for a voltage of 12,000 volts, a collector cassette for a potential of 6,000 volts, a fan for filtering oil mist through a filter.
Пусковая система 12 газотурбинного двигателя 9 может содержать стартеры разных типов: электростартер, воздушный турбостартер, систему непосредственной подачи сжатого воздуха на рабочие лопатки турбины компрессора двигателя, турбокомпрессорный стартер или гидростартер, что определяется типом выбранного газотурбинного двигателя и условиями работы энергетической установки.The starting system 12 of a gas turbine engine 9 may include different types of starters: an electric starter, an air turbostarter, a system for directly supplying compressed air to the working blades of an engine compressor turbine, a turbocompressor starter or a hydraulic starter, which is determined by the type of gas turbine engine selected and the operating conditions of the power plant.
Конструкция газотурбинной энергетической установки может иметь два исполнения, каждое из которых предназначено для работы на жидком топливе, либо на природном газе.The design of a gas turbine power plant can have two designs, each of which is designed to operate on liquid fuel or on natural gas.
Расположение воздухоприемной камеры 18, основного контейнера 1 и контейнера 20 основного агрегата полезной нагрузки 16 относительно друг друга (см. фиг.3) конструктивно однозначно, а контейнеров 21 и 22 - произвольное, что определяется удобством обслуживания.The location of the
Газотурбинная энергетическая установка (см. фиг.1...3) работает следующим образом.Gas turbine power plant (see figure 1 ... 3) works as follows.
Запуск установки выполняется в следующей последовательности:The installation starts in the following sequence:
- проверяется готовность всех систем к пуску;- the readiness of all systems for launch is checked;
- открываются защитные жалюзи (не показано) на входе воздуха в приемную камеру 18 и выходе газа в атмосферу за дополнительным теплофикационным агрегатом полезной нагрузки 19 и закрываются имеющиеся на приемной камере 18 и контейнерах 1, 20, 21 и 22 различные технологические люки, окна, двери и ворота;- protective shutters (not shown) are opened at the air inlet to the receiving
- продувается газовоздушный тракт двигателя 9, свободной турбины 10, диффузора 11, выхлопного устройства 14 и дополнительного агрегата теплофикационой нагрузки 19 путем включения нагнетательного вентилятора 28 и подачи воздуха в газовоздушный тракт установки через ковши 29, установленные на камере смешения 27;- the gas-air duct of the engine 9, the free turbine 10, the diffuser 11, the exhaust device 14 and the additional unit of the
- продувается внутренняя полость 8 контейнера 1 путем включения вытяжных электровентиляторов 31, размещенных на крыше 5, и всасывания воздуха через отверстия (не показано) в полу 4 контейнера 1;- the internal cavity 8 of the
- включается водяное охлаждение теплообменников 57, 68 и 78 маслонапорной станции 15;- water cooling of the
- включаются электронасосы подачи 64 и 73 и откачки масла 86, 87 и 88 маслосистем двигателя 9 и свободной турбины 10;- turn on the electric supply pumps 64 and 73 and pumping
- в случае отказа электронасоса подачи масла 64 включается резервный насос 65, а в случае отказа одного из насосов 86, 87 или 88 включается резервный насос 85;- in the event of a failure of the electric
- включается пусковая система 12 двигателя 9, а после раскрутки его роторов до заданного уровня оборотов - системы зажигания и подачи топлива в камеру сгорания.- the starting system 12 of the engine 9 is turned on, and after the rotation of its rotors to a predetermined speed level, the ignition system and the fuel supply to the combustion chamber are turned on.
При запуске двигателя 9 воздух из атмосферы через открытый вход воздухоприемной камеры 18, воздухоочистительное устройство (не показано), установленное в ней, и защитную сетку 35 поступает на вход воздухозаборного устройства 13, а далее в компрессор и камеру сгорания двигателя 9, образуя с топливом горючую смесь, воспламеняемую системой зажигания. После запуска продукты сгорания поступают, совершая работу, на рабочие лопатки турбины двигателя 9, а далее - лопатки свободной турбины 10. Ротор свободной турбины 10 (не показано) через трансмиссию 17 вращает электрогенератор 16. После свободной турбины 10 газ поступает в диффузор 11 и выхлопное устройство 14 и, поворачиваясь в них на 90 градусов на косом срезе 26 на выходе наружного конуса 24 диффузора 11, движется через камеру смешения 27 к дополнительному теплофикационному агрегату полезной нагрузки 19 тепла горячих газов, а, пройдя его и отдав ему значительное количество тепла, поступает в атмосферу.When starting the engine 9, air from the atmosphere through the open inlet of the
После выхода двигателя 9 на режим малого газа электрогенератор 16 включается в электрическую сеть, а затем двигатель 9 выводится на установившийся режим работы.After the engine 9 enters the idle mode, the generator 16 is turned on in the electric network, and then the engine 9 is brought to a steady state operation mode.
Если по какой-либо причине в камере сгорания двигателя 9 не произойдет разжигание топливной смеси, то выключаются системы подачи топлива и зажигания, вновь включается система продувки газовоздушного тракта, а затем опять повторяется запуск двигателя в установленной последовательности.If, for any reason, the fuel mixture does not ignite in the combustion chamber of the engine, then the fuel supply and ignition systems are turned off, the gas-air duct purge system is turned on, and then the engine starts again in the set sequence.
Выключение установки осуществляется в следующем порядке:Turning off the installation is carried out in the following order:
- двигатель 9 выводится на режим малого газа;- the engine 9 is displayed on the idle mode;
- электрогенератор 16 отключается от электрической сети;- the electric generator 16 is disconnected from the electric network;
- отключается подача топлива в камеру сгорания двигателя 9;- the fuel supply to the combustion chamber of the engine 9 is turned off;
- продувается газовоздушный тракт от двигателя 9 до дополнительного теплофикационного агрегата полезной нагрузки 19;- a gas-air duct is blown from the engine 9 to the additional heating unit of the
- продувается внутренняя полость 8 контейнера 1;- the internal cavity 8 of the
- выключаются электронасосы 64, 86, 87 и 88 и, при необходимости, резервные насосы 65, 85;- the electric pumps 64, 86, 87 and 88 and, if necessary, the standby pumps 65, 85 are turned off;
- выключается водяное охлаждение теплообмеников 57, 68 и 78;- water cooling of
- выключаются все остальные системы обеспечения работы станции.- turn off all other station support systems.
Разработанные сторонними организациями стружкосигнализатор, термоциклонный и электростатический маслоуловители работают следующим образом.Chip detectors developed by third parties, thermal cyclone and electrostatic oil traps work as follows.
Стружкосигнализатор устанавливается в магистраль отвода масла от подшипника, байпасный маслопровод перекрывается краном, масло протекает через фильтр, улавливающий крупные частицы, затем проходит мимо контактов, подключенных к источнику постоянного тока и сигнальному извещателю. Магнитопроводящие частицы притягиваются постоянным магнитом и при достижении определенного количества замыкают контакты, сигнализируя об этом. Для очистки контактов и фильтра от частиц и их анализа открывается кран на байпасе, закрываются отсечные краны на входе и выходе стружкосигнализатора и демонстрируется контактная группа.The chip chip is installed in the oil drain from the bearing, the bypass oil pipe is shut off by a tap, the oil flows through a filter that traps large particles, then passes by the contacts connected to the DC power source and the signal detector. Magnetic conductive particles are attracted by a permanent magnet and, when a certain amount is reached, close the contacts, signaling this. To clean the contacts and filter from particles and analyze them, the bypass valve opens, shut-off valves at the input and output of the chip signaling device are closed and the contact group is displayed.
Термоциклонный маслоуловитель работает как центрифуга-сепаратор, отбрасывающий капли масла на стенки сосуда, охлаждаемые водой. Масло со стенок сосуда стекает в маслобак.The thermal cyclone oil trap acts as a centrifuge separator, dropping oil droplets onto the walls of the vessel, cooled by water. Oil from the walls of the vessel flows into the oil tank.
Электростатический маслоуловитель ионизирует масляный туман в электрическом поле высокого напряжения и улавливает заряженные частицы масла электромагнитом. Масляный туман просасывается через маслоуловитель с помощью вентилятора, а уловленные капли масла стекают в маслобак.An electrostatic oil trap ionizes the oil mist in a high voltage electric field and picks up charged oil particles with an electromagnet. Oil mist is sucked through the oil trap using a fan, and trapped oil droplets flow into the oil tank.
Предлагаемое изобретение обеспечивает надежное многолетнее обеспечение потребителей механической, электрической и тепловой энергией с хорошими энергетическими и экологическим показателями.The present invention provides reliable multi-year provision of consumers with mechanical, electrical and thermal energy with good energy and environmental performance.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Gas-turbine power-generating plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Gas-turbine power-generating plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005102424A RU2005102424A (en) | 2005-05-20 |
| RU2293219C2 true RU2293219C2 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=35820433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102424/06A RU2293219C2 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Gas-turbine power-generating plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2293219C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544114C1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-03-10 | Владимир Семёнович Москалёв | Device for automatic oil evacuation from transmission units of military tracklaying vehicle |
| RU182721U1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-08-29 | Акционерное общество "ОДК-Газовые Турбины" | GAS-TURBINE ENGINE AIR COOLING SYSTEM |
| RU2729866C2 (en) * | 2018-11-26 | 2020-08-12 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Solar battery mechanical device construction manufacturing method |
| EP3699413A3 (en) * | 2013-07-07 | 2020-12-09 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system manifold radial tube filters |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7976266B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-07-12 | Solar Turbines Inc | Power system |
-
2005
- 2005-02-02 RU RU2005102424/06A patent/RU2293219C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШУБЕНКО-ШУБИН Л.А. Газотурбинные установки. - М.: Машиностроение, 1976. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3699413A3 (en) * | 2013-07-07 | 2020-12-09 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system manifold radial tube filters |
| RU2544114C1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-03-10 | Владимир Семёнович Москалёв | Device for automatic oil evacuation from transmission units of military tracklaying vehicle |
| RU182721U1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-08-29 | Акционерное общество "ОДК-Газовые Турбины" | GAS-TURBINE ENGINE AIR COOLING SYSTEM |
| RU2729866C2 (en) * | 2018-11-26 | 2020-08-12 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Solar battery mechanical device construction manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005102424A (en) | 2005-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2444638C2 (en) | Anti-ice system of aircraft gas turbine engine inlet cone | |
| JP3519409B2 (en) | Mobile cogeneration system | |
| US9897003B2 (en) | Apparatus and method of operating a turbine assembly | |
| US7690202B2 (en) | Mobile gas turbine engine and generator assembly | |
| RU2293219C2 (en) | Gas-turbine power-generating plant | |
| EP1574675A2 (en) | Mobile flushing unit and process | |
| CN104564346A (en) | Systems and methods for bypassing a coalescer in a gas turbine inlet | |
| JP2005507044A (en) | Passive cooling system for auxiliary power plant equipment | |
| RU115843U1 (en) | GAS PUMPING UNIT | |
| US20110083705A1 (en) | Engine wash system | |
| US10989620B2 (en) | Gas turbomachine leak detection system and method | |
| CN106321245B (en) | Air supply and conditioning system for a gas turbine | |
| RU2625391C1 (en) | Gas turbine, containing primary and secondary coolers of lube oil | |
| US20140020394A1 (en) | System and method for turbomachine housing ventilation | |
| ES2398095A1 (en) | Unit for simulating the pressure and temperature conditions of the air drawn in by a reciprocating internal combustion engine | |
| CN113700559A (en) | Dual-fuel gas turbine generator set of offshore facility | |
| Faqihi et al. | A comprehensive review and evaluation of heat recovery methods from gas turbine exhaust systems | |
| CN114439616A (en) | Combustion engine comprising a turbomachine | |
| RU92934U1 (en) | UNIT OF FUEL GAS PREPARATION UNIT | |
| US20190099764A1 (en) | Gas turbine system | |
| US10144014B2 (en) | Gas turbine system | |
| RU90505U1 (en) | GAS BOILER INSTALLATION OF A GAS COMPRESSOR STATION OF A MAIN GAS PIPELINE | |
| CN203874905U (en) | Horizontal electrostatic lampblack removing equipment with separated main engine and control electric cabinet | |
| RU2324064C1 (en) | Energy gas-turbine power plant | |
| CN210858865U (en) | Engine crankcase ventilation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080203 |