RU2315880C2

RU2315880C2 - Air cooling system of oil in gas-turbine engine of ground application

Info

Publication number: RU2315880C2
Application number: RU2006104835/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Алексеевич Елизаров; Александр Моисеевич Идельсон; Марк Аронович Екельчик
Original assignee: Открытое акционерное общество "Самарское конструкторское бюро машиностроения"
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2008-01-27
Also published as: RU2006104835A

Abstract

FIELD: aircraft industry.

SUBSTANCE: invention relates to mobile gas-turbine plants, mainly, for airfield gas-jet snow cleaners. According to invention, heat exchanger is installed at engine input, and air flow passing through engine or part of this flow passes through heat exchanger. Required temperature of oil in engine at its input maintained by means of bypass pipeline with fitted-in variable section valve which, depending on oil temperature transmitter at engine input, distributes oil flows passing through heat exchanger and by passing heat exchanger.

EFFECT: provision of small-size air cooling system for oil where engine proper is source of cooling air flow.

1 dwg

Description

Для наземных газотурбинных двигателей, используемых на газоперекачивающих станциях, газотурбинных электростанциях, газоструйных установках и других силовых устройствах, для охлаждения масла применяют масловоздушный теплообменник, в котором необходима специальная система, создающая воздушный поток требуемой интенсивности.For surface gas turbine engines used in gas pumping stations, gas turbine power plants, gas-jet installations and other power devices, an oil-air heat exchanger is used to cool the oil, in which a special system is needed that creates an air flow of the required intensity.

В существующих аппаратах воздушного охлаждения масла (АВОМ), который является отдельным агрегатом, связанным с двигателем только трубопроводами подвода и отвода масла, источником воздушного потока является вентилятор, приводимый электродвигателем. Поддержание необходимой температуры масла на выходе из маслоохладителя (на входе в двигатель) осуществляется автоматически путем изменения частоты вращения вентилятора (Ю.Белоусов и др. Новые аппараты воздушного охлаждения масла для ГТУ, Газотурбинные технологии №4, 2000). Их недостатком являются большие габариты, вес, большое количество потребляемой электроэнергии, сложность обслуживания. По этим причинам они совершенно неприемлемы для мобильных установок на базе автомобилей, в частности для аэродромных газоструйных снегоочистителей.In existing air oil cooling units (ABOM), which is a separate unit connected to the engine only with oil supply and exhaust pipelines, the air flow source is a fan driven by an electric motor. Maintaining the required oil temperature at the outlet of the oil cooler (at the engine inlet) is carried out automatically by changing the fan speed (Y. Belousov et al. New air oil cooling devices for gas turbine engines, Gas Turbine Technologies No. 4, 2000). Their disadvantage is the large size, weight, large amount of electricity consumed, the complexity of maintenance. For these reasons, they are completely unacceptable for mobile installations based on cars, in particular for airfield gas-powered snow blowers.

Целью изобретения является создание малогабаритной системы воздушного охлаждения масла, являющейся узлом двигателя, в которой источником воздушного потока является сам двигатель.The aim of the invention is the creation of a small-sized air-cooled oil cooling system, which is the engine assembly, in which the engine is the source of air flow.

Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В системе воздушного охлаждения масла газотурбинного двигателя наземного применения, включающей масловоздушный теплообменник, источник воздушного потока для теплообменника, трубопровод подвода масла от двигателя к теплообменнику, трубопровод отвода масла от теплообменника к двигателю, датчик измерения температуры масла на входе в двигатель, теплообменник установлен на входе в газотурбинный двигатель таким образом, что он продувается воздухом, проходящим через него, а между трубопроводами подвода и отвода масла установлен трубопровод с клапаном переменного сечения перепуска масла мимо теплообменника, управляемым по сигналу от датчика измерения температуры масла на входе в двигатель.In an air-cooled oil cooling system for a ground-based gas turbine engine, including an air-oil heat exchanger, an air flow source for a heat exchanger, an oil supply pipe from the engine to the heat exchanger, an oil drain pipe from the heat exchanger to the engine, an oil temperature measuring sensor at the engine inlet, a heat exchanger is installed at the inlet to gas turbine engine in such a way that it is purged with air passing through it, and pipelines are installed between the oil supply and exhaust pipelines One with a valve of variable cross-section of oil bypass past the heat exchanger, controlled by a signal from a sensor for measuring the temperature of the oil at the engine inlet.

Масловоздушный теплообменник устанавливают перед входом в газотурбинный двигатель таким образом, что воздушный поток, проходящий через двигатель, прежде чем попасть в него, весь или частично проходит через теплообменник, выполняя функцию охладителя масла. Другими словами, функцию источника воздуха для масловоздушного теплообменника в предлагаемой схеме охлаждения выполняет сам двигатель. Отпадает необходимость в специальном воздушном вентиляторе и приводящем его электромоторе.An oil-air heat exchanger is installed in front of the gas turbine engine in such a way that the air flow passing through the engine before it enters it passes, in whole or in part, through the heat exchanger, acting as an oil cooler. In other words, the function of the air source for the oil-air heat exchanger in the proposed cooling scheme is performed by the engine itself. There is no need for a special air fan and an electric motor leading it.

Поддержание необходимой температуры масла осуществляется следующим образом. Масляные трубопроводы подвода и отвода масла от двигателя к теплообменнику соединены между собой трубопроводом с вмонтированным в него клапаном перепуска масла. Через этот клапан переменного сечения часть масла перепускается мимо теплообменника, в зависимости от площади переменного сечения. При полностью закрытом клапане все масло проходит через теплообменник. Смешение потоков охлажденного в теплообменнике и неохлажденного, прошедшего мимо теплообменника, масла происходит на входе в двигатель, где находится штатный термодатчик измерения температуры смешавшегося масла. Управляя положением клапана перепуска в зависимости от показания термодатчика (вручную или автоматически), можно поддерживать температуру масла в требуемом диапазоне.Maintaining the required oil temperature is as follows. The oil pipelines for supplying and removing oil from the engine to the heat exchanger are interconnected by a pipeline with an oil bypass valve mounted in it. Through this variable cross-section valve, part of the oil is bypassed by the heat exchanger, depending on the variable cross-sectional area. With the valve fully closed, all oil passes through the heat exchanger. The mixture of flows of cooled oil in the heat exchanger and uncooled oil passing by the heat exchanger takes place at the engine inlet, where the standard temperature sensor for measuring the temperature of the mixed oil is located. By controlling the position of the bypass valve depending on the temperature sensor (manually or automatically), it is possible to maintain the oil temperature in the required range.

Пример реализации этого предложения показан на чертеже. На входной патрубок газотурбинного двигателя 1 устанавливается корпус 2 с вмонтированными в него двумя масловоздушными теплообменниками 3. Теплообменники установлены таким образом, что часть потока воздуха, проходящего через двигатель, проходит также и через теплообменники 3, охлаждая в них масло. Из двигателя масло по трубопроводу 4 поступает в теплообменники 3, а по трубопроводу 5 из теплообменников охлажденное масло возвращается в двигатель. Трубопроводы 4 и 5 соединены трубопроводом 6, в который вмонтирован клапан перепуска масла 7 переменного сечения. Пропускная способность клапана зависит от показаний датчика температуры масла 8 на входе в двигатель.An example implementation of this proposal is shown in the drawing. A housing 2 is installed on the inlet pipe of the gas turbine engine 1 with two oil-air heat exchangers mounted in it 3. The heat exchangers are installed in such a way that part of the air flow passing through the engine also passes through the heat exchangers 3, cooling the oil in them. From the engine, oil passes through line 4 to heat exchangers 3, and through line 5 from heat exchangers, the cooled oil is returned to the engine. Pipelines 4 and 5 are connected by a pipe 6 into which an oil bypass valve 7 of variable cross-section is mounted. The valve capacity depends on the readings of the oil temperature sensor 8 at the engine inlet.

Работа системы охлаждения происходит следующим образом. На запуске газотурбинного двигателя и в течение некоторого времени работы на режиме прогрева клапан перепуска полностью открыт и практически все масло из двигателя по трубопроводам 4, 6 и 5 проходит мимо теплообменников 3. По достижении заданного допустимого значения температуры масла на входе в двигатель по показаниям датчика 8 (вручную или автоматически) клапан перепуска 7 начинает прикрываться, и часть масла проходит через теплообменники 3. При увеличении количества тепла, подводимого к маслу в двигателе, клапан 7 по сигналу датчика 8 продолжает прикрываться, увеличивая долю масла, проходящего через теплообменники. При полностью закрытом клапане перепуска все масло проходит через теплообменники.The operation of the cooling system is as follows. At the start of the gas turbine engine and for some time in the warm-up mode, the bypass valve is fully open and almost all the oil from the engine passes through the heat exchangers through pipelines 4, 6 and 5 3. Upon reaching the set permissible temperature of the oil at the engine inlet according to the sensor 8 (manually or automatically) the bypass valve 7 starts to hide itself, and part of the oil passes through the heat exchangers 3. When the amount of heat supplied to the oil in the engine increases, the valve 7 by the signal of the sensor 8 pro olzhaet be covered by increasing the proportion of oil flowing through the heat exchangers. With the bypass valve fully closed, all oil passes through the heat exchangers.

Осуществление данного предложения, в частности, решает проблему охлаждения масла при создании мобильных газоструйных установок на автомобильном шасси, предназначенных для очистки от снега, льда и пыли взлетнопосадочных полос, дорог, автодромов струей выходящего из сопла газа. Очень громоздкие и тяжелые АВОМы здесь неприменимы. Маслотопливные теплообменники чаще всего неэффективны из-за недостаточного расхода топлива. Предлагаемая конструкция не имеет указанных недостатков и легко реализуется, несущественно влияя на габариты установки.The implementation of this proposal, in particular, solves the problem of oil cooling during the creation of mobile gas-jet installations on a car chassis, designed to clean runways, roads, circuits from snow, ice and dust from a gas jet. Very bulky and heavy AVOMs are not applicable here. Oil-fuel heat exchangers are most often inefficient due to insufficient fuel consumption. The proposed design does not have these drawbacks and is easily implemented, insignificantly affecting the dimensions of the installation.

Claims

An air-cooled oil cooling system for a ground-based gas turbine engine, including an air flow source, an oil-air heat exchanger, an oil supply pipe to the heat exchanger, an oil drain pipe from the heat exchanger, an oil temperature measuring sensor at the engine inlet, characterized in that the heat exchanger is installed at the entrance to the gas turbine engine so that the engine compressor is the air flow source for the heat exchanger, and the oil supply and exhaust pipelines are interconnected th bypass pipeline with a valve of variable section mounted in it, controlled by a signal from a sensor for measuring the temperature of the oil at the engine inlet.