RU2319024C1 - Gas turbine locomotive - Google Patents

Gas turbine locomotive Download PDF

Info

Publication number
RU2319024C1
RU2319024C1 RU2006125250/06A RU2006125250A RU2319024C1 RU 2319024 C1 RU2319024 C1 RU 2319024C1 RU 2006125250/06 A RU2006125250/06 A RU 2006125250/06A RU 2006125250 A RU2006125250 A RU 2006125250A RU 2319024 C1 RU2319024 C1 RU 2319024C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas turbine
power plant
turbine
gas
locomotive
Prior art date
Application number
RU2006125250/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2006125250/06A priority Critical patent/RU2319024C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2319024C1 publication Critical patent/RU2319024C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine locomotives.
SUBSTANCE: power plant of gas-turbine locomotive contains gas-turbine engine at output of which free turbine is mounted and at its output, exhaust device is installed. Gas-turbine engine and free turbine are installed on frame in container provided with cooling system combined with system to adjust radial clearances in gas-turbine engine and/or free turbine, and with fire-fighting system.
EFFECT: improved starting, increased economy of gas turbine locomotive.
3 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может применяться в качестве силовой установки газотурбовоза, т.е локомотива, созданного на базе газотурбинного двигателя.The invention relates to railway transport and can be used as a power plant for a gas turbine locomotive, i.e., a locomotive based on a gas turbine engine.

Известна силовая установка по патент РФ на изобретению №2137617, эта установка имеет жидкостную систему охлаждения и вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха.Known power plant according to the patent of the Russian Federation on the invention No. 2137617, this installation has a liquid cooling system and a fan to create a flow of cooling air.

Известна силовая установка по патенту РФ №212418, которая содержит газотурбинный двигатель, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель с силовой турбиной, и обводной канал, который соединяет газовый тракт между турбинами и перед свободной турбиной.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 212418, which contains a gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a power turbine, and a bypass channel that connects the gas path between the turbines and in front of the free turbine.

Недостатком этой силовой установки является плохие характеристики его запуска, конкретно большое время запуска. Это связано с тем, что газодинамическое сопротивление свободной турбины имеет значительную величину и мощности стартера недостаточно для одновременной раскрутки нескольких газотурбинных двигателей и свободной турбины, с которой отбирается мощность на трансмиссиию.The disadvantage of this power plant is the poor performance of its launch, specifically the long launch time. This is due to the fact that the gasdynamic resistance of a free turbine is significant and the starter power is not enough to simultaneously spin up several gas turbine engines and a free turbine, from which power is taken to the transmission.

Известна газотурбинная силовая установка по патенту РФ на изобретение №2189477, прототип, которая содержит модули газогенератора, газотурбинного привода и выхлопа, соединенные между собой.Known gas turbine power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2189477, a prototype that contains modules of a gas generator, gas turbine drive and exhaust, interconnected.

Недостатки: низкий уровень безопасности вследствие отсутствия системы пожаротушения, мероприятий по снижению уровня шума, вибраций, высокая температура поверхности установки, плохие эргономические свойства, неудобство в эксплуатации, возможность повреждения при транспортировке изделия к месту эксплуатации.Disadvantages: low safety level due to the absence of a fire extinguishing system, measures to reduce noise, vibration, high surface temperature of the installation, poor ergonomic properties, inconvenience in operation, the possibility of damage during transportation of the product to the place of operation.

Задачи создания изобретения - обеспечение безопасности обслуживания силовой установки, снижение шума и вибраций.The objectives of the invention are to ensure the safety of maintenance of the power plant, reducing noise and vibration.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что силовая установка газотурбовоза, содержащая, газотурбинный двигатель, на выходе из которого установлена свободная турбина, на выходе из которой установлено выхлопное устройство, отличается тем, что газотурбинный двигатель и свободная турбина установлены на раме в контейнере, имеющем систему охлаждения, совмещенную с системой регулирования радиальных зазоров в газотурбинном двигателе и/или в свободной турбине и с системой пожаротушения. Контейнер выполнен из двух частей и имеет продольный разъем и люки для осмотра и замены агрегатов, а рама прикреплена к нижней части контейнера. Силовая установка содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником. Электрогенератор может быть расположен на входе в газотурбинный двигатель или на выходе из силовой турбины. Контейнер выполнен из двух частей: верхней и нижней, передняя часть рамы жестко прикреплена к нижней части контейнера, а задняя - к прикреплена с возможностью осевого перемещения. Контейнер облицован внутри и/или снаружи теплозвукоизоляционным материалом. Силовая установка выполнена модульной конструкцииThe solution to these problems was achieved due to the fact that the power plant of a gas turbine locomotive containing a gas turbine engine, at the outlet of which a free turbine is installed, at the outlet of which an exhaust device is installed, characterized in that the gas turbine engine and a free turbine are mounted on a frame in a container having cooling system combined with a radial clearance control system in a gas turbine engine and / or in a free turbine and with a fire extinguishing system. The container is made of two parts and has a longitudinal connector and hatches for inspection and replacement of units, and the frame is attached to the bottom of the container. The power plant contains an oil cooling system with an oil-air heat exchanger. The generator may be located at the entrance to the gas turbine engine or at the outlet of the power turbine. The container is made of two parts: the upper and lower, the front of the frame is rigidly attached to the lower part of the container, and the rear to is attached with the possibility of axial movement. The container is lined with heat and sound insulating material inside and / or outside. The power plant is made in a modular design

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Для реализации изобретения достаточно применения известных узлов и деталей, ранее разработанных и реализованных в машиностроении.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, as evidenced by patent research. To implement the invention, it is sufficient to use well-known components and parts previously developed and implemented in mechanical engineering.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...14, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 14, where:

на фиг.1 приведена первая схема силовой установки газотурбовоза без перепуска,figure 1 shows the first diagram of the power plant of a gas turbine locomotive without bypass,

на фиг.2 схема регулирования радиальных зазоров,figure 2 diagram of the regulation of radial clearances,

на фиг.3 приведена схема компрессораfigure 3 shows a diagram of the compressor

на фиг.4...6 приведена схема охлаждения масла,figure 4 ... 6 shows a diagram of oil cooling,

на фиг.7 приведена турбина и свободная турбина с расположением электрогенератора на выходе из свободной турбины,Fig.7 shows a turbine and a free turbine with the location of the generator at the outlet of the free turbine,

на фиг.8 приведена схема турбины и свободной турбины с расположением электрогенератора на входе в ГТД,on Fig shows a diagram of a turbine and a free turbine with the location of the generator at the entrance to the gas turbine engine,

на фиг.9 приведена схема компрессора с расположением электрогенератора на входе в ГТД,figure 9 shows a diagram of the compressor with the location of the generator at the entrance to the gas turbine engine,

на фиг.10 и 11 приведена конструкция контейнера,figure 10 and 11 shows the design of the container,

на фиг.12 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбины высокого давления,on Fig shows a diagram of the power plant of a gas turbine with bypass due to the high pressure turbine,

на фиг.13 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбины высокого давления и из-за турбины среднего давления,Fig.13 shows a diagram of the power plant of a gas turbo locomotive with bypass due to the high pressure turbine and due to the medium pressure turbine,

на фиг.14 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбин высокого давления, среднего давления и низкого давления,on Fig shows a diagram of the power plant of a gas turbine with bypass due to high pressure turbines, medium pressure and low pressure,

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит газотурбинный двигатель ГТД 1 и свободную турбину 2, установленную на выходе из ГТД 1. Полость на выходе из свободной турбины 2 образована корпусом свободной турбины 3. На выходе из свободной турбины установлено выхлопное устройство 4.The proposed technical solution (Fig. 1) comprises a gas turbine engine GTE 1 and a free turbine 2 installed at the exit of the gas turbine engine 1. A cavity at the exit of the free turbine 2 is formed by the body of the free turbine 3. An exhaust device 4 is installed at the exit of the free turbine.

Газотурбинный двигатель 1 содержит входное устройство 5, компрессор 6, камеру сгорания 7, имеющую систему топливоподачи 8 и топливный насос 9, и турбину 10.The gas turbine engine 1 comprises an input device 5, a compressor 6, a combustion chamber 7 having a fuel supply system 8 and a fuel pump 9, and a turbine 10.

К свободной турбине 2 подсоединен электорогенератор 11, который посредством электрических связей 12 через коммутатор 13 соединен с приводными электрическими двигателями 14, которые, в свою очередь, связаны с приводными колесными парами 15. С одним из роторов ГТД 1, предпочтительно с ротором третьего каскада ГТД 1, через вал 16 соединен вспомогательный дизель 17, предназначенный для маневрирования газутурбовоза и для запуска ГТД 1. К вспомогательному дизелю 17 подключен вспомогательный электрогенератор 18, предназначенный для маневрирования газотурбовоза. Соединительные муфты вспомогательного дизеля 17 на фиг.1 не показаны. Электрическими связями 12 вспомогательный электрогенератор 18 через коммутатор 13 имеет возможность соединяться с электродвигателями 14.An electric generator 11 is connected to a free turbine 2, which, through electrical connections 12 through a switch 13, is connected to drive electric motors 14, which, in turn, are connected to drive wheel pairs 15. With one of the rotors of the turbine engine 1, preferably with the rotor of the third stage of the turbine engine 1 , through the shaft 16 is connected an auxiliary diesel engine 17, designed for maneuvering a gas turbine locomotive and for starting a gas turbine engine 1. An auxiliary electric generator 18, designed for maneuvering gas, is connected to the auxiliary diesel engine 17 rbovoza. Couplings auxiliary diesel 17 in figure 1 is not shown. By electrical connections 12, the auxiliary generator 18 through the switch 13 has the ability to connect with electric motors 14.

Компрессор 6 (фиг.1) состоит из каскада компрессора низкого давления 19, каскада компрессора среднего давления 2 и каскада компрессора высокого давления 21. Турбина 10 состоит из турбины высокого давления 22, турбины среднего давления 23 и турбины низкого давления 24. Свободная турбина 2 состоит из регулируемого направляющего аппарата 25 с приводом регулирования 26 и рабочего колеса свободной турбины 27.Compressor 6 (Fig. 1) consists of a cascade of a low-pressure compressor 19, a cascade of a medium-pressure compressor 2 and a cascade of a high-pressure compressor 21. The turbine 10 consists of a high-pressure turbine 22, a medium-pressure turbine 23, and a low-pressure turbine 24. A free turbine 2 consists of from an adjustable guide apparatus 25 with a control drive 26 and an impeller of a free turbine 27.

В схеме регулирования силовой установки предусмотрен, по крайней мере, один датчик оборотов 28 и блок управления 29, соединенные электрическими связями.The power plant control circuit provides at least one speed sensor 28 and a control unit 29 connected by electrical connections.

ГТД 1 имеет наружный корпус 30, температура которого может достигать 100...130°С, что небезопасно при обслуживании. Кроме того, на поверхности наружного корпуса 10 размещены агрегаты управления и регулирования, доступ к которым без крайней необходимости нежелателен. Также при транспортировке силовой установки с завода-изготовителя к заказчику эти агрегаты могут быть повреждены. Для устранения этих недостатков силовая установка установлена в контейнер 31. Для обслуживания агрегатов предусмотрены закрывающиеся люки 32. ГТД 1 установлен в контейнере 31 на раме 33. Передняя часть рамы 331 жестко прикреплена к нижней части контейнера, а задняя часть 332 закреплена с возможностью осевого перемещения для компенсации температурных расширений.GTE 1 has an outer casing 30, the temperature of which can reach 100 ... 130 ° C, which is unsafe during maintenance. In addition, on the surface of the outer casing 10 there are control and regulation units, access to which is absolutely undesirable. Also, when transporting the power plant from the manufacturer to the customer, these units can be damaged. To eliminate these drawbacks powerplant installed in the container 31. For maintenance units are provided closing the hatches 32. The CCD 1 is mounted in a container 31 on the frame 33. The front portion 33 of the frame 1 is rigidly secured to the bottom of the container, and the rear portion 33 2 is fixed axially movements to compensate for thermal expansions.

Предусмотрена система охлаждения внешнего корпуса 30 и корпуса свободной турбины 4, совмещенная с системой регулирования радиальных зазоров и с системой пожаротушения (фиг.2).A cooling system is provided for the outer casing 30 and the casing of the free turbine 4, combined with a radial clearance control system and with a fire extinguishing system (FIG. 2).

Оригинальной особенностью силовой установки является то, что она оборудована системой охлаждения ГТД 1 и свободной турбины 2, совмещенной с системой регулирования радиальных зазоров и пожаротушения. Все эти системы имеют выход охлаждающего воздуха и инертного газа, применяемого при тушении очага возгорания внутрь контейнера Эта система содержит систему подачи охлаждающего воздуха 34, систему сброса воздуха 35 и датчик температуры воздуха 36, соединенный электрической связью с блоком управления 29. (фиг.2). Система подачи охлаждающего воздуха 34 содержит кольцевой коллектор 37 с отверстиями «Б». К полости за первой ступенью первого каскада компрессора подключен трубопровод отбора воздуха 38 с регулятором расхода воздуха 39, к выходу которого подключен трубопровод 40, соединяющий этот регулятор с кольцевым коллектором 37. Кольцевой коллектор имеет отверстия «Б» по всей окружности для обеспечения равномерного охлаждения корпуса ГТЛ 1 и свободной турбины 2, для равномерного регулирования радиальными зазорами в ГТД 1 и в свободной турбине между торцами лопаток компрессора и турбины и корпусами ГТД и свободной турбины. К кольцевому коллектору 38 подключена система пожаротушения 41, представляющая собой трубопровод подачи инертного газа и противопожарный клапан. (Противопожарный клапан на фиг.1...14 не показан). Противопожарная система также содержит внутри контейнера датчики пожара (на фиг.1...14 они также не показаны).An original feature of the power plant is that it is equipped with a gas turbine engine cooling system 1 and a free turbine 2, combined with a radial clearance and fire extinguishing system. All these systems have an exit of cooling air and inert gas used to extinguish a fire source inside a container. This system contains a cooling air supply system 34, an air discharge system 35, and an air temperature sensor 36 connected by electrical connection to the control unit 29. (Fig. 2) . The cooling air supply system 34 comprises an annular manifold 37 with holes “B”. An air intake pipe 38 with an air flow regulator 39 is connected to the cavity behind the first stage of the compressor’s first stage, an outlet 40 is connected to the outlet, connecting this regulator to the annular collector 37. The annular collector has openings “B” around the entire circumference to ensure uniform cooling of the GTL case 1 and free turbine 2, for uniform regulation of the radial clearances in the turbine engine 1 and in the free turbine between the ends of the compressor blades and the turbine and the bodies of the turbine engine and the free turbine. A fire extinguishing system 41 is connected to the annular manifold 38, which is an inert gas supply pipe and a fire damper. (The fire damper is not shown in FIGS. 1 ... 14). The fire system also contains fire sensors inside the container (they are not shown in FIGS. 1 ... 14 either).

Совмещение функций трех важных систем позволяет не только уменьшить количество деталей и узлов, например использовать один кольцевой коллектор вместо трех, но и упростить систему и повысить ее надежность. Также это позволит уменьшить вес силовой установки и ее себестоимость при изготовлении. Кроме того, улучшится и упростится управление и обслуживание силовой установки и при эксплуатации и в ремонте. Регулирование радиальных зазоров позволит увеличить КПД силовой установки на 2...3% на всех режимах.Combining the functions of three important systems can not only reduce the number of parts and assemblies, for example, use one ring collector instead of three, but also simplify the system and increase its reliability. This will also reduce the weight of the power plant and its cost in manufacturing. In addition, the management and maintenance of the power plant will be improved and simplified during both operation and repair. Regulation of radial clearances will increase the power plant efficiency by 2 ... 3% in all modes.

Кроме того, применение регулятора расхода воздуха 39 позволит корректировать летний и зимний режим работы силовой установки, например при эксплуатации силовой установки при отрицательных температурах расход отбираемого воздуха можно уменьшить в несколько раз, это позволит дополнительно повысить КПД установки на 2,2...2,7% по расчетам. Это объясняется тем, что необходимость в охлаждении корпуса ГТД практически отпадает, а для уменьшения радиального зазора необходимо меньше воздуха, а уменьшение отбора воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора увеличивает расход продуктов сгорания через турбину и свободную турбину и, как следствие, КПД установки.In addition, the use of an air flow regulator 39 will allow you to adjust the summer and winter modes of operation of the power plant, for example, when operating the power plant at negative temperatures, the flow rate of sampled air can be reduced several times, this will further increase the efficiency of the installation by 2.2 ... 2, 7% estimated. This is explained by the fact that the need for cooling the GTE case is practically eliminated, and less air is needed to reduce the radial clearance, and a decrease in air extraction due to intermediate compressor stages increases the consumption of combustion products through the turbine and free turbine and, as a result, the efficiency of the installation.

Внутренняя или внешняя поверхности контейнера должны быть покрыты теплозвукоизолирующим материалом, например асбестом или минеральной ватой. При этом следует использовать негорючие материалы.The inner or outer surfaces of the container must be covered with heat and sound insulating material, such as asbestos or mineral wool. Non-combustible materials should be used.

Применение этих мероприятий позволит:The application of these measures will allow:

- уменьшить шум,- reduce noise,

- снизить температуру поверхности контейнера и уменьшить расход воздуха, отбираемого для охлаждения ГТД и свободной турбины,- reduce the surface temperature of the container and reduce the flow of air taken to cool the gas turbine engine and a free turbine,

- обеспечить пожаробезопасность силовой установки.- ensure fire safety of the power plant.

Кроме того, контейнер предохраняет от повреждений и атмосферных осадков силовую установку газобурбовоза при ее транспортировке с завода-изготовителя к месту монтажа на локомотив для эксплуатации. Рама крепится своей передней частью к нижней части контейнера жестко, при этом поворот или перемещение передней точки крепления недопустимо, т.к. это приведет к отклонению вектора тяги выхлопного устройства, перекосу валов ГТД и свободной турбины, что отрицательно скажется на работе муфты. Задняя часть рамы должна крепиться с возможностью осевого перемещения для компенсации температурного расширения деталей ГТД, в первую очередь, корпуса.In addition, the container protects the gas turbine locomotive powerplant from damage and atmospheric precipitation during its transportation from the manufacturer to the installation site on the locomotive for operation. The frame is fixed with its front to the bottom of the container rigidly, while turning or moving the front attachment point is unacceptable, because this will lead to a deviation of the exhaust device thrust vector, distortion of the gas turbine engine shafts and a free turbine, which will negatively affect the operation of the coupling. The rear part of the frame should be mounted with the possibility of axial movement to compensate for the thermal expansion of the parts of the gas turbine engine, primarily the case.

Компрессор (фиг.3) содержит направляющие аппараты первой ступени компрессора 42, рабочие колеса первой ступени компрессора 43, установленные на дисках компрессора первой ступени 44 на валу первой ступени компрессора 45. Вторая ступень компрессора содержит направляющие аппараты второй ступени компрессора 46, рабочие колеса второй ступени компрессора 47, установленные на дисках второй ступени компрессора 48, которые, в свою очередь, установлены на промежуточных валах 49. Далее установлены направляющие лопатки третьей ступени компрессора 50, потом рабочие колеса третьей ступени компрессора 51, установленные на дисках третьего каскада компрессора 52, установленных, в свою очередь, на внутреннем валу 53. (фиг.3).The compressor (figure 3) contains the guiding devices of the first stage of the compressor 42, the impellers of the first stage of the compressor 43 mounted on the disks of the compressor of the first stage 44 on the shaft of the first stage of the compressor 45. The second stage of the compressor contains the guiding devices of the second stage of the compressor 46, the impellers of the second stage compressor 47 mounted on the disks of the second stage of the compressor 48, which, in turn, are installed on the intermediate shafts 49. Next, guide vanes of the third stage of the compressor 50 are installed, then the impellers of the third stage of the compressor 51, mounted on the disks of the third stage of the compressor 52, installed, in turn, on the inner shaft 53. (figure 3).

Силовая установка оборудована системой охлаждения масла на всех опорах (фиг.4...6) и содержит систему подачи масла 54 и систему отвода масла 55. Кроме того, система охлаждения масла содержит масловоздушный теплообменник 56, подключенный к системе отвода масла 55, маслонасос 57, привод маслонасоса 58, датчик температуры масла 59, систему подачи воздуха 60, вентилятор 61 и трубопровод сбора 62. Система подачи воздуха 60 может работать по двум вариантам: от скоростного напора воздуха при движении газотурбовоза и от вентилятора 61.The power plant is equipped with an oil cooling system on all supports (Figs. 4 ... 6) and contains an oil supply system 54 and an oil drainage system 55. In addition, the oil cooling system includes an air-oil heat exchanger 56 connected to an oil drainage system 55, an oil pump 57 , oil pump drive 58, oil temperature sensor 59, air supply system 60, fan 61 and collection pipe 62. The air supply system 60 can operate in two ways: from a high-pressure air pressure when moving a gas turbine and from a fan 61.

Система охлаждения масла может быть оборудована заслонкой воздуха 63, установленной перед вентилятором 61 (фиг.5).The oil cooling system can be equipped with an air damper 63 installed in front of the fan 61 (figure 5).

Если в качестве топлива для ГТД 1 применен сжиженный природный газ СПГ, то может быть применен топливовоздушный теплообменник 64, установленный перед вентилятором 61 (фиг.6).If liquefied natural gas LNG is used as fuel for gas turbine engine 1, then an air-fuel heat exchanger 64 installed in front of fan 61 can be used (Fig. 6).

Турбина ГТД (фиг.7) содержит сопловой аппарат турбины высокого давления 65, рабочее колесо первой ступени турбины 66, установленное на диске турбины 67, сопловой аппарат турбины среднего давления 68, рабочее колесо турбины среднего давления 69, установленные на дисках турбин среднего давления 70, сопловой аппарат турбины низкого давления 71, рабочие колесо (колеса) турбины низкого давления 72, установленные на дисках турбины низкого давления 73, заднюю опору 74.The turbine engine of the turbine engine (Fig. 7) comprises a nozzle apparatus for a high-pressure turbine 65, an impeller of a first stage of a turbine 66 mounted on a disk of a turbine 67, a nozzle apparatus for a medium-pressure turbine 68, an impeller for a medium-pressure turbine 69 mounted on medium-pressure turbine disks 70, nozzle apparatus of the low pressure turbine 71, impeller (wheels) of the low pressure turbine 72 mounted on the disks of the low pressure turbine 73, rear support 74.

Свободная турбина 2 содержит одно или несколько рабочих колес свободной турбины 74 с диском (дисками) 27, которое (которые) установлены на валу свободной турбины 76, соединенном с валом электрогенератора 77 (фиг.9).A free turbine 2 contains one or more impellers of a free turbine 74 with a disk (s) 27, which (which) are mounted on a shaft of a free turbine 76 connected to the shaft of an electric generator 77 (Fig. 9).

Контейнер 31 (фиг.10 и 11) предпочтительно выполнить из двух частей: верхней 78 и нижней 79 со стыком «Г».The container 31 (FIGS. 10 and 11) is preferably made of two parts: the upper 78 and the lower 79 with the joint "G".

Силовая установка может содержать один из трех обводных каналов, или два из них, или все три в общей компоновке, т.е. всего возможны семь вариантов исполнения. В заявке в дальнейшем описаны 4 варианта, первый из которых (без перепуска) приведен на фиг.1.The power plant may contain one of three bypass channels, or two of them, or all three in a common layout, i.e. There are seven possible options. The application further describes 4 options, the first of which (without bypass) is shown in figure 1.

Второй вариант (фиг.12) содержит обводной канал 80, который соединяет выход из турбины среднего давления с выходом из свободной турбины 2. Этот обводной канал содержит регулятор расхода высокого давления 81 с приводом 82.The second option (Fig) contains a bypass channel 80, which connects the output of the medium pressure turbine with the output of the free turbine 2. This bypass channel contains a high pressure flow controller 81 with the drive 82.

Обводной канал среднего давления 83 (фиг.13) соединяет выход из турбины среднего давления с выходом их свободной турбины 2. В линии этого обводного канала установлен регулятор среднего давления 84 с приводом 85.The medium pressure bypass channel 83 (Fig. 13) connects the medium pressure turbine exit to the output of their free turbine 2. An average pressure regulator 84 with a drive 85 is installed in the line of this bypass channel.

Обводной канал низкого давления 86 (фиг.14) соединяет выход турбины низкого давления с выходом из свободной турбины 2 и содержит регулятор низкого давления 87 с приводом 88.The low pressure bypass channel 86 (Fig. 14) connects the output of the low pressure turbine to the output of the free turbine 2 and comprises a low pressure regulator 87 with a drive 88.

При запуске силовой установки электрический сигнал подается с системы управления 29 на вспомогательный дизель 17, выполняющий функцию стартера (фиг.1), и на топливный насос 9. Вспомогательный дизель 17 раскручивает ротор высокого давления т.е внешний вал 53 с компрессором второго каскада 6 и турбиной низкого давления 8. Мощность вспомогательного дизеля 17 тратится на раскрутку только одного из трех роторов ГТД 1, а именно ротора высокого давления.When starting the power plant, an electrical signal is supplied from the control system 29 to the auxiliary diesel engine 17, which performs the function of a starter (Fig. 1), and to the fuel pump 9. The auxiliary diesel engine 17 spins the high pressure rotor, i.e. the outer shaft 53 with the compressor of the second stage 6 and low pressure turbine 8. The power of the auxiliary diesel 17 is spent on the promotion of only one of the three rotors of the gas turbine engine 1, namely the high pressure rotor.

Когда осуществится запуск газотурбинного двигателя ГТД 1, его обороты достигнут рабочих, что контролируют датчик оборотов 28, блок управления 29 подает сигнал на приводы один или два или три привода 82, 85 и 88, клапаны 81, 84 и 87 закрываются. Раскручиваются роторы среднего и низкого давления и ротор свободной турбины 2.When the gas turbine engine GTE 1 is started, its speed is reached by the workers, which is controlled by the speed sensor 28, the control unit 29 sends a signal to the drives one or two or three drives 82, 85 and 88, the valves 81, 84 and 87 are closed. The rotors of medium and low pressure and the rotor of a free turbine 2 are untwisted.

В результате этого ГТД 1 запускается значительно быстрее, т.к. мощность вспомогательного дизеля, выполняющего функцию стартера, не затрачивается на раскрутку роторов среднего и низкого давления ГТД 1 и на раскрутку ротора свободной турбины 2.As a result of this, GTE 1 starts much faster, because the power of the auxiliary diesel engine, which serves as a starter, is not spent on the promotion of medium and low pressure rotors of the turbine engine 1 and on the promotion of the rotor of a free turbine 2.

Датчики температуры 36 контролируют температуру воздуха на выходе из систем охлаждения и регулирования радиальных зазоров и передают эти данные в блок управления 29. При превышении температуры воздуха на выходе, например, более 95°С, блок управления 29 подает сигнал на привод 40 для открытия регулятора 39. (фиг.2). При температуре ниже 80°С подается сигнал на прикрытие регулятора 39. Это позволяет поддерживать минимальный радиальный зазор между рабочими лопатками и статорами компрессоров, турбин и свободной турбины. КПД силовой установки вследствие этого возрастет на 2...4% по сравнению с лучшими мировыми образцами изделий аналогичного назначения, а расход топлива соответственно уменьшится.Temperature sensors 36 monitor the air temperature at the outlet of the cooling systems and regulate radial clearances and transmit this data to the control unit 29. When the outlet air temperature exceeds, for example, more than 95 ° C, the control unit 29 sends a signal to the actuator 40 to open the controller 39 . (figure 2). At temperatures below 80 ° C, a signal is sent to cover the regulator 39. This allows you to maintain a minimum radial clearance between the blades and stators of compressors, turbines and a free turbine. As a result, the efficiency of the power plant will increase by 2 ... 4% compared with the best world models of products of similar purpose, and fuel consumption will decrease accordingly.

При этом газотурбовоз (локомотив) имеет возможность при движении использовать мощность ГТД 1 в диапазоне от 6 до 40 МВт, по сравнению с максимальной мощностью локомотивов, используемых в РФ 1800 КВт, что позволит достичь скорости 500 км/час и более.At the same time, a gas turbine locomotive (locomotive) has the ability to use GTE 1 power in the range of 6 to 40 MW when driving, compared with the maximum power of locomotives used in the Russian Federation 1800 kW, which will reach a speed of 500 km / h or more.

Регулирование радиального зазора осуществляется за счет охлаждения корпусов компрессора, турбины и свободной турбины 2, при этом диаметр статора D1 уменьшается и зазор δ тоже уменьшается, (это видно на примере регулирования радиального зазора в компрессоре фиг.7).The radial clearance is controlled by cooling the compressor, turbine and free turbine 2 casings, while the diameter of the stator D1 decreases and the gap δ also decreases (this is illustrated by the example of regulating the radial clearance in the compressor of Fig. 7).

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Облегчить (ускорить) запуск силовой установки газотурбовоза.1. To facilitate (accelerate) the launch of a gas turbine locomotive power plant.

2. Повысить надежность силовой установки.2. Improve the reliability of the power plant.

3. Улучшить экономичность установки.3. Improve the efficiency of the installation.

4. Обеспечить безопасность работ.4. Ensure the safety of work.

5. Создать условия для транспортировки.5. Create conditions for transportation.

6. Обеспечить ремонтопригодность.6. Provide maintainability.

Claims (13)

1. Силовая установка газотурбовоза, содержащая газотурбинный двигатель, на выходе из которого установлена свободная турбина, на выходе из которой установлено выхлопное устройство, отличающаяся тем, что газотурбинный двигатель и свободная турбина установлены на раме в контейнере, имеющем систему охлаждения, совмещенную с системой регулирования радиальных зазоров в газотурбинном двигателе и/или в свободной турбине и с системой пожаротушения.1. The power plant of a gas turbine locomotive containing a gas turbine engine, at the outlet of which a free turbine is installed, at the outlet of which an exhaust device is installed, characterized in that the gas turbine engine and a free turbine are mounted on a frame in a container having a cooling system combined with a radial regulation system clearances in a gas turbine engine and / or in a free turbine and with a fire extinguishing system. 2. Силовая установка газотурбовоза по п.1, отличающаяся тем, что контейнер выполнен из двух частей и имеет продольный разъем и люки для осмотра и замены агрегатов, а рама прикреплена к нижней части контейнера.2. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 1, characterized in that the container is made of two parts and has a longitudinal connector and hatches for inspection and replacement of units, and the frame is attached to the bottom of the container. 3. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что контейнер облицован внутри и/или снаружи теплозвукоизоляционным материалом.3. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 1 or 2, characterized in that the container is lined with heat and sound insulating material inside and / or outside. 4. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что передняя часть рамы прикреплена к нижней части контейнера жестко, а задняя - с возможностью осевого перемещения.4. The gas turbine locomotive power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the front of the frame is rigidly attached to the bottom of the container, and the rear is axially movable. 5. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.5. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an oil cooling system with an air-oil heat exchanger. 6. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен на входе в газотурбинный двигатель.6. The power plant of the gas turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the electric generator is located at the entrance to the gas turbine engine. 7. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен на выходе из силовой турбины.7. The gas turbine locomotive power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the electric generator is located at the outlet of the power turbine. 8. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.8. The power plant of the gas turbine according to claim 1 or 2, characterized in that it is made of modular design. 9. Силовая установка газотурбовоза по п.3, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.9. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 3, characterized in that it is made of modular design. 10. Силовая установка газотурбовоза по п.4, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.10. The power plant of a gas turbine according to claim 4, characterized in that it is made of modular design. 11. Силовая установка газотурбовоза по п.5, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.11. The power plant of a gas turbine according to claim 5, characterized in that it is made of modular design. 12. Силовая установка газотурбовоза по п.6, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.12. The power plant of a gas turbine according to claim 6, characterized in that it is made of modular design. 13. Силовая установка газотурбовоза по п.7, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.13. The power plant of a gas turbine according to claim 7, characterized in that it is made of modular design.
RU2006125250/06A 2006-07-13 2006-07-13 Gas turbine locomotive RU2319024C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125250/06A RU2319024C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Gas turbine locomotive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125250/06A RU2319024C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Gas turbine locomotive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2319024C1 true RU2319024C1 (en) 2008-03-10

Family

ID=39280979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125250/06A RU2319024C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Gas turbine locomotive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2319024C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177607U1 (en) * 2017-08-22 2018-03-02 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") GAS TURBINE ENGINE COMPRESSOR HOUSING
RU2783309C1 (en) * 2021-12-27 2022-11-11 Александр Иванович Сурский Method for major repair of the fuel supply system of a gas turbine set
CN116557349A (en) * 2023-05-18 2023-08-08 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所 Double-layer staggered type compressor casing processing structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177607U1 (en) * 2017-08-22 2018-03-02 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") GAS TURBINE ENGINE COMPRESSOR HOUSING
RU2783309C1 (en) * 2021-12-27 2022-11-11 Александр Иванович Сурский Method for major repair of the fuel supply system of a gas turbine set
CN116557349A (en) * 2023-05-18 2023-08-08 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所 Double-layer staggered type compressor casing processing structure
CN116557349B (en) * 2023-05-18 2024-05-17 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所 Double-layer staggered type compressor casing processing structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10927763B2 (en) Conditioned low pressure compressor compartment for gas turbine engine
RU2550371C2 (en) Method of gas turbine operation, cooling system of gas turbine and gas turbine with such system
CN101709673B (en) Device and method used for cooling gas turbine
CA2797209C (en) Cooling system for gas turbine load coupling
US20130091850A1 (en) Method and system for reducing hot soakback
US20130318965A1 (en) Supercharged Combined Cycle System With Air Flow Bypass To HRSG And Hydraulically Coupled Fan
JP2002530562A (en) Ramjet engine for power generation
US20140020394A1 (en) System and method for turbomachine housing ventilation
RU2319024C1 (en) Gas turbine locomotive
RU2322588C1 (en) Gas-turbine engine
CN105386876A (en) Combined cycle power plant
RU2312239C1 (en) Power plant of gas-turbine locomotive
RU2324064C1 (en) Energy gas-turbine power plant
RU2392465C2 (en) Cooling method of gas turbine engines at emergency (abrupt) shutdown of power plants
RU2308383C1 (en) Locomotive power unit on base of two-shaft gas-turbine engine
US2730863A (en) Gaseous fuel turbine power plant having parallel connected compressors
RU2374105C1 (en) Gas turbine locomotive and its power plant
US9599023B2 (en) Ventilation of an accessory gear box, and turbojet engine comprising such a gear box
RU2374468C1 (en) Gas turbine for gas-compressor plant
KR101204078B1 (en) Cooling apparatus of variable turbine vane driving system
RU2363604C1 (en) Gas turbine locomotive and its power plant
RU68069U1 (en) INTELLIGENT INTEGRATED SAFETY SYSTEM FOR GAS-TURBINE POWER INSTALLATION
RU2392461C1 (en) Power plant of nuclear gas turbine locomotive
RU2334114C1 (en) Gas turbine vehicle propulsion unit
RU2380249C2 (en) Gas turbine locomotive