RU2344302C2 - Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air - Google Patents

Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air Download PDF

Info

Publication number
RU2344302C2
RU2344302C2 RU2007100625/06A RU2007100625A RU2344302C2 RU 2344302 C2 RU2344302 C2 RU 2344302C2 RU 2007100625/06 A RU2007100625/06 A RU 2007100625/06A RU 2007100625 A RU2007100625 A RU 2007100625A RU 2344302 C2 RU2344302 C2 RU 2344302C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
unit
cleaning
cleaning device
complex
Prior art date
Application number
RU2007100625/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007100625A (en
Inventor
Лев Гдалиевич Кореневский (RU)
Лев Гдалиевич Кореневский
Александр Вольфович Фишер (RU)
Александр Вольфович Фишер
Борис Исаакович Юдовин (RU)
Борис Исаакович Юдовин
Original Assignee
Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ")
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 Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ") filed Critical Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ")
Priority to RU2007100625/06A priority Critical patent/RU2344302C2/en
Publication of RU2007100625A publication Critical patent/RU2007100625A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2344302C2 publication Critical patent/RU2344302C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: motors and pumps.
SUBSTANCE: invention is related to the field of power engineering, in particular, to gas cleaning devices for cleaning of air taken from atmosphere and its preparation for supply to compressor of gas turbine plant. Complex air cleaning device for gas turbine plant cycle air comprises the following components serially installed downstream air flow suction: weather protection visor, two-section air heating device, unit of inertial cleaning, dust exhaust fans, unit of fine purification comprising air filters, bypass unit comprising bypass valves, noise killer unit connected to compressor inlet nozzle via transient air duct. Downstream weather protection visor and air flow suction, vertical shaft is installed, and weather protection visor is equipped with separating partition. Unit of inertial cleaning, air filters of fine purification, bypass unit and noise killer unit are installed beyond vertical shaft limits, parallel to its lower portion, forming horizontal section of complex air cleaning device. Lower part of vertical shaft comprises turn at 90° with radius equal to 0.30-0.35 of complex air cleaning device horizontal section height. Upstream unit of inertial cleaning, buffer section is provided with length of 0.2-0.3 of complex air cleaning device horizontal section height.
EFFECT: higher reliability of equipment operation due to reduction of inlet non-uniformity and hydraulic resistance of the whole air intake section, and also improvement of its maintenance and repair conditions.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для подготовки атмосферного воздуха перед подачей его в турбокомпрессор газотурбинной установки (ГТУ). Изобретение может быть использовано применительно к осевым компрессорам ГТУ, а также для воздушных турбокомпрессоров, работающих в различных климатических зонах в металлургии, химии, энергетике и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of energy, in particular to devices for the preparation of atmospheric air before feeding it to a turbocompressor of a gas turbine installation (GTU). The invention can be used in relation to axial compressors of gas turbines, as well as for air turbochargers operating in various climatic zones in metallurgy, chemistry, energy and other industries.

Находящиеся в атмосферном воздухе частицы промышленной и природной пыли, попадая в проточную часть компрессора, вызывают образование отложений в газовоздушном тракте ГТУ и эрозию проточной части компрессоров. Вследствие эрозии происходит профильный износ и подрез лопаток, в 2-4 раза уменьшающий ресурс их работы, что снижает эффективность, надежность и моторесурс энергоустановки в целом.Particles of industrial and natural dust in atmospheric air entering the compressor flow path cause deposits in the gas-air path of the gas turbine unit and erosion of the compressor flow path. Due to erosion, profile wear and undercutting of the blades occurs, 2-4 times reducing the resource of their work, which reduces the efficiency, reliability and life of the power plant as a whole.

Одним из главных факторов, влияющих на интенсивность износа проточной части, является концентрация взвешенных в потоке частиц. Разрушающее воздействие запыленного потока прямо пропорционально концентрации пыли в нем.One of the main factors affecting the wear rate of the flow part is the concentration of particles suspended in the stream. The destructive effect of a dusty stream is directly proportional to the concentration of dust in it.

Как показывают многочисленные исследования российских и зарубежных ученых, в тонком приземном слое атмосферы концентрация пыли в степенной зависимости уменьшается с ростом расстояния от земной поверхности. Так, по данным института газовой промышленности «ВостокГИПРОгаз» уменьшение концентрации пыли с высотой описывается уравнением: Кн=а·Н-1,6·в, где Кн - концентрация пыли, мг/м3, Н - расстояние до земной поверхности, м, «а» и «в» - постоянные, имеющие разное значение для разных видов почв. Начиная с высот 6-10 м уменьшение запыленности с высотой становится (по абсолютным значениям) незначительным. Некоторые зарубежные специалисты придерживаются того мнения, что в пределах приземного слоя толщиной 10-15 м с увеличением высоты воздухозабора на каждые 3 м запыленность падает в два раза.As numerous studies of Russian and foreign scientists show, in a thin surface layer of the atmosphere, the dust concentration in a power-law dependence decreases with increasing distance from the earth's surface. So, according to the VostokGIPROgaz Institute of Gas Industry, a decrease in dust concentration with height is described by the equation: K n = a · N -1.6 · v , where K n is the dust concentration, mg / m 3 , N is the distance to the earth’s surface, m, “a” and “c” are constants having different meanings for different types of soils. Starting from heights of 6–10 m, the decrease in dust content with height becomes (in absolute terms) insignificant. Some foreign experts are of the opinion that within the surface layer of a thickness of 10-15 m with an increase in the height of the air intake for every 3 m, dust content drops by half.

Основываясь на этих данных, подавляющее большинство фирм-разработчиков и поставщиков комплексных воздухоподготовительных устройств (КВОУ) принимают нижнюю точку воздухозабора на отметке 6,000 и более.Based on these data, the vast majority of developers and suppliers of integrated air preparation devices (CLE) take the lowest point of air intake at around 6,000 or more.

Современные газотурбинные двигатели большей частью являются конвертированными вариантами хорошо отработанных высокоэкономичных авиационных двигателей, устанавливаемых в индивидуальных укрытиях на бесподвальных фундаментах. Осевые компрессоры конвертируемых двигателей способны обеспечить экономичную и надежную работу ГТУ при условии поступления на вход равномерного осевого потока.Modern gas turbine engines for the most part are converted versions of well-developed highly economical aircraft engines installed in individual shelters on basements. Axial compressors of convertible engines are capable of providing economical and reliable operation of gas turbine engines provided that a uniform axial flow arrives at the inlet.

Необходимость организации воздухозабора на отметке выше «6.000» при расположении оси агрегата в диапазоне отметок 1.500-2.500 вызывает к жизни в составе КВОУ участок снижения или поворотный участок, который, как правило, располагается непосредственно перед входом в проточную часть.The need to organize an air intake above “6.000” when the unit axis is in the range of 1.500–2.500 marks brings to life a reduction section or a turning section, which, as a rule, is located directly in front of the entrance to the flow part.

Ведущие поставщики КВОУ [в России: ВНИИГАЗ, ООО «Самара Авиагаз», ОАО «КМПО»(Казань), НПФ «НЕВТУРБОТЕСТ»…, в промышленно-развитых странах фирмы: ABB STAL (Швеция), AAF (США), GE (General Electric Company USA, BB Kraftwerke Berlin GbmH (Германия), Donaldson (Дания), EMW filtertechnik (Германия), NORDIC AIR FILTRATIONF (Дания)] предлагают потребителям следующие типовые конструкции КВОУ:Leading suppliers of KVOU [in Russia: VNIIGAZ, Samara Aviagaz LLC, KMPO OJSC (Kazan), NPV NEVTURBOTEST ..., in industrialized countries: ABB STAL (Sweden), AAF (USA), GE (General Electric Company USA, BB Kraftwerke Berlin GbmH (Germany), Donaldson (Denmark), EMW filtertechnik (Germany), NORDIC AIR FILTRATIONF (Denmark)] offer consumers the following typical KVOU designs:

- КВОУ контейнерного типа с односторонним всасыванием или двустороннего всасывания;- KVOU of container type with unilateral absorption or bilateral absorption;

- КВОУ шахтного типа;- KVOU mine type;

- панельного типа (для ГТД большой мощности).- panel type (for gas turbine engines of high power).

Известно комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) для газовых турбин энергетических установок, состоящее из последовательно соединенных между собой блоков: воздухоприемного с устройством подогрева атмосферного воздуха, инерционного жалюзийного сепаратора с вентиляторами отсоса пыли, фильтра тонкой очистки, устройства шумоглушения и переходника, соединяющего КВОУ с патрубком турбокомпрессора ГТУ (Е.И.Михайлов, В.А.Резник, А.А.Кринский. "Комплексные воздухоочистительные устройства для энергетических установок". Л.: Машиностроение, 1978, с.34-49).A comprehensive air-cleaning device (KVOU) for gas turbines of power plants is known, consisting of blocks connected in series: an air intake with a device for heating atmospheric air, an inertial louvre separator with dust exhaust fans, a fine filter, a noise attenuation device and an adapter connecting the KVOU with a turbocompressor pipe GTU (E.I.Mikhailov, V.A. Reznik, A.A.Krinsky. "Integrated air-cleaning devices for power plants". L.: Mashinostr Oenia, 1978, p. 34-49).

Недостатками данного устройства являются повышенное аэродинамическое сопротивление, повышенный уровень шума, неравномерность поля скоростей воздушного потока, повышенный расход электроэнергии вспомогательного оборудования.The disadvantages of this device are the increased aerodynamic drag, increased noise, uneven field of air velocity, increased power consumption of auxiliary equipment.

Известно воздухоочистительное устройство шахтного типа, ВОУ-ЦН100 конструкции ООО «Самара Авиагаз». Устройство состоит из погодного козырька, двухступенчатой системы очистки циклового воздуха, системы подогрева, блока байпасных клапанов, шумоглушителя, поворотного устройства (для перехода от вертикальной части ВОУ к горизонтальной), переходника, опорных конструкций и площадок обслуживания. Устройство поставляется с системой освещения, электрооборудованием, КИП, а в циклонной части ВОУ используются мультициклоны конструкции ВНИИГАЗ. Во второй ступени очистки установлены накопительные компакт-кассеты типа МРК-4+VK-KW1/R производства фирмы EMW (Германия). Батарейные циклоны установлены по четырем наружным сторонам прямоугольной воздухоприемной камеры. Камера разделена перегородками на секции, во второй части которых помещены компакт-кассеты.Known air cleaning device mine type, HEU-TsN100 design LLC "Samara Aviagaz." The device consists of a weather canopy, a two-stage cyclic air purification system, a heating system, a bypass valve block, a muffler, a rotary device (for moving from the vertical part of the HEU to the horizontal one), an adapter, supporting structures and service platforms. The device comes with a lighting system, electrical equipment, instrumentation, and in the cyclone part of the HEU multicyclones of the VNIIGAZ design are used. In the second stage of cleaning, storage compact cassettes of the MPK-4 + VK-KW1 / R type manufactured by EMW (Germany) are installed. Battery cyclones are installed on the four outer sides of the rectangular air intake chamber. The camera is divided by partitions into sections, in the second part of which compact cassettes are placed.

Недостатком данного технического решения является повышенное гидравлическое сопротивление блока пылеулавливания, вызванное особенностями компоновки устройства. В реальных условиях эксплуатации при воздействии ветровой нагрузки согласно закономерностям архитектурно-строительной аэродинамики на боковых наветренной и заветренной воздухозаборных плоскостях образуются зоны разного давления (см. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1981, §3.7. и 4.1.). Различие величин давлений с разных сторон шахты приводит к возникновению входной неравномерности (разные скорости и массовые расходы через каждую воздухозаборную поверхность) и соответственному росту потерь полного давления в циклонной ступени очистки. Повышенное гидравлическое сопротивление второй ступени очистки наряду с входной неравномерностью объясняется тем, что фильтр тонкой очистки размещен в общем канале, где скорость потока в тракте очистки является максимальной.The disadvantage of this technical solution is the increased hydraulic resistance of the dust collection unit, caused by the features of the layout of the device. In actual operating conditions when a wind load is applied according to the laws of architectural and construction aerodynamics, zones of different pressure are formed on the lateral windward and windward air intake planes (see EI Retter, Architectural and Construction Aerodynamics. - M.: Stroyizdat, 1981, §3.7. And 4.1.). The difference in pressure values from different sides of the shaft leads to an input unevenness (different speeds and mass flows through each air intake surface) and a corresponding increase in the total pressure loss in the cyclone cleaning stage. The increased hydraulic resistance of the second stage of cleaning along with the input irregularity is explained by the fact that the fine filter is located in the common channel, where the flow rate in the cleaning path is maximum.

Плохо организованный поворот на 90° из вертикальной части ВОУ к горизонтальному воздуховоду является источником дополнительных гидравлических потерь и увеличенной, дополнительно к уже имеющейся за блоком воздухоочистки, неравномерности потока на входе в ГТД. При этом в рассматриваемой конструкции характеризующий степень неравномерности потока коэффициент Буссинеска (коэффициент количества движения) может достигать величин Мн=1,3÷1,4, что для современных сверхзвуковых первых ступеней компрессора означает возрастание потерь во входном направляющем аппарате на 30÷60 мм вод. ст.A poorly organized rotation of 90 ° from the vertical part of the HEU to the horizontal duct is a source of additional hydraulic losses and increased, in addition to the flow unevenness at the inlet of the turbine engine, already existing behind the air purification unit. Moreover, in the design under consideration, the Boussinesq coefficient (amount of motion) characterizing the degree of flow nonuniformity can reach values of M n = 1.3 ÷ 1.4, which for modern supersonic first compressor stages means an increase in losses in the input guide vane by 30 ÷ 60 mm of water . Art.

Повышенное гидравлическое сопротивление приводит к снижению КПД газотурбинной установки и всего газоперекачивающего агрегата в целом.The increased hydraulic resistance leads to a decrease in the efficiency of the gas turbine unit and the entire gas pumping unit as a whole.

Сложность конструкции не может обеспечить санитарную норму уровня звукового давления, которое превышает 80 дБ, особенно при включенном подогреве циклового воздуха.The complexity of the design cannot provide a sanitary norm for sound pressure levels that exceed 80 dB, especially when the cyclic air heating is turned on.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является изобретение «Комплексное воздухоподготовительное устройство газотурбинной установки» (ГТУ), защищенное патентом РФ №2280706 (заявка №2004129040/06), опубликованное 20.12.2006 г.Closest to the claimed technical solution is the invention "Integrated air preparation device of a gas turbine installation" (GTU), protected by RF patent No. 2280706 (application No. 2004129040/06), published December 20, 2006.

Устройство включает последовательно установленные по ходу всаса воздушного потока: воздухоприемный блок, снабженный погодозащитным козырьком и антиобледенительным (воздухоподогревающим) устройством, блок инерционной очистки с вентиляторами отсоса пыли; блок воздушных фильтров (блок тонкой очистки); байпасный блок со встроенными в него байпасными клапанами, датчиком постоянного контроля запыленности атмосферного воздуха, установленным на корпусе байпасного блока и подключенным к системе управления ГТУ; блок шумоглушения, соединенный через переходный воздуховод с входным патрубком энергетической установки.The device includes sequentially installed along the suction flow: an air intake unit equipped with a weather protection visor and an anti-icing (air-heating) device, an inertial cleaning unit with dust exhaust fans; air filter unit (fine filter unit); a bypass unit with bypass valves integrated in it, a sensor for continuous monitoring of atmospheric air dust, mounted on the bypass unit housing and connected to the gas turbine control system; a sound attenuation unit connected through a transitional duct with the inlet pipe of the power plant.

Основным недостатком вышеуказанной конструкции, как и других известных устройств, является осуществление поворота потока - изменение направления движения воздуха из вертикального в горизонтальное в непосредственной близости от входа в проточную часть ГТД, что приводит к высокой степени неравномерности потока и возрастанию потерь полного давления в ГТД на участке от входа в двигатель до выхода из ВНА (входного направляющего аппарата осевого компрессора) на 50÷100 мм вод.ст. Повышение потерь из-за входной неравномерности может оказаться больше, чем сопротивление всего многофункционального КВОУ. Места образования дополнительных вызванных входной неравномерностью потерь - ребра жесткости, поддерживающие передний подшипник осевого компрессора и ряд лопаток ВНА. Неравномерность входного потока вызывает также неустойчивость работы и рост динамических напряжений лопаточного аппарата, что ведет к уменьшению надежности и снижению ресурса двигателя. Существенным недостатком, для районов с умеренным и холодным климатом, является необходимость в ветреную погоду в зимнее время года проводить ремонтные и регламентные работы на большой высоте.The main disadvantage of the above design, as well as other known devices, is the implementation of the flow rotation - changing the direction of air movement from vertical to horizontal in the immediate vicinity of the entrance to the flow part of the gas turbine engine, which leads to a high degree of uneven flow and an increase in the total pressure loss in the gas turbine engine from the entrance to the engine to the exit from the VNA (input guide apparatus of the axial compressor) to 50 ÷ 100 mm water column The increase in losses due to input irregularity may turn out to be greater than the resistance of the entire multifunctional CVO. The places of formation of additional losses caused by the input unevenness are stiffeners supporting the front bearing of the axial compressor and a number of VNA blades. The unevenness of the input stream also causes instability and an increase in the dynamic stresses of the blade apparatus, which leads to a decrease in reliability and a decrease in engine life. A significant drawback for areas with a temperate and cold climate is the need for windy weather in the winter to carry out repair and maintenance work at high altitudes.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы оборудования путем уменьшения входной неравномерности и гидравлического сопротивления всего участка воздухозабора, состоящего из КВОУ, всасывающего воздуховода и участка проточной части от ее входного сечения до входа в первое рабочее колесо, улучшение условий регламентного обслуживания и ремонта КВОУ.The technical task of the invention is to increase the reliability of the equipment by reducing the input unevenness and hydraulic resistance of the entire air intake section, consisting of KVOU, a suction duct and a section of the flowing part from its inlet section to the entrance to the first impeller, improving the conditions of routine maintenance and repair of KVOU.

Технический результат достигается за счет того, что принципиально изменяется пространственная компоновка и частично конструкция отдельных функциональных блоков известного комплексного воздухоочистительного устройства, содержащего последовательно установленные по ходу всаса воздушного потока: воздухоприемный блок, снабженный погодозащитным козырьком и антиобледенительным (воздухоподогревающим) устройством, блок инерционной очистки с вентиляторами отсоса пыли; блок воздушных фильтров (блок тонкой очистки); байпасный блок со встроенными в него байпасными клапанами, датчиком постоянного контроля запыленности атмосферного воздуха, установленным на корпусе байпасного блока и подключенным к системе управления ГТУ; блок шумоглушения, соединенный через переходный воздуховод с входным патрубком компрессора, внесены конструктивные изменения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that the spatial layout and partially the design of the individual functional blocks of the well-known complex air-cleaning device containing successively installed along the suction air flow: an air intake unit equipped with a weather protection hood and an anti-icing (air-heating) device, an inertial cleaning unit with fans dust suction; air filter unit (fine filter unit); a bypass unit with bypass valves integrated in it, a sensor for continuous monitoring of atmospheric air dust, mounted on the bypass unit housing and connected to the gas turbine control system; sound attenuation unit, connected through a transitional duct with the compressor inlet, structural changes are made, namely:

- оно дополнительно содержит вертикальную шахту, установленную по ходу всаса воздушного потока после погодозащитного козырька;- it additionally contains a vertical shaft installed along the suction of the air flow after the weather protection visor;

- погодозащитный козырек снабжен разделительной перегородкой, смещенной относительно вертикальной оси шахты в сторону от компрессора;- the weatherproof visor is equipped with a dividing wall, offset relative to the vertical axis of the shaft away from the compressor;

- блок инерционной очистки, воздушные фильтры тонкой очистки, байбасный блок и блок шумоглушения расположены вне пределов вертикальной шахты, параллельно ее нижней части, образуя горизонтальный участок комплексного воздухоочистительного устройства;- an inertial cleaning unit, fine air filters, a by-pass unit and a noise attenuation unit are located outside the vertical shaft, parallel to its lower part, forming a horizontal section of a complex air-cleaning device;

- в нижней части вертикальной шахты выполнен поворот под 90° с радиусом, равным 0,30-0,35 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства;- in the lower part of the vertical shaft a 90 ° turn was made with a radius equal to 0.30-0.35 of the height of the horizontal section of the complex air-cleaning device;

- перед блоком инерционной очистки выполнен буферный участок с длиной, равной 0,2-0,3 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства.- in front of the inertial cleaning unit, a buffer section is made with a length equal to 0.2-0.3 of the height of the horizontal section of the integrated air-cleaning device.

Кроме того, переходный воздуховод, соединяющий блок шумоглушения с входным патрубком компрессора, выполнен в виде конфузора, ось которого образует с осью входного патрубка угол не более 15°, а разделительная перегородка на погодозащитном козырьке смещена на величину, равную 0,10-0,15 ширины верхней части вертикальной шахты, которая, в свою очередь, составляет 0,55-0,65 высоты горизонтального участка воздухоочистительного устройства.In addition, the transition duct connecting the noise suppression unit to the compressor inlet is made in the form of a confuser, the axis of which forms an angle of no more than 15 ° with the axis of the inlet, and the dividing wall on the weather protection canopy is offset by an amount equal to 0.10-0.15 the width of the upper part of the vertical shaft, which, in turn, is 0.55-0.65 of the height of the horizontal section of the air cleaning device.

Введение вертикальной шахты после погодозащитного козырька, содержащей воздухоприемный блок с обтекателями и воздухоподогревающее устройство, позволило разместить основные блоки комплексного воздухоочистительного устройства соосно с входом компрессора, уменьшив гидравлическое сопротивление, а также облегчить эксплуатацию основных функциональных блоков устройства.The introduction of a vertical shaft after a weather protection hood containing an air intake unit with fairings and an air-heating device made it possible to place the main blocks of a complex air-cleaning device coaxially with the compressor inlet, reducing hydraulic resistance, and also facilitating the operation of the main functional blocks of the device.

Размещение разделительной перегородки на погодозащитном козырьке с определенным смещением относительно оси вертикальной шахты в сторону от компрессора позволяет повысить равномерность воздушного потока на входе в блока инерционной очистки.Placing the dividing wall on the weather protection hood with a certain offset relative to the axis of the vertical shaft to the side of the compressor improves the uniformity of the air flow at the inlet to the inertial cleaning unit.

При смещении разделительной перегородки менее 0,10 ширины верхней части вертикальной шахты наблюдаются существенно меньшие, по сравнению со среднерасходным значением, скорости в верхних сечениях блока инерционной очистки. А при смещении большем 0,15 имеют место существенно меньшие, по сравнению со среднерасходным значением, скорости в нижних сечениях блока инерционной очистки.When the separation partition is displaced less than 0.10 of the width of the upper part of the vertical shaft, significantly lower speeds are observed in comparison with the average consumption value in the upper sections of the inertial cleaning unit. And with a displacement greater than 0.15, there are significantly lower, compared with the average consumption, speeds in the lower sections of the inertial cleaning unit.

Выполнение поворота в нижней части вертикальной шахты с радиусом, равным 0,30-0,35 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства, позволило плавно повернуть воздушный поток на угол 90°, что уменьшило гидравлическое сопротивление и способствовало стабилизации потока на буферном участке перед инерционном блоком. Выполнение радиуса больше 0,35 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства увеличивало бы габариты горизонтального участка, а следовательно, всего устройства.Turning in the lower part of the vertical shaft with a radius equal to 0.30-0.35 of the height of the horizontal section of the complex air-purifying device made it possible to smoothly turn the air flow through an angle of 90 °, which reduced the hydraulic resistance and helped to stabilize the flow in the buffer section in front of the inertial block. Performing a radius greater than 0.35 of the height of the horizontal section of the integrated air-cleaning device would increase the dimensions of the horizontal section, and therefore, the entire device.

При выполнении радиуса меньше 0,30 высоты горизонтального участка увеличивает гидравлическое сопротивление воздушного потока и длина буферного участка окажется недостаточной, чтобы стабилизировать поток после его поворота.When the radius is less than 0.30, the height of the horizontal section increases the hydraulic resistance of the air flow and the length of the buffer section is insufficient to stabilize the flow after turning.

При длине буферного участка менее чем 0,2 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства воздушный поток не достигает необходимого выравнивания потока по углам набегания потока на инерционные элементы, а при длине буферного участка более 0,3 высоты горизонтального участка увеличиваются габариты устройства.When the length of the buffer section is less than 0.2 of the height of the horizontal section of the complex air-purifying device, the air flow does not achieve the necessary alignment of the flow with the flow angles on the inertial elements, and with the length of the buffer section more than 0.3 of the height of the horizontal section, the dimensions of the device increase.

При выполнении переходного воздуховода, соединяющего блок шумоглушения с входным патрубком компрессора, с углом между осями воздуховода и входного патрубка компрессора более 15° резко возрастает уровень потерь на этом переходе.When performing a transition duct connecting the noise suppression unit to the compressor inlet pipe, with an angle between the axes of the air duct and the compressor inlet pipe more than 15 °, the level of losses at this transition sharply increases.

При ширине верхней части вертикальной шахты менее 0,55 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства заметно возрастают уровень потерь в шахте и неравномерность потока за поворотом. А при ширине более 0,65 увеличиваются габариты комплексного воздухоочистительного устройства.When the width of the upper part of the vertical shaft is less than 0.55 of the height of the horizontal section of the complex air-purifying device, the level of losses in the shaft and the irregularity of the flow behind the turn noticeably increase. And with a width of more than 0.65, the dimensions of a comprehensive air-cleaning device increase.

Конструкция предлагаемого комплексного воздухоочистительного устройства поясняется фиг.1 и 2.The design of the proposed integrated air cleaning device is illustrated in figures 1 and 2.

На фиг.1 показан общий вид КВОУ до входа в камеру всасывания компрессора. Оно состоит из погодозащитного козырька 1 грибковой формы, воздухоприемного блока 2 (верхняя часть шахты), воздухоподогревающего устройства 3 (антиобледенительный блок), нижней части шахты 4, блока 5 инерционной очистки, системы отбора пыли 6, вентиляторов отсоса пыли 7, блока тонкой очистки 8, состоящего из воздушных фильтров, байпасного блока 9 с байпасными клапанами 10, блока шумоглушения 11, проводного воздуховода 12, выполненного в виде конфузора, соединенного с входным цилиндрическим патрубком всасывающей камеры 14 компрессора ГТУ, и опорной рамы 13 с площадками для обслуживания КВОУ.Figure 1 shows a General view of the CVO before entering the compressor suction chamber. It consists of a weather-protective visor 1 of a fungal shape, an air intake unit 2 (the upper part of the shaft), an air-heating device 3 (de-icing block), the lower part of the shaft 4, inertial cleaning unit 5, dust extraction system 6, dust extraction fans 7, and fine cleaning unit 8 consisting of air filters, a bypass unit 9 with bypass valves 10, a silencing unit 11, a wire duct 12, made in the form of a confuser connected to the inlet pipe of the suction chamber 14 of the gas turbine compressor, and a reference frames 13 with platforms for servicing KVOU.

На фиг.2 показаны геометрические размеры шахты, радиуса поворота воздушного потока и остальных частей КВОУ, обозначенных Вш, R, Нг, в, L.Figure 2 shows the geometric dimensions of the shaft, the radius of rotation of the air flow and the remaining parts of the CVO, indicated in W , R, N g , in, L.

На фиг.2 также показаны обтекатели 15 воздушного потока, разделительная перегородка 16, установленная на погодозащитном козырьке 1, вторая секция 17 воздухоподогревательного устройства 3, раздаточные трубы 18 и буферный участок 19, образованный перед входом воздушного потока в инерционный блок 5 КВОУ.2 also shows airflow fairings 15, a dividing wall 16 mounted on a weather protection hood 1, a second section 17 of an air-heating device 3, transfer pipes 18, and a buffer section 19 formed before the airflow enters the inertia block 5 of the air-conditioning unit.

КВОУ работает следующим образом.KVOU works as follows.

Воздушный поток, обтекая трубчатые обтекатели 15, засасывается с двух сторон погодозащитного козырька 1 и посредством разделительной перегородки 16 разворачивается на 180° и поступает в воздухоприемный блок 2 вертикальной шахты.The air flow flowing around the tubular fairings 15 is sucked in from both sides of the weather protection hood 1 and, by means of the dividing wall 16, is turned through 180 ° and enters the air intake unit 2 of the vertical shaft.

В этой части шахты размещается сетчатая решетка (на фиг.1 она не показана), установленная с целью предотвращения попадания крупных предметов в прямоточные циклоны инерционного блока 5. Воздушный поток подогревается за счет раздаточных труб 18, размещенных под сетчатой решеткой, которыми снабжена вторая секция 17 воздухоподогревающего устройства 3, защищающего проточную часть КВОУ от обледенения. В нижней части 4 шахты воздушный поток разворачивается на 90° по радиусу R, размеры которого определены в заданном диапазоне соотношений относительно высоты горизонтальной части КВОУ - Нг. Затем через буферный участок 19 воздушный поток равномерно поступает на вход всех прямоточных циклонов инерционного блока 5. Уловленные прямоточными циклонами пыль, снег и другие содержащиеся в атмосфере аэрозольные частицы поступают в нижний бункер системы пылеулавливания 6 и одним из вентиляторов отсоса пыли 7 выбрасываются за пределы КВОУ. Предварительно очищенный воздух далее поступает в блок воздушных фильтров 8, затем в байпасный блок 9, на боковых стенках которого симметрично оси КВОУ, справа и слева, установлено по одному или несколько байпасных клапанов 10. При нормальной работе КВОУ байпасные клапаны закрыты. При возрастании сопротивления всаса выше обусловленного документацией предела один или несколько клапанов открываются и перепускают часть воздуха в проточную часть, минуя предыдущие блоки КВОУ. В следующем по ходу воздуха блоке шумоглушения 11 происходит основное снижение уровня шума всаса ГТУ. Выходящий из блока шумоглушения воздух по воздуховоду 12, выполненному в виде конфузора, поступает во всасывающий воздуховод 14.In this part of the shaft there is a mesh grate (not shown in FIG. 1) installed to prevent large objects from getting into the in-line cyclones of the inertial unit 5. The air flow is heated by distributing pipes 18 located under the mesh grate, which the second section 17 is equipped with air-heating device 3, which protects the flow part of the HVAC from icing. In the lower part 4 of the mine, the air flow is rotated 90 ° along a radius R, the dimensions of which are determined in a given range of ratios relative to the height of the horizontal part of the CVOI - N g . Then, through the buffer section 19, the air flow evenly enters the inlet of all direct-flow cyclones of the inertial unit 5. Dust, snow, and other aerosol particles trapped in the direct-flow cyclones enter the lower bunker of the dust collection system 6 and are thrown out of the CVO by one of the dust extraction fans 7. The pre-cleaned air then enters the air filter unit 8, then to the bypass unit 9, one or more bypass valves 10 are installed on the side walls of which are symmetrical to the KVOU axis, to the right and left. During normal operation of the KVOU, the bypass valves are closed. When the suction resistance increases above the limit due to the documentation, one or more valves open and pass part of the air into the flow part, bypassing the previous blocks of the CVO. In the downstream silencing unit 11, the main reduction in the noise level of the gas turbine engine is occurring. The air coming out of the noise attenuation unit through the duct 12, made in the form of a confuser, enters the intake duct 14.

Преимущества предлагаемого КВОУ, по сравнению с известными КВОУ шахтного типа, заключаются в следующем:The advantages of the proposed KVOU, compared with the known KVOU mine type, are as follows:

- расположение основных функциональных блоков КВОУ на более низком уровне относительно земли значительно облегчает эксплуатацию оборудования и повышает безопасность для обслуживающего персонала;- the location of the main functional blocks of KVOU at a lower level relative to the ground greatly facilitates the operation of equipment and increases safety for maintenance personnel;

- наличие плавной стыковки вертикальной части шахты с горизонтальной частью КВОУ позволило значительно уменьшить гидравлическое сопротивление КВОУ и выравнять воздушные потоки на всем протяжении КВОУ.- the presence of a smooth docking of the vertical part of the shaft with the horizontal part of the air compressor unit has significantly reduced the hydraulic resistance of the air compressor unit and equalized air flows throughout the entire air compressor unit.

В результате конструктивных изменений КВОУ коэффициент полезного действия (КПД) ГТУ увеличился на 0,3-0,5%.As a result of the design changes of the KVOU, the coefficient of performance (COP) of the gas turbine unit increased by 0.3-0.5%.

В настоящее время, головной образец КВОУ смонтирован на магистральном газопроводе компрессорной станции Мокроус, где проходит опытную эксплуатацию.At present, the head sample of KVOU is mounted on the gas pipeline of the Mokrous compressor station, where it is undergoing trial operation.

Claims (3)

1. Комплексное воздухоочистительное устройство для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всаса воздушного потока погодозащитный козырек, двухсекционное воздухоподогревающее устройство, блок инерционной очистки, вентиляторы отсоса пыли, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры, байпасный блок с размещенными в нем байпасными клапанами, блок шумоглушения, соединенный через переходной воздуховод с входным патрубком компрессора, отличающееся тем, что дополнительно содержит вертикальную шахту, установленную по ходу всаса воздушного потока после погодозащитного козырька, а погодозащитный козырек снабжен разделительной перегородкой, при этом блок инерционной очистки, воздушные фильтры тонкой очистки, байпасный блок и блок шумоглушения расположены вне пределов вертикальной шахты, параллельно ее нижней части, образуя горизонтальный участок комплексного воздухоочистительного устройства, в нижней части вертикальной шахты выполнен поворот под 90° с радиусом, равным 0,30-0,35 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства, а перед блоком инерционной очистки выполнен буферный участок с длиной, равной 0,2-0,3 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства.1. A comprehensive air-purifying device for cleaning the cyclic air of a gas turbine installation, containing a weather protection hood, a two-section air-heating device, an inertial cleaning unit, dust suction fans, a fine filter containing air filters, a bypass unit with bypass placed in it valves, a silencing unit connected through a transitional duct with the compressor inlet, characterized in that it further contains a vertical shaft installed along the suction of the air stream after the weather protection hood, and the weather protection hood is equipped with a dividing wall, while the inertial cleaning unit, fine filters, the bypass unit and the noise suppression unit are located outside the vertical shaft, parallel to its lower part, forming a horizontal section of a comprehensive air-cleaning device, at the bottom of the vertical shaft a 90 ° turn was made with a radius of 0.30-0.35 of the height of the horizontal section a complex air-purifying device, and a buffer section with a length equal to 0.2-0.3 of the height of the horizontal section of the complex air-cleaning device was made in front of the inertial cleaning unit. 2. Комплексное воздухоочистительное устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная перегородка на погодозащитном козырьке смещена относительно вертикальной оси шахты, в сторону от компрессора на величину, равную 0,10-0,15 ширины верхней части вертикальной шахты, которая, в свою очередь, составляет 0,55-0,65 высоты горизонтального участка комплексного воздухоочистительного устройства.2. The complex air-cleaning device according to claim 1, characterized in that the dividing wall on the weather protection hood is offset relative to the vertical axis of the shaft, away from the compressor by an amount equal to 0.10-0.15 width of the upper part of the vertical shaft, which, in its the turn is 0.55-0.65 of the height of the horizontal section of the integrated air purification device. 3. Комплексное воздухоочистительное устройство по п.1, отличающееся тем, что переходный воздуховод выполнен в виде конфузора, ось которого образует с осью входного патрубка компрессора угол не более 15°. 3. The complex air cleaning device according to claim 1, characterized in that the transitional duct is made in the form of a confuser, the axis of which forms an angle of not more than 15 ° with the axis of the compressor inlet pipe.
RU2007100625/06A 2007-01-09 2007-01-09 Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air RU2344302C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100625/06A RU2344302C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100625/06A RU2344302C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007100625A RU2007100625A (en) 2008-07-20
RU2344302C2 true RU2344302C2 (en) 2009-01-20

Family

ID=40376223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100625/06A RU2344302C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2344302C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA019164B1 (en) * 2010-01-18 2014-01-30 Акционерное Общество "Западно-Казахстанская Машиностроительная Компания" Air intake for gas turbine plant
RU2570000C1 (en) * 2014-07-10 2015-12-10 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Искра" Air-cleaning device
RU2593291C1 (en) * 2015-03-11 2016-08-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air cleaning device
RU2593869C1 (en) * 2015-04-09 2016-08-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air cleaning device
RU2644004C1 (en) * 2016-12-09 2018-02-06 Акционерное общество "Кондор" Air cleaning device of gas turbine plant
RU2651391C2 (en) * 2016-09-14 2018-04-19 Закрытое акционерное общество "Кондор-Эко" Device for air preparation for gas turbine unit
US10022660B2 (en) 2013-05-14 2018-07-17 Nuovo Pignone Srl Filtering chamber for gas turbines and method of maintenance thereof
RU2809316C1 (en) * 2022-07-06 2023-12-11 Эдуард Борисович Назаров Clean chamber of air cleaning device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA019164B1 (en) * 2010-01-18 2014-01-30 Акционерное Общество "Западно-Казахстанская Машиностроительная Компания" Air intake for gas turbine plant
US10022660B2 (en) 2013-05-14 2018-07-17 Nuovo Pignone Srl Filtering chamber for gas turbines and method of maintenance thereof
RU2664097C2 (en) * 2013-05-14 2018-08-15 Нуово Пиньоне СРЛ Filtering chamber for gas turbines and method for maintenance thereof
RU2570000C1 (en) * 2014-07-10 2015-12-10 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Искра" Air-cleaning device
RU2593291C1 (en) * 2015-03-11 2016-08-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air cleaning device
RU2593869C1 (en) * 2015-04-09 2016-08-10 Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Air cleaning device
RU2651391C2 (en) * 2016-09-14 2018-04-19 Закрытое акционерное общество "Кондор-Эко" Device for air preparation for gas turbine unit
RU2644004C1 (en) * 2016-12-09 2018-02-06 Акционерное общество "Кондор" Air cleaning device of gas turbine plant
RU2809316C1 (en) * 2022-07-06 2023-12-11 Эдуард Борисович Назаров Clean chamber of air cleaning device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007100625A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2344302C2 (en) Complex air cleaning device for cleaning of gas turbine plant cycle air
US8465573B2 (en) System and method for conditioning air flow to a gas turbine
US7963095B2 (en) Inlet air conditioning system
CN103670824B (en) Intake air refrigerating system with humid control and energy regenerating
CN101169073B (en) Turbine inlet air treatment apparatus
US20100175558A1 (en) A system for inlet air mass enhancement
US20120204525A1 (en) Turbine Inlet Air Filter System
US8047809B2 (en) Modular air compression apparatus with separate platform arrangement
CN103499512A (en) Air-pressure-adjustable performance testing device for air filtering material and application thereof
CN102400701A (en) Road tunnel intercommunication type longitudinal ventilation mode
CN104420999A (en) Systems and methods for de-icing a gas turbine engine inlet screen and dehumidifying inlet air filters
CN1621797A (en) Sand/dust blowing environmental test equipment system
RU2671256C1 (en) Air-intake device for a helicopter gas turbine engine removing air sand particles, dust and other imparents from air
EP2672248A1 (en) Unit for simulating the pressure and temperature conditions of the air drawn in by a reciprocating internal combustion engine
DE102005016913A1 (en) Two-channel building ventilator assembly has a three-channel heat transfer cylinder and ball air valves
RU2414611C2 (en) Complex air cleaning device
US20150113938A1 (en) Weather hood water removal system and method for assembly
EP3392484A1 (en) System and method for regulating flow in turbomachines
RU2289706C2 (en) Complex air preparation device of gas-turbine plant
RU2669428C2 (en) Cyclic air filtration system circuit in the afcs of the gas-turbine unit (variants)
RU64712U1 (en) MOBILE COMPRESSOR STATION
CN102252819B (en) All-weather driving and parking type sand-blowing and dust-blowing environmental testing system
RU161067U1 (en) AIR CLEANING DEVICE
RU49606U1 (en) AIR CONNECTOR CONNECTING AN INTEGRATED AIR CLEANING DEVICE WITH A COMPRESSOR
CN116255355B (en) Special type air inlet coupling air compressor test platform

Legal Events

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

Effective date: 20100110

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120420

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150110