RU2380580C2

RU2380580C2 - Gas turbine power plant

Info

Publication number: RU2380580C2
Application number: RU2008109519/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Григорьевич Пыхтеев (RU); Виктор Григорьевич Пыхтеев; Николай Дмитриевич Федоренко (RU); Николай Дмитриевич Федоренко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Объединенные газопромышленные технологии "Искра-Авигаз"
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2010-01-27
Also published as: RU2008109519A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: gas turbine power plant corresponds to building and at least two gas turbine installations arranged in this building parallel and at distance one from another. Each gas turbine installation is made in form of successively arranged an inlet air duct, an encased into a casing gas turbine engine with an exhaust facility, and a payload aggregate. In the building at least on one side of each gas turbine installation there is arranged a multi-layer screen made in form of a vertical wall situated parallel to engine axis. Distance between the screen and engine axis of adjacent gas turbine installation is from 1.0 to 2.0 of maximal transverse dimensions of the engine case. Length of the screen is not less, than axial dimension of the gas turbine installation, while height is not less, than 1.2 of maximal transverse dimension of the engine case.

EFFECT: facilitating upgraded reliability of gas turbine power plant operation.

6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, а именно к газотурбинным энергетическим станциям, предназначенным для выработки электроэнергии, газоперекачки и получения тепла, в том числе в отдаленных регионах и в полевых условиях.The invention relates to the field of energy, namely to gas turbine power plants designed to generate electricity, gas pumping and heat, including in remote regions and in the field.

Известны станции на базе газотурбинной энергетической установки, содержащей газотурбинный двигатель, газодинамически связанную с ним свободную турбину, воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные с двигателем, а также соединенный со свободной турбиной агрегат полезной нагрузки, размещаемые в контейнерах (патент RU №2293219, F04D 25/02, опуб. 10.02.2007 г.) - аналог.Known stations on the basis of a gas turbine power plant containing a gas turbine engine, a gas turbine associated with it, a free turbine, an intake and exhaust device connected to the engine, and a payload assembly connected to a free turbine, placed in containers (patent RU No. 2293219, F04D 25 / 02, publ. 02/10/2007) - an analogue.

Контейнерная схема таких станций позволяет, варьируя набором агрегатов, комбинировать станции различного назначения и выходных параметров. Однако использование таких станций ограничивается решением узкого круга конкретных задач, определяемых параметрами составляющих их систем и агрегатов, и внесение каких-либо изменений в работу таких станций по условиям эксплуатации экономически не оправдано, поскольку требует не перенастройки отдельных узлов, а их полной замены.The container scheme of such stations allows, varying the set of aggregates, to combine stations for various purposes and output parameters. However, the use of such stations is limited to solving a narrow range of specific tasks determined by the parameters of their constituent systems and assemblies, and making any changes to the operation of such stations under operating conditions is not economically justified, since it does not require reconfiguration of individual nodes, but their complete replacement.

Известна газотурбинная энергетическая станция, содержащая здание и размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки, каждая из которых выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством, и агрегата полезной нагрузки (RU 60110 U1, МПК Е04Н 5/02, 2007 г.) - прототип.A gas turbine power station is known, comprising a building and at least two gas turbine units placed in parallel at a distance from each other in parallel, each made in the form of a consecutive inlet duct, enclosed in a casing of a gas turbine engine with an exhaust device, and a payload unit (RU 60110 U1, IPC E04H 5/02, 2007) - prototype.

Недостатком известного решения является низкая надежность работы станции в условиях нештатных ситуаций, например, при отрыве лопатки двигателя газотурбинной установки и его повреждения или разрушения.A disadvantage of the known solution is the low reliability of the station in emergency situations, for example, when the blades of the engine of the gas turbine unit are torn off and damaged or destroyed.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности и надежности работы газотурбинной энергетической станции, в том числе и при нештатных ситуациях, при которых происходит полное или частичное разрушение двигателя.The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is to increase the efficiency and reliability of the gas turbine power station, including in emergency situations, in which there is a complete or partial destruction of the engine.

Указанный технический результат достигается тем, что в газотурбинной энергетической станции, содержащей здание и размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки, каждая из которых выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством, и агрегата полезной нагрузки, в здании, по меньшей мере, с одной стороны каждой газотурбинной установки установлен многослойный экран, выполненный в виде вертикальной стенки, расположенной параллельно оси двигателя, причем расстояние от экрана до оси двигателя смежной с ним газотурбинной установки составляет от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров кожуха двигателя, длина экрана составляет не менее осевого размера газотурбинной установки, а высота - не менее 1,2 максимального поперечного размера кожуха двигателя.The specified technical result is achieved by the fact that in the gas turbine power station containing the building and at least two gas turbine units located in parallel at a distance from each other, each of which is made in the form of a consecutive inlet duct enclosed in a casing of a gas turbine engine with an exhaust device, and a payload unit, in the building, at least on one side of each gas turbine installation, a multilayer screen made in the form of a vertical a wall located parallel to the axis of the engine, and the distance from the screen to the axis of the engine of an adjacent gas turbine installation is from 1.0 to 2.0 of the maximum transverse dimensions of the engine cover, the screen length is not less than the axial size of the gas turbine, and the height is not less than 1.2 maximum transverse dimension of the engine cover.

По меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки может быть выполнен в виде электрогенератора, что расширяет функциональные возможности станции.At least one payload aggregate can be made in the form of an electric generator, which extends the functionality of the station.

По меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки может быть выполнен в виде нагнетателя газа, что расширяет функциональные возможности станции.At least one payload aggregate can be made in the form of a gas blower, which expands the functionality of the station.

Многослойный экран содержит наружные слои, которые могут быть выполнены в виде перфорированных металлических листов, между которыми расположены слой из железобетона, отделенный от наружных слоев слоями шумопоглощающего материала, а также многослойный экран может содержать дополнительные слои в виде броневых панелей, расположенных между слоем из железобетона и слоями из шумопоглощающего материала, что обеспечивает оптимальную надежность и бесперебойность работы станции в условиях нештатных ситуаций.The multilayer screen contains outer layers, which can be made in the form of perforated metal sheets, between which there is a layer of reinforced concrete, separated from the outer layers by layers of sound-absorbing material, and the multilayer screen can contain additional layers in the form of armored panels located between the layer of reinforced concrete and layers of sound-absorbing material, which ensures optimal reliability and uninterrupted operation of the station in emergency situations.

Оси двигателей газотурбинных установок могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости, что обеспечивает взаимозаменяемость установок и повышает технологичность станции в целом.The axis of the engines of gas turbine units can be located in one horizontal plane, which ensures the interchangeability of the units and increases the manufacturability of the station as a whole.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения и чертежами, гдеThe invention is illustrated by an example of a specific implementation and drawings, where

на фиг.1 - показана станция в разрезе;figure 1 - shows the station in section;

на фиг.2 - вид в плане на газотурбинные установки;figure 2 is a plan view of a gas turbine installation;

на фиг.3 - поперечное сечение многослойного экрана.figure 3 is a cross section of a multilayer screen.

Станция содержит размещенные в здании 1 четыре газотурбинные установки 2. Каждая газотурбинная установка 2 выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода 3, заключенного в кожух 4 газотурбинного двигателя 5 с выхлопным устройством 6, и связанного со свободной турбиной двигателя 5 агрегата 7 полезной нагрузки. Газотурбинные установки 2 размещены параллельно друг другу на r между осями двигателей 5 смежных установок 2, составляющим, например, не менее двух максимальных поперечных размеров d кожуха 4. Оси двигателей 5 расположены в одной горизонтальной плоскости. В здании 1 установлены многослойные экраны 8, каждый из которых расположен параллельно оси двигателя 5 установки 2 на расстоянии t от этой оси, составляющем от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров d кожуха 4. Длина s многослойного экрана 8 составляет не менее осевого размера f газотурбинной установки 2, а высота h - не менее 1 максимального поперечного размера d кожуха 4 двигателя 5. Каждый многослойный экран 8 выполнен из наружных слоев 9 из перфорированных металлических листов, между которыми расположен слой 10 из железобетона, отделенный от наружных слоев 9 слоем 11 шумопоглощающего материала. Между слоем 10 из железобетона и слоями 11 из шумопоглощающего материала расположены слои 12 в виде броневых панелей, причем броневые панели могут быть выполнены и из отдельных элементов.The station contains four gas turbine units 2 located in building 1. Each gas turbine unit 2 is made in the form of a consecutive inlet duct 3, enclosed in a casing 4 of a gas turbine engine 5 with an exhaust device 6, and a payload unit 7 connected to a free turbine of the engine 5. Gas turbine units 2 are placed parallel to each other on r between the axes of the engines 5 of adjacent units 2, comprising, for example, at least two maximum transverse dimensions d of the casing 4. The axes of the engines 5 are located in one horizontal plane. In building 1, multilayer screens 8 are installed, each of which is parallel to the axis of the engine 5 of installation 2 at a distance t from this axis of 1.0 to 2.0 of the maximum transverse dimensions d of the casing 4. The length s of the multilayer screen 8 is not less than axial size f of the gas turbine unit 2, and height h - not less than 1 of the maximum transverse dimension d of the casing 4 of the engine 5. Each multilayer screen 8 is made of outer layers 9 of perforated metal sheets, between which is a layer of 10 made of reinforced concrete, separated from uzhnyh layers 9, 11 of the noise absorbing layer material. Between the layer 10 of reinforced concrete and the layers 11 of the sound-absorbing material are layers 12 in the form of armor panels, and the armor panels can be made of separate elements.

Часть здания 1, в котором расположены газотурбинные установки 2, образует машинный зал 15, к которому примыкают помещения 16 с расположенными в них службами управления.Part of the building 1, in which the gas turbine units 2 are located, forms the engine room 15, which adjoins the premises 16 with the control services located in them.

Конкретные значения приведенных геометрических параметров определяются расчетно-экспериментальным путем, исходя из заданных технических условий и особенностей работы станции, условий ее эксплуатации и характеристик используемого оборудования, однако эти значения должны соответствовать интервалам, приведенным в независимом пункте формулы изобретения.The specific values of the given geometric parameters are determined by calculation and experimentally, based on the given technical conditions and the operation of the station, its operating conditions and the characteristics of the equipment used, however, these values must correspond to the intervals given in the independent claim.

В случае, если длина многослойного экрана s меньше чем осевой размер f газотурбинной установки, а его высота h менее максимального поперечного размера кожуха двигателя, то при нештатной ситуации работы установки, например, при разрушении лопатки одного двигателя с последующим частичным или полным разрушением двигателя в этом случае велика вероятность выхода из строя соседних двигателей и их повреждения осколками разрушенной установки.If the length of the multilayer screen s is less than the axial size f of the gas turbine installation, and its height h is less than the maximum transverse size of the engine cover, then in case of emergency the operation of the installation, for example, when the blades of one engine are destroyed with subsequent partial or complete destruction of the engine in this In the case of high probability of failure of neighboring engines and their damage by fragments of the destroyed installation.

В случае если многослойные экраны установлены от оси двигателя на расстоянии, меньшем максимального поперечного размера кожуха двигателя, то уменьшается надежность работы станции, а если больше двух максимальных поперечных размеров кожуха двигателя, то снижается эффективность станции, в том числе и из-за неоправданно увеличенных коммуникаций и систем управления.If the multilayer screens are installed from the engine axis at a distance less than the maximum transverse dimension of the engine cover, the reliability of the station decreases, and if more than two maximum transverse dimensions of the engine cover, the efficiency of the station is reduced, including due to unreasonably increased communications and management systems.

Максимальная высота многослойного экрана может выбираться различной в зависимости от компоновки станции, а именно, если в здании предусмотрен ремонтный отсек и возможность использования находящегося в здании одного (общего) крана для подачи газотурбинных установок в ремонтный отсек одним этим краном, то максимальная высота многослойных экранов выбирается исходя из возможности осуществления данной операции.The maximum height of the multilayer screen can be chosen different depending on the layout of the station, namely, if the building has a repair compartment and the possibility of using one (common) crane located in the building to supply gas turbine installations to the repair compartment with this crane alone, then the maximum height of the multilayer screens is selected based on the possibility of this operation.

В качестве примера работы станции рассматривается вариант, когда одна из сторон многослойного экрана 8 примыкает непосредственно к стене здания 1 и из четырех газотурбинных установок 2 две в качестве агрегата 7 полезной нагрузки оборудованы электрогенераторами 13, а две нагнетателями 14 газа, например, газоперекачивающими центробежными насосами. Такое сочетание агрегатов позволяет станции бесперебойно работать в автономном режиме за счет поэтапного включения отдельных установок, т.е. полностью обеспечить станцию электроэнергией при отсутствии централизованного электроснабжения.As an example of the station’s operation, the option is considered when one of the sides of the multilayer screen 8 is adjacent directly to the wall of the building 1 and of four gas turbine units 2, two as the payload unit 7 are equipped with electric generators 13, and two gas blowers 14, for example, gas transfer centrifugal pumps. This combination of units allows the station to operate uninterruptedly in an autonomous mode due to the phased inclusion of individual plants, i.e. fully provide the station with electricity in the absence of a centralized electricity supply.

Claims

1. A gas-turbine power station comprising a building and at least two gas-turbine units placed in parallel at a distance from each other in parallel, each made in the form of a consecutive inlet duct enclosed in a casing of a gas-turbine engine with an exhaust device and a payload unit characterized in that in the building, at least on one side of each gas turbine installation, a multilayer screen is installed, made in the form of a vertical wall located parallel to the engine axis, and the distance from the screen to the axis of the engine of an adjacent gas turbine installation is from 1.0 to 2.0 of the maximum transverse dimensions of the engine cover, the screen length is not less than the axial size of the gas turbine, and the height is not less than 1.2 maximum transverse dimension of the engine cover.

2. The station according to claim 1, characterized in that at least one payload unit is made in the form of an electric generator.

3. The station according to claim 1, characterized in that at least one payload unit is made in the form of a gas supercharger.

4. The station according to claim 1, characterized in that the multilayer screen contains outer layers made in the form of perforated metal sheets, between which is a layer of reinforced concrete, separated from the outer layers by layers of noise-absorbing material.

5. The station according to claim 1, characterized in that at least part of the multilayer screen contains additional layers in the form of armor panels located between the reinforced concrete layer and the layers of noise-absorbing material.

6. The station according to claim 1, characterized in that the axis of the engines of gas turbine plants are located in one horizontal plane.