RU2529296C2 - Two-rotor air compressor for combined-cycle plants - Google Patents

Two-rotor air compressor for combined-cycle plants Download PDF

Info

Publication number
RU2529296C2
RU2529296C2 RU2012111481/06A RU2012111481A RU2529296C2 RU 2529296 C2 RU2529296 C2 RU 2529296C2 RU 2012111481/06 A RU2012111481/06 A RU 2012111481/06A RU 2012111481 A RU2012111481 A RU 2012111481A RU 2529296 C2 RU2529296 C2 RU 2529296C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
rotor
low
air
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2012111481/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012111481A (en
Inventor
Аркадий Ефимович Зарянкин
Владислав Аркадьевич Зарянкин
Сергей Владимирович Арианов
Александр Сергеевич Магер
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР"
Priority to RU2012111481/06A priority Critical patent/RU2529296C2/en
Publication of RU2012111481A publication Critical patent/RU2012111481A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529296C2 publication Critical patent/RU2529296C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: two-rotor air compressor for combined-cycle plants is proposed, its common housing hosts a low-pressure rotor coupled with a recovery steam turbine set on the side of the atmospherical air suction into the compressor and a high-pressure rotor coupled with a gas turbine set on the compressor discharge side. The air compression rate in the low-pressure compressor ε1 is defined on the condition that the recovery steam turbine output is equal to the low-pressure compressor output, and the air compression rate in the high-pressure compressor ε2 is equal to ε 2 = ε ε 1 ,
Figure 00000004
where ε stands for the total rate of air compression in the two-rotor compressor.
EFFECT: invention is aimed at increasing the maximal output of combined-cycle plants.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и, в частности, к проблеме совершенствования оборудования парогазовых установок (ПТУ).The invention relates to the field of power engineering and, in particular, to the problem of improving the equipment of combined cycle plants (PTU).

Известна парогазовая установка, представляющая собой механическое сочетание газотурбинной установки (ГТУ) и паротурбинного блока (ПТУ), использующего водяной пар, вырабатываемый в котле-утилизаторе на базе теплоты газов, покидающих газовую турбину (Цанев С.В., Буров В.Д., Ремизов А.Н. Газотурбинные и паротурбинные установки тепловых электростанций. М., Издательство МЭИ, 2002).A steam-gas unit is known, which is a mechanical combination of a gas turbine unit (GTU) and a steam turbine unit (PTU) using water vapor generated in a waste heat boiler based on the heat of gases leaving a gas turbine (Tsanev S.V., Burov V.D., Remizov AN Gas-turbine and steam-turbine installations of thermal power plants. M., MEI Publishing House, 2002).

Основная задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в увеличении предельной мощности парогазовых установок (ПГУ), выполненных на базе одновальных ПГУ одним электрическим генератором и одной газовой турбиной, что влечет за собой снижение удельных массогабаритных показателей, стоимости капитальных затрат при создании указанных ПГУ.The main task solved by the present invention is to increase the ultimate power of combined cycle plants (CCGTs) made on the basis of single-shaft CCGTs with one electric generator and one gas turbine, which entails a decrease in specific mass and size indicators, the cost of capital costs when creating these CCGTs.

При указанном сочетании газотурбинной и паротурбинной установок сохраняется основной недостаток ГТУ, состоящий в низком значении коэффициента полезной работы, т.к. больше половины мощности газовой турбины расходуется на привод компрессора, причем с повышением начальной температуры газов перед газовой турбиной, обеспечивающей повышение кпд ГТУ, происходит снижение коэффициента полезной работы, т.к. рост начальной температуры влечет за собой увеличение оптимальной степени сжатия воздуха в компрессоре. В результате практически все энергетические ГТУ работают при сниженных, против оптимальных значений, степенях сжатия воздуха, что ведет к снижению термодинамического кпд ГТУ. Однако и в этом случае полезная работа ГТУ не превышает 50% от мощности, развиваемой газовой турбиной.With the indicated combination of gas turbine and steam turbine installations, the main disadvantage of gas turbines, consisting in the low value of the coefficient of useful work, remains. more than half the power of the gas turbine is spent on the compressor drive, and with an increase in the initial temperature of the gases in front of the gas turbine, which increases the efficiency of the gas turbine, there is a decrease in the coefficient of useful work, because an increase in the initial temperature entails an increase in the optimal degree of air compression in the compressor. As a result, almost all energy gas turbines operate at reduced, against optimal values, degrees of air compression, which leads to a decrease in the thermodynamic efficiency of gas turbines. However, in this case, the useful work of a gas turbine does not exceed 50% of the power developed by a gas turbine.

Другими словами ГТУ является единственным двигателем, где на собственные нужды тратится половина всей мощности, вырабатываемой газовой турбиной.In other words, a gas turbine is the only engine where half of all the power generated by a gas turbine is spent on its own needs.

При использовании ГТУ в схеме ПТУ часть мощности, теряемой газовой турбиной на привод компрессора, возвращается в виде мощности, вырабатываемой паровой турбиной на базе утилизации сравнительно низкопотенциальной теплоты газов, покидающих газовую турбину.When using a gas turbine in a gas turbine circuit, part of the power lost by the gas turbine to the compressor drive is returned in the form of power generated by the steam turbine based on the utilization of the relatively low potential heat of the gases leaving the gas turbine.

С термодинамической точки зрения такая схема утилизации тепловой энергии не совсем удачна, т.к. для обеспечения собственных нужд (привод компрессора) используется высокотемпературный потенциал рабочего тела, а выработка добавочной полезной мощности происходит на более низком температурном уровне.From a thermodynamic point of view, such a scheme for utilization of thermal energy is not entirely successful, because To ensure their own needs (compressor drive), the high-temperature potential of the working fluid is used, and the generation of additional useful power occurs at a lower temperature level.

Кроме того, низкий коэффициент полезной работы ГТУ ведет в конечном счете к существенному ограничению максимальной полезной мощности указанных установок.In addition, the low efficiency of GTU ultimately leads to a significant limitation of the maximum useful power of these plants.

Сейчас эти мощности ГТУ не превышают 350 МВт. Напомним, что предельные мощности паротурбинных установок уже давно превысили 1000 МВт при существенно более низких (в 2-2,5 раза) начальных температурах рабочего тела (пара).Now these GTU capacities do not exceed 350 MW. Recall that the ultimate power of steam turbine plants has long exceeded 1000 MW at significantly lower (2-2.5 times) initial temperatures of the working fluid (steam).

В результате предельные мощности ПТУ на базе одной ГТУ не превышают 550 МВт, и при сохранении существующих схем ПТУ эти значения мощностей превысить не удается.As a result, the limiting capacities of technical and vocational schools on the basis of a single gas turbine do not exceed 550 MW, and while maintaining the existing schemes of technical colleges, these power values cannot be exceeded.

Кроме того, большинство современных ПТУ с одной газовой турбиной выполняются двухвальными, где не только газовая, но и паровая турбины используются для привода электрических генераторов. Использование двух генераторов неизбежно увеличивает стоимость и массогабаритные характеристики ПТУ.In addition, most modern vocational schools with a single gas turbine are twin-shaft, where not only gas, but also steam turbines are used to drive electric generators. The use of two generators inevitably increases the cost and weight and size characteristics of technical and vocational schools.

Этот недостаток отсутствует в одновальных ПТУ с линейным расположением оборудования, показанным на фигуре 1.This disadvantage is absent in single-shaft vocational schools with a linear arrangement of equipment, shown in figure 1.

На этой фигуре приняты следующие обозначения.The following notation is used in this figure.

Фигура 1:Figure 1:

1 - подвод пара к утилизационной паровой турбине1 - steam supply to the recovery steam turbine

2 - утилизационная паровая турбина2 - recovery steam turbine

3 - расцепная муфта3 - release coupling

4 - компрессор4 - compressor

5 - камера сгорания5 - combustion chamber

6 - газовая турбина6 - gas turbine

7 - конденсатор7 - capacitor

8 - опорные подшипники8 - thrust bearings

9 - опорно-упорные подшипники9 - thrust bearings

10 - линия отвода газов к котлу-утилизатору10 - line exhaust gas to the waste heat boiler

11 - линия подвода воздуха к компрессору11 - air supply line to the compressor

12 - генератор.12 - generator.

Как следует из приведенной схемы расположения основного оборудования, в данном случае электрический генератор 12 располагается между газотурбинной установкой, состоящей из газовой турбины 6 и компрессора 4, и паровой турбиной 2, причем паровая турбина 2 соединяется с валом электрического генератора 12 с помощью расцепной муфты 3.As follows from the above layout of the main equipment, in this case, the electric generator 12 is located between the gas turbine unit, consisting of a gas turbine 6 and compressor 4, and a steam turbine 2, and the steam turbine 2 is connected to the shaft of the electric generator 12 using a split clutch 3.

Одновальная ПТУ работает следующим образом.Single-shaft vocational school works as follows.

При пуске газовой турбины 6 (фиг.1) расцепная муфта 3 отсоединяет паровую турбину от компрессора 4 и пусковое устройство раскручивает газовую турбину 6 вместе с компрессором 4, создавая тем самым движение воздуха через проточные части компрессора и турбины.When starting the gas turbine 6 (Fig. 1), the disconnect clutch 3 disconnects the steam turbine from the compressor 4 and the starting device spins the gas turbine 6 together with the compressor 4, thereby creating air movement through the flow parts of the compressor and turbine.

При достижении перед газовой турбиной давления воздуха, равного 2÷3 бар, включается зажигание и в работу вступает камера сгорания 5, обеспечивающая выход газовой турбины на режим холостого хода с последующим подключением генератора 12 к электрической сети. Горячие газы после газовой турбины направляются в котел-утилизатор (на фигуре 1 котел не показан), который генерирует пар, поступающий в паровую турбину по магистрали 1. После ее прогрева турбина выходит на рабочие обороты (3000 об/мин) и после синхронизации с оборотами газовой турбины с помощью расцепной муфты 3 паровая турбина 2 подключается к генератору 12. Далее происходит синхронизация частоты вращения всего блока с частотой сети и генератор подключается к сети. Путем воздействия системы регулирования на подачу топлива происходит набор электрической нагрузки всего блока.When the air pressure in front of the gas turbine is equal to 2 ÷ 3 bar, the ignition is turned on and the combustion chamber 5 enters into operation, which ensures the gas turbine goes to idle mode and then connects the generator 12 to the electric network. Hot gases after the gas turbine are sent to a waste heat boiler (the boiler is not shown in figure 1), which generates steam entering the steam turbine along line 1. After its heating, the turbine goes to operating speed (3000 rpm) and after synchronization with the speed a gas turbine using a trip clutch 3, the steam turbine 2 is connected to the generator 12. Next, the speed of the entire unit is synchronized with the frequency of the network and the generator is connected to the network. Through the influence of the control system on the fuel supply, the electrical load of the entire unit is set.

По сравнению с многовальной компоновкой одновальная схема ПТУ обладает существенно большей компактностью, и ее несомненным достоинством является наличие только одного электрического генератора.Compared to the multi-shaft configuration, the single-shaft circuit of the PTU has a significantly greater compactness, and its undoubted advantage is the presence of only one electric generator.

При этом, однако, одновальные ПТУ имеют ограниченные мощности, т.к. исключают возможность параллельного подключения двух и более ГТУ. Кроме того, расцепная муфта 3 (фигура 1) имеет существенные ограничения на величину передаваемой мощности.In this case, however, single-shaft vocational schools have limited power, because exclude the possibility of parallel connection of two or more gas turbines. In addition, the trip clutch 3 (figure 1) has significant limitations on the amount of transmitted power.

По указанным причинам максимальные мощности одновальных ПТУ с расцепной муфтой находятся на уровне 60 МВт.For these reasons, the maximum power of a single-shaft technical and vocational school with a release clutch is at the level of 60 MW.

К недостаткам рассматриваемых ПТУ относится также сложность и очень высокая стоимость расцепной муфты, соизмеримая со стоимостью электрического генератора.The disadvantages of the considered technical specifications also include the complexity and very high cost of the coupler, commensurate with the cost of the electric generator.

Стоимость установки увеличивается также и в результате использования нестандартного электрического генератора с двухсторонним подсоединением силовых агрегатов.The installation cost also increases as a result of the use of a non-standard electric generator with two-way connection of power units.

Фирма GENERAL ELECTRIC использует одновальные установки без расцепной муфты. В этом случае мощности одновальных ПТУ увеличиваются, однако, теряется их мобильность и возникают сложности с обеспечением вибрационной надежности единого длинного ротора установки.GENERAL ELECTRIC uses single shaft systems without a coupler. In this case, the power of single-shaft anti-tank missiles increases, however, their mobility is lost and difficulties arise in ensuring the vibration reliability of a single long rotor of the installation.

Отмеченные недостатки отсутствуют в схеме ПТУ, рассмотренной в патенте GE ЕР 1245805 А2 F02C 6/00 02/10/2002. В данном случае компрессор ГТУ состоит из двух независимых частей - компрессора низкого давления, соединенного с паровой турбиной, и компрессора высокого давления, соединенного с газовой турбиной.The noted drawbacks are absent in the vocational school scheme considered in the patent GE EP 1245805 A2 F02C 6/00 02/10/2002. In this case, the gas turbine compressor consists of two independent parts - a low pressure compressor connected to a steam turbine and a high pressure compressor connected to a gas turbine.

Приведенное решение не только сохраняет все преимущества одновальных ГТУ, но и позволяет снизить мощность пускового устройства ГТУ и существенно улучшает работу ПТУ на переменных режимах, так как при рассматриваемом решении изменение мощности ПТУ достигается не только за счет изменения начальной температуры газа перед газовой турбиной, но и за счет возможности в широком диапазоне менять обороты паровой турбины, связанной с компрессором низкого давления, и менять расход воздуха, поступающего к камерам сгорания газовой турбины.The above solution not only retains all the advantages of single-shaft gas turbines, but also allows to reduce the power of the gas turbine starter and significantly improves the operation of the gas turbine in variable modes, since in the considered solution the change in the power of the gas turbine is achieved not only by changing the initial gas temperature in front of the gas turbine, but due to the ability to change the speed of a steam turbine connected to a low-pressure compressor in a wide range and change the flow rate of air entering the combustion chambers of a gas turbine.

Серьезным недостатком предлагаемого решения является пространственное выделение компрессора низкого давления в самостоятельный паротурбокомпрессорный блок, так как при этом теряется присущая одновальным ПТУ компактность, создаются добавочные сложности в подводе воздуха от компрессора низкого давления к компрессору высокого давления, вызывающие в конечном счете заметное увеличение потерь давления в газовоздушном тракте установки.A serious drawback of the proposed solution is the spatial separation of the low-pressure compressor into an independent steam-turbo-compressor unit, since this loses the compactness inherent in a single-shaft anti-friction unit, additional difficulties are created in the air supply from the low-pressure compressor to the high-pressure compressor, which ultimately causes a noticeable increase in pressure losses in the gas-air installation path.

Отмеченные недостатки могут быть устранены при использовании двухвальных компрессоров, которые широко используются в авиационных газотурбинных двигателях, но отсутствуют в энергетическом машиностроении. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухвальный компрессор, показанный на фигуре 2 (Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, конструкции и расчет деталей.М.: Машиностроение, 1981, 552 с.).The noted disadvantages can be eliminated by using twin-shaft compressors, which are widely used in aircraft gas turbine engines, but are absent in power engineering. Closest to the proposed invention is a twin-shaft compressor, shown in figure 2 (Skubachevsky G.S. Aircraft gas turbine engines, structures and calculation of parts. M: Mechanical Engineering, 1981, 552 S.).

Фигура 2:Figure 2:

13 - компрессор низкого давления (КНД)13 - low pressure compressor (LPC)

14 - компрессор высокого давления (КВД)14 - high pressure compressor (HPC)

15 - внутренний вал компрессора15 - internal shaft of the compressor

16 - внешний вал компрессора.16 - external shaft of the compressor.

Он состоит из компрессора низкого давления 13, который приводится во вращение внутренним валом 15, и компрессора высокого давления 14, связанного с внешним валом 16. Отличительной особенностью всех известных двухроторных авиационных компрессоров является то, что оба компрессора: компрессор низкого давления (КНД) и компрессор высокого давления (КВД), приводятся во вращение от единой двухвальной газовой турбины, расположенной с одной стороны двухроторного компрессора (Чигрин B.C., Тихомиров А.Е. Конструктивно-компоновочные схемы ГТД. Харьков: ХВВАИУ, 1991, 26 с.).It consists of a low-pressure compressor 13, which is driven by the inner shaft 15, and a high-pressure compressor 14, connected to the outer shaft 16. A distinctive feature of all known two-rotor aircraft compressors is that both compressors: low pressure compressor (LPC) and compressor high pressure (HPC) are driven in rotation from a single twin-shaft gas turbine located on one side of a two-rotor compressor (Chigrin BC, Tikhomirov AE Design and layout schemes of gas turbine engines. Kharkov: VAIU, 1991, 26 pp.).

Недостатками такого двухроторного компрессора является невозможность его использования в парогазовых установках с выделенным паротурбокомпрессорным блоком при сохранении базовой компоновки одновальных ПТУ, конструктивная сложность и невозможность менять обороты КНД независимо от оборотов КВД.The disadvantages of such a two-rotor compressor are the impossibility of its use in combined-cycle plants with a dedicated steam-turbocompressor unit while maintaining the basic layout of single-shaft technical and vocational schools, the structural complexity and the inability to change the RPV speed regardless of the RPM speed.

Эти недостатки прототипа, а также отмеченные выше недостатки одновальных ПТУ, легко устраняются при использовании двухроторного компрессора с приводом роторов от двух самостоятельных турбин - паровой и газовой, расположенных с двух сторон компрессора, так, как это показано на фигуре 3, где приняты следующие обозначения:These disadvantages of the prototype, as well as the above-mentioned disadvantages of single-shaft PTUs, are easily eliminated by using a two-rotor compressor with rotor drive from two independent turbines - steam and gas, located on both sides of the compressor, as shown in figure 3, where the following notation is adopted:

Фигура 3:Figure 3:

1 - линия подвода пара к утилизационной турбине1 - steam supply line to the recovery turbine

2 - утилизационная паровая турбина2 - recovery steam turbine

5 - камера сгорания5 - combustion chamber

6 - газовая турбина6 - gas turbine

7 - конденсатор7 - capacitor

8 - опорные подшипники8 - thrust bearings

9 - опорно-упорные подшипники9 - thrust bearings

10 - линия отвода газов к котлу-утилизатору10 - line exhaust gas to the waste heat boiler

11 - линия подвода воздуха к компрессору11 - air supply line to the compressor

12 - генератор12 - generator

13 - компрессор низкого давления (КНД)13 - low pressure compressor (LPC)

14 - компрессор высокого давления (КВД)14 - high pressure compressor (HPC)

17 - линия подвода воздуха к КВД при пуске газовой турбины17 - line for supplying air to the HPC when starting a gas turbine

18 - жесткая муфта.18 - rigid coupling.

В приведенной схеме ПТУ компрессор низкого давления 13 единого двухроторного компрессора приводится во вращение утилизационной паровой турбиной 2, а компрессор высокого давления 14 использует для своей работы часть мощности газовой турбины 6. Как и в прототипе (Патент GE ЕР 1245805 А2, F02C 6/00, 02.10.2002) роторы КВД и газовой турбины являются единым ротором газотурбинной установки. При этом степень сжатия воздуха в компрессоре низкого давления ε1 определяется из условия равенства мощности утилизационной паровой турбины мощности компрессора низкого давления, а степень ε сжатия воздуха в компрессоре высокого давления ε2 равна ε 2 = ε ε 1 ,

Figure 00000001
где εIn the above scheme, a low-pressure compressor 13 of a single two-rotor compressor is driven by a steam turbine 2, and the high-pressure compressor 14 uses part of the gas turbine 6 power for its work. As in the prototype (Patent GE EP 1245805 A2, F02C 6/00, 10/02/2002) the rotors of the HPH and gas turbine are a single rotor of a gas turbine installation. In this case, the degree of air compression in the low-pressure compressor ε 1 is determined from the condition that the power of the utilizing steam turbine is equal to the power of the low-pressure compressor, and the degree of air compression ε in the high-pressure compressor ε 2 is ε 2 = ε ε one ,
Figure 00000001
where ε

- общая степень сжатия в компрессоре.- the total compression ratio in the compressor.

При такой конструкции компрессора сохраняются все преимущества одновальной ПТУ, выполненной по схеме, изображенной на фигуре 1, и те преимущества, которыми обладает ПТУ, рассмотренная в указанном выше патенте, без присущих этим схемам недостатков, т.к. в новой ПТУ отсутствует расцепная муфта и отсутствуют добавочные гидравлические сопротивления между компрессором низкого и высокого давления.With this design of the compressor, all the advantages of a single-shaft PTU, made according to the scheme depicted in figure 1, and the advantages that the PTU considered in the above patent have, without the inherent disadvantages of these schemes, are preserved. in the new vocational school there is no disconnect clutch and there are no additional hydraulic resistance between the low and high pressure compressor.

Кроме того, при использовании в ПТУ нового двухроторного компрессора с двухсторонним приводом его роторов частота вращения ротора компрессора низкого давления, связанного с паровой турбиной, может быть как больше, так и меньше 50 Гц, поскольку этот блок не связан с электрическим генератором.In addition, when a new two-rotor compressor with two-sided drive of its rotors is used in a vocational school, the rotational speed of the rotor of the low-pressure compressor associated with a steam turbine can be either greater or less than 50 Hz, since this unit is not connected to an electric generator.

Технический результат изобретения состоит в следующем.The technical result of the invention is as follows.

1. Использование двухроторного компрессора позволяет резко увеличить мощность ПГУ на базе одной газовой турбины при сохранении всех преимуществ одновальной компоновки основного оборудования.1. The use of a two-rotor compressor allows you to dramatically increase the capacity of combined cycle gas turbines based on one gas turbine while maintaining all the advantages of a single-shaft layout of the main equipment.

2. Разделение ротора компрессора на две части с приводом ступеней низкого давления от паровой турбины обеспечивает возможность в широком диапазоне менять частоту вращения этих ступеней, что позволяет либо резко увеличивать производительность компрессора при снижении частоты вращения его ротора с 50 Гц до 25 Гц, либо снижать его металлоемкость при увеличении частоты до 75-100 Гц.2. The separation of the compressor rotor into two parts with the drive of the low pressure stages from the steam turbine provides the ability to change the speed of these stages in a wide range, which allows either to sharply increase the compressor performance while reducing its rotor speed from 50 Hz to 25 Hz, or to reduce it metal consumption with increasing frequency up to 75-100 Hz.

3. Разделение единого ротора одновальных установок на две части с помощью двухроторного компрессора заметно увеличивает вибрационную надежность.3. Separation of a single rotor of single-shaft plants into two parts using a two-rotor compressor significantly increases vibrational reliability.

Таким образом, предлагается осевой компрессор для парогазовых установок, содержащий единый корпус, внутри которого располагается ротор компрессора низкого давления и ротор компрессора высокого давления с соответствующими направляющими аппаратами, опорно-упорный и опорные подшипники, отличающийся тем, что роторы компрессора приводятся во вращение принципиально разными турбинами - паровой и газовой, расположенными с разных сторон компрессора (паровая - со стороны всасывания атмосферного воздуха, а газовая - со стороны нагнетания), причем степень сжатия воздуха в компрессоре низкого давления ε1 определяется из условия равенства мощности утилизационной паровой турбины мощности компрессора низкого давления, а степень сжатия воздуха в компрессоре высокогоThus, an axial compressor for combined cycle plants is proposed, comprising a single housing, inside which is located the rotor of the low-pressure compressor and the rotor of the high-pressure compressor with corresponding guide devices, thrust bearings and thrust bearings, characterized in that the compressor rotors are driven by fundamentally different turbines - steam and gas located on different sides of the compressor (steam - from the intake side of atmospheric air, and gas - from the discharge side), m degree of air compression in the low pressure compressor ε 1 is determined from the condition that the capacity utilization of the steam turbine power the low pressure compressor, and the degree of air compression in the compressor high

давления ε2 равна ε 2 = ε ε 1 ,

Figure 00000002
где ε - общая степень сжатия воздуха в двухроторном компрессоре.pressure ε 2 is equal to ε 2 = ε ε one ,
Figure 00000002
where ε is the total degree of air compression in the two-rotor compressor.

Подобное решение позволяет при расходах воздуха, не превышающих максимальных расходов в существующих мощных энергетических ГТУ, повышать частоту вращения ротора компрессора низкого давления до 75÷100 Гц, что резко сокращает массогабаритные показатели паротурбокомпрессорного блока.Such a solution allows increasing the rotational speed of the low-pressure compressor rotor to 75 ÷ 100 Hz at air flow rates not exceeding the maximum flow rates in existing powerful gas turbines, which dramatically reduces the overall dimensions of the steam turbo compressor unit.

При больших расходах воздуха, превышающих его предельные расходы в существующих одновальных компрессорах, для пропуска воздуха через первые ступени компрессора низкого давления частоту вращения ротора КНД следует снизить до 25 Гц с целью увеличения допустимой с позиций прочности проходных площадей первых ступеней компрессора.At high air flow rates exceeding its marginal flow rates in existing single-shaft compressors, to pass air through the first stages of the low-pressure compressor, the rotational speed of the low pressure rotor should be reduced to 25 Hz in order to increase the allowable from the standpoint of strength passage areas of the first compressor stages.

Claims (1)

Воздушный двухроторный компрессор преимущественно для парогазовых установок, содержащий единый корпус, внутри которого располагается ротор компрессора низкого давления и ротор компрессора высокого давления с соответствующими направляющими аппаратами, опорно-упорный и опорные подшипники, отличающийся тем, что роторы компрессора приводятся во вращение принципиально разными турбинами - паровой и газовой, расположенными с разных сторон компрессора (паровая - со стороны всасывания атмосферного воздуха, а газовая - со стороны нагнетания), причем степень сжатия воздуха в компрессоре низкого давления ε1 определяется из условия равенства мощности утилизационной паровой турбины мощности компрессора низкого давления, а степень сжатия воздуха в компрессоре высокого давления ε2 равна ε 2 = ε ε 1 ,
Figure 00000003
где ε - общая степень сжатия воздуха в двухроторном компрессоре.
An air two-rotor compressor mainly for combined cycle plants, containing a single housing, inside which there is a rotor of a low-pressure compressor and a rotor of a high-pressure compressor with corresponding guide devices, thrust bearings and thrust bearings, characterized in that the compressor rotors are driven by fundamentally different turbines - steam and gas located on different sides of the compressor (steam - from the intake side of atmospheric air, and gas - from the discharge side), moreover, the compression ratio of air in the low-pressure compressor ε 1 is determined from the condition of equality of power of the recovery steam turbine power of the low-pressure compressor, and the compression ratio of air in the high-pressure compressor ε 2 is equal to ε 2 = ε ε one ,
Figure 00000003
where ε is the total degree of air compression in the two-rotor compressor.
RU2012111481/06A 2012-03-27 2012-03-27 Two-rotor air compressor for combined-cycle plants RU2529296C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012111481/06A RU2529296C2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Two-rotor air compressor for combined-cycle plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012111481/06A RU2529296C2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Two-rotor air compressor for combined-cycle plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012111481A RU2012111481A (en) 2013-10-10
RU2529296C2 true RU2529296C2 (en) 2014-09-27

Family

ID=49302414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012111481/06A RU2529296C2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Two-rotor air compressor for combined-cycle plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529296C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021183089A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Магомет Фуадович МАЛХОЗОВ Multifunctional power plant

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090762C1 (en) * 1994-03-06 1997-09-20 Арнольд Петрович Петренко Steam-gas plant
RU2208685C2 (en) * 1997-08-25 2003-07-20 Сименс Акциенгезелльшафт Method of operation of gas-and atem-turbine plant and design of such plant

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090762C1 (en) * 1994-03-06 1997-09-20 Арнольд Петрович Петренко Steam-gas plant
RU2208685C2 (en) * 1997-08-25 2003-07-20 Сименс Акциенгезелльшафт Method of operation of gas-and atem-turbine plant and design of such plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021183089A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Магомет Фуадович МАЛХОЗОВ Multifunctional power plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012111481A (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674107C2 (en) Gas turbine engine in mechanical drive installations and its operating methods
Frost et al. A hybrid gas turbine cycle (Brayton/Ericsson): an alternative to conventional combined gas and steam turbine power plant
EP3118435B1 (en) Power augmentation system for a gas turbine using compressed air storage
GB2511157A (en) Gas turbine engine with integrated bottoming cycle system
Kabeyi et al. Performance analysis of an open cycle gas turbine power plant in grid electricity generation
CN106884721B (en) System for generating steam via turbine extraction
EP2604821B1 (en) System and method for thermal control in a gas turbine engine
RU2338908C1 (en) Gas turbine unit
RU2529296C2 (en) Two-rotor air compressor for combined-cycle plants
RU2323344C1 (en) Turbogenerator
US20100150713A1 (en) Rotating-Plate Radial Turbine in Gas-Turbine-Cycle Configurations
RU2199020C2 (en) Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system
RU2541080C1 (en) Auxiliary power gas turbine expander unit for compressor stations of gas-main pipelines
CN202851278U (en) Single-cycle low-temperature TR geothermal power generation device
RU2528214C2 (en) Gas turbine co-generation power plant
US20140069078A1 (en) Combined Cycle System with a Water Turbine
RU2371588C2 (en) Gas turbine drive of electric generator
Kasilov et al. Cogeneration steam turbines from Siemens: New solutions
RU2403407C1 (en) Steam-gas power plant
RU132840U1 (en) GAS TURBINE INSTALLATION
Zaryankin et al. Superpowerful combined cycle power units with one gas turbine
RU2811448C2 (en) Combined-cycle power plant
RU2811729C2 (en) Combined-cycle power plant
RU2334886C1 (en) Combined heat-recovery cooled gas turbine power plant
RU2334887C1 (en) Heat-recovery cooled gas turbine power plant

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20131111

HE9A Changing address for correspondence with an applicant
FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20140307

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

Effective date: 20150328

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160210

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

Effective date: 20170328