RU2606297C2

RU2606297C2 - Gas compressor plant power unit

Info

Publication number: RU2606297C2
Application number: RU2014146642A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Бурдюгов; Павел Вячеславович Немцев; Павел Николаевич Лохно; Александр Владимирович Пономарев; Богдан Валерьевич Воронов
Original assignee: Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2017-01-10
Also published as: RU2014146642A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in of gas transfer plants development. Gas compressor plant power unit, containing gas-turbine plant (GTP), located in leak-tight compartment, connected to air intake channel, equipped with fan, and with hot air removal air duct, characterized by, that power unit is additionally equipped with heated air extraction air duct, communicating leak-tight compartment with air intake channel upstream of fan.

EFFECT: technical result consists in improvement of GTP reliability at high negative temperatures of ambient air, due to air preheating considering maximum allowable concentration of explosive gases (mixture of protective gas and shielding gas with explosive gases flowing from GTP).

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при разработке и проектировании газоперекачивающих агрегатов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the development and design of gas pumping units.

В настоящее время наибольшее распространение получили газоперекачивающие агрегаты (ГПА) в легкосборном ангарном укрытии. Данное компоновочное решение предполагает наличие взрывоопасной зоны в помещении легкосборного ангарного укрытия, и, как следствие, все оборудование, устанавливаемое в данном помещении, должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении.Currently, the most common are gas pumping units (GPU) in an easily assembled hangar shelter. This layout solution assumes the presence of an explosive zone in the premises of an easily assembled hangar shelter, and, as a result, all equipment installed in this room must be executed in an explosion-proof version.

Для использования во взрывоопасной зоне невзрывозащищенная приводная газотурбинная установка (ГТУ) на базе газотурбинного двигателя помещена в герметичный отсек, обеспечивающий ее взрывозащиту путем обеспечения непрерывной продувки герметичного отсека защитным газом (атмосферным воздухом) под избыточным давлением не менее 50 Па и обеспеченным постоянным расходом, что предотвращает попадание взрывоопасной газовой смеси из помещения ангарного укрытия в отсек ГТУ.For use in an explosive area, a non-explosion-proof driven gas turbine unit (GTU) based on a gas turbine engine is placed in a sealed compartment providing explosion protection by continuously blowing off the sealed compartment with protective gas (atmospheric air) under an overpressure of at least 50 Pa and a constant flow rate, which prevents the explosive gas mixture falling from the hangar shelter into the gas turbine compartment.

Данный отсек с установленной в нем газотурбинной установкой и системами ее жизнеобеспечения получил название блок силовой.This compartment with the gas turbine installation installed in it and its life support systems was called the power unit.

Известен блок силовой газоперекачивающего агрегата (Патент РФ №2276277), содержащий герметичный отсек, вентилятор воздуха, приводную газотурбинную установку и воздуховод отвода горячего воздуха.A known power gas pumping unit (RF Patent No. 2276277) containing a sealed compartment, an air fan, a gas turbine unit and a hot air exhaust duct.

Недостатком данного устройства является то, что в условиях пониженных отрицательных температур, в особенности во время запуска агрегата и на минимальном режиме работы, когда поверхность двигателя еще не достигла достаточно высокой температуры, защитный газ, проходящий через полости герметичного отсека с обеспеченным заданным расходом, может вызвать недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ.The disadvantage of this device is that in conditions of lowered negative temperatures, especially during unit start-up and at minimum operating mode, when the engine surface has not yet reached a sufficiently high temperature, shielding gas passing through the cavities of the pressurized compartment with a given predetermined flow rate can cause unacceptable temperature drop in the sealed compartment of the gas turbine.

Эксплуатация ГТУ вне заданного разработчиком температурного диапазона может привести к возникновению аварийных ситуаций, ускоренной выработке ресурса ГТУ, а также послужить поводом для прекращения действия гарантийных обязательств изготовителя (поставщика).Operation of a gas turbine outside the temperature range specified by the developer can lead to emergencies, accelerated exhaustion of a gas turbine’s life, and also serve as a reason for the termination of the warranty of the manufacturer (supplier).

Регулировка расхода защитного газа в сторону уменьшения расхода, возможна лишь до определенных значений, обусловленных применяемым видом взрывозащиты, и, как показывает опыт эксплуатации ГПА в районах с холодным климатом, не может обеспечить оптимальное температурное состояние в герметичном отсеке ГТУ при пониженных отрицательных температурах.Adjusting the shielding gas flow in the direction of decreasing the flow rate is possible only up to certain values, due to the type of explosion protection used, and, as experience in the operation of gas compressor units in areas with a cold climate, can not provide the optimal temperature state in a sealed gas turbine compartment at low negative temperatures.

Задачей предлагаемого изобретения является поддержание заданных температурных характеристик в герметичном отсеке ГТУ при пониженных отрицательных температурах атмосферного воздуха и повышение надежности газоперекачивающего агрегата.The objective of the invention is to maintain the specified temperature characteristics in the sealed compartment of the gas turbine at low negative temperatures of atmospheric air and increase the reliability of the gas pumping unit.

Технический результат заключается в повышении надежности работы ГТУ при больших отрицательных температурах атмосферного воздуха, за счет подогрева воздуха с учетом предельно допустимой концентрации взрывоопасных газов (смеси - защитный газ и защитный газ с взрывоопасными газами, истекающими из ГТУ).The technical result is to increase the reliability of the gas turbine at high negative temperatures of atmospheric air, by heating the air taking into account the maximum permissible concentration of explosive gases (mixture - shielding gas and shielding gas with explosive gases flowing from the gas turbine).

Технический результат достигается за счет того, что блок силовой газоперекачивающего агрегата, содержащий газотурбинную установку, расположенную в герметичном отсеке, соединенном с воздухозаборным трактом, снабженным вентилятором, и с воздуховодом отвода горячего воздуха, отличающийся тем, что блок силовой дополнительно снабжен воздуховодом отбора подогретого воздуха, сообщающим герметичный отсек с воздухозаборным трактом перед вентилятором.The technical result is achieved due to the fact that the power gas pumping unit unit containing a gas turbine unit located in a sealed compartment connected to an intake duct equipped with a fan and with a hot air exhaust duct, characterized in that the power unit is additionally equipped with a heated air intake duct, communicating a sealed compartment with an air intake in front of the fan.

Отличительным признаком является наличие воздуховода отбора подогретого воздуха, сообщающего герметичный отсек с воздухозаборным трактом перед вентилятором, что позволяет исключить недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ и повышает надежность газоперекачивающего агрегата. При этом сообщение герметичного отсека с воздухозаборным трактом перед вентилятором обусловлено разностью расходов защитного газа в тракте воздухозаборном и воздуховоде отбора подогретого воздуха и предотвращает попадание защитного газа низкой температуры из тракта воздухозаборного в воздуховод отбора подогретого воздуха.A distinctive feature is the presence of a heated air intake duct that communicates a sealed compartment with an intake duct in front of the fan, which eliminates an unacceptable temperature drop in the sealed gas turbine compartment and increases the reliability of the gas pumping unit. At the same time, the message of the sealed compartment with the air intake duct in front of the fan is determined by the difference in the shielding gas flow rates in the air intake duct and the heated air intake duct and prevents the shielding gas from entering the low temperature from the intake duct into the heated air intake duct.

Сообщение герметичного отсека с воздухозаборным трактом именно перед вентилятором позволяет равномерно перемещать защитный газ, поступающий из атмосферы, и «теплый» защитный газ, поступающий из герметичного отсека ГТУ после прохождения им вентилятора. Таким образом, основная функция вентилятора в контексте данного изобретения - это перемешивание защитного газа, поступающего из атмосферы и герметичного отсека ГТУ, с целью равномерного распределения по объему взрывоопасных газов, истекающих из ГТУ.The communication of the pressurized compartment with the air intake just in front of the fan makes it possible to evenly move the protective gas coming from the atmosphere and the “warm” protective gas coming from the pressurized gas turbine compartment after the fan has passed it. Thus, the main function of the fan in the context of this invention is the mixing of the protective gas coming from the atmosphere and the pressurized compartment of the gas turbine, in order to evenly distribute the volume of explosive gases flowing from the gas turbine.

На чертеже изображен блок силовой газоперекачивающего агрегата, который состоит из: газотурбинной установки 1, тракта воздухозаборного 2, осевого вентилятора 3, герметичного отсека 4, датчика разности давлений 5, датчика расхода 6, воздуховода отвода горячего воздуха 7, помещения ангарного укрытия 8, датчиков температуры 9, воздуховода отбора подогретого воздуха 10, клапана воздушного 11, датчика загазованности 12.The drawing shows a block of a power gas pumping unit, which consists of: a gas turbine unit 1, an air intake duct 2, an axial fan 3, an airtight compartment 4, a pressure difference sensor 5, a flow sensor 6, a hot air exhaust duct 7, a hangar shelter 8, temperature sensors 9, the heated air intake duct 10, the air valve 11, the gas pollution sensor 12.

Во время работы приводной газотурбинной установки 1 на базе газотурбинного двигателя, через тракт воздухозаборный 2 посредством осевого вентилятора 3 защитный газ из атмосферы поступает в герметичный отсек 4 ГТУ, обеспечивая необходимые параметры продувки его полостей, контроль которых производится датчиком разности давлений 5 и датчиком расхода 6, установленным в воздуховоде отвода горячего воздуха 7, тем самым предотвращая возможное попадание взрывоопасной смеси из помещения ангарного укрытия 8, одновременно снимая температуру с поверхности газотурбинной установки 1, затем нагретый защитный газ выводится в атмосферу посредством воздуховода отвода горячего воздуха 7.During operation of the gas turbine drive unit 1 on the basis of a gas turbine engine, through the intake duct 2 through the axial fan 3, the protective gas from the atmosphere enters the gas-tight compartment 4 of the gas turbine unit, providing the necessary parameters for purging its cavities, which are controlled by the pressure difference sensor 5 and the flow sensor 6, installed in the duct exhaust hot air 7, thereby preventing the possible ingress of explosive mixtures from the premises of the hangar shelter 8, while removing the temperature from ited gas turbine unit 1, and then heated protective gas is discharged into the atmosphere through the hot air outlet duct 7.

При пониженной температуре в герметичном отсеке 4 ГТУ, определяемой датчиками температуры 9, по команде системы автоматизированного управления (САУ) ГПА через воздуховод отбора подогретого воздуха 10, регулируемый воздушным клапаном 11, подогретый защитный газ поступает на вход тракта воздухозаборного 2, тем самым обеспечивая поступление защитного газа более высокой температуры в герметичный отсек 4 газотурбинной установки, смешиваясь с защитным газом, поступающим из атмосферы.At a reduced temperature in the gas-tight compartment 4 of the gas turbine, determined by temperature sensors 9, by the command of the automatic control system (ACS) of the gas-turbine unit through the heated air intake duct 10, regulated by the air valve 11, the heated protective gas enters the intake duct 2, thereby providing a protective gas of higher temperature in the pressurized compartment 4 of the gas turbine installation, mixing with the protective gas coming from the atmosphere.

Контроль защитного газа на отсутствие в нем взрывоопасной концентрации метана производится датчиком загазованности 12, расположенным в воздуховоде отвода горячего воздуха 7.The protective gas is monitored for the absence of an explosive concentration of methane in it by a gas detector 12 located in the hot air duct 7.

Таким образом, применение воздуховода отбора подогретого воздуха позволяет исключить недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ и повышает надежность газоперекачивающего агрегата.Thus, the use of a heated air intake duct eliminates an unacceptable temperature drop in the gas-tight compartment of the gas turbine unit and increases the reliability of the gas pumping unit.

Claims

The power gas pumping unit unit comprising a gas turbine installation located in a sealed compartment connected to an air intake duct equipped with a fan and a hot air exhaust duct, characterized in that the power unit is additionally equipped with a heated air exhaust duct communicating the airtight compartment with an air intake path in front of the fan .