RU2684297C1 - Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit - Google Patents
Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684297C1 RU2684297C1 RU2018107977A RU2018107977A RU2684297C1 RU 2684297 C1 RU2684297 C1 RU 2684297C1 RU 2018107977 A RU2018107977 A RU 2018107977A RU 2018107977 A RU2018107977 A RU 2018107977A RU 2684297 C1 RU2684297 C1 RU 2684297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- duct
- gas
- exhaust
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям составляющих тракта выхлопа газоперекачивающих агрегатов (ГПА), содержащих газотурбинный двигатель (ГТД) в составе газотурбинных установок (ГТУ), и может быть использовано на компрессорных станциях нефтегазовой и энергетической промышленности.The group of inventions relates to the field of engine building, namely, to the designs of the components of the exhaust tract of gas pumping units (GPU) containing a gas turbine engine (GTE) as part of gas turbine units (GTU), and can be used at compressor stations in the oil and gas and energy industries.
Из существующего уровня техники известен газоперекачивающий агрегат, содержащий газотурбинный двигатель, включающий газогенератор и турбину, расположенные на общей подмоторной раме. ГПА содержит тракт всасывания воздуха с воздуховодами и камерой всасывания, входное устройство для подачи воздушного потока из камеры всасывания на вход двигателя, выхлопную систему с трактом выхлопа для удаления продуктов сгорания. Выхлопная система выполнена с возможностью установки утилизационного теплообменника. Система охлаждения газотурбинной установки выполнена с возможностью принудительной подачи атмосферного воздуха под защитный кожух (RU 2403416 С1, опубл. 10.11.2010).A gas pumping unit comprising a gas turbine engine including a gas generator and a turbine located on a common engine frame is known from the prior art. The GPA contains an air intake path with air ducts and a suction chamber, an input device for supplying air flow from the suction chamber to the engine inlet, an exhaust system with an exhaust path for removing combustion products. The exhaust system is configured to install a recycling heat exchanger. The cooling system of a gas turbine installation is configured to force the supply of atmospheric air under a protective casing (RU 2403416 C1, publ. 10.11.2010).
Известен газоперекачивающий агрегат, содержащий ГТД с входным устройством и центробежный компрессор для сжатия газа, КВОУ, выхлопную систему с выхлопной шахтой для удаления продуктов сгорания. ГТД вместе с входным устройством расположен на общей фундаментной раме. Система охлаждения ГТД выполнена с возможностью обеспечения регулирования количества охлаждающего воздуха. Выхлопная шахта выполнена с возможностью установки утилизационного теплообменника и оснащена погодным колпаком (зонтом) (RU 115843 U1, опубл. 10.05.2012).Known gas pumping unit containing a gas turbine engine with an input device and a centrifugal compressor for compressing gas, KVOU, an exhaust system with an exhaust shaft to remove combustion products. The gas turbine engine together with the input device is located on a common foundation frame. The gas turbine engine cooling system is configured to control the amount of cooling air. The exhaust shaft is made with the possibility of installing a recycling heat exchanger and is equipped with a weather hood (umbrella) (RU 115843 U1, publ. 05/10/2012).
Известен выхлопной тракт газоперекачивающего агрегата, содержащий выхлопную трубу, газоход, утилизационный теплообменник и поворотные заслонки (RU 2243 385 С1, опубл. 27.12.2004).Known exhaust path of a gas pumping unit containing an exhaust pipe, gas duct, heat recovery heat exchanger and butterfly valves (RU 2243 385 C1, publ. 27.12.2004).
Недостатком известных решений является относительно невысокая эффективность, надежность и долговечность работы газоперекачивающего агрегата, неадаптированность конкретно к техническим решениям двухвального, двухконтурного ГТД, сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД и ресурса ГПА с одновременным повышением компактности входящих в ГПА сборочных единиц и деталей, входящих в состав ГПА, в том числе недостаточной проработанности тракта выхлопа воздуха, что в конечном итоге снижает эксплуатационную надежность и ресурс работы как ГТУ, так и ГПА в целом.A disadvantage of the known solutions is the relatively low efficiency, reliability and durability of the gas pumping unit, the lack of adaptation specifically to the technical solutions of a twin-shaft, double-circuit gas turbine engine, the difficulty of obtaining a compromise combination of increased efficiency and GPU resource with a simultaneous increase in the compactness of the assembly units and parts included in the gas compressor unit GPU, including the lack of sophistication of the air exhaust path, which ultimately reduces operational reliability spine and service life of both gas turbines and compressor unit as a whole.
Задача, решаемая группой изобретений, заключается в повышении КПД, эксплуатационной надежности и ресурса работы ГПА для транспортировки газа и газотурбинной станции.The problem solved by the group of inventions is to increase the efficiency, operational reliability and service life of the gas compressor station for transporting gas and a gas turbine station.
Поставленная задача решается тем, что газоперекачивающий агрегат (ГПА) компрессорной станции (КС), согласно изобретению, включает последовательно сообщенные по рабочему телу: тракт всасывания воздуха, включающий комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ), воздуховод и камеру всасывания воздуха; газотурбинную установку (ГТУ) с входным устройством (ВУ) для подачи воздуха из камеры всасывания на вход газотурбинного двигателя (ГТД), имеющего модули газогенератора (ГТ) и силовой турбины (СТ), а также соединенный с модулем СТ газоотвод, выполненный в виде улитки; тракт выхлопа отработанных газов, сообщенный газоходом на входе по потоку рабочего тела из СТ с газоотводом и на выходе с выхлопной трубой ГПА; газовый компрессор, сообщенный по крутящему моменту с валом СТ ГТД посредством трансмиссии, включающей промежуточный вал, а также по рабочему телу - перекачиваемому газу с подводящим и отводящим газопроводами; при этом газоход тракта выхлопа ГПА выполнен в виде трубы, включающей основной горизонтальный и переходные участки, первый из которых выполнен с линейной осью и сопряжен со вторым переходным участком, выполненным в виде последовательно сообщенного с ним по рабочему телу криволинейного отвода, причем первый переходный участок трубы газохода выполнен с прямоугольным сечением на входе с последующим изменением формы сечения до окружности максимального радиуса Rmax,т. на стыке сопряжения с криволинейным отводом, создающим угол βп.т.г. поворота трубы газохода в проекции на горизонтальную плоскость, определенный в диапазоне βп.т.г.=(1,36÷2,01) [рад], при этом основной участок трубы газохода образован в поперечном сечении из двух оппозитных дуг окружности, соединенных поверху и понизу вставками в виде отрезков прямой линии шириной Ввст.≤Rmin,т., с образованием формы корпуса третьего переходного участка, состоящего из сочленения двух оппозитных боковых участков оболочки, каждый в виде фрагмента усеченного конуса с торцами радиусов Rmax,т. и Rmin,т., сопряженных по образующим через вставки в виде гипаровидных пластин постоянной ширины в проекции на горизонтальную плоскость, с максимальной стрелой подъема в плоскости сопряжения с круглым сечением отвода, равным ΔRmax,т. между условной хордой, соединяющей концы дуги, общей для окружности и гипара стыкуемых участков газохода, и вершиной указанной дуги, а четвертый переходной участок газохода выполнен с идентичным третьему по конструктивному исполнению корпусом, соединяющим основной участок трубы с дополнительным кольцевым круглоцилиндрическим элементом с возможностью свободного заведения оконечности трубы газохода в приемную камеру выхлопной трубы с внутренним диаметром, превышающем диаметр оконечности трубы газохода не менее чем в 1,5 раза, при этом поперечное сечение проточной части трубы газохода выполнено практически с постоянной площадью Fcp с колебанием величины площади между участками на величину ΔF, количественно определенную из выражения ΔF=Fcp[(-3,5%)÷(+1,9%)]; а выхлопная труба тракта выхлопа ГПА включает опорный блок, на котором смонтированы приемная камера, блок шумоглушения, конфузор и газоход шахты выхлопной трубы, при этом блок шумоглушения выполнен состоящий не менее чем из четырех кольцевых секций, наделенных каждая не менее чем тремя пирамидальными элементами шумоглушения, выполненных каждый в виде, опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с двумя прямоугольными гранями и основанием, выполненным в виде равнобедренного треугольника, имеющего угол ξ при вершине между указанными гранями, удовлетворяющий условию ξ≥60°, при этом основание элемента шумоглушения раскреплено в секции треугольным стержневым каркасом, а ребро между гранями выполнено длиной, соизмеримой с высотой шумогасящей секции и вертикально примыкает к внутренней поверхности корпуса секции блока шумоглушения.The problem is solved in that the gas pumping unit (GPU) of the compressor station (KS), according to the invention, includes successively communicated through the working fluid: the air intake path, comprising a complex air-cleaning device (KVOU), an air duct and an air intake chamber; gas turbine unit (GTU) with an inlet device (VU) for supplying air from the suction chamber to the inlet of a gas turbine engine (GTE) having gas generator (GT) and power turbine (ST) modules, as well as a gas outlet connected to the ST module, made in the form of a snail ; the exhaust gas path communicated by the gas duct at the inlet of the working fluid from the ST with a gas outlet and at the outlet with the exhaust pipe of the GPU; a gas compressor communicated by torque with the ST GTD shaft through a transmission including an intermediate shaft, as well as a pumped gas with supply and exhaust gas pipelines through the working fluid; in this case, the gas duct of the GPU exhaust path is made in the form of a pipe, including the main horizontal and transitional sections, the first of which is made with a linear axis and paired with a second transitional section made in the form of a curved outlet consecutively communicated with it through the working fluid, the first transitional pipe section the gas duct is made with a rectangular cross section at the inlet, followed by a change in the shape of the cross section to a circle of maximum radius R max, t. at the junction with a curved tap that creates an angle β p.t. the rotation of the flue pipe in projection on a horizontal plane, defined in the range of β p.t. = (1.36 ÷ 2.01) [rad], while the main section of the duct pipe is formed in cross section from two opposite circular arcs connected at the top and bottom with inserts in the form of straight line segments with a width of B st. ≤R min, t. , with the formation of the shape of the hull of the third transitional section, consisting of a junction of two opposite lateral sections of the shell, each in the form of a fragment of a truncated cone with ends of radii R max, t. and R min, t. coupled along generators through inserts in the form of hypovar plates of constant width in projection onto the horizontal plane, with a maximum lifting arrow in the interface plane with a circular outlet cross section equal to ΔR max, t. between the conditional chord connecting the ends of the arc common to the circumference and hypara of the joined sections of the duct, and the apex of the specified arc, and the fourth transition section of the duct is made with an identical third structural embodiment connecting the main section of the pipe with an additional circular annular element with the possibility of free end the flue pipe into the exhaust chamber of the exhaust pipe with an inner diameter exceeding the diameter of the tip of the flue pipe at least 1.5 times, while the cross section of the duct part of the flue pipe is made with a practically constant area F cp with a variation in the area between the sections by ΔF, quantitatively determined from the expression ΔF = F cp [(-3.5%) ÷ (+ 1.9%)]; and the exhaust pipe of the GPU exhaust tract includes a support block on which a receiving chamber, a sound attenuation block, a confuser and a gas duct of the exhaust pipe shaft are mounted, while the sound attenuation block is made up of at least four annular sections endowed with at least three pyramidal noise suppression elements, each made in the form of a tetrahedron overturned downward with two rectangular faces and a base made in the form of an isosceles triangle having an angle ξ at the vertex between the indicated faces, ovletvoryayuschy condition ξ≥60 °, with the base element in section raskrepleno attenuation triangular pivotal frame, and the edge between the faces formed length commensurate with the height Noise reduction section and vertically abuts the inner surface of the housing section silencing unit.
При этом в приемной камере выхлопной трубы ниже трубы газохода может быть установлен наклонный аэродинамический экран, уменьшающий на повороте турбулизацию потока рабочего тела и аэродинамическое сопротивление последнему, а над блоком шумоглушения установлен кольцевой блок конфузора в виде усеченного конуса, уменьшающего на выходе диаметр поперечного сечения потока рабочего тела, не более чем в 1,37 раза, при этом над блоком конфузора последовательно установлены два кольцевых блока газохода шахты, содержащий каждый не менее четырех кольцевых секций с диаметром поперечного сечения проточной части не более диаметра выходного сечения конфузора, кроме того верхний кольцевой блок газохода шахты выхлопной трубы защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком и снабжен молниеприемником, а для обеспечения тепло- и шумоизоляции газоход обмотан шумоизолирующим материалом типа войлока и алюминиевой фольгой.At the same time, an inclined aerodynamic screen can be installed in the intake chamber of the exhaust pipe below the flue pipe, which reduces the turbulence of the working fluid flow and the aerodynamic resistance of the latter at a bend, and an annular confuser unit in the form of a truncated cone that reduces the diameter of the cross section of the working flow at the outlet is installed body, not more than 1.37 times, while above the block of the confuser two annular blocks of the mine gas duct are successively installed, each containing at least four end sections with a cross-sectional diameter of the flowing part not exceeding the diameter of the outlet cross-section of the confuser, in addition, the upper annular duct block of the exhaust pipe shaft is protected from atmospheric hydrometeors by an umbrella cap and equipped with a lightning rod, and to ensure heat and noise insulation, the duct is wrapped with noise-insulating material such as felt and aluminum foil.
Поставленная задача в части тракта выхлопа отработанных газов ГПА решается тем, что тракта выхлопа, согласно изобретению, включает газоход в виде трубы, сообщенной на входе с газоотводом по потоку рабочего тела - выхлопного газа из силовой турбины ГТД, а на выходе имеющий завершающую тракт выхлопную трубу ГПА, при этом труба газохода выполнена горизонтальной на большей части длины с практически постоянной площадью поперечного сечения проточной части и включает переходные участки переменной формы корпуса и/или конфигурации оси, при этом первый переходный участок трубы газохода выполнен на входе в виде фланца с прямоугольным сечением с последующим изменением формы сечения до окружности максимального радиуса Rmax,т. на выходе, сопряженном со вторым переходным участком, выполненным в виде криволинейного отвода с радиусом поворота оси отвода Rп.o., превышающем круглоцилиндрический радиус Rmax,т проточной части отвода в проекции на горизонтальную плоскость не менее чем в 1,6 раза, причем корпус первого переходного участка трубы газохода образован из сопряженных по образующим двух пар чередующихся фрагментов оболочек двоякой кривизны, имеющих каждая на входе разноразмерные смежные прямолинейные участки торца, соответствующие длинам высоты и ширины входного фланца, а выходной торец выполнен в виде окружности радиусом Rmax,т., состоящей из двух пар смежных дуг, длины которых в каждой паре дуг пропорциональны отношению длин смежных сторон входного фланца, причем основной участок трубы газохода выполнен с составным поперечным сечением проточной части и обрамлен по торцам зеркально идентичными третьим и четвертым переходными участками переменной формы, при этом следующий за основным участком трубы газохода четвертый переходный участок сообщен на выходе через дополнительный кольцевой круглоцилиндрический элемент с выхлопной трубой тракта выхлопа ГПА, включающей жестко соединенную с опорным блоком приемную камеру, выполненную с боковым проемом с возможностью свободного заведения в приемную камеру оконечности трубы газохода и последующей компенсации температурных деформаций, для чего последняя подвижно оперта на шарнир скольжения с внешней стороны корпуса приемной камеры; над приемной камерой смонтирован блок шумоглушения, состоящий не менее чем из четырех кольцевых секций, наделенных каждая не менее чем тремя пирамидальными элементами шумоглушения, каждый из которых выполнен в виде опрокинутого вершиной вниз тетраэдра, при этом совокупность элементов шумоглушения в каждой смежной по высоте секции блока выполнена с винтовым смещением относительно предыдущей секции на половину угла противостоящей вершины треугольного каркаса, фиксирующего указанные элементы; над блоком шумоглушения установлен кольцевой блок конфузора в виде усеченного конуса, уменьшающего на выходе площадь поперечного сечения потока рабочего тела, не менее чем в 1,8 раза, а над блоком конфузора последовательно установлены два кольцевых блока газохода шахты выхлопной трубы, содержащий каждый не менее четырех кольцевых секций и выполненный каждый с площадью поперечного сечения проточной части не более площади выходного сечения конфузора и высотой, не менее чем в полтора раза превышающей диаметр любого из указанных блоков.The problem is solved in part of the exhaust gas exhaust duct GPA is solved by the fact that the exhaust duct, according to the invention, includes a gas duct in the form of a pipe communicated at the inlet with the gas outlet by the flow of the working fluid - exhaust gas from the turbine engine turbine, and the exhaust pipe having the exhaust duct at the outlet GPA, while the flue pipe is horizontal for most of the length with an almost constant cross-sectional area of the flowing part and includes transition sections of a variable body shape and / or axis configuration, while he first transition portion flue pipe is formed at the inlet of a flange having a rectangular cross section, followed by a change in cross-sectional shape to the maximum radius R max circumferential m. at the output associated with the second transition section, made in the form of a curved tap with a radius of rotation of the axis of the tap R P. o. exceeding the circular cylindrical radius R max, t of the flow part of the outlet in the projection onto the horizontal plane is not less than 1.6 times, and the body of the first transitional section of the flue pipe is formed from alternating fragments of shells of double curvature paired along the generators of two, each having different sizes at the input adjacent rectilinear sections of the end face corresponding to the lengths of the height and width of the inlet flange, and the output end face is made in the form of a circle of radius R max, t. consisting of two pairs of adjacent arcs, the lengths of which in each pair of arcs are proportional to the ratio of the lengths of the adjacent sides of the inlet flange, and the main section of the duct pipe is made with a composite cross section of the flow part and is framed at the ends mirror-identical to the third and fourth transition sections of variable shape, while the fourth transition section next to the main section of the gas duct is communicated at the outlet through an additional annular circular cylinder element with an exhaust pipe of the GPU exhaust tract, including the guide is rigidly connected to the bearing block receiving chamber provided with a lateral opening to be freely places in the receiving chamber end of the flue pipe and the subsequent compensation of temperature deformations, for which the latter simply supported movably on the sliding joint from the exterior of the housing of the receiving chamber; a silencing block is mounted above the receiving chamber, consisting of at least four annular sections, each endowed with at least three pyramidal noise suppression elements, each of which is made in the form of a tetrahedron tilted upside down, while the set of noise suppression elements in each block section adjacent in height with a screw offset relative to the previous section by half the angle of the opposing vertex of the triangular frame fixing these elements; an annular confuser block in the form of a truncated cone is installed above the noise suppression unit, which reduces the output cross-sectional area of the working fluid stream by at least 1.8 times, and two annular exhaust duct shaft duct blocks, each containing at least four, are sequentially installed over the confuser block ring sections and each made with a cross-sectional area of the flowing part not more than the output section of the confuser and a height not less than one and a half times the diameter of any of these blocks.
При этом в приемной камере выхлопной трубы ниже трубы газохода может быть установлен наклонный аэродинамический экран, уменьшающий на повороте турбулизацию потока рабочего тела и аэродинамическое сопротивление последнему, а каждый элемент в блоке шумоглушения выполнен в виде, опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с двумя прямоугольными гранями и основанием, выполненным в виде равнобедренного треугольника, имеющего угол ξ при вершине между указанными гранями, удовлетворяющий условию ξ≥60°, при этом основание указанного элемента раскреплено в секции треугольным стержневым каркасом, кроме того ребро между прямоугольными гранями выполнено длиной, соизмеримой с высотой шумогасящей секции и вертикально примыкает к внутренней поверхности корпуса секции блока шумоглушения, при этом грани тетраэдра выполнены перфорированными, а объем тетраэдра заполнен дискретным, пористым, шумогасящим материалом в виде гранул; кроме того газоход шахты выхлопной трубы ГПА защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком и снабжен молниеприемником.In this case, an inclined aerodynamic screen can be installed in the exhaust chamber of the exhaust pipe below the flue pipe, which reduces the turbulence of the flow of the working fluid and the aerodynamic resistance of the latter at a bend, and each element in the noise suppression unit is made in the form of a tetrahedron tilted upside down with two rectangular faces and a base, made in the form of an isosceles triangle having an angle ξ at the vertex between the indicated faces, satisfying the condition ξ≥60 °, while the base of the specified element it was made in the section with a triangular rod frame, in addition, the edge between the rectangular faces is made in length commensurate with the height of the noise suppression section and vertically adjoins the inner surface of the section of the silencing unit, while the faces of the tetrahedron are perforated and the volume of the tetrahedron is filled with discrete, porous, noise suppressing material the form of granules; in addition, the gas duct of the GPA exhaust pipe shaft is protected from atmospheric hydrometeors by an umbrella cap and equipped with an air terminal.
Поставленная задача в части тракта выхлопа отработанных газов ГПА по второму варианту решается тем, что тракта выхлопа, согласно изобретению, включает газоход в виде трубы, сообщенной на входе с газоотводом по потоку рабочего тела - выхлопного газа из силовой турбины ГТД, а на выходе имеющий завершающую тракт выхлопную трубу ГПА, которая в свою очередь сообщена с теплообменником утилизатора теплоты, при этом труба газохода выполнена горизонтальной на большей части длины с практически постоянной площадью поперечного сечения проточной части и включает переходные участки переменной формы корпуса и/или конфигурации оси, при этом первый переходный участок корпуса газохода выполнен на входе в виде фланца с прямоугольным сечением с последующим изменением формы сечения до окружности максимального радиуса Rmax,т. на выходе, сопряженном со вторым переходным участком, выполненным в виде криволинейного отвода с радиусом поворота оси отвода Rп.о., превышающем круглоцилиндрический радиус Rmax,т проточной части отвода в проекции на горизонтальную плоскость не менее чем в 1,6 раза, причем основной участок трубы газохода выполнен с составным поперечным сечением проточной части и обрамлен по торцам зеркально идентичными третьим и четвертым переходными участками переменной формы, при этом следующий за основным участком трубы газохода четвертый переходный участок сообщен на выходе через дополнительный кольцевой круглоцилиндрический элемент с выхлопной трубой тракта выхлопа ГПА, включающей жестко соединенную с опорным блоком приемную камеру, выполненную с боковым проемом с возможностью свободного заведения в приемную камеру оконечности трубы газохода и последующей компенсации температурных деформаций трубы газохода; над приемной камерой смонтирован блок шумоглушения, состоящий не менее чем из четырех кольцевых секций, наделенных каждая не менее чем тремя пирамидальными элементами шумоглушения, каждый из которых выполнен в виде, опрокинутого вершиной вниз тетраэдра, при этом совокупность элементов шумоглушения в каждой смежной по высоте секции блока выполнена с винтовым смещением относительно предыдущей секции на половину угла противостоящей вершины треугольного каркаса, фиксирующего указанные элементы; над блоком шумоглушения установлен кольцевой блок конфузора в виде усеченного конуса, уменьшающего на выходе площадь поперечного сечения потока рабочего тела, не менее чем в 1,8 раза, а над блоком конфузора последовательно установлены два кольцевых блока газохода шахты выхлопной трубы, содержащий каждый не менее четырех кольцевых секций, а утилизатор теплоты выполнен не менее чем с одним горизонтальным теплообменником, ось которого расположена выше оси горизонтальной трубы газохода, и сообщен с автономной выхлопной трубой, включающей опорный участок и приемную камеру, над которой смонтирован конфузор, уменьшающий на выходе площадь поперечного сечения проточной части не менее чем в 1,7 раза, а над конфузором последовательно установлены по меньшей мере пять кольцевых блоков трубы газохода шахты с площадью поперечного сечения проточной части не более площади выходного сечения конфузора, при этом выхлопная труба утилизатора теплоты выполнена с диаметром, составляющим не менее 0,2 от диаметра основной трубы тракта выхлопа.The task in the part of the exhaust gas exhaust duct of the GPA according to the second embodiment is solved by the fact that the exhaust duct, according to the invention, includes a gas duct in the form of a pipe communicated at the inlet with the gas outlet by the flow of the working fluid — the exhaust gas from the gas turbine engine, and at the outlet having the final GPU exhaust pipe, which in turn is connected to the heat exchanger heat exchanger, while the flue pipe is horizontal for most of the length with an almost constant cross-sectional area of the flowing part minute and includes transition sections of variable shape housing and / or configuration of axes, wherein the first transition duct body portion is formed at the inlet of a flange having a rectangular cross section, followed by a change in cross-sectional shape to the maximum radius R max circumferential m. at the output associated with the second transition section, made in the form of a curved tap with a radius of rotation of the axis of the tap R bp exceeding the circular cylindrical radius R max, t of the flow part of the outlet in the projection onto the horizontal plane is not less than 1.6 times, and the main section of the duct pipe is made with a composite cross section of the flow part and is framed at the ends mirror-identical to the third and fourth transition sections of variable shape while the fourth transitional section following the main section of the gas duct is communicated at the outlet through an additional annular circular cylinder element with the exhaust pipe of the GPU exhaust tract, including sensing a receiving chamber rigidly connected to the support block, made with a side opening with the possibility of free entry into the receiving chamber of the end of the duct pipe and subsequent compensation of temperature deformations of the duct pipe; a silencing block is mounted above the receiving chamber, consisting of at least four annular sections, each endowed with at least three pyramidal noise suppression elements, each of which is made in the form of a tetrahedron tilted top down, while the set of noise suppression elements in each block section adjacent in height made with a helical offset relative to the previous section by half the angle of the opposing vertex of the triangular frame fixing these elements; an annular confuser block in the form of a truncated cone is installed above the noise suppression unit, which reduces the output cross-sectional area of the working fluid stream by at least 1.8 times, and two annular exhaust duct shaft duct blocks, each containing at least four, are sequentially installed over the confuser block ring sections, and the heat recovery unit is made with at least one horizontal heat exchanger, the axis of which is located above the axis of the horizontal flue pipe, and communicated with an autonomous exhaust pipe, including The orifice section and the receiving chamber, over which a confuser is mounted, reducing at the outlet a cross-sectional area of the flowing part by at least 1.7 times, and at least five ring blocks of the mine duct pipe with a cross-sectional area of the flowing part of no more than five are consecutively installed the outlet cross-sectional area of the confuser, while the exhaust pipe of the heat recovery unit is made with a diameter of at least 0.2 of the diameter of the main pipe of the exhaust path.
Причем орпус первого переходного участка трубы газохода может быть образован из сопряженных по образующим двух пар чередующихся фрагментов оболочек двоякой кривизны, имеющих каждая на входе разноразмерные смежные прямолинейные участки торца, соответствующие длинам высоты и ширины входного фланца стыка с газоотводом, а выходной торец первого переходного участка выполнен в виде окружности радиусом Rmax,т., состоящей из двух пар смежных дуг, длины которых в каждой паре дуг пропорциональны отношению длин смежных сторон входного фланца.Moreover, the orpus of the first transitional section of the gas duct pipe can be formed from alternating fragments of shells of double curvature paired along the generatrix of two pairs, each having different sized rectilinear adjacent end sections corresponding to lengths of the height and width of the inlet flange of the junction with the gas outlet, and the output end of the first transition section in the form of a circle of radius R max, t. consisting of two pairs of adjacent arcs, the lengths of which in each pair of arcs are proportional to the ratio of the lengths of the adjacent sides of the input flange.
При этом в приемной камере выхлопной трубы ниже трубы газохода может быть установлен наклонный аэродинамический экран, уменьшающий на повороте турбулизацию потока рабочего тела и аэродинамическое сопротивление последнему, а каждый элемент в блоке шумоглушения выполнен в виде, опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с двумя прямоугольными гранями и основанием, выполненным в виде равнобедренного треугольника, имеющего угол ξ при вершине между указанными гранями, удовлетворяющий условию ξ≥60°, при этом основание указанного элемента раскреплено в секции треугольным стержневым каркасом, кроме того ребро между прямоугольными гранями выполнено длиной, соизмеримой с высотой шумогасящей секции и вертикально примыкает к внутренней поверхности корпуса секции блока шумоглушения, при этом грани тетраэдра выполнены перфорированными, а объем тетраэдра заполнен дискретным, пористым, шумогасящим материалом в виде гранул; кроме того в выхлопной трубе тракта выхлопа ГПА верхний кольцевой блок газохода защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком и снабжен молниеприемником.In this case, an inclined aerodynamic screen can be installed in the exhaust chamber of the exhaust pipe below the flue pipe, which reduces the turbulence of the flow of the working fluid and the aerodynamic resistance of the latter at a bend, and each element in the noise suppression unit is made in the form of a tetrahedron tilted upside down with two rectangular faces and a base, made in the form of an isosceles triangle having an angle ξ at the vertex between the indicated faces, satisfying the condition ξ≥60 °, while the base of the specified element it was sealed in the section with a triangular rod frame, in addition, the edge between the rectangular faces is made in length comparable with the height of the noise suppression section and vertically adjoins the inner surface of the section of the silencing unit, while the faces of the tetrahedron are perforated and the volume of the tetrahedron is filled with discrete, porous, noise suppressing material in the form of granules; in addition, in the exhaust pipe of the GPU exhaust path, the upper annular duct block is protected from atmospheric hydrometeors by an umbrella cap and equipped with an air terminal.
Поставленная задача в части выхлопной трубы ГПА компрессорной станции решается тем, что выхлопной трубы ГПА, согласно изобретению, выполнена в составе тракта выхлопа ГПА, сборной, смонтирована из кольцевых блоков с убыванием диаметров по высоте и включает опорный блок, на котором смонтированы приемная камера, блок шумоглушения, конфузор, над которым установлен газоход шахты трубы, защищенный от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком и снабженный молниеприемником, при этом приемная камера и блок шумоглушения выполнены сварными из кольцевых секций одинаковой габаритной конфигурации с наибольшим относительно других блоков диаметром корпуса, причем приемная камера выполнена с боковым проемом с возможностью свободного заведения в него кольцевого элемента трубы газохода и последующей компенсации температурных деформаций трубы газохода, а ниже трубы газохода в приемной камере установлен наклонный аэродинамический экран, кроме того приемная камера имеет площадь Fп.к. поперечного сечения проточной части, превышающую не менее чем в два раза площадь Fг.г.=πR2 max,т. поперечного сечения проточной части вводимого в приемную камеру кольцевого элемента с радиусом Rmax,т. горизонтальной трубы газохода, а блок шумоглушения оснащен внутри разнесенными не менее чем в четыре яруса по числу секций блока элементами шумоглушения, выполненных каждый в виде опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с конфигурацией прямоугольных пирамид высотой не менее большей части высоты секции блока и примыкающих общим ребром прямоугольных граней к стенке секции блока, причем в каждой из секций блока шумоглушения установлено не менее трех элементов шумоглушения, при этом площадь аэродинамического затенения, создаваемого наклонной гранью тетраэдра в проекции на условную плоскость, нормальную к оси блока, равна площади аэродинамического затенения от основания прямоугольной пирамиды тетраэдра, а элементы шумоглушения в каждой секции блока раскреплены в горизонтальной плоскости в уровне верхнего основания тетраэдра стержневым каркасом в виде треугольника, упертого вершинами на внутреннюю поверхность корпуса секции с раскреплением середины каждого стержня треугольника каркаса дополнительной стержневой связью, соединяющей соответствующий стержень с корпусом секции блока шумоглушения, причем над блоком шумоглушения установлен кольцевой блок конфузора в виде усеченного конуса, уменьшающего на выходе диаметр поперечного сечения потока рабочего тела, не более чем в 1,37 раза, а над блоком конфузора последовательно установлены два кольцевых блока газохода, содержащий каждый не менее четырех кольцевых секций с диаметром поперечного сечения проточной части не более диаметра выходного сечения конфузора и высотой, не менее чем в полтора раза превышающей диаметр любого из указанных блоков.The problem in terms of the exhaust pipe of the GPU of the compressor station is solved by the fact that the exhaust pipe of the GPU, according to the invention, is made as part of the exhaust pipe of the GPU, the team, is mounted from ring blocks with decreasing diameters in height and includes a support block on which the receiving chamber is mounted, the block sound attenuation, confuser, over which the flue of the pipe shaft is installed, protected from atmospheric hydrometeors by an umbrella cap and equipped with a lightning rod, while the receiving chamber and the noise suppression unit are made of welded from end sections of the same overall configuration with the largest diameter of the casing relative to other blocks, the receiving chamber made with a side opening with the possibility of free insertion of an annular element of the duct pipe into it and subsequent compensation of temperature deformations of the duct pipe, and an inclined aerodynamic screen is installed below the duct pipe, in addition, the receiving chamber has an area F SC a cross-section of the flowing part, which exceeds at least twice the area F of the city. = πR 2 max, t. the cross section of the flow part of the annular element introduced into the receiving chamber with a radius R max, t. horizontal flue pipe, and the noise suppression unit is equipped inside with at least four tiers separated by the number of sections of the unit; noise suppression elements made each in the form of a tetrahedron tilted with its top down with a configuration of rectangular pyramids with a height not less than most of the block section height and rectangular edges adjoining the common edge to the wall of the section of the block, and in each of the sections of the block of sound attenuation is installed at least three elements of sound attenuation, while the area of aerodynamic shading created by the slope the face of the tetrahedron in the projection onto a conditional plane normal to the axis of the block is equal to the area of aerodynamic shading from the base of the rectangular pyramid of the tetrahedron, and the sound attenuation elements in each section of the block are fixed in the horizontal plane at the level of the upper base of the tetrahedron with a rod frame in the form of a triangle supported by vertices on the inner the surface of the section body with the release of the middle of each core of the triangle of the frame with an additional rod connection connecting the corresponding rod to the body sections of the noise suppression unit, and an annular confuser block in the form of a truncated cone, which reduces the output cross-sectional diameter of the working fluid flow by no more than 1.37 times, is installed above the noise suppression unit, and two annular duct ducts are installed successively above the confuser unit, each containing no less than four annular sections with a cross-sectional diameter of the flowing part not more than the diameter of the outlet section of the confuser and a height not less than one and a half times the diameter of any of these blocks.
При этом блок приемной камеры выхлопной трубы может быть жестко соединен с опорным блоком, выполненным в виде кольцевого элемента диаметром, соответствующем диаметру блока приемной камеры, и жестко соединенной с плитой основания, радиус которой принят превышающем радиус кольцевого элемента не менее, чем на длину нижней стороны контрфорсных элементов, которыми кольцевой элемент усилен с внешней стороны с разнесением по периметру с угловой частотой γк.э., определенной в диапазоне значений γк.э.=(1,11÷2,39) [ед/рад], и жестким соединением последних на сварке с кольцевым элементом и плитой опорного блока, кроме того верхний кольцевой блок газохода защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком и снабжен молниеприемником, вершина выступающей части которого выполнена превышающей вершину зонта-колпака не менее чем на 1,4 высоты последнего.In this case, the exhaust pipe receiving chamber unit can be rigidly connected to the support block made in the form of an annular element with a diameter corresponding to the diameter of the receiving chamber unit and rigidly connected to the base plate, the radius of which is assumed to exceed the radius of the annular element by at least the length of the lower side buttressing elements by which the annular element is reinforced from the outside with spacing along the perimeter with an angular frequency γ ke defined in the range of γ ke = (1.11 ÷ 2.39) [units / rad], and a rigid connection of the latter in welding with the ring element and the support block plate, in addition, the upper annular duct block is protected from atmospheric hydrometeors by an umbrella cap and equipped with a lightning rod, the top of the protruding part which is made to exceed the top of the umbrella cap by at least 1.4 times the height of the latter.
Поставленная задача в части блока шумоглушения выхлопной трубы ГПА, выполненной в составе тракта выхлопа ГПА компрессорной станции, решается тем, что блок шумоглушения, согласно изобретению, выполнен сварным из кольцевых секций одинаковой габаритной конфигурации и оснащен внутри разнесенными не менее чем в четыре яруса по числу секций блока элементами шумоглушения, причем в каждой из секций блока установлено не менее трех элементов шумоглушения, выполненных каждый в виде опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с двумя гранями в виде прямоугольных треугольников, общее ребро которых выполнено примыкающим по образующей внутренней поверхности оболочки секции блока шумоглушения и раскреплено в горизонтальной плоскости стержневым каркасом в уровне верхнего основания тетраэдра в виде стержневого треугольника, упертого вершинами на внутреннюю поверхность корпуса секции с раскреплением середины каждого стержня треугольника каркаса дополнительной стержневой связью, соединяющей соответствующий стержень с корпусом секции блока шумоглушения, а совокупность элементов шумоглушения в каждой смежной по высоте секции блока выполнена с винтовым смещением относительно предыдущей секции на половину угла противостоящей вершины треугольного каркаса, фиксирующего указанные элементы, при этом уменьшение свободной площади ΔFб.ш. поперечного сечения проточной части блока шумоглушения выполнено волнообразно изменяющимся по высоте блока и в высотных уровнях наибольшего аэродинамического затенения, поярусно создаваемого основаниями элементов шумоглушения, и достигает не менее 15% от общей площади Fп.к. поперечного сечения блока, при этом грани тетраэдра элемента шумоглушения выполнены перфорированными с определяющим диаметром отверстий (4÷7) мм и расстоянием между центрами отверстий (5÷10) мм, а объем тетраэдра заполнен дискретным, пористым, шумогасящим материалом в виде гранул с приведенным диаметром (8÷22) мм, при этом гранулы отделены от перфорированных граней тетраэдра сеткой.The task in the part of the exhaust gas silencing unit of the GPA, made as part of the exhaust duct of the compressor unit GPA, is solved by the fact that the noise suppression unit, according to the invention, is made of welded ring sections of the same overall configuration and equipped with at least four tiers separated by the number of sections block of sound attenuation elements, and in each of the sections of the block at least three sound attenuation elements are installed, each made in the form of a tetrahedron tilted upside down with two faces in the form of a straight line of triangular triangles, the common edge of which is made adjacent to the generatrix of the inner surface of the shell section of the noise suppression unit and is fixed in the horizontal plane by the core frame at the level of the upper base of the tetrahedron in the form of a rod triangle, abutted by vertices on the inner surface of the section body with the middle of each core of the triangle triangle being unfastened by an additional rod connection connecting the corresponding rod with the casing of the section of the noise suppression unit, and the set of noise elements lusheniya in each adjacent adjustment block section configured with screw displacement relative to the previous section of the half angle of the opposing vertices of the triangular frame, said locking elements, wherein the decrease in the free area b.sh ΔF. the cross-section of the flowing part of the noise suppression unit is made in the form of a wave-like variation in height of the unit and at altitude levels of the highest aerodynamic shading, tiered by the bases of the noise attenuation elements, and reaches at least 15% of the total area F pc the cross section of the block, while the faces of the tetrahedron of the noise attenuation element are perforated with a defining hole diameter (4 ÷ 7) mm and the distance between the centers of the holes (5 ÷ 10) mm, and the volume of the tetrahedron is filled with discrete, porous, noise-suppressing material in the form of granules with a reduced diameter (8 ÷ 22) mm, while the granules are separated from the perforated faces of the tetrahedron by a grid.
Технический результат, достигаемый группой изобретений, объединенных единым творческим замыслом, состоит в повышении КПД, эксплуатационной надежности и ресурса работы ГПА за счет улучшения конструктивных, аэродинамических и энергетических параметров составляющих тракта выхлопа, а именно, газохода включающего основной горизонтальный участок и переходные участки, выполненных переменной формы и с соблюдением условия равенства площадей поперечного сечения проточной части. Кроме того горизонтальная часть газохода смонтирована на стойках, установленных на первом этаже КС, с переводом на указанный уровень, расположенный ниже оси двигателя с перепадом высот между осями двигателя и трубы газохода и с образованием технологического полнопроходного пространства высотой, не менее требуемой для прохода обслуживающего персонала во время монтажно-ремонтных работ или проведения технического осмотра (ТО), чем достигают повышении ресурса работы ГПА. Конструктивные параметры выхлопной трубы, сообщенной (при необходимости) с теплообменником утилизатора теплоты и блока шумоглушения выхлопной трубы за счет установки внутри каждой секции блока элементов шумоглушения, состоящих из стальных стенок, сеток и наполненных дискретным, пористым, шумогасящим материалом обеспечивают повышении шумоизоляции, надежности и ресурса работы ГПА и осуществляют рассеивание в окружающей атмосфере вредных выбросов до требуемого уровня ПДК.The technical result achieved by the group of inventions, united by a single creative concept, is to increase the efficiency, operational reliability and service life of the gas compressor unit by improving the structural, aerodynamic and energy parameters of the components of the exhaust path, namely, the gas duct including the main horizontal section and transition sections made by a variable shape and subject to the condition of equal cross-sectional areas of the flowing part. In addition, the horizontal part of the flue is mounted on racks installed on the first floor of the compressor station, with a transfer to the specified level, located below the engine axis with a height difference between the axis of the engine and the flue pipe and with the formation of a technological full bore space with a height not less than that required for the personnel to pass through the time of installation and repair work or technical inspection (MOT), which is achieved by increasing the service life of the GPU. The design parameters of the exhaust pipe communicated (if necessary) with the heat exchanger heat exchanger and the exhaust pipe silencing unit by installing soundproofing elements inside each section of the unit, consisting of steel walls, grids and filled with discrete, porous, noise suppressing material, provide increased noise isolation, reliability and resource GPA works and carry out dispersion in the surrounding atmosphere of harmful emissions to the required MPC level.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами, где:The essence of the group of inventions is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 изображен газоперекачивающий агрегат с трактом выхлопа и утилизатором теплоты, вид в плане;in FIG. 1 shows a gas pumping unit with an exhaust path and a heat recovery unit, plan view;
на фиг. 2 - тракт выхлопа ГПА с утилизатором теплоты, вид сбоку;in FIG. 2 - GPA exhaust path with a heat recovery unit, side view;
на фиг. 3 - основной горизонтальный участок газохода тракта выхлопа ГПА, в разрезе по А-А на фиг. 2, вид по оси по потоку рабочего тела;in FIG. 3 - the main horizontal section of the gas duct of the GPA exhaust tract, in a section along AA in FIG. 2, an axial view of the flow of the working fluid;
на фиг. 4 - узел газохода тракта выхлопа ГПА, в разрезе по Б-Б на фиг. 2, вид по оси против потока рабочего тела;in FIG. 4 - gas duct assembly of the GPA exhaust duct, in a section along BB in FIG. 2, axial view against the flow of the working fluid;
на фиг. 5 - выхлопная труба ГПА с элементами шумоглушения, разрез по В-В на фиг. 2;in FIG. 5 - exhaust pipe GPA with elements of sound attenuation, a section along BB in FIG. 2;
на фиг. 6 - элемент шумоглушения в выхлопной трубе ГПА, вид сбоку;in FIG. 6 - side silencing element in the exhaust pipe of the GPU;
на фиг. 7 - элемент шумоглушения в выхлопной трубе ГПА, вид сверху.in FIG. 7 - sound attenuation element in the exhaust pipe of the GPA, top view.
Газоперекачивающий агрегат компрессорной станции (фиг. 1) содержит последовательно сообщенные по рабочему телу: тракт всасывания воздуха, газотурбинную установку ГПА, тракт выхлопа отработанных газов и систему охлаждения ГТД. Тракт всасывания воздуха включает функциональные узлы - комплексное воздухоочистительное устройство КВОУ-1, всасывающий воздуховод 2 и двухсекционную камеру 3 всасывания воздуха. Газотурбинная установка ГТУ включает входное устройство 4 для подачи воздуха из камеры 3 всасывания на вход газотурбинного двигателя 5, имеющего модуль газогенератора ГГ-6 и газодинамически связанный с последним модуль силовой турбины СТ-7, а также соединенный с СТ газоотвод 8, выполненный в виде улитки. Модуль ГТ-6 включающий в качестве функциональных узлов компрессоры КНД и КВД, камеру сгорания, двухступенчатую турбину, имеющую ступень ТНД, связанную валом ротора низкого давления с КНД и ТВД, объединенную соосным валом ротора высокого давления с КВД. СТ-7 выполнена осевой, имеет корпус с многоступенчатым сопловым аппаратом и вал ротора с рабочими колесами ступеней СТ, имеющими лопаточные венцы, газодинамически сообщенные с потоком рабочего тела.The gas pumping unit of the compressor station (Fig. 1) contains successively communicated through the working fluid: air intake path, gas turbine unit GPA, exhaust gas path and gas turbine engine cooling system. The air intake path includes functional units - a complex air cleaning device KVOU-1, a
Тракт выхлопа отработанных газов сообщен газоходом 9 на входе по потоку рабочего тела из СТ-7 с газоотводом 8 и на выходе с завершающей тракт выхлопа выхлопной трубой 10 ГПА.The exhaust gas exhaust duct is communicated by the
По второму варианту тракт выхлопа отработанных газов (фиг. 2) сообщен газоходом 9 на входе по потоку рабочего тела из СТ-7 с газоотводом 8 и на выходе с выхлопной трубой 10, которая сообщена с теплообменником 11 утилизатора теплоты, который в свою очередь сообщен с автономной выхлопной трубой 12.According to the second variant, the exhaust gas exhaust path (Fig. 2) is communicated by a
Газовый компрессор 13 - нагнетатель центробежного типа сообщен по крутящему моменту с валом СТ-7 посредством трансмиссии, включающей промежуточный вал 14, а также по рабочему телу - перекачиваемому газу с подводящим газопроводом на входе и с отводящим на выходе.A
Газоход 9 тракта выхлопа отработанных газов выполнен в виде трубы, включающей основной участок 15 и переходные участки 16, 17, 18, 19. Труба газохода 9 выполнена горизонтальной на большей части длины с практически постоянной площадью поперечного сечения проточной части. Переходные участки 16, 17, 18, 19 выполнены переменной формы корпуса и/или конфигурации оси.The
Первый переходной участок 16 выполнен с линейной осью и сопряжен со вторым переходным участком 17, который выполнен в виде последовательно сообщенного с ним по рабочему телу криволинейного отвода. Первый переходный участок 16 трубы газохода выполнен на входе в виде фланца 20 с прямоугольным сечением на входе с последующим изменением формы сечения до окружности максимального радиуса Rmax,т. на стыке сопряжения с криволинейным отводом второго переходного участка 17, создающим угол βп.т.г. поворота трубы газохода в проекции на горизонтальную плоскость, определенный в диапазоне βп.т.г.=(1,36÷2,01) [рад] и с радиусом поворота оси отвода Rп.о., превышающем круглоцилиндрический радиус Rmax,т проточной части отвода в проекции на горизонтальную плоскость не менее чем в 1,6 раза. Корпус первого переходного участка 16 трубы газохода 9 образован из сопряженных по образующим двух пар чередующихся фрагментов оболочек двоякой кривизны, имеющих каждая на входе разноразмерные смежные прямолинейные участки торца, соответствующие длинам высоты и ширины входного фланца 20 стыка с ответным фланцем газоотвода 8. Выходной торец 21 первого переходного участка 16 трубы газохода выполнен в виде окружности радиусом Rmax,т., состоящей из двух пар смежных дуг, длины которых в каждой паре дуг пропорциональны отношению длин смежных сторон входного фланца 20.The
Основной участок 15 трубы газохода обрамлен по торцам зеркально идентичными третьим и четвертым переходными участками 18 и 19 переменной формы. При этом основной участок 15 трубы (фиг. 3) выполнен с составным поперечным сечением проточной части и образован из двух оппозитных боковых оболочек 22 - дуг окружности, соединенных поверху и понизу вставками 23 в виде отрезков прямой линии шириной Ввст.≤Rmin,т..The
Форма корпуса третьего переходного участка 18 образована из сочленения двух оппозитных боковых участков 24 оболочки, каждый в виде фрагмента усеченного конуса с торцами радиусов Rmax,т. и Rmin,т., сопряженных по образующим через вставки 25 в виде гипаровидных пластин постоянной ширины в проекции на горизонтальную плоскость, с максимальной стрелой подъема в плоскости сопряжения с круглым сечением отвода, равным ΔRmax,т. между условной хордой, соединяющей концы дуги, общей для окружности и гипара стыкуемых участков газохода, и вершиной указанной дуги.The casing shape of the
Последний по ходу рабочего тела четвертый переходной участок 19 трубы газохода 9 выполнен с идентичным третьему по конструктивному исполнению корпусом, соединяющим основной участок 15 трубы с дополнительным кольцевым круглоцилиндрический элементом 26 радиусом Rmax,т. с возможностью свободного заведения оконечности трубы газохода 9 в приемную камеру 27 выхлопной трубы 10 с внутренним диаметром, превышающем диаметр кольцевого элемента 26 трубы газохода не менее чем в 1,5 раза. Поперечное сечение проточной части трубы газохода 9 выполнено практически с постоянной площадью Fcp с колебанием величины площади между участками трубы газохода на величину ΔF, количественно определенную из выражения ΔF=Fcp[(-3,5%)÷(+1,9%)], Для обеспечения тепло- и шумоизоляции газоход обмотан шумоизолирующим материалом типа войлока и алюминиевой фольгой.Last along the working fluid, the
Выхлопная труба 10 тракта выхлопа ГПА выполнена сборной и включает опорный блок 28. На опорном блоке 28 последовательно по высоте смонтированы приемная камера 27, блок 29 шумоглушения, конфузор 30, газоход 31 шахты выхлопной трубы. Газоход 31 шахты защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком 32 и снабжен молниеприемником 33. Выхлопная труба 10 тракта выхлопа ГПА смонтирована из кольцевых блоков с убыванием диаметров по высоте.The
Приемная камера 27 и блок 29 шумоглушения выполнены сварными из кольцевых секций одинаковой габаритной цилиндрической и высотной конфигурации с наибольшим относительно других блоков диаметром корпуса.The
Приемная камера 27 выполнена с боковым проемом с возможностью свободного заведения в нее кольцевого элемента 26 трубы газохода и последующей компенсации температурных деформаций трубы газохода, включая температурные колебания длины трубы газохода. Для чего труба газохода подвижно оперта на шарнир скольжения с внешней стороны корпуса приемной камеры.The
Приемная камера 27 имеет площадь Fn K. поперечного сечения проточной части, превышающую не менее чем в два раза площадь Fг.г.=πR2 max,т. поперечного сечения проточной части вводимого в приемную камеру кольцевого круглоцилиндрического элемента 26, выполненного с радиусом Rmax,т. горизонтальной трубы газохода. Ниже трубы газохода 9 в приемной камере 27 установлен наклонный аэродинамический экран 34, уменьшающий на повороте вектора потока турбулизацию и возрастание аэродинамического сопротивления потоку рабочего тела.The
Входящий в выхлопную трубу 10 блок 29 шумоглушения выполнен не менее чем из четырех кольцевых секций 35 одинаковой габаритной цилиндрической и высотной конфигурации и оснащен внутри разнесенными не менее чем в четыре яруса по числу секций блока элементами 36 шумоглушения. Каждая секция 35 наделена не менее чем тремя элементами 36 шумоглушения с конфигурацией прямоугольных пирамид. Каждый элемент 36 шумоглушения выполнен в виде опрокинутого вершиной вниз тетраэдра с двумя прямоугольными гранями 37 и основанием 38. Основание 38 выполнено в виде равнобедренного треугольника, имеющего угол ξ при вершине между гранями 37, удовлетворяющий условию ξ≥60°. Ребро 39 между прямоугольными гранями 37 выполнено длиной, соизмеримой с высотой шумогасящей секции и вертикально примыкает к внутренней поверхности 40 корпуса секции 35 блока 29 шумоглушения. При этом площадь аэродинамического затенения, создаваемого наклонной гранью тетраэдра в проекции на условную плоскость, нормальную к оси блока, равна площади аэродинамического затенения от основания прямоугольной пирамиды тетраэдра. Элементы 36 шумоглушения в каждой секции 35 блока раскреплены в горизонтальной плоскости в уровне верхнего основания тетраэдра стержневым каркасом 41 в виде треугольника, упертого вершинами к внутренней поверхности 40 корпуса секции 35 блока шумоглушения с раскреплением середины каждого стержня треугольника каркаса 41 дополнительной стержневой связью 42, соединяющей последний с корпусом секции 35.The
Совокупность элементов 36 шумоглушения в каждой смежной по высоте секции 35 блока 29 выполнена с винтовым смещением относительно предыдущей секции на половину угла противостоящей вершины треугольного каркаса 41, фиксирующего указанные элементы 36. Уменьшение свободной площади ΔFб.ш. поперечного сечения проточной части блока 29 шумоглушения выполнено волнообразно изменяющимся по высоте блока и в высотных уровнях наибольшего аэродинамического затенения, поярусно создаваемого основаниями 38 элементов 36 шумоглушения, и достигает не менее 15% от общей площади Fп.к. поперечного сечения блока 29.The set of
Грани 37 тетраэдра элемента 36 шумоглушения выполнены из нержавеющей стали, перфорированными с определяющим диаметром отверстий (4÷7) мм и расстоянием между центрами отверстий (5÷10) мм. Объем тетраэдра заполнен дискретным, пористым, шумогасящим материалом, шамотом или керамзитом, в виде гранул с приведенным диаметром (8÷22) мм. При этом гранулы отделены от перфорированных граней тетраэдра сеткой, например, с ячейкой типа (2×1)10-3 из проволоки толщиной 0,4×10-3 [м].The faces 37 of the tetrahedron of the
Над блоком 29 шумоглушения установлен кольцевой блок конфузора 30 в виде усеченного конуса, уменьшающего на выходе диаметр поперечного сечения потока рабочего тела, не более чем в 1,37 раза и площадь поперечного сечения потока рабочего тела, не менее чем в 1,8 раза. Над блоком конфузора 30 последовательно установлены два кольцевых блока 43, 44 газохода 31 шахты, содержащий каждый четыре кольцевых секций с диаметром поперечного сечения проточной части не более диаметра выходного сечения конфузора 30 и высотой, не менее чем в полтора раза превышающей диаметр любого из блоков 43, 44. Верхний блок 44 газохода шахты выхлопной трубы защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком 32 и снабжен молниеприемником 33, вершина выступающей части которого выполнена превышающей вершину зонта-колпака не менее чем на 1,4 высоты последнего.An annular block of the
Блок приемной камеры 27 выхлопной трубы 10 жестко соединен с опорным блоком 28, выполненным в виде кольцевого элемента 45 диаметром, соответствующем диаметру блока приемной камеры, и жестко соединенной с плитой 46 основания, радиус которой принят превышающем радиус кольцевого элемента 45 не менее чем на длину нижней стороны контрфорсных элементов 47. Контрфорсными элементами 47 кольцевой элемент 45 усилен с внешней стороны. Контрфорсные элементы 47 разнесены по периметру кольцевого элемента 45 с угловой частотой γк.э.=Nк.э./2π=(1,11÷2,39) [ед/рад], и жестко соединены на сварке с кольцевым элементом 45 и плитой 46 опорного блока 28.The block of the receiving
Утилизатор теплоты выполнен не менее чем с одним горизонтальным теплообменником 11, ось которого расположена выше оси горизонтальной трубы газохода 9. Теплообменник 11 сообщен с автономной выхлопной трубой 12, включающей последовательно установленные на основании секционированный опорный участок 48 и приемную камеру 49. Над приемной камерой 49 смонтирован конфузор 50, уменьшающий на выходе площадь поперечного сечения проточной части не менее чем в 1,7 раза. Над конфузором 50 последовательно установлены пять кольцевых блоков газохода 51 шахты выхлопной трубы 12, содержащий каждый не менее трех кольцевых секций 52 и выполненных каждый с площадью поперечного сечения проточной части не более площади выходного сечения конфузора 50. Газоход 51 шахты выхлопной трубы 12 защищен от атмосферных гидрометеоров зонтом-колпаком 53. Выхлопная труба 12 утилизатора теплоты выполнена с диаметром, составляющим не менее 0,2 от диаметра основной трубы 10 тракта выхлопа ГПА.The heat recovery unit is made with at least one
Работа ГПА осуществляется следующим образом.GPA work is carried out as follows.
Перед запуском ГПА выполняют предпусковые работы. Перед запуском выполняют заполнение контура газовых систем ГПА топливным и пусковым газом. Выполняют запуск ГПА. По команде «Запуск» с пульта управления из магистрального трубопровода пусковой газ поступает в газовый стартер двигателя, который начинает раскручивать РВД. Одновременно атмосферный воздух через КВОУ-1, где он подогревается с помощью противообледенительной системы (ПОС) (при необходимости) и проходит очистку до требуемых параметров. Через тракт всасывания, камеру 3 всасывания воздуха и ВУ-4 поступает на вход в КНД и затем в КВД двигателя 5. В компрессоре ГТД воздух сжимается, в результате чего повышается его температура и давление. После этого подготовленное рабочее тело поступает в камеру сгорания. Через контрольный промежуток времени по сигналу САУиР ГПА в камеру сгорания начинается подача топливного газа. Происходит перемешивание сжатого воздуха с топливным газом и воспламенением топливовоздушной смеси из камеры сгорания. Топливовоздушная смесь сгорает в камере сгорании, продукты сгорания поступают в модуль ГГ-6. Кинетическая энергия продуктов сгорания при расширении на рабочих лопатках модуля ГГ-6 преобразуется в механическую работу компрессора без помощи газового стартера. Через контрольный промежуток времени по циклограмме САУиР подача пускового газа прекращается. После модуля ГГ-6 продукты сгорания поступают в СТ-7, где кинетическая энергия продуктов сгорания при расширении на рабочих лопатках турбины СТ также преобразуется в механическую работу вращения ротора СТ. Ротор СТ-7 через промежуточный вал 14 вращает ротор центробежного нагнетателя 13. В нагнетателе газовый компрессор сжимает природный газ, отбираемый из магистрального трубопроводов, до требуемых параметров. Из нагнетателя сжатый технологический газ поступает в станционную систему охлаждения, откуда, после охлаждения, направляется обратно в магистральный трубопровод для дальнейшей транспортировки. После СТ-7 двигателя 5 продукты сгорания через газоотвод 8 поступают в газоход 9 тракт выхлопа, откуда через выхлопную трубу 10 ГПА выходят в атмосферу. Конструкция тракта выхлопа обеспечивает рассеивание в окружающей атмосфере вредных выбросов до требуемого уровня ПДК. При наличии теплообменника 11 утилизатора теплоты в системе тракта выхлопа до выхода в атмосферу часть горячих продуктов сгорания осуществляет подогрев теплоносителя для нужд КС и затем через выхлопную трубу 12 системы выхлопа теплоутилизатора теплоты выбрасываются в атмосферу.Before starting the GPU, they perform prestarting work. Before starting, they fill the circuit of the gas compressor systems with fuel and starting gas. Run the GPA. At the “Start” command, from the control panel from the main pipeline, the starting gas enters the gas starter of the engine, which begins to spin the WFD. At the same time, atmospheric air through KVOU-1, where it is heated by means of an anti-icing system (POS) (if necessary) and is cleaned to the required parameters. Through the suction path, the
Таким образом, за счет улучшения конструктивных, аэродинамических и энергетических параметров составляющих тракта выхлопа обеспечивают отвод продуктов сгорания из газоотвода ГПА через газоход и выхлопную трубу и рассеивание в окружающей атмосфере вредных выбросов до требуемого уровня ПДК, чем достигают повышение надежности и ресурса ГПА в процессе эксплуатации ГПА для транспортировки газа или газотурбинной электростанции.Thus, by improving the design, aerodynamic and energy parameters of the components of the exhaust path, the products of combustion are discharged through the gas duct and exhaust pipe and exhaust gases are dispersed in the surrounding atmosphere to the required MPC, thereby increasing the reliability and service life of the gas compressor during the operation of the gas compressor for transporting gas or a gas turbine power plant.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107977A RU2684297C1 (en) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107977A RU2684297C1 (en) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684297C1 true RU2684297C1 (en) | 2019-04-05 |
Family
ID=66089876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107977A RU2684297C1 (en) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684297C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45474U1 (en) * | 2004-06-24 | 2005-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Самара-Авиагаз" | EXHAUST AND DISPOSAL SYSTEM OF EXHAUST GAS GAS-TURBINE UNITS |
| RU134244U1 (en) * | 2013-04-30 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр промышленного снабжения и комплектации" | GAS PUMPING UNIT |
| WO2014064031A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | Nuovo Pignone Srl | Exhaust gas collector and gas turbine |
| RU2606298C1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Exhaust system |
-
2018
- 2018-03-05 RU RU2018107977A patent/RU2684297C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45474U1 (en) * | 2004-06-24 | 2005-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Самара-Авиагаз" | EXHAUST AND DISPOSAL SYSTEM OF EXHAUST GAS GAS-TURBINE UNITS |
| WO2014064031A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-05-01 | Nuovo Pignone Srl | Exhaust gas collector and gas turbine |
| RU134244U1 (en) * | 2013-04-30 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр промышленного снабжения и комплектации" | GAS PUMPING UNIT |
| RU2606298C1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Exhaust system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8052377B2 (en) | Cowling arrangement | |
| RU115843U1 (en) | GAS PUMPING UNIT | |
| US8047809B2 (en) | Modular air compression apparatus with separate platform arrangement | |
| US10267234B2 (en) | Motive air conditioning system for gas turbines | |
| RU2684297C1 (en) | Gas-pumping unit (gpu), gas-discharge circuit (versions), gpu exhaust pipe and exhaust pipe noise suppression unit | |
| RU134244U1 (en) | GAS PUMPING UNIT | |
| CN107664068B (en) | Compact gas turbine air inlet system | |
| RU2299993C2 (en) | Construction for separation of high-and low-pressure turbo expanders in gas turbine | |
| KR101851060B1 (en) | System and method for blade access in turbomachinery | |
| RU2675969C1 (en) | Gas-pumping unit (gpu), gas duct of gpu exhaust tract and inlet assembly of gas duct of gpu exhaust tract | |
| CN109073222A (en) | Compressor diffuser and gas turbine | |
| RU82778U1 (en) | GAS-TURBINE DRIVE WITH EXHAUST GAS HEAT REGENERATION | |
| US20110052376A1 (en) | Inter-stage seal ring | |
| RU2005102424A (en) | GAS-TURBINE POWER INSTALLATION | |
| JP2011001950A5 (en) | ||
| WO2002053894A3 (en) | Installation for the generation of energy | |
| RU2684294C1 (en) | Gas-pumping unit (gpu), gpu air suction path, gpu suction air duct, gpu air suction chamber (variants) | |
| EP3284917B1 (en) | Active clearance control collector to manifold insert | |
| RU2724378C2 (en) | Gas turbine engine comprising a casing with cooling ribs | |
| Bibikov et al. | Experience of operation of the gas turbine units in Russky Island | |
| CN215761921U (en) | Special diffusion plate for anti-deformation turbocharger | |
| RU86678U1 (en) | GAS PUMPING UNIT | |
| RU2678793C1 (en) | Gas compressor unit, gas turbine plant (gtp), input device of gtp gas compressor unit (options), support complex of the input device gtp gas compressor unit | |
| RU2269018C1 (en) | Power-generating gas-turbine plant | |
| RU189970U1 (en) | GAS TURBINE ENGINE POWER RANGE FROM 15 TO 40 MW |