RU2731826C1 - Oil system of gas turbine power plant - Google Patents

Oil system of gas turbine power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2731826C1
RU2731826C1 RU2019119358A RU2019119358A RU2731826C1 RU 2731826 C1 RU2731826 C1 RU 2731826C1 RU 2019119358 A RU2019119358 A RU 2019119358A RU 2019119358 A RU2019119358 A RU 2019119358A RU 2731826 C1 RU2731826 C1 RU 2731826C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
pressure
compressor
pumps
pgtp
Prior art date
Application number
RU2019119358A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Голубов
Евгений Ювенальевич Марчуков
Вячеслав Николаевич Фомин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
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 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2019119358A priority Critical patent/RU2731826C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731826C1 publication Critical patent/RU2731826C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to engine building, particularly, to oil system of power gas turbine plant (PGTP) used at gas pumping and electric stations for drive of various units (pumps, gas and air compressors, electric generators, and so forth). PGTP oil system includes two booster pumps with one of them driven by the turbo-compressor rotor, and the other one - with electric drive, which suction mains are connected in parallel to the oil tank, and pressure lines are interconnected through automatic shutoff device and are connected to oil cavities of support bearings of compressor rotors and free turbine, wherein in oil supply line to thrust bearing turbo compressor pressure sensor is installed. According to the invention, the automatic shut-off device is made in the form of a check valve installed between pressure lines of discharge pumps and spring-loaded towards the outlet of the discharge pump with electric drive, and the pressure sensor is connected to the latter.
EFFECT: such design of the device will make it possible to simplify the process of oil supply to the oil cavities of the turbo-compressor and the free system and thus to improve the operating reliability of the PGTP.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к маслосистеме энергетической газотурбинной установки (ЭГТУ), применяемой на газоперекачивающих и электрических станциях для привода разнообразных агрегатов (насосов, газовых и воздушных компрессоров, электрогенераторов и т.п.)The invention relates to the field of engine building, in particular to the oil system of a power gas turbine plant (EGTU), used at gas pumping and power stations to drive a variety of units (pumps, gas and air compressors, electric generators, etc.)

Известна маслосистема энергетической газотурбинной установки, содержащая два нагнетающих насоса с приводом одного из них от ротора турбокомпрессора, а другого с электроприводом, всасывающие магистрали которых подключены параллельно к маслобаку, а напорные магистрали сообщены между собой через автоматическое запорное устройство и соединены с масляными полостями опорных подшипников роторов компрессора и свободной турбины, причем в магистрали подачи масла к упорному подшипнику турбокомпрессора установлен датчик давления (см. патент RU №2480600 МПК F02C 7/06, опубликован 27.04.2013 г.).Known oil system of a power gas turbine plant, containing two injection pumps with a drive of one of them from the rotor of the turbocharger, and the other with an electric drive, the suction lines of which are connected in parallel to the oil tank, and the pressure lines are interconnected through an automatic locking device and are connected to the oil cavities of the support bearings of the rotors compressor and free turbine, and a pressure sensor is installed in the oil supply line to the thrust bearing of the turbocharger (see patent RU No. 2480600 IPC F02C 7/06, published on April 27, 2013).

Недостаток известной маслосистемы ЭГТУ - сложность конструкции устройства для смазки опорных подшипников турбокомпрессора и свободной турбины, содержащего запорный клапан с вспомогательным управлением посредством электропневмоклапана (ЭПК). Для привода в действие ЭПК необходимо использовать дополнительное рабочее тело - сжатый воздух с высоким давлением, который отбирается от компрессора ЭГТУ.The disadvantage of the known EGTU oil system is the complexity of the design of the device for lubricating the support bearings of a turbocharger and a free turbine, which contains a check valve with auxiliary control by means of an electro-pneumatic valve (EPV). To drive the EPC, it is necessary to use an additional working fluid - compressed air with high pressure, which is taken from the EGTP compressor.

Конструкция известного устройства предъявляет жесткие требования к герметичности полостей управления как запорного клапана, так и ЭПК, исключающие утечку воздуха с высоким давлением, принимая во внимание его большую текучесть, что так же усложняет конструкцию устройства и снижает надежность работы ЭГТУ.The design of the known device imposes stringent requirements on the tightness of the control cavities of both the shut-off valve and the EPC, excluding high-pressure air leakage, taking into account its high fluidity, which also complicates the design of the device and reduces the reliability of the EGTP operation.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции устройства подачи масла в масляные полости подшипниковых опор роторов турбокомпрессора и свободной турбины за счет использования для управления запорным устройством энергии потока масла в напорных магистралях нагнетающих насосов, меняющим направление своего движения при изменении режима работы маслосистемы ЭГТУ.The problem to be solved by the invention is to simplify the design of the device for supplying oil to the oil cavities of the bearing supports of the turbocharger and free turbine rotors by using the energy of the oil flow in the pressure lines of the injection pumps to control the shut-off device, which changes its direction of movement when the operating mode of the EGTP oil system changes ...

Указанная задача решается тем, что в известной маслосистеме энергетической газотурбинной установки, содержащей два нагнетающих насоса с приводом одного из них от ротора турбокомпрессора, а другого с электроприводом, всасывающие магистрали которых подключены параллельно к маслобаку, а напорные магистрали сообщены между собой через автоматическое запорное устройство и соединены с масляными полостями опорных подшипников роторов компрессора и свободной турбины, причем в магистрали подачи масла к упорному подшипнику турбокомпрессора установлен датчик давления, согласно изобретению, автоматическое запорное устройство выполнено в виде обратного клапана, входной канал которого сообщен через напорную магистраль с выходом нагнетающего насоса с электроприводом, а его выходной канал – через напорную магистраль с выходом нагнетающего насоса с приводом от ротора турбокомпрессора, причем датчик давления соединен с электроприводом нагнетающего насоса.This problem is solved by the fact that in the known oil system of a power gas turbine plant containing two injection pumps driven by one of them from the turbocharger rotor, and the other with an electric drive, the suction lines of which are connected in parallel to the oil tank, and the pressure lines are connected to each other through an automatic shut-off device and connected to the oil cavities of the support bearings of the compressor rotors and the free turbine, and a pressure sensor is installed in the oil supply line to the thrust bearing of the turbocharger, according to the invention, the automatic locking device is made in the form of a check valve, the inlet channel of which is communicated through the pressure line with the outlet of the electrically driven injection pump , and its outlet channel - through the pressure line with the outlet of the injection pump driven by the rotor of the turbocharger, and the pressure sensor is connected to the electric drive of the injection pump.

Установка между напорными магистралями нагнетающих насосов обратного клапана, подпружиненного в сторону выхода нагнетающего насоса с электроприводом, позволит потоку масла в напорных магистралях, меняющему направление своего движения при изменении режима работы ЭГТУ, воздействовать на запорный элемент обратного клапана, который обеспечит автоматическое перекрытие или раскрытие напорных магистралей нагнетающих насосов. При этом отпадает необходимость в использовании вспомогательного управления устройством посредством ЭПК и дополнительного рабочего тела (воздуха), который отбирается от компрессора ЭГТУ. Управление устройством подачи масла в масляные полости турбокомпрессора и свободной турбины упростится. Технический результат от использования изобретения - повышение надежности работы ЭГТУ.Installing a check valve between the pressure lines of the injection pumps, spring-loaded towards the outlet of the injection pump with an electric drive, will allow the oil flow in the pressure lines, which changes its direction of movement when the EGTU operating mode changes, to act on the check valve blocking element, which will provide automatic shut-off or opening of the pressure lines injection pumps. At the same time, there is no need to use auxiliary control of the device by means of an EPC and an additional working fluid (air), which is taken from the EGTP compressor. The control of the device for supplying oil to the oil chambers of the turbocharger and free turbine will be simplified. The technical result from the use of the invention is to increase the reliability of the EGTU.

На чертеже представлена принципиальная схема ЭГТУ.The drawing shows a schematic diagram of an EGTU.

Маслосистема ЭГТУ содержит маслобак 1, масляные полости 2, 3 и 4, соответственно турбокомпрессора, свободной турбины и приводного агрегата. Устройство для подачи масла в масляные полости 2, 3 и 4 содержит нагнетающие насосы 5 и 6. Нагнетающий насос 5 выполнен с приводом от ротора турбокомпрессора, а нагнетающий насос 6, оборудованный перепускным клапаном 7, снабжен электроприводом 8. Всасывающие магистрали 9, 10 нагнетающих насосов 5 и 6 параллельно подключены к маслобаку 1, а напорные магистрали 11, 12 сообщены между собой через расположенный между ними обратный клапан 13, и подключены к масляным полостям 2, 3 и 4. В магистрали 14 подачи масла на упорный подшипник 15 турбокомпрессора установлен датчик давления масла 16, соединенный электрической цепью 17 с приводом 8 нагнетающего насоса 6. Для откачки отработанного масла из масляных полостей 2 и 3 турбокомпрессора и свободной турбины предусмотрен блок из 4-х откачивающих насосов 18, 19, 20, 21 с приводом от ротора турбокомпрессора, а для откачки масла из масляной полости 4 приводного агрегата установлен откачивающий насос 22 с электроприводом.The oil system of the EGTU contains an oil tank 1, oil cavities 2, 3 and 4, respectively, of a turbocompressor, a free turbine and a drive unit. The device for supplying oil to oil cavities 2, 3 and 4 contains injection pumps 5 and 6. The injection pump 5 is driven by the turbocharger rotor, and the injection pump 6, equipped with a bypass valve 7, is equipped with an electric drive 8. Suction lines 9, 10 of the injection pumps 5 and 6 are connected in parallel to the oil tank 1, and the pressure lines 11, 12 are connected to each other through a check valve 13 located between them, and connected to the oil chambers 2, 3 and 4. A pressure sensor is installed in the oil supply line 14 on the thrust bearing 15 of the turbocharger oil 16, connected by an electric circuit 17 with the drive 8 of the injection pump 6. To pump out the waste oil from the oil chambers 2 and 3 of the turbocharger and the free turbine, a block of 4 pumping out pumps 18, 19, 20, 21 is provided, driven by the rotor of the turbocharger, and to pump out oil from the oil cavity 4 of the drive unit, a pump 22 with an electric drive is installed.

Для предотвращения утечки масла из маслобака 1 после останова ЭГТУ на установке в напорных магистралях 10 и 11 смонтирован сифонный затвор 23.To prevent oil leakage from oil tank 1 after stopping the EGTU, a siphon valve 23 is mounted on the unit in pressure lines 10 and 11.

По команде на запуск ЭГТУ первым раскручивается турбокомпрессор. Когда подхватывается свободная турбина, включаются в работу насосы 6 и 22 с электроприводами. Масло по всасывающим магистралям 9 и 10 из маслобака 1 поступает на вход нагнетающих насосов 5 и 6, которые переправляют смазку в напорные магистрали 11 и 12. Так как нагнетающий насос 6 имеет электропривод 8, он раскручивается мгновенно, а нагнетающий насос 5 - постепенно (по мере раскрутки ротора турбокомпрессора), поэтому энергия потока масла в напорной магистрали 12 будет значительно превышать энергию потока масла в напорной магистрали 11, что приведет к увеличению перепада давлений масла на запорном элементе обратного клапана 13. Когда перепад давлений превысит усилие пружины клапана, запорный элемент сообщит напорные магистрали 11 и 12 между собой. Основное маслопитание ЭГТУ на запуске будет производиться нагнетающим насосом 6 при истечении потока масла из напорной магистрали 12 в напорную магистраль 11, что обеспечит заполнение смазкой большого внутреннего пространства с магистралях и расположенных в них агрегатах, после чего начнет расти давление и в напорной магистрали 11. Когда давление масла в напорной магистрали 11 нагнетающего насоса 5 достигнет величины давления масла в напорной магистрали 12 нагнетающего насоса 6, затвор обратного клапана 13 под действием усилия сжатой пружины перекроет напорные магистрали 11 м 12 между собой, при этом вступит в работу перепускной клапан 7 нагнетающего насоса 6 (кратковременно), а, когда давление масла в магистрали 14 подачи масла на упорный подшипник 15 достигнет величины ≈1,8 кгс/см2, сработает датчик давления масла 16 и сигнал по электрической цепи 17 поступит на привод 8 нагнетающего насоса 6 для его останова. Дальнейший рост давления масла в напорной магистрали 11 будет обеспечиваться подачей масла только нагнетающим насосом 5.At the command to start the EGTU, the turbocharger spins up first. When a free turbine is picked up, pumps 6 and 22 with electric drives are switched on. Oil through the suction lines 9 and 10 from the oil tank 1 enters the inlet of the injection pumps 5 and 6, which transfer the lubricant to the pressure lines 11 and 12. Since the injection pump 6 has an electric drive 8, it spins up instantly, and the injection pump 5 gradually (according to as the turbocharger rotor is spinning up), so the energy of the oil flow in the pressure line 12 will significantly exceed the energy of the oil flow in the pressure line 11, which will lead to an increase in the oil pressure drop across the check valve check valve 13. When the pressure difference exceeds the valve spring force, the check element will inform pressure lines 11 and 12 between themselves. The main oil supply to the EGTU at start-up will be produced by the injection pump 6 when the oil flow from the pressure line 12 to the pressure line 11 expires, which will ensure that a large internal space is filled with the lines and the units located in them with lubricant, after which the pressure in the pressure line 11 will also start to rise. the oil pressure in the pressure line 11 of the injection pump 5 will reach the value of the oil pressure in the pressure line 12 of the injection pump 6, the check valve shutter 13, under the action of the force of a compressed spring, will close the pressure lines 11 m 12 with each other, while the bypass valve 7 of the injection pump 6 will come into operation (for a short time), and when the oil pressure in the oil supply line 14 to the thrust bearing 15 reaches a value of ≈1.8 kgf / cm 2 , the oil pressure sensor 16 will work and the signal through the electrical circuit 17 will go to the drive 8 of the injection pump 6 to stop it ... A further increase in oil pressure in the pressure line 11 will be ensured by the supply of oil only by the pressure pump 5.

Отработанное в масляных полостях 2, 3 и 4 масло поступит на вход откачивающих насосов 18, 19, 20 и 21, которые переправят его в маслобак 1, откуда, освободившись от воздушных включений, оно опять попадет во всасывающие магистрали 9, 10 и далее к нагнетающим насосам 5 6, и весь цикл движения масла повторится. При останове ЭГТУ насос 22 с электроприводом обесточивается и включается в работу сифонный затвор 23, предотвращающий утечку масла из маслобака 1 по зазорам в шестернях нагнетающих насосов 5 и 6 в масляные полости 2, 3 и 4.The oil spent in the oil chambers 2, 3 and 4 will enter the inlet of the pumping out pumps 18, 19, 20 and 21, which will transfer it to the oil tank 1, from where, freed from air inclusions, it will again enter the suction lines 9, 10 and then to the injection pumps 5 6, and the entire oil flow cycle will be repeated. When the EGTU stops, the electrically driven pump 22 is de-energized and the siphon valve 23 is turned on, preventing oil leakage from the oil tank 1 through the gaps in the gears of the injection pumps 5 and 6 into the oil cavities 2, 3 and 4.

Claims (1)

Маслосистема энергетической газотурбинной установки, содержащая два нагнетающих насоса с приводом одного из них от ротора турбокомпрессора, а другого - с электроприводом, всасывающие магистрали которых подключены параллельно к маслобаку, а напорные магистрали сообщены между собой через автоматическое запорное устройство и соединены с масляными полостями опорных подшипников роторов компрессора и свободной турбины, причем в магистрали подачи масла к упорному подшипнику турбокомпрессора установлен датчик давления, отличающаяся тем, что автоматическое запорное устройство выполнено в виде обратного клапана, входной канал которого сообщен через напорную магистраль с выходом нагнетающего насоса с электроприводом, а его выходной канал – через напорную магистраль с выходом нагнетающего насоса с приводом от ротора турбокомпрессора, причем датчик давления соединен с электроприводом нагнетающего насоса.Oil system of a power gas turbine plant, containing two injection pumps driven by one of them from the turbocharger rotor and the other with an electric drive, the suction lines of which are connected in parallel to the oil tank, and the pressure lines are connected to each other through an automatic locking device and are connected to the oil cavities of the rotors support bearings compressor and a free turbine, and a pressure sensor is installed in the oil supply line to the thrust bearing of the turbocharger, characterized in that the automatic locking device is made in the form of a check valve, the inlet channel of which is connected through the pressure line with the outlet of the electrically driven injection pump, and its outlet channel is through the pressure line with the outlet of the injection pump driven by the turbocharger rotor, the pressure sensor being connected to the electric drive of the injection pump.
RU2019119358A 2019-06-21 2019-06-21 Oil system of gas turbine power plant RU2731826C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119358A RU2731826C1 (en) 2019-06-21 2019-06-21 Oil system of gas turbine power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119358A RU2731826C1 (en) 2019-06-21 2019-06-21 Oil system of gas turbine power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731826C1 true RU2731826C1 (en) 2020-09-08

Family

ID=72421905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019119358A RU2731826C1 (en) 2019-06-21 2019-06-21 Oil system of gas turbine power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731826C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2277175C1 (en) * 2004-10-26 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Oil system of gas-turbine engine with free turbine
RU2353786C1 (en) * 2007-08-30 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine oil system
RU2480600C1 (en) * 2011-12-26 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Oil system of power gas turbine plant
RU2522713C1 (en) * 2013-05-16 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") Aircraft gas turbine
RU2535518C1 (en) * 2013-12-03 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО УМПО Oil system of power gas turbine unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2277175C1 (en) * 2004-10-26 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Oil system of gas-turbine engine with free turbine
RU2353786C1 (en) * 2007-08-30 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Gas-turbine engine oil system
RU2480600C1 (en) * 2011-12-26 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Oil system of power gas turbine plant
RU2522713C1 (en) * 2013-05-16 2014-07-20 Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") Aircraft gas turbine
RU2535518C1 (en) * 2013-12-03 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО УМПО Oil system of power gas turbine unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3696612A (en) Fuel pump system for gas turbines
CN102317599B (en) Aircraft engine with cooling for an electric starting device
CA2643489C (en) Gas turbine engine oil system operation
JP2018518623A (en) Vacuum pump system
US4431372A (en) Method and apparatus for lubricating turbine bearings
RU2480600C1 (en) Oil system of power gas turbine plant
CN201671823U (en) Single-stage and single-suction centrifugal pump
KR101253086B1 (en) Energy saving device for oil injection type screw compressor
JPS59173527A (en) Gas turbine exhaust frame cooling air system
US8281563B2 (en) Gas-turbine bearing oil system with improved oil return arrangement
RU2731826C1 (en) Oil system of gas turbine power plant
CN112648168B (en) Reciprocating compression expander
CN113574277B (en) Dry vacuum pump and pumping device
RU2018131919A (en) COMPRESSOR LUBRICATION SYSTEM
RU2277175C1 (en) Oil system of gas-turbine engine with free turbine
CN209444657U (en) The automatic start-stop valve of servo-hydraulic pumping system
RU2724806C1 (en) Model-based expansion control of operating conditions of expansion machine
RU2535518C1 (en) Oil system of power gas turbine unit
RU2619519C1 (en) Lubrication system of gas turbine engine rotor support bearings
BG113168A (en) Water conservation power plant with controlled suction head
CN107420137B (en) Gas turbine rotor displacement adjustment system and adjustment method
RU2714207C1 (en) Screw expansion machine
CN220147576U (en) Auxiliary power device
CN114087189B (en) Low-load starting system and starting method of oil-free screw compressor
CN110030092B (en) Device and method for solving air flow pulsation and cold leakage of supercharger outlet in distributed energy system