RU2741995C1 - Газотурбинная установка - Google Patents
Газотурбинная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741995C1 RU2741995C1 RU2019144099A RU2019144099A RU2741995C1 RU 2741995 C1 RU2741995 C1 RU 2741995C1 RU 2019144099 A RU2019144099 A RU 2019144099A RU 2019144099 A RU2019144099 A RU 2019144099A RU 2741995 C1 RU2741995 C1 RU 2741995C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- power
- gas turbine
- stator
- gas
- 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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
- F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
- F01D11/06—Control thereof
-
- 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
- F02C7/28—Arrangement of seals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс работы, увеличить продолжительность жизненного цикла газотурбинной установки. Газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель и газодинамически связанную с ним силовую осевую турбину, роторы которых механически не связаны друг с другом. На статоре силовой турбины напротив полотна диска первой и последней ступеней силовой турбины образованы кольцевые полости, отделенные от проточной части силовой турбины подвижными уплотнениями. Кольцевая воздушная полость на статоре силовой турбины за последней ступенью пневматически сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя по меньшей мере одним трубопроводом с проточным краном на нем. На стенке каждой кольцевой полости статора силовой турбины установлен приемник давления среды в этой полости, соединенный с датчиком давления, а проточный кран снабжен электроприводом. Датчики давления воздуха в кольцевой воздушной полости и электропривод проточного крана связаны с системой управления установки. При сообщении кольцевой воздушной полости с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя двумя и более трубопроводами их выходные отверстия в кольцевую воздушную полость равноудалены друг от друга и от оси силовой осевой турбины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к газотурбинным установкам с турбиной, вращающей компрессор газотурбинного двигателя, а также с силовой турбиной, вращающей выходной вал, но не вращающей компрессор.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является газотурбинная установка (ГТУ), содержащая газотурбинный двигатель и газодинамически связанную с ним силовую осевую турбину, роторы которых механически не связаны друг с другом, у которой на статоре силовой турбины напротив полотна диска первой и последней ступени силовой турбины образованы кольцевые полости, отделенные от проточной части силовой турбины подвижными уплотнениями, при этом кольцевая воздушная полость на статоре силовой турбины за последней ступенью пневматически сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя, по меньшей мере, одним трубопроводом с проточным краном на нем (см. заявку РСТ WO 2014/095712 А1, опубл. 16.12.2013).
Недостатком данного решения является то, что подача воздуха в кольцевую воздушную полость на статоре силовой турбины за ее последней ступенью осуществляется из проточной части одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя без учета давления воздушной среды в кольцевой полости на статоре перед первой ступенью силовой турбины. В процессе эксплуатации ГТУ происходит выработка подвижных уплотнений, вследствие чего изменяется давление в кольцевых воздушных полостях на статоре силовой турбины как перед первой ступенью, так и за последней ступенью, при этом не в одинаковой мере. Это приводит к разбалансировке осевой силы на роторе силовой турбины и, вследствие чего, к снижению долговечности упорного подшипника, воспринимающего осевую силу, а вместе с ним снижается и надежность и ресурс работы ГТУ.
Задача изобретения - повышение надежности и ресурса работы, увеличение продолжительности жизненного цикла ГТУ.
Ожидаемый технический результат - обеспечение оптимальной с точки зрения долговечности упорного подшипника осевой силы на роторе силовой турбины за счет поддержания заданного отношения давлений в кольцевых воздушных полостях на статоре силовой турбины.
Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известной ГТУ, содержащей газотурбинный двигатель и газодинамически связанную с ним силовую осевую турбину, роторы которых механически не связаны друг с другом, у которой на статоре силовой турбины напротив полотна диска первой и последней ступени силовой турбины образованы кольцевые полости, отделенные от проточной части силовой турбины подвижными уплотнениями, при этом кольцевая воздушная полость на статоре силовой турбины за последней ступенью пневматически сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя по меньшей мере одним трубопроводом с проточным краном на нем, по предложению на стенке каждой кольцевой полости статора силовой турбины установлен приемник давления среды в этой полости, соединенный с датчиком давления, а проточный кран снабжен электроприводом.
Датчики давления воздуха в кольцевой воздушной полости и электропривод проточного крана связаны с системой управления установки. При сообщении кольцевой воздушной полости с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя двумя и более трубопроводами их выходные отверстия в кольцевую воздушную полость равноудалены друг от друга и от оси силовой осевой турбины.
Установка на стенке каждой кольцевой полости статора силовой турбины приемника давления среды в этой полости, соединенного с датчиком давления, позволяет точно узнавать реальное давление в этих двух полостях. Зная площади полотен дисков первой и последней ступеней (а они во время эксплуатации не меняются), легко вычислить силу, действующую на упорный подшипник. При этом с помощью проточного крана эту силу можно корректировать во время работы ГТУ в зависимости от реальных условий работы ГТУ (режим работы ГТУ, износ уплотнений, смещение ротора силовой турбины относительно статора и другие причины).
Кроме того, датчики давления воздуха в кольцевых воздушных полостях и электропривод проточного крана могут быть связаны с системой управления установки, что дает возможность следить за усилиями, возникающими на упорном подшипнике и управлять этими усилиями с пульта.
Кольцевая воздушная полость напротив полотна диска последней ступени силовой турбины может быть сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя двумя и более трубопроводами, при этом их выходные отверстия в кольцевую воздушную полость могут быть равноудалены друг от друга и от продольной оси силовой осевой турбины, что позволяет подавать воздух из компрессора равномерно на полотно диска последней ступени турбины, не создавая термонапряжений на диске.
На фиг. 1 показана схема газотурбинной установки;
На фиг. 2 показана силовая турбина;
На фиг. 3 показана блок-схема связи датчиков давления в кольцевых воздушных полостях и электропривода проточного крана с системой управления ГТУ.
Газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель 1 и газодинамически связанную с ним силовую осевую турбину 2, роторы которых (и) механически не связаны друг с другом. На статоре 3 силовой турбины 2 напротив полотен диска 4 первой и диска 5 последней ступеней силовой турбины 2 образованы кольцевые полости 6 и 7, отделенные от проточной части силовой турбины подвижными уплотнениями 8 и 9, при этом кольцевая воздушная полость 7 на статоре 3 силовой турбины 2 за ее последней ступенью пневматически сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора 10 газотурбинного двигателя 1, по меньшей мере, одним трубопроводом 11 с проточным краном 12 на нем. На стенках кольцевых полостей 6 и 7 статора 3 силовой турбины 2 установлены приемники давления среды 13 и 14 в этих полостях, соединенные с датчиками давления 15 и 16, а проточный кран 12 снабжен электроприводом 17.
Датчики давления воздуха 15 и 16 на кольцевых воздушных полостях 6 и 7 и электропривод 17 проточного крана 12 могут быть связаны с системой управления 18 ГТУ.
При сообщении кольцевой воздушной полости 7 с проточной частью одной из ступеней компрессора 10 газотурбинного двигателя 1 двумя и более трубопроводами 11 их выходные отверстия в кольцевую воздушную полость 7 могут быть равноудалены друг от друга и от продольной оси силовой осевой турбины 2, что уменьшит возможность перекоса вала ротора силовой турбины.
Блок-схема на фиг. 3 содержит систему управления установки 18 и соединенные с ней выходы датчиков давления 15, 16 и вход электропривода 17 крана 12.
ГТУ работает следующим образом.
Силовую осевую турбину 2 оборудуют приемниками 13, 14 давления среды в кольцевых воздушных полостях 6, 7 на статоре 3 перед первой и за последней ступенью, которые соединяют с датчиками давления 15, 16 трубопроводами. Выходы с датчиков давления 15, 16 в виде электрических сигналов Р15 и Р16 соответственно подключают к системе управления установки 18. В системе управления установки 18 происходит вычисление отношения давлений Р15/Р16 и сравнение отношения с наперед заданным значением. При отклонении вычисленного отношения от заданного значения система управления формирует сигнал и подает его на электропривод 17 проточного крана 12. При этом при увеличении отношения Р15/Р16 от заданного значения формируют сигнал на увеличение открытия проточного крана 12, а при уменьшении отношения Р15/Р16 от заданного значения формируют сигнал на прикрытие проточного крана 12.
Заданные значения отношения давлений Р15/Р16 определяют расчетно-экспериментальным методом на основе допустимой минимальной осевой силы на роторе силовой осевой турбины, обеспечивающей максимальную долговечность упорного подшипника.
Реализация предложенного изобретения позволяет существенно увеличить продолжительность жизненного цикла и повышает надежность ГТУ.
Claims (3)
1. Газотурбинная установка, содержащая газотурбинный двигатель и газодинамически связанную с ним силовую осевую турбину, роторы которых механически не связаны друг с другом, у которой на статоре силовой турбины напротив полотна диска первой и последней ступеней силовой турбины образованы кольцевые полости, отделенные от проточной части силовой турбины подвижными уплотнениями, при этом кольцевая воздушная полость на статоре силовой турбины за последней ступенью пневматически сообщена с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя по меньшей мере одним трубопроводом с проточным краном на нем, отличающаяся тем, что на стенке каждой кольцевой полости статора силовой турбины установлен приемник давления среды в этой полости, соединенный с датчиком давления, а проточный кран снабжен электроприводом.
2. Газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что датчики давления воздуха в кольцевой воздушной полости и электропривод проточного крана связаны с системой управления установки.
3. Газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что при сообщении кольцевой воздушной полости с проточной частью одной из ступеней компрессора газотурбинного двигателя двумя и более трубопроводами их выходные отверстия в кольцевую воздушную полость равноудалены друг от друга и от оси силовой осевой турбины.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144099A RU2741995C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Газотурбинная установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144099A RU2741995C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Газотурбинная установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2741995C1 true RU2741995C1 (ru) | 2021-02-01 |
Family
ID=74554759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019144099A RU2741995C1 (ru) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Газотурбинная установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2741995C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344160A (en) * | 1992-12-07 | 1994-09-06 | General Electric Company | Shaft sealing of steam turbines |
| US8147185B2 (en) * | 2009-01-22 | 2012-04-03 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for controlling gas leakage in a turbine |
| WO2014095712A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | Nuovo Pignone Srl | Method for balancing thrust, turbine and turbine engine |
| RU2573094C2 (ru) * | 2011-09-12 | 2016-01-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Газотурбинный двигатель |
-
2019
- 2019-12-26 RU RU2019144099A patent/RU2741995C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344160A (en) * | 1992-12-07 | 1994-09-06 | General Electric Company | Shaft sealing of steam turbines |
| US8147185B2 (en) * | 2009-01-22 | 2012-04-03 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for controlling gas leakage in a turbine |
| RU2573094C2 (ru) * | 2011-09-12 | 2016-01-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Газотурбинный двигатель |
| WO2014095712A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | Nuovo Pignone Srl | Method for balancing thrust, turbine and turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8191374B2 (en) | Two-shaft gas turbine | |
| RU2485327C2 (ru) | Осецентробежный компрессор, снабженный системой регулирования зазора | |
| CN102187062A (zh) | 涡轮机高压涡轮的通风 | |
| CN101135247A (zh) | 轴流式涡轮机 | |
| CN101994524A (zh) | 用于改变转子推力的系统和方法 | |
| WO2006065445A2 (en) | Dual pressure euler steam turbine | |
| RU2017131761A (ru) | Многоступенчатая турбина, предпочтительно для электростанций, работающих по органическому циклу ренкина | |
| US20200040732A1 (en) | Steam turbine | |
| JP6302484B2 (ja) | スラストの平衡のための方法、タービン、及びタービンエンジン | |
| RU2741995C1 (ru) | Газотурбинная установка | |
| JP2012012970A (ja) | 蒸気タービンおよび蒸気タービンのスラスト調整方法 | |
| US9464537B2 (en) | Clutched turbine wheels | |
| EP3848554B1 (en) | Turbine and thrust load adjusting method | |
| EP3436666A1 (en) | Radial turbomachine with axial thrust compensation | |
| JP2005240573A (ja) | 二軸式ガスタービン及びその冷却空気供給方法 | |
| CA2953407C (en) | Turbomachine with an outer sealing and use of the turbomachine | |
| CN112664273A (zh) | 一种有机工质膨胀机转子 | |
| JP5881390B2 (ja) | 回転機械 | |
| RU2641994C1 (ru) | Устройство уравновешивания осевого давления ротора турбомашины | |
| CN201944017U (zh) | 一种轴向渐进助速增压集流器 | |
| CN115949469A (zh) | 一种超临界二氧化碳涡轮机推力自平衡系统及监控方法 | |
| KR20170017062A (ko) | 가스터빈 압축기 | |
| RU38839U1 (ru) | Паровая теплофикационная турбина | |
| CN102588345A (zh) | 一种轴向渐进助速增压集流器 | |
| PL212669B1 (pl) | Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, zwłaszcza z bandażem płaskim |