RU53377U1

RU53377U1 - FUEL GAS SUPPLY SYSTEM IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU53377U1
Application number: RU2005136161/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Иванович Архипов; Моисей Иосифович Бревдо; Юрий Васильевич Дюбанов; Марина Викторовна Карасева; Павел Александрович Рыбин
Original assignee: ОАО "Невский завод"
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-05-10

Abstract

Полезная модель относится к области турбокомпрессоростроения, в частности, к системам подачи топливного газа в камеры сгорания газотурбинного двигателя. Полезная модель решает задачу повышения надежности и улучшения горения топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя путем использования более разветвленной схемы подачи топливного газа в камере сгорания и охлаждения запальной горелки сжатым воздухом из нагнетания циклового компрессора. Отличительными признаками заявляемой системы является соединение магистрали топливного газа в месте за стопорным электроприводным клапаном, в обвод регулирующего электроприводного клапана и через клапан электромагнитный с дросселем дополнительно с магистралью топливного газа в месте, расположенном перед трехходовым электроприводным клапаном, при этом линия запального газа образована дросселем с проходным сечением и соединена через обратный клапан с дросселем с линией воздуха из нагнетания циклового компрессора с возможностью поступления этого воздуха в линию запального газа, а также установление параллельно электромагнитному трехходовому клапану дополнительно трех электромагнитных клапана с дросселями, через которые магистраль топливного газа, находящаяся перед трехходовым клапаном, соединена с магистралью топливного газа, находящейся после этого клапана и проложенной к пусковому контуру горелок камеры сгорания. При этом выполнение величины проходного сечения дросселя в линии запального газа от 0,5 до 1 мм.The utility model relates to the field of turbocompressor engineering, in particular, to systems for supplying fuel gas to the combustion chambers of a gas turbine engine. The utility model solves the problem of increasing the reliability and improving the combustion of fuel in the combustion chamber of a gas turbine engine by using a more extensive scheme of supplying fuel gas in the combustion chamber and cooling the ignition burner with compressed air from the discharge of the cyclic compressor. Distinctive features of the claimed system is the connection of the fuel gas line in the place behind the shut-off electric valve, into the bypass of the control electric valve and through the electromagnetic valve with a throttle in addition to the fuel gas line in the place located in front of the three-way electric valve, while the ignition gas line is formed by a throttle with a passage section and connected through a check valve with a throttle with an air line from the discharge of the cyclic compressor with the possibility of stagnation of this air in the line of the ignition gas, as well as the installation of an additional three solenoid valves with throttles in parallel with the electromagnetic three-way valve, through which the fuel gas line in front of the three-way valve is connected to the fuel gas line located after this valve and laid to the starting circuit of the chamber burners combustion. At the same time, the value of the orifice of the throttle in the ignition gas line is from 0.5 to 1 mm.

Description

Полезная модель относится к области турбокомпрессоростроения, в частности, к системам подачи топливного газа в камеры сгорания газотурбинного двигателя.The utility model relates to the field of turbocompressor engineering, in particular, to systems for supplying fuel gas to the combustion chambers of a gas turbine engine.

Известна пусковая топливная система корабельных газотурбинных двигателей, состоящая из топливного фильтра двигателя, запорного устройства пускового топлива, а также корпуса и форсунки воспламенителя и трубопровода между трубопроводом после топливного фильтра и воспламенителем, в которой запорное устройство пускового топлива выполнено в виде клапана, пусковая топливная система снабжена дросселем, воспламенитель снабжен фильтром и свечой, а перед фильтром воспламенителя установлен штуцер, соединенный трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой (см., например, патент РФ №2201516).Known starting fuel system of ship gas turbine engines, consisting of an engine fuel filter, a starting fuel shutoff device, as well as an igniter body and nozzle and a pipe between the pipe after the fuel filter and an igniter, in which the starting fuel shutoff device is made in the form of a valve, the starting fuel system is provided a throttle, the igniter is equipped with a filter and a spark plug, and a fitting is connected in front of the igniter filter, connected by a return valve th through the check valve with an air ship or a steam system (see., e.g., RF №2201516 patent).

Известна также система регулирования газотурбинного двигателя, содержащая в магистрали топливного газа стопорный и регулирующий клапаны, клапан дежурного горения и запальный клапан, посредством которых топливный газ подается к основным, дежурной и запальной горелкам (см., например, книгу Тельнов К.А. и др. "Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом", "Недра", Л., 1983 г., стр.11-18 - прототип).A control system for a gas turbine engine is also known, which contains stop and control valves, a standby combustion valve and an ignition valve in the fuel gas line, through which fuel gas is supplied to the main, standby and ignition burners (see, for example, K. Telnov et al. . "Automation of gas-pumping units with a gas-turbine drive", "Nedra", L., 1983, pp. 11-18 - prototype).

Полезная модель решает задачу повышения надежности и улучшения горения топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя путем использования более разветвленной схемы подачи топливного газа в камере сгорания и охлаждения запальной горелки сжатым воздухом из нагнетания циклового компрессора.The utility model solves the problem of increasing the reliability and improving the combustion of fuel in the combustion chamber of a gas turbine engine by using a more extensive scheme of supplying fuel gas in the combustion chamber and cooling the ignition burner with compressed air from the discharge of the cyclic compressor.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемой системе подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащей магистраль топливного газа с установленными в ней последовательно электроприводными клапанами в виде стопорного, регулирующего и трехходового клапанам, линии дежурного и запального газа, в которых расположены электромагнитные клапаны с дросселями и линию воздуха из нагнетания циклового компрессора, магистраль топливного газа в месте за стопорным электроприводным клапаном, в обвод регулирующего электроприводного клапана и через клапан электромагнитный с дросселем дополнительно соединена с магистралью топливного газа в месте, расположенном перед трехходовым электроприводным клапаном, при этом линия запального газа образована дросселем с проходным сечением и соединена через обратный клапан с дросселем с линией воздуха из нагнетания циклового компрессора с возможностью поступления этого воздуха в линию запального газа, а параллельно электромагнитному трехходовому клапану дополнительно установлены три электромагнитных клапана с дросселями, через которые магистраль топливного газа, находящаяся перед трехходовым клапаном, соединена с магистралью топливного газа, находящейся после этого клапана и проложенной к пусковому контуру горелок камеры сгорания. Величину проходного сечения дросселя в линии запального газа целесообразно установить в пределах от 0,5 до 1 мм.To achieve the specified technical result in the proposed system of supplying fuel gas to the combustion chamber of a gas turbine engine containing a fuel gas line with sequentially installed electric actuator valves in the form of stop, control and three-way valves, lines of standby and ignition gas, in which there are electromagnetic valves with chokes and an air line from the discharge of the cyclic compressor, the fuel gas line in place behind the electric shut-off valve, in the circuit r an electrically actuating valve and through an electromagnetic valve with a throttle additionally connected to the fuel gas line in a place located in front of the three-way electric valve, while the ignition gas line is formed by a throttle with a cross-section and connected through a check valve to a throttle with an air line from the discharge of the cyclic compressor with the possibility the flow of this air into the line of the ignition gas, and in parallel with the electromagnetic three-way valve, three additional electric solenoid valves with throttles through which the fuel gas line in front of the three-way valve is connected to the fuel gas line located after this valve and laid to the starting circuit of the burners of the combustion chamber. The value of the orifice of the throttle in the line of the ignition gas, it is advisable to set in the range from 0.5 to 1 mm.

Отличительными признаками заявляемой системы является соединение магистрали топливного газа в месте за стопорным электроприводным клапаном, в обвод регулирующего электроприводного клапана и через клапан электромагнитный с дросселем дополнительно с магистралью топливного газа в месте, расположенном перед трехходовым электроприводным клапаном, при этом линия запального газа образована дросселем с проходным сечением и соединена через обратный клапан с дросселем с линией воздуха из нагнетания циклового компрессора с возможностью поступления этого воздуха в линию запального газа, а также установление параллельно электромагнитному Distinctive features of the claimed system is the connection of the fuel gas line in the place behind the shut-off electric valve, into the bypass of the control electric valve and through the electromagnetic valve with a throttle in addition to the fuel gas line in the place located in front of the three-way electric valve, while the ignition gas line is formed by a throttle with a passage section and connected through a check valve with a throttle with an air line from the discharge of the cyclic compressor with the possibility of tupleniya this air in pilot gas line, and the establishment of parallel electromagnetic

трехходовому клапану дополнительно трех электромагнитных клапана с дросселями, через которые магистраль топливного газа, находящаяся перед трехходовым клапаном, соединена с магистралью топливного газа, находящейся после этого клапана и проложенной к пусковому контуру горелок камеры сгорания. При этом выполнение величины проходного сечения дросселя в линии запального газа от 0,5 до 1 мм.a three-way valve with an additional three solenoid valves with throttles through which the fuel gas line in front of the three-way valve is connected to the fuel gas line located after this valve and laid to the starting circuit of the burners of the combustion chamber. At the same time, the value of the orifice of the throttle in the ignition gas line is from 0.5 to 1 mm.

Благодаря наличию указанных признаков повышается надежность работы системы и улучшается процесс горения камеры сгорания газотурбинного двигателя.Due to the presence of these signs, the reliability of the system increases and the combustion process of the combustion chamber of a gas turbine engine improves.

На фиг.1 схематично показана система подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя.Figure 1 schematically shows a system for supplying fuel gas to a combustion chamber of a gas turbine engine.

В магистрали 1 топливного газа установлены последовательно электроприводные стопорный 2, регулирующий 3 и трехходовой 4 клапаны. Из магистрали 1 между стопорным 2 и регулирующим 3 клапанами отведены линия 5 дежурного газа с установленным в ней электромагнитным клапаном 6 с дросселем, а также линия 7 запального газа с установленным в ней электромагнитным клапаном 8 с дросселем 9. Линия 10 воздуха из нагнетания циклового компрессора (на фиг.1 не показан) через клапан обратный 11 и дроссель 12 соединена с возможностью прохода воздуха с линией 7 запального газа. В магистрали 1 топливного газа в обвод клапана регулирующего 3 установлен клапан электромагнитный 13 с дросселем. Между магистралью 1 перед клапаном трехходовым 4 и магистралью 14 топливного газа, проложенной от одного из выходов клапана 4 в пусковой контур горелок камеры сгорания, в обвод клапана 4 установлены параллельно электромагнитные клапаны 15, 16, 17 с дросселями. Второй выход клапана 4 соединен магистралью 18 топливного газа с основным контуром горелок камеры сгорания.In line 1 of the fuel gas are installed sequentially electric actuator stop 2, regulating 3 and three-way 4 valves. From line 1 between the stop 2 and control 3 valves, the stand-by gas line 5 with the solenoid valve 6 with a throttle installed in it, as well as the ignition gas line 7 with the solenoid valve 8 with the throttle installed in it, are allocated from the discharge line 10 of the cyclic compressor ( 1 is not shown) through the check valve 11 and the throttle 12 is connected with the possibility of air passage with line 7 of the ignition gas. In line 1 of the fuel gas, a solenoid valve 13 with a throttle is installed in the bypass of the control valve 3. Between the line 1 in front of the three-way valve 4 and the fuel gas line 14, laid from one of the outputs of the valve 4 to the starting circuit of the burners of the combustion chamber, solenoid valves 15, 16, 17 with throttles are installed in parallel to the bypass of valve 4. The second output of the valve 4 is connected to the fuel gas line 18 with the main circuit of the burners of the combustion chamber.

Работает система подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя следующим образом. При пуске газотурбинного двигателя после достижения валом газотурбинного двигателя под действием разгонного устройства (на фиг. не показан) определенной частоты вращения по командам из системы автоматики (на фиг.1 не показан) газотурбинного двигателя открывается стопорный клапан 2 и подводимый к нему топливный газ по магистрали 1 поступает к электромагнитным клапанам 6, 8, 13 и к регулирующему клапану 3. Затем открывается электромагнитный клапан 8 и газ The system for supplying fuel gas to the combustion chamber of a gas turbine engine operates as follows. When starting the gas turbine engine after the shaft reaches the gas turbine engine under the action of the accelerating device (not shown in Fig.) A certain speed according to commands from the automation system (not shown in Fig. 1) of the gas turbine engine, the stop valve 2 and the fuel gas supplied to it open 1 goes to the solenoid valves 6, 8, 13 and to the control valve 3. Then, the solenoid valve 8 and gas

поступает через дроссель 9 по линии 7 запального газа к запальной горелке камеры сгорания. После появления в камере сгорания факела из системы автоматики поступает команда на открытие клапана 6 с дросселем и топливный газ поступает по линии 5 дежурного газа 5 к дежурной горелке камеры сгорания. Клапан 8, подающий газ в линию 7 запального газа, закрывается. Определенное время происходит "прогревание" газотурбинного двигателя в этом режиме. Далее следует команда на открытие электромагнитного клапана 13, подающего топливный газ в обвод регулирующего клапана 3 на вход трехходового клапана 4, который в это время открыт на пропуск в магистраль 14 топливного газа и в пусковой и в основной контуры горелок камеры сгорания. Вслед за этим следует команда на открытие клапана регулирующего 3 с определенным темпом до определенной величины. После этого какое-то время идет прогревание газотурбинного двигателя пламенем дежурной горелки и горелками пускового и основного контуров. Клапан трехходовой 4 при пуске газотурбинного двигателя занимает положение, при котором топливной газ поступает в определенной пропорции в пусковой контур горелок по магистрали 14 и по магистрали 18 в основной контур горелок. По истечении времени прогрева газотурбинного двигателя дальнейшее увеличение подачи топлива осуществляется увеличением открытия клапана регулирующего 3. Дополнительно к этому при достижении определенной величины давления воздуха в нагнетании циклового компрессора газотурбинного двигателя открываются клапаны 15, 16, 17 которые затем при дальнейшем повышении давления воздуха до определенных величин разновременно закрываются. В начале пуска газотурбинного двигателя регулирующий орган клапана трехходового 4 находится в промежуточном положении, направляя при этом приблизительно 60% поступающего в него топливного газа в пусковой контур горелок, а 40% - в основной контур горелок. В процессе пуска при росте давления воздуха за цикловым компрессором происходит постепенная в зависимости от роста этого давления переустановка регулирующего органа клапана 4 в сторону большего пропуска через него топливного газа в основной контур горелок и уменьшения пропуска газа в пусковой контур горелок. При достижении определенного давления воздуха за цикловым компрессором клапан 4 будет пропускать весь поступающий к нему топливный газ в основной контур горелок камеры сгорания газотурбинного двигателя. При включении режима нормальной остановки газотурбинного двигателя регулирующий орган enters through the throttle 9 through line 7 of the ignition gas to the ignition burner of the combustion chamber. After the appearance of a torch in the combustion chamber from the automation system, a command is received to open the valve 6 with a throttle and fuel gas flows through line 5 of the standby gas 5 to the standby burner of the combustion chamber. The valve 8 supplying gas to the line 7 of the ignition gas is closed. A certain time occurs "warming up" of the gas turbine engine in this mode. The following is a command to open the electromagnetic valve 13, which supplies fuel gas to the bypass of the control valve 3 to the inlet of the three-way valve 4, which at that time is open for passage into the fuel gas line 14 and in the starting and main circuits of the burners of the combustion chamber. This is followed by a command to open the control valve 3 at a certain rate to a certain value. After this, the gas turbine engine is heated for some time by the flame of the standby burner and the burners of the starting and main circuits. The three-way valve 4, when starting the gas turbine engine, occupies a position in which the fuel gas enters in a certain proportion into the starting circuit of the burners along line 14 and along line 18 to the main circuit of the burners. After the warm-up time of the gas turbine engine has elapsed, a further increase in fuel supply is effected by increasing the opening of the control valve 3. In addition, when a certain air pressure is reached in the pumping cycle of the gas turbine engine, valves 15, 16, 17 are opened, which then at a further increase in air pressure to certain values at the same time are closing. At the beginning of the start of the gas turbine engine, the regulator of the three-way valve 4 is in the intermediate position, while directing approximately 60% of the fuel gas entering it into the start-up circuit of the burners, and 40% - into the main circuit of the burners. During the start-up process, with an increase in air pressure behind the cyclic compressor, the valve 4 regulating body is gradually reinstalled depending on the increase in pressure to a larger pass of fuel gas through it to the main burner circuit and a decrease in gas pass to the burner start-up circuit. Upon reaching a certain air pressure behind the cyclic compressor, valve 4 will pass all the fuel gas entering it into the main circuit of the burners of the combustion chamber of the gas turbine engine. When the normal shutdown mode of the gas turbine engine is activated, the regulator

клапана 4 перемещается в положение, при котором к горелкам пускового контура поступает приблизительно 80% топливного газа, проходящего через клапан 4, а в основной контур горелок - остальные приблизительно 20%. Клапаны 15, 16, 17 открываются. При команде "Аварийная остановка" клапаны 15, 16, 17 закрываются. Подача клапаном 13 дежурного газа не к дежурной горелке, а на вход клапана 4, т.е. частичное использование пускового и основного контуров горелок в качестве горелок дежурного горения в дополнение к дежурной горелке, увеличивает устойчивость дежурного факела до открытия регулирующего клапана 3. Подача топливного газа на пусковых и рабочих режимах (разной мощности) газотурбинного двигателя посредством клапана 4 в пусковой или в основной контуры горелок, а также дополнительная подача топливного газа в пусковой контур горелок на некоторых режимах работы газотурбинного двигателя посредством клапанов 15, 16, 17 позволяет улучшить сгорание топливного газа и уменьшить вредные выбросы, снизить экономический ущерб. В начале рабочего диапазона газотурбинного двигателя дроссели, содержащиеся в электромагнитных клапанах 6, 13, 15, 16, 17 позволяют опытным путем задать оптимальные расходы топливного газа, пропускаемые этими клапанами.valve 4 moves to a position in which approximately 80% of the fuel gas flowing through valve 4 is supplied to the burners of the starting circuit and the remaining approximately 20% to the main circuit of the burners. Valves 15, 16, 17 open. When the command "Emergency stop" valves 15, 16, 17 are closed. The supply by the valve 13 of the standby gas is not to the standby burner, but to the inlet of the valve 4, i.e. partial use of the starting and main burner circuits as standby burners in addition to the standby burner increases the stability of the standby torch until the control valve 3 opens. Fuel gas supply at the starting and operating modes (of different power) of the gas turbine engine through valve 4 in the starting or main burner circuits, as well as additional supply of fuel gas to the start-up circuit of the burners in some operating modes of the gas turbine engine via valves 15, 16, 17 allows chshit combustion of fuel gas and reduce harmful emissions, reduce economic losses. At the beginning of the operating range of a gas turbine engine, the throttles contained in the electromagnetic valves 6, 13, 15, 16, 17 allow you to experimentally set the optimal fuel gas flow rates allowed by these valves.

Claims

1. A system for supplying fuel gas to a combustion chamber of a gas turbine engine, comprising a fuel gas line with sequentially installed electric actuating valves in the form of stop, control and three-way, duty and ignition gas lines, in which solenoid valves with chokes are located, and a discharge air line a cyclic compressor, characterized in that the fuel gas line is in place behind the electric shut-off valve, into the bypass of the control electric valve and through the valve An electromagnetic one with a throttle is additionally connected to the fuel gas line in a place located in front of the three-way electric valve, while the ignition gas line is formed by a throttle with a cross-section and connected through a non-return valve with a throttle with an air line from the discharge of the cyclic compressor with the possibility of this air entering the line gas, and parallel to the three-way solenoid valve, three solenoid valves with throttles through which the ral fuel gas, which is before the three-way valve connected to a fuel gas manifold located after the valve and laid to the starter circuit of the combustion chamber burners.

2. The system for supplying fuel gas to the combustion chamber of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that in the line of the ignition gas the size of the orifice of the throttle is from 0.5 to 1 mm.