RU9481U1 - Приводной газотурбинный двигатель - Google Patents

Abstract

1. Приводной газотурбинный двигатель авиационного типа, содержащий камеру сгорания с форсунками, входной направляющий аппарат и вал привода внешней нагрузки, отличающийся тем, что двигатель выполнен с одновальной схемой, с понижающим редуктором и постоянной частотой вращения.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания имеет двухзонную конструкцию, а ее форсунки выполнены двухтопливными для газообразного и жидкого топлива.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что лопатки входного направляющего аппарата установлены с возможностью многопозиционного изменения углового положения для поддержания постоянной температуры газа в турбине.4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что сопловые и рабочие лопатки двух первых ступеней турбины выполнены охлаждаемыми за счет применения конструкции вихревой матрицы.5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дозатором топливного газа, связанным с шаговым двигателем, блок управления которого соединен с электронным регулятором (контролером).

Description

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.

ПРИВОДНОЙ ГЙЗОТУРБИНННЙ ДВИГАТЕЛЬ.

Полезная модель относится к газотурбостроениш, в частности к устройствам газотурбинных приводов для привода генератора в составе передвижных и блочноконтейнерных электростанций мощностью до 12 МВт.

Известен газотурбинный двигатель, состоящий из газогенератора, силовой турбины и вала привода агрегата внешней нагрузки, (см. Инструкцию по 3Kcnj C7aTaiMH двигателя 1-Ж-12СТ серия 2, изд.Самарского дома печати, г.Самара, 1992 г., заказ I960)

В процессе работы газотурбинного двигателя изменение снимаемой мощности на валу привода внешней нагрузки (газоперекачивающего агрегата) производится за счет дросселирования двигателя (изменения частоты вращения газогенератора и силовой турбины ).

Данный принцип изменения снимаемой мощности на валу привода внешней нагрузки приводит к тому, что существенно увеличивается уровень циклической нагруженности на детали турбокомпрессора и силовой турбины, что значительно сказывается на уровне повреждаемости турбины и ее лопаток и, соответственно, значительно уменьшает ресурс двигателя. Также значительным фактором, влияющим на уменьшение ресурса, является то, что лопатки турбины, кроме лопаток 1-го соплового аппарата не охлаждаемые. Кроме того, применительно к приводу электрогенератора, схема с силовой турбиной обладает ограничением по диапазону мощности (в области низких мощностей) и имеет относительно большие размеры и габариты.

На известном прототипе установлена кольцевая, с форсунками

для газообразного топлива камера сгорания, которая не обеспечивает оптимальных экологических параметров двигателя (высокое содержание в выхлопных газах СО и NOx).

Управление режимами работы прототипа осдществляется с помощьш дозирования топлива (газа) специальными агрегатами - дозатором газа и ограничителем оборотов турбокомпрессора, которые управляются механически, что не обеспечивает достаточной надежности системы управления и высокой точности поддержания заданных параметров. Кроме того, применяемый принцип управления не позволяет осуществлять комплексное управление двигателем (т.е. осуществлять регулирование по нескольким параметрам одним агрегатом дозирования).

При решении технической задачи на рассматриваемой полезной модели применен ряд существенных разработок и конструктивных решений, позволяющих повысить эффективность работы приводного газотурбинного двигателя, его экономичность и ресурс.

Техническая задача, которую рещает данная полезная модель заключается в расширении арсенала газотурбинных двигателей авиационного типа, служащих для привода электрогенераторов в передвижных и блочно-модульных электростанциях.

Рассматриваемая полезная модель представляет из себя приводной газотурбинный двигатель авиационного типа, включающий в себя редуктор, осевой компрессор, двухзонную камеру сгорания кольцевого типа, четырехступенчатую реактивную турбину, коробки приводов агрегатов двигателя, масляные насосы, агрегаты питания топливом, агрегаты системы смазки, агрегаты регулирования и управления двигателем, агрегаты запуска двигателя, блоки электронной системы управления двигателем, редуктор с выводом вала на агрегат внешней нагрузки (электрогенератор).

- 2 Применение одновальной схемы с редуктором на рассматриваемой полезной модели позволило существенно уменьшить габариты приводного двигателя: длина и масса уменьшилась на 35% по сравнению со схемой со свободной турбиной. При этом диапазон мощности равен О -1,2 NHOM. в отличие от прототипа, где минимальные значения мощности ограничены величиной 0,46 N ном,

На рассматриваемом приводном газотурбинном двигателе применен принцип поддержания постоянной частоты вращения во всем диапазоне снимаемой мощности, при этом увеличение мощности от минимальной до 6 МВт просходит за счет увеличения температуры газов перед турбиной, при неизменном угловом положении лопаток входного направляющего аппарата (положение прикрыто), В диапазоне изменения мощности от 6 до 8,1 МВт при неизменной частоте вращения ротора температура газов перед турбиной поддерживается постоянной за счет плавного изменения углового положения лопаток ВНА от положения прикрыто до положения открыто. Дальнейшее увеличение мощности с 8,1 МВт до 10 МВт происходит при непрерывном росте температуры газов, максимальное значение которой не превышается при достижении максимального значения потребной мощности.

Применение данного принципа регулирования позволило уменьшить значения температуры газа перед турбиной в рабочем диапазоне изменения мощности, что позволило существенно уменьшить выбросы СО и NOx в атмосферу и соответственно увеличить резерв по ресурсу.

Так же, в отличии от прототипа, на данном приводном газотурбинном двигателе устанавливается камера сгорания двухзонной конструкции,что позволило улучшить экологические характеристики газотурбинного двигателя за счет уменьшения вредных выб- 3 росов в выхлопных газах. Кроме этого, в отличии от прототипа на камере сгорания рассматриваемой полезной модели применены двухтопливные форсунки для газообразного и жидкого топлив.

Сопловые лопатки первых двух ступеней турбины и рабочая лопатка первой ступени, в отличии от прототипа, охлаждаемые, причем, для охлаждения применена конструкция вихревой матрицы, что позволяет существенно снизить температуру лопаток и, соответственно, значительно увеличить их ресурс.

Система управления рассматриваемой полезной модели приводного газотурбинного двигателя принципиально отличается от системы управления, применяемой на прототипе. На рассматриваемом двигателе топливо подается с помощью дозатора управления, который через блок управления шаговым двигателем получает команду от электронного регулятора (контроллера). Применение этой схемы в управлении двигателем позволяет значительно повысить точность поддержания задаваемых параметров, повысить надежность системы и дает возможность осуществлять комплексное регулирование режимом работы двигателя по нескольким параметрам. Кроме того, данная схема управления двигателем позволяет изменять число регулироемых параметров и подключать системы защиты (например, системы защиты от помпажа).

- 4 Приходной

Claims (5)

1. Приводной газотурбинный двигатель авиационного типа, содержащий камеру сгорания с форсунками, входной направляющий аппарат и вал привода внешней нагрузки, отличающийся тем, что двигатель выполнен с одновальной схемой, с понижающим редуктором и постоянной частотой вращения.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания имеет двухзонную конструкцию, а ее форсунки выполнены двухтопливными для газообразного и жидкого топлива.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что лопатки входного направляющего аппарата установлены с возможностью многопозиционного изменения углового положения для поддержания постоянной температуры газа в турбине.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что сопловые и рабочие лопатки двух первых ступеней турбины выполнены охлаждаемыми за счет применения конструкции вихревой матрицы.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дозатором топливного газа, связанным с шаговым двигателем, блок управления которого соединен с электронным регулятором (контролером).