UA75160C2 - Gas-turbine engine - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі енергетики, і може бути використай при розробці енергетичних газотурбінних 2 двигунів у класі потужностей 1,5-4,5 МВт для перспективних і модернізуємих міні-електростанцій і когенераційних установок.

Відомі газотурбінні двигуни для приводів електрогенераторів в автономному режимі й у складі когенераційних установок див. Двигуни 1944-2000 авіаційні, ракетні, морські, промислові. М. "Аксконверсалт" 2000 с. 17, 55, 306, 376, див. ОІЗЕЇ 5 ЗАЗ ТОКВІМЕ УУОКІ СУМІОЕ. Осіобег 2002, с.|. 70 Недоліком цих енергетичних газотурбіннийх двигунів є їхній невеликий ресурс, конструктивна і технологічна складність, велика вартість, а також низька паливна економічність.

Як прототип прийнятий газотурбінний двигун газотурбогенератора ГГ - 1500-2М "Пролетарського заводу" див. Волчек В, Єфремов Є, Лезнов В., Рахов С., Сімкін М. Газотурбінна електростанція ПГТЗС - 1500.

Газотурбінні технології, січень -лютий, 2002, с. 12-14). 12 Цей енергетичний газотурбінний двигун реалізує цикл Брайтона і включає осьовий компресор, виносну протитечійну камеру згоряння, турбіну, що приводить компресор і через редуктор електричний генератор. Привід електричного генератора здійснюється з боку компресора. Вихід газів з турбіни осьовий. Ротор турбокомпресора складається з ротора компресора барабанного типу, у який запресовані лівий вал і втулка-компенсатор, і ротора турбіни, що складається з трьох дисків, стягнутих між собою і з втулкою-компенсатором центральним стяжним болтом. Міцність і твердість двигуна забезпечується головним чином за рахунок стовщених елементів його конструкції. При електричній потужності 1,5 МВт маса силового блоку складає 47,8 тонни.

Приведений енергетичний газотурбінний двигун має наступні недоліки: низька паливна економічність, великі маса і габарити.

У винаході вирішується задача створення енергетичного газотурбінного двигуна в класі потужностей 1,5 - с

ДБ МВт із високою паливною економічністю, великим ресурсом, малою металоємністю і габаритами. Ге)

Рішення задачі досягається тим, що у відомому енергетичному газотурбінному двигуні з двоопорним ротором, що реалізує цикл Брайтона і включає компресор, камеру згоряння, турбіну, що приводить компресор і через редуктор електричний генератор, де привід електричного генератора здійснюється з боку компресора, а вихід газів з турбіни осьовий, застосований вбудований редуктор, компресор виконаний осьовіддентровим, о вихідний патрубок дифузора якого звернений вбік від змішувачів жарових труб, ротор турбокомпресора Ге) складений, барабанно-дискового типу складається з консольної барабанної секції, барабанно-дискової секції, диска відцентрової секції, барабанно-дискової секції турбіни, твердість статора забезпечується як корпусами -- компресора і турбіни, так і зовнішнім силовим корпусом, що складається з з'єднаних між собою переднього ою конуса, циліндричної проставки, заднього конуса, що охоплює собою компресор і турбіну, у верхній частині з'єднаний з корпусом виносної двотрубної камери згоряння. в

Новизна запропонованого енергетичного газотурбінного двигуна полягає в наявності наступних сукупностей відмітних ознак.

Вбудований редуктор спрощує центрування і гарантує збереження співвісності валопроводів двигуна і « редуктора в експлуатації, що сприяє забезпеченню їхньої експлуатаційної надійності. Силовий корпус З 70 вбудованого редуктора входить у силову схему двигуна, завдяки чому вдається створити міцну і тверду с тонкостінну конструкцію і зменшити в такий спосіб загальну вагу двигуна, редуктора й опорної рами.

Із» Ротор турбокомпресорної групи складений, барабанно-дискового типу складається з: консольної барабанної секції, барабанно-дискової секції, диска відцентрової секції, барабанно-дискової секції турбіни. Ротор має велику згинаючу і крутильну твердість, у результаті чого відсутня схильність до порушення коливань дисків, і завдяки чому підвищується експлуатаційна надійність двигуна. Ротор можливо виконати з малою товщиною і стінок утворюючих деталей, що дозволяє створити ротор малої металоємності і маси. Секційна конструкція сл ротора забезпечує, його технологічність, спрощує механічну обробку і балансування, що сприяє зменшенню витрат на виробництво. Консольна барабанна секція компресора дозволяє створювати компресори різної - витрати шляхом пристикування або відстикування компресорних ступіней не торкаючись опори ротора, що

Ге»! 20 дозволяє розробляти двигуни різних модифікацій по потужності і сприяє зменшенню витрат на їхнє виробництво.

Осьовідцентровий компресор, вихідний патрубок дифузора якого звернений вбік від змішувачів жарових труб, с дозволяє виключити втрати енергії на удар потоку робочого тіла об перешкоду утворену змішувачами жарових труб, організувати плавний, з невеликою швидкістю вхід робочого тіла в міжтрубний простір камери згоряння, що дозволяє знизити втрати повного тиску на гідравлічній ділянці від виходу з компресора до входу в сопловий 29 апарат турбіни і, у цілому, підвищити паливну економічність двигуна. Осьовідцентровий компресор, дозволяє

ГФ) здійснити процес стиску робочого тіла з великим коефіцієнтом корисної дії, для малих витрат робочого тіла і для великих ступенів підвищення тиску, що дозволяє щонайкраще реалізувати високу температуру о термодинамічного циклу з метою одержання високої паливної економічності двигуна. Осьовіддцентровий компресор, дозволяє здійснити процес стиску робочого тіла з великим коефіцієнтом корисної дії, для великих 60 ступенів підвищення тиску невеликим числом компресорних ступіней, що дозволяє здешевити компресор і зменшити його масу.

Зовнішній силовий корпус, що складається з з'єднаних між собою переднього конуса, циліндричної проставки, заднього конуса, що охоплює собою компресор і турбіну, у верхній частині з'єднаний з корпусом виносної двотрубної камери згоряння забезпечує велику згинаючу і крутильну твердість статора. У результаті цього 62 істотно знижується можливість порушення коливань ротора, завдяки чому поліпшуються умови роботи опор і ущільнень, що сприяє збереженню високих експлуатаційних характеристик двигуна і підвищенню експлуатаційної надійності. Завдяки твердій конструкції силового корпуса статор можливо виконати з малою товщиною стінок утворюючих деталей, що дозволяє створити двигун малої металоємності і маси. Зовнішній биловий корпус, що охоплює собою компресор і турбіну утворює порожнину високого тиску, завдяки якій виключаються витоки робочого тіла з компресора і турбіни, а також втрати тепла в навколишнє середовище з температурою поверхні корпуса турбіни, що також обумовлює високу паливну економічність двигуна.

На кресленні представлений газотурбінний двигун, що реалізує винахід.

Енергетичний газотурбінний двигун складається з осьовідцентрового однокаскадного компресора 1, виносної 70 двотрубної протитечійної камери згоряння 2, турбіни З, вбудованого редуктора 4 і комунікацій. Привод електричного генератора здійснюється з боку компресора. Вихід газів з турбіни осьовий. Ротор турбогрупи двоопорний, барабанно-дискової конструкції, складається з: консольної барабанної секції 5, барабанно-дискової секції б, диска відцентрової секції 7, барабанно-дискової секції турбіни 8. Барабан турбінної частини з компресорною - кріпиться болтами. Зовнішній силовий корпус 9, складається із з'єднаних між собою переднього 7/5 Конуса 10, циліндричної проставки 11, заднього конуса 12, охоплює собою компресор 1 і турбіну З, у верхній частині з'єднаний з корпусом виносної двотрубної протитечійної камери згоряння 2.

Атмосферне повітря надходить в осьовідцентровий компресор 1, стискується і подається в камеру згоряння 2, де здійснюється процес спалювання палива в кисні повітря й утворення потоку газу високого енергетичного потенціалу. Далі потік газу розширюється на турбіні 3, що приводить компресор 1 і через вбудований редуктор 4 2о електрогенератор. З турбіни З газ відводиться в навколишнє середовище, можливо, через утилізаційний водогрійний котел або парогенератор.

Практична реалізація й апробування винаходу зроблене ДП НВКГ "Зоря - Машпроект" при створенні енергетичного газотурбінного двигуна ОСТ 2500, потужністю 2,5 МВт. Дослідне - промислова експлуатація ОСТ 2500 підтвердила його високу ефективність. Зокрема маса двигуна складає 1500 кг, а габарити Зх 1,24х2 м. сч

Використання описаного винаходу дозволяє створювати енергетичні газотурбінні двигуни у класі потужностей 1,5 - 4,5 МВт високої економічності, невеликої металоємності, зі зменшеними габаритами і і) підвищеною експлуатаційною надійністю.

Claims (4)

Формула винаходу - 30 «со

1. Газотурбінний двигун із двоопорним ротором, що має компресор, камеру згоряння, турбіну, що приводить «- компресор і, через редуктор - електричний генератор, де привід електричного генератора здійснюється з боку компресора, а вихід газів з турбіни осьовий, який відрізняється тим, що додатково має вбудований редукторі М 35 зовнішній силовий корпус, що герметично охоплює собою корпуси компресора і турбіни. їч-

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що компресор виконаний вісевідцдентровим, з вихідним патрубком дифузора, оберненим у бік від змішувачів жарових труб виносної камери згоряння.

З. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що ротор турбокомпресорної групи складений, барабанно-дискового типу і має консольну барабанну секцію, барабанно-дискову секцію, диск відцентрової « секції, барабанно-дискову секцію турбіни. ш-в с

4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зовнішній силовий корпус, виконаний із з'єднаних між собою переднього конуса, циліндричної проставки, заднього конуса, у верхній частині з'єднаний з корпусом виносної :з» камери згоряння. -І 1 - б 50 (42) Ф) іме) 60 б5