Привід газотурбінний
Номер патенту: 98456
Опубліковано: 27.04.2015
Автори: Мельник Андрій Васильович, Приладишев Дмитро Юрійович, Пустарнаков Олександр Іванович
Формула / Реферат
1. Привід газотурбінний, що містить компресор низького тиску, корпус проміжний, компресор високого тиску (КВТ), камеру згорання з кільцевою жаровою трубою і запальниками, турбіну високого тиску, турбіну низького тиску, вільну турбіну, паливну систему, що має контур газоподібного палива з колектором газоподібного палива і паливні форсунки, систему автоматичного управління (САУ), електростартер, який відрізняється тим, що кожна паливна форсунка виконана у вигляді двоканальної відцентрової аерофорсунки, по осі корпусу якої виконаний центральний канал подачі повітря, співвісно якому розташовані канали рідкого і газоподібного палива, причому форсунка має дві зони завихрення рідкого палива і зону завихрення газоподібного палива, а також дві зони змішування рідкого палива з повітрям і зону змішування газоподібного палива з повітрям, при цьому паливна система додатково має контур рідкого палива з колектором рідкого палива, а також лінію відбору повітря із-за КВТ, яка з'єднана з контуром газоподібного палива, і лінію відбору газоподібного палива, яка з'єднана з колектором рідкого палива, крім того, взаємозв'язок контурів та ліній паливної системи з каналами паливних форсунок здійснюється через систему САУ з можливістю переходу з одного виду палива на інший без зупинення приводу та з можливістю продувки каналу газоподібного палива форсунки повітрям із-за КВТ при роботі на рідкому паливі і продувки каналу рідкого палива форсунки газоподібним паливом при роботі на газоподібному паливі.
2. Привід газотурбінний за п. 1, який відрізняється тим, що на кожній паливній форсунці виконані елементи для запобігання нагароутворення.
Текст
Реферат: Привід газотурбінний містить компресор низького тиску, корпус проміжний, компресор високого тиску (КВТ), камеру згорання з кільцевою жаровою трубою і запальниками, турбіну високого тиску, турбіну низького тиску, вільну турбіну, паливну систему, що має контур газоподібного палива з колектором газоподібного палива і паливні форсунки, систему автоматичного управління (САУ), електростартер. Кожна паливна форсунка виконана у вигляді двоканальної відцентрової аерофорсунки, по осі корпусу якої виконаний центральний канал подачі повітря, співвісно якому розташовані канали рідкого і газоподібного палива, причому форсунка має дві зони завихрення рідкого палива і зону завихрення газоподібного палива, а також дві зони змішування рідкого палива з повітрям і зону змішування газоподібного палива з повітрям UA 98456 U (54) ПРИВІД ГАЗОТУРБІННИЙ UA 98456 U UA 98456 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до газотурбобудування, зокрема до конструкції газотурбінних приводів для застосування в складі електростанції. Відомий привід газотурбінний електрогенератора, що працює на двох видах палива, виконаний на базі тривалового газотурбінного двигуна UGT 16000 (ДЖ59ЛЗ), що містить двоваловий турбокомпресор, трубчасто-кільцеву прямоточну камеру згоряння з 10-ма жаровими трубами й триканальними форсунками, ротор турбіни, силову турбіну, силовий валопровід, електростартер. [С89 Судовое и энергетическое газотурбостроение Научнотехнический сборник. 2 тома - Николаев: НПКГ "Заря-Машпроект", НО ИАУ, 2004)]. Недоліками даного приводу є його значні габарити і складність конструкції, через застосування трубчасто-кільцевої прямоточної камери згоряння із триканальними форсунками. При використанні триканальних форсунок привід оснащений трьома колекторами, що у свою чергу значно збільшує його габарити й ускладнює конструкцію в цілому. Найбільш близьким по сукупності ознак є привід газотурбінний АИ-336-2-8, який є прототипом приводу газотурбінного, що заявляється [див. "Газотурбинный привод (двигатель) АИ-336-2-8" / Руководство по технической эксплуатации 3380000000 РЭ/Р1: ЗМКБ "Прогресс" им. А.Г. Ивченко, 1998, аркушів 58]. Цей привід має вдвічі менші габарити і містить компресор низького тиску, корпус проміжний з компресором високого тиску (КВТ), камеру згоряння з кільцевою жаровою трубою та запальниками, турбіну високого тиску, турбіну низького тиску, турбіну вільну, паливну систему, що включає паливні форсунки, контур газоподібного палива з колектором подачі палива на форсунки, систему автоматичного керування (САК), електростартер. Недоліком даного приводу газотурбінного є неможливість його використання в умовах відсутності газоподібного палива через монопаливну камеру згоряння та паливну систему. В основу корисної моделі поставлена задача створення високоефективного приводу, що працює на двох видах палива. Технічним результатом є забезпечення рівноцінного використання рідкого і газоподібного палива та безупинної роботи приводу при переході з одного виду палива на інший. Додатковим технічним результатом введення у відомий привід нових ознак є висока ефективність його роботи, збільшення економічності, екологічності та ресурсу приводу. Задача вирішується тим, що в приводі газотурбінному, що містить компресор низького тиску, корпус проміжний, КВТ, камеру згоряння з кільцевою жаровою трубою і запальниками, турбіну високого тиску, турбіну низького тиску, турбіну вільну, паливну систему, що включає контур газоподібного палива з колектором газоподібного палива і паливні форсунки, САК, електростартер, відповідно до корисної моделі кожна паливна форсунка виконана у вигляді двоканальної відцентрової аерофорсунки, по осі корпуса якої виконаний центральний канал подачі повітря, співвісно якому розташовані канали рідкого і газоподібного палива, причому форсунка має дві зони завихрення рідкого палива і зону завихрення газоподібного палива, а також дві зони змішування рідкого палива з повітрям і зону змішування газоподібного палива з повітрям, при цьому паливна система додатково має контур рідкого палива з колектором рідкого палива, а також лінію відбору повітря із-за КВТ, яка з'єднана з контуром газоподібного палива, і лінію відбору газоподібного палива, яка з'єднана з контуром рідкого палива, крім того, взаємозв'язок контурів і ліній паливної системи з каналами паливних форсунок здійснюється через систему САК з можливістю переходу з одного виду палива на іншій без зупинення приводу, та з можливістю продувки каналу газоподібного палива форсунки повітрям із-за КВТ при роботі на рідкому паливі, і продувки каналу рідкого палива форсунок газоподібним паливом при роботі на газоподібному паливі. У кращій формі реалізації корисної моделі на кожній паливній форсунці виконані елементи для запобігання нагароутворення. Таким чином, для рішення задачі створення високоефективного приводу, що працює на двох видах палива, у корисній моделі використовуються наступні істотні ознаки, що впливають на технічний результат, а саме: - паливна форсунка виконана двоканальною, що дозволяє подавати в камеру згоряння газоподібне і рідке паливо, при цьому форсунка виконана як відцентрова аерофорсунка, що підвищує якість паливоповітряної суміші та сприяє повноті згоряння як рідкого, так і газоподібного палива, що, у свою чергу, приводить до підвищення економічності й екологічності приводу при роботі як на рідкому, так і на газоподібному паливі; - у паливну систему приводу включена лінія відбору повітря із-за КВТ на продувку каналу газового палива, як захід проти коксування при роботі на рідкому паливі, а також лінія відбору газоподібного палива, з'єднана з контуром рідкого палива, що запобігає закиданню газів з 1 UA 98456 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 порожнини жарової труби в канал рідкого палива форсунок, що є необхідним для безупинної роботи приводу при зміні виду палива; - у САК введений алгоритм роботи паливної системи, що дозволяє виконувати перехід з одного виду палива на інший без зупинки приводу, та такий, що забезпечує відсутність коксування каналів паливних форсунок і запальників; - у конструкції форсунки виконані елементи для запобігання нагару, які не дозволяють перекрити розпилювальні отвори продуктами згоряння палива. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: фіг. 1 - поздовжній розріз приводу газотурбінного; фіг. 2 - камера згоряння; фіг. 3 - схема паливної системи. Газотурбінний привід (фіг. 1) містить двокаскадний тринадцятиступінчастий компресор, який служить для стиснення і підвищення тиску повітря, що містить компресор низького тиску 1 і КВТ 2, з'єднаних проміжним корпусом, двопаливну камеру згоряння 3, реактивну турбіну, що складається з одноступінчастих турбіни високого тиску 4 і турбіни низького тиску 5 та вільної турбіни 6, які разом із КВТ 2 і компресором низького тиску 1 утворюють каскад високого і каскад низького тиску, вихідний тракт, систему САК, електростартер. Розташована за компресором двопаливна камера згоряння 3 (фіг. 1), включає корпус 7 (фіг. 2), жарову трубу 8 кільцевого типу, що має зварну конструкцію і складається з окремих кілець із рядом отворів для проходу вторинного повітря. На корпус камери згоряння встановлені двадцять чотири рівномірно розташовані двоканальні форсунки 9 і запальники 10. Кожна форсунка 9 виконана по типу відцентрової аерофорсунки і складається з корпуса і кожуха. По осі корпуса форсунки виконаний центральний канал подачі повітря, концентрично якому розташовані канали подачі рідкого палива (РП) і газоподібного палива (ГП). Форсунка має дві зони завихрення РП і зону завихрення ГП, а також зони змішання РП із повітрям для підвищення якості паливоповітряної суміші та забезпечення повноти згоряння. У сопловій частині кожуха форсунки виконані елементи для запобігання нагароутворення, які мають отвори для виходу паливо-повітряної суміші та отвори з напрямним буртом для обдування сопла. У верхній частині корпусу форсунки розташований штуцер підведення РП і штуцер підведення ГП. До штуцерів форсунок підключені колектори контуру 12 РП і контуру 13 ГП, у які подається паливо з паливної системи. Для підвищення якості паливо-повітряної суміші в камері згоряння 3 в одній осі з кожухом кожної форсунки організований додатковий завихрювач 11 лопаткового типу. Паливна система (фіг. 3) являє собою збалансовану цільну систему і містить контур 12 РП і контур 13 ГП із колекторами підведення палива до відповідних каналів форсунок, а також лінію 14 відбору повітря із-за КВТ (підведення РКВТ), що з'єднана з контуром ГП, і лінію 15 відбору ГП, що з'єднана з контуром РП. Контур 12 РП обладнаний паливним (насос РП) і пусковим насосами (схема на фіг. 3), стопорним (на схемі не показаний), перепускним і відсічним клапанами, клапаном пускового РП (клапан РП), а також датчиками і сигналізаторами. Контур 13 ГП включає стопорний клапан, клапан пускового ГП (клапан ГП), клапан дозування ГП, датчики й сигналізатори. Стопорний клапан контуру 13 у відкритому положенні здійснює подачу ГП у клапан дозування ГП, а в закритому положенні дренажує газ у запальники. Наявність дренажних клапанів дозволяє здійснювати спорожнення контуру РП і каналів форсунок на етапі переходу з РП на ГП. Лінія 15 забезпечує продувку колектора РП і відповідного каналу форсунок газом з контуру ГП при роботі приводу на ГП. Через лінію 14 відбирається повітря із-за КВТ (РКВТ), що проходить через теплообмінник для охолодження та жиклер, і, проходячи через колектор ГП, подається для продувки відповідного каналу форсунок. Взаємозв'язок контуру ГП, контуру РП, лінії відбору повітря із-за КВТ і лінії відбору ГП із каналами паливних форсунок здійснюється через систему САК з можливістю переходу з одного виду палива на іншій без зупинки приводу і з можливістю продувки каналу ГП форсунки повітрям із-за КВТ при роботі на РП, і продувки каналу РП форсунки газоподібним паливом при роботі на ГП. Привід газотурбінний працює в такий спосіб. Запуск газотурбінного приводу здійснюють автоматично за допомогою електростартера. Повітря, що надходить на вхід у газотурбінний привід, стискується в компресорі низького тиску 1 і КВТ 2 і попадає в камеру згоряння 3. Паливна система забезпечує розподіл РП або ГП по контурах і подачу його в камеру згоряння в кількості, обумовленій САК залежно від частоти обертання ротора вільної турбіни. Вибір виду палива і видачу команди на перехід з одного виду 2 UA 98456 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 палива на інше здійснює оператор. САК здійснюючи керування подачею палива подає команди на стопорні клапани РП і ГП, а також на клапани пускового палива. При запуску, якщо вибрано роботу на РП, САК перевіряє чи є стопорний клапан контуру 13 ГП закритим, і, якщо він відкритий, САК віддає команду на його закриття. Після цього відкривається стопорний клапан (на схемі не показаний) контуру РП, і паливо надходить у відповідний колектор РП і далі у форсунки в кількості, необхідній для запуску, з наступним збільшенням витрати за розрахованими законами (алгоритму САК) залежно від необхідної потужності приводу. З форсунок паливо подається в жарову трубу, де, перемішуючись із повітрям, що надходить із-за КВТ, утворює паливо-повітряну суміш, що запалюється запальниками 10. Після запуску газотурбінного приводу подача пускового палива припиняється, відкривається дренаж пускового рідкого палива, і тиском газів з жарової труби рідке паливо видувається в дренажний бак для запобігання коксування запальників. Одночасно з подачею РП зі штуцера 16 (фіг. 2) відкривається клапан (не показаний, знаходиться в точці "підвід Р КВД", фіг. 3) у лінії відбору повітря із-за КВТ, з'єднаний з контуром ГП паливної системи, у результаті чого повітря через колектор контуру 13 надходить у газові канали форсунок, забезпечуючи їх продувку, і тим самим, запобігаючи коксуванню газових каналів рідким паливом, яке закидається зворотними струмами паливо-повітряної суміші. При запуску, якщо вибрано роботу на ГП, САК перевіряє чи закритий стопорний клапан контуру РП (на схемі не показаний) і, якщо відкрито, віддає команду на його закриття. Після цього, САК віддає команду на відкриття стопорного клапана контуру ГП, через який паливо надходить у форсунки. Одночасно із цим частина ГП по лінії 15 направляється в контур РП і далі попадає в колектор РП, що запобігає закиданню газів з порожнини жарової труби в канал РП форсунок, забезпечує додаткове охолодження форсунок і запобігає коксуванню каналу РП продуктами згоряння. З форсунок паливо подається в жарову трубу, де, перемішуючись із повітрям, що надходить із-за КВТ, утворює паливо-повітряну суміш, що запалюється запальниками. При переході з одного виду палива на інший необхідність у подачі пускового палива відсутній, оскільки горіння в порожнині жарової труби відбувається безупинно. Для переходу з рідкого на газоподібне паливо відбувається закриття клапана відбору повітря на продувку газових каналів форсунки та наступне поступове зменшення витрати РП з одночасним відкриттям стопорного клапана ГП й поступовим збільшенням його витрати по алгоритму САК (по розрахункових пропорціях) аж до повного відключення РП. Для переходу з газоподібного на рідке паливо відбувається перекриття лінії відбору газу на продувку каналів РП форсунки і одночасне відкриття стопорного клапана контуру РП із подальшим пропорційним зменшенням витрати ГП і збільшенням витрати РП, аж до повного відключення ГП, після чого відбувається відкриття лінії відбору повітря із-за КВТ на продувку газових каналів форсунки. У результаті згоряння паливо-повітряної суміші, що надходить із двадцятичотирьох форсунок 9, у камері згоряння температура газового потоку збільшується. Газ надходить на турбіну (4, 5, 6), де відбувається перетворення енергії газового потоку в механічну роботу, що використовується для приводів КВТ і компресора низького тиску. При проходженні газу через проточну частину турбіни його енергія зменшується, при цьому температура і тиск газу знижуються. У вихлопному пристрої відбувається розширення газу з падінням тиску до атмосферного. Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє електростанції працювати на двох видах палива стабільно, без перебоїв і зупинок, а також при необхідності можлива робота в змішаному режимі при одночасній подачі рідкого і газоподібного палива, за рахунок введення в конструкцію приводу двопаливної камери згоряння і паливної системи з контуром рідкого, контуром газоподібного палива та лініями для продувки каналів форсунки. Завдяки використанню двоканальних форсунок спростили конструкцію двопаливної камери згоряння щодо аналога UGT 16000, що дозволило відмовитися від повітряного колектора, за рахунок чого істотно зменшуються розміри приводу. Використання системи продувки допомагає уникнути коксування паливних каналів форсунки, антинагарні заходи на форсунці - знизити утворення нагару на розпилювальних отворах, а схема відцентрової аерофорсунки дозволяє підвищити економічність і екологічність приводу. 3 UA 98456 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Привід газотурбінний, що містить компресор низького тиску, корпус проміжний, компресор високого тиску (КВТ), камеру згорання з кільцевою жаровою трубою і запальниками, турбіну високого тиску, турбіну низького тиску, вільну турбіну, паливну систему, що має контур газоподібного палива з колектором газоподібного палива і паливні форсунки, систему автоматичного управління (САУ), електростартер, який відрізняється тим, що кожна паливна форсунка виконана у вигляді двоканальної відцентрової аерофорсунки, по осі корпусу якої виконаний центральний канал подачі повітря, співвісно якому розташовані канали рідкого і газоподібного палива, причому форсунка має дві зони завихрення рідкого палива і зону завихрення газоподібного палива, а також дві зони змішування рідкого палива з повітрям і зону змішування газоподібного палива з повітрям, при цьому паливна система додатково має контур рідкого палива з колектором рідкого палива, а також лінію відбору повітря із-за КВТ, яка з'єднана з контуром газоподібного палива, і лінію відбору газоподібного палива, яка з'єднана з колектором рідкого палива, крім того, взаємозв'язок контурів та ліній паливної системи з каналами паливних форсунок здійснюється через систему САУ з можливістю переходу з одного виду палива на інший без зупинення приводу та з можливістю продувки каналу газоподібного палива форсунки повітрям із-за КВТ при роботі на рідкому паливі і продувки каналу рідкого палива форсунки газоподібним паливом при роботі на газоподібному паливі. 2. Привід газотурбінний за п. 1, який відрізняється тим, що на кожній паливній форсунці виконані елементи для запобігання нагароутворення. 4 UA 98456 U 5 UA 98456 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюPryladychev Dmytro Yuriiovych
Автори російськоюПриладышев Дмитрий Юрьевич
МПК / Мітки
Мітки: привід, газотурбінний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-98456-privid-gazoturbinnijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Привід газотурбінний</a>
Попередній патент: Волоконно-оптичний пристрій для дослідження мікрооб’ємів фізіологічних розчинів
Наступний патент: Спосіб експрес-виробництва ущільнювальних елементів для промислової гідравліки і пневматики
Випадковий патент: Система приготування омагніченої в електромагнітних полях води та розчинів і сполук на її основі