Система охлаждения газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата

Система охлаждения газотурбинного двигателя содержит воздухозаборник, осевой вентилятор, приводную заслонку с поворотными жалюзями. В заслонке жалюзи насажены на валы несимметрично относительно осей их вращения и установлены таким образом, что их части меньшей длины направлены в сторону воздухозаборника. За счет несимметричного расположения жалюзей на валу вращения при прохождении воздуха создается превышение момента сил на открытие жалюзей над моментом сил, стремящегося закрыть их, что исключает перекрытие проходного сечения заслонки при прохождении воздуха, тем самым обеспечивается надежная подача воздуха для охлаждения газотурбинного двигателя. Кроме того, обеспечивается возможность проведения доработки системы на работающих агрегатах с минимальными трудозатратами и стоимостью доработок. 6 ил.

 

Изобретение относится к конструкции газоперекачивающего агрегата (ГПА), в частности к системе охлаждения привода ГПА-газотурбинного двигателя (ГТД), и может использоваться для обеспечения надежной подачи охлаждающего воздуха к ГТД.

Известен блок маслоохладителей ГПА, содержащий систему подачи воздуха к теплообменным секциям, состоящую из осевых вентиляторов и поворотных заслонок жалюзийного типа (см., например, книгу А.И.Апанасенко "Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении", Ленинград, "Недра", 1991 г., стр.42). При использовании данной системы для подачи воздуха к ГТД и его охлаждения в агрегатах блочно-контейнерного исполнения (фиг.1), в условиях ограниченного для размещения элементов системы пространстве (фиг.2), выявлен ряд недостатков:

- на жалюзи заслонок воздействует не успевший сформироваться в короткой гибкой вставке-компенсаторе, применение которой необходимо для компенсации несоосности вентилятора и заслонки, воздушный поток после вентилятора;

- часть поверхностей жалюзей находится в теневых зонах, создаваемых двигателем вентилятора и углами корпуса заслонки при переходе с круглого сечения гибкой вставки-компенсатора на квадратное сечение заслонки (фиг.3, фиг.4), при этом размещение этих зон способствует появлению дополнительных площадей, направленных навстречу потоку;

- за счет различных баз стыковки происходит смещение осей вентилятора и заслонки относительно друг друга (фиг.4), что приводит к угловому обтеканию жалюзей за счет смещения направления воздушного потока на жалюзи.

Неравномерный обдув, увеличение площади поверхностей жалюзей, направленных навстречу воздушному потоку, приводит к возрастанию сил, стремящихся вернуть жалюзи в положение "закрыто", и, как следствие, перекрытию проходного сечения заслонки, что влечет за собой прекращение подачи охлаждающего воздуха к ГТД и аварийному останову ГПА.

Устранить данные недостатки можно несколькими одновременно реализуемыми способами:

- увеличить длину воздушной магистрали между вентиляторами и заслонками, что позволит исключить теневую зону, создаваемую двигателем вентилятора, стабилизировать (сформировать) воздушный поток и улучшить тем самым обтекание жалюзей;

- ввести дополнительный переходный элемент между гибкой вставкой-компенсатором и заслонкой, что исключит теневые зоны в данном сечении;

- разработать технологическую оснастку для изготовления и сборки элементов системы, применение которой обеспечит соосность вентилятора и заслонки при их монтаже и осевую направленность потока;

- применить более мощный электропривод на заслонке, способный удерживать жалюзи в открытом положении на протяжении всей работы системы.

Перечисленные пути устранения недостатков являются дорогостоящими и трудоемкими, а при проведении доработок системы на работающих агрегатах в условиях жесткого ограничения пространства, в котором размещается система на ГПА, просто не выполнимы.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности подачи воздуха к ГТД с возможностью проведения доработок системы с минимальными трудозатратами.

Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения жалюзи в заслонках насажены на валы несимметрично относительно оси их вращения и установлены таким образом, что их части меньшей длины направлены в сторону набегающего воздушного потока.

На фиг.5 представлена система охлаждения ГТД в ГПА блочно-контейнерного исполнения. Система содержит воздухозаборник 1, осевой вентилятор 2, жалюзийную заслонку 3 с электроприводом 4 жалюзей и гибкую вставку-компенсатор 5. Вентилятор 2 закреплен на контейнере 6 ГПА, жалюзийная заслонка 3 - на кожухе 7 ГТД 8.

Работает система следующим образом (стрелками указано направление движения засасываемого вентилятором воздуха).

По команде системы автоматического управления ГПА подается команда на электропривод 4, поворачиваются жалюзи 9 заслонки 3 в открытое положение, открывая проходное сечение для прохода воздуха, включается вентилятор 2. Засасываемый через воздухозаборник 1 вентилятором 2 воздух проходит гибкую вставку-компенсатор 5, заслонку 3 и поступает под кожух 7 в направлении к ГТД 8. При прохождении заслонки воздушный поток воздействует на жалюзи 9. Из-за имеющегося "люфта" (зазоров) в узлах крепления вала 10 и местах закрепления жалюзей к валу жалюзи будут находиться под некоторым углом к набегающему воздушному потоку. Это приводит к возникновению моментов сил, действующих на части "А" и "Б" жалюзей. Жалюзи 9 посажены на вал вращения 10 несимметрично относительно оси вращения вала (фиг.6): - часть "А", направленная в сторону воздухозаборника 1, меньше части "Б", поэтому момент сил, действующих на часть "А" и стремящихся вернуть жалюзи в положение "закрыто", будет меньше момента сил, действующих на часть "Б" и препятствующих процессу закрытия жалюзи, что обеспечивает при работе системы постоянно открытое проходное сечение заслонки 3. При останове агрегата по команде системы автоматического управления ГПА снимается питание с вентилятора 2, подается команда на электропривод 4, поворачиваются жалюзи 9 в положение "закрыто", перекрывая тем самым проходное сечение заслонки 3.

Для проведения доработки агрегатов, находящихся в эксплуатации, достаточно поменять установленные в системе заслонки на заслонки с несимметрично установленными жалюзями.

Таким образом, использование данного технического решения позволяет обеспечить надежную подачу воздуха для охлаждения ГТД на всем протяжении работы системы и проведение доработок системы на работающих ГПА, в случае необходимости, с минимальными трудозатратами и стоимостью доработок.

Система охлаждения газотурбинного двигателя, содержащая воздухозаборник, осевой вентилятор, приводную заслонку с поворотными жалюзями, отличающаяся тем, что в заслонке жалюзи насажены на валы несимметрично относительно осей их вращения и установлены таким образом, что их части меньшей длины направлены в сторону воздухозаборника.