Способ работы газотурбинной установки

Авторы патента:

Куприк Виктор Викторович (RU)

Романенков Павел Георгиевич (RU)

Шарипов Шамиль Гусманович (RU)

Марчуков Евгений Ювенальевич (RU)

Хотеенков Иван Александрович (RU)

Лобов Дмитрий Анатольевич (RU)

F02C9/26 - управление топливоподачей (F02C 9/48 имеет преимущество; клапаны системы топливоподачи F02C 7/232)

Владельцы патента RU 2682218:

Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") (RU)

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, заключающийся в том, что при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства. Изобретение обеспечивает снижение уровня выброса вредных веществ, за счет подачи метано-водородной смеси в дежурные и основные горелки камеры. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известен способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах (см. патент RU 2258822 C1, МПК F02C 9/26, 27.11.2003 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности подачи и регулирования в требуемом диапазоне метано-водородной смеси в горелочные устройства камеры сгорания.

Задачей предлагаемого способа является обеспечение регулирования подачи метано-водородной смеси и топливного газа в камеру сгорания для снижения уровня выброса вредных веществ во время работы газотурбинного двигателя.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является то, что за счет подачи метано-водородной смеси в дежурные и основные горелки камеры сгорания получить устойчивое горение при значительном снижении эмиссии NO_x и СО.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе работы газотурбинной установки, включающей подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства.

Кроме того, количество дежурных горелок в первой и второй частях равно.

При этом в основные грелочные устройства дополнительно подают метано-водородную смесь.

Кроме того, доля метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства составляет 20-50%.

Таким образом, за счет изменения расхода топлива в зависимости от мощности на выходном валу и подачи в часть дежурных горелочных устройств природного газа, а в оставшуюся часть дежурных горелочных устройств смеси природного газа и метано-водородной смеси с последующим полным замещением подачи природного газа в дежурные горелочные устройства метано-водородной смесью, а в основные горелочные устройства подачи смеси из природного газа и метано-водородной смеси, позволит получить устойчивое горение при значительном снижении эмиссии NO_x и СО.

Выбор равного количества дежурных горелок в первой и второй частях, служит для обеспечения стабильного запуска установки и устойчивой работы на переходных режимах.

Дополнительная подача в основные грелочные устройства метано-водородной смеси, позволяет дополнительно снизить эмиссию NO_x и СО.

Выбор доли метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства, составляющей 20-50% определяется условиями устойчивой работы газотурбинной установки при обеспечении низких значений эмиссии NO_x и СО.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами.

Фиг.1 - представлен графики показывающие изменение величин эмиссии NO_x в зависимости от изменения давления за компрессором.

Фиг. 2 - представлен графики показывающие изменение величин эмиссии СО в зависимости от изменения давления за компрессором.

Способ работы газотурбинной установки осуществляют следующим образом. При запуске газотурбинной установки и до выхода на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ. Затем, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности до выхода на режим холостого хода во вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь. Перед выходом установки на режим холостого хода, в первую часть дежурных горелочных устройств начинают подавать метано-водородную смесь, при этом синхронно снижают, подаваемый в них расход природного газа. Также, перед выходом установки на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства. Таким образом, достигается снижение эмиссии NO_x и СО при сохранении устойчивой работы газотурбинной установки и исключении виброгорения в камере сгорания. Для дополнительного снижения эмиссии NO_x и СО в основные горелочные устройства подают метано-водородную смесь в количестве 20…50%.

Пример реализации способа, представлен на графиках (фиг.1, 2), на которых представлены зависимости полученные экспериментально и доказывающие снижение уровня эмиссии NO_x и СО. Изменение величин эмиссии NO_x и СО представлены в зависимости от изменения давления за компрессором, как величины, характеризующей мощность двигателя. На представленных графиках видно следующее:

- Линия «1» показывает величину эмиссии NO_x и СО в базовой камере сгорания без подачи метано-водородной смеси.

- Линия «2» показывает величину эмиссии NO_x и СО при подаче метано-водородной смеси в дежурные горелочные устройства и природного газа в основные горелочные устройства.

- Линия «3» показывает величину эмиссии NO_x и СО при подаче метано-водородной смеси в дежурные горелочные устройства и подаче природного газа совместно с 20…50% метано-водородной смеси в основные горелочные устройства.

1. Способ работы газотурбинной установки, включающий подачу топлива в дежурные и основные горелочные устройства на различных режимах, отличающийся тем, что при запуске газотурбинной установки и выходе на режим малого газа в первую часть дежурных горелочных устройств подают в качестве топлива природный газ, после выхода установки на режим малого газа при дальнейшем увеличении мощности газотурбинной установки в оставшуюся вторую часть дежурных горелочных устройств подают метано-водородную смесь, а перед выходом на режим холостого хода, включают подачу метано-водородной смеси в первую часть дежурных горелочных устройств, при этом синхронно снижают расход природного газа в последние, вплоть до прекращения его подачи, также перед выходом на режим холостого хода начинают подачу топлива в виде природного газа в основные горелочные устройства.

2. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что количество дежурных горелок в первой и второй частях равно.

3. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что в основные горелочные устройства дополнительно подают метано-водородную смесь.

4. Способ работы газотурбинной установки по п. 1, отличающийся тем, что доля метано-водородной смеси подаваемой в основные горелочные устройства составляет 20-50%.

Двухканальная система топливопитания и регулирования ГТД относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя.

Способ и устройство контроля тяги турбореактивного двигателя // 2678864

Изобретение относится к способам контроля тяги турбореактивного двигателя. Способ содержит этапы получения первого значения тяги, соответствующего первой рабочей точке компрессора на верхнем ограничении, причем это верхнее ограничение учитывает недооценку расхода топлива; управления турбореактивным двигателем для достижения первого значения тяги; мониторинга турбореактивного двигателя для обнаружения срыва работы компрессора; в случае необходимости: получения второго значения тяги, соответствующего второй рабочей точке, гарантирующей заранее определенный запас относительно верхнего ограничения для защиты турбореактивного двигателя от срыва работы компрессора, и управления турбореактивным двигателем для достижения второго значения.

Двухканальная система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель // 2667201

Двухканальная система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель относится к области авиационного двигателестроения и предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя.

Способ регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель // 2665602

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к камерам сгорания газотурбинных двигателей, преимущественно малоэмиссионным камерам сгорания, и позволяет повысить топливную эффективность полноты сгорания топлива газотурбинного двигателя, на таких режимах работы камеры сгорания, когда вследствие неблагоприятного сочетания параметров топлива в зоне горения за частью или всеми горелками, полнота сгорания топлива снижается.

Способ и устройство генерирования команды расхода топлива для впрыска в камеру сгорания газотурбинного двигателя // 2654552

Способ в соответствии с изобретением содержит в фазе (Е0) запуска газотурбинного двигателя: - этап (Е10) генерирования в режиме разомкнутого цикла команды (WF_OL) расхода топлива на основании по меньшей мере одного заранее установленного правила; и - этап (Е20-Е30) отслеживания в режиме замкнутого цикла по меньшей мере одного рабочего параметра газотурбинного двигателя, выбираемого из следующих параметров: - степень (dN2/dt) ускорения компрессора газотурбинного двигателя, и - температура (EGT) на выходе турбины газотурбинного двигателя, причем этот этап отслеживания включает в себя поддержание (Е30) рабочего параметра в определенном диапазоне значений при помощи по меньшей мере одной корректирующей схемы (R1, R2, R3), связанной с этим параметром и выполненной с возможностью выдачи сигнала коррекции команды расхода топлива, генерируемой в режиме разомкнутого цикла.

Компактное дозирующее устройство для инжектора с двумя топливными контурами для турбоустройства летательного аппарата // 2646666

Группа изобретений относится к дозирующему топливному устройству для топливного инжектора турбоустройства летательного аппарата, а также к камере сгорания турбоустройста летательного аппарата и к турбоустройству.

Способ и устройство для регулирования порогового значения расхода топлива // 2635861

Изобретение относится к области турбинных двигателей, и предпочтительно применимо к области авиации. Способ регулирования порогового значения расхода топлива для использования в разомкнутом контуре для регулирования турбореактивного двигателя, приводящего в движение летательный аппарат, включает этап получения первой оценки расхода топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания турбинного двигателя; этап получения второй оценки расхода топлива, причем вторая оценка является более точной, чем первая оценка, для, по меньшей мере, одного диапазона значений расхода топлива, и этап регулирования порогового значения расхода топлива с помощью разности, вычисленной между первой оценкой и второй оценкой.

Способ управления расходом топлива в камеру сгорания на запуске газотурбинного двигателя // 2626181

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) и регулирования подачей топлива на запусках газотурбинных двигателей.

Система топливопитания газотурбинного двигателя // 2622683

Система топливопитания газотурбинного двигателя относится к области двигателестроения, в частности к системам топливопитания газотурбинных двигателей летательного аппарата.

Способ управления авиационным газотурбинным двигателем на взлетном режиме при пожаре // 2618171

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям, а именно к способам управления тягой газотурбинного двигателя при пожаре в мотогондоле двигателя на взлете самолета.

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя с изменяемой геометрией выходного устройства // 2682221

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя (ТРД) с изменяемой геометрией выходного устройства относится к способам регулирования, оптимизирующим работу ТРД в зависимости от условий полета. При осуществлении способа создают на входе в двигатель и на выходе из него условия, соответствующие различным условиям полета по высоте и скорости, измеряют значения тяги и расхода топлива и строят зависимости расхода топлива от тяги. Согласно изобретению предварительно проводят испытания с различным диаметром критического сечения реактивного сопла, при каждом диаметре создают на входе в двигатель и на выходе из двигателя давление и температуру воздуха, соответствующие условиям крейсерских полетов и условиям режима максимальной дальности, определяют диаметр критического сечения реактивного сопла, соответствующий минимальному удельному расходу топлива на выбранном режиме полета, затем по сигналу с борта самолета при крейсерских полетах и полетах на максимальную дальность изменяют диаметр критического сечения реактивного сопла на диаметр, обеспечивающий минимальный удельный расход топлива. Осуществление изобретения позволяет повысить экономичность двигателя на крейсерских режимах полета самолета при поддержании заданного диаметра критического сечения реактивного сопла. 1 ил., 1 табл.