Система защиты для воздухозаборника газовой турбины и газотурбинная установка

Группа изобретений относится к системам защиты для воздухозаборников газовых турбин и к газотурбинным установкам. Система защиты для воздухозаборника газовой турбины содержит экранный узел (100). Экранный узел (100) содержит каркас (110, 120, 160) и один или более экранных компонентов (130, 140). Каркас (110, 120, 160) имеет соединительную часть (150), предназначенную для обеспечения прикрепления каркаса с возможностью отсоединения. Экранные компоненты (130, 140) прикреплены с возможностью отсоединения от каркаса (110, 120, 160). Каркас содержит первую раму (110) и вторую раму (120). Первая рама (110) непосредственно прикреплена к соединительной части (150), а вторая рама (120) прикреплена к соединительной части (150) при помощи набора соединительных балок (160) с обеспечением тем самым опосредованного соединения первой и второй рам (110, 120) друг с другом. Экранный узел (100) содержит первые экранные компоненты (130), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от первой рамы (110) независимо от других компонентов, и вторые экранные компоненты (140), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от второй рамы (120) независимо от других компонентов. Вторые экранные компоненты (140) смещены относительно указанных первых экранных компонентов (130) как в поперечном, так и в продольном направлении. Раскрыта газотурбинная установка. Технический результат заключается в повышении качества технического обслуживания системы защиты для воздухозаборника газовой турбины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты выполнения изобретения, описанного в данном документе, относятся к системам защиты для воздухозаборников газовых турбин и к газотурбинным установкам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Газовая турбина содержит часть для впуска воздуха, который используется в качестве оксиданта для топлива в камере или камерах сгорания турбины.

Газотурбинная установка обычно содержит воздухозаборную секцию для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины.

Воздухозаборная секция обычно содержит систему защиты, предотвращающую попадание крупных частиц мусора во впуск газовой турбины и повреждение турбины.

Следует отметить, что газовые турбины, применяемые в нефтегазовой отрасли, являются очень дорогостоящими, поэтому важно не допустить их повреждений.

Система защиты для газовой турбины известна из заявки US 2015/0089908 А1 на патент США.

В данном документе описана конструкция системы защиты и ее экранные компоненты. Согласно решению, предложенному в данном документе, система защиты закреплена (например, приварена) внутри воздухозаборной секции, а экранные компоненты прикреплены (например, приварены) к рамам системы защиты.

В данном документе не рассматривается проблема технического обслуживания системы защиты, в частности, ремонт экранных компонентов, поврежденных частицами мусора.

Исходя из устройства и конструкции такой системы защиты и ее экранных компонентов, предполагается, что такой ремонт требует определенной экспертной оценки и занимает много времени. Во время выполнения ремонта системы защиты газовая турбина должна быть остановлена; соответственно, продолжительное время ремонта приводит к длительному простою газотурбиной установки, что связано с большими денежными затратами, учитывая нефтегазовую отрасль.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, в целом есть потребность в усовершенствовании систем защиты воздухозаборников газовых турбин.

Первые варианты выполнения рассматриваемого в данной заявке изобретения относятся к системам защиты воздухозаборников газовых турбин.

Согласно первым вариантам выполнения система защиты содержит экранный узел, который содержит каркас, имеющий соединительную часть для обеспечения установки указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов, прикрепленных к каркасу с возможностью отсоединения.

Вторые варианты выполнения настоящего изобретения относятся к газотурбинным установкам.

Согласно вторым вариантам выполнения газотурбинная установка содержит газовую турбину и систему защиты воздухозаборника газовой турбины; система защиты содержит экранный узел, который содержит каркас, имеющий соединительную часть для обеспечения установки указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов, прикрепленных к каркасу с возможностью отсоединения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, которые включены в данную заявку, составляют неотъемлемую часть настоящего описания, иллюстрируют типовые варианты выполнения настоящего изобретения и вместе с подробным описанием поясняют указанные варианты выполнения.

На чертежах:

Фиг. 1 схематично изображает вариант выполнения газотурбиной установки, содержащей систему защиты,

Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии варианта выполнения экранного узла,

Фиг. 3 изображает частичный вид в аксонометрии варианта выполнения экранного узла (показанного на Фиг. 2) без экранных компонентов, и

Фиг. 4 изображает конструкцию варианта выполнения системы защиты с экранным узлом, изображенным на Фиг. 2, который представляет собой коленчатый узел подачи воздухозаборной секции, предназначенный для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Следующее описание типовых вариантов выполнения приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Следующее описание не ограничивает настоящее изобретение. Объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

Используемые в тексте данного описания фразы «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в отношении какого-либо варианта выполнения, относятся по меньшей мере к одному варианту выполнения настоящего изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте выполнения» или «во варианте выполнения», используемые в разных местах описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Более того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут сочетаться любым подходящим образом в одном или более вариантах выполнения.

Вариант выполнения газотурбинной установки, представленной на Фиг. 1, в целом обозначен как 1.

Газотурбинная установка 1 содержит газовую турбину 2 и по меньшей мере воздухозаборную секцию для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины 2 (смотри стрелки на чертеже). Согласно данному варианту выполнения воздухозаборная секция содержит по меньшей мере узел 3 фильтрации, узел 4 глушителя и узел 5 подачи; воздух поступает в узел 3 фильтрации и сначала протекает через узел 3, затем через узел 4 глушителя и, наконец, через узел 5 подачи, выходит из узла 5 и поступает во впуск газовой турбины 2.

Узел 3 фильтрации предназначен для фильтрации воздуха.

Узел 4 глушителя предназначен для уменьшения уровня шума.

Узел 5 подачи предназначен для обеспечения подачи воздуха.

Как правило, газотурбинная установка содержит газовую турбину, а также системы, узлы и устройства, соединенные непосредственно или через промежуточные элементы с газовой турбиной.

В установке, изображенной на Фиг. 1, узел 5 подачи содержит систему защиты, содержащую экранный узел 6; система защиты предотвращает, например, попадание мусора из шумопоглощающих панелей узла 4 глушителя во впуск газовой турбины 2.

Узел 5 подачи, а именно, вариант выполнения с системой защиты, содержит корпус 50, в котором выполнено воздуховпускное отверстие 51, воздуховыпускное отверстие 52 и воздуховод 53, обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия 51 и воздуховыпускного отверстия 52, а также экранный узел 6.

Согласно данному варианту выполнения корпус 50 имеет коленчатую форму.

Согласно данному варианту выполнения экранный узел 6 расположен у воздуховпускного отверстия 51.

Экранный узел 6 может иметь конструкцию, показанную на Фиг. 2 и 3. На Фиг. 2 и 3 экранный узел в целом обозначен как 100.

Экранный узел 100 содержит каркас и несколько экранных компонентов (например, от двух до двенадцати), прикрепленных к указанному каркасу. В частности, каркас представляет собой несущий каркас, а точнее самонесущий каркас. В частности, экранные компоненты представляют собой экранные панели (обозначенные на Фиг. 2 как 130 и 140).

Каркас экранного узла 100 имеет по меньшей мере одну соединительную часть, обеспечивающую возможность присоединения экранного узла 100 к одному или нескольким другим компонентам газотурбинной установки, например, установки 1, показанной на Фиг. 1. Соединительная часть может представлять собой фланец (обозначенный как 150 на Фиг. 2), а именно, соединительный фланец.

Преимущественно обеспечена возможность легкого прикрепления и отсоединения каркаса, т.е. указанный каркас установлен с возможностью отсоединения; для этого могут быть использованы винты и/или болты.

Преимущественно экранные компоненты выполнены с возможностью легкого прикрепления и отсоединения, т.е. установлены с возможностью отсоединения; для этого могут быть использованы винты и/или болты.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 каркас содержит фланец 150, первую раму 110 и вторую раму 120, при этом обе рамы прикреплены к фланцу 150. Рама 110 прикреплена непосредственно к фланцу 150. Вторая рама 120 прикреплена к фланцу 150 с помощью промежуточных элементов; в частности, рама 120 прикреплена к фланцу 150 с помощью набора соединительных балок 160. Таким образом, первая рама 110 и вторая рама 120 соединены друг с другом с помощью промежуточных элементов.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 первая рама 110 имеет прямоугольную форму и состоит из комбинации, включающей четыре внешние балки 111 (скрепленные вместе) и набор поперечных балок 112; вторая рама 120 имеет прямоугольную форму и состоит из комбинации, включающей четыре внешние балки 121 (скрепленные вместе) и набор поперечных балок 122; первая рама 110 и вторая рама 120 являются одинаковыми.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 вторая рама 120 смещена относительно первой рамы 110 как в поперечном, так и в продольном направлении. В частности, учитывая направление потока воздуха, первая рама 110 является передней рамой, а вторая рама 120 является задней рамой. В частности, первая рама 110 является верхней рамой, а вторая рама 120 является нижней рамой.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 первые экранные панели 130 (согласно данному варианту выполнения - пять панелей) расположены рядом друг с другом; в частности, каждая из указанных панелей с возможностью отсоединения прикреплена к первой раме 110 (с помощью внешних балок 111 и/или поперечных балок 112) независимо от других панелей.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 вторые экранные панели 140 (согласно данному варианту выполнения - пять панелей) расположены рядом друг с другом; в частности, каждая из указанных панелей с возможностью отсоединения прикреплена ко второй раме 120 (с помощью внешних балок 121 и/или поперечных балок 122) независимо от других панелей.

При таком расположении рам 110 и 120 вторые экранные панели 140 смещены относительно первых экранных панелей 130 как в поперечном, так и продольном направлении.

Преимущественно все экранные панели 130 и 140 выполнены с возможностью отсоединения от рам каркаса и прикрепления к указанным рамам (с помощью винтов и/или болтов), когда каркас установлен; как объяснено далее, для обеспечения возможности сборки и демонтажа может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие в каркасе и по меньшей мере один люк в корпусе.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 экранные компоненты представляют собой экранные панели (обозначенные как 130 и 140), которые содержат прямоугольную внешнюю раму (обозначенную как 131 и 141) и прямоугольную часть из проволочной сетки (обозначенную как 132 и 142), прикрепленную к внешней раме.

Преимущественно внешняя рама экранных компонентов предназначена для обеспечения прикрепления экранного компонента к каркасу, в частности к раме или рамам каркаса.

Преимущественно все экранные компоненты являются одинаковыми.

На Фиг. 4 изображен узел 200 подачи, который аналогичен узлу 5 подачи, представленному на Фиг. 1, и также содержит систему защиты, содержащую экранный узел 100, изображенный на Фиг. 2 и 3.

Узел 200 подачи, а именно вариант выполнения с системой защиты содержит корпус 250, в котором выполнено воздуховпускное отверстие 251, воздуховыпускное отверстие 252 и воздуховод 253, обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия 251 и воздуховыпускного отверстия 252, а также экранный узел 100. В частности, корпус 250 имеет коленчатую форму.

Каркас экранного узла 100 прикреплен с возможностью отсоединения (например, с помощью винтов и/или болтов) к фланцу 255 воздуховпускного отверстия 251; например, согласно альтернативному варианту выполнения каркас экранного узла 100 может быть прикреплен с возможностью отсоединения к фланцу 256 (не показан) воздуховыпускного отверстия 252.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 4 фланец 150 экранного узла 100 установлен между фланцем 255 на впуске узла 200 подачи и фланцем на выпуске узла глушителя.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 4 в корпусе 250 выполнен смотровой люк 254. Люк в корпусе может использоваться не только для проверки состояния экранных компонентов, но и для выполнения замены (или ремонта) указанных компонентов в случае повреждения. Люк в корпусе может быть достаточно большим, чтобы оператор мог полностью или частично проникнуть в корпус. В целях безопасности настоятельно рекомендуется не открывать люк в корпусе и тем более не проникать (полностью или частично) в указанный корпус во время работы газовой турбины.

1. Система защиты для воздухозаборника газовой турбины, содержащая экранный узел (100), который содержит каркас (110, 120, 160), имеющий соединительную часть (150), предназначенную для обеспечения прикрепления указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов (130, 140), прикрепленных с возможностью отсоединения от каркаса (110, 120, 160), причем каркас содержит первую раму (110) и вторую раму (120), при этом первая рама (110) непосредственно прикреплена к указанной соединительной части (150), а вторая рама (120) прикреплена к соединительной части (150) при помощи набора соединительных балок (160) с обеспечением тем самым опосредованного соединения первой и второй рам (110, 120) друг с другом, при этом экранный узел (100) содержит первые экранные компоненты (130), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от первой рамы (110) независимо от других компонентов, и вторые экранные компоненты (140), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от второй рамы (120) независимо от других компонентов, причем указанные вторые экранные компоненты (140) смещены относительно указанных первых экранных компонентов (130) как в поперечном, так и в продольном направлении.

2. Система по п. 1, в которой указанная соединительная часть представляет собой фланец (150).

3. Система по п. 1 или 2, содержащая корпус (250), в котором выполнено воздуховпускное отверстие (251), воздуховыпускное отверстие (252) и воздуховод (253), обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия (251) и воздуховыпускного отверстия (252).

4. Система по п. 3, в которой указанный каркас (110, 120, 160) с возможностью отсоединения прикреплен к фланцу (255) указанного воздуховпускного отверстия или к фланцу (256) указанного воздуховыпускного отверстия.

5. Система по п. 3 или 4, в которой в указанном корпусе (250) выполнен смотровой люк (254).

6. Система по любому из пп. 3-5, в которой указанный корпус (250) имеет коленчатую форму.

7. Система по любому из пп. 3-6, в которой указанное воздуховпускное отверстие (51, 251) выполнено с возможностью проточного сообщения с узлом (4) глушителя газовой турбины (2).

8. Система по любому из пп. 3-7, в которой указанное воздуховыпускное отверстие (52, 252) выполнено с возможностью проточного сообщения с воздухозаборником газовой турбины (2).

9. Система по любому из пп. 1-8, в которой указанный или каждый экранный компонент (130, 140) содержит внешнюю раму (131, 141) и проволочную сетку (132, 142), прикрепленную к указанной внешней раме (131, 141), причем внешняя рама (131, 141) выполнена с возможностью установки экранного компонента (130, 140).

10. Система по любому из пп. 1-9, в которой указанный или каждый экранный компонент (130, 140) выполнен с возможностью установки и демонтажа, когда каркас (110, 120, 160) установлен.

11. Газотурбинная установка (1), содержащая газовую турбину (2) и систему (5) защиты для воздухозаборника газовой турбины (2), выполненную по любому из пп. 1-10.