Комплексное воздухоочистительное устройство в составе газоперекачивающего агрегата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комплексным воздухоочистительным устройствам газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным двигателем, установленным на компрессорных станциях магистральных газопроводов, и может быть использовано для повышения надежности работы газотурбинного двигателя в составе газоперекачивающего агрегата. Предлагается комплексное воздухоочистительное устройство в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, содержащее воздухозаборную камеру, сообщающуюся с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины ГТД, шумоглушители, систему фильтров, противообледенительную систему, согласно изобретению конструкция воздухозаборной камеры комплексного воздухоочистительного устройства увеличена в высоту на несколько метров, без увеличения площади, занимаемой газоперекачивающим агрегатом, а противообледенительная система, содержащая воздухопровод, транспортирующий горячий воздух в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, соединенную с одной стороны с выходным устройством фильтров камеры всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, а с другой с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя, транспортирует горячий воздух непосредственно из системы охлаждения газотурбинного двигателя, из-под шумотеплоизолирующего кожуха газотурбинного двигателя, и снабжена вихревым насосом и регулирующей заслонкой. Технический результат заключается в повышении эффективности забора воздуха и качества всасываемого воздуха КВОУ, предотвращении обледенения входного травка газотурбинного двигателя и, как следствие, минимизации потерь мощности газотурбинного двигателя и снижении расхода топливного газа. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комплексным воздухоочистительным устройствам газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с газотурбинным двигателем (ГТД), установленных на компрессорных станциях магистральных газопроводов и может быть использовано для повышения надежности работы ГТД в составе ГПА.

Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) газоперекачивающих агрегатов газотурбинным двигателем предназначено для очистки от пыли и других механических включений циклового воздуха, поступающего из атмосферы в осевой компрессор газотурбинного двигателя, с целью уменьшения эрозионного износа его лопаточного аппарата до допустимых по условиям ресурса двигателя пределов, а также уменьшения отложений пыли в проточной части компрессора, снижающих надежность работы двигателя.

В качестве аналога рассматривается воздухоочистительное устройство для газотурбинного двигателя, содержащее воздухоприемную камеру, сообщающуюся с всасывающим трактом двигателя, воздушные фильтры, систему подогрева циклового воздуха. Устройство снабжено вертикальной трубой, на входном срезе которой на опорно-поворотном механизме по аналогии с конструкцией флюгера установлен самоустанавливающийся воздухозаборник. Его воздухоприемное отверстие ориентировано перпендикулярно оси трубы всегда навстречу ветру. Над всасывающим трактом установлен инерционный пылеуловитель, а в основании трубы расположена пылесборная камера, оборудованная дверью и шибером, отсекающим ее от инерционного пылеуловителя на время чистки камеры. Изобретение позволяет оптимизировать работу воздухоочистительного устройства и повысить его эффективность, а именно: повысить степень очистки атмосферного воздуха, защитить от быстрого засорения воздушные фильтры и увеличить период их работы, эффективно работать в условиях снежных бурь, сильной запыленности и ветра, очищать пылесборную камеру без прекращения работы газотурбинного двигателя, эффективно использовать силу ветра для снижения падения давления во всасывающем тракте и, соответственно, обеспечить повышение КПД двигателя (см. патент РФ на изобретение №2392463, опубл. 20.06.2010).

Недостатком данной конструкции воздухоочистительного устройства является высокая значимость опорно-поворотного механизма, в результате неисправности которого, ввиду ухудшения погодных условий, значительно вырастает гидравлическое сопротивление входного тракта, что не только влечет повышение расхода топливно-энергетических ресурсов, но и подвергает риску нормальную работу газоперекачивающего агрегата.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является газоперекачивающий агрегат с газотурбинной установкой ГТУ-16С с комплексным воздухоочистительным устройством в составе, включающем в себя воздухозаборную камеру соединенную с воздухозаборным трактом, воздухоочистительные фильтры, короба отсоса пыли, вентиляторы охлаждения, шумоглушитель, решетки для подогрева циклового воздуха, противообледенительную систему. При этом воздухозаборная часть КВОУ, через которую цикловой воздух, поступает из атмосферы находится в непосредственной близости от блока маслоохладителей (БМО), а именно воздухозабор происходит над вентиляторами охлаждения БМО, а противообледенительная система транспортирует смесь горячего воздуха и выхлопных газов на воздухозаборный тракт фильтров комплексного воздухоочистительного устройства (КВОУ) повышенной температуры из-за полости компрессора высокого давления (КВД) и из-за полости глубокого стравливания компрессора высокого давления.

Недостатком данной системы является близкое расположение зоны всасывания циклового воздуха к вентиляторам секций блока маслоохладителей, вследствие чего температура всасываемого циклового воздуха повышается на 2-3°С, что влечет за собой повышение расхода топливного газа ГТД на 0,5-1%, кроме того газовоздухопровод противообледенительной системы, транспортирует смесь горячего воздуха, температурой 340°С, из-за полости компрессора высокого давления (КВД) и из-за полости глубокого стравливания компрессора высокого давления на входной тракт фильтров комплексного воздухоочистительного устройства (КВОУ), температура такого горячего воздуха составляет 390°С, что опять же, влечет за собой снижение мощности газотурбинного двигателя и повышение расхода топливного газа (см. патент РФ на изобретение №2573437 опубл. 20.01.2016 и Установка газоперекачивающая ГПУ16С/76-1,5 (Инструкция по эксплуатации), Казань, - 1994, КПИ, АО "СМИПО им. М.В. Фрунзе").

Задачей заявленного изобретения является создание комплексного воздухоочистительного устройства в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, нивелирующей недостатки аналога и прототипа, обеспечивающей максимальное снижение негативного влияния теплого воздуха от вентиляторов секций блоков маслоохлаждения без увеличения площади, занимаемой ГПА, предотвращение обледенения всасывающего тракта газотурбинного двигателя в диапазоне температур атмосферного воздуха от +5°С до -10°С, путем подачи горячего воздуха непосредственно в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства из системы охлаждения двигателя с минимальными потерями тепловой энергии.

Технический результат заключается в повышении эффективности забора воздуха и качества всасываемого воздуха КВОУ, предотвращении обледенения входного травка газотурбинного двигателя и как следствие минимизации потерь мощности газотурбинного двигателя и снижении расхода топливного газа.

Поставленная задача и указанный технический результат в заявленном комплексном воздухоочистительном устройстве в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, включающем воздухозаборную камеру соединенную с воздухозаборным трактом, воздухоочистительные фильтры, короба отсоса пыли, вентиляторы охлаждения, шумоглушитель, систему обогрева фильтров КВОУ, противообледенительную систему, соответственно решается и достигается тем, что высота воздухозаборного тракта воздухозаборной части КВОУ была увеличена на несколько метров, что исключило негативное влияние теплого воздуха от секций блоков маслоохлаждения, вентиляторы которых выбрасывают отработанный теплый воздух в атмосферу, благодаря более высокому расположению воздухозаборной части КВОУ повысилось качество всасываемого воздуха, так как на такой высоте содержится значительно меньше пыли и взвешенных частиц, что в свою очередь уменьшает скорость загрязнения фильтров КВОУ и проточной части ГТД, при этом секции блоков маслоохлаждения остались на прежнем уровне высоты, благодаря смещению воздухозаборного тракта КВОУ по вертикальной плоскости, общая площадь занимаемая ГПА осталась неизменной, а устройство противообледенительной системы, включающей воздухопровод, транспортирующий горячий воздух в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, соединенную с одной стороны с выходным устройством фильтров камеры всасывания КВОУ, а с другой с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя, при этом воздухопровод транспортирующий горячий воздух непосредственно в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, соединенную с одной стороны с выходным устройством фильтров камеры всасывания КВОУ, а с другой с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя, транспортирует горячий воздух непосредственно из системы охлаждения газотурбинного двигателя из под шумотеплоизолирующего кожуха газотурбинного двигателя, и снабжен вихревым насосом и регулирующей заслонкой, которая открывается в период, когда температура наружного воздуха находится в диапазоне от +5°С до -10°С.

Заявленное изобретение поясняется графическими рисунками, где на фиг. 1 схематично представлена воздухозаборная часть КВОУ, а на фигуре 2 схема работы противобледенительной системы КВОУ в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, посредством которых возможна реализация заявленного изобретения в соответствии с его назначением, где:

1 - КВОУ;

2 - воздухозаборная камера КВОУ;

3 - вентиляторы охлаждения масла блоков маслоохлаждения;

4 - воздухозаборный тракт КВОУ;

5 - секции блоков маслоохлаждения;

6 - камера всасывания комплексного воздухоочистительного устройства;

7 - регулируемая заслонка;

8 - вихревой насос;

9 - воздухопровод горячего воздуха (система обогрева фильтров комплексного воздухоочистительного устройства);

10 - регулируемая заслонка на воздухопроводе подачи горячего воздуха из-за полости компрессора высокого давления (КВД);

11 - регулируемая заслонка на воздухопроводе подачи горячего воздуха из-за полости глубокого стравливания компрессора высокого давления (КВД);

12 - шумотеплоизолирующий кожух газотурбинного двигателя;

13 - всасывающий тракт осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя;

14 - воздухопровод подачи горячего воздуха из-за полости компрессора высокого давления;

15 - воздухопровод подачи горячего воздуха из полости глубокого стравливания компрессора высокого давления;

16 - воздухопровод подачи горячего воздуха из системы охлаждения двигателя (с обдува двигателя),

При этом во время работы газоперекачивающего агрегата забор воздуха из атмосферы для нужд газотурбинного двигателя производится через КВОУ 1, куда он поступает через воздухозаборную камеру 2, в КВОУ происходит его подготовка, а именно очистка от механических примесей, подогрев при работе ГТД при наиболее опасных температурных диапазонах возможного обледенения всасывающего тракта, формирование однородного воздушного потока поступающего в ГТД. На ГПА-16С воздухозаборная камера КВОУ 2 расположена над вентиляторами охлаждения масла 3 секций блоков маслоохлаждения 5. Близкое расположение воздухозаборной камеры 2 повышает температуру всасываемого воздуха на 2-3°С, что влечет за собой снижение мощности газотурбинного двигателя и повышение расхода топливного газа газотурбинного двигателя на 0,5-1%. После дополнительного увеличения уровня высоты воздухозаборного тракта КВОУ 4 в результате монтажа нескольких дополнительных конструкций в высоту удалось исключить негативное влияние «паразитного» воздуха от секций блоков маслоохлаждения 5 и улучшить качество всасываемого воздуха и как следствие уменьшить скорость загрязнения фильтров КВОУ и проточной части ГТД, поскольку с каждым метром высоты запыленность воздуха значительно снижается, при этом секции блоков маслоохлаждения 5 остались на прежнем уровне высоты, благодаря смещению воздухозаборного тракта КВОУ 4 по вертикальной плоскости, общая площадь занимаемая ГПА осталась неизменной. Так же была изменена схема подогрева циклового воздуха, предназначенного для предотвращения обледенения всасывающего тракта осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя 13, при которой воздух из атмосферы поступая через воздухозаборную камеру 2 в комплексное воздухоочистительное устройство 1 и пройдя через фильтры комплексного воздухоочистительного устройства и систему их обогрева 9, поступает в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства 6 и далее на всасывающий тракт осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя 13. При этом для исключения обледенения (обмерзания, инееобразования) элементов всасывающего тракта осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя 13, открывается регулируемая заслонка 7 на воздухопроводе 16 и горячий воздух из системы охлаждения газотурбинного двигателя (на схеме: воздух с обдува двигателя) поступая из под шумотеплоизолирующего кожуха газотурбинного двигателя 12, через регулируемую заслонку 7 и вихревой насос 8 направляется в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства 6, где происходит его смешивание с чистым воздухом, поступающим через фильтры комплексного воздухоочистительного устройства 9, причем параметры температуры образовавшейся воздушной смеси таковы, что полностью исключают вероятность обледенения элементов всасывающего тракта осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя 13. При этом, открывая регулируемую заслонку 10 на воздухопроводе подачи горячего воздуха из-за полости компрессора высокого давления (КВД) 14, можно обеспечить дополнительный подогрев фильтров комплексного воздухоочистительного устройства 9, а так же открывая регулируемую заслонку 11 на воздухопроводе подачи горячего воздуха из-за полости глубокого стравливания компрессора высокого давления (КВД) 15 можно увеличить степень подогрева циклового воздуха, за счет увеличения объема горячего воздуха проходящего через вихревой насос 8 и вихревому эффекту Ранка-Хилша. Однако практика использования заявленного изобретения показала, что нет необходимости в дополнительной подаче горячего воздуха из воздухопроводов 14 и 15.

Комплексное воздухоочистительное устройство в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, представленное в заявленном изобретении, успешно применяется на действующей компрессорной станции в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем ГТК-10-4 в условиях его эксплуатации при различных параметрах атмосферы и режимах работы, что позволяет успешно эксплуатировать ГПА без потери мощности, предотвратить обледенение (обмерзание, инееобразование) элементов всасывающего тракта осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя и повысить надежность работы газоперекачивающего агрегата в целом.

Комплексное воздухоочистительное устройство в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинным двигателем, содержащее воздухозаборную камеру, сообщающуюся с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины ГТД, шумоглушители, систему фильтров, противообледенительную систему, отличающееся тем, что конструкция воздухозаборной камеры комплексного воздухоочистительного устройства увеличена в высоту на несколько метров, без увеличения площади, занимаемой газоперекачивающим агрегатом, а противообледенительная система, содержащая воздухопровод, транспортирующий горячий воздух в камеру всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, соединенную с одной стороны с выходным устройством фильтров камеры всасывания комплексного воздухоочистительного устройства, а с другой с всасывающим трактом осевого компрессора газовой турбины газотурбинного двигателя, транспортирует горячий воздух непосредственно из системы охлаждения газотурбинного двигателя, из-под шумотеплоизолирующего кожуха газотурбинного двигателя, и снабжена вихревым насосом и регулирующей заслонкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам противообледенения для воздухозаборника летательного аппарата. Способ защиты поверхностей воздухозаборника летательного аппарата от обледенения заключается в нагреве инфракрасными и лазерными (5) излучателями.

Представлены способы и системы для компрессора турбонагнетателя двигателя. Например, компрессор может содержать проходной канал и резонансную камеру, окружающую проходной канал, причем проходной канал соединен по текучей среде с резонансной камерой через канал рециркуляции, отводной канал и множество отверстий, расположенных между каналом рециркуляции и отводным каналом.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям входных устройств, и может быть использовано в прямоточных воздушно-реактивных двигателях (ПВРД). Разработано входное устройство для подвода воздуха в камеру сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя, состоящее из прямоугольного корпуса, в головной части которого на верхней и нижней образующих его гранях шарнирно установлены две обечайки, внутри корпуса установлен пространственный клин, равный по ширине корпусу воздухозаборника и состоящий из граней, образующих две поверхности сжатия, две поверхности, регулирующие сечение горла, и две замыкающие поверхности, при этом каждая грань, образующая поверхность сжатия пространственного клина, состоит из (N-1) сегментов, соединенных между собой шарнирно, где N - число скачков уплотнения, при этом первые сегменты двух поверхностей сжатия пространственного клина соединены между собой шарнирно, каждый сегмент состоит из двух частей: ответной, выполненной в виде пластины с направляющим пазом, и основной, выполненной в виде пластины и телескопически входящей в ответную часть с возможностью перемещения относительно друг друга, при этом длинасегмента, основной и ответной частей выбираются из условия , где - длина основной и ответной частей, L - длина сегмента, грани поверхностей регулирования сечения горла входного устройства с одной стороны соединены шарнирно с (N-1)-м сегментом каждой поверхности сжатия, а с другой стороны соединены шарнирно с гранями замыкающих поверхностей, при этом грани замыкающих поверхностей соединены между собой шарнирно, каждый из (N-1) сегментов поверхности сжатия, а также грани замыкающих поверхностей соединены с центральной консольной балкой с помощью системы тяг управляемой длины: одна из частей первой и (N-1)-й сегментов поверхностей сжатия соединены с центральной балкой тягами управляемой длины, ответные части и основные части остальных 2…(N-2) сегментов поверхностей сжатия соединены с центральной консольной балкой тягами управляемой длины, грани замыкающих поверхностей пространственного клина соединены с центральной балкой посредством тяг управляемой длины.

Изобретение может быть использовано в газоперекачивающих агрегатах, электростанциях и других энергетических системах. Воздухозаборное устройство для газотурбинной установки содержит расположенный на поверхности грунта (1) корпус первой ступени очистки (2) с циклонными фильтрами, корпус второй ступени очистки (3) с фильтрами тонкой очистки, расположенный в корпусе первой ступени очистки (2), соединенный с ним рамой.

Описываются способ и устройство для модернизации газотурбинного двигателя для получения улучшенных характеристик при температуре окружающей среды более 35°С. Способ модернизации включает снятие первого выбранного венца лопаток статора с множества ступеней компрессора, причем первый выбранный венец лопаток статора имеет первый угол закручивания на входе и содержит первое множество неподвижных лопаток статора.

В настоящей заявке описано звукопоглощающее сопло для системы отбора тепла на вход с использованием потока воздуха, выпускаемого из компрессора. Звукопоглощающее сопло может содержать наружный корпус, звукопоглощающее средство, расположенное внутри наружного корпуса, выпускные отверстия, расположенные в наружном корпусе, воздуховод, сообщающийся с наружным корпусом, и зону с суженным проходным сечением, расположенную вокруг наружной камеры и воздуховода, для прохождения воздуха, выпускаемого из компрессора.

Изобретение относится к системам и способам предотвращения образования льда на частях летательного аппарата. Система для предотвращения обледенения, выполненная с возможностью предотвращения образования льда в отношении одной или более частей летательного аппарата, содержит камеру (116) сгорания, имеющую входное отверстие (118) для воздуха и выходное отверстие (128) для газа, трубопровод (112) для подачи воздуха, соединённый с входным отверстием (118) для воздуха камеры (116) сгорания и выполненный с возможностью направления воздуха низкого давления в камеру (116) сгорания, и один или более подающих трубопроводов, соединённых с выходным отверстием (128) для газа камеры (116) сгорания, которые выполнены с возможностью соединения с одной или более частями летательного аппарата.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к элементам конструкции промежуточных корпусов газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение надежности и снижение массы конструкции, за счет уменьшения количества деталей, а также упрощение системы управления двигателем.

Настоящее изобретение относится к гиперзвуковым транспортным средствам, в частности к воздушно-реактивным двигателям и ограничителям потока воздухозаборника для гиперзвуковых транспортных средств. Гиперзвуковое транспортное средство содержит корпус;управляющую поверхность, сопряженную с корпусом; и гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель, сопряженный с корпусом, причем двигатель содержит: сужающийся воздухозаборник, содержащий неподвижную обечайку, имеющую первую площадь поперечного сечения, и горло, сообщающееся по текучей среде с обечайкой и имеющее вторую площадь поперечного сечения, меньшую чем первая площадь поперечного сечения; и ограничитель потока, имеющий третью площадь поперечного сечения, меньшую чем первая площадь поперечного сечения, и выполненный с возможностью перемещения между убранным положением и полностью развернутым положением; причем при нахождении ограничителя потока в полностью развёрнутом положении между периферией ограничителя потока и внутренней поверхностью обечайки образован однородный зазор; и разница между первой площадью поперечного сечения обечайки и третьей площадью поперечного сечения ограничителя потока приблизительно равна второй площади поперечного сечения горла.

Конструкция компактного входного устройства, включающего в себя одну перегородку и/или акустическую панель, проходящую в область кромки гондолы для уменьшения шума. Компактное входное устройство используют с низкоэнергетической системой защиты от обледенения на основе текучей среды, выполненной с возможностью предотвращения образования льда на акустической панели в области кромки гондолы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетике, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности в качестве воздухоочистительного устройства (ВОУ) накопительного типа для очистки воздуха, подаваемого в газотурбинные и компрессорные установки (ГТУ) в объеме от 84 тыс. м3/ч до 165 тыс. м3/ч. Устройство состоит из двух модулей верхнего 1 и нижнего 2. В верхнем модуле 1 между блоками воздушных фильтров 8 расположен проход 9. Блоки воздушных фильтров 8 расположены инверсно и включают в себя наборы фильтроэлементов 6, каждый из которых состоит из влагоотделителя и фильтров грубой и тонкой очистки. Количество наборов фильтроэлементов в каждом блоке воздушных фильтров определяется его габаритами. Защитный колпак снабжен воздухозаборными козырьками 5, которые выполнены со сплошными боковыми стенками и снабжены защитной сеткой 10 расположенной в нижней части воздухозаборных козырьков. В верхнем модуле 1 дополнительно установлена противооблединительная система 3, подающая горячий воздух от осевого компрессора турбины газотурбинной установки в верхний модуль 1 воздухоочистительного устройства, выполнена в виде трубопроводов переменного сечения и имеет в своем составе два глушителя шума и раздающий коллектор Т-образного типа. В торцевой стенке одного из блоков воздушных фильтров размещены два байпасных клапана 7. Использование изобретения позволяет оптимизировать аэродинамические характеристики проточной части, снизить габариты и массу устройства при сохранении его производительности, повысить долговечность фильтрующих элементов, уменьшить объем теплового воздуха, отбираемого от компрессора двигателя на собственные нужды, что обеспечивает повышение КПД газотурбинных двигателей. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх