ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F02C3/14 

Изобретение относится к силовым установкам, работающим на продуктах сгорания, и может быть использовано на тепловых электростанциях, в авиации и других отраслях промышленности, требующих газатурбинных установок /ГТУ/.

Известна ГТУ, содержащая турбину, компрессор, камеру сгорания, газо- и воздуховоды. Гиршфельд В. Я. , Кароль Л.А. Общий курс электростанций. М., 1976, с. 130-133.

Известна ГТУ, содержащая камеру сгорания для природного газа, соединенную с ней турбину, компрессор, газо- и воздуховоды.

Шляхин Л.Н. Паровые и газовые турбины. М., 1966, с. 152-159, прототип.

Недостатками известных ГТУ являются большая мощность, потребляемая компрессором: 60-80% от вырабатываемой, частый выход из строя из-за превышения температуры рабочей среды верхнего допустимого значения.

Задачей изобретения является существенное повышение КПД в целом и повышение надежности установки.

Сущность изобретения заключается в том, что газотурбинная установка, содержащая камеру горения, соединенную с ней турбину, компрессор, воздухо-топливо-газоходы, снабжена воздухораспределителем, соединенным с компрессором и со входами сопловых каналов турбины посредством сквозных отверстий, выполненных в корпусе турбины или между сопловыми лопатками или в теле лопаток, датчиком температуры, установленным на газоходе перед первой ступенью, связанным с ним регулятором подачи воздуха и соединенным с ним регулирующим органом, установленным на линии подачи воздуха в камеру горения.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена установка в общем виде, на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения отверстий в теле сопловой лопатки в разрезе.

Установка содержит 1 - газовую турбину с валом 2, на котором находятся рабочие лопатки 3, и с сопловыми лопатками 4, закрепленными на корпусе 5 турбины, со сквозными отверстиями 6, выполненными в корпусе 5 между направляющими сопловыми лопатками 4, 7 - трубки воздухораспределителя, через которые подается воздух от компрессора в каналы между сопловыми лопатками 4, 8 - газоход, через который подаются продукты сгорания из камеры сгорания 9 на первую ступень турбины 1, 10 - датчик температуры, установленный на выходе камеры 9 перед турбиной 1, 11 - регулирующий орган, установленный на линии подачи воздуха в камеру 9, который управляется от регулятора 12, с входом которого соединены датчик температуры 10, 13 - компрессор, находящийся на одном валу с турбиной 1 и подающий сжатый воздух в трубки 7 воздухораспределителя.

Для создания направленной подачи воздуха в центральные зоны проточной части сопловых каналов и тем самым отдаления активного горения от поверхности лопаток в передней кромке и боковой стенке выполнены щели 14, соединяющие через полость 15 в теле лопатки 4 трубки воздухораспределителя с сопловыми каналами. Одновременно эта полость 15 со щелями 14 способствует интенсивному охлаждению сопловых лопаток и повышает надежность работы турбины.

Работает установка следующим образом.

Все топливо подается в камеру сгорания 9, а воздух подается в количестве, достаточном для поднятия температуры смеси за камерой 9 только до верхнего предельного значения /Т ≅ 750 - 800^oC/, которая подается на I ступень турбины 1; эта смесь содержит значительное количество несгоревшего топлива, которое на входе в сопловой аппарат, стоящий сразу после I рабочей ступени, встречается с порцией дополнительного воздуха, подаваемой через первую трубку воздухораспределителя и обеспечивающей дожигание такого количества топлива, которое вновь подымает температуру смеси до предельно допустимого значения /I ≅ 750 - 800/. Далее этот процесс повторяется на каждой ступени. Продукты сгорания последней ступени турбины направляются в котел-утилизатор или в теплообменник.

В итоге работа газовой турбины обеспечивается при примерно стехиометрическом соотношении воздуха и топлива для всей турбины в целом, что дает огромное сокращение мощности, ранее терявшейся на привод компрессора, и позволяет поднять КПД до η = 70 - 80% на клеммах электрогенератора.

Использование: в силовых установках, работающих на продуктах сгорания, и на тепловых электростанциях, в авиации и других отраслях промышленности, требующих газогенераторных установок. Сущность изобретения: установка содержит камеру горения, турбину, компрессор, воздухо-топливо-газоходы, воздухораспределитель, обеспечивающий подачу воздуха в сопловые каналы, датчик температуры, установленный на газоходе, регулятор подачи воздуха и регулирующий орган, установленный на линии подачи воздуха в камеру горения. Технический результат: существенное повышение КПД и повышение надежности установки. 3 ил.

Газотурбинная установка, содержащая камеру горения, соединенную с ней газоходом турбину, компрессор, воздухо-топливоходы, отличающаяся тем, что она снабжена воздухораспределителем, соединенным с компрессором и со входами сопловых каналов турбины посредством сквозных отверстий, выполненных в корпусе турбины, или между сопловыми лопатками, или в теле лопаток, датчиком температуры, установленным на газоходе перед первой ступенью турбины, связанным с ним регулятором подачи воздуха и соединенным с ним регулирующим органом, установленным на линии подачи воздуха в камеру горения.