ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F02C6/00 

Изобретение относится к газотурбинным установкам наземного применения.

Известны "гибридные" газотурбинные установки, использующие конвертированные для применения в наземных условиях авиационные двигатели и специально спроектированные стационарные силовые турбины [1].

Недостатком такой конструкции является высокая стоимость газотурбинной установки, т.к. в ней используются авиационные двигатели, отработавшие летный ресурс, однако силовую стационарную турбину необходимо изготавливать заново.

Известна также газотурбинная установка НК-12СТ, созданная на базе турбовинтового авиационного двигателя НК-12 со свободной силовой турбиной. Замер частоты вращения ротора компрессора осуществляется с помощью датчиков. Датчики установлены на коробке приводов двигателя, которые приводятся во вращение с помощью радиальных промежуточных валиков, расположенных в полых стойках входного корпуса двигателя и приводимых во вращение с помощью конических шестерен от ротора компрессора двигателя [2].

Однако известная установка обладает недостаточной надежностью в работе, что объясняется размещением датчика замера частоты вращения на коробке приводов, влиянием зазоров в зацеплении шестеренок и качества изготовления их зубьев, а также окружной "закрутки" радиальных валиков, передающих вращение от ротора установки на коробку приводов. Это приводит к низкой точности замеров, а также снижению запасов по "критическим оборотам" ротора компрессора.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности работы установки за счет выноса датчика за пределы проточной и масляной полостей установки, а также повышении точности замеров частоты вращения ротора и запасов по "критическим оборотам" ротора компрессора путем минимизации количества промежуточных элементов между датчиком и хвостовиком вала ротора и уменьшения расстояния между упругой муфтой и подшипником ротора.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинной установке, содержащей улитку, входной корпус с масляными и воздушными полостями, компрессор и датчик замера частоты вращения ротора, согласно изобретению, датчик установлен на входном корпусе под внутренним кожухом улитки, а индуктор датчика размещен на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты, установленной на хвостовике вала ротора.

В сравнении с прототипом, где датчик замера частоты вращения ротора размещен на коробке приводов, в заявляемой конструкции индуктор датчика индукционного типа установлен непосредственно на валу ротора, исключая промежуточные элементы между валом и датчиком. Размещение датчика на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты позволяет минимизировать расстояние между упругой муфтой и подшипником ротора.

При этом упругая муфта, установленная на хвостовике вала ротора, выполняет функцию индуктора. Использование такой конструкции приводит к повышению точности замеров частоты вращения ротора и увеличению запасов по "критическим оборотам" ротора компрессора, так как "вынос" упругой муфты относительно подшипника ротора минимизирован.

Надежность работы установки обеспечивается высокой точностью замеров частоты вращения ротора и точностью контроля, что позволяет вырабатывать электрогенератором электрический ток с высокой точностью поддержания частоты.

Точность замеров и надежность повышается в результате создания благоприятных температурных условий работы датчика при всех режимах работы установки, что обеспечивается "выносом" датчика за пределы проточной и масляной полостей и размещением его на входном корпусе под внутренним кожухом улитки.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемой газотурбинной установки, на фиг. 2 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде. Фиг. 3 представляет элемент II на фиг. 2 в увеличенном виде, а фиг 4 - вид А на фиг. 3.

Газотурбинная установка 1 состоит из статора 2 и ротора 3 с валом 4. Отбор полезной мощности, вырабатываемой газотурбинной установкой, осуществляется с переднего хвостовика 5 вала 4 с помощью шлицевого фланца 6, на периферийной поверхности Д которого установлен индуктор в воде зубчатого венца 7. Статор 2 включает в себя входное устройство 8, состоящее из улитки 9 и входного корпуса 10, в котором выполнено множество радиальных отверстий 11 для охлаждения воздуха, отбираемого из промежуточной ступени компрессора установки (не показана) для наддува промежуточной воздушной полости 12 лабиринтного уплотнения 13 масляной полости 14 роликоподшипника 15.

На входном корпусе 10 под внутренним кожухом 16 улитки 11 с помощью кронштейна 17 над периферийным зубчатым венцом 7 шлицевого фланца 6 установлен индуктивный датчик 18, измеряющий частоту вращения ротора 3 газотурбинной установки 1.

Полезная мощность от ротора 3 передается на редуктор (не показан) с помощью промежуточного вала 19 и гибкой муфты 20, состоящей из фланца 21, болтов 22 с гайкой 23, гибких элементов 24 и шлицевого фланца 6 с зубчатым венцом 7.

Устройство работает следующим образом.

При работе газотурбинной установки 1 мощность от ротора 3 по валу 4 через хвостовик 5 передается на гибкую муфту 20, шлицевой фланец 6 с зубчатым венцом 7 по наружной поверхности Д. Индуктивный датчик 18, фиксируя проходящие при вращении ротора 3 зубцы 7, контролирует величину частоты вращения ротора 3 и обеспечивает стабильность по частоте электрического тока, вырабатываемого электрогенератором (не показан), ротор которого вращает ротор 3 установки 1.

Источники информации
1. Б.С. Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие установки. - М.: Недра, 1986, стр. 135.

2. Б.С. Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие установки. - М.: Недра, 1986, стр. 131 и 132, рис. 70.

Газотурбинная установка предназначена для наземного применения. Газотурбинная установка содержит улитку, входной корпус с масляными и воздушными полостями, компрессор и датчик замера частоты вращения ротора. Датчик установлен на входном корпусе под внутренним кожухом улитки. Индуктор датчика размещен на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты, установленной на хвостовике вала ротора. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности работы установки за счет выноса датчика за пределы проточной и масляной полостей установки, а также повышении точности замеров частоты вращения ротора и запасов по критическим оборотам ротора компрессора путем минимизации количества промежуточных элементов между датчиком и хвостовиком вала ротора и уменьшения расстояния между упругой муфтой и подшипником ротора. 4 ил.

Газотурбинная установка, содержащая улитку, входной корпус с масляными и воздушными полостями и датчик замера частоты вращения ротора, отличающаяся тем, что датчик установлен на входном корпусе под внутренним кожухом улитки, а индуктор датчика размещен на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты, установленной на хвостовике вала ротора.