УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА Российский патент 2003 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам, использующим газотурбинные двигатели (ГТД). В процессе работы ГТД, имеющего несколько форсунок для подачи топлива в камеру горения (КГ), температурное поле газового потока за КГ оказывается неравномерным как в радиальном, так и в окружном направлении. Известно устройство для подачи топлива в камеру горения (см. Нарежный Э.Г., Сударев А.В. Камеры сгорания судовых газотурбинных установок, Л. : Судостроение, 1973, 232с, с.85-86), включающее блок топливных форсунок, подача топлива к которым происходит через персональный регулирующий клапан. Такое устройство позволяет последовательно, включая или выключая отдельные форсунки, регулировать подачу топлива в камеру горения. Недостатком такого устройства является неравномерное поле температур газа, поступающего в турбину, что приводит к снижению ресурса отдельных деталей турбинного тракта, возможности пожога лопаток, повышенному содержанию вредных соединений в газе. Для снижения неравномерности температурного поля, которое контролируется датчиками температур, установленными в турбинном тракте, предусмотрена замена форсунок на форсунки с другими расходными характеристиками.

Предлагается ввести корректировку расхода топлива, подаваемого на каждую форсунку, в зависимости от соотношения температуры газа по окружности. Перед форсункой, за которой минимальная температура газа, регулирующий клапан остается в неизменном положении. Перед другими форсунками клапана прикрываются, корректируя расходную характеристику тракта, до получения температуры газа, равной минимальной.

Так как при этом суммарный расход топлива уменьшается, то для обеспечения (поддержания) режима работы двигателя (по расходу топлива, по частоте вращения ротора или по другим параметрам) увеличивается общая подача топлива на все форсунки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение равномерного температурного поля газового потока в турбинном тракте.

Технический результат осуществляется устройством для обеспечения равномерного температурного поля газового потока. В предлагаемом устройстве, включающем топливный насос, топливные фильтры, дозатор топлива с регулирующим устройством, топливные форсунки, регулирующие клапана перед форсунками, датчики температур газового потока за каждой форсункой, согласно изобретению, устройство для обеспечения равномерного температурного поля газового потока снабжено управляющим устройством, связанным с датчиками температуры газового потока за форсунками и механизмами управления клапанами перед форсунками.

На общей напорной магистрали за дозатором с регулирующим устройством установлен датчик расхода топлива, связанный клапанами связи с регулирующим устройством дозатора.

Первичный технический результат состоит в выравнивании температурного поля газового потока за счет снижения расхода топлива через форсунки, за которыми температура газа выше минимальной из замеренных.

Ожидаемый технический результат проявляется при реализации всех указанных существенных признаков и в конечном счете сообщает изобретению такие полезные качества, как равномерное температурное поле газового потока, в следствие чего повышается надежность и ресурс деталей турбин газотурбинного двигателя.

На чертеже схематично показано устройство для обеспечения равномерного температурного поля газового потока. Устройство включает топливный насос 1, топливные фильтры 2, дозатор топлива с регулирующим устройством 3, регулирующие клапана 4, топливные форсунки 5, датчики температур газового потока 6, управляющее устройство 7, датчик расхода топлива 8.

В процессе работы газотурбинного двигателя топливо, подаваемое насосом 1, проходит фильтрацию в фильтре 2 и через дозатор с регулирующим устройством 3 подается к форсункам 5. Количество топлива, подаваемого дозатором 3 к форсункам 5, определяется режимом работы двигателя, который задается параметрически: по частоте вращения ротора, по средней температуре газа, по расходу топлива и т.п.

Температурное поле газового потока за форсунками определяется расходными характеристиками сети с форсунками 5. В процессе работы измеряются температуры газового потока датчиками 6 и результаты измерений по линиям связи передаются в управляющее устройство 7. Температуры в устройстве 7 сравниваются, определяется минимальная и по каналам связи с регулирующими клапанами 4 на них подается команда на прикрытие тех клапанов, за которыми температура выше минимальной. Прикрытие происходит до тех пор, пока температуры за всеми форсунками не станут близкими к минимальной.

В результате средняя температура газа уменьшится, уменьшится расход топлива. Поэтому для обеспечения заданного режима работы двигателя расход топлива через дозатор 3 будет увеличен до достижения заданного значения контролируемого параметра.

При использовании в качестве контролируемого параметра - расхода топлива, после дозатора устанавливают датчик расхода топлива 8, передающий результаты измерений в регулирующее устройство дозатора топлива 3 и при недостатке расхода дозатор увеличит общую подачу топлива к форсункам.

Устройство предназначено для обеспечения равномерного температурного поля газового потока за камерами горения газотурбинного двигателя. Устройство позволяет с помощью регулирующих клапанов перед топливными форсунками откорректировать расход через каждую из них таким образом, чтобы температура газового потока за ними была одинаковая. Такое выполнение устройства позволит повысить надежность и ресурс деталей турбин газотурбинного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обеспечения равномерного температурного поля газового потока, включающее топливный насос, топливный фильтр, дозатор топлива с дозирующим устройством, топливные форсунки, регулирующие клапана перед форсунками, датчики температур газового потока за каждой форсункой, отличающееся тем, что в устройство введено управляющее устройство, связанное с датчиками температуры газового потока за форсунками и механизмами управления клапанами перед форсунками. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на общей напорной магистрали за дозатором с регулирующим устройством установлен датчик расхода топлива, связанный каналами связи с регулирующим устройством дозатора.