КОМБИНИРОВАННАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК F02C6/18 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к комбинированным газотурбинным установкам.

Известна комбинированная газотурбинная установка, содержащая в ее выхлопном тракте котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к паровому контуру с установленной в нем турбиной (RU 2094636, F 02 C 6/18, 1997 г.).

Эта установка обладает большими габаритами и весом, а ее изготовление связано с большими затратами металла.

Известна также газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках, и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки (Маслов Л.А., Судовые газотурбинные установки; Л.: Судостроение, 1973 г., стр. 360, рис.136).

Использование такой установки обусловлено необходимостью наличия сложной системы регулирования, а также необходимостью наличия как системы смазки подшипников турбины, так и системы смазки редуктора, что в сочетании с одновальной схемой паровой турбины значительно усложняет установку и приводит к увеличению ее габаритов и веса.

Задачей изобретения является создание малогабаритной, простой в монтаже и обслуживании комбинированной газотурбинной установки.

Техническим результатом является повышение надежности и улучшение весогабаритных характеристик установки.

Задачу изобретения решает комбинированная газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках, и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки, причем при выполнении паровой турбины мощностью, составляющей не более чем 40% от мощности газотурбинной установки, первая выполнена, по меньшей мере, двухвальной и двухкорпусной, рабочие колеса паровой турбины расположены на валах ведущих шестерен многовального редуктора, при этом подшипники этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки паровой турбины, корпуса паровой турбины закреплены на корпусе редуктора, а вал полезной нагрузки соединен с электрогенератором.

Каждый из корпусов паровой турбины жестко закреплен на корпусе редуктора, а ее рабочие колеса размещены консольно.

Рабочие колеса по крайней мере одного из роторов паровой турбины размещены по обе стороны от ведущей шестерни редуктора.

Передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен редуктора, на валах которых расположены рабочие колеса паровой турбины, и ведомой шестерней равны.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1-3, где показан один из возможных вариантов выполнения изобретения, при этом

на фиг.1 - показана схема комбинированной газотурбинной установки;

на фиг.2 - узел редуктор-паровая турбина высокого давления;

на фиг.3 - узел редуктор-паровая турбина низкого давления.

Комбинированная газотурбинная установка содержит газотурбинную установку (ГТУ) 1, в выхлопном тракте 2 которой размещен паровой котел-утилизатор (КУ) 3, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной, выполненной двухвальной, трехкорпусной в виде турбины высокого давления (ТВД) 4 и турбины низкого давления (ТНД) 5. Суммарная мощность ТВД 4 и ТНД 5 составляет не более чем 40% от мощности ГТУ 1. КУ 3 содержит последовательно расположенные по направлению потока выхлопных газов ГТУ 1 секции 6 и 7 высокого и низкого давления. Контур с паровой турбиной снабжен конденсатором 8 и конденсатным насосом 9. ГТУ 1, ТВД 4 и ТНД 5 связаны через многовальный редуктор 10 с электрогенератором (ЭГ) 11. Валы 12, 13, 14 и 15 редуктора 10 установлены в размещенных в корпусе 16 и подключенных к системе смазки подшипниках 17. Валы 12, 13 и 14 ведущих шестерен 18, 19 и 20 связаны с газовой турбиной ГТУ 1 и с ТВД 4 и ТНД 5. Вал 15 ведомой шестерни 21 связан с валом 22 полезной нагрузки, который соединен с ЭГ 11. Рабочие колеса 23 и 24 ТВД 4 и ТНД 5 расположены на валах 13 и 14 ведущих шестерен 19 и 20 многовального редуктора 10, при этом подшипники 17 этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки ТВД 4 и ТНД 5. Корпус 25 ТВД 4 и корпуса 26 ТНД 5 закреплены на корпусе 16 редуктора 10. Рабочие колеса 23 и 24 установлены консольно. Рабочие колеса 24 ТНД 5 расположены по обе стороны от ведущей шестерни 20 редуктора 10. Передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен, 19 и 20 редуктора 10, на валах 13 и 14 которых расположены рабочие колеса 23 и 24, и ведомой шестерней 21 равны.

Установка работает следующим образом.

Из ГТУ 1, в которой сжигается топливо (природный газ), выхлопные газы поступают в КУ 3, в котором генерируется пар двух давлений. Последовательно охлаждаясь в поверхностях нагрева КУ 3, выхлопные газы выводятся в атмосферу. Выработанный пар из секции 6 высокого давления и секции 7 низкого давления КУ 3 подводится соответственно к ТВД 4 и ТНД 5. Отработавший в ТНД 5 пар конденсируется в конденсаторе 8 и конденсат подается конденсатным насосом 9 в секцию 6 высокого давления КУ 3, откуда пар направляется в ТВД 4, где его давление понижается до 1,8 ата, а температура до 160°С. С этими параметрами пар поступает в секцию 7 низкого давления КУ 3, откуда подается на вход ТНД 5, в которой давление пара снижается до 0,15 ата, а температура до 110°С. Для уменьшения габаритов, снижения веса роторов и уравновешивания осевых усилий ТНД 5 выполнена в двух корпусах 26. Отработавший пар из ТНД 5 попадает в конденсатор 8, и цикл повторяется. Суммарная мощность паровой турбины, включающей ТВД и ТНД, составляет 10 мвт, а ГТУ - 25 мвт. Мощность, вырабатываемая ГТУ, ТВД и ТНД, передается с их валов через редуктор 10 на ЭГ 11.

Совмещение валов роторов и подшипников паровой турбины с валами и подшипниками шестерен редуктора позволяет обойтись без отдельной системы смазки турбины, а использование редуктора с непосредственным зацеплением приводных шестерен ведущих валов ГТУ и паровой турбины с приводной шестерней вала ЭГ исключает необходимость в системе регулирования паровой турбины, поскольку такое регулирование осуществляется через регулирование ГТУ. В связи с тем, что мощность паровой турбины составляет не более 40% от мощности ГТУ, то обороты ГТУ являются определяющими для поддержания постоянства оборотов ЭГ. Тем самым регулирование ГТУ позволяет обеспечить регулирование всей установки и в конечном итоге упростить конструкцию и повысить надежность установки.

Выполненная согласно изобретению комбинированная газотурбинная установка проста в монтаже и обслуживании, экономична, надежна и может найти широкое применение в энергетической промышленности.

Комбинированная газотурбинная установка содержит размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках, и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки. При выполнении паровой турбины мощностью, составляющей не более чем 40% от мощности газотурбинной установки, первая выполнена, по меньшей мере, двухвальной и двухкорпусной, рабочие колеса паровой турбины расположены на валах ведущих шестерен многовального редуктора. Подшипники этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки паровой турбины. Корпуса паровой турбины закреплены на корпусе редуктора. Вал полезной нагрузки соединен с электрогенератором. Изобретение позволяет упростить монтаж и обслуживание газотурбинной установки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированная газотурбинная установка, содержащая размещенный в ее выхлопном тракте паровой котел-утилизатор, подключенный по нагреваемой среде к замкнутому контуру с паровой турбиной с рабочими колесами, многовальный редуктор, валы которого установлены в размещенных в корпусе и подсоединенных к системе смазки подшипниках и связаны валы ведущих шестерен с газовой турбиной газотурбинной установки и с паровой турбиной, а вал ведомой шестерни - с валом полезной нагрузки, отличающаяся тем, что при выполнении паровой турбины мощностью, составляющей не более чем 40% от мощности газотурбинной установки, первая выполнена, по меньшей мере, двухвальной и двухкорпусной, рабочие колеса паровой турбины расположены на валах ведущих шестерен многовального редуктора, при этом подшипники этих валов и их система смазки являются подшипниками и системой смазки паровой турбины, корпуса паровой турбины закреплены на корпусе редуктора, а вал полезной нагрузки соединен с электрогенератором.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочие колеса паровой турбины установлены консольно.3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что рабочие колеса паровой турбины размещены по обе стороны от ведущей шестерни редуктора.4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что передаточные отношения между каждой из ведущих шестерен редуктора, на валах которых расположены рабочие колеса паровой турбины, и ведомой шестерней равны.