СИСТЕМА ОТВОДА ЗАГАЗОВАННОГО МАСЛА ИЗ УПЛОТНЕНИЙ ТУРБОДЕТАНДЕРА Российский патент 2004 года по МПК F01D25/18 F25B11/00 

Предлагаемое изобретение относится к области турбостроения, в частности к системам регулирования уплотнений и маслоснабжения турбодетандеров.

Известна система регулирования нагнетателя природного газа, в которой для удаления загазованного масла из уплотнений нагнетателя установлены автоматические поплавковые камеры, из которых газ сбрасывается на всас нагнетателя, а масло сливается в бак-дегазатор (см., например, проспект фирмы “Nuovo-Pignone”, стр.1, 7)

Известна система регулирования нагнетателей, содержащая магистраль слива загазованного масла из полости за торцовым уплотнением в газоотделитель и установленную в этой магистрали поплавковую камеру (см., например, кн. К.А.Тельнов и др. “Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом”, Ленинград, “Недра”, ЛO, 1983 г. стр.80...85), прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы системы уплотнений турбодетандера, в частности, путем повышения надежности удаления загазованного масла из уплотняемых полостей на всех режимах работы турбодетандера, включая пусковые.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются опорные и упорный подшипники, торцовые и лабиринтные уплотнения вала и импеллер, установленные в турбодетандере, система смазки и уплотнений турбодетандера, установленный на маслобаке турбодетандера газоотделитель, линия отвода загазованного масла из уплотняемых полостей и установленные в этой линии поплавковые камеры, линия отвода масла из поплавковых камер в газоотделитель и магистраль нагнетания импеллера, при этом в линии отвода загазованного масла из поплавковых камер в газоотделитель установлен инжектор с подведенной к его соплу магистралью масла смазки из системы смазки и уплотнений турбодетандера, а в этой магистрали установлены последовательно обратный клапан и проходной клапан с подведенной к нему дополнительно магистралью масла из нагнетания импеллера и возможностью подачи масла смазки к соплу инжектора на пусковом режиме и прекращения подачи масла смазки к соплу инжектора при выходе турбодетандера на рабочий режим.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в линии отвода загазованного масла из поплавковых камер в газоотделитель установлен инжектор с подведенной к его соплу магистралью масла смазки из системы смазки и уплотнений турбодетандера, а в этой магистрали установлены последовательно обратный клапан и проходной клапан с подведенной к нему дополнительно магистралью масла из нагнетания импеллера и возможностью подачи масла смазки к соплу инжектора на пусковом режиме и прекращения подачи масла смазки к соплу инжектора при выходе турбодетандера на рабочий режим.

На чертеже схематично изображена система отвода загазованного масла из уплотнений турбодетандера.

Турбодетандер 1 с выполненными в нем опорными подшипниками 2 и 3, упорным подшипником 4, торцовыми 5 и 6 и лабиринтными 7 и 8 уплотнениями, полостями 9 и 10 перед торцовыми уплотнениями 5 и 6 и импеллером 11 установлен на маслобаке 12. На маслобаке 12 установлены также поплавковые камеры 13 и 14 и газоотделитель 15, верхний патрубок которого соединен со свечой, а нижняя часть опущена в маслобак 12. Из полостей 16 и 17 за торцовыми уплотнениями 5 и 6 выполнены линии отвода загазованного масла 18 и 19 в поплавковые камеры 13 и 14 соответственно, а из камер 13 и 14 выполнена линия отвода масла 20 в газоотделитель 15 с вентилями 21 и 22 и инжектором 23 в ней. Из верхних частей поплавковых камер 13 и 14 выполнены линии сброса газа 24 и 25 в верхнюю часть газоотделителя 15.

На всас импеллера 11 и через обратный клапан 26 и клапан проходной 27 к соплу инжектора 23 подведена магистраль масла смазки 28 из системы смазки и уплотнений 29. В клапане проходном 27 выполнены клапан 30, связанный с поршнем 31, полость 32 над поршнем 31, пружина 33, полость 34 под поршнем 31, отверстие 35. К полости 32 над поршнем 31 подведена магистраль 36 из нагнетания импеллера 11. Из системы смазки и уплотнений 29 выполнена магистраль 37 подачи масла высокого давления в полости 9 и 10 торцовых уплотнений 5 и 6.

Работает система отвода загазованного масла из уплотнений турбодетандера следующим образом (см. фиг.1).

Перед запуском турбодетандера 1 из системы смазки и уплотнений 29 по магистрали 37 в полости 9 и 10 перед торцовыми уплотнениями 5 и 6 подают масло высокого давления (масло уплотнения). Часть этого масла поступает на опорные подшипники 2 и 3, другая часть масла просачивается через торцовые уплотнения 5 и 6 в полости 16 и 17 соответственно. К упорному подшипнику 4 подводится по магистрали смазки 28 масло смазки. Из опорных 2, 3 и упорного 4 подшипников масло сливается самотеком в маслобак 12. Из полостей 16, 17 за торцовыми уплотнениями 5, 6 просачивающееся через уплотнения масло по линиям 18 и 19 поступает в камеры 13 и 14 соответственно. По конструктивным соображениям (в частности, для уменьшения габаритов) турбодетандер 1, газоотделитель 15 и поплавковые камеры 13 и 14 (выполняющие также и функцию гидрозатворов) размещены на маслобаке 12 таким образом, что патрубки слива масла из поплавковых камер находятся ниже патрубка приема масла на газоотделителе 15, то есть самотеком масло по линии 20 из поплавковых камер 13 и 14 в газоотделитель 15 сливаться не будет. А так как предпусковой режим турбодетандера может быть достаточно длительным (прокачка масла, проверка систем и т. д.), то масло заполнит поплавковые камеры, полости 16 и 17 и далее пойдет через лабиринтные уплотнения 7 и 8 непосредственно в турбодетандер 1, что, конечно, недопустимо. Чтобы избежать этого, установлен инжектор 23, к соплу которого через обратный клапан 26 и проходной клапан 27 по магистрали смазки 28 подведено масло смазки из системы смазки и уплотнений 29. В результате инжектор 23 отсасывает масло из поплавковых камер 13 и 14 (конечно, когда уровень масла в них достаточно высок и они открыты) и сбрасывает его в газоотделитель 15. При этом клапан проходной 27 открыт для прохода масла смазки, так как в полости 32 при неработающем импеллере 11 давление такое же, как и в полости 34, и пружиной 33, воздействующей на поршень 31, клапан 30 поднят и отверстие 35 открыто.

При подаче в турбодетандер 1 газа высокого давления (вал турбодетандера начинает вращаться) через лабиринтные уплотнения 7 и 8 газ просачивается в полости 16 и 17, в эти же полости через торцовые уплотнения 5 и 6 поступает масло из полостей 9 и 10, так как его давление выше давления газа. Из полостей 16 и 17 загазованное масло отводится по линиям 18 и 19 в верхние части поплавковых камер 13 и 14. Для того чтобы отвод загазованного масла из полостей 16 и 17 происходил эффективнее, из верхних частей поплавковых камер 13 и 14 производится отвод газа, выделившегося внутри камер 13 и 14 из загазованного масла, по магистралям 24 и 25 в верхнюю часть газоотделителя 15. При достаточно высоком уровне масла в поплавковых камерах 13 и 14 они открываются и сбрасывают масло (теперь уже под давлением) по линии 20 в газоотделитель 15, то есть теперь (когда турбодетандер 1 находится под давлением газа) для удаления масла из камер 13 и 14 инжектор 23 не нужен.

Поэтому для выключения инжектора 23 из работы установлен клапан проходной 27. Когда турбодетандер 1 выйдет на рабочий режим, то давлением масла нагнетания импеллера 11, которое по магистрали 36 поступит в полость 32 клапана проходного 27, поршень 31 сожмет пружину 33 и клапан 30 перекроет отверстие 35. Масло смазки перестанет поступать к клапану обратному 26. Клапан обратный 26 противодействуют обратному потоку масла из инжектора 23 в клапан проходной 27. Вентили 21 и 22 нужны для проведения замеров (камеры поплавковые 13 и 14 тарированы) расхода масла уплотнения, просачивающегося через торцовые уплотнения в полости 16 и 17.

Изобретение относится к области турбостроения, например к системам регулирования уплотнений и маслоснабжения турбодетандеров. В предлагаемой системе отвода загазованного масла из уплотнений турбодетандера в линии отвода загазованного масла из поплавковых камер в газоотделитель установлен инжектор с подведенной к его соплу магистралью масла смазки из системы смазки и уплотнений турбодетандера. Также в этой магистрали установлены последовательно обратный и проходной клапан с подведенной к нему дополнительно магистралью масла из нагнетания импеллера и возможностью подачи масла смазки к соплу инжектора на пусковом режиме и прекращения подачи масла смазки к соплу инжектора при выходе турбодетандера на рабочий режим. Использование изобретения позволит повысить надежность работы системы уплотнений турбодетандера путем установки на сливе загазованного масла из поплавковых камер отсасывающего инжектора с проходным и обратным клапанами. 1 ил.

Система отвода масла из уплотнений турбодетандера, содержащая опорные и упорный подшипники, торцовые и лабиринтные уплотнения вала и импеллер, установленные в турбодетандере, систему смазки и уплотнений турбодетандера, установленный на маслобаке турбодетандера газоотделитель, линию отвода загазованного масла из уплотняемых полостей и установленные в этой линии поплавковые камеры, линию отвода масла из поплавковых камер в газоотделитель и магистраль нагнетания импеллера, отличающаяся тем, что в линии отвода загазованного масла из поплавковых камер в газоотделитель установлен инжектор с подведенной к его соплу магистралью масла смазки из системы смазки и уплотнений турбодетандера, а в этой магистрали установлены последовательно обратный клапан и проходной клапан с подведенной к нему дополнительно магистралью масла из нагнетания импеллера и возможностью подачи масла смазки к соплу инжектора на пусковом режиме и прекращения подачи масла смазки к соплу инжектора при выходе турбодетандера на рабочий режим.