КОМПЛЕКСНОЕ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЦИКЛОВОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2005 года по МПК B01D46/00 B01D45/00 

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки (ГТУ) с целью уменьшения абразивного износа лопаточных элементов компрессора указанной установки.

Известно комплексное воздухоочистительное устройство (см. патент России RU 2092247, МПК⁷ В 04 С 5/20, от 12.10.95), содержащее расположенные ярусами циклонные элементы и воздухозаборные камеры, коллекторы отбора чистого воздуха, пылесборники ярусов.

Недостатком указанного устройства является тот факт, что по мере выработки ресурса вследствие вибраций, пульсаций потока, остаточного абразива в коллекторах чистого воздуха происходит растрескивание и отслаивание лакокрасочного покрытия трактовой поверхности. Аналогичные явления происходят и по сварным швам трактовых конструкций. Указанные выше процессы вызывают дополнительное загрязнение циклового воздуха, что приводит к износу лопаточных элементов компрессора ГТУ.

Известно комплексное воздухоочистительное устройство, содержащее последовательно соединенные в тракт циклового воздуха воздухозаборную камеру с элементами воздухоочистки, шахту с элементами шумоглушения, камеру всасывания и дополнительное воздухоочистительное устройство, установленное в камере всасывания за элементами шумоглушения и перед воздухозаборником газотурбинной установки. Указанное дополнительное воздухоочистительное устройство оборудовано элементами воздухоочистки и уплотнительным поясом, обеспечивающим герметичность шахты шумоглушения и дополнительного устройства воздухоочистки (см. патент №2198719 от 20.02.2003), и по по совокупности существенных признаков принято в качестве ближайшего аналога изобретения (прототипа).

Недостатком данного устройства является низкая степень очистки циклового воздуха из-за попадания на вход в воздухозаборник ГТУ абразивных частиц с нижней части камеры всасывания из зоны, неохваченной действием дополнительного воздухоочистительного устройства. Кроме того, существенным недостатком устройства является отсутствие в нем байпасной линии, что при условиях крайней степени засорения элементов дополнительного воздухоочистительного устройства может привести к помпажу компрессора ГТУ, т.е. снижает надежность работы ГТУ.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени очистки циклового воздуха на входе в компрессор ГТУ, а также обеспечение высокой надежности устройства и удобства обслуживания в эксплуатации.

Задача решается тем, что в комплексном воздухоочистительном устройстве, содержащем последовательно соединенные в тракт циклового воздуха: воздухозаборную камеру с элементами воздухоочистки, шахту с элементами шумоглушения и камеру всасывания с дополнительным, установленным в камере всасывания воздухоочистительным устройством, оборудованным элементами воздухоочистки и установленным на тележке, обеспечивающей закатку и выкатку дополнительного воздухоочистительного устройства относительно воздухозаборника газотурбинной установки, дополнительное воздухоочистительное устройство, установленное в камере всасывания, выполнено в виде многогранного, многоярусного призматического каркаса с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через центры его оснований и соосной с осью вращения ротора газотурбинной установки, причем на каждой из боковых граней каркаса, в пределах каждого яруса, оборудованы ячейки с герметично установленными в них воздухоочистительными элементами.

Кроме того, дополнительное воздухоочистительное устройство по периметрам ближнего и дальнего относительно воздухозаборника газотурбинной установки оснований каркаса и по периметрам его средних сечений оборудовано охватывающими каждый из указанных периметров, кольцевыми цилиндрическими и жесткосоединенными с каркасом направляющими.

Указанные направляющие выполнены с возможностью качения их цилиндрических поверхностей по парным для каждой направляющей роликам, которыми оборудована тележка закатки-выкатки дополнительного устройства воздухоочистки, вокруг оси, проходящей через центры основания каркаса, причем ролики выполнены с возможностью вращения вокруг собственных осей, которые параллельны оси вращения каркаса, а на боковых поверхностях направляющих выполнены бурты, охватывающие ролики с двух сторон перпендикулярно осям их вращения и препятствующие осевому перемещению каркаса при вращении.

Кроме того, на дальнем относительно воздухозаборника газотурбинной установки основании каркаса выполнен байпасный клапан, оснащенный реверсируемым приводом.

Кроме того, на ближнем относительно воздухозаборника газотурбинной установки основании каркаса выполнено охватывающее воздухозаборник газотурбинной установки и оснащенное внутренней резьбой кольцо с упругим кольцевым элементом на его торцевой, ближней к воздухозаборнику, поверхности, а на смежном с указанным кольцом диаметре воздухозаборника выполнена наружная резьба.

Кроме того, на цилиндрических поверхностях направляющих каркаса равномерно по окружности выполнены глухие отверстия, открытая сторона которых обращена в радиальном направлении от оси вращения каркаса.

Технический результат в части выполнения дополнительного воздухоочистительного устройства в виде многогранного, многоярусного каркаса, с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через центры его оснований и соосной с осью вращения ротора газотурбинной установки, с образованными в боковых гранях каркаса ячейками, в которых установлены воздухоочистительные элементы, заключается в том, что данное решение позволяет наиболее рационально разместить максимально возможное число воздухоочистительных элементов при минимальных габаритах устройства. В свою очередь, возможность вращения каркаса вокруг указанной оси значительно облегчает технологическое обслуживание устройства при замене воздухоочистительных элементов.

Технический результат выполнения направляющих в виде кольцевых цилиндрических элементов, охватывающих периметры концевых и средних сечений многогранного призматического каркаса, жестко соединенных с ним и имеющих возможность вращения вокруг оси, проходящей через центры оснований указанного каркаса, по роликам, которыми оборудована тележка закатки-выкатки, заключается в том, что это значительно снижает трудоемкость и повышает технологичность замены воздухоочистительных элементов по мере их засорения. При этом нет необходимости применять дополнительные стремянки, подставки и т.п.

Технический результат от установки на дальнем относительно воздухозаборника газотурбинной установки основании байпасного клапана с реверсируемым приводом заключается в обеспечении надежности и исключений помпажного режима работы компрессора в составе газотурбинной установки в случае недопустимого уровня засорения воздухоочистительных элементов. Реверсируемый привод байпасного клапана возвращает его в исходное состояние после замены воздухоочистительных элементов, что также обеспечивает надежность работы устройства.

Технический результат от выполнения на ближнем относительно воздухозаборника газотурбинной установки основании каркаса охватывающего воздухозаборник газотурбинной установки и оснащенного внутренней резьбой кольца, оборудованного упругим кольцевым элементом на торцевой поверхности, и наружной резьбы на смежном с кольцевым элементом диаметре воздухозаборника заключается в обеспечении герметичности дополнительного воздухоочистительного устройства относительно воздухозаборника и исключении попадания неочищенного воздуха в компрессор газотурбинной установки.

Технический результат от выполнения на цилиндрических направляющих каркаса равномерно расположенных по окружности глухих отверстий, открытая сторона которых обращена в радиальном направлении от оси вращения каркаса, заключается в том, что снижаются затраты физических усилий обслуживающего персонала при вращении каркаса за счет установки в указанных отверстиях съемных рычажных приспособлений.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен разрез комплексного воздухоочистительного устройства, на фиг.2 - основной вид дополнительного воздухоочистительного устройства, на фиг.3 - сечение А-А фиг.2, на фиг.4 - вид Б фиг.2, на фиг.5 - выносной элемент I фиг.2, на фиг.6 - сечение В-В фиг.3.

Комплексное воздухоочистительное устройство (фиг.1) содержит воздухозаборную камеру 1 с элементами воздухоочистки 2, шахту 3 с элементами шумоглушения и камеру всасывания 4 с дополнительным устройством воздухоочистки 5, оборудованным элементами воздухоочистки 6 и установленным на тележке 7, обеспечивающей закатку и выкатку дополнительного устройства воздухоочистки 5 относительно воздухозаборника 8 газотурбинной установки. Дополнительное устройство воздухоочистки 5 (фиг.2) выполнено в виде многогранного, многоярусного призматического каркаса 9, с возможностью вращения вокруг оси 10, которая соосна с осью 11 газотурбинной установки. На каждой грани каркаса 9 выполнены ячейки 12, в которых герметично установлены воздухоочистительные элементы 6, например, в виде карманных фильтров.

По периметрам ближнего относительно воздухозаборника 8 основания 13 каркаса 9 и дальнего относительно воздухозаборника 8 основания 14, а также по периметрам его средних сечений 15 выполнены кольцевые цилиндрические направляющие 16 (фиг.3) с возможностью качения по парным роликам 17, которыми оборудована тележка 7 (фиг.6). Кольцевые цилиндрические направляющие 16 имеют бурты, охватывающие ролики 17 (фиг.6).

В дальнем относительно воздухозаборника 8 основании 14 каркаса 9 выполнен байпасный клапан 18 с реверсируемым приводом 19 (фиг.2, фиг.4), пунктиром (на фиг.2) показано положение байпасного клапана 18 в открытом положении.

На ближнем относительно воздухозаборника 8 основании 13 каркаса 9 (фиг.5) выполнено кольцо 20 с внутренней резьбой и упругим кольцевым элементом 21. На направляющих 16 выполнены глухие отверстия 22.

Воздухоочистительное устройство работает следующим образом.

При монтаже устройство 5 с установленными очистительными элементами 6 закатывают в камеру 4 на тележке 7 до контакта резьбовой части кольца 20 с резьбовой частью воздухозаборника 8. Затем посредством поворота каркаса 9 по направляющим 16, по роликам 17 посредством съемных рычагов, которые вставляют в отверстия 22 на направляющих 16, каркас 9 наворачивают на резьбу воздухозаборника 8 до контакта упругого элемента 21 с задней стенкой камеры 4. После этого стопорят тележку 7 и ролики 17. В таком положении устройство готово к работе. При работе газотурбинной установки цикловой воздух попадает в дополнительное воздухоочистительное устройство 5 и через воздухозаборник 8 в компрессор газотурбинной установки. В случае засорения очищающих элементов 6 до предельно допустимого уровня возникает аварийная ситуация и срабатывает байпасный клапан 18 (перемещается в положение, показанное пунктиром на фиг.2), чем исключается помпаж в компрессоре газотурбинной установки. После необходимой в данной ситуации замены фильтрующих элементов 6 байпасный клапан посредством реверсируемого привода 19 приводится в исходное состояние, и устройство вновь готово к работе.

Постановка дополнительного устройства воздухоочистки позволяет существенно сократить габаритные размеры воздухозаборных камер, обеспечить высокую степень очистки циклового воздуха на входе в компрессор ГТУ, уменьшить воздействие ветровых нагрузок на элементы конструкции агрегатов и фундаментов, а также обеспечить высокую надежность устройства и удобства обслуживания в эксплуатации.

Изобретение относится к газоочистительным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки для защиты лопаточных элементов от абразивного износа. Технической задачей изобретения является обеспечение высокой степени очистки циклового воздуха на входе в компрессор ГТУ, а также обеспечение высокой надежности и удобства обслуживания в эксплуатации. Задача решается за счет установки в камере всасывания дополнительного воздухоочистительного устройства, выполненного в виде многогранного, многоярусного призматического каркаса, с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через центры его оснований и соосной с осью вращения ротора газотурбинной установки, причем на каждой из боковых граней каркаса, в пределах каждого яруса оборудованы ячейки с герметично установленными в них воздухоочистительными элементами. Постановка дополнительного устройства воздухоочистки позволяет существенно сократить габаритные размеры воздухозаборных камер и уменьшить воздействие ветровых нагрузок на элементы конструкции агрегатов и фундаментов. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Комплексное воздухоочистительное устройство, содержащее последовательно соединенные в тракт циклового воздуха: воздухозаборную камеру с элементами воздухоочистки, шахту с элементами шумоглушения и камеру всасывания с дополнительным, установленным в камере всасывания воздухоочистительным устройством, оборудованным элементами воздухоочистки и установленным на тележке, обеспечивающей закатку и выкатку дополнительного воздухоочистительного устройства относительно воздухозаборника газотурбинной установки, отличающееся тем, что дополнительное воздухоочистительное устройство выполнено в виде многогранного, многоярусного призматического каркаса с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через центры его оснований и соосной с осью вращения ротора газотурбинной установки, причем на каждой из боковых граней каркаса, в пределах каждого яруса, оборудованы ячейки с герметично установленными в них воздухоочистительными элементами.2. Комплексное воздухоочистительное устройство по п.1, отличающееся тем, что по периметрам ближнего и дальнего, относительно воздухозаборника газотурбинной установки, оснований каркаса и по периметрам его средних сечений выполнены охватывающие каждый из указанных периметров кольцевые цилиндрические жестко соединенные с каркасом направляющие, с возможностью качения их цилиндрических поверхностей по парным для каждой направляющей роликам, которыми оборудована тележка закатки-выкатки, вокруг оси, проходящей через центры оснований каркаса, причем ролики выполнены с возможностью вращения вокруг собственных осей, которые параллельны оси вращения каркаса, а на боковых поверхностях направляющих выполнены бурты, охватывающие ролики с двух сторон перпендикулярно осям их вращения и препятствующие осевому перемещению каркаса при вращении.3. Комплексное воздухоочистительное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что на дальнем, относительно воздухозаборника газотурбинной установки, основании каркаса выполнен байпасный клапан, оснащенный реверсируемым приводом.4. Комплексное воздухоочистительное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что на ближнем, относительно воздухозаборника газотурбинной установки, основании каркаса выполнено охватывающее воздухозаборник газотурбинной установки и оснащенное внутренней резьбой кольцо с упругим кольцевым элементом на его торцевой, ближней к воздухозаборнику поверхности, а на смежном с указанным кольцом диаметре воздухозаборника выполнена наружная резьба.5. Комплексное воздухоочистительное устройство по п.2, отличающееся тем, что на цилиндрических поверхностях направляющих каркаса равномерно по окружности выполнены глухие отверстия, открытая сторона которых обращена в радиальном направлении от оси вращения каркаса.