ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК F02C7/20 F01D25/28 

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода и к энергетическим газотурбинным установкам.

Известна газотурбинная установка, состоящая из газотурбинного двигателя, установленного на фундаменте, а также входного и выходного устройств [1].

Недостатком такой установки является повышенный уровень шума и теплового излучения в окружающее газотурбинную установку помещение.

Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная установка, состоящая из газотурбинного двигателя, входного и выходного устройств, установленных также на раме-маслобаке [2].

Однако известная конструкция не обладает необходимой надежностью, имеет увеличенные вес и габариты рамы-маслобака и установки в целом, а также повышенные уровень шума и тепловое излучение во время ее работы.

При транспортировке и монтаже газотурбинной установки транспортировочные и монтажные перегрузки, воздействующие на установку, могут привести к поломке. Раму газотурбинной установки необходимо выполнять максимально жесткой в вертикальной плоскости, что приводит к увеличению ее строительной высоты. В результате этого возникают затруднения транспортировки газотурбинной установки в собранном состоянии на раме из-за габаритных ограничений перевозимых грузов, особенно на железной дороге.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности за счет улучшения качества монтажа, условий обслуживания и повышения безопасности транспортировки по железной дороге.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинной установке, включающей газотурбинный двигатель, входное и выходное устройства, двигательную раму и раму установки, на двигательной раме размещены двигатель с входным устройством, а выходное устройство и двигательная рама закреплены на раме установки, с которой жестко соединены боковые стенки дополнительного защитного контейнера, закрывающего двигатель, входное и выходное устройства, причем боковые стенки контейнера выполнены силовыми, а отношение высоты боковой стенки контейнера Н к высоте рамы h установки составляет 5-10.

Закрепление выходного устройства и двигательной рамы на раме установки, с которой жестко соединены боковые стенки дополнительного защитного контейнера, которые выполнены силовыми с соотношением Н/h=5-10, позволяет многократно увеличивать жесткость в вертикальной плоскости рамы установки. Благодаря этому на всех режимах работы сохраняется соосность газотурбинного двигателя, выходного устройства и потребителя мощности, что повышает надежность установки.

В заявляемой конструкции газотурбинный двигатель, а также присоединенное к компрессору входное устройство двигателя установлены на двигательной раме, а выходное устройство и двигательная рама закреплены на раме установки. Такое конструктивное решение позволяет в случае замены двигателя после его отсоединения от выходного устройства выкатывать из контейнера двигательную раму и размещенные на ней агрегаты заводской сборки, что существенно уменьшает время демонтажа и повышает надежность, т.к. заводскую сборку осуществляют специалисты высокой квалификации, т.е. снижается влияние "человеческого фактора".

Крупногабаритное выходное устройство, не имеющее подвижных частей, имеет повышенный ресурс по сравнению с газотурбинным двигателем, не требует замены и может ремонтироваться без съема с контейнера. Это позволяет устанавливать выходное устройство на раме установки.

Размещение газотурбинного двигателя совместно с входным и выходным устройствами внутри шумоглушащего и теплоизолирующего контейнера позволяет снизить уровень шума и теплового излучения от газотурбинной установки в окружающее пространство до санитарных норм, что улучшает условия работы обслуживающего персонала.

Выполнение боковых стенок контейнера силовыми с жестким их соединением с рамой газотурбинной установки позволяет существенно уменьшить высоту рамы вследствие повышенной жесткости в вертикальной плоскости боковых стенок контейнера, а также уменьшить высоту контейнера с рамой, что позволяет газотурбинные установки мощностью 12-25 МВт транспортировать без ограничений в контейнере заводской сборки по железной дороге.

При Н/h<5 излишне увеличивается высота и вес рамы газотурбинной установки и контейнера, а в случае, когда Н/h>10, снижается надежность газотурбинной установки из-за уменьшения жесткости в вертикальной плоскости рамы газотурбинной установки.

Оптимальное соотношение между высотой боковых силовых стенок контейнера и высотой рамы установки позволяет минимизировать высоту контейнера, сделать его пригодным для перевозки по железной дороге без ограничений и благодаря заводской сборке блоков-контейнеров многократно сократить по сравнению с прототипом сроки монтажа, например, газотурбинной электростанции.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинной установки, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Газотурбинная установка 1 состоит из газотурбинного двигателя 2, установленного на двигателе 2 входного устройства 3 и выходного устройства 4, установленного на раме газотурбинной установки 5. Газотурбинный двигатель 2 состоит из компрессора 6, камеры сгорания 7 и турбины 8 и с помощью рычагов 9 передней подвески и рычагов 10 задней подвески установлен вместе с агрегатами 11 на двигательной раме 12, которая в свою очередь с помощью крепежных элементов 13 закреплена на раме газотурбинной установки 5.

Двигатель 2 совместно с входным устройством 3 и выходным устройством 4 закрыт шумоглушащим и теплоизолирующим контейнером 14, боковые стенки 15 и 16 которого выполнены силовыми и жестко, с помощью боковых соединений 17 или неразъемных соединений 18 (сварки), соединены с рамой газотурбинной установки 5.

Стенки 15 и 16 состоят из продольных 19 и поперечных 20 силовых элементов, закрытых с внешней стороны цельным листом 21 и с внутренней стороны - перфорированным листом 22. Пространство между листами заполнено звукопоглощающим и теплоизолирующим материалом 23, например мультикремнеземным войлоком в мешках из стеклоткани.

Передача полезной мощности от газотурбинной установки 1 на привод, например, электрогенератора (не показано) осуществляется с помощью вала отбора мощности 24.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе газотурбинной установки 1 полезная ее мощность отбирается на нужды потребителя валом отбора мощности 24.

Установка 1 производит минимальный шум и тепловое излучение в окружающую среду, так как закрыта шумоглушащим и теплоизолирующим контейнером 14, силовые боковые стенки 15 и 16 которого многократно увеличивают жесткость в вертикальной плоскости рамы газотурбинной установки 5, благодаря чему на всех режимах работы сохраняется соосность газотурбинного двигателя, выходного устройства и потребителя мощности, что повышает надежность газотурбинной установки 1.

Источники информации:

1. Шварц В.А. Конструкции газотурбинных установок, Москва, "Машиностроение", 1970, с.31, рис.21.

2. Б.С.Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты, Москва, "Недра", 1986, с.124, рис.68.

Газотурбинная установка включает газотурбинный двигатель, входное и выходное устройства, двигательную раму и раму установки. На двигательной раме размещены двигатель с входным устройством. Выходное устройство и двигательная рама закреплены на раме установки. Дополнительный защитный контейнер закрывает двигатель, а также входное и выходное устройства. Боковые стенки дополнительного защитного контейнера жестко соединены с рамой установки и выполнены силовыми. Отношение высоты боковой стенки контейнера к высоте рамы установки составляет 5-10. Изобретение позволяет повысить надежность, а также улучшить условия обслуживания и транспортировки по железной дороге. 2 ил.

Газотурбинная установка, включающая газотурбинный двигатель, входное и выходное устройства, двигательную раму и раму установки, отличающаяся тем, что на двигательной раме размещены двигатель с входным устройством, а выходное устройство и двигательная рама закреплены на раме установки, с которой жестко соединены боковые стенки дополнительного защитного контейнера, закрывающего двигатель, входное и выходное устройства, причем боковые стенки контейнера выполнены силовыми, а отношение высоты боковой стенки контейнера к высоте рамы установки составляет 5-10.