ВОЗДУХОЗАБОРНИК ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2006 года по МПК F02C7/52 

Воздухозаборник для газотурбинной установки относится к области машиностроения и может быть использован в газоперекачивающих агрегатах, электростанциях и других энергетических системах, использующих в качестве привода исполнительного устройства газотурбинную установку.

Известны воздухозаборники с воздухоочистительными устройствами, содержащими блоки циклонных фильтров, смонтированных по периметру несущего корпуса, выполняющих роль первой ступени очистки и расположенные следом за ними, по потоку воздуха, фильтры второй ступени очистки (мешочные, карманные, кассетные).

Так, например, устройство по патенту RU №2172417 C1, МПК 7 F 02 С 7/00 «Тракт всаса газотурбинной установки», который предназначен для газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов и электростанций. Тракт всаса содержит шумоглушитель, двухступенчатое воздухоочистительное устройство и камеру всаса.

Воздухоочистительное устройство содержит две ступени - ступень грубой очистки, выполненную в виде циклонных блоков, установленных непосредственно после шумоглушителя, и ступень тонкой очистки. Ступень тонкой очистки выполнена в виде комплекта фильтрующих элементов, выполненных в виде мешков из тонковолокнистого текстильного материала и перекрывающих проходное сечение тракта всаса. При этом фильтрующие элементы тонкой очистки установлены на вертикальных стенках камеры всаса, а их входные окна соединены с выходными окнами циклонных блоков воздуховодами. Такое выполнение тракта позволяет снизить вероятность попадания посторонних частиц и предметов в проточную часть двигателя.

Наиболее близким по технической сущности и самым эффективным из известных является двухступенчатое воздухоочистительное устройство циклонного типа ОАО «НПО Искра» (журнал «Газотурбинные технологии» №4 за 2000 г., стр.38-41, приложение 1).

Предварительная (грубая) очистка атмосферного воздуха от частиц размерами 10 мкм и более происходит в противопоточных мультициклонах безотсосного типа, которые сгруппированы в отдельные блоки, расположенные по внешним сторонам корпуса ВОУ и формирующие первую ступень очистки воздуха. Работа мультициклонов в каждом блоке организована параллельно.

Тонкая очистка воздуха от частиц, имеющих размеры от 2 до 10 мкм, а также паров масла, частиц сажи выполняется карманными фильтрами накопительного типа. Фильтры расположены внутри корпуса ВОУ и образуют вторую ступень очистки.

Вышеуказанные воздухоочистительные устройства имеют две ступени очистки: 1 ступень очистки, циклонная и 2 - карманные фильтры, установленные в двух следующих один за другим объемах, каждый из которых имеет значительные габаритные размеры и массу конструкций, а также большое (при прочих равных условиях) аэродинамическое сопротивление, что приводит к снижению КПД двигателя в станционных условиях.

Кроме того, размещение блоков циклонных более чем в два яруса по высоте неоправданно, так как приводит к значительному увеличению высоты сооружения и усложняет обслуживание (см. Приложение 2 «Рекламный проспект ОАО НПО «ИСКРА», схема ВОУ). Не случайно на приведенных в Приложении 2 фотографиях с натуры показаны устройства с двухъярусным расположением циклонных блоков, что привело к увеличению габаритов в плане. Притом в конструкции отсутствует защитный (погодный) колпак, вместо которого используются погодные козырьки, которые практически не защищают фильтры от атмосферных осадков.

Задачей предлагаемого технического решения является создание воздухозаборника для газотурбинной установки, обеспечивающего высокую степень очистки воздуха при минимальных габаритах, металлоемкости, трудоемкости в изготовлении, монтаже и затратах на проведение технического обслуживания.

Поставленную задачу решают за счет того, что воздухозаборник для газотурбинной установки имеет расположенный под защитным (погодным) колпаком несущий корпус с ярусами блок-модулей циклонных фильтров, корпус тонкой очистки с установленными в его ячейках съемньми фильтрами тонкой очистки, при этом несущий корпус выполнен ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, верхняя его часть в зоне размещения верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров имеет значительно меньшую ширину по отношению к его ширине в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей, внутри которой с образованием полости разрежения расположен корпус тонкой очистки с установленными в ячейках по всей его внешней поверхности съемными фильтрами, верхний ярус блок-модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для погодного колпака.

На фиг.1 показана схема компоновки предлагаемого воздухозаборника для газотурбинной установки (поперечный разрез), где несущий корпус 1, корпус тонкой очистки 2, верхний ярус блок-модулей циклонных фильтров 3, нижний ярус блок-модулей циклонных фильтров 4, полость разрежения 5, погодный колпак 6, фильтры тонкой очистки 7.

Предлагаемый воздухозаборник для газотурбинной установки имеет расположенный под погодным колпаком несущий корпус 1 с ярусами блок-модулей циклонных фильтров 3 и 4, корпус тонкой очистки 2 с установленными в его ячейках съемными фильтрами тонкой очистки 7. Несущий корпус 1 выполнен ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси. Верхняя его часть в зоне размещения верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров 3 имеет значительно меньшую ширину по отношению к его ширине в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей 4. Освободившийся объем в зоне верхнего яруса блок-модулей 3 за счет разницы ширины верхней и нижней части несущего корпуса 1 заполнен дополнительными циклонными фильтрами. Внутри несущего корпуса 1 в зоне размещения нижнего яруса 4 блок-модулей, с образованием полости разрежения 5, расположен корпус тонкой очистки 2 с установленными в ячейках по всей его внешней поверхности съемными фильтрами 7.

Устройство работает следующим образом.

Атмосферный воздух под действием разрежения, создаваемого на входе в компрессор газотурбинной установки, попадает в область под погодным колпаком 6 и вертикальным потоком с относительно малой скоростью, определяемой площадью сечения колпака, попадет в зону всасывания циклонными фильтрами верхнего 3 и нижнего 4 ярусов, установленных на несущем корпусе 1.

Пройдя циклонные фильтры 3, 4, где сепарируется до 87% содержащейся в нем пыли, воздух попадает в полость разрежения, ограниченную внутренней поверхностью несущего корпуса 1 и внешней поверхностью корпуса тонкой очистки 2, где формируются потоки воздуха, подаваемые на фильтры тонкой очистки 7.

Далее потоки воздуха с максимально равными условиями входа, создаваемыми за счет разницы в ширине верхней и нижней части несущего корпуса 1, поступают съемные фильтры тонкой очистки 7, расположенные на всех внешних поверхностях корпуса тонкой очистки 2.

Воздух проходит через фильтры тонкой очистки 7, обеспечивающие окончательную его очистку до требуемой степени, и далее поступает на вход в компрессор двигателя.

Выполнение верхней части несущего корпуса 1 в зоне расположения верхнего яруса циклонных фильтров шириной, значительно меньшей, чем ширина этого корпуса, в зоне размещения нижнего яруса 4 циклонных фильтров и установка в этой зоне с образованием полости разрежения 5 корпуса тонкой очистки 2 позволила обеспечить одинаковые условия работы фильтров тонкой очистки. При этом соотношение сечений верхней и нижней ступени выбраны с целью обеспечения требуемых параметров по расходу воздуха для всех фильтров, независимо от места их расположения.

При этом удалось увеличить размеры блок-модулей циклонных фильтров верхнего яруса, а следовательно, количество содержащихся в них циклонов, что без увеличения общих габаритов конструкции позволило воздухозаборнику для газотурбинной установки по расходу очищаемого воздуха переместиться на следующую позицию размерного ряда. При других равных условиях предлагаемая конструкция имеет меньший размер в направлении, перпендикулярном изображению на фиг.1, т.е. в длину.

Использование верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров в качестве несущей конструкции для погодного колпака исключает необходимость устройства специальных ферм и ригелей верхнего пояса, что существенно снижает металлоемкость конструкции.

Таким образом, предложенный воздухозаборник для газотурбинной установки обеспечивает высокую степень очистки воздуха при минимальных габаритах, металлоемкости, трудоемкости в изготовлении, монтаже и затратах на проведение технического обслуживания.

Воздухозаборник для газотурбинной установки относится к области машиностроения и может быть использован в газоперекачивающих агрегатах, электростанциях и других энергетических системах, использующих в качестве привода исполнительного устройства газотурбинную установку. Воздухозаборник содержит расположенный под защитным (погодным) колпаком несущий корпус с ярусами блок-модулей циклонных фильтров и корпус тонкой очистки с установленными в его ячейках съемными фильтрами тонкой очистки. Несущий корпус выполнен ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси. Верхняя часть несущего корпуса в зоне размещения верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров имеет значительно меньшую ширину по отношению к его ширине в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей. Внутри указанной зоны с образованием полости разрежения расположен корпус тонкой очистки с установленными в ячейках по всей его внешней поверхности съемными фильтрами. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень очистки воздуха при минимальных габаритах, металлоемкости, трудоемкости в изготовлении, монтаже и затратах на проведение технического обслуживания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Воздухозаборник для газотурбинной установки имеет расположенный под защитным (погодным) колпаком несущий корпус с ярусами блок-модулей циклонных фильтров, корпус тонкой очистки с установленными в его ячейках съемными фильтрами тонкой очистки, отличающийся тем, что несущий корпус выполнен ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, верхняя его часть в зоне размещения верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров имеет значительно меньшую ширину по отношению к его ширине в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей, внутри которой с образованием полости разрежения расположен корпус тонкой очистки с установленными в ячейках по всей его внешней поверхности съемными фильтрами.2. Воздухозаборник для газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что верхний ярус блок-модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для погодного колпака.