ГАЗОТУРБИННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2010 года по МПК F04D25/02 F01D15/10 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к газотурбинным энергетическим станциям, предназначенным для выработки электроэнергии, газоперекачки и получения тепла, в том числе в отдаленных регионах и в полевых условиях.

Известны станции на базе газотурбинной энергетической установки, содержащей газотурбинный двигатель, газодинамически связанную с ним свободную турбину, воздухозаборное и выхлопное устройства, соединенные с двигателем, а также соединенный со свободной турбиной агрегат полезной нагрузки, размещаемые в контейнерах (патент RU №2293219, F04D 25/02, опуб. 10.02.2007 г.) - аналог.

Контейнерная схема таких станций позволяет, варьируя набором агрегатов, комбинировать станции различного назначения и выходных параметров. Однако использование таких станций ограничивается решением узкого круга конкретных задач, определяемых параметрами составляющих их систем и агрегатов, и внесение каких-либо изменений в работу таких станций по условиям эксплуатации экономически не оправдано, поскольку требует не перенастройки отдельных узлов, а их полной замены.

Известна газотурбинная энергетическая станция, содержащая здание и размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки, каждая из которых выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством, и агрегата полезной нагрузки (RU 60110 U1, МПК Е04Н 5/02, 2007 г.) - прототип.

Недостатком известного решения является низкая надежность работы станции в условиях нештатных ситуаций, например, при отрыве лопатки двигателя газотурбинной установки и его повреждения или разрушения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности и надежности работы газотурбинной энергетической станции, в том числе и при нештатных ситуациях, при которых происходит полное или частичное разрушение двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в газотурбинной энергетической станции, содержащей здание и размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки, каждая из которых выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством, и агрегата полезной нагрузки, в здании, по меньшей мере, с одной стороны каждой газотурбинной установки установлен многослойный экран, выполненный в виде вертикальной стенки, расположенной параллельно оси двигателя, причем расстояние от экрана до оси двигателя смежной с ним газотурбинной установки составляет от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров кожуха двигателя, длина экрана составляет не менее осевого размера газотурбинной установки, а высота - не менее 1,2 максимального поперечного размера кожуха двигателя.

По меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки может быть выполнен в виде электрогенератора, что расширяет функциональные возможности станции.

По меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки может быть выполнен в виде нагнетателя газа, что расширяет функциональные возможности станции.

Многослойный экран содержит наружные слои, которые могут быть выполнены в виде перфорированных металлических листов, между которыми расположены слой из железобетона, отделенный от наружных слоев слоями шумопоглощающего материала, а также многослойный экран может содержать дополнительные слои в виде броневых панелей, расположенных между слоем из железобетона и слоями из шумопоглощающего материала, что обеспечивает оптимальную надежность и бесперебойность работы станции в условиях нештатных ситуаций.

Оси двигателей газотурбинных установок могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости, что обеспечивает взаимозаменяемость установок и повышает технологичность станции в целом.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения и чертежами, где

на фиг.1 - показана станция в разрезе;

на фиг.2 - вид в плане на газотурбинные установки;

на фиг.3 - поперечное сечение многослойного экрана.

Станция содержит размещенные в здании 1 четыре газотурбинные установки 2. Каждая газотурбинная установка 2 выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода 3, заключенного в кожух 4 газотурбинного двигателя 5 с выхлопным устройством 6, и связанного со свободной турбиной двигателя 5 агрегата 7 полезной нагрузки. Газотурбинные установки 2 размещены параллельно друг другу на r между осями двигателей 5 смежных установок 2, составляющим, например, не менее двух максимальных поперечных размеров d кожуха 4. Оси двигателей 5 расположены в одной горизонтальной плоскости. В здании 1 установлены многослойные экраны 8, каждый из которых расположен параллельно оси двигателя 5 установки 2 на расстоянии t от этой оси, составляющем от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров d кожуха 4. Длина s многослойного экрана 8 составляет не менее осевого размера f газотурбинной установки 2, а высота h - не менее 1 максимального поперечного размера d кожуха 4 двигателя 5. Каждый многослойный экран 8 выполнен из наружных слоев 9 из перфорированных металлических листов, между которыми расположен слой 10 из железобетона, отделенный от наружных слоев 9 слоем 11 шумопоглощающего материала. Между слоем 10 из железобетона и слоями 11 из шумопоглощающего материала расположены слои 12 в виде броневых панелей, причем броневые панели могут быть выполнены и из отдельных элементов.

Часть здания 1, в котором расположены газотурбинные установки 2, образует машинный зал 15, к которому примыкают помещения 16 с расположенными в них службами управления.

Конкретные значения приведенных геометрических параметров определяются расчетно-экспериментальным путем, исходя из заданных технических условий и особенностей работы станции, условий ее эксплуатации и характеристик используемого оборудования, однако эти значения должны соответствовать интервалам, приведенным в независимом пункте формулы изобретения.

В случае, если длина многослойного экрана s меньше чем осевой размер f газотурбинной установки, а его высота h менее максимального поперечного размера кожуха двигателя, то при нештатной ситуации работы установки, например, при разрушении лопатки одного двигателя с последующим частичным или полным разрушением двигателя в этом случае велика вероятность выхода из строя соседних двигателей и их повреждения осколками разрушенной установки.

В случае если многослойные экраны установлены от оси двигателя на расстоянии, меньшем максимального поперечного размера кожуха двигателя, то уменьшается надежность работы станции, а если больше двух максимальных поперечных размеров кожуха двигателя, то снижается эффективность станции, в том числе и из-за неоправданно увеличенных коммуникаций и систем управления.

Максимальная высота многослойного экрана может выбираться различной в зависимости от компоновки станции, а именно, если в здании предусмотрен ремонтный отсек и возможность использования находящегося в здании одного (общего) крана для подачи газотурбинных установок в ремонтный отсек одним этим краном, то максимальная высота многослойных экранов выбирается исходя из возможности осуществления данной операции.

В качестве примера работы станции рассматривается вариант, когда одна из сторон многослойного экрана 8 примыкает непосредственно к стене здания 1 и из четырех газотурбинных установок 2 две в качестве агрегата 7 полезной нагрузки оборудованы электрогенераторами 13, а две нагнетателями 14 газа, например, газоперекачивающими центробежными насосами. Такое сочетание агрегатов позволяет станции бесперебойно работать в автономном режиме за счет поэтапного включения отдельных установок, т.е. полностью обеспечить станцию электроэнергией при отсутствии централизованного электроснабжения.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к созданию газотурбинных энергетических станций, предназначенных для выработки электроэнергии, газоперекачки и получения тепла, в том числе в отдаленных регионах и в полевых условиях. Газотурбинная энергетическая станция содержит здание, размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки. Каждая газотурбинная установка выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством, и агрегата полезной нагрузки. В здании, по меньшей мере, с одной стороны каждой газотурбинной установки установлен многослойный экран, выполненный в виде вертикальной стенки, расположенной параллельно оси двигателя. Расстояние от экрана до оси двигателя смежной с ним газотурбинной установки составляет от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров кожуха двигателя. Длина экрана составляет не менее осевого размера газотурбинной установки, а высота - не менее 1,2 максимального поперечного размера кожуха двигателя. Изобретение позволяет повысить надежность работы газотурбинной энергетической станции. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газотурбинная энергетическая станция, содержащая здание и размещенные в нем параллельно на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, две газотурбинные установки, каждая из которых выполнена в виде последовательно расположенных входного воздуховода, заключенного в кожух газотурбинного двигателя с выхлопным устройством и агрегата полезной нагрузки, отличающаяся тем, что в здании, по меньшей мере, с одной стороны каждой газотурбинной установки установлен многослойный экран, выполненный в виде вертикальной стенки, расположенной параллельно оси двигателя, причем расстояние от экрана до оси двигателя смежной с ним газотурбинной установки составляет от 1,0 до 2,0 максимальных поперечных размеров кожуха двигателя, длина экрана составляет не менее осевого размера газотурбинной установки, а высота - не менее 1,2 максимального поперечного размера кожуха двигателя.

2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки выполнен в виде электрогенератора.

3. Станция по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один агрегат полезной нагрузки выполнен в виде нагнетателя газа.

4. Станция по п.1, отличающаяся тем, что многослойный экран содержит наружные слои, выполненные в виде перфорированных металлических листов, между которыми расположен слой из железобетона, отделенный от наружных слоев слоями шумопоглащающего материала.

5. Станция по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть многослойного экрана содержит дополнительные слои в виде броневых панелей, расположенных между слоем из железобетона и слоями из шумопоглащающего материала.

6. Станция по п.1, отличающаяся тем, что оси двигателей газотурбинных установок расположены в одной горизонтальной плоскости.