МАСЛОСИСТЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2014 года по МПК F02C7/06 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к маслосистеме энергетической газотурбинной установки (ЭГТУ), применяемой на газоперекачивающих и электрических станциях для привода различных агрегатов (насосов, газовых и воздушных компрессоров, электрогенераторов).

Известна маслосистема энергетической газотурбинной установки, содержащая устройства для подачи и откачки масла из масляных полостей опорных подшипников роторов турбокомпрессора и свободной турбины. Устройство для откачки масла из масляных полостей свободной турбины включает в себя дренажную емкость, сообщенную с всасывающими магистралями откачивающих насосов с приводом от турбокомпрессора, и магистраль суфлирования через нормально открытый запорный клапан (см. патент РФ №2277175, МПК F02C 7/06, опубл. 27.05.2006 г.).

В известной маслосистеме устройство для откачки масла из масляных полостей подшипниковых опор ротора силовой турбины содержит единую дренажную емкость для обеих масляных полостей и дополнительный откачивающий насос с электроприводом, включающийся в работу при ее переполнении.

При работе энергетической установки давление воздуха в масляных полостях подшипниковых опор ротора силовой турбины значительно различается из-за разных протечек в них через воздушные уплотнения. В результате воздух имеет возможность через единую дренажную емкость перетекать из масляной полости опорного подшипника, где его давление выше, в масляную полость другого опорного подшипника, где его давление ниже, что приведет к нарушению работы откачивающих насосов, работающих на масловоздушной эмульсии и рассчитанных изначально на определенный запас по производительности. Нарушение работы откачивающих насосов приведет к переполнению дренажной емкости и к необходимости включать в работу дополнительный откачивающий насос с электрическим приводом, что снижает надежность работы маслосистемы ЭГТУ.

Разобщенность между собой магистралей подачи масла в масляные полости подшипниковых опор роторов турбокомпрессора и силовой турбины не позволяет в случае отказа в работе одного из нагнетающих насосов, например нагнетающего насоса силовой турбины с электроприводом, обеспечить подачу масла в нее от другого нагнетающего насоса с приводом от турбокомпрессора, что также снижает надежность работы маслосистемы энергетической установки.

Задачей изобретения является предотвращение нарушения работы откачивающих насосов путем исключения перетекания воздушных потоков между масляными полостями опорных подшипников роторов турбокомпрессора и свободной турбины.

Указанная задача решается тем, что в маслосистеме энергетической газотурбинной установки, содержащей устройства для подачи и откачки масла из масляных полостей опорных подшипников роторов турбокомпрессора и свободной турбины, причем устройство для откачки масла из масляных полостей свободной турбины включает в себя дренажную емкость, сообщенную с всасывающими магистралями откачивающих насосов с приводом от турбокомпрессора, и магистраль суфлирования через нормально открытый запорный клапан, согласно изобретению дренажная емкость выполнена в виде двух изолированных друг от друга полостей, каждая из которых сообщена с масляной полостью только одной из подшипниковых опор свободной турбины и подключена к одному из откачивающих насосов, снабжена отдельной магистралью суфлирования, подведенной на вход запорного клапана, а в устройстве подачи масла напорные магистрали нагнетающих насосов турбокомпрессора и свободной турбины объединены между собой. Кроме того, отдельные магистрали суфлирования полостей дренажной емкости снабжены жиклерами и подключены параллельно к единому запорному клапану.

Использование автономных дренажных емкостей для каждой масляной полости подшипниковой опоры ротора свободной турбины позволяет практически исключить перетечку воздушных потоков из одной масляной полости в другую, поскольку перетечками воздуха по суфлирующим магистралям можно пренебречь (проходное сечение магистралей суфлирования дренажной емкости на два порядка меньше проходного сечения всасывающих магистралей откачивающих насосов). Изобретение предотвращает разбалансировку в работе откачивающих насосов свободной турбины и исключает переполнение дренажной емкости, что позволит отказаться от использования в устройстве для откачки масла из масляных полостей свободной турбины от дополнительного откачивающего насоса с электрическим приводом.

Объединение между собой напорных магистралей нагнетающих насосов турбокомпрессора и свободной турбины позволит исключить поломку энергетической установки в случае отказа любого из нагнетающих насосов (силовой турбины или турбокомпрессора), так как позволяет обеспечить маслопитание турбокомпрессора и свободной турбины, хотя и с пониженным уровнем давления подачи масла (в пределах допустимой нормы).

Маслосистема ЭГТУ включает в себя расходный маслобак 1, масляные полости подшипниковых опор роторов турбокомпрессора и свободной турбины, соответственно 2, 3 и 4. На коробке приводов 5 с приводом от ротора турбокомпрессора установлены: откачивающий насос 6, нагнетающий насос 7 и два откачивающих насоса 8, 9, входы в которые подключены к нижней части полостей 10 и 11 дренажной емкости 12. Масляные полости 3 и 4 свободной турбины через всасывающие магистрали 13 и 14 сообщены с верхней частью полостей 10 и 11 дренажной емкости 12. Полости 10, 11 имеют индивидуальные магистрали суфлирования, соответственно 15 и 16, снабженные жиклерами 17 и 18. Магистрали суфлирования 15 и 16 на выходе объединены в единую магистраль 19, которая подведена ко входу нормально открытого управляемого запорного клапана 20. Маслосистема ЭГТУ имеет и второй нагнетающий насос 21 с электрическим приводом. Напорные магистрали 22 и 23 нагнетающих насосов 7 и 21 объединены и сообщены через магистраль 24 с полостью управления запорного клапана 20.

По команде на запуск ЭГТУ одновременно включаются в работу нагнетающие насосы 7 и 21. Производительность нагнетающего насоса 7 растет постепенно - по мере раскрутки ротора турбокомпрессора, а нагнетающий насос 21 с электроприводом включается в работу мгновенно и в основном обеспечивает маслопитание установки на этом режиме. По мере раскрутки роторов турбокомпрессора и свободной турбины нагнетающий насос 21 может быть отключен и маслопитание установки будет обеспечиваться только нагнетающим насосом 7 с приводом от ротора турбокомпрессора, но при останове ЭГТУ может быть снова включен из-за того, что выбег свободной турбины больше, чем выбег турбокомпрессора, и нельзя подшипниковые опоры свободной турбины оставлять без смазки при продолжающемся вращении ротора свободной турбины (под действием инерции приводного агрегата).

При работе нагнетающих насосов 7 и 21 масло по напорным магистралям 22 и 23 поступает к форсункам масляных полостей 2, 3 и 4, а по магистрали 24 - в полость управления запорного клапана 20, который закрывается, перекрывая доступ атмосферного воздуха в полости 10 и 11 дренажной емкости 12.

Отработанное масло из масляных полостей 3, 4 свободной турбины по всасывающим магистралям 13 и 14 через изолированные друг от друга замкнутые полости 10 и 11 поступает на вход откачивающих насосов 8 и 9, которые переправляют его в расходный маслобак 1 для повторного использования. Из масляных полостей 2 турбокомпрессора отработанное масло переправляется в расходный маслобак 1 откачивающим насосом 6.

Наличие в магистралях суфлирования 15, 16 двух жиклеров 17 и 18, принимая во внимание их низкую пропускную способность, исключает перетечки воздушных потоков между полостями 10, 11 дренажной емкости 12, что обеспечивает надежную работу откачивающих насосов 8, 9.

При останове ЭГТУ снижается давление масла на выходе нагнетающего насоса 7, а затем и 21, следовательно, и в полости управления запорного клапана 20, который открывается, сообщив полости 10 и 11 с атмосферой и обеспечив слив в них остатков масла из масляных полостей 3, 4 силовой турбины, которые удаляются из дренажной емкости 12 через сливные краны при последующем техническом обслуживании ЭГТУ.

Осуществление изобретения позволит повысить надежность работы маслосистемы ЭГТУ и установки в целом.

Маслосистема энергетической газотурбинной установки (ЭГТУ) относится к области двигателестроения, а именно к маслосистемам ЭГТУ, применяемым на газоперекачивающих и электрических станциях для привода различных агрегатов (насосов, газовых и воздушных компрессоров, электрогенераторов и т.п.). Характерной особенностью предложенной ЭГТУ является использование автономных дренажных емкостей для каждой масляной полости свободной турбины, подключенных к индивидуальному насосу откачки, что позволит исключить в системе откачки масла разбалансировку в работе насосов, вызванную перетечками воздушных потоков из одной масляной полости в другую через объединенную дренажную полость. Изобретение позволит отказаться от использования дополнительно откачивающего насоса с электроприводом, а объединение между собой напорных магистралей нагнетающих насосов в системе подачи масла позволит повысить надежность работы ЭГТУ в случае поломки одного из нагнетающих насосов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Маслосистема энергетической газотурбинной установки, содержащая устройства для подачи и откачки масла из масляных полостей опорных подшипников роторов турбокомпрессора и свободной турбины, причем устройство для откачки масла из масляных полостей свободной турбины включает в себя дренажную емкость, сообщенную с всасывающими магистралями откачивающих насосов с приводом от турбокомпрессора, и магистраль суфлирования через нормально открытый запорный клапан, отличающаяся тем, что дренажная емкость выполнена в виде двух изолированных друг от друга полостей, каждая из которых сообщена с масляной полостью только одной из подшипниковых опор свободной турбины и соединена с одним из откачивающих насосов, снабжена отдельной магистралью суфлирования, соединенной со входом запорного клапана, а в устройстве подачи масла напорные магистрали нагнетающих насосов турбокомпрессора и свободной турбины объединены между собой.

2. Маслосистема энергетической газотурбинной установки по п.1, отличающаяся тем, что отдельные магистрали суфлирования полостей дренажной емкости снабжены жиклерами и подключены параллельно к единому запорному клапану.