Система защиты для воздухозаборника газовой турбины и газотурбинная установка Российский патент 2020 года по МПК F02C7/55 B01D46/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты выполнения изобретения, описанного в данном документе, относятся к системам защиты для воздухозаборников газовых турбин и к газотурбинным установкам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Газовая турбина содержит часть для впуска воздуха, который используется в качестве оксиданта для топлива в камере или камерах сгорания турбины.

Газотурбинная установка обычно содержит воздухозаборную секцию для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины.

Воздухозаборная секция обычно содержит систему защиты, предотвращающую попадание крупных частиц мусора во впуск газовой турбины и повреждение турбины.

Следует отметить, что газовые турбины, применяемые в нефтегазовой отрасли, являются очень дорогостоящими, поэтому важно не допустить их повреждений.

Система защиты для газовой турбины известна из заявки US 2015/0089908 А1 на патент США.

В данном документе описана конструкция системы защиты и ее экранные компоненты. Согласно решению, предложенному в данном документе, система защиты закреплена (например, приварена) внутри воздухозаборной секции, а экранные компоненты прикреплены (например, приварены) к рамам системы защиты.

В данном документе не рассматривается проблема технического обслуживания системы защиты, в частности, ремонт экранных компонентов, поврежденных частицами мусора.

Исходя из устройства и конструкции такой системы защиты и ее экранных компонентов, предполагается, что такой ремонт требует определенной экспертной оценки и занимает много времени. Во время выполнения ремонта системы защиты газовая турбина должна быть остановлена; соответственно, продолжительное время ремонта приводит к длительному простою газотурбиной установки, что связано с большими денежными затратами, учитывая нефтегазовую отрасль.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, в целом есть потребность в усовершенствовании систем защиты воздухозаборников газовых турбин.

Первые варианты выполнения рассматриваемого в данной заявке изобретения относятся к системам защиты воздухозаборников газовых турбин.

Согласно первым вариантам выполнения система защиты содержит экранный узел, который содержит каркас, имеющий соединительную часть для обеспечения установки указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов, прикрепленных к каркасу с возможностью отсоединения.

Вторые варианты выполнения настоящего изобретения относятся к газотурбинным установкам.

Согласно вторым вариантам выполнения газотурбинная установка содержит газовую турбину и систему защиты воздухозаборника газовой турбины; система защиты содержит экранный узел, который содержит каркас, имеющий соединительную часть для обеспечения установки указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов, прикрепленных к каркасу с возможностью отсоединения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, которые включены в данную заявку, составляют неотъемлемую часть настоящего описания, иллюстрируют типовые варианты выполнения настоящего изобретения и вместе с подробным описанием поясняют указанные варианты выполнения.

На чертежах:

Фиг. 1 схематично изображает вариант выполнения газотурбиной установки, содержащей систему защиты,

Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии варианта выполнения экранного узла,

Фиг. 3 изображает частичный вид в аксонометрии варианта выполнения экранного узла (показанного на Фиг. 2) без экранных компонентов, и

Фиг. 4 изображает конструкцию варианта выполнения системы защиты с экранным узлом, изображенным на Фиг. 2, который представляет собой коленчатый узел подачи воздухозаборной секции, предназначенный для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Следующее описание типовых вариантов выполнения приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Следующее описание не ограничивает настоящее изобретение. Объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.

Используемые в тексте данного описания фразы «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в отношении какого-либо варианта выполнения, относятся по меньшей мере к одному варианту выполнения настоящего изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте выполнения» или «во варианте выполнения», используемые в разных местах описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Более того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут сочетаться любым подходящим образом в одном или более вариантах выполнения.

Вариант выполнения газотурбинной установки, представленной на Фиг. 1, в целом обозначен как 1.

Газотурбинная установка 1 содержит газовую турбину 2 и по меньшей мере воздухозаборную секцию для подачи воздуха в воздухозаборник газовой турбины 2 (смотри стрелки на чертеже). Согласно данному варианту выполнения воздухозаборная секция содержит по меньшей мере узел 3 фильтрации, узел 4 глушителя и узел 5 подачи; воздух поступает в узел 3 фильтрации и сначала протекает через узел 3, затем через узел 4 глушителя и, наконец, через узел 5 подачи, выходит из узла 5 и поступает во впуск газовой турбины 2.

Узел 3 фильтрации предназначен для фильтрации воздуха.

Узел 4 глушителя предназначен для уменьшения уровня шума.

Узел 5 подачи предназначен для обеспечения подачи воздуха.

Как правило, газотурбинная установка содержит газовую турбину, а также системы, узлы и устройства, соединенные непосредственно или через промежуточные элементы с газовой турбиной.

В установке, изображенной на Фиг. 1, узел 5 подачи содержит систему защиты, содержащую экранный узел 6; система защиты предотвращает, например, попадание мусора из шумопоглощающих панелей узла 4 глушителя во впуск газовой турбины 2.

Узел 5 подачи, а именно, вариант выполнения с системой защиты, содержит корпус 50, в котором выполнено воздуховпускное отверстие 51, воздуховыпускное отверстие 52 и воздуховод 53, обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия 51 и воздуховыпускного отверстия 52, а также экранный узел 6.

Согласно данному варианту выполнения корпус 50 имеет коленчатую форму.

Согласно данному варианту выполнения экранный узел 6 расположен у воздуховпускного отверстия 51.

Экранный узел 6 может иметь конструкцию, показанную на Фиг. 2 и 3. На Фиг. 2 и 3 экранный узел в целом обозначен как 100.

Экранный узел 100 содержит каркас и несколько экранных компонентов (например, от двух до двенадцати), прикрепленных к указанному каркасу. В частности, каркас представляет собой несущий каркас, а точнее самонесущий каркас. В частности, экранные компоненты представляют собой экранные панели (обозначенные на Фиг. 2 как 130 и 140).

Каркас экранного узла 100 имеет по меньшей мере одну соединительную часть, обеспечивающую возможность присоединения экранного узла 100 к одному или нескольким другим компонентам газотурбинной установки, например, установки 1, показанной на Фиг. 1. Соединительная часть может представлять собой фланец (обозначенный как 150 на Фиг. 2), а именно, соединительный фланец.

Преимущественно обеспечена возможность легкого прикрепления и отсоединения каркаса, т.е. указанный каркас установлен с возможностью отсоединения; для этого могут быть использованы винты и/или болты.

Преимущественно экранные компоненты выполнены с возможностью легкого прикрепления и отсоединения, т.е. установлены с возможностью отсоединения; для этого могут быть использованы винты и/или болты.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 каркас содержит фланец 150, первую раму 110 и вторую раму 120, при этом обе рамы прикреплены к фланцу 150. Рама 110 прикреплена непосредственно к фланцу 150. Вторая рама 120 прикреплена к фланцу 150 с помощью промежуточных элементов; в частности, рама 120 прикреплена к фланцу 150 с помощью набора соединительных балок 160. Таким образом, первая рама 110 и вторая рама 120 соединены друг с другом с помощью промежуточных элементов.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 первая рама 110 имеет прямоугольную форму и состоит из комбинации, включающей четыре внешние балки 111 (скрепленные вместе) и набор поперечных балок 112; вторая рама 120 имеет прямоугольную форму и состоит из комбинации, включающей четыре внешние балки 121 (скрепленные вместе) и набор поперечных балок 122; первая рама 110 и вторая рама 120 являются одинаковыми.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 вторая рама 120 смещена относительно первой рамы 110 как в поперечном, так и в продольном направлении. В частности, учитывая направление потока воздуха, первая рама 110 является передней рамой, а вторая рама 120 является задней рамой. В частности, первая рама 110 является верхней рамой, а вторая рама 120 является нижней рамой.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 первые экранные панели 130 (согласно данному варианту выполнения - пять панелей) расположены рядом друг с другом; в частности, каждая из указанных панелей с возможностью отсоединения прикреплена к первой раме 110 (с помощью внешних балок 111 и/или поперечных балок 112) независимо от других панелей.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 вторые экранные панели 140 (согласно данному варианту выполнения - пять панелей) расположены рядом друг с другом; в частности, каждая из указанных панелей с возможностью отсоединения прикреплена ко второй раме 120 (с помощью внешних балок 121 и/или поперечных балок 122) независимо от других панелей.

При таком расположении рам 110 и 120 вторые экранные панели 140 смещены относительно первых экранных панелей 130 как в поперечном, так и продольном направлении.

Преимущественно все экранные панели 130 и 140 выполнены с возможностью отсоединения от рам каркаса и прикрепления к указанным рамам (с помощью винтов и/или болтов), когда каркас установлен; как объяснено далее, для обеспечения возможности сборки и демонтажа может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие в каркасе и по меньшей мере один люк в корпусе.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 2 экранные компоненты представляют собой экранные панели (обозначенные как 130 и 140), которые содержат прямоугольную внешнюю раму (обозначенную как 131 и 141) и прямоугольную часть из проволочной сетки (обозначенную как 132 и 142), прикрепленную к внешней раме.

Преимущественно внешняя рама экранных компонентов предназначена для обеспечения прикрепления экранного компонента к каркасу, в частности к раме или рамам каркаса.

Преимущественно все экранные компоненты являются одинаковыми.

На Фиг. 4 изображен узел 200 подачи, который аналогичен узлу 5 подачи, представленному на Фиг. 1, и также содержит систему защиты, содержащую экранный узел 100, изображенный на Фиг. 2 и 3.

Узел 200 подачи, а именно вариант выполнения с системой защиты содержит корпус 250, в котором выполнено воздуховпускное отверстие 251, воздуховыпускное отверстие 252 и воздуховод 253, обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия 251 и воздуховыпускного отверстия 252, а также экранный узел 100. В частности, корпус 250 имеет коленчатую форму.

Каркас экранного узла 100 прикреплен с возможностью отсоединения (например, с помощью винтов и/или болтов) к фланцу 255 воздуховпускного отверстия 251; например, согласно альтернативному варианту выполнения каркас экранного узла 100 может быть прикреплен с возможностью отсоединения к фланцу 256 (не показан) воздуховыпускного отверстия 252.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 4 фланец 150 экранного узла 100 установлен между фланцем 255 на впуске узла 200 подачи и фланцем на выпуске узла глушителя.

Согласно варианту выполнения на Фиг. 4 в корпусе 250 выполнен смотровой люк 254. Люк в корпусе может использоваться не только для проверки состояния экранных компонентов, но и для выполнения замены (или ремонта) указанных компонентов в случае повреждения. Люк в корпусе может быть достаточно большим, чтобы оператор мог полностью или частично проникнуть в корпус. В целях безопасности настоятельно рекомендуется не открывать люк в корпусе и тем более не проникать (полностью или частично) в указанный корпус во время работы газовой турбины.

Группа изобретений относится к системам защиты для воздухозаборников газовых турбин и к газотурбинным установкам. Система защиты для воздухозаборника газовой турбины содержит экранный узел (100). Экранный узел (100) содержит каркас (110, 120, 160) и один или более экранных компонентов (130, 140). Каркас (110, 120, 160) имеет соединительную часть (150), предназначенную для обеспечения прикрепления каркаса с возможностью отсоединения. Экранные компоненты (130, 140) прикреплены с возможностью отсоединения от каркаса (110, 120, 160). Каркас содержит первую раму (110) и вторую раму (120). Первая рама (110) непосредственно прикреплена к соединительной части (150), а вторая рама (120) прикреплена к соединительной части (150) при помощи набора соединительных балок (160) с обеспечением тем самым опосредованного соединения первой и второй рам (110, 120) друг с другом. Экранный узел (100) содержит первые экранные компоненты (130), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от первой рамы (110) независимо от других компонентов, и вторые экранные компоненты (140), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от второй рамы (120) независимо от других компонентов. Вторые экранные компоненты (140) смещены относительно указанных первых экранных компонентов (130) как в поперечном, так и в продольном направлении. Раскрыта газотурбинная установка. Технический результат заключается в повышении качества технического обслуживания системы защиты для воздухозаборника газовой турбины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система защиты для воздухозаборника газовой турбины, содержащая экранный узел (100), который содержит каркас (110, 120, 160), имеющий соединительную часть (150), предназначенную для обеспечения прикрепления указанного каркаса с возможностью отсоединения, и один или более экранных компонентов (130, 140), прикрепленных с возможностью отсоединения от каркаса (110, 120, 160), причем каркас содержит первую раму (110) и вторую раму (120), при этом первая рама (110) непосредственно прикреплена к указанной соединительной части (150), а вторая рама (120) прикреплена к соединительной части (150) при помощи набора соединительных балок (160) с обеспечением тем самым опосредованного соединения первой и второй рам (110, 120) друг с другом, при этом экранный узел (100) содержит первые экранные компоненты (130), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от первой рамы (110) независимо от других компонентов, и вторые экранные компоненты (140), которые расположены рядом друг с другом и каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения от второй рамы (120) независимо от других компонентов, причем указанные вторые экранные компоненты (140) смещены относительно указанных первых экранных компонентов (130) как в поперечном, так и в продольном направлении.

2. Система по п. 1, в которой указанная соединительная часть представляет собой фланец (150).

3. Система по п. 1 или 2, содержащая корпус (250), в котором выполнено воздуховпускное отверстие (251), воздуховыпускное отверстие (252) и воздуховод (253), обеспечивающий проточное сообщение воздуховпускного отверстия (251) и воздуховыпускного отверстия (252).

4. Система по п. 3, в которой указанный каркас (110, 120, 160) с возможностью отсоединения прикреплен к фланцу (255) указанного воздуховпускного отверстия или к фланцу (256) указанного воздуховыпускного отверстия.

5. Система по п. 3 или 4, в которой в указанном корпусе (250) выполнен смотровой люк (254).

6. Система по любому из пп. 3-5, в которой указанный корпус (250) имеет коленчатую форму.

7. Система по любому из пп. 3-6, в которой указанное воздуховпускное отверстие (51, 251) выполнено с возможностью проточного сообщения с узлом (4) глушителя газовой турбины (2).

8. Система по любому из пп. 3-7, в которой указанное воздуховыпускное отверстие (52, 252) выполнено с возможностью проточного сообщения с воздухозаборником газовой турбины (2).

9. Система по любому из пп. 1-8, в которой указанный или каждый экранный компонент (130, 140) содержит внешнюю раму (131, 141) и проволочную сетку (132, 142), прикрепленную к указанной внешней раме (131, 141), причем внешняя рама (131, 141) выполнена с возможностью установки экранного компонента (130, 140).

10. Система по любому из пп. 1-9, в которой указанный или каждый экранный компонент (130, 140) выполнен с возможностью установки и демонтажа, когда каркас (110, 120, 160) установлен.

11. Газотурбинная установка (1), содержащая газовую турбину (2) и систему (5) защиты для воздухозаборника газовой турбины (2), выполненную по любому из пп. 1-10.