Силовая установка

 

Изобретение позволяет повысить экономичность установки путем увеличения утилизации тепла отработавших газов. В рубашке охлаждения выполнена воздушная полость, охватывающая цилиндры. Дополнительная паровая турбина (ПТ) 13 кинематически связана с турбокомпрессором (ТК) 6. Впускные патрубки обеих ПТ 11 и 13 подключены к парогенератору 9 через парораспределитель 18. Нагнетатель 19 кинематически связан с утилизационной ПТ 8 и подключен к воздуховоду (ВВ) 22. ВВ 22 через воздухораспределитель 23 подсоединен к воздушной полости рубашки охлаждения и к воздуховпускному отверстию ТК 6. Воздушная турбина 21 выполнена с возможностью подсоединения к ней вспомогательных агрегатов и установлена в ВВ 22. Воздухоохладитель 20 размещен между ней п нагнетателем . Такое выполнение установки позволяет регулировать наддув двигателя на всех режимах работы, снизить насосные потери двигателя, обеспечивает cтaбиv ьнoe охлаждение радиальной газовой турбины ТК 6 паром спаренной с ней на одной диске радиальной ПТ, способствует охлаждению воздуха, поступающего в наддувочный компрессор , обеспечивает стабильное охлаждение конденсатора и цилиндров двигателя, повышает степень утилизации энергии отработавших газов за счет получения пара более высоких параметров в парогенераторе . 1 з.п. ф-лы, I ил. S (Л со СП СО со .4 -2(5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М д ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4077394/25-06 (22) 16.06.86 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Волгоградский политехнический институт (72) М. С. Приходько, Г. Н. Злотин, В. В. Староверов, В. П. Андропов, Б. К. Балюк, К. А. Алякринский и М. С. Столбов (53) 621.43.052 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1129399, кл. F 02 G 5/02, 1983. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение позволяет повысить экономичность установки путем увеличения утилизации тепла отработавших газов. В рубашке охлаждения выполнена воздушная полость, охватывающая цилиндры. Дополнительная паровая турбина (ПТ) 13 кинематически связана с турбокомпрессором (ТК)

6. Впускные патрубки обеих ПТ 11 и 13 подключены к парогенератору 9 через парораспределитель 18. Нагнетатель 19 кинема„„SU„„1353914. А1

1 (51) 4 F 02 G 5 02 F 02.В 37 ОО тически связан с утилизационной ПТ 8 и подключен к воздуховоду (ВВ) 22. ВВ 22 через воздухораспределитель 23 подсоединен к воздушной полости рубашки охлаждения и к воздуховпускному отверстию ТК 6. Воздушная турбина 21 выполнена с возможностью подсоединения к ней вспомогательных агрегатов и установлена в ВВ 22. Воздухоохладитель 20 размещен между ней и нагнетателем. Такое выполнение установки позволяет регулировать наддув двигателя на всех режимах работы, снизить насосные потери двигателя, обеспечивает стабильное охлаждение радиальной газовой турбины ТК 6 паром спаренной с ней на одной диске радиальной ПТ, способствует охлаждению воздуха, поступающего в наддувочный компрессор, обеспечивает стабильное охлаждение конденсатора и цилиндров двигателя, повышает степень утилизации энергии отработавших газов за счет получения пара более высоких параметров в парогенераторе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1353914

Изобретение относится к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания с утилизацией тепла отработавших газов.

Целью изобретения является повышение экономичности путем увеличения утилизации тепла отработавших газов.

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Силовая установка содержит двигатель

1 внутреннего сгорания с внешним охлаждением сжатым воздухом, имеющий по меньшей мере один цилиндр 2 с крышкой

2 и кожух 4, охватывающий цилиндр 2 и образующий воздушную полость рубашки охлаждения. Газовая турбина 5 трубокомпрессора 6 наддува подключена к выпускному патрубку 7 двигателя 1. Утилизационная паротурбинная установка 8 содержит парогенератор 9, которой установлен в магистрали 10 выпуска отработавших газов газовой турбины 5 турбокомпрессора 6, и утилизационную паровую турбину 11, которая связана своим валом с коленчатым валом двигателя 1 через передачу 12, например клиноременную. Турбокомпрессор 6 наддува кинематически связан с дополнительной паровой турбиной 13, колесо которой расположено на одном диске с газовой турбиной 5.

Обе паровые турбины соединены с парогенератором 9, который подключен подводящим 14 и отводящим 15 трубопроводами к водяной рубашке, образованной каналами

16, расположенными в крышке 3 цилиндра и снабжен отводящим трубопроводом 17. Парораспределитель 18 выполнен в виде перепускного канала с автоматическим вентилем. На валу утилизационной паровой турбины 11 установлен нагнетатель 19, соединенный через воздухоохладитель 20 с воздушной турбиной 21, выполненной с возможностью подсоединения к ней вспомогательных агрегатов. Эти элементы установлены последовательно в воздуховоде 22, связывающем нагнетатель 19 с воздухораспределителем 23. Последний при помощи трубопровода 24 подключен к воздушной полости охлаждения цилиндра 2 через конденсатор

25 паротурбинной установки 8, а при помоц;и трубопровода 26 подключен к воздуховпускному отверстию компрессора 27 турбокомпрессора 6 и через него к всасывающей магистрали двигателя 1. Утилизационная паровая турбина 11 может быть выполнена многоступенчатой по меньшей мере двухступенчатой и разделена на отсеки высокого и низкого давления, и выпускное отверстие дополнительной паровой турбины 13 может быть подключено при помощи паропровода 28 к стыку между ее отсеками.

Установка работает следующим образом.

На номинальном режиме работы двигателя спаренные газовая 5 и паровая 13 радиальные турбины турбокомпрессора 6 работают с неполной нагрузкой турбины 13 по пару и обеспечивают более высокий наддув двигателя 1, чем одна газовая турбина 5.

При этом большая часть перегретого пара с помощью парораспределителя 18 подается на утилизационную паровую турбину 11, вращающую нагнетатель 19 и предающую избыточную мощность на коленчатый вал двигателя 1 через передачу 12, например клиноременную На вторую ступень (пониженного давления) утилизационной турбины 11 поступает также пар по паропроводу 28 из радиальной турбины 13. На максимальных режимах регулирование наддува производится не перепуском газа мимо газовой турбины 5, как это часто практикуется, а перепуском части перегретого пара на утилизационную паровую турбину 11 с помощью парораспределителя 18.

При работе двигателя на частичных нагрузках, при недостаточном его наддуве увеличивается подача пара на радиальную тур2О бину 13, которая вместе со спаренной газовой турбиной 5 обеспечивает неоходимый наддув двигателя 1, позволяющий поддерживать практически постоянную мощность.

Этому способствует и работа компрессора

27 турбокомпрессора 6 на воздухе, охлаждаемом в воздушной турбине 21 (турбодетандере) и подаваемом по трубопроводу

26.

Часть охлажденного воздуха после воздушной турбины 21 через воздухораспредеЗ0 литель 23 отбирается для охлаждения конденсатора 25 паротурбинной установки 8 и подается в кожух 4 воздушной полости рубашки охлаждения цилиндров 2 двигателя 1.

Для охлаждения наиболее теплонапряженных деталей верхней части цилиндра 2 и его

3 крышки 3 из парогенератора 9 подается по трубопроводу 14 насыщенный пар, который пропускается по каналам 16 и отводится по трубопроводу 15 опять в парогенератор 9 для дальнейшего перегрева.

Такое устройство установки позволяет регулировать наддув двигателя на всех режимах работы за счет перепуска от парогенератора на спаренную с газовой радиальную паровую турбину турбокомпрессора или на силовую утилизационную паровую турби4 ну, а также снизить насосные потери двигателя за счет привода наддувочного компрессора от спаренных на одном диске газовой и паровой радиальных турбин. Кроме того, такое выполнение установки обеспечивает стабильное охлаждение радиальной газоg0 вой турбины турбокомпрессора паром спаренной с ней на одном диске радиальной паровой турбины и способствует охлаждению воздуха, поступающего в наддувочный компрессор, за счет применения в установке воздушной турбины (турбодетандера), а также обеспечивает стабильное охлаждение конденсатора и цилиндров двигателя воз духом, охлажденным в турбодетандере и позволяет повысить степень утилизации энер1353914

Формула изобретения

Составитель М. Файн

Редактор Л. Лангазо Текред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5325/30 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д, 4 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гии отработавших газов за счет получения пара более высоких параметров в парогенераторе.

i. Силовая установка, содержашая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува, рубашкой охлаждения цилиндров и крышкой, утилизационную паровую турбину, которая кинематически связана с валом двигателя и подключена к парогенератору, установленному в магистрали выпуска отработавших газов турбокомпрессора и подсоединенному к водяной полости рубашки, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения утилизации тепла отработавших газов, она снабжена дополнительной паровой турбиной, воздушной турбиной, нагнетателем, парораспределителем, воздухораспределителем и воздуховодом, а в рубашке охлаждения выполнена воздушная полость, охватывающая цилиндры, причем дополнительная паровая турбина кинематически связана с турбокомпрессором, впускные патрубки обеих паровых турбин подключены к парогенератору через парораспределитель. нагнетатель кинематически связан с утилизационной паровой турбиной и подключен к воздуховоду, последний через воздухораспределитель подсоединен к воздушной полости рубашки охлаждечия и к воздуховпускному отверстию турбокомпрессора, воздушная турбина выполнена с возможностью подсоединения к ней вспомогательных агрегатов и установлена в воздуховоде, а воздухоохладитель размешен между ней и

15 нагнетателем.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что утилизационная паровая турбина разделена на отсеки высокого и низкого давления и выпускное отверстие дополнительной паровой турбины подключено к стыку

2О между отсеками утилизационной паровой турбины.