Валопровод газотурбинной энергоустановки

 

Валопровод газотурбинной энергоустановки передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору содержит вал, присоединенный с одной стороны к ротору силовой турбины, а с другой - к ротору электрогенератора. Вал размещен внутри полости, омываемой с внешней стороны потоком горячих газов, поступающих из силовой турбины в атмосферу. Валопровод снабжен расположенными в полости соосными валу обечайками внутренней и внешней, образующими между собой внешний кольцевой канал и внутреннюю кольцевую полость между валом и внутренней обечайкой. С торца, обращенного к силовой турбине, внешний кольцевой канал и внутренняя кольцевая полость соединены между собой. С торца, обращенного к электрогенератору, внешний кольцевой канал подключен через ресивер к источнику охлаждающего воздуха. Внутренняя кольцевая полость соединена с атмосферой. Внешняя обечайка с одной стороны жестко прикреплена к корпусу силовой турбины, а с другой соединена с ресивером, который шарнирно соединен с задней стенкой газосборника. Изобретение позволяет повысить надежность газотурбинной установки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области промышленного производства электроэнергии, преимущественно посредством газотурбинного привода электрогенератора.

Известен валопровод передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору, содержащий вал. проходящий внутри полости. омываемой с внешней стороны потоком отработавших в силовой турбине горячих газов (см. например, "Газотурбинная энергоустановка" патент RU 2135782 C1, МПК F 01 D 25/24, 1999). Известен также валопровод газотурбинной энергоустановки передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору, содержащий вал, присоединенный с одной стороны к ротору силовой турбины, а с другой - к ротору электрогенератора и размещенный внутри полости, омываемой с внешней стороны потоком горячих газов, поступающих из силовой турбины и сбрасываемых через газосборник в атмосферу (см. "Газотурбинные установки, атлас конструкций и схем", под ред. Л А Шубенко-Шубина М.: Машиностроение, 1976 г.. с.85-86).

Недостатком известных технических решений является высокая температура вала передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору вследствие теплоотдачи от отработавших горячих газов, омывающих с внешней стороны полость, внутри которой проходит вал передачи мощности. Нагрев вала приводит к тепловому расширению вала и, как следствие, к разрушению переднего подшипника электрогенератора из-за наползания ротора на вкладыш подшипника скольжения, в результате чего снижается надежность энергоустановки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности газотурбинной энергоустановки путем снижения температуры вала передачи мощности к электрогенератору и уменьшения вследствие этого перемещения ротора в подшипнике электрогенератора.

Поставленная задача достигается за счет того, что валопровод газотурбинной энергоустановки передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору содержит вал. присоединенный с одной стороны к ротору силовой турбины, а с другой - к ротору электрогенератора и размещенный внутри полости, омываемой с внешней стороны потоком горячих газов, поступающих от силовой турбины и сбрасываемых через газосборник в атмосферу. Согласно изобретению водопровод снабжен расположенными в полости соосными валу внутренней и внешней обечайками, образующими между собой внешний кольцевой канал и внутреннюю кольцевую полость между валом и внутренней обечайкой, при этом с торца, обращенного к силовой турбине, внешний кольцевой канал и внутренняя кольцевая полость соединены между собой, с торца, обращенного к электрогенератору, внешний кольцевой канал подключен через ресивер к источнику охлаждающего воздуха, а внутренняя кольцевая полость соединена с атмосферой. Внешняя обечайка со стороны силовой турбины прикреплена к корпусу силовой турбины, а со стороны электрогенератора прикреплена к ресиверу, шарнирно соединенному с задней стенкой газосборника.

Кроме того, поставленная задача решается за счет того, что внешняя обечайка с наружной стороны покрыта теплоизолирующим материалом. Поставленная задача решается также за счет того, что источником сжатого воздуха является вентилятор газотурбинной установки. В устройстве согласно изобретению, благодаря эффективному охлаждению валопровода передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору, тепловое расширение вала становится незначительным, что предотвращает его негативное воздействие на подшипник электрогенератора.

На фиг.1 представлен фрагмент общего вида газотурбинной энергоустановки. На фиг.2 - общий вид предлагаемого валопровода.

Валопровод 1 газотурбинной энергоустановки передачи мощности от силовой турбины 5 к электрогенератору 15 содержит вал 2, присоединенный с одной стороны к ротору 3 силовой турбины 5, а с другой - к ротору 4 электрогенератора 15. Вал 2 размещен внутри полости 6, омываемой с внешней стороны потоком горячих газов, поступающих из силовой турбины 5 и сбрасываемых в атмосферу через газосборник 7.

Вал 2 со стороны ротора 3 силовой турбины 5 соединяется с последним с помощью полумуфты 8, а со стороны ротора 4 электрогенератора 15 полумуфтой, допускающими определенное взаимное осевое перемещение ротора 4 относительно вкладыша подшипника скольжения 10 электрогенератора 15. Ротор 4 электрогенератора 15 опирается на передний 10 и задний 11 подшипники скольжения.

Вал 2 заключен между двумя соосными ему обечайками, внутренней 12 и внешней 13, образующими между собой внешний кольцевой канал 14 и внутреннюю кольцевую полость 6 между валом 2 и внутренней обечайкой 12. С торца, обращенного к силовой турбине 5, внешний кольцевой канал 14 и внутренняя кольцеваяполость 6 соединены между собой. С торца, обращенного к электрогенератору 15, внешний кольцевой канал 14 подключен с помощью входного патрубка 16 через ресивер 19 к источнику охлаждающего воздуха 17. Внутренняя кольцевая полость 6 соединена с атмосферой.

Внешняя обечайка 13 со стороны силовой турбины 5 прикреплена к корпусу силовой турбины 5, а со стороны электрогенератора 15 прикреплена к ресиверу 19, который шарнирно тягами 20 соединен с задней стенкой 21 газосборника 7.

Внешняя обечайка 13 с наружной стороны покрыта теплоизолирующим материалом 18. В качестве источника охлаждающего воздуха может быть вентилятор газотурбинной энергоустановки.

Устройство работает следующим образом. При запуске и последующей штатной работе газотурбинной энергоустановки вследствие нагрева ротора 3 силовой турбины 5 и вала 2 происходит осевое перемещение последнего в сторону электрогенератора 15 с выбором осевого зазора между ротором 4 электрогенератора 15 и вкладышем переднего подшипника скольжения 10 электрогенератора 15. Выполнение системы охлаждения, включающей подачу охлаждающею воздуха от источника охлаждающего воздуха - вентилятора 17 через входной патрубок 16 и ресивер 19 во внешний кольцевой канал 14, а затем оттуда в полость 6 с последующим сбросом в атмосферу, позволяет эффективно защитить вал 2 от нагрева путем снижения теплоотдачи в полость 6 от отработавших горячих газов, поступающих из силовой турбины 5 через газосборник 7 в атмосферу и, тем самым, устранить разрушение подшипника 10. Наличие на наружной стороне внешней обечайки 13 теплоизолирующего материала повышает эффективность работы устройства.

Шарнирное соединение с помощью тяг 20 внешней обечайки 13 с задней стенкой 21 газосборника 7 позволяет в условиях жестко закрепленной внешней обечайки 13 с корпусом силовой турбины 5 обеспечить возможность теплового расширения внешней обечайки 13 при нагреве ее со стороны газа, протекающею по газосборнику 7 в атмосферу.

Таким образом, полученное благодаря разработанной системе эффективного охлаждения снижение температуры валопровода 1 передачи мощности от силовой турбины 5 к электрогенератору 15 предотвращает перемещение ротора 4 в подшипнике 10 электрогенератора и, тем самым, обеспечивает надежность газотурбинной энергоустановки.

Формула изобретения

1. Валопровод газотурбинной энергоустановки передачи мощности от силовой турбины к электрогенератору, содержащий вал, присоединенный с одной стороны к ротору силовой турбины, а с другой - к ротору электрогенератора и размещенный внутри полости, омываемой с внешней стороны потоком горячих газов, поступающих из силовой турбины и сбрасываемых через газосборник в атмосферу, отличающийся тем, что валопровод снабжен расположенными в полости соосными валу внутренней и внешней обечайками, образующими между собой внешний кольцевой канал и внутреннюю кольцевую полость между валом и внутренней обечайкой, при этом с торца, обращенного к силовой турбине, внешний кольцевой канал и внутренняя кольцевая полость соединены между собой, а с торца, обращенного к электрогенератору, внешний кольцевой канал подключен через ресивер к источнику охлаждающего воздуха, а внутренняя кольцевая полость соединена с атмосферой, внешняя обечайка со стороны силовой турбины прикреплена к корпусу силовой турбины, а со стороны электрогенератора - к ресиверу, шарнирно соединенному с задней стенкой газосборника.

2. Валопровод по п.1, отличающийся тем, что внешняя обечайка с наружной стороны покрыта теплоизолирующим материалом.

3. Валопровод по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что источником сжатого воздуха является вентилятор газотурбинной энергоустановки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2