Газотурбинная установка



Газотурбинная установка
Газотурбинная установка
Газотурбинная установка
Газотурбинная установка
Газотурбинная установка
Газотурбинная установка

 


Владельцы патента RU 2493374:

Открытое акционерное общество "Дальневосточный завод энергетического машиностроения" (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению, в частности к конструкции турбины высокого давления газотурбинной установки. Турбина высокого давления содержит наружный кожух и торцевую стенку. Торцевая стенка включает верхнюю и нижнюю половины, соединенные между собой по фланцам крепежными элементами, а также уплотнительную обойму. Уплотнительная обойма выполнена с кольцевой проточкой, отверстием для подачи охлаждающей среды в кольцевую проточку и отверстиями для подачи охлаждающего газа из кольцевой проточки на крепежные элементы фланцев торцевой стенки, находящиеся в пространстве между торцевой стенкой и впускной вставкой. Изобретение позволяет повысить надежность газотурбинной установки и предотвратить тепловую деформацию корпуса турбины высокого давления. 6 ил.

 

Изобретение относится к турбокомпрессорному машиностроению. Конструкции известных газотурбинных установок включают в себя компрессор и газовые турбины с камерами сгорания. Часть воздуха от компрессора поступает на охлаждение ротора и статора турбины. В качестве теплоизолирующего материала в корпусе турбины применена высокотемпературная каолиновая вата. Ее помещают в зазор между внутренней поверхностью корпуса турбины и наружными стенками впускной и выпускной вставок (с внутренней стороны в сварные тонкостенные кожуха, а также в местах установки обойм). Для получения равномерной температуры корпуса и его частей толщина изоляционного слоя выполнена переменной в различных частях корпуса и зависит от температуры рабочего тела в проточной части турбины (Производство азотной кислоты в агрегатах большой мощностью под редакцией В.М.Олевского, М.:«Химия», 1985 г., с.155-157). В качестве теплоизолирующего материала также используют другие волокнистые материалы.

Проблема заключается в том, что под воздействием высокой температуры волокна изоляционной ваты ломаются и становятся короткими. Такие короткие волокна легко осыпаются и выдуваются, что приводит к нарушению изоляции. Как результат, температура отдельных участков корпуса становится неравномерно повышенной, что, в свою очередь, вызывает деформацию корпуса. Неравномерный нагрев особенно возможен в местах разрыва сплошности изоляции, где из-за сложной геометрической формы корпуса или наличия крепежа невозможно наложить неразрывный теплоизолирующий мат.

Техническое решение, предлагаемое в изобретении, является усовершенствованием газотурбинных агрегатов ГТТ-12, КМА-2 и КМА-2М, которые применяются в технологическом процессе получения неконцентрированной азотной кислоты. В состав газотурбинного агрегата входит газотурбинная установка, состоящая из турбины высокого давления (ТВД) и турбины низкого давления (ТНД), осевой компрессор, нагнетатель нитрозного газа, а также паровая турбина (или электродвигатель).

Технической задачей заявляемого изобретения является предотвращение тепловой деформации корпуса ТВД и повышение надежности работы газотурбинной установки за счет эффективности охлаждения крепежа на фланцах верхней и нижней половин торцевой стенки в пространстве между торцевой стенкой и впускной вставкой, т.е. в местах, где невозможно уложить сплошную теплоизоляцию.

Газотурбинная установка содержит турбину высокого давления, включающую наружный кожух, торцевую стенку, состоящую из верхней и нижней половин, соединенных между собой по фланцам крепежными элементами, и уплотнительную обойму торцевой стенки с кольцевой проточкой и отверстием для подачи охлаждающей среды в кольцевую проточку.

Технический результат достигается за счет того, что в турбине высокого давления газотурбинной установки предусмотрено охлаждение зоны размещения крепежа внутри пространства между торцевой стенкой и впускной вставкой. Охлаждение обеспечивается тем, что в уплотнительной обойме торцевой стенки дополнительно выполнены сквозные отверстия для подачи охлаждающего газа из кольцевой проточки уплотнительной обоймы на крепежные элементы фланцев торцевой стенки, находящиеся в пространстве между торцевой стенкой и впускной вставкой.

Подача охлаждающего газа из кольцевой проточки через выполненные в уплотнительной обойме отверстия, т.е. отбор части охлаждающего газа из предусмотренного конструкцией канала охлаждения также устраняет необходимость изготовления и монтажа дополнительных трубопроводов, что существенно снижает трудозатраты.

Фиг.1. Вертикальное сечение верхней части турбины высокого давления в ГТТ-12.

Фиг.2. Увеличенный вид части турбины, представленной на фиг.1.

Фиг.3. Вид торцевой стенки в сборе.

Фиг.4. Вид торцевой стенки в разрезе.

Фиг.5. Увеличенный вид части торцевой стенки в разрезе, представленной на фиг.4.

Фиг.6. Сечение торцевой стенки с крепежом и теплозащитным экраном.

Выполнение дополнительных отверстий позволяет подать охлаждающий газ на фланцевый крепеж торцевой стенки, предотвращая тепловую деформацию фланцев торцевой стенки в частности и корпуса в целом, повышая надежность работы газотурбинной установки.

Газотурбинная установка состоит из турбины высокого давления (ТВД), приводящей во вращение нитрозный нагнетатель, и турбины низкого давления (ТНД), приводящей во вращение осевой компрессор.

Как представлено на фиг.1 и 2, корпус 1 ТВД крепится к среднему корпусу 2 и состоит из наружного кожуха 3 и соединенной с ним торцевой стенки 4. Внутри корпуса 1 ТВД размещена впускная вставка 5. Верхняя и нижняя половины торцевой стенки 4 и верхняя и нижняя половины впускной вставки 5 соединяются по горизонтальным фланцевым разъемам. Конструктивно наружный кожух 3 корпуса 1 ТВД одной стороной крепится к среднему корпусу 2 и другой стороной - к торцевой стенке 4. С другой стороны к торцевой стенке 4 приварена уплотнительная обойма 6 торцевой стенки (далее по тексту - "уплотнительная обойма"). В свою очередь, к противоположной стороне уплотнительной обоймы 6 приварена диафрагма 7. В уплотнительной обойме 6 на обращенной к диафрагме 7 стороне выполнена кольцевая проточка 8 и просверлено сквозное отверстие (не показано), через которое охлаждающий газ поступает в проточку 8. В диафрагме 7 выполнены сквозные отверстия 9, открывающиеся с одной стороны в полость кольцевой проточки 8 и с другой стороны в пространство рабочего диска ротора. Для подвода охлаждающего газа предусмотрен трубопровод 10.

В рабочем режиме для охлаждения можно использовать как технологический газ, отбираемый из технологического процесса, так и сжатый воздух, отбираемый из компрессора. Охлаждающий газ подается по трубопроводу 10 и далее через отверстие в уплотнительной обойме 6 поступает в кольцевую проточку 8, откуда через сквозные отверстия 9 проходит в пространство рабочего диска ротора, к лопаткам и в проточную часть турбины, смешиваясь с рабочим газом.

На внутреннюю поверхность наружного кожуха 3 и торцевой стенки 4 укладывают тепловую изоляцию 11, выполненную в форме матов из волокнистого теплоизоляционного материала (ТУ-6-11-388-76). Маты покрываются кремнеземистой тканью, на которую накладывается сетка или проволочное крепление. Наложение изоляционного материала особенно затруднено в местах нахождения крепежа, обеспечивающегося соединение верхней и нижней половин торцевой стенки по фланцевому разъему. В таких местах сложно добиться полного изолирования торцевой стенки от воздействия температуры, исходящей от впускной вставки по причине невозможности наложения сплошной теплоизоляции. Нарушение надлежащего изолирования приводит к выдуванию волокон теплоизоляционного материала и, как следствие, к сильному повышению температуры торцевой стенки в зоне внутреннего крепежа и ее термическим деформациям.

На фиг.3-5 показана торцевая стенка 4, состоящая из верхней 4А и нижней 4Б половин. Половины соединяются вместе по фланцам 12А и 12Б с помощью крепежа 13. На фигурах 3-5 показаны только отверстия под крепеж. Часть крепежа 13А расположена внутри пространства между торцевой стенкой 4 и впускной вставкой 5, остальная часть крепежа 13Б находится снаружи.

Для решения вышеуказанной задачи предлагается в уплотнительной обойме 6 дополнительно выполнить сквозные отверстия 14 (показано только одно), через которые охлаждающий газ из кольцевой проточки 8 будет также направляться на крепеж 13. Согласно предпочтительному варианту изобретения (фиг.6) участок с крепежом закрывается металлическим экраном 15, поверх которого укладывается выполненная из фетра и ткани теплоизолирующая подушка 16. Подушка закрепляется с помощью проволоки 17. Охлаждающий газ, после охлаждения участка с крепежом, выходит в пространство между теплоизоляцией на внутренней поверхности торцевой стенки и впускной вставкой и затем за счет подсасывания эвакуируется в проточную часть ТВД через зазоры между впускной вставкой и обоймой неподвижных лопаток.

Подача охлаждающего газа из предусмотренного конструкцией канала охлаждения позволяет понизить температуру в зоне крепежа на 150-200°С, исключая тем самым тепловую деформацию фланцев торцевой стенки в частности и самого корпуса ТВД в целом.

Газотурбинная установка, содержащая турбину высокого давления, включающую наружный кожух, торцевую стенку, состоящую из верхней и нижней половин, соединенных между собой по фланцам крепежными элементами, уплотнительную обойму с кольцевой проточкой и отверстием для подачи охлаждающей среды в кольцевую проточку, отличающаяся тем, что в уплотнительной обойме дополнительно выполнены сквозные отверстия для подачи охлаждающего газа из кольцевой проточки на крепежные элементы фланцев торцевой стенки, находящиеся в пространстве между торцевой стенкой и впускной вставкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к осевому компрессору для газовой турбины, содержащему кольцеобразный в сечении тракт течения для сжимаемой среды, причем тракт течения ограничен радиально снаружи наружной стенкой кольцеобразного сечения, корпус, который охватывает наружную стенку с образованием, по меньшей мере, одной промежуточной сборной камеры, по меньшей мере, одно отверстие отбора в наружной стенке для отвода в сборную камеру части протекающей по тракту течения среды и, по меньшей мере, одно отверстие в корпусе для удаления отведенной части среды из корпуса.

Изобретение относится к соединительной структуре корпуса турбины с корпусом подшипника работающего на отработавших газах турбокомпрессора согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения и работающему на отработавших газах турбокомпрессору согласно ограничительной части п.11 формулы изобретения.

Изобретение относится к области регулирования зазора между вершинами подвижных лопаток и стационарным кольцевым узлом в газовой турбине. .

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к паротурбинным установкам (ПТУ) судов и электростанций. .

Изобретение относится к применению теплоизолирующего слоя для корпуса паровой турбины, чтобы повысить равномерность деформационного поведения различных деталей вследствие различных нагревов деталей.

Изобретение относится к газотурбинным установкам для привода электрогенератора или для механического привода. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании цилиндров паровых турбин, в которых совмещены проточные части высокого и среднего давления.

Изобретение относится к газотурбостроению, а точнее - к устройствам газотурбинных установок (ГТУ) для привода внешней нагрузки. .

Изобретение относится к газотурбинным установкам наземного применения для механического привода и для привода электрогенератора. .

Изобретение относится к статорам турбин высокого давления газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор турбины включает установленные на внутреннем корпусе камеры сгорания опору соплового аппарата и передний хвостовик упругого фланца, а также диафрагму. Диафрагма закреплена болтовым соединением на опоре соплового аппарата своим внешним радиальным ребром. Внутренним радиальным ребром диафрагма соединена болтовым соединением с внешним и внутренним сотовыми фланцами и с задним хвостовиком упругого фланца. Центральная часть диафрагмы между внешним и внутренним ребрами выполнена упругой в радиальном направлении и цилиндрической в поперечном сечении, выпуклой в сторону внешнего сотового фланца. Между упругим фланцем и опорой соплового аппарата установлен Г-образный в поперечном сечении фланец, образующий совместно с опорой соплового аппарата щелевую кольцевую полость. Кольцевая полость на входе соединена с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через каналы в опоре соплового аппарата - с воздушной полостью статора, образованной опорой соплового аппарата, упругим фланцем и диафрагмой. Величина отношения расстояния между болтовыми соединениями крепления диафрагмы к радиусу цилиндрической внутренней поверхности диафрагмы составляет 3…4. Изобретение позволяет повысить надежность статора турбины высокого давления. 1 ил.

Изобретение относится к статорам высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор высокотемпературной турбины включает размещенную в промежуточном корпусе сопловую лопатку и установленные ниже по потоку газа сектора разрезного кольца, выполненные с внутренней воздушной полостью. На внешней стороне каждого сектора разрезного кольца размещен полый патрубок, передним осевым цилиндрическим хвостовиком установленный в промежуточном корпусе. Внутренняя полость патрубка на входе соединена с воздушной полостью промежуточного корпуса, а на выходе - с внутренней полостью сектора разрезного кольца. Передний хвостовик сектора разрезного кольца установлен в сопловой лопатке соединением щип - паз с радиальными зазорами, а патрубок размещен по оси симметрии сектора разрезного кольца. Изобретение позволяет повысить надежность статора высокотемпературной турбины, за счет исключения паразитных утечек охлаждающего воздуха, поступающего на охлаждение секторов разрезного кольца. 5 ил.

Энергетическая установка с комбинированным циклом содержит компонент (66) с внутренним объемом (68), предназначенный для размещения конденсата пара или отработанного газа газовой турбины. Вокруг внешней поверхности компонента (66) энергетической установки с комбинированным циклом расположен материал (72) с фазовым переходом. Установка также содержит ограничительную конструкцию (70), расположенную вокруг компонента (66) с образованием наружного объема между компонентом (66) и указанной конструкцией (70). Материал (72) с фазовым переходом расположен в указанном наружном объеме и выполнен с возможностью поглощения тепла из внутреннего объема (68) при работе установки с комбинированным циклом и высвобождения тепла с обеспечением возможности поддержания повышенной температуры внутреннего объема (68) после отключения газовой турбины. Достигается снижение подвода тепла, необходимого для повторного запуска установки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газовая турбина содержит устройство с внешним и внутренним корпусами и уплотнительным кольцом, а также дополнительное устройство с дополнительным внутренним и дополнительным внешним корпусами. Внешний и внутренний корпуса устройства расположены с образованием между ними канала охлаждения. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом устройства и уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устройство имеет внутренний объем, окруженный внутренним корпусом, причем рабочая текучая среда движется через этот внутренний объем. Устройство и дополнительное устройство установлены с образованием между ними полости, окруженной внутренним корпусом, дополнительным внутренним корпусом, внешним корпусом и дополнительным внешним корпусом. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом и установлено исключительно между внутренним корпусом и внешним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения так, что на текучую среду внутри полости не оказывает влияние давление охлаждающей текучей среды в канале охлаждения. При изготовлении газовой турбины образуют канал охлаждения между внешним и внутренним корпусами устройства. Располагают уплотнительное кольцо между внешним и внутренним корпусами таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устанавливают совместно устройство и дополнительное устройство таким образом, что рабочая текучая среда может течь от дополнительного устройства к устройству. Группа изобретений позволяет обеспечить модульность конструкции газовой турбины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. Система (5) двигателя содержит двигатель (10) внутреннего сгорания, имеющий головку (11) цилиндров, выпускной коллектор (14) с жидкостным охлаждением, турбокомпрессор (20) с турбиной, расположенной с возможностью приема потока выхлопных газов из выпускного коллектора (18) двигателя, и внешний перепускной клапан (30), предназначенный для управления обводным потоком выхлопных газов, протекающим через турбокомпрессор. Турбокомпрессор (20) имеет выполненный из алюминиевого сплава корпус (22) турбины с жидкостным охлаждением, в котором расположена турбина. Перепускной клапан (30) расположен в не имеющем жидкостного охлаждения корпусе (30a), отдельном от корпуса турбины. Головка (11) цилиндров и выпускной коллектор (18) с жидкостным охлаждением выполнены из того же алюминиевого сплава, что и корпус (22) турбины. Раскрыт способ снижения стоимости производства системы двигателя. Технический результат заключается в снижении теплового излучения, передаваемого другим частям системы двигателя в процессе работы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх