Способ конвентирования двухконтурного турбореактивного двигателя в газотурбинный двигатель наземного применения

Способ конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя в газотурбинный двигатель наземного применения, содержащего компрессор низкого давления с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания и опоры, осуществляют путем подрезания верхней части лопаток компрессора низкого давления, расположенных во втором контуре. Компрессор высокого давления и турбину высокого давления оборудуют дополнительными ступенями. Устанавливают камеру сгорания, отношение длины которой L1 к ее исходной длине камеры сгорания L выбирают в пределах 0,7÷0,79. Кольцевую жаровую трубу крепят к наружному корпусу камеры сгорания посредством кронштейна, выполненного в виде кольцевой детали. Изобретение направлено на повышение мощности и к.н.д., снижение концентрации выбросов, повышение надежности работы камеры сгорания. 4 ил.

 

Изобретение относится к турбостроению, а конкретно к созданию промышленных газотурбинных двигателей полученных путем конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя.

Известен газотурбинный двигатель наземного применения, полученный путем конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащего компрессор низкого давления с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с турбиной высокого давления, кольцевую камеру сгорания со специальными подвесками жаровой части к наружному корпусу камеры сгорания, переднюю, среднюю и заднюю опоры, реактивное сопло. Конвертирование заключается в том, что в компрессоре низкого давления подрезают верхнюю часть лопаток расположенную во втором контуре, устанавливают кольцевые детали, образующие тракт внутреннего контура и кольцевые радиальные перегородки, закрывающие второй контур. Компрессор высокого давления с турбиной высокого давления оставляют без изменений. В камере сгорания изменяют фронтовое устройство. Демонтируют реактивное сопло и устанавливают силовую турбину, двигатель и силовую турбину устанавливают на раму (см. Двигатель НК-16СТ, «Руководство по технической эксплуатации» книга 1, 1996 г., раздел 1, рис.1.2, стр.7/8). При этом получение параметров ГТД наземного применения, в том числе мощности и к.п.д. ограничено исходными параметрами двухконтурного турбореактивного двигателя, такими как расход воздуха через внутренний контур и к.п.д. узлов турбокомпрессора.

Недостатком является невозможность получения повышенных параметров ГТД, без моделирования новой проточной части влекущей за собой выполнение деталей с новой геометрией.

Решаемой технической задачей является увеличение КПД и мощности конвертируемого ГТД при сохранении силовых схем роторов, корпусов и расположения опор прототипа, а также снижение концентрации выбросов вредных веществ и повышение надежности работы камеры сгорания.

Поставленная задача для способа конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя в газотурбинный двигатель наземного применения, содержащего компрессор низкого давления с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания и опоры, путем подрезания верхней части лопаток компрессора низкого давления, расположенных во втором контуре, достигается тем, что компрессор высокого давления и турбину высокого давления оборудуют дополнительными ступенями, устанавливают камеру сгорания, отношение длины которой L1 к ее исходной длине камеры сгорания L выбирают в пределах 0,7÷0,79, при этом кольцевую жаровую трубу крепят к наружному корпусу камеры сгорания посредством кронштейна, выполненного в виде кольцевой детали.

При этом уменьшение длины L до L1, выполняя задачу размещения дополнительных ступеней компрессора, способствует уменьшению эмиссии вредных веществ, в первую очередь NOx, в связи с уменьшением объема зоны горения и малым временем пребывания продуктов сгорания в зоне с высокой температурой газа.

Технический результат при использовании изобретения заключается в получении повышенных параметров ГТД, сокращение сроков и стоимости создания ГТД наземного применения из двухконтурного турбореактивного двигателя, облегчение доводки ГТД за счет сохранения силовой схемы роторов и корпусов, повышение надежности и облегчение сборки камеры сгорания без создания специальных подвесок жаровой трубы, снижении концентрации выбросов.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинного двигателя наземного применения. На фиг.2 представлен элемент А фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 представлен элемент Б фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.4 представлен элемент В фиг.1 в увеличенном виде.

Газотурбинный двигатель наземного применения 1 состоит из компрессора низкого давления 2 с турбиной низкого давления 3, компрессора высокого давления 4 с турбиной высокого давления 5, камерой сгорания 6 с креплением 13 жаровой трубы на наружном корпусе.

Для создания ГТД наземного применения с повышенными параметрами, при конвертировании двухконтурного турбореактивного двигателя в компрессоре низкого давления 2, для обеспечения повышенного расхода воздуха полученного по результатам термодинамического расчета двигателя, устанавливают дополнительную ступень и проводят подрезку верхней части лопаток 7 компрессора низкого давления расположенную во втором контуре, что позволяет получить повышенную мощность. Формируют тракт внутреннего контура, устанавливая кольцевые коаксиально расположенные детали 8. Закрывают второй контур, устанавливая кольцевые радиальные перегородки 9. Для обеспечения суммарной степени сжатия в компрессоре, повышают степень сжатия в компрессоре высокого давления 4, за счет постановки дополнительных двух ступеней 11 на выходе. Для повышения к.п.д. турбины высокого давления 5, при полученной большей мощности компрессора высокого давления, устанавливают дополнительно одну ступень 12, при этом получив высокий к.п.д. всего двигателя. Для сохранения силовой схемы корпусов и роторов, положение передней, средней и задней опор с расстояниями L2, L3 между ними, между компрессором высокого давления 4 и турбиной высокого давления 5, устанавливают камеру сгорания 6, в которой отношение длины L1 к исходной длине L равно 0,7÷0,79. Это позволяет при увеличении длины компрессора высокого давления, за счет постановки двух ступеней, сохранить силовую схему роторов, корпусов и расположения опор ГТД. Увеличение этого отношения за пределы указанного диапазона не позволит разместить в пределах длины L2 расположения опор дополнительные две ступени компрессора высокого давления. Уменьшение этого отношения приведет к высокой окружной неравномерности температурного поля в камере сгорания. Уменьшение длины L до L1, дает также положительный эффект уменьшения эмиссии вредных веществ, в частности NOx, в связи с уменьшением объема зоны горения и малым временем пребывания продуктов сгорания в зонах с высокой температурой газов. Крепление 13 жаровой трубы камеры сгорания к наружному корпусу камеры сгорания выполняют посредством кронштейна, выполненного в виде кольцевой детали за одно целое с наружным кольцом жаровой трубы 14, что позволило не создавать специальных подвесок жаровой трубы, которые приводили к усложнению сборки камеры сгорания и дефектам при ее работе.

Способ конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя в газотурбинный двигатель наземного применения, содержащего компрессор низкого давления с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания и опоры, путем подрезания верхней части лопаток компрессора низкого давления, расположенных во втором контуре, отличающийся тем, что компрессор высокого давления и турбину высокого давления оборудуют дополнительными ступенями, устанавливают камеру сгорания, отношение длины которой L1 к ее исходной длине камеры сгорания L выбирают в пределах 0,7÷0,79, при этом кольцевую жаровую трубу крепят к наружному корпусу камеры сгорания посредством кронштейна, выполненного в виде кольцевой детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для повышения КПД стационарных и судовых газотурбинных двигателей (ГТД). .

Изобретение относится к наземным газотурбинным агрегатам для механического привода, а именно к установкам с насосным агрегатом. .

Изобретение относится к микродвигателям типа газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к энергомашиностроению и заключается в том, что сжигают компоненты топлива, испаряют воду и разогревают пар за счет полученной энергии, образуют в камере сгорания водяную вихреобразную оболочку с разрежением внутри ее центральной области, внутри этой области сжигают компоненты топлива, а интенсивное испарение воды и разогрев пара осуществляют после свертывания вихреобразной водяной оболочки.

Изобретение относится к автономным энергетическим установкам для обеспечения электрической и тепловой энергиями объектов жизнедеятельности человека в аварийных ситуациях.

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам для преобразования низкопотенциальной энергии в электрическую. .

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания промышленных установок с целью получения воды из воздушного бассейна. .

Устройство и способ работы авиационного газотурбинного двигателя включающий процесс сжатия в компрессорах, подвода тепла в камере сгорания, расширения на турбинах и реактивном сопле. Процесс расширения на рабочих лопатках турбины высокого давления осуществляют в сверхзвуковом потоке и используют создаваемую в этом потоке инверсию населенности для организации когерентного излучения. Двигатель включает компрессор каскада низкого давления, компрессор каскада высокого давления, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления, реактивное сопло. Дополнительно введена пара бочкообразных резонаторов, внутренний и наружный, с полупрозрачным элементом в наружном резонаторе, обтюратор и биротативное колесо активного облопачивания. Рабочие лопатки турбины высокого давления выполнены в виде последовательности сопел Лаваля, за которыми установлена пара бочкообразных резонаторов, и далее по потоку газа установлены обтюратор и биротативное колесо активного облопачивания. Группа изобретений позволяет создать качественно новый способ работы с одновременным расширением функциональных возможностей авиационного газотурбинного двигателя путём его работы в качестве газодинамического лазера. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор, газовую турбину и электрогенератор, установленные на одном валу, теплообменник с нагревающим и нагреваемым контурами, камеру сгорания, источник топлива и трубопроводные вентили. Дополнительно установка содержит установленные на отдельном валу воздушную турбину и потребитель мощности, второй теплообменник с нагревающим и нагреваемым контурами, потребитель горячего воздуха и потребитель продуктов сгорания. Изобретение позволяет повысить КПД установки при работе на низкокалорийном газообразном топливе, снизить эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания на основных режимах работы и расширить диапазон технических эффектов достигаемых при использовании устройства. 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии переработки углеводородов, к способам и устройствам для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты. Способ переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты, например в синтетическую нефть или синтетическое моторное топливо, предусматривает предварительную обработку исходного углеводородного газа в зависимости от его физико-химических свойств, например очистку от сероводородных соединений, и/или сепарирование и осушку, и/или компримирование, а также последующее разделение этого предварительно обработанного газа на два потока: основной поток, перерабатываемый в конечный продукт, и технологический поток, используемый для поднятия температуры основного потока газа в процессе получения конечного продукта, последующую переработку каждого из этих разделенных потоков: основного потока - каталитическим паровым риформингом с получением синтез-газа, последующим его охлаждением, переработкой в стабильную синтетическую нефть и, по необходимости, разделением синтетической нефти на фракции синтетического моторного топлива, переработку отделенного технологического потока осуществляют пропусканием через газотурбинную установку с получением электрической энергии и продуктов сгорания, при этом дополнительно от полученного паровым риформингом охлажденного синтез-газа отделяют избыточный водород, продукты сгорания пропущенного через газотурбинную установку технологического потока газа вначале дожигают вместе с избыточным водородом и частью технологического потока предварительно обработанного исходного углеводородного газа, а затем направляют на разогрев основного потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом. Заявлен также энергетический комплекс для переработки углеводородного газа. Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является создание эффективных условий для протекания процесса получения синтетической нефти в реакторе Фишера-Тропша за счет стабилизации потока синтез-газа путем удаления из него избыточного водорода, а также создание эффективных условий для протекания процесса получения синтез-газа за счет разогрева основного потока газа в процессе его конверсии паровым риформингом продуктами, полученными от дожигания продуктов сгорания пропущенного через газотурбинную установку технологического потока газа вместе с избыточным водородом и частью технологического потока предварительно обработанного исходного углеводородного газа, и обеспечение оптимально устойчивого процесса конверсии основного потока газа за счет поддержания в автоматическом режиме его температуры в реакторе синтез-газа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: энергетические газотурбодетандерные установки с использованием избыточного давления топливного газа могут быть применены для электроснабжения компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов. Сущность изобретения: газ высокого давления из газопровода топливного газа КС поступает через теплообменник-регенератор в турбодетандер, снабженный регулируемым сопловым аппаратом (РСА), где его давление снижается до величины, требуемой для камер сгорания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Турбодетандер соединен общим валом с компрессором газотурбинной установки, связанным по сжатому воздуху через камеру сгорания с газовой турбиной, которая соединена общим валом с ротором электрогенератора. В теплообменнике-регенераторе теплотой выхлопных газов газовой турбины подогревают топливный газ перед турбодетандером. Газ после турбодетандера с давлением 2-3 МПа подают в камеры сгорания газотурбодетандерной установки и газовых турбин ГПА. С помощью РСА при изменении давления газа в магистральном газопроводе системой управления давлением газа и РСА турбодетандера поддерживают постоянное давление газа, подаваемого в камеры сгорания ГПА. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии при утилизации топлива путем сжигания его в факелах, в частности к энергетическим установкам малой мощности. Энергетическая установка содержит корпус в виде вытяжной трубы, энергетически изолированный от окружающей среды, лопаточную машину, с возможностью работы в режиме компрессора, турбинный привод, электрогенератор в виде агрегата полезной нагрузки, камеру сгорания, элементы подвода атмосферного воздуха, элементы подвода горючего, например попутного нефтяного газа, высокотемпературный рекуператор. В энергетическую установку введен низкотемпературный рекуператор, и она снабжена, в качестве дополнительного привода, по меньшей мере, одним пневмодвигателем, вход которого сообщен с выходом компрессора, а выход пневмодвигателя сообщен через камеру сгорания и полость вытяжной трубы с атмосферой. Низкотемпературный рекуператор расположен в полости вытяжной трубы за высокотемпературным рекуператором. Каждый пневмодвигатель соединен с одним электрогенератором, являющимся единственным приводом его. Изобретение направлено на повышение эффективности энергетической установки, увеличение термического кпд, упрощение конструкции в целом и расширение диапазона устойчивой работы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогазогенераторах. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения баллистирующего компонента. Для решения поставленной задачи предложен способ получения пара в парогазогенераторе, содержащем как минимум охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую блок подачи компонентов топлива, блока подачи балластирующего компонента с огневым днищем, форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, установленные в указанных блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, а наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой с увеличением диаметра ее наружной поверхности, взаимодействующей с огневым днищем, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента с полостью камеры. 13 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетических установках для выработки парогазовых смесей. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента. Для решения поставленной задачи смесительная головка парогазогенератора содержит как минимум блок подачи компонентов топлива, блок подачи балластирующего компонента с огневым днищем, форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, установленные в указанных блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, а наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой с увеличением диаметра ее наружной поверхности, взаимодействующей с огневым днищем, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента с зоной горения. 13 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к энергетике. Форсунка смесительной головки парогазогенератора содержит как минимум полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость горючего с зоной горения, характеризующаяся тем, что на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, при этом наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой, с увеличением диаметра ее наружной поверхности, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента, преимущественно воды, с зоной горения. Изобретение позволяет повысить однородность температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента. 12 з. п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к горелке промежуточного подогрева, содержащей проточный канал для потока горячего газа с трубкой, расположенной вдоль указанного проточного канала, выступающей в проточный канал для впрыскивания топлива на плоскость впрыска, перпендикулярную продольной оси канала, причем канал и трубка образуют область образования завихрений выше по потоку от плоскости впрыска и область смешивания ниже по потоку от плоскости впрыска в направлении потока горячего газа. Область смешивания обеспечивает по меньшей мере одну аксиальную область, имеющую различные поперечные сечения вдоль своей продольной оси, или имеющую некруглые поперечные сечения, которые изменяют положение вдоль ее продольной оси посредством непрерывного вращения вокруг продольной оси. Изобретение направлено на создание горелки, работающей при более высоких температурах и уменьшение выбросов NOx и СО. 3 н. и 10 з. п. ф-лы, 12 илл.
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства ГТД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя. Собирают модули в количестве не менее восьми - от компрессора низкого давления до всережимного поворотного реактивного сопла. Помодульно собирают двигатель, который выполняют двухконтурным, двухвальным. После сборки производят испытания двигателя по многоцикловой программе. При выполнении этапов испытания проводят чередование режимов, которые по длительности превышают программное время полета. Формируют типовые полетные циклы, на основании которых по программе определяют повреждаемость наиболее загруженных деталей. Исходя из этого определяют необходимое количество циклов нагружения при испытании. Формируют полный объем испытаний, включая быструю смену циклов в полном регистре от быстрого выхода на максимальный либо полный форсированный режим до полного останова двигателя и затем репрезентативный цикл длительной работы с многократным чередованием режимов во всем рабочем спектре с различным размахом диапазона изменения режимов, превышающем время полета не менее чем в 5 раз. Быстрый выход на максимальный или форсированный режим на части испытательного цикла осуществляют в темпе приемистости и сброса. Технический результат состоит в повышении достоверности результатов испытаний на этапе серийного производства и расширении репрезентативности оценки ресурса и надежности работы газотурбинного двигателя в широком диапазоне региональных и сезонных условий последующей летной эксплуатации двигателей. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ конвертирования двухконтурного турбореактивного двигателя в газотурбинный двигатель наземного применения, содержащего компрессор низкого давления с турбиной низкого давления, компрессор высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания и опоры, осуществляют путем подрезания верхней части лопаток компрессора низкого давления, расположенных во втором контуре. Компрессор высокого давления и турбину высокого давления оборудуют дополнительными ступенями. Устанавливают камеру сгорания, отношение длины которой L1 к ее исходной длине камеры сгорания L выбирают в пределах 0,7÷0,79. Кольцевую жаровую трубу крепят к наружному корпусу камеры сгорания посредством кронштейна, выполненного в виде кольцевой детали. Изобретение направлено на повышение мощности и к.н.д., снижение концентрации выбросов, повышение надежности работы камеры сгорания. 4 ил.

Наверх