Газотурбинный двигатель
Полезная модель относится к области электроснабжения и может быть использована для привода электрогенератора в блочно-модульной пиковой электростанции. Газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания, турбину газогенератора и приводной вал, расположенный с передней стороны двигателя, причем турбина газогенератора выполнена пятиступенчатой. Применение одновальной схемы для газотурбинного двигателя позволяет использовать предложенную полезную модель для привода электрогенератора в блочно-модульной пиковой электростанции, а применение пятиступенчатой турбины повысить КПД.
Полезная модель относится к области электроснабжения и может быть использована для привода электрогенератора в блочно-модульной пиковой электростанции.
Известен газотурбинный двигатель, содержащий компрессор, камеру сгорания, турбину газогенератора и силовую турбину, причем привод потребителя мощности осуществляется со стороны силовой турбины (Захарова Г.З., Прошунина В.А. Двигатель НК-12СТ серии 02/Техническое описание турбовального двигателя со свободной турбиной. - Куйбышев, 1985 г. - 191 с.). Известный газотурбинный двигатель используется для привода нагнетателя в составе газоперекачивающих агрегатов.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является преобразование конструктивных особенностей газотурбинного двигателя газоперекачивающих агрегатов для использования его в приводах электрогенераторов блочно модульных пиковых электростанций.
Поставленная задача решается тем, что газотурбинный двигатель содержит компрессор с клапанами перепуска воздуха, камеру сгорания, турбину газогенератора и приводной вал, расположенный с передней стороны двигателя, причем турбина газогенератора выполнена пятиступенчатой.
Предлагаемая полезная модель может быть использована для привода электрогенератора пиковых электростанций за счет использования одновальной схемы размещения приводного вала с передней стороны двигателя и выполнения турбины пятиступенчатой.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображен продольный разрез газотурбинного двигателя.
Газотурбинный двигатель состоит из двух основных частей: газогенератора и турбины газогенератора, включающих в себя следующие узловые элементы: переднюю опору 1 с входным каналом 2 передней опоры 1, осевой компрессор 3, камеру сгорания 4, пятиступенчатую турбину газогенератора 5 и приводной вал 6.
Компрессор 3 служит для повышения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания 4, выполнен пятнадцатиступенчатым осевым и состоит из ротора и статора. Ротор компрессора установлен с возможностью вращения на двух подшипниках качения. Передний подшипник - роликовый, допускающий осевое перемещение для компенсации изменения размеров ротора и статора под влиянием температур и деформации от осевых сил. Фиксирование ротора в осевом направлении производится в заднем радиально-упорном шариковом подшипнике. Для нормальной работы компрессора 3 на нерасчетных режимах предусмотрены четыре клапана перепуска воздуха 7, которые обеспечивают перепуск воздуха из соответствующих ступеней компрессора.
Для обеспечения устойчивой работы компрессора 3 в процессе запуска и расширения диапазона рабочих режимов двигателя предназначен входной направляющий аппарат. Входной направляющий аппарат прикреплен на входе в компрессор в задней части корпуса передней опоры.
Турбина газогенератора 5 предназначена для привода во вращение ротора компрессора, агрегатов, обслуживающих двигатель, а также приводного вала, который взаимодействует с электрогенератором. Для увеличения КПД турбина газогенератора 5 выполнена пятиступенчатой осевой и состоит из ротора турбины и статора. Ротор турбины состоит из пяти рабочих колес, сцентрированных между собой и стянутых
шпильками. Ротор вращается на двух роликовых подшипниках. Осевые силы воспринимаются шарикоподшипником ротора компрессора. Рабочие лопатки турбины газогенератора охлаждаются воздухом. С целью ограничения утечки газа между ступенями турбины установлены газовые лабиринтные уплотнения.
Газотурбинный двигатель работает следующим образом.
Запуск приводного газотурбинного двигателя осуществляют автоматически с помощью воздушного стартера. Воздух из атмосферы через входной канал 2 передней опоры 1 поступает на вход в компрессор 3, где он сжимается в осевом направлении и поступает в камеру сгорания 4, в которой смешивается с поступающим туда топливным газом. Продукты сгорания, имеющие высокую температуру и давление при выходе из камеры сгорания 4, обладают большой потенциальной энергией. Из камеры сгорания 4, продукты сгорания поступают последовательно на пять ступеней турбины газогенератора 5, где потенциальная энергия преобразуется в механическую работу на валу. Мощность, развиваемая пятиступенчатой турбиной газогенератора 5, потребляется компрессором 3, агрегатами, обслуживающими двигатель, а также приводным валом 6, расположенным с передней стороны двигателя и взаимодействующим с электрогенераторатором. За турбиной газогенератора продукты сгорания выпускаются в атмосферу. При этом содержание окислов азота NOx в выхлопных газах двигателя не превышает 50 мг/нм 3 (в осушенной пробе при 0°С, 0.1013 МПа и условной объемной концентрации кислорода 15%). Содержание окиси углерода СО в выхлопных газах двигателя не превышает 100 мг/нм 3 (в осушенной пробе при 0°С, 0.1013 МПа и условной объемной концентрации кислорода 15%).
Таким образом, применение одновальной схемы приводного газотурбинного двигателя, то есть использование в конструкции одной турбины и размещение приводного вала с передней стороны двигателя, позволяет использовать предложенную полезную модель для привода электрогенератора в блочно-модульной пиковой электростанции, а также обеспечивает хорошие динамические характеристики системы двигатель-электрогенератор при быстром изменении нагрузки при постоянной частоте вращения ротора, что особенно важно для пиковых электростанций. Применение пятиступенчатой турбины позволяет повысить КПД.
Газотурбинный двигатель, содержащий компрессор с клапанами перепуска воздуха, камеру сгорания, турбину газогенератора, отличающийся тем, что содержит приводной вал, расположенный с передней стороны двигателя, причем турбина газогенератора выполнена пятиступенчатой.
