Турбина низкого давления двухступенчатой газовой турбины

Описана турбина низкого давления, содержащая статор, оснащенный лопатками, и ротор, в которой лопатки статора расположены так, что прямые линии, соединяющие ребро атаки и ребро обтекания лопатки, находятся под углом от 46° до 47°30' к оси ротора.

Область техники

Полезная модель относится к турбине низкого давления двухступенчатой газовой турбины.

Уровень техники

Турбина ГТ 750-6 является двухступенчатой турбиной, содержащей турбину высокого давления и турбину низкого давления. Она приводит в движение компрессор, который создает давление газа в газопроводе. Турбина высокого давления создает движущую среду (газ), который приводит в движение турбину низкого давления. Турбина низкого давления состоит из статора, содержащего корпус, лопатки, бандаж и ротора, содержащего вал. Отдаваемая мощность турбины высокого давления должна быть сбалансирована с оптимальным рабочим режимом турбины низкого давления для предотвращения нежелательной перегрузки и перегрева турбины низкого давления и оптимизации ее мощности.

Газовые турбины ГТ 750-6, в течение длительного времени используемые на транзитном газопроводе, имеют конструкторское исполнение, соответствующее только что произведенному устройству. Но после десятков лет эксплуатации в этих машинах происходят необратимые изменения, которые не позволяют использовать эти машины в их оптимальных режимах без дорогостоящего обновления. При этом нельзя достигнуть одновременно работы при максимальной температуре перед турбиной и максимальных оборотах компрессора.

Таким образом, получается, что в результате постепенной нагрузки газовой турбины эксплуатационщик сталкивается с температурным пределом или пределом оборотов газовой турбины. Результатом этого является то, что турбина не может оптимально использоваться при максимальной нагрузке. Оптимальная работа определяется одновременным достижением температурного предела и предела оборотов. Эти пределы у новой машины определены следующими величинами:

t ₃=765°C

n₁=5200 об/мин

Целью данного технического решения является оптимизация перераспределения теплоперепада, которое позволило бы повысить обороты до величины n₁=5200 об/мин.

Сущность полезной модели

Вышеприведенные недостатки в значительной степени можно устранить благодаря конструкции турбины низкого давления, при которой каждая лопатка статора расположена таким образом, что прямые линии, соединяющие ребро атаки и ребро обтекания, находятся под углом от 46° до 47°30' к оси ротора. Такой угол обеспечивает одновременно максимальные обороты турбины высокого давления при максимальной температуре продуктов сгорания перед турбиной, а таким образом и оптимальную работу агрегата.

Краткое описание чертежей

Полезная модель будет описана при помощи Фиг.1, где представлен схематический вид размещения лопаток на роторе газовой турбины.

Пример осуществления полезной модели

На Фиг.1 показана пара лопаток 1 статора, которые своими концами вложены во внутренний и внешний бандаж. Лопатка 1 состоит из ребра атаки 2 у основания и ребра обтекания 3 у конца лопатки, которые соединены между собой воображаемой, но на чертеже обозначенной прямой линией. Экспериментальным путем было определено, что максимальной мощности можно достичь тогда, когда лопатки 1 расположены таким образом, что прямые линии, соединяющие ребра, находятся под углом от 46° до 47°30' относительно оси ротора. Прямая на рисунке обозначена как О _L ось ротора как O_R, а угол обозначен как .. В результате оптимизации угла лопаток 1 турбинного ряда, который осуществляет теплопередачу между турбиной высокого и низкого давления, происходит перераспределение теплоперепада с достижением максимальных оборотов турбины высокого давления при максимальной температуре продуктов сгорания перед турбиной. Из прилагаемого чертежа видно, как в результате изменения угла лопаток проточная площадь меняется с d₁ на d_o.

Сначала измеряют обороты испытываемого агрегата. Исходя из этой характеристики соответственно уменьшают или увеличивают проточную площадь за счет уменьшения или увеличения угла лопатки 1. Взаимосвязь между углом лопаток, оборотами турбины высокого давления и полезной мощностью демонстрируется нижеприведенными примерами.

Примеры:

В каждом испытании изменяли угол лопаток и измеряли обороты и мощность.

Испытания показали, что угол между 46° и 47°30' является оптимальным. В испытании 4 нагрузка слишком высока.

Турбина низкого давления двухступенчатой газовой турбины, содержащая статор, оснащенный лопатками, и ротор, отличающаяся тем, что каждая лопатка статора расположена таким образом, что прямые линии, соединяющие ребро атаки и ребро обтекания лопатки статора, находятся под углом от 46° до 47°30' к оси ротора.