Устройство для исключения перетечек в газотурбинных установках и компрессорах

Полезная модель относится к энергомашиностроению, компрессоростроению, авиационному двигателестроению и в частности турбостроению. Существующие способы уплотнения в газотурбинных установках, осевых и центробежных компрессорах, с целью исключения выхода масляного тумана, паров и капель масла из подшипникого узла на всасывании, перетечки газов в концевых уплотнениях и между ступенями, не могут исключить перетечки из за несовершенства уплотнительной системы. Широко применяемые лабиринтные уплотнения из тонких профильных колец и обоим уплотнений не могут противодействовать перетечекам через зазоры между вращающимися и неподвижными частями агрегата. Предлагаемый способ может полностью исключить перетечки без изменения существующей системы уплотнений, а лишь установкой кожуха со штуцером покрывающим существующее уплотнение, с подачей сжатого воздуха или нейтрального газа. Кожух покрывает лабиринтное уплотнение и при подаче нейтрального газа запирает перетечку. Этим же способом устанавливаются кожухи со штуцерами на концевых и межступенчатых уплотнениях. Например, при подаче нейтрального газа в подшипниковый узел, создается поток газа с масляным туманом, парами и каплями уходящих в масляный бак.

Полезная модель относится к области энергомашиностроения, компрессоростроения авиационного двигателестроения и турбостроения.

Известен способ исключения перетечек в газотурбинных установках и компрессорах путем установки в местах перетечек аэродинамических лабиринтно-винтовых уплотнений (АЛВУ). АЛВУ действуя в обратном перетечке направлении исключают выход масляного тумана, паров и капель масла или газа (воздуха) через уплотнения.

Существуют различные виды уплотнений, которые несколько уменьшают перетечки смазочного масла или газа, например, с помощью лабиринтных, масляных, и др. уплотнений, поддувом воздуха или другим газом в уплотнение. Однако эти уплотнения полностью не исключают перетечки, например, выход смазочного масла из переднего подшипникого узла, через существующее лабиринтное уплотнение на всасывании компрессора и их попадание на лопатки и проточную часть компрессора, значительно снижают КПД и производительность.

В патенте RU, 2327061, С1, (51), МПК F04D 29/10 на всасывании вместо лабиринтного уплотнения устанавливают аэродинамическое лабиринтно-винтовое уплотнение (АЛВУ) закрывая его кожухом со штуцером, образуя камеру, куда подают азот или другой газ нейтральный к масляному туману, парам и каплям масла.

В случае, если нет необходимости в использовании нейтрального газа, то кожух не устанавливают, а АЛВУ подсасывает атмосферный воздух из помещения или подвода очищенного воздуха, если это будет необходимо.

Недостатком этого способа, является, то, что необходимо установить дорогостоящее АЛВУ, с реконструкцией узла уплотнения, а также постоянный источник нейтрального газа, например азота.

Для достижения технического результата в предотвращении перетечек, и упрощения задачи в газотурбинных установках и компрессорах, сохраняют существующие лабиринтные уплотнения на входе вала в подшипниковый узел, концевых уплотнениях, межступенчатых уплотнениях и в целом везде, где имеются перетечки связанные с вращающимися валами Эти участки закрывают кожухом со штуцером. Кожух, охватывающий вал, прикрепляют к торцу корпуса подшипникого узла или установки с образованием камеры для подачи нейтрального к масляному туману газа или воздуха, если это не связано с образованием взрывоопасной смеси с кислородом воздуха.

В качестве нейтрального к масляному туману газа используется газ, подаваемый на турбину или газ с выхода из турбины. При высокой температуре устанавливают охлаждающее устройство. На линии газа от турбины до штуцера на кожухе устанавливают регулятор давления. При помощи редуктора устанавливают давление, при котором исключаются перетечки масляного тумана, паров и капель масла из подшипникого узла и не нарушают нормальную работу соответствующего узла.

При давлении создаваемом в кожухе, превышающем необходимое для исключения перетечки, может произойти унос масляного тумана, паров и капель масла в атмосферу или окружающую среду через масляную систему имеющей связь с атмосферой. В других случаях в уплотнениях между ступенями повышенное давление может снизить эффект работы уплотнения в технологическом процессе.

Масляный туман, пары и капли масла, образующихся в подшипниковом узле проходят в вытяжную трубу, где масло, осевшее на внутренней поверхности трубы, опускается вниз в бак, а нейтральный газ, масляный туман в соответствии с ПДК через вытяжную трубу уходят в атмосферу. Давление сжатого воздуха или нейтрального газа должно быть таким, при котором в атмосферу будут выходить только воздух, нейтральный газ или следы масла. В основном, это зависит от диаметра, высоты вытяжной трубы и скорости газа.

На фиг.1 изображен существующий подшипниковый узел на всасывании компрессора и разрезной кожух, охватывающий вал компрессора с креплением к торцу корпуса подшипникого узла с образованием камеры для подачи нейтрального газа.

На фиг.1 изображены: 1 - корпус подшипникого узла; 2 - подшипник; 3 - вал; 4 - существующее лабиринтное уплотнение; 5 - штуцер; 6 - разрезной кожух; 7 - регулирующий клапан; 8 - контактный манометр с двумя положениями; 9 - уплотнение между ротором и проточной частью; 10 - пробка ротора.

На фиг.2 изображен вид разрезного кожуха по "А" со штуцером, охватывающим вращающийся вал: 5 - штуцер, 6 - разрезной кожух.

Устройство для исключения перетечек в газотурбинной установке и компрессоре (ГТУиК) путем установки разрезного кожуха со штуцером, охватывающим вал, прикрепленным к торцу корпуса подшипниковых узлов или корпусу ГТУиК с образованием камеры для подачи нейтрального газа в передний, задний подшипниковый узлы, концевые и внутренние уплотнения, отличающееся тем, что сохранены существующие лабиринтные уплотнения на всасывании компрессора, концевые и межступенчатые уплотнения в ГТУиК с подачей нейтрального газа для предотвращения перетечек через лабиринтные уплотнения из линии горячего газа, идущего на турбину, или из линии выхода газов после турбины с регуляторами давления и устройствами для охлаждения горячих газов, а в случае отсутствия масляного тумана используют атмосферный воздух под давлением, например после 1-й или 2-й, или другой ступени компрессора, с необходимым давлением.