ТРУБА ВЫХЛОПНАЯ СИСТЕМЫ ВЫХЛОПА

Полезная модель относится к области машиностроения и энергетики, конкретно к газотурбинной и газоперекачивающей технике, а именно к выхлопным трубам систем выхлопа газотурбинных и газоперекачивающих установок и агрегатов.
Известна труба выхлопная системы выхлопа газоперекачивающей установки по патенту на изобретение RU №2208184 «Газоперекачивающая станция» (опубл. 10.07.2003). Труба выхлопная системы выхлопа содержит набор цилиндрических секций, каждая из которых содержит наружную несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами, скрепленных между собой фланцевым болтовым соединением. При этом секции трубы выполнены высотой близкой к диаметру трубы. Недостатком такой трубы выхлопной является то, что при выполнении секций трубы выхлопной высотой близкой к диаметру трубы, для набора нужной высоты трубы (для обеспечения санитарно-гигиенических норм рассеивания отводимых от газоперекачивающего агрегата веществ) требуется значительное количество секций и фланцевых соединений (соответственно больше крепежных деталей), в результате система выхлопа с такой трубой имеет большую материалоемкость, большие сроки и трудоемкость производства и монтажа, кроме того труба такой системы выхлопной из-за большого количества фланцевых соединений имеет большую вероятность разгерметизации, тем самым снижается надежность системы выхлопа.
Известна также система выхлопа газотурбинной установки ЗАО «Искра-Энергетика» (г. Пермь), к примеру, система выхлопа газотурбинных установок типа ЭГЭС-4 (страница официального сайта http://www.iskra-energy.ru/production/gas_turbine_power/3/ и фото «Шахты выхлопа энергоблоков» введенного в действие в сентябре-декабре 2001 г.проекта ЭГЭС-4 на странице официального сайта http://www.iskra-energy.ru/proiects/proiect_list/3/), имеющая трубу выхлопную. Такая труба выхлопная системы выхлопа содержит набор секций, установленных на основании, скрепленных между собой и основанием фланцевым болтовым соединением, каждая секция содержит несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами, секции выполнены цилиндрическими, каждая секция содержит набор равномерно расположенных по наружному периметру вертикальных прифланцевых ребер жесткости, скрепленных вертикальными и горизонтальными гранями с наружной поверхностью обечайки и поверхности фланца соответственно. При этом секции выполнены высотой 2 диаметра трубы. Недостатком такой трубы выхлопной системы выхлопа является то, что при выполнении секций трубы выхлопной высотой близкой к диаметру трубы, для набора нужной высоты трубы (для обеспечения санитарно-гигиенических норм рассеивания отводимых от газоперекачивающего агрегата веществ) требуется значительное количество секций и фланцевых соединений (соответственно больше крепежных деталей), в результате система выхлопа с такой трубой имеет большую материалоемкость, большие сроки и трудоемкость производства и монтажа, кроме того труба такой системы выхлопной из-за большого количества фланцевых соединений имеет большую вероятность разгерметизации, тем самым снижается надежность системы выхлопа.
Известна труба по патенту на полезную модель RU №601 (опубл. 16.07.1995). Труба содержит набор царг (секций), скрепленных между собой болтовым соединением, каждая из которых содержит наружную несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами, царги выполнены цилиндрическими, каждая царга содержит набор равномерно расположенных по наружному периметру вертикальных прифланцевых ребер жесткости, скрепленных вертикальными и горизонтальными гранями с наружной поверхностью обечайки и поверхности фланца соответственно. При этом царги выполнены высотой 0,3-1,5 диаметра трубы. Недостатком такой трубы является то, что при выполнении царг высотой 0,3-1,5 диаметра трубы, для набора нужной высоты трубы (для обеспечения санитарно-гигиенических норм рассеивания отводимых веществ) требуется значительное количество царг и фланцевых соединений (соответственно больше крепежных деталей), в результате она имеет большую материалоемкость, большие сроки и трудоемкость монтажа, кроме того такая труба из-за большого количества фланцевых соединений имеет большую вероятность разгерметизации. Кроме того, такая труба не может быть применена в системе выхлопа газотурбинных и газоперекачивающих установок и агрегатов.
Известна труба выхлопная ГТЭС и ГПА ОАО НПО «Искра», г. Пермь, по патенту на изобретение RU №2317385 (опубл. 20.02.2008), содержащая секции с фланцевыми соединениями, по которым они соединяются между собой с помощью болтов, известна также система выхлопа газоперекачивающего агрегата ГПА «Урал», разработки ОАО НПО «Искра», г. Пермь (Специализированный информационно-аналитический журнал «Газотурбинные технологии», юбилейный номер 2012 «ООО «Искра-Турбогаз» 10 лет», г. Рыбинск, электронная версия размещена по адресу: http://www.gtt.ru/files/gtt_iubileyny_2012.pdf, фото 1 на стр. 26, Статья «Опыт полномасштабного макетирования ГПА ангарного типа» стр. 42-45, рис. 1 на стр. 42 (показано белым), фото 1 на стр.43 (показано серым), рис. 4 (показано голубым) и 56 на стр. 44 (показан один из этапов сборки системы выхлопа до установки трубы выхлопной)) с такой трубой выхлопной, содержащей набор секций, установленных на основании, скрепленных между собой и основанием фланцевым болтовым соединением, каждая секция трубы выхлопной содержит несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами, секции выполнены цилиндрическими, каждая секция содержит набор равномерно расположенных по наружному периметру вертикальных прифланцевых ребер жесткости, скрепленных вертикальными и горизонтальными гранями с наружной поверхностью обечайки и поверхности фланца соответственно. При этом секции трубы выхлопной выполнены высотой 2 диаметра трубы. Недостатком такой трубы выхлопной системы выхлопа является то, что при выполнении секций трубы выхлопной высотой 2 диаметра трубы, для набора нужной высоты трубы также требуется значительное количество секций и фланцевых соединений (соответственно больше крепежных деталей). В результате такая труба выхлопная системы выхлопа имеет большую материалоемкость, большие сроки и трудоемкость монтажа, кроме того такая труба выхлопная системы выхлопа из-за большого количества фланцевых соединений имеет большую вероятность разгерметизации, а следовательно низкую надежность. К недостаткам можно отнести и следующее: основание трубы выхлопной имеет форму, приближенную к усеченному конусу, фланец основания и нижний фланец нижней секции, посредством которого она крепится к основанию имеют тот же диаметр, что и другие фланцы выхлопной трубы системы выхлопа, при этом конусность основания не позволяет использовать во фланцевом болтовом соединении основания и нижней секции трубы выхлопной те же болты, что в других ее фланцевых соединениях, болт невозможно завести снизу, а расположение снизу гайки недопустимо, так как возможно ее свинчивание. Эта проблема решена следующим образом: в отверстие сверху вводится шпилька, фиксируется вверху гайкой, после чего снизу на шпильку навинчивается и приваривается стандартная гайка, после чего соединение окончательно затягивается. Таким образом, требуется дополнительная технологическая операция сварки, учитывая большое количество болтовых соединений, значительно возрастает трудоемкость на соединение основания с нижней секцией. Кроме того сварные соединения могут иметь дефекты, в результате это соединение не достаточно прочно по сравнению со стандартным болтовым соединением. При воздействии, к примеру, ветровых нагрузок, на трубу выхлопную действует изгибающая сила, при этом нижнее более опасное соединение подвержено большей нагрузке и может разрушиться из-за недостаточной прочности. Это техническое решение выбрано за ближайший аналог заявляемой полезной модели.
Перед авторами стояла задача создания конструкции трубы выхлопной системы выхлопа обеспечивающей снижение материалоемкости, трудозатрат при производстве, сроков монтажа, снижение затрат при монтаже, а также обеспечивающей высокую надежность.
Для достижения указанного технического результата труба выхлопная системы выхлопа, содержит одну секцию, установленную на основании, или набор секций, установленных на основании. Секции трубы выхлопной выполнены цилиндрическими. Каждая секция содержит несущую металлическую обечайку с приваренными к ней фланцами, при этом каждая секция содержит набор расположенных по наружному периметру с определенным шагом вертикальных прифланцевых ребер жесткости, скрепленных вертикальными и горизонтальными гранями с наружной поверхностью обечайки и наружной поверхностью фланца соответственно. Единственная секция трубы или нижняя секция из набора секций скреплены с основанием через фланец болтовым соединением, секции в наборе также скреплены между собой через фланец болтовым соединением, при этом фланцы, посредством которых основание трубы выхлопной и одна секция или набор секции скреплены между собой, выполнены с большим диаметром, а межосевое расстояние отверстий болтовых соединений на этих фланцах увеличено, по сравнению с другими фланцами трубы выхлопной. При этом секции выполнены высотой 3-5 диаметра трубы и могут иметь по меньшей мере два кольцевых ребра жесткости, выполненных на наружной поверхности обечайки секции с определенным шагом. В частном случае выполнения трубы выхлопной системы выхлопа каждое кольцевое ребро жесткости секции трубы выхлопной может иметь набор расположенных сверху и снизу по наружному периметру с определенным шагом вертикальных ребер жесткости, скрепленных вертикальными и горизонтальными гранями с наружной поверхностью обечайки и поверхностью кольцевого ребра соответственно.
Выполнение трубы выхлопной системы выхлопа содержащей секции с высотой 3-5 диаметра трубы, позволяет сократить количество секций для набора необходимой высоты трубы выхлопной при сохранении такого же, как в ближайшем аналоге диаметра трубы выхлопной. Тем самым сокращено количество фланцевых соединений и болтовых соединений, в результате чего снижается материалоемкость, снижаются трудозатраты при производстве, снижаются сроки монтажа, снижаются затраты на монтаж.
При высоте секции трубы выхлопной меньше 3 диаметров трубы, увеличивается количество секций для набора нужной высоты трубы, увеличивается количество фланцевых соединений и болтовых соединений, в результате чего увеличивается материалоемкость трубы и всей системы выхлопа в целом, увеличиваются срок монтажа и затраты на производство и монтаж. Кроме того, из-за увеличения количества фланцевых соединений возрастает вероятность разгерметизации трубы выхлопной, тем самым снижается ее надежность. При высоте секции трубы больше 5 диаметров трубы становиться неудобным транспортирование секций к месту ее монтажа из-за увеличения длины и массы секций трубы выхлопной, при монтаже такой трубы требуется более мощное грузоподъемное оборудование.
Уменьшение количества фланцевых соединений уменьшает вероятность разгерметизации предлагаемой трубы выхлопной, тем самым увеличивается ее надежность. Введение кольцевых ребер жесткости, имеющих в частном случае выполнения также вертикальные ребра жесткости, позволяет исключить явление овализации секции трубы выхлопной системы выхлопа, например, от воздействия ветровых нагрузок, изменения температуры, солнечной радиации, вибрации от работы газотурбинного или газоперекачивающего агрегата и повысить жесткость, прочность и тем самым надежность трубы выхлопной. Количество кольцевых ребер жесткости и шаг, с которым они выполнены, их вертикальных ребер жесткости, и шаг, с которым они выполнены, определяется расчетным путем и зависит от необходимой жесткости трубы. Прифланцевые ребра жесткости, верхний фланец верхней секции трубы также повышают жесткость трубы и ее прочность и увеличивают тем самым ее надежность. Количество прифланцевых ребер жесткости и шаг, с которым они выполнены, определяется расчетным путем и зависит от необходимой жесткости трубы выхлопной.
Выполнение фланцев, посредством которых основание трубы выхлопной и одна секция или набор секции скреплены между собой, с большим диаметром, а межосевого расстояния отверстий болтовых соединений на этих фланцах увеличенным, по сравнению с другими фланцами трубы выхлопной, позволило увеличить расстояние между конусной поверхностью основания трубы и отверстиями под болтовое соединение и применить в болтовых соединениях стандартные болты того же размера, что и в других фланцевых соединениях, что позволило значительно сократить трудозатраты по сравнению с ближайшим аналогом, а также усилить прочность этого соединения и надежность трубы выхлопной системы выхлопа.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что труба выхлопная системы выхлопа, выполнена с секциями, имеющими высоту 3-5 диаметра трубы, на секциях введены кольцевые ребра жесткости, которые в частном случае выполнения могут иметь вертикальные ребра жесткости, фланцы, посредством которых основание трубы выхлопной и одна секция или набор секции скреплены между собой, выполнены с большим диаметром, а межосевое расстояние отверстий болтовых соединений на этих фланцах увеличено, по сравнению с другими фланцами трубы выхлопной.
Совокупность указанных признаков позволяет создать конструкцию трубы выхлопной системы выхлопа, которая обеспечивает снижение материалоемкости, снижение трудозатрат при производстве, сроков монтажа, снижение затрат при монтаже, обеспечивает высокую надежность.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежом.
На фигуре представлена труба выхлопная системы выхлопа, где 1 - основание трубы, 2 - секция трубы, 3 - фланцевое болтовое соединение, 4 - кольцевые ребра жесткости.
Заявляемое техническое решение трубы выхлопной системы выхлопа может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологий. При изготовлении трубы выхлопной системы выхлопа используются стандартный металлопрокат и средства крепления.
Предлагаемая труба выхлопная может быть использована в системах выхлопа газотурбинных и газоперекачивающих установок и агрегатов.
Авторами разработана труба выхлопная системы выхлопа, которая была успешно реализована в газоперекачивающем агрегате на производстве предприятия ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург». Приемочные испытания системы выхлопа газоперекачивающего агрегата прошли успешно и подтверждены Актом приемки от 20.12.2013.