ПРИВОДНОЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ПРИВОДНОЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Предлагаемая полезная модель относится к области двигателестроения, конкретно к приводным газотурбинным двигателям (ГТД), применяемых, в частности, для привода нагнетателя в газоперекачивающих агрегатах.
Известен газотурбинный двигатель 1, состоящий из блока газогенератора, включающего в себя компрессор, камеру сгорания и турбину, и блока свободной (силовой) турбины. Этот ГТД применяется в качестве привода нагнетателя в газоперекачивающем агрегате.
Как показала практика, двигателю присущ ряд недостатков, которые ограничивают ресурс работы и снижают показатели безотказности двигателя. К этим недостаткам, в первую очередь, относятся:
-на направляющих аппаратах сварной конструкции наблюдалось растрескивание, выползание лопаток из колец, их поломка;
-в корпусе картера компрессора, также выполненном с применением сварки, напряжения в работе вызывали деформации и быстро развивающиеся продольные и поперечные трещины;
-на дисках и дефлекторах дисков с наработкой в поверхностном слое возникало растрескивание с последующим развитием вглубь материала;
-при эксплуатации в южных районах с повышенной долей режимов, имеющих высокую температуру газов в турбине, на охлаждаемых лопатках 1-ой ступени турбины газогенератора отмечались местные зоны на поверхности лопаток с окислением и с опасностью последующего разгара;
-отмечались дефекты на щариковом подшипнике опоры свободной турбины, связанные с большой осевой газовой силой, воспринимаемой подшипником.
Технический результат, достигаемый полезной моделью - повышение ресурса и надежности двигателя, повышение температуры газа перед турбиной и, как следствие, повышение мощности и экономичности.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Приводной газотурбинный двигатель для привода нагнетателя газа в составе газоперекачивающего агрегата, состоит из блока газогенератора, включающего компрессор, камеру сгорания и турбину, и блока свободной турбины, при этом корпус компрессора выполнен цельноточенным с толщиной стенки не менее 4,2 мм, а направляющие аппараты снабжены полочными лопатками, диски и дефлекторы дисков турбины газогенератора и свободной турбины упрочнены абразивно-жидкостной обработкой, турбина газогенератора имеет охлаждаемые рабочие лопатки 1-ой ступени с двухслойным металлическим плазменным покрытием, а с выходной стороны диска 2-ой ступени свободной турбины выполнено двухступенчатое лабиринтное уплотнение ограничивающее полость уравновешивания осевой силы, куда по трубе подается воздух от компрессора. Рабочая лопатка 2-ой ступени турбины газогенератора выполнена охлаждаемой с применением двухпетлевой схемы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг 1 изображен компрессор газотурбинного двигателя с направляющими аппаратами, на фиг.2 - турбина газогенератора, а на фиг. 3 - свободная турбина, при этом 1 - направляющие аппараты, 2 - корпус компрессора газотурбинного двигателя, 3 - охлаждаемая рабочая лопатка, 4 и 5 - диски турбины газогенератора, 6 дефлектор диска турбины газогенератора, 7 - дефлектор диска свободной турбины, 8 и 9 - диски свободной турбины, 10 - полость уравновешивания осевой силы, 11 - рабочая лопатка турбины газогенератора.
Для повышения надежности конструкции направляющие аппараты компрессора выполняются полочной конструкции, а корпус 2 компрессора выполняется цельноточенным без промежуточных сварных разъемов и с утолщением стенки до 4,2 мм. Для повышения надежности и создания резерва по повышению мощности и экономичности на охлаждаемой рабочей лопатке 1-ой ступени турбины газогенератора 3 вводится двухслойное металлическое плазменное покрытие. Покрытие на основе никеля, кобальта, хрома, алюминия, итрия обеспечивает высокую теплостойкость поверхностного
слоя лопатки. С той же целью диски и дефлекторы дисков турбииы газогенератора и свободной турбины 4...9 унрочняются абразивно-жидкостной обработкой, которая, в отличие от традиционной электрополировки , обеспечивает более стабильное качество поверхности, особенно в местах, труднодоступных по своей конфигурации для обработки. Кроме того, это упрочнение поверхностного слоя деталей менее энергозатратно и менее трудоемко.
С целью повышения надежности с выходной стороны диска 2-ой ступени свободной турбины 9 выполняется двухступенчатое лабиринтное уплотнение, ограничивающее полость уравновешивания осевой силы 10. В эту полость по трубе и специальным каналам в конструкции опоры турбины подается воздух из-за компрессора. В полости 10 обеспечивается давление воздуха, необходимое для понижения осевой газовой силы, воспринимаемой шариковым подшипником. Из этой же полости воздух подается для охлаждения диска 1-ой ступени свободной турбины.
Для повышения ресурса и создания резерва по повышению мощности и экономичности вводится охлаждаемая рабочая лопатка 2-ой ступени турбины 11с двухпетлевой схемой охлаждения.
Двигатель работает следующим образом. Воздух из атмосферы засасывается через воздухоочистительное устройство компрессором, где повышаются его давление и температура. Далее в камере сгорания воздух нагревается благодаря сгоранию топливного газа. В турбине газогенератора горячий воздух с продуктами сгорания (газ) отдает работу на привод компрессора. В турбине газогенератора газ частично теряет давление и температуру. И далее газ расширяется в свободной турбине, понижая давление почти до атмосферного и понижая температуру. Работа, снимаемая со свободной (силовой) турбины, передается через соединительный вал на привод нагнетателя природного газа.
Преимуществами предлагаемой полезной модели являются : - повышение ресурса работы и показателей безотказности приводного двигателя;
- потенциальная возможность повышения температуры газа перед турбиной с целью повышения мошности и экономичности.
Источники информации принятые во внимание:
1. Приводной газотурбинный двигатель. Свидетельство на полезную модель № 10425, 1999г., авторы А.М.Идельсон, В.А.Коротков, В.Н.Овчинников и др.
Авторы:
Патентный поверенный
И.Л.Шитарев .Овчинников .Россеев .Аненков
Ю.Т.Емелькин
А.М.Идельсон .Н.Фирман
С.Д.Медведев
Л.Т.Бусоргина