ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области энергетики, а именно - к воздухозаборному тракту (ВЗТ) газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использована для всех типов газовых турбин (ГТ).
ГТД, используемые в качестве привода энергетических и силовых установок, требуют большого количества воздуха для своей работы. После очистки на воздухоочистительной установке (ВОУ) воздух через входное устройство поступает в компрессор ГТ.
ВЗТ - многофункциональное устройство, состоящее из ВОУ, блока шумоглушения и воздуховодов. При этом распределение параметров поступающего воздуха (скорость, статическое давление) по входному сечению ГТД должны быть однородны. В то же время эти параметры непосредственно зависят от геометрических параметров ВЗТ и входного устройства (BУ). Наличие сложного ВУ - следствие того, что при движении по ВЗТ поток воздуха неравномерно распределяется по сечению канала; задачу усреднения параметров воздуха на входе в компрессор ГТ и решает разработанная полезная модель.
Для меньшего сопротивления ВЗТ необходимо:
- избегать излишней протяженности ВЗТ;
- минимизировать число поворотов;
- избегать уменьшения проходного сечения по ходу ВЗТ;
- по возможности, устранить выступающие во внутрь сегменты обшивки или части оборудования;
- избегать наличия «острых» кромок и граней.
Реализация этих требований в общем случае обеспечивает стабильную работу ГТД в заданных параметрах, что обеспечивает максимальную эффективность использования оборудования, увеличение срока эксплуатации, увеличение времени работы до выхода в ремонт. В тоже время сам корпус должен иметь достаточную прочность, износостойкость и технологичность при монтаже. Поскольку ГТ во время работы является источником шума в широком спектре частот корпус ВУ должен эффективно его поглощать.
В предложенной полезной модели корпус выполняется из композита на основе стекловолокна и полимерного связующего (далее Стеклопластик). Данный материал обладает рядом преимуществ:
- изделие можно выполнять произвольной формы, что в случае с металлическим исполнением требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования;
- изделия обладают меньшим весом при равной прочности по сравнению с традиционно используемым для подобных конструкций металлом;
Остальные качества стеклопластика удовлетворяют условиям эксплуатации ВУ и предъявляемым к энергетическим установкам требованиям.
Действующая модель была разработана как модернизация ВЗТ ГТЭ-110, установленной на объекте АО «Интер РАО-Электрогенерация» для замены существующего ВУ. Внедрение полезной модели позволило существенно сократить потери в ВЗТ энергоустановки, улучшить распределение параметров во входном сечении компрессора ГТД.
В аналогичных ГТУ фирм Siemens, General Electric и т.д. применяется ВЗТ минимальной протяженности и, в большинстве случаев, без поворотов. Предлагаемая форма ВУ разработана для ВЗТ с неравномерным распределением параметров потока по сечению. Технологические решения, примененные в модели, позволяют эффективно бороться с таким неравномерностями, а конструкция предполагает настройку элементов отвечающих за перераспределение потока и подбор наилучшего варианта для конкретного объекта.
Форма ВУ является развитием рекомендованной формы для входных патрубков турбомашин в // Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). Под ред. С.И. Мочана. Изд. 3-е Л., «Энергия», 1977 //. Конечная геометрия и расположение внутренних элементов отработана в ходе экспериментальных изысканий. Конструкция и применяемые материалы позволяют модернизировать, вносить изменения в конструкцию, адаптировать изделие под условия на объекте и требования заказчика.
Тороидальная форма задней части ВУ позволяет существенно уменьшить застойные зоны и упорядочить потоки воздуха. Разделительное ребро установлено таким образом, чтобы количество проходящего воздуха сверху-снизу было уравновешенным. Предложенная модель имеет сглаженную форму центрального кольца для оптимизации входа воздуха в компрессор. При этом форма центрального кольца, положение разделительного ребра могут быть изменены под соответствующие требования заказчика и под условия объекта. Так же может быть изменена форма переходного элемента ВУ для соответствия сечению ВЗТ перед ВУ.
Общий вид предлагаемого ВУ представлен на графическом изображении. Для наглядности не показана стенка, примыкающая непосредственно к теплошумовому укрытию турбины. Кроме того, не показана наружная поверхность, которая является сплошной герметичной стенкой из стеклопластика. На графическом изображении также можно заметить отверстия, проделанные во внутренней стенке ВУ (его переходной части). Эти отверстия являются мерами по улучшению шумопоглощающих свойств ВУ.
Условно ВУ можно разбить на Конфузорную часть (2), примыкающую к предустановленному блоку шумоглушения существующего ВЗТ, Переходную часть (1), из которой воздух попадает в Компрессор ГТЭ-110 и Разделительное ребро (3). Непосредственно сопряжение ВУ с компрессором осуществляется с помощью резиновых диафрагм через Центральное кольцо (4).