КОЖУХ ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛИРУЮЩИЙ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к кожухам теплозвукоизолирующим, в частности, к кожухам теплозвукоизолирующим газотурбинных установок, и может использоваться для теплоизоляции и защиты от шума газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов и электростанций.
Газотурбинные установки, как правило, помещаются в теплозвукоизолирующие кожухи, к примеру, известные по патенту на изобретение RU №2241843 (опубл. 10.12.2004), по патенту на изобретение RU №2296235 (опубл. 27.03.2007), по патенту на полезную модель RU №149418 (опубл. 10.01.2015), по патенту на изобретение RU №2263807 (опубл. 10.11.2005), по патенту на изобретение US №8726609 (опубл. 20.05.2014), по патенту на изобретение US №8689932 (опубл. 08.04.2014). При этом в кожухе из-за высокого теплового излучения установки могут повреждаться устанавливаемые в кожухе вспомогательные системы и агрегаты, изоляция электрических кабелей.
Для уменьшения теплового излучения от двигателя газотурбинной установки применяются различные решения, к примеру, известны тепловые экраны по патенту на изобретение RU №2117797 (опубл. 20.08.1998). Недостатком таких экранов является то, что они защищают только отдельные агрегаты от теплового излучения газотурбинного двигателя. Известен также тепловой экран по патентному документу CN №102661972 (опубл. 12.09.2012), устанавливаемый вокруг газовой турбины, он также не обеспечивает достаточной защиты от теплового излучения газотурбинной установки внутри кожуха и довольно громоздкий.
Известен также теплозвукоизолирующий кожух (контейнер) газотурбинной установки по патенту на полезную модель RU №35380 (опубл. 10.01.2004), включающий газотурбинный двигатель, входное и выходное устройство (улитка), двигатель состоит из компрессора, камеры сгорания, турбины высокого давления и силовой турбины. При этом внутри кожуха, над корпусами камеры сгорания и турбины высокого давления, установлен теплозащитный экран, охватывающий сбоку и сверху эти корпуса. Тепловой экран выполнен силовым, со стенками, изготовленными из стали и утолщенными. Тепловой экран содержит радиальную перегородку, которой он соединен по периметру с боковыми и верхней стенками кожуха. Радиальная перегородка между экраном и стенками кожуха позволяет перетекать охлаждающему атмосферному воздуху, подаваемому вентилятором в направлении от входного устройства к выходному устройству, с увеличенной скоростью между теплозащитным экраном и корпусами камеры сгорания и турбины высокого давления, интенсивно их охлаждая. Это техническое решение выбрано за ближайший аналог заявляемой полезной модели. У данного технического решения есть следующие недостатки. Современные газотурбинные двигатели отличаются лучшей защитой от теплового излучения, чем двигатель газотурбинной установки по патенту RU №35380, наиболее горячей частью газотурбинной установки с современными двигателями является ее выходное устройство - улитка. Поэтому такой экран в кожухе недостаточно защищает части двигателя, по крайней мере, силовую турбину, вспомогательные системы и агрегаты, установленные внутри кожуха, от теплового излучения от выходного устройства. В таком кожухе тепловой экран, соединенный с боковыми и верхней стенками кожуха радиальной перегородкой, имеет громоздкую конструкцию, затрудняет обслуживание двигателя. Перегородка в таком кожухе делит его на два отсека, в одном расположено входное устройство, часть двигателя - компрессор, камера сгорания и турбина высокого давления, в другом - силовая турбина и выходное устройство. При этом нет доступа обслуживающему персоналу из одного отсека в другой, тепловой экран с радиальной перегородкой в кожухе не позволяет провести инженерные системы и коммуникации (например, трубопроводы системы пожаротушения, кабельные лотки) из одного отсека в другой, а демонтаж такого экрана для доступа, к примеру, в отсек с выходным устройством затруднен.
Перед авторами стояла задача создания конструкции кожуха теплозвукоизолирующего газотурбинной установки (далее по тексту - кожух) с улучшенными эксплуатационными характеристиками - повышение надежности кожуха за счет усиления его тепловой изоляции, а также повышения тепловой защиты двигателя, вспомогательных систем и агрегатов газотурбинной установки от теплового излучения выходного устройства, и при этом - обеспечение доступа обслуживающему персоналу из зоны двигателя в зону выходного устройства, обеспечение возможности провода трубопроводов и других инженерных систем из зоны двигателя в зону выходного устройства.
Для достижения указанного технического результата кожух теплозвукоизолирующий газотурбинной установки, содержащий входное и выходное устройства и газотурбинный двигатель, содержит радиальную перегородку, соединенную по периметру с боковыми и верхней стенками кожуха и охватывающую газотурбинную установку сбоку и сверху, при этом радиальная перегородка установлена между двигателем и выходным устройством газотурбинной установки, соединена с боковыми и верхней стенками кожуха при помощи жесткого разъемного соединения и содержит по меньшей мере одну дверцу для доступа обслуживающего персонала в зону выходного устройства и технологические отверстия для прохода инженерных систем и коммуникаций.
Целесообразно, чтобы радиальная перегородка содержала дверцы по обе стороны от газотурбинной установки. Полезно также, чтобы дверца была выполнена в нижней части радиальной перегородки и с шириной, соответствующей ширине радиальной перегородки между двигателем и боковой стенкой кожуха.
В частных случаях выполнения полезной модели разъемное соединение радиальной перегородки со стенками кожуха может быть выполнено болтовым или разъемное соединение может быть выполнено посредством заклепок резьбовых (называемых также «гаечная заклепка») и винтов.
В других частных случаях выполнения полезной модели радиальная перегородка может содержать по периметру боковых и верхней стенки кожуха угловой профиль, посредством которого соединена со стенками кожуха, или по периметру перегородки могут быть выполнены отгибы, посредством которых она соединяется со стенками кожуха.
В частном случае выполнения полезной модели радиальная перегородка может быть выполнена из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом.
Радиальная перегородка может быть выполнена с ребрами жесткости.
Выполнение кожуха с радиальной перегородкой, соединенной по периметру с боковыми и верхней стенками кожуха, охватывающей газотурбинную установку сбоку и сверху, причем радиальная перегородка установлена между двигателем и выходным устройством газотурбинной установки, позволяет повысить тепловую защиту всего двигателя газотурбинной установки и ее входного устройства от теплового излучения выходного устройства, а также вспомогательных систем и агрегатов газотурбинной установки, изоляции электрических кабелей в зоне двигателя и входного устройства и усилить тепловую изоляцию кожуха, тем самым улучшая надежность кожуха по сравнению с прототипом, при этом как и в прототипе радиальная перегородка позволяет оптимизировать направление потока охлаждающего воздуха в кожухе в зоне двигателя. При этом выполнение радиальной перегородки с по меньшей мере одной дверцей, или в частных случаях с дверцами по обе стороны от газотурбинной установки, или в нижней части радиальной перегородки, или с шириной, соответствующей ширине радиальной перегородки между двигателем и боковой стенкой кожуха, обеспечивает легкий доступ обслуживающего персонала в зону выходного устройства. А технологические отверстия в радиальной перегородке обеспечивают проход инженерных систем и коммуникаций. Разъемное жесткое соединение радиальной перегородки с боковыми и верхней стенками кожуха, в частных случаях выполненное болтовым или посредством заклепок резьбовых и винтов, посредством углового профиля или отгибов по периметру, выполнение радиальной перегородки в частном случае из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом, позволяет в случае необходимости легко демонтировать радиальную перегородку для доступа в зону выходного устройства. Выполнение радиальной перегородки с ребрами жесткости увеличивает ее надежность и кожуха в целом. Таким образом, предлагаемый кожух имеет лучшие по сравнению с прототипом эксплуатационные характеристики.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 представлен кожух, один из конкретных примеров воплощения полезной модели, в аксонометрической проекции, на фигуре 2 представлена радиальная перегородка, вид со стороны двигателя, на фигуре 3 -радиальная перегородка, вид со стороны выходного устройства газотурбинной установки, где 1 - стенки кожуха, 2 - рама газотурбинной установки (газотурбинная установка не показана), 3 - радиальная перегородка, 4 - дверца, 5 - технологические отверстия, 6 - петля, 7 - задвижка, 8 - угловой профиль, 9 - ребра жесткости.
Стенки 1 кожуха, как и в прототипе, выполнены трехслойными и содержат с внешней стороны цельные стальные листы, с внутренней перфорированные стальные листы, между которыми проложен звукопоглощающий и теплоизолирующий материал. Боковые стенки 1 крепятся к раме 2 установки. Кожух содержит радиальную перегородку 3, выполненную из листовой стали и соединенную по периметру с боковыми и верхней стенками 1 кожуха и охватывающую газотурбинную установку сбоку и сверху. Радиальная перегородка 3 в конкретном показанном примере воплощения полезной модели содержит две дверцы 4 для доступа обслуживающего персонала в зону выходного устройства и технологические отверстия 5 по периметру радиальной перегородки 3 для прохода инженерных систем и коммуникаций (не показаны). Дверцы 4 расположены по обе стороны от газотурбинной установки, выполнены в нижней части радиальной перегородки 3 с шириной, соответствующей ширине радиальной перегородки 3 между двигателем и боковой стенкой 1 кожуха, такое расположение и размеры дверец 4 обеспечивают легкий доступ персонала в зону выхлопного устройства. Дверцы 4 установлены на привинчиваемые петли 6, и имеют задвижки 7, дверцы 4 могут быть уплотнены любым известным подходящим способом и материалом. В конкретном показанном примере разъемное соединение радиальной перегородки 3 со стенками 1 кожуха выполнено при помощи углового профиля 8, который прикреплен к стенкам 1 при помощи заклепок резьбовых 10 и винтов, а к радиальной перегородке при помощи заклепок вытяжных. Петли 6 дверец 4 также закреплены на угловом профиле 8. Для крепления радиальной перегородки 3 к угловому профилю 8 может применяться сварка или болтовое соединение, или саморезы, или любое другое подходящее жесткое соединение. Профиль может быть другой формы. Вместо углового профиля 8 радиальная перегородка 3 может иметь отгибы для крепления к стенкам 1 кожуха. Специалисту в данной области техники понятно, что для крепления радиальной перегородки 3 к стенкам 1 могут использоваться и другие известные средства. В конкретном показанном примере радиальная перегородка 3 выполнена из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом и имеет ребра жесткости 9 из стального профиля, в показанном примере - швеллера, профиль может быть другой формы. В верхней части радиальной перегородки выполнены технологические отверстия 5 для прохода трубопроводов системы пожаротушения и кабельных лотков. Двигатель газотурбинной установки может иметь отдельно устанавливаемый защитный экран от осколков, такой, например, как известный из патента на изобретение RU №2139433 (опубл. 10.10.1999).
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что радиальная перегородка в кожухе установлена между двигателем и выходным устройством газотурбинной установки, соединена с боковыми и верхней стенками кожуха при помощи жесткого разъемного соединения и содержит по меньшей мере одну дверцу для доступа обслуживающего персонала в зону выходного устройства и технологические отверстия для прохода инженерных систем и коммуникаций. В частных случаях выполнения полезной модели радиальная перегородка содержит дверцы по обе стороны от газотурбинной установки, дверца выполнена в нижней части радиальной перегородки и с шириной, соответствующей ширине радиальной перегородки между двигателем и боковой стенкой кожуха, разъемное соединение радиальной перегородки со стенками кожуха может быть выполнено болтовым или разъемное соединение может быть выполнено посредством заклепок резьбовых и винтов, радиальная перегородка может содержать по периметру боковых и верхней стенки кожуха угловой профиль, посредством которого соединена со стенками кожуха или по периметру перегородки могут быть выполнены отгибы, посредством которых она соединена со стенками кожуха, радиальная перегородка может быть выполнена из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом, радиальная перегородка может быть выполнена с ребрами жесткости.
Совокупность всех указанных существенных признаков позволила создать кожух теплозвукоизолирующий газотурбинной установки с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет повышения надежности кожуха, обеспечения доступа обслуживающему персоналу из зоны двигателя в зону выходного устройства, обеспечения возможности провода трубопроводов и других инженерных систем из зоны двигателя в зону выходного устройства.
Заявляемое техническое решение кожуха теплозвукоизолирующего газотурбинной установки может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологий. При изготовлении кожуха теплозвукоизолирующего газотурбинной установки используются стандартные металлические конструкции, металлопрокат, звукотеплоизоляционные материалы и средства крепления.
Авторами разработана конструкция кожуха теплозвукоизолирующего газотурбинной установки, которая была успешно реализована для газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата ГПА-1001 «Иртыш» на производстве предприятия заявителя.