СИСТЕМА ПОДОГРЕВА ТОПЛИВНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в составе газотурбинных установок (ГТУ) компрессорных станций.
Для эффективного запуска ГТУ топливный газ подогревают до определенной температуры.
Известна система подогрева топливного газа, содержащая теплообменник «газ-масло», подводящие и отводящие трубопроводы масла и газа (патент РФ №2403521).
Известна также система подогрева топливного газа, содержащая газомасляный теплообменник (ГМТ), маслопроводы, маслобак с установленным в нем нагревателем масла, газопроводы, электрический нагреватель газа (электрический подогреватель), расположенный после теплообменника на трубопроводе топливного газа (патент РФ №2450139), являющаяся наиболее близким аналогом.
Недостатками вышеуказанного технического решения являются низкая надежность и эффективность, высокая стоимость, связанная с электрическим подогревом топливного газа во время пуска газотурбинного двигателя (ГТД), так как топливный газ имеет низкую теплоемкость и для нагрева топливного газа требуется электрический подогреватель большей мощности.
Задачей данной полезной модели является повышение эффективности и надежности работы системы подогрева подаваемого в камеру сгорания газотурбинного двигателя топливного газа в процессе запуска ГТД, и снижение стоимости системы подогрева топливного газа.
Технический результат заключается в повышении эффективности системы подогрева топливного газа за счет теплоотдачи от подаваемого в ГМТ масла, подогреваемого в момент запуска электрическим подогревателем.
Технический результат достигается тем, что система подогрева топливного газа включает газомасляный теплообменник, соединенные с теплообменником трубопроводы подвода и отвода топливного газа и трубопроводы подвода и отвода масла, маслобак с установленным в нем нагревателем масла, электрический подогреватель, установленный на трубопроводе подвода масла к газомасляному теплообменнику.
Между трубопроводами подвода и отвода топливного газа установлен байпасный трубопровод с расположенным на нем регулирующим клапаном.
На участке подвода масла к газомасляному теплообменнику после электрического подогревателя установлен датчик температуры.
Электрический подогреватель встроен в газомасляный теплообменник.
Использование электрического подогревателя для подогрева масла, расположенного на участке подвода масла к ГМТ, позволяет повысить надежность системы подогрева, снизить стоимость электрического подогревателя по сравнению с электрическим подогревателем газа.
Передача тепла от электрического подогревателя маслу эффективнее, так как теплоемкость масла выше теплоемкости газа.
На фигуре 1 показана принципиальная схема системы подогрева топливного газа.
На фигуре 2 показана принципиальная схема системы подогрева топливного газа, где электрический подогреватель и датчик температуры масла встроены в ГМТ.
Система подогрева топливного газа включает в себя: газомасляный теплообменник 1, регулирующий клапан 2, установленный на байпасном трубопроводе 3, электрический подогреватель масла 4 и датчик температуры 5 на трубопроводе подвода масла 6 к ГМТ 1, датчик температуры 7 на трубопроводе отвода масла 8 из ГМТ 1, датчик температуры 9 на трубопроводе подвода топливного газа 10, датчик температуры 11 на трубопроводе отвода топливного газа 12, датчик температуры 13 на участке трубопровода подвода масла 6 к ГМТ 1 после электрического подогревателя масла 4, маслобак 14 и установленный в маслобаке нагреватель 15.
Устройство работает следующим образом:
В момент запуска ГТУ топливный газ поступает через трубопровод подвода топливного газа 10 в ГМТ 1, где нагревается, получая тепло от масла, нагретого электрическим подогревателем 4. После нагрева топливный газ по трубопроводу отвода топливного газа 12 поступает в ГТД, являющийся узлом ГТУ.
Датчик температуры 11, установленный на трубопроводе отвода топливного газа 12, измеряет температуру топливного газа, поступающего в ГТД.
Для соблюдения определенной температуры топливного газа, поступающего в ГТД, регулируют либо степень нагрева масла, поступающего ГМТ 1, изменяя мощность электрического подогревателя масла 4, либо изменяют количество топливного газа, поступающего в ГМТ 1.
Количество топливного газа, поступающего в ГМТ 1, изменяют следующим образом:
- по разнице показаний датчиков температуры 9 и 11 определяют величину открытия регулирующего клапана 2.
- регулирующий клапан 2 открывают на заданную величину, вследствие чего часть топливного газа, минуя ГМТ 1, по байпасному трубопроводу 3 из трубопровода подвода топливного газа 10 поступает в трубопровод отвода топливного газа 12, где смешивается с топливным газом, нагретым в ГМТ 1. Далее топливный газ поступает в ГТД.
В процессе работы ГТД, масло в его подшипниках нагревается и по трубопроводу подвода масла 6, проходя через электрический подогреватель 4, поступает в ГМТ 1.
При движении масла по трубопроводу подвода масла 6 датчик температуры 5, установленный до электрического подогревателя 4, и датчик температуры 13, установленный после электрического подогревателя, определяют его температуру.
Регулирование мощности электрического подогревателя 4 начинают производить с учетом показаний датчиков температуры 5 и 13. Когда показания датчиков температуры 5 и 13 совпадают, электрический подогреватель 4 отключают.
Следовательно, масло, текущее по трубопроводу подвода масла 6, перестает подогреваться и попадает в ГМТ 1 с температурой, полученной в подшипниках ГТД.
В ГМТ 1 масло охлаждается и по трубопроводу отвода масла 8 поступает в маслобак 14, откуда по трубопроводу поступает в подшипники ГТД.
Датчик температуры 7 определяет температуру масла, поступающего в маслобак 14.
Нагреватель масла 15, установленный в маслобаке 14, обеспечивает необходимый нагрев масла и снижение вязкости для пуска ГТУ.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность и надежность системы подогрева топливного газа, улучшить эксплуатационные характеристики и снизить стоимость системы подогрева топливного газа.