СИСТЕМА ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к газотурбостроению и может быть использована в агрегатах, использующих в качестве привода газотурбинный двигатель (ГТД), который требует постоянного гарантированного охлаждения.
На современном этапе развития машиностроения широкое распространение получили газотурбинные электростанции и газоперекачивающие агрегаты в блочно-контейнерном исполнении, состоящие из отдельных транспортабельных блоков. При размещении ГТД в отсеке предъявляются определенные требования к его охлаждению.
Известна система для охлаждения газотурбинного двигателя, размещенного в отсеке, образующего с корпусом двигателя кольцевую камеру, блок вентиляторов, газосвязанный с ним кольцевой коллектор с отверстиями, обращенными в сторону охлаждаемой поверхности двигателя, а также кольцевой приемник нагретого воздуха, размещенного в кольцевой камере за охлаждаемой поверхностью и сообщающийся с внешней средой газоходом (патент №2460893, МПК F02C 7/18, опубл. 10.09.2012 г.).
Недостатком такого устройства является то, что оно не обеспечивает равномерное охлаждение двигателя, так как поток охлаждающего воздуха в такой схеме неравномерен по окружности. Для того чтобы обеспечить приемлемый уровень температуры воздуха под кожухом, исключить застойные зоны требуется продувка с большим расходом. При этом газодинамическое сопротивление такого устройства достаточно велико. Вследствие этого требуются мощные вентиляторы, что ведет к увеличению затрат на изготовление и эксплуатацию такой установки.
Также известно устройство вентиляции отсека ГТД газоперекачивающего агрегата, содержащее отсек с центробежным вытяжным вентилятором воздуха, ГТД с внутренней и внешней оболочками, образующими канал с горячим воздухом, технологические окна по диаметру внешней оболочки и компрессор высокого давления. Для снижения температуры в отсеке, ГТД дополнительно снабжен воздуховодом для отвода горячего воздуха непосредственно в атмосферу через один из его открытых технологических люков, используя при этом в качестве эжектора активный воздух, нагнетаемый в воздуховод по отдельной трубе из компрессора высокого давления (патент РФ №2246017, от 10.02.2005, F02C 7/12).
Недостатком такого устройства является то, что воздух, охлаждающий наиболее горячие поверхности ГТД (корпус) эжектируется из отсека ГТД через окна в кожухе. Это приводит к тому, что в холодный период происходит выхолаживание отсека, так как весь вентиляционный воздух (большой расход) засасывается из атмосферы в отсек ГТД и для обеспечения положительной температуры внутри отсека требуется затрачивать электроэнергию на подогрев электронагревателями.
Кроме того, для эжекции вентиляционного воздуха используется воздух высокого давления («дорогой») отбираемый из проточной части компрессора ГТД, что приводит к снижению характеристик ГТД.
Техническим результатом, на который направлена полезная модель, является повышение эффективности охлаждения поверхностей двигателя и исключение выхолаживания отсека ГТД.
Поставленный технический результат достигается тем, система воздушного охлаждения газотурбинного двигателя, расположенного в отсеке и снабженного компрессором и затурбинным диффузором, содержащая кожух с вентиляционными окнами, образующий с корпусом двигателя кольцевой канал.
Новым в полезной модели является то, что система охлаждения снабжена гибкими патрубками, сообщающими кольцевой канал через вентиляционные окна с атмосферой, при этом вентиляционные окна выполнены в зоне компрессора, а кольцевой канал сообщен с затурбинным диффузором.
В вентиляционных окнах установлены регулируемые заслонки.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлены схемы предлагаемой системы воздушного охлаждения газотурбинного двигателя.
Система воздушного охлаждения газотурбинного двигателя 1, расположенного в отсеке 2, содержит кольцевой канал 3, образованный кожухом 4 и корпусом 5 двигателя 1. Кольцевой канал 3 сообщен с затурбинным диффузором 6, а в зоне компрессора 7 через вентиляционные окна 8 и гибкие патрубки 9 с атмосферой. В вентиляционных окнах 8 установлены регулируемые заслонки 10. Со стороны входного устройства двигателя 1 кольцевой канал 5 перекрыт стенкой 11.
Стрелками показаны направления воздушных потоков.
Система воздушного охлаждения газотурбинного двигателя работает следующим образом:
При работе установки за счет эжекции в затурбинном диффузоре 6 происходит всасывание холодного воздуха из атмосферы через патрубки 9 и окна 8 в кольцевой канал 3. Поток воздуха, проходя по кольцевому каналу 3, интенсивно охлаждает наиболее нагретые поверхности корпуса 5 двигателя 1 и, смешиваясь в затурбинном диффузоре 6 с высокоэнергетическим газовым потоком, выходящим из двигателя 1, сбрасываются через выхлопную систему 12 в атмосферу.
Оставшееся избыточное тепловыделение от газотурбинного двигателя 1 в отсеке 2 удаляется через отводящий воздуховод 13 системы вентиляции отсека 2 ГТД 1.
В холодное время года продувку кольцевого канала 3 уменьшают за счет открытия и закрытия заслонок 10 в вентиляционных окнах 8.
Подвод охлаждающего воздуха через патрубки непосредственно к корпусу двигателя обеспечивает эффективное равномерное охлаждение нагретых поверхностей двигателя и исключает выхолаживание всего отсека.