СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ОТСЕКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ КОНТЕЙНЕРНОГО ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к газовой промышленности, в частности к системам вентиляции, и может быть использована для нормализации температур в отсеках (контейнерах) двигателей газоперекачивающих агрегатов (ГПА) газокомпрессорных станций.
Известны газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с газотурбинным приводным двигателем авиационного типа или судового типа, размещенные в контейнерах, объединенных в блоки полной заводской готовности. Из таких блоков комплектуют компрессорные станции, на газопроводах, состыковывая контейнеры в необходимой последовательности.
Например, газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-6.3 с газотурбинным приводным двигателем авиационного типа НК-12СТ, который представляет собой блочно-контейнерную установку, предназначенную для газокомпрессорной станции и обеспечивающую транспорт природного газа по магистральным газопроводам. (Агрегат газоперекачивающий типа ГПА-Ц-6.3, 1.4300.6.0000.000 ТО, Сумской филиал специального конструкторского бюро по созданию воздушных и газовых турбохолодильных машин).
В штатной (заводской) конструкции ГПА вентиляция отсека (контейнера) газотурбинного двигателя осуществляется эжекционным способом, при котором приточный охлаждающий поток засасывается в отсек через два воздухозаборника в дверях (стенках) отсека и, проходя вдоль отсека и, вступив при этом в конвективный теплообмен с нагретой поверхностью двигателя, удаляется через каналы внизу эжекционной выхлопной улитки и через кольцевой зазор между улиткой и двигателем за счет скорости струи выхлопных газов работающего двигателя.
Недостатком штатной системы вентиляции в контейнере двигателя является то, что при высоких температурах наружного воздуха, особенно в
южных климатических поясах, температура в контейнерах двигателей ГПА превышает предельно допустимую, что приводит к ускоренному старению и отказам кабельных планов, а также к ложному срабатыванию автоматической системы пожаротушения. В жаркий летний период ГПА эксплуатируются с открытыми дверями контейнеров двигателя, что является нарушением правил пожарной безопасности. Причиной повышенных температур в отсеках двигателей ГПА являются высокие теплоизбытки в отсеках.
В качестве прототипа выбрано устройство вентиляции отсека приводного газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата магистрального газопровода [Заявка №2001133953/06 от 2001.12.13., оп. 2003.09.10.], содержащее отсек с центробежным вытяжным вентилятором воздуха, приводной газотурбинный двигатель с внутренней и внешней оболочками, образующими канал с горячим воздухом, технологические люки по диаметру внешней оболочки и компрессор высокого давления, при этом, с целью снижения температуры в отсеке приводного газотурбинного двигателя, приводной газотурбинный двигатель 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.
Задачей полезной модели являлось снижение температуры воздуха внутри отсека (контейнера) двигателя за счет снижения теплоизбытков в контейнере.
Указанная задача решается системой вентиляции отсека газотурбинного двигателя контейнерного газоперекачивающего агрегата, содержащей приточные воздухозаборники в боковых стенках контейнера и отсек с эжекционной выхлопной улиткой (центробежным вытяжным вентилятором воздуха), в которой приточные воздухозаборники выполнены в виде шести окон, размещенных попарно в начале каждой трети длины отсека двигателя, при этом в контейнере установлены по меньшей мере два вытяжных
воздуховода с выводом в конец отсека двигателя, вход одного из которых установлен в конце первой трети длины отсека двигателя, вход другого - в конце второй трети длины отсека, а выпускные участки воздуховодов вмонтированы в поперечные вертикальные экраны, установленные в нижней части контейнера между отсеком двигателя и отсеком эжекционной выхлопной улитки, предназначенной для отвода продуктов сгорания от свободной турбины двигателя в выхлопную шахту агрегата.
Целесообразно окна воздухозаборников оснащять гравитационными клапанами, т.е. клапанами, предотвращающими обратное течение воздуха через окна.
При доработке уже существующих систем вентиляции, в частности при установке воздуховодов наименее затратным является использование свободного пространства отсека двигателя. Так вход вытяжного воздуховода в конце первой трети длины отсека двигателя установлен под потолком контейнера, а вытяжной воздуховод, вход которого установлен в конце второй трети длины отсека двигателя, выполнен прямолинейным и размещен в приямке под двигателем.
Дополнительно регулирование потоков воздуха через контейнер можно осуществлять посредством выполнения в поперечных вертикальных экранах, установленных в нижней части контейнера между отсеком двигателя и отсеком вентилятора сквозных окон. Опытным путем установлено, что целесообразно такое окно проделывать в экране с вмонтированным выпускным участком прямолинейного воздуховода.
В целом площади проходных сечений элементов заявленной системы вентиляции (воздухозаборников в стенках контейнера, размеры воздуховодов и окон в поперечных экранах) выбираются из условия максимально возможного сохранения величины весового расхода воздуха для штатной системы (прототипа).
Система вентиляции отсека газотурбинного двигателя контейнерного газоперекачивающего агрегата поясняется чертежами.
На фиг.1 показан продольный разрез  контейнера газоперекачивающего агрегата.
На фиг.2 показан поперечный разрез контейнера газоперекачивающего агрегата.
Система вентиляции отсека 1 газотурбинного двигателя 2 контейнера 3 газоперекачивающего агрегата содержит шесть приточных воздухозаборников 4 в боковых стенках контейнера 3, размещенных попарно в начале каждой трети длины L отсека двигателя, два вытяжных воздуховода 5 с выводом в конец отсека 1 двигателя 2, входы которых установлены в конце первой трети длины отсека двигателя, два прямолинейных вытяжных воздуховода 6 в приямке под двигателем с выводом в конец отсека 2 двигателя 1, входы которых установлены в конце второй трети длины отсека двигателя, отсек 7 с эжекционной выхлопной улиткой 8. Между отсеками 1 и 7 в нижней части контейнера 3 установлены поперечные экраны: в боковых участках контейнера - скошенные экраны 9 и экран 10, закрывающий приямок под двигателем 1. В экраны 9 вмонтированы выпускные участки воздуховодов 5, а в экран 10 -выпускные участки воздуховодов 6. В экране 10 выполнено сквозное прямоугольное окно 11.
Система вентиляции работает следующим образом.
Во время работы двигателя 1 газоперекачивающего агрегата атмосферный воздух засасывается в контейнер 3 в виде распределенного низкоскоростного потока через три пары воздухозаборников 4 и, проходя одновременно вдоль каждой трети отсека 1 двигателя 2 и, вступив в каждой из них в конвективный теплообмен с нагретой поверхностью двигателя, удаляется соответственно в конце первой трети длины отсека 1 через воздуховоды 5, в конце второй трети длины отсека 1 через воздуховоды бив конце отсека 1 через окно 11 и кольцевой зазор между двигателем 1 и эжекционной выхлопной улиткой 8.
При предлагаемом воздухораспределении, в следствие того, что расход воздуха через каждую треть длины отсека 1 составляет приблизительно 1/3 часть от общего расхода через отсек 1, скорость воздуха на каждой трети в
целом втрое ниже, при этом ниже интенсивность теплоотдачи от горячей поверхности двигателя 2 и количество избыточного тепла, выделяющегося в контейнере от нагретой поверхности двигателя 2, что в свою очередь приводит к снижению разности температур в контейнере 3 и наружного воздуха до приемлемой величины.
На предприятии-заявителе проведены опытные доработки действующих контейнерных газоперекачивающих агрегатов с монтажом в них предлагаемой системы вентиляции. Эксплуатация таких ГПА показала эффективность заявленной системы вентиляции по снижению температуры воздуха внутри контейнера.