СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
Полезная модель относится к области турбостроения и касается конструкции системы охлаждения термонапряженных элементов турбины газотурбинной установки.
Известна газотурбинная установка (см. заявку на патент RU99108436 от 12.09.97, опубл. 20.02.01), содержащая направляющее устройство для охлаждающего газа, которое выполнено с возможностью подвода газового потока к лопаткам.
Известно устройство для охлаждения рабочего колеса газовой турбины (см. патент RU2183747 от 05.10.00, опубл.20.06.02), в котором лопатки снабжены каналами ввода охлаждающего воздуха и предусмотрены каналы и полости подвода охлаждающего воздуха. Устройство направлено на повыщение эффективности охлаждения.
За прототип принята конструкция устройства охлаждения турбины, в частности пефовой по патенту RU 2154168 (от 01.06.99, опубл. 10.08.00). Оно включает в себя патрубок подвода охлаждающего пара, подключенный к основному коллектору, прикрепленному к наружной поверхности обоймы концевого уплотнения. Концевое уплотнение сообщено с камерой подвода охлаждающего пара, расположенной между обоймой концевого уплотнения, корпусом турбины и диском ротора и сообщенной через осевые отверстия диска с межступенчатой камерой. К наружной поверхности охлаждаемой диафрагмы прикреплен дополнительный коллектор с патрубками подвода и отвода. Лопатки снабжены системой осевых отверстий, радиалшных каналов и кольцевой камерой. Применение известного устройства позволяет повысить эффективность охлаждения лопаток турбины. Лопатки охлаждаются односторонне, и для охлаждения наиболее термонапряженных элементов турбины высокотемпературной газотурбинной установки такого подвода охлаждающей среды оказывается недостаточно.
Задачей создания заявляемой полезной модели является повыщение эффективности охлаждения турбины путем создания увеличенного и равномерного подвода охлаждающего воздуха.
Поставленная задача достигается за счет того, что в системе охлаждения газотурбинной установки с компрессором, турбинами высокого и низкого давления, содержащей внепший трубопровод, внутреннюю диафрагму с внутренним
pppiiinianiM
(Г 3  1 2 у g  ...„.,
МПК F04D25/08, F04D29/58
(Полезная модель)
1ругспроаодам подвода охлаждающей среды к внутренней поверхности лопаток и дисков, коллектор, новым является то, что трубопровод подвода охлаждающей среды выполнен из равномерно размещенных по плоскости поперечного сечения диафрагмы модулей, каждый из которых внутри диафрагмы снабжен компенсатором температурного изменения, система снабжена дополнительным внутренним трубопроводом подвода охлаждающей среды к внепшей поверхности лопаток и дисков и внепшей диафрагмой, при этом каждый внутренний трубопровод подвода охлаждающей среды вьшолнен из равномерно размещенных по плоскости поперечного сечения даафрагмы модулей, каждый из которых внутри внутренней диафрагмы снабжен компенсатором температурного изменения, каждый из внутренних трубопроводов имеет, по две ветви, и первая ветвь основного рубощювода идет от внепшего трубопровода к внутренней поверхности лоцаток и дисков турбины высокого давления, а вторая ветвь идегг от проточной части турбины к внутренней поверхности лопаток и дисков турбины низкого давления, первая ветвь дополнительного трубопровода идет от кольцевой камеры компрессора к наружной поверхности лопаток и дисков турбины высокого давления, а вторая ветвь идет от кольцевой камеры турбины к наружной поверхности лопаток и дисков турбины низкого давления, на поверхносггях внепшей н внутренней диафрагмы со сторонь турбины высокого давлення выполнены кольцевые камеры, коллектор вьшолнен в виде двух полуколец. Равномерное расхфеделение трубопровода и коллектора способствует тангенциально равномерной и более объемной подаче охлаждающей среды к наиболее термонапряженным элементам установки -лопаткам и дискам турбины с защитой самого трубопровода от температурных влияний. При этом оптимально полно задействованы имеющиеся источники подачи охлаждающей среды.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена принципиальная схема снстемы охлаждения газотурбинной установки,
на фиг. 2 - схема модульного выполнения внутреннего трубопровода, на фиг. 3 - сечение внутренней диафрагмы вдоль оси, на фиг. 5- фрагмент Ш фиг.1, на фиг.6 - кольцевой коллектор
Система охлаждения газотурбинной установки, состоящей из компрессора, турбины с рабочими лопатками 1 и 2 и дисками 3 и 4, соответственно турбины высокого и низкого давления (см.фигЛ) состоит из внепшего 5 и внутреннего трубопровода. Внутренний трубопровод разделен соответственно на основной и
дополнительный. Каядщй нз внутренних трубопроводов имеет по две ветви. Первая ветвь 6 основного трубопровода идет от внешнего трубопровода 5, снабжен компенсатором темп)атурных деформаций и идет к внутренней поверхности лопаток 1 и дисков 3 турбины высокого давления, а вторая ветвь 7 идет от проточной части 8 турбины к виутренней поверхности лопаток 2 и дисков 4 турбины низкого давления, первая вепвь 9 дополнительного трубопровода идет от кольцевой камеры компрессора 10 к наружной поверхности лопаток 1 и дисков 3 турбины высокого давления, а вторая ветвь 11 идет от кольцевой камеры турбины 12 к наружной поверхности лопаток 2 и дисков 4 - рбины низкого давления. Внутренннй трубопровод подвода охлаждающей среды вьшолнен из равномерно размещенных по плоскости поперечного сечения внутренней диафрагмы 13 модулей 14 (см.фиг.2), каждый, из которых внутри внутренней диафрагмы снабжен компенсатором 15 температурного изменения (см.фиг.3). Ш поверхности внутренней диафрагмы 13 со стороны турбины высокого давления выполнены кольцевые камеры 16 , со стороны турбины низкого давления кольцевые камеры 17. К кольцевой камере со стороны турбины высокого давления подведено три трубопровода модуля, к кольцевой камере со стороны турбины низкого давления подведен один трубопровод модуля. На поверхности внешней диафрагмы 18 (см.фиг.4)х стороны турбины высокого давления выполнена кольцевая камера 19. Коллектор 20 (см.фиг.5) вьшолнен в виде двух симметрично размещееазых. трубопроводов в виде полуколец (см.фиг.б). Причем общее количество отверстий, направленных на лопатки 1 и диски 3 турбины высокого давления, на внутренней диафрагме 13 увеличено по сравнению с используемым традиционным решением , по крайней мере в два раза, а на внешней диафрагме 18 - по крайией мере на треть.
При работе турбины газотурбинной установки охлаждающий воздух поступает по нескольким ветвям: по первой ветви б основного трубопровода от внешнего трубопровода 5 к внутренней поверхности лопаток 1 и дисков 3 турбины, высокого давления, по второй ветви 7 от проточной части 8 турбины к внутренней поверхности лопаток 2 и дисков 4 турбины низкого давления, по первой ветви 9 дополнительного трубопровода от кольцевой камеры компрессора 10 к наружной поверхности лопаток 1 и дисков 3 турбины высокого давления, а по второй ветви 11 от кольцевой камеры турбины 12 к наружной поверхности лопаток 2 и дисков 4 турбины ннзкого давления. Таким образом, корни лопаток 1 и 2 и диски 3 и 4 турбины, температура которых со стороны высокого давления достигает свыше 800°С, охлаждаются с обеих сторон как в области диска, так и хвостовой части, причем благодаря равномерному тангенциальному распределению подводящего воздуха в зону охлаждения одним
модулем трубо1фовода попадает оптимальное число лопаток. Трубощювод защшцен от температурных изменений. Возможность снижения та1шературы наиболее термонапряженных частей турбины обеспечивает надежность работы турбины и агрегата в целом и позволяет повысить массу подаваемого системой воздуха, что увеличивает ее производигтельность.
Технический результат заявляемого решения состоит в повышении надежносга турбины и газотурбинной установки в целом за счет улучшения охлаждения частей турбины и в повышении производительности турбины, что сказывается на КПД установки.