ВОЗДУШНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА В МАСЛОБАКЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
AIR AUTOMATIC HEATING SYSTEM TO MAINTAIN WORKING TEMPERATURE OF GAS TURBINE ENGINE OIL TANK

Изобретение относится к технике, применяемой при транспорте газа по магистральным газопроводам, и может быть использовано в газотранспортной отрасли промышленности для модернизации нагревательных систем для поддержания рабочей температуры масла в маслобаках газотурбинных двигателей (далее - ГТД) неработающих (находящихся в резерве) газоперекачивающих агрегатов (далее - ГПА), установленных в компрессорных цехах компрессорных станций (далее - КС) магистральных газопроводов.
Изобретение может быть также использовано и в области газотурбостроения при изготовлении новых ГТД ГПА.
Известна нагревательная система для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке газотурбинного двигателя, включающая термопреобразователи сопротивления, терморегулятор, маслоохладитель, электронасос, электроподогреватель (как правило, блок ТЭНБВ-10Z 220 УХЛЗ мощностью 10 кВт), масляные трубопроводы, обратный клапан и запорные краны. Для равномерного нагрева всего масла в маслобаке по сигналам, поступающим от термопреобразователей сопротивления, включаются электроподогреватель и электронасос и проводится прокачка масла по «закольцовке». При достижении температуры масла, например, МС8П до 10°С или Тп22с до 35°С электроподогреватель и электронасос выключаются (см., например, Двигатель ДГ90Л2 агрегата ГПА-Ц-16С. Техническое описание Г90108000 ТО. НПП «Машпроект», 1995, http://wwwturbinist.ru/31848-to-dvigatelya-dg90-zorya-mashproekt.html).
Недостатком известной системы является большой расход электроэнергии, затрачиваемой на подогрев масла в маслобаке, особенно при низких температурах окружающей среды.
Задачей заявленного изобретения является создание воздушной автоматической нагревательной системы для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего (например, находящегося в резерве) ГТД, нивелирующей указанные недостатки прототипа.
Технический результат, достигаемый при применении заявленного изобретения, заключается в снижении энергетических затрат для нагрева масла в маслобаке неработающего ГТД за счет использования вторичного источника энергии - нагретого воздуха из полости низкого давления осевого компрессора работающего ГТД без снижения мощности и экономичности работающего ГТД.
Поставленная задача и указанный технический результат в воздушной автоматической нагревательной системе для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД, содержащей запорный кран, обратный клапан и датчик температуры, соответственно решается и достигается тем, что в маслобак неработающего ГТД встроен воздушный пучковый теплообменный модуль, входной патрубок которого соединен со снабженным обратным клапаном и запорным краном воздухопроводом, соединенным с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД, к обратному клапану подсоединен снабженный электромагнитным клапаном воздухопровод, соединенный с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД, при этом обратный клапан установлен с возможностью пропуска воздуха в сторону воздушного пучкового теплообменного модуля и открытия посредством воздействия на него воздуха, поступающего по воздухопроводу, соединенному с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД, после открытия электромагнитного клапана, управляемого контроллером системы автоматизированного управления и регулирования (далее - САУиР) на основании сигналов от датчика температуры, установленного с возможностью фиксирования температуры масла в маслобаке неработающего ГТД.
Заявленное изобретение поясняется чертежом, где схематично представлена воздушная автоматическая нагревательная система для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД, посредством которой возможна реализация заявленного изобретения в соответствии с его назначением, где:
1 - осевой компрессор работающего ГТД;
2 - запорный кран;
3 - воздухопровод, соединенный с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД 1;
4 - воздухопровод, соединенный с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1;
5 - электромагнитный клапан;
6 - обратный клапан;
7 - воздушный пучковый теплообменный модуль;
8 - маслобак неработающего ГТД.
При этом в маслобак неработающего ГТД 8 встроен воздушный пучковый теплообменный модуль 7.
Входной патрубок (на чертеже показан, но условно не отмечен) воздушного пучкового теплообменного модуля 7 соединен со снабженным обратным клапаном 6 и запорным краном 2 воздухопроводом 4, соединенным с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1.
Запорный кран 2 предназначен для перекрытия подачи воздуха по воздухопроводу 4, соединенному с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, с целью осуществления профилактических, монтажных, ремонтных и других работ с обратным клапаном 6, воздушным пучковым теплообменным модулем 7 и другим оборудованием.
К обратному клапану 6 подсоединен снабженный электромагнитным клапаном 5 воздухопровод 3, соединенный с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД 1.
При этом обратный клапан 5 установлен с возможностью пропуска воздуха в сторону воздушного пучкового теплообменного модуля 7 и открытия посредством воздействия на него воздуха, поступающего по воздухопроводу 3, соединенному с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, после открытия электромагнитного клапана 5, управляемого контроллером САУиР (условно не показаны) на основании сигналов от датчика температуры (условно не показан), установленного с возможностью фиксирования температуры масла в маслобаке неработающего ГТД 8.
Работа воздушной автоматической нагревательной системы для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД поясняется с приведением примеров конкретной реализации признаков заявленного изобретения следующим образом.
По сути работа системы, реализованной на основании заявленного изобретения, заключается в использовании горячего воздуха из полости низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1 (например, из полости стравливания осевого компрессора работающего ГТД 1) без снижения мощности и экономичности ГТД для поддержания температуры масла в маслобаке неработающего ГТД 8, например, на резервном ГПА, без использования электронагревателей.
Например, для ГТД ДГ90Л2 агрегата ГПА-Ц-16С согласно ТУ У3.01-14307498-170-97 параметры воздуха в полости низкого давления осевого компрессора указанного ГТД составляют: температура 390°С, избыточное давление 0,2 МПа.
Воздухопровод 4, соединенный с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, снабжен обратным клапаном 6, управление которым производится посредством электромагнитного клапана 5 с напряжением питания 24 В, соединенного с контроллером САУиР, на основании сигналов от датчика температуры, установленного с возможностью фиксирования температуры масла в маслобаке неработающего ГТД 8, например внутри маслобака неработающего ГТД 8.
Автоматическая работа воздушной автоматической нагревательной системы для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД обеспечивается соответствующим алгоритмом управления электромагнитным клапаном 5, который реализуется контроллером САУиР.
вкл
откл
Указанный алгоритм обеспечивает возможность автоматического поддержания температуры масла в маслобаке неработающего ГТД 8 путем включения и отключения электромагнитного клапана 5 по уставкам срабатывания: температура включения - t+37°С, температура отключения - t+45°С, значения которых фиксируются датчиком температуры, передающим соответствующие сигналы в контроллер САУиР.
При этом обслуживающий персонал в любой момент может включить и отключить воздушную автоматическую нагревательную систему для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД с главного щита управления САУиР.
Запорный кран 2 находится в открытом положении.
При открытии электромагнитного клапана 5 воздух, поступающий по воздухопроводу 3, соединенному с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, с избыточным давлением (например, для ГТД ДГ90Л2 агрегата ГПА-Ц-16С давление Р составляет 1,9 МПа) воздействует на обратный клапан 6, после чего происходит открытие обратного клапана 6 и подача горячего воздуха в воздушный пучковый теплообменный модуль 7.
При этом в процессе подачи горячего воздуха под давлением в воздушный пучковый теплообменный модуль 7 происходит эффект эжектирования горячего воздуха из воздухопровода 4, соединенного с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1.
Таким образом, происходит смешение и подача горячего воздуха по воздухопроводу 4, соединенному с полостью низкого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, и воздухопроводу 3, соединенному с полостью высокого давления осевого компрессора работающего ГТД 1, к воздушному пучковому теплообменному модулю 7, встроенному в маслобак неработающего ГТД 8.
Пройдя по воздушному пучковому теплообменному модулю 7, горячий воздух нагревает масло, находящееся в маслобаке неработающего ГТД 8.
Отдав свое тепло, воздух утилизируется в атмосферу или в дымовую трубу.
Воздушная автоматическая нагревательная система для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего газотурбинного двигателя реализована с использованием заявленного в одном из компрессорных цехов КС-1 Вынгапуровского Линейно-производственного управления магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Сургут» и доказала свою работоспособность и эффективность.
Применение воздушной автоматической нагревательной системы для поддержания рабочей температуры масла в маслобаке неработающего ГТД обеспечило экономию электроэнергии, а также улучшило такие показатели ГПА, как надежность и экологичность, поскольку пуск неработающих ГТД ГПА производился на разогретом масле.