ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА С ГАЗО-МАСЛЯНЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ

Предлагаемая полезная модель относится к области газотурбинных установок (ГТУ), предназначенных для привода нагнетателей природного газа на газопроводах (ГПА) или привода электрогенераторов (ГТЭ).
Газотурбинная установка включает в себя газотурбинный двигатель и приводимый с его помощью центробежный нагнетатель или электрический генератор. При этом, для обеспечения его нормальной эксплуатации, данная установка снабжена различными системами, в том числе масляной системой. С целью создания в масляной системе замкнутого циркуляционного контура в ее состав входят устройства для охлаждения масла
В качестве охладителей масла обычно применяют водомасляные или воздухомасляные теплообменники (см. книги: В.А.Щуровский, Ю.А.Зайцев «Газотурбинные перекачивающие агрегаты», М., «Недра» 1994 г. и А.Ф.Хурумова, Т.М.Назарова и др. «Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперекачивающих агрегатов», М. 1996 г)
В ГТУ-10 (см. книгу «Газотурбинные перекачивающие агрегаты», стр.87) маслоохладители устанавливаются во всасывающем тракте ГТУ и через них просасывается цикловой воздух Недостатком этой конструкции является то, что цикловой воздух в этом случае нагревается на 3...5°С и возникают дополнительное гидравлическое сопротивление, что снижает мощность и экономичность ГТУ.
В ГПА с приводом от двигателя НК-16СТ этот недостаток устранен. Охлаждение масла осуществляется в двух воздухомасляных теплообменниках. Продувка воздуха через них производится с помощью электровентиляторов (см. книгу А.Ф.Хурумовой и др. «Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперекачивающих агрегатов», рис.16 и 17, стр.66, 67, 68).
Недостатком такой схемы охлаждения является:
- наличие электровентиляторов, что требует дополнительных затрат на электроэнергию и стоимость оборудования;
- необходимость периодического обслуживания системы для очистки воздушных каналов теплообменника от загрязнений, содержащихся в атмосферном воздухе;
- потери экономичности из-за выброса отобранного от масла тепла в атмосферу.
Кроме того, известные конструкции ГТУ для исключения возможности образования застывания присутствующего в составе топливного газа конденсата, приводящего к неустойчивой работе регулирующей аппаратуры двигателя, оборудованы
системой подогрева топливного газа, идущего в камеру сгорания. С этой целью из топливной магистрали отбирается часть газа на специальное горелочное устройство с газо-воздушным теплообменником.
Задача технического решения заключается в создании экономичной, компактной и экологичной ГТУ.
Поставленная задача решается тем, что ГТУ снабжена двуполостным теплообменником, вход в одну из полостей теплообменника соединен с каналом отвода масла из двигателя, а выход из нее соединен с каналом подвода масла в двигатель, вход во вторую полость соединен с магистралью подвода топливного газа к двигателю, а выход из нее соединен через систему регулирования с каналом подвода топливного газа в камеру сгорания, что позволяет охладить масло, нагреть топливный природный газ, предотвращающий конденсацию и замораживание его тяжелых фракций при дросселировании газа в системе регулирования, улучшить процесс сгорания топлива в камере сгорания снизить затраты на работу и обслуживание вспомогательного оборудования установки.
Настоящая полезная модель описана при помощи рисунка, на котором представлен общий вид ГТУ с приводимым агрегатом и с газо-масляным теплообменником.
Газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель 1 и приводной агрегат 2, газотурбинный двигатель 1 содержит систему регулирования 3, газотурбинная установка содержит двухполостной теплообменник 4 с масляной полостью и полостью топливного газа Вход в полость топливного газа соединен с магистралью 5 высокого давления природного газа выход топливного газа из теплообменника 4 соединен с системой регулирования 3, которая, в свою очередь, соединена с двигателем 1, канал подвода масла в двигатель соединен с выходом масла из теплообменника 4, а канал выхода масла из двигателя соединен со входом масла в теплообменник, приводимый агрегат 2 соединен каналом выхода масла со входом в теплообменник 4, а каналом входа масла - с выходом из теплообменника 4.
При работе газотурбинной установки природный газ из магистрали высокого давления 5 поступает в газовую полость теплообменника 4, в которой нагревается вследствие процесса теплообмена с маслом и через выходной канал 6 теплообменника 4 подается в систему топливопитания 3 и далее в двигатель 1, в результате сгорания топливного газа в двигателе 1 полученная на его выходном валу мощность используется для привода агрегата 2, горячее масло, выходящее из двигателя 1 поступает в масляную полость теплообменника 4, в результате теплообмена с природным газом масло охлаждается и поступает с выхода теплообменника 4 в двигатель 1 для смазки и охлаждения его узлов трения, в этом же теплообменнике охлаждается масло приводимого агрегата 2, которое подводится на вход в теплообменник 4 и отводится от выхода из него.
В результате реализации предложенной полезной модели охлаждение масла осуществляется с меньшими энергетическими затратами (отсутствуют электро-вентиляторы подачи воздуха в воздухо-масляный теплообменник), нагревается
топливный газ, что предотвращает выпадение конденсата и твердой фазы при дросселировании в агрегатах системы топливопитания. При этом улучшается экономичность ГТУ, так как тепло, отобранное газом от масла, полезно используется в термодинамическом цикле двигателя. Кроме этого, могут быть снижены затраты на обслуживание системы охлаждения масла ГТУ.