×
27.07.2014
216.012.e5b4

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ВПРЫСКА ВОДЫ ОСЕВОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к стационарным газотурбинным установкам (СГТУ), имеющим в своем составе осевой многоступенчатый компрессор. Технический результат достигается тем, что система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, имеющая трубки и выпускные каналы, дополнительно содержит обтекатель, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой направляющей лопатки осевого многоступенчатого компрессора с возможностью образования щелевого канала. Каждая трубка расположена в продольной полости, выполненной в области передней кромки указанной лопатки, и имеет отверстия, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха, а выпускные каналы выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки, при этом щелевой канал и выпускные каналы выполнены в каждой направляющей лопатке осевого многоступенчатого компрессора с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха. При этом каждая трубка имеет теплозащитный материал. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, не вызывающей дополнительные гидравлические и волновые потери, а также не требующей высокой степени очистки воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стационарным газотурбинным установкам (СГТУ), имеющим в своем составе осевой многоступенчатый компрессор, и может быть использовано в теплоэнергетике, газоперекачивающих станциях, наземных и судовых транспортных средствах.

Потребляемая компрессором мощность прямо пропорциональна расходу G, начальной температуре Т и теплоемкости Cp воздуха, зависит также от степени сжатия πк, показателя изоэнтропического сжатия k и изоэнтропического КПД ηиз.

Известны системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора (Середа С.О., Гильмедов Ф.Ш., Сачкова Н.Г. Расчетные оценки изменения характеристик многоступенчатого осевого компрессора под влиянием испарения воды в его проточной части // Теплоэнергетика. 2004. №1, с.60-65; Середа C.O., Гильмедов Ф.Ш., Мунтянов И.Г. Экспериментальное исследование влияния впрыска воды во входной канал многоступенчатого компрессора на его характеристики // Теплоэнергетика, 2004, №5, с.66-71). Хотя изменение основных характеристик (мощности, степени сжатия, КПД компрессора, удельного расхода топлива) СГТУ было неоднозначным, ожидалось, что мощность и полезная мощность газотурбинной установки будут расти. За счет снижения температуры среды (паровоздушной смеси) при определенных расходах воды мощность на привод компрессора могла снижаться, это естественно приводило бы к увеличению полезной мощности СГТУ для совершения механической работы. Дополнительно, снижение температуры на входе в компрессор должно вызвать увеличение плотности среды, что (аналогично влиянию температуры окружающей среды) приводит к росту общей мощности СГТУ.

В работе (Григорьяни P.P., Залкинд В.И., Зайгарник Ю.А., Иванов П.П., Мурахин С.А., Низовский В.Л. Особенности поведения жидкой фазы в высокооборотных компрессорах конверсионных газотурбинных установок, их влияние на характеристики и эффективность «влажного» сжатия // Теплоэнергетика. 2007. №4, с.55-62) экспериментально установлено, что впрыскиваемая во входном сечении компрессора вода выпадает при сжатии в ступенях в осадок, которая, увлекаясь во вращательное движение в межлопаточных каналах компрессора, испытывая действие центробежных сил, образует слой жидкой пленки в радиальных зазорах рабочих лопаток компрессора.

Жидкая сплошная пленка имеет небольшую площадь поверхности раздела фаз. В этих условиях даже при благоприятных условиях (повышение температуры в процессе сжатия) дальнейшее испарение воды будет затруднено. За характерные времена пребывания паровоздушной смеси в тракте многоступенчатого компрессора полное испарение образовавшейся пленки воды не происходит. По этой причине системы впрыска воды в ступенях среднего и высокого давления (Ануров Ю.М., Пеганов А.Ю., Скворцов А.В., Беркович А.Л., Полищук В.Г. Расчетное исследование влияния впрыска воды на характеристики компрессора газотурбиной установки ГТ-009 // Теплоэнергетика. 2006. №12, с.13-24) заслуживают особого внимания.

Известна система впрыска мелкодисперсной воды осевого многоступенчатого компрессора по патенту РФ на полезную модель №95764, МПК F04D 19/02, F04D 29/00, 10.07.2010.

Впрыск мелкодисперсной воды предлагается проводить через систему струйных форсунок, вынесенных в поток, установленных перпендикулярно потоку с шагом не более 100 мм.

Авторы известной системы впрыска воды считают, что максимального испарения воды можно добиться при равномерном заполнении всего объема среды мелкодисперсными каплями, и дают оценочные рекомендации по выбору температуры (200…250°C) впрыскиваемой воды, при этом температура воды не увязана с местным давлением и температурой среды.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система впрыска мелкодисперсной воды осевого многоступенчатого компрессора по патенту РФ на полезную модель №72514, МПК F04D 19/02, F04D 29/00, 20.04.2008, имеющая трубки и выпускные каналы.

Впрыск мелкодисперсной воды производят через систему струйных форсунок, вынесенных в поток, причем для обеспечения равномерного заполнения проходного сечения концентрацией капель воды по высоте лопаток предлагается угол впрыска менять в интервале от 110 до 180 град.

Основным недостатком известных технических решений является то, что конструктивные элементы системы впрыска воды, расположенные в потоке, вызывают дополнительные гидравлические потери, а также являются источниками волновых потерь в лопаточных венцах следующих ступеней ниже по потоку.

Недостатком известной системы впрыска является также повышенное требование к степени очистки воды.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, не вызывающей дополнительные гидравлические и волновые потери, а также не требующей высокой степени очистки воды.

Технический результат достигается тем, что система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора, имеющая трубки и выпускные каналы, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит обтекатель, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора с возможностью образования щелевого канала, каждая трубка расположена в продольной полости, выполненной в области передней кромки указанной лопатки, и имеет отверстия, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха, а выпускные каналы выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки, при этом щелевой канал и выпускные каналы выполнены в каждой лопатке направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха. При этом каждая трубка имеет теплозащитный материал.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой изображена предлагаемая система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора.

На фиг.1 цифрами обозначены:

1 - обтекатель лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора,

2 - выпускные каналы на передней кромке лопатки направляющего аппарата,

3 - щелевой канал,

4 - трубка для подачи воды,

5 - теплозащитный материал,

6 - продольная полость лопатки направляющего аппарата,

7 - отверстия, выполненные в трубке по высоте лопатки.

Система впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора имеет трубки 4 для подачи воды и выпускные каналы 2.

Отличием предлагаемой системы впрыска воды является то, что она дополнительно содержит обтекатель 1, при этом обтекатель расположен в области передней кромки каждой лопатки направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора (неподвижной или поворотной направляющей лопатки ступеней многоступенчатого компрессора) с возможностью образования щелевого канала 3.

Каждая трубка 4 расположена в продольной полости 6, выполненной в области передней кромки указанной лопатки.

Каждая трубка 4 имеет отверстия 7, выполненные по высоте лопатки с возможностью обеспечения равномерного расхода паров по сечению потока воздуха.

Каждая трубка 4 имеет теплозащитный материал 5.

Выпускные каналы 2 выполнены на передней кромке каждой указанной лопатки.

Щелевой канал 3 и выпускные каналы 2 выполнены в каждой лопатке направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора (неподвижной или поворотной направляющей лопатки ступеней многоступенчатого компрессора) с возможностью обеспечения безотрывного течения воды и потока воздуха.

Впрыск воды осуществляется следующим образом.

Подачу перегретой воды осуществляют по трубке 4, расположенной в продольной полости 6 по высоте лопатки направляющего аппарата.

Для снижения количества подведенной теплоты в элементы конструкции лопатки направляющего аппарата поверхность трубки 4 может быть покрыта теплозащитным материалом 5.

Трубка 4 по высоте лопатки направляющего аппарата имеет ряд отверстий 7. Отверстия 7 обеспечивают равномерный расход паров по сечению потока воздуха (в этом случае исключается продольное перетекание пароводяной смеси в продольной полости 6 по высоте лопатки направляющего аппарата, а также образовавшейся паровоздушной смеси в межлопаточных каналах).

Суммарное сечение отверстий 7 в сотни раз меньше общего сечения отверстий выпускных каналов 2, а также сечений щелевых каналов 3, образованных поверхностями профиля (передней кромкой) лопаток направляющего аппарата и обтекателей 1. Поэтому основной перепад давления реализуется на отверстиях 7 трубки 4.

Пространство между трубкой 4 и продольной полостью 6 заполняется двухфазной пароводяной смесью с давлением, практически равным локальному значению давления среды pj. Полного испарения перегретой воды не происходит по причине резкого снижения температуры среды, при этом теплота воды расходуется на испарение - фазовый переход части воды в режиме взрывного кипения. Температура образовавшейся пароводяной смеси существенно ниже местной температуры воздушного потока. Перегретая вода на выходе из выпускных каналов 2 к поверхности лопаток направляющего аппарата мгновенно испаряется, равномерное перемешивание паров воды с основным потоком происходит на малых расстояниях в турбулентном потоке.

Истечение пароводяной смеси происходит по щелевым каналам 3 с небольшим перепадом, следовательно, с небольшой скоростью касательно к поверхностям лопатки направляющего аппарата.

Тем самим исключается отрыв вдуваемого потока, достигается устойчивость газодинамической пленки. При этих условиях за счет снижения коэффициента трения обеспечиваются минимальные гидравлические потери.

Итак, для снижения мощности на сжатие воздуха, потребляемой осевым многоступенчатым компрессором, необходимо:

- подачу перегретой воды в воздушный поток проводить на передней кромке лопаток направляющего аппарата осевого многоступенчатого компрессора;

- впрыск воды следует проводить при температуре насыщения, соответствующей сумме локальных значений давления и перепада давления в форсунках впрыска, роль которых в предлагаемой системе впрыска выполняет система отверстий 7 трубки 4, подводящей перегретую воду;

- подачу перегретой воды следует проводить по трубке 4, расположенной в продольной полости 6, выполненной по высоте лопаток и имеющей наружное теплозащитное покрытие 5.

За счет частичного испарения перегретой воды пространство между трубкой 4 и стенками продольной полости 6, заполняется двухфазной пароводяной смесью с давлением, практически равным локальному значению давления среды pj, с температурой существенно ниже локальной температуры воздушного потока, за счет чего реализуются благоприятные условия для снижения рабочей (паровоздушной) среды компрессора.

Подача пароводяной смеси, имеющей температуру ниже температуры воздушного потока, происходит по щелевому каналу 3, образованному между поверхностью профиля (передней кромкой) лопаток направляющего аппарата и обтекателя 1, под небольшим перепадом, за счет чего достигается устойчивость завесы, снижаются гидравлические потери, в турбулентном потоке последующей ступени происходит полное перемешивание пароводяной завесы с основным (воздушным) потоком с образованием паровоздушного потока с более низкой температурой.

Таким образом, в предлагаемой системе впрыска воды осевого многоступенчатого компрессора отсутствуют конструктивные элементы, расположенные в потоке, что не вызывает дополнительных гидравлических и волновых потерь, при этом снижается потребляемая компрессором мощность на сжатие воздуха. Кроме этого, в предлагаемой системе впрыска не требуется высокая степень очистки воды.


СИСТЕМА ВПРЫСКА ВОДЫ ОСЕВОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 164 items.
13.01.2017
№217.015.83ad

Установка подготовки твердого топлива к сжиганию

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для подготовки твердого топлива к сжиганию на тепловых электрических станциях (ТЭС). Установка подготовки твердого топлива к сжиганию содержит технологически соединенные между собой тракт сырого топлива, бункер сырого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601399
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8c9e

Установка для производства пиролизного топлива

Изобретение относится к области низкотемпературного быстрого пиролиза и может быть использовано для производства топлива из биомассы мелкораздробленной древесины. Установка содержит технологически связанные между собой накопительный бункер исходного дисперсного сырья (ИДС) (25), камеру горения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604845
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.9a79

Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении дистанционного контроля. заявленный способ оптического контроля состояния изолирующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609823
Дата охранного документа: 06.02.2017
25.08.2017
№217.015.a26f

Устройство адсорбционно-биологической очистки сточных вод промышленных предприятий

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях промышленных предприятий. Устройство адсорбционно-биологической очистки сточных вод промышленных предприятий содержит технологически связанные между собой линию подачи сточных вод 12,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606989
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.ba9c

Установка для получения нагретых газов из углеродсодержащего материала

Изобретение относится к области получения нагретых газов из твердых углеродсодержащих веществ и может быть использовано в энергетике. Установка для получения нагретых газов из углеродсодержащего материала содержит реактор кипящего слоя 1 для конверсии углерода с трубопроводом 6 подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615690
Дата охранного документа: 06.04.2017
25.08.2017
№217.015.bb61

Радиантный змеевик печи для этиленового крекинга

Изобретение относится к радиантному змеевику печи для этиленового крекинга. Змеевик содержит первую впускную трубу, вторую трубу, третью трубу и четвертую выпускную трубу, которые соединены последовательно по движению входного потока газовой смеси с помощью отводов, причем первая впускная труба...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615753
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.c07a

Способ периодического тестирования цифровой подстанции

Изобретение относится к электроэнергетике. Способ периодического тестирования цифровой подстанции заключается в том, что цифровые терминалы релейной защиты периодически формируют тестовые последовательности для контроля работоспособности каждой защиты. Формируют тестовые сигналы, которые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616497
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c756

Способ защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами

Изобретение относится к строительству и эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использовано для предотвращения возникновения аварийных ситуаций в трубопроводах, вызванных карстовыми провалами. Способ защиты трубопроводов от аварийных ситуаций, вызванных карстовыми провалами, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618802
Дата охранного документа: 11.05.2017
26.08.2017
№217.015.e3e9

Способ работы электрической машины радиального движения

Изобретение относится к электротехнике, а именно к прямому преобразованию потоков жидкостей и газов в трубопроводах в электрическую энергию, и может быть использовано для питания датчиков и приборов, установленных на трубопроводах в труднодоступных для централизованного энергоснабжения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626377
Дата охранного документа: 26.07.2017
26.08.2017
№217.015.e3f9

Адаптивное цифровое сглаживающее и прогнозирующее устройство

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в повышении точности обработки данных. Для этого в блок прогноза адаптивного цифрового сглаживающего и прогнозирующего устройства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626338
Дата охранного документа: 26.07.2017
Showing 151-160 of 179 items.
10.02.2016
№216.014.c2a5

Способ изготовления светодиода

Изобретение относится к электронной полупроводниковой промышленности и может быть использовано в производстве светодиодных источников света. Согласно способу изготовления светодиода,полупроводниковый излучатель и прозрачный световыводящий элемент соединяют в единый излучающий элемент, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574424
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.03.2016
№216.014.ccab

Способ измерения сопротивления участка тела человека

Изобретение относится к медицинской технике. Способ измерения сопротивления участка тела человека по двум каналам реализуют с помощью реографа, содержащего два четырехконтактных датчика (1, 2), генератор высокочастотных сигналов (4) и блок обработки и отображения (5). При этом используют первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577178
Дата охранного документа: 10.03.2016
20.02.2016
№216.014.cd9b

Способ работы тепловой электрической станции

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции, по которому отработавший пар поступает из первой паровой турбины в паровое пространство конденсатора, внутри конденсаторных трубок которого протекает охлаждающая жидкость, а пар отопительных параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575247
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.02.2016
№216.014.cedc

Способ работы тепловой электрической станции

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции, по которому отработавший пар поступает из первой паровой турбины в паровое пространство конденсатора, внутри конденсаторных трубок которого протекает охлаждающая жидкость, а пар отопительных параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575216
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.02.2016
№216.014.e911

Способ работы тепловой электрической станции

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции в паровой турбине используют систему маслоснабжения подшипников паровой турбины с маслоохладителем, утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара и утилизацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575252
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.04.2016
№216.015.2e8a

Способ розжига топки котла

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при автоматическом розжиге топки котлов тепловых электростанций, работающих на газообразном топливе. Способ розжига топки котла импульсным лазерным разрядом включает нагрев и воспламенение газообразного топлива путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580241
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2f56

Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника

Изобретение относится к области светотехнического приборостроения и может быть использовано в осветительных приборах. Технический результат, заключающийся в расширении области применения, достигается тем, что в способе изготовления оптического модуля светодиодного светильника, по которому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580178
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.3029

Сигнатурное цифровое сглаживающее устройство

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах и устройствах для сглаживания стационарных и медленно меняющихся случайных процессов. Техническим результатом является существенное упрощение устройства и повышение эффективности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580452
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.3151

Способ изготовления светодиода

Изобретение относится к светодиодным источникам света и может быть использовано в оптико-механическом, оптико-электронном и голографическом приборостроении, когда осветительную часть прибора необходимо оснащать источником с повышенной концентрацией светового потока. Согласно изобретению в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580215
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.316d

Устройство и способ испытания изделий на случайные вибрации

Изобретение относится к области испытаний изделий на случайную вибрацию и может быть использовано при определении вибронадежности машин, приборов и аппаратуры. Устройство содержит цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума (ГШ), подключенный к его выходу первый фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580182
Дата охранного документа: 10.04.2016
+ добавить свой РИД