Результат интеллектуальной деятельности: Блок силовой газоперекачивающего агрегата

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при разработке и проектировании газоперекачивающих агрегатов.

В настоящее время наибольшее распространение получили газоперекачивающие агрегаты (ГПА) в легкосборном ангарном укрытии. Данное компоновочное решение предполагает наличие взрывоопасной зоны в помещении легкосборного ангарного укрытия, и, как следствие, все оборудование, устанавливаемое в данном помещении, должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении.

Для использования во взрывоопасной зоне невзрывозащищенная приводная газотурбинная установка (ГТУ) на базе газотурбинного двигателя помещена в герметичный отсек, обеспечивающий ее взрывозащиту путем обеспечения непрерывной продувки герметичного отсека защитным газом (атмосферным воздухом) под избыточным давлением не менее 50 Па и обеспеченным постоянным расходом, что предотвращает попадание взрывоопасной газовой смеси из помещения ангарного укрытия в отсек ГТУ.

Данный отсек с установленной в нем газотурбинной установкой и системами ее жизнеобеспечения получил название блок силовой.

Известен блок силовой газоперекачивающего агрегата (Патент РФ №2276277), содержащий герметичный отсек, вентилятор воздуха, приводную газотурбинную установку и воздуховод отвода горячего воздуха.

Недостатком данного устройства является то, что в условиях пониженных отрицательных температур, в особенности во время запуска агрегата и на минимальном режиме работы, когда поверхность двигателя еще не достигла достаточно высокой температуры, защитный газ, проходящий через полости герметичного отсека с обеспеченным заданным расходом, может вызвать недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ.

Эксплуатация ГТУ вне заданного разработчиком температурного диапазона может привести к возникновению аварийных ситуаций, ускоренной выработке ресурса ГТУ, а также послужить поводом для прекращения действия гарантийных обязательств изготовителя (поставщика).

Регулировка расхода защитного газа в сторону уменьшения расхода, возможна лишь до определенных значений, обусловленных применяемым видом взрывозащиты, и, как показывает опыт эксплуатации ГПА в районах с холодным климатом, не может обеспечить оптимальное температурное состояние в герметичном отсеке ГТУ при пониженных отрицательных температурах.

Задачей предлагаемого изобретения является поддержание заданных температурных характеристик в герметичном отсеке ГТУ при пониженных отрицательных температурах атмосферного воздуха и повышение надежности газоперекачивающего агрегата.

Технический результат заключается в повышении надежности работы ГТУ при больших отрицательных температурах атмосферного воздуха, за счет подогрева воздуха с учетом предельно допустимой концентрации взрывоопасных газов (смеси - защитный газ и защитный газ с взрывоопасными газами, истекающими из ГТУ).

Технический результат достигается за счет того, что блок силовой газоперекачивающего агрегата, содержащий газотурбинную установку, расположенную в герметичном отсеке, соединенном с воздухозаборным трактом, снабженным вентилятором, и с воздуховодом отвода горячего воздуха, отличающийся тем, что блок силовой дополнительно снабжен воздуховодом отбора подогретого воздуха, сообщающим герметичный отсек с воздухозаборным трактом перед вентилятором.

Отличительным признаком является наличие воздуховода отбора подогретого воздуха, сообщающего герметичный отсек с воздухозаборным трактом перед вентилятором, что позволяет исключить недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ и повышает надежность газоперекачивающего агрегата. При этом сообщение герметичного отсека с воздухозаборным трактом перед вентилятором обусловлено разностью расходов защитного газа в тракте воздухозаборном и воздуховоде отбора подогретого воздуха и предотвращает попадание защитного газа низкой температуры из тракта воздухозаборного в воздуховод отбора подогретого воздуха.

Сообщение герметичного отсека с воздухозаборным трактом именно перед вентилятором позволяет равномерно перемещать защитный газ, поступающий из атмосферы, и «теплый» защитный газ, поступающий из герметичного отсека ГТУ после прохождения им вентилятора. Таким образом, основная функция вентилятора в контексте данного изобретения - это перемешивание защитного газа, поступающего из атмосферы и герметичного отсека ГТУ, с целью равномерного распределения по объему взрывоопасных газов, истекающих из ГТУ.

На чертеже изображен блок силовой газоперекачивающего агрегата, который состоит из: газотурбинной установки 1, тракта воздухозаборного 2, осевого вентилятора 3, герметичного отсека 4, датчика разности давлений 5, датчика расхода 6, воздуховода отвода горячего воздуха 7, помещения ангарного укрытия 8, датчиков температуры 9, воздуховода отбора подогретого воздуха 10, клапана воздушного 11, датчика загазованности 12.

Во время работы приводной газотурбинной установки 1 на базе газотурбинного двигателя, через тракт воздухозаборный 2 посредством осевого вентилятора 3 защитный газ из атмосферы поступает в герметичный отсек 4 ГТУ, обеспечивая необходимые параметры продувки его полостей, контроль которых производится датчиком разности давлений 5 и датчиком расхода 6, установленным в воздуховоде отвода горячего воздуха 7, тем самым предотвращая возможное попадание взрывоопасной смеси из помещения ангарного укрытия 8, одновременно снимая температуру с поверхности газотурбинной установки 1, затем нагретый защитный газ выводится в атмосферу посредством воздуховода отвода горячего воздуха 7.

При пониженной температуре в герметичном отсеке 4 ГТУ, определяемой датчиками температуры 9, по команде системы автоматизированного управления (САУ) ГПА через воздуховод отбора подогретого воздуха 10, регулируемый воздушным клапаном 11, подогретый защитный газ поступает на вход тракта воздухозаборного 2, тем самым обеспечивая поступление защитного газа более высокой температуры в герметичный отсек 4 газотурбинной установки, смешиваясь с защитным газом, поступающим из атмосферы.

Контроль защитного газа на отсутствие в нем взрывоопасной концентрации метана производится датчиком загазованности 12, расположенным в воздуховоде отвода горячего воздуха 7.

Таким образом, применение воздуховода отбора подогретого воздуха позволяет исключить недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ и повышает надежность газоперекачивающего агрегата.