Результат интеллектуальной деятельности: ЭНЕРГОБЛОК ГАЗОТУРБИННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании блочно-комплектных электростанций, в том числе газотурбинных электростанций (далее по тексту ГТЭС).

Условия размещения и эксплуатации блочно-комплектных ГТЭС, особенно в труднодоступных и неосвоенных районах страны предъявляют к ней ряд жестких требований: исполнение в виде отдельных блоков, высокий КПД, минимальные габариты и компактность, транспортабельность блоков, использование воздуха окружающей среды в качестве хладагента для охлаждения двигателя и другие требования.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование блочно-комплектной ГТЭС, а именно одного из блоков - энергоблока, в котором размещается газотурбинный двигатель.

Из книги: Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении, Ленинград, Ленинградское отделение издательства "Недра", 1991 г., авторы А.И. Апанасенко, Н.Г. Крившич, Н.Д. Федоренко (стр. 17) известен газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16, содержащий турбоблок с двигателем, воздухоочистительное устройство (ВОУ) с системой подогрева циклового воздуха. Причем последняя предназначена для предотвращения обмерзания воздухозаборного тракта двигателя и поэтому имеет второе название - антиобледенительная система. Подогрев циклового воздуха осуществляется горячим воздухом, подаваемым на вход ВОУ из верхней зоны отсека двигателя турбоблока и эжектируемым сжатым воздухом компрессора низкого давления двигателя, и горячим воздухом, отбираемым от компрессора высокого давления двигателя (рис. 42 на стр. 98).

Кроме того, известный газоперекачивающий агрегат содержит блок вентиляции, предназначенный для размещения оборудования, обеспечивающего вентиляцию отсека двигателя: центробежные вентиляторы, воздуховоды, поворотные заслонки и т.д. При работе центробежные вентиляторы отсасывают горячий воздух из отсека двигателя и выбрасывают его наружу в атмосферу, охлаждая этим двигатель (стр. 36).

Таким образом, данная конструкция имеет два независимых воздушных тракта. Один предназначен для охлаждения двигателя, другой - для системы подогрева циклового воздуха.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности охлаждения двигателя и уменьшение количества элементов воздушных трактов агрегата.

Технический результат достигается тем, что в энергоблоке ГТЭС, содержащем газотурбинный двигатель, воздухоочистительное устройство, систему воздушного охлаждения двигателя с нагнетателем воздуха, например, вентиляторами, двигатель заключен в обечайку, с одной стороны соединенную с трактом всаса системы охлаждения, а с другой стороны - с тройником, один выход которого связан с атмосферой, а другой подведен к входному тракту воздухоочистительного устройства, причем в выходах тройника установлены заслонки.

На чертеже изображен энергоблок газотурбинной электростанции в разрезе.

На чертеже показано: 1 - контейнер; 2 - газотурбинный двигатель; 3 - обечайка двигателя; 4 - воздухоочистительное устройство; 5 - воздухозаборное устройство системы охлаждения двигателя с шумоглушителем; 6 - входные отверстия обечайки; 7 - вентилятор; 8 - воздуховод; 9 - воздуховод; 10 - тройник; 11 - вход тройника; 12 - выход тройника к ВОУ; 13 - выход тройника в атмосферу; 14 - заслонка; 15 - заслонка. Стрелки указывают направление движения воздуха.

Энергоблок устроен и работает следующим образом.

Энергоблок представляет собой металлический утепленный контейнер 1, внутри которого установлен газотурбинный двигатель 2. Двигатель расположен внутри обечайки 3, которая как рубашка одета на него и имеет входные и выходное отверстия для прохода охлаждающего воздуха. Входные отверстия 6 обечайки сообщаются с помещением контейнера энергоблока. На крыше контейнера энергоблока закреплено воздухоочистительное устройство 4, предназначенное для очистки от пыли и других механических включений воздуха, поступающего в компрессор двигателя.

Двигатель имеет воздушную систему охлаждения. На крыше контейнера энергоблока закреплено воздухозаборное устройство с шумоглушителем 5, полость которого сообщается с помещением контейнера энергоблока. Воздухозаборное устройство с шумоглушителем образует тракт всаса системы охлаждения двигателя. На крыше контейнера энергоблока установлен вытяжной вентилятор 7, вход которого соединен воздуховодом 8 с выходным отверстием обечайки. Выход вентилятора соединяется воздуховодом 9 с ВОУ, которое тоже расположено на крыше энергоблока. Параллельно с основным вентилятором обычно ставится резервный вентилятор, который при поломке основного включается в работу.

Одним из элементов воздуховода 9 является тройник 10, вход 11 которого подведен к вентилятору, один выход 12 - к ВОУ, а другой выход 13 сообщен с окружающей средой. В каждом из двух выходов тройника установлена заслонка, приводимая электрическим механизмом в действие по сигналу системы управления. Заслонка может полностью открыть проход для воздуха на выходе тройника, полностью или частично закрыть проход. То есть, заслонка может фиксироваться в любом заданном положении. В выходе 12 тройника расположена заслонка 14, а в выходе 13 - заслонка 15.

При работе газотурбинного двигателя 2 обязательно работает вентилятор 7, который через тракт всаса системы охлаждения двигателя засасывает воздух из окружающей среды в помещение контейнера энергоблока и далее внутрь обечайки. Воздух, проходя внутри обечайки 3, охватывающей двигатель, нагревается от элементов конструкции двигателя, имеющих более высокую температуру. Затем уже нагретый воздух последовательно поступает в воздуховод 8, вентилятор 7, тройник 10 и выбрасывается в окружающую среду через открытую заслонку 15, расположенную на выходе 13 тройника. При отсутствии условий обледенения заслонка 14 закрыта и воздух к ВОУ не поступает.

Воздух окружающей среды, проходя внутри обечайки, контактирует с горячими наружными поверхностями двигателя, и таким образом системой охлаждения двигателя выносится воздух из зоны, расположенной вокруг двигателя в непосредственной близости от него. При этом обеспечивается большее охлаждение двигателя, по сравнению с известной конструкцией, в которой отсасывают горячий воздух из верхней зоны отсека двигателя.

Приборы, фиксирующие температуру и влажность окружающей среды, при наступлении условий обледенения (например, температура от 5 до минус 10^oC и влажность более 50%) выдают сигнал в систему управления, которая включает электрический механизм. Механизм поворачивает заслонку 14, которая открывает проход горячему воздуху из обечайки двигателя к ВОУ. При этом горячим воздухом осуществляется подогрев циклового воздуха. Количество горячего воздуха, поступающего на подогрев, регулируется автоматически путем изменения положения заслонки 14.

Заслонка 14, расположенная на выходе 12 тройника, может открываться полностью или частично в зависимости от фактических условий обледенения. Кроме того, при закрытии полностью заслонки 15 весь горячий воздух, отводимый от двигателя, может направляться в систему подогрева циклового воздуха. При этом осуществляется максимальный подогрев циклового воздуха и быстрее предотвращается обмерзание.

В предлагаемой конструкции система подогрева циклового воздуха и система охлаждения двигателя имеют общий тракт, включающий в себя воздуховод 8, вентилятор 7 и вход тройника 10. То есть они имеют общие элементы воздушных трактов агрегата: воздуховоды и нагнетатель воздуха.

Таким образом, предлагаемая конструкция энергоблока по сравнению с известной имеет более эффективное охлаждение двигателя и меньшее количество элементов воздушных трактов агрегата.