Впт

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ 406324 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимый от патента Мо -М. Кл. Г 02 с 7 ЮО Заявлено 211970 ( 1400575/24-6)Н,Опубликовано 05,Х 1,1973. Бюллетень хе 45 Государственный комитет 6 оввта Министров СССР по делом изобретений и открытийУДК 621.438 (088.8) Дата опубликования описания 19,1 Ч.1974 Авторыизобретенияизаявители Иностранцы Свен-Олоф Кроиогард и Клас-Олоф КроногардГАЗОТУРБИННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА Известны газотурбинные силовые установки, содержащие группу генераторов газа низкого и высокого давления и группу силовой турбины. Связь между группами осуществляется при помощи газового канала, а высокая экономичность в некоторых пределах на нерасчетных режимах поддерживается путем перераспределения срабатываемого теплоперепада между группами генераторов газа и группой силовой турбины.Однако эти установки при пуске и частичных нагрузках мало экономичны, а диапазон высокоэкономичных режимов сравнительно узок.Цель изобретения - повышение экономичности и улучшение рабочих характеристик.Для достижения этой цели перед или за груженной силовой турбины устанавливают вспомогательную турбину, подключенную к группе генератора газа или группе силовой турбицы, и/или к валу отбора мощности при помощи средств передачи мощности механического, гидравлического или электричеокого типа,На фиг. 1 представлены составные элементы основного ротора газогенераторной ступепи; на фиг. 2 - схема с подключением турбины к валу отбора мощности; на фиг, 3 - схема с подключением промежуточной турбины к компрессору; на фиг. 4 - схема с подключением вспомогательной турбины к валу отбора мощности; на фиг. 5 - схема торможения двигателем; на фиг. 6 - схема с комбинированной системой,передач; на фиг. 7 - схема привода вала отбора мощности тремя 6 турбинами; на фиг. 8 схема подключениявспомогательной и компрессорной турбин к дополнительной, нагрузке; ца фиг, 9 - аналогичный вариант с подключением вспомогательной турбины к заднему валу отбора мощности; на фиг, 10 - схема подключения вспомогательной турбины к переднему валу отбора мощности; на фиг. 11 - схема использования турбины в качестве вентилятора; на фиг. 12 - схема с аэродинамическим торможением турбиннои системы; на фиг. 13нсхема регулирования поворотом лопаток; на фиг. 14 - схема с подключением вспомогательной турбины через компрессор к валу отбора, мощности; на фиг, 14 а - схема,подключения вспомогательной турбины с генератором; на фиг. 15 характеристика, разгона турбины; на фиг. 16 - характеристика крутящего момента; на фиг. - 17 - результирующие хара.ктеристики разгона; на фиг. 18 - дроссельная характеристика; на фиг, 19 - тормозные характеристики; на фиг. 20 - график изменения, расхода топлива; на фиг. 21 - характеристика крутящего момента на ведомом вату; на фнг, 22 - суммарный крутя щии момент.Генератор газа может представлять собой генератор турбинного типа.Компрессор 1 газогенератора газа (см. фцг, 1) через вал 2 соединен с турбиной 3 (так называемой компрессорной турбиной). Выходная мощность отбирается от свободной турсины 4 через вал б. Вспслсгателыая турбина б имеет вал, одна часть 7 которого направлена в сторону компрессора, а другая часть 8 - в сторону силовой турбины. Вспомогательная турбина может помогать компрессору или силовой турб 1 гце. Генератор газа имеет, кроме того, камеру сгорания 9 с топливной форсункой 10. В установках, где особенно важен небольшой расход топлива, предусматривается обычно теплообменник 11 и иногда другие средства 12 для использовацц 11 тепла на выпуске. На фиг. 2 показана такая же система, как и на фиг. 1, цо с необходимыми передаточными устройствами ц валами,отоора мощности соответственно 13 и 14, 16 ц 16, 17 и 18. Вал 16 служит для основной нагрузки, а один или два вала 14 и 18 - для второстепенной. Вспомогательная турбина б спаривается с ротором генератора газа при разгоне от холостого хода или при более или менее кратковременной потребности в повышенной мощности, в то время как основная силовая турбина отдает повышенную мощность основной нагрузке.На фиг. 3 показано, как компрессорная и вспомогательная турбины помогают друг другу в приведении в действие второстепенной нагрузки на переднем валу 18 отбора мощности. Основная силовая турбина отдает мощность основной нагрузке и/или ца задний вал 14 отбора мощности, если он используется.Вспомогательная турбина (см. фиг, 4) приводит в действие вал 18 отсора мощности независимо от коыпрессорно 1 турбины илц с помощью основной силово турбины через зал 8. Второстепенная нагрузка может приводится в действие независимо от генератора газа ц без его перегруза 1.Система (см. фиг. 5) может быть использована для торможения двигателем, Усилие торможения .передается через вал вспомогательной турбины и поглощается в основном в компрессоре, а также в турбиной системе, вклОча 1 вспомогательную турбицу, когда компрессор цапнетает воздух через систему,Вспомогательная турбина (см. фиг, 6) может помогать основной турбине в приведении в действие основной нагрузки через комбинирова 1 ную систеву передач 16. 55 55 Все три турбины (см, фиг, 7) могут участвовать в приведении в действие вала 1 б - основной нагрузки и/цли валов 14 и 18 второстепенных .нагрузок через передаточные устройства 17 ц 15 и части 7 и 8 вала вспоыогатель 1 юой турбины.Вал 16 основной нагрузки (см, фцг. 8) может быть приведен в действие основной силовой турбиной, а вал 14 дополнительной 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 нагрузки - вспомогательной и компрессорной турбинами вместе.Вспомогательная турбина б (см, фиг. 9) приводит в действие задний вал 4 отбора мощности, а ссновцая,силовая турбша 4 - вал 16 основной нагрузки,Вспомогательная турбина б (см. фиг. 10) приводит в действие передний вал 18 отбора мощности и, кроме того, помогает основной силовой турбине 4 в приведении в действие вала 16 основной нагрузки.На фиг. 11 показано устройство, в котором вспомогательная турбина 6 в аэродинаическом отцошгццц сконструирована так, что она может быть использована как вытяжной, вентилятор для компрессорной турбины 3. Если вспомогательная турбина б используется без промежуточного статора между цей ц основной силовой турбиной 4, то она может модулировать или изменять предварительную закрутку потока силовоц турбиной, обеспечивая тот же эффект, что и статор с поворотными лопатками силовой турбины, Прц наличии же статора турбина 6 усиливает его действие.На фиг. 12 показано, как можно осущест. вить аэродинамическое торможение посредством турбинной системы, когда вспомогательная 6 и силовая 4 турбины работают как вентиляторы цлп компрессоры. Эффект усиливается, если используются поворотные лопатки статоров.На фиг. 13 показана такая же система, как на предшествующих фигурах, цо со. статорной системои. Необходимо отметить, что статорная система осооенно эффективна, так как она позволяет лучше приспособить установку и меняющимся условиям эксплуатации. Набсльшс 1 я цриспссссляемссть полуается прц использовании двух статоров с поворотцымц лопаткамц: статора - 19 перед вспомогательной турбиной и статора 20 - за ней.Связь между вспомогательной турбиной 6 и ротором компрессорной турбины (см. фиг, 14) может осуществляться посредством вала 21, расположенного вне роторной системы. Эта схем даст возможность поместить вспомогательную систему ниже по ходу потока от основной силовой турбины, что в некоторых случаях выгодно. Это можно сделать также, например, прииспользовании гидравлич 1 еских или электрических передач. В этом случае вал 21 ц передаточцые устройства 13и 17 исключа:отся,На фиг. 14 а показана схема, в которой вспомогательцая турбина расположена выше по ходу потока от компрессорной турбины 3. Вспомогательная турбина соединяется с генератсрсм Газа и/или с силовой турбицсЙ при помощи механических, гидравлических, пневматических плц электрических систем передачи. Кроме того, вспомогательная турбина может быть связана с компрессором второйсгупецц. В этом случае нх совместпая работа используется лишь для с 11 ижс 1 гия расхода40 45 50 55 топлива при остановке, холостом ходу илипри приводе вспомогательного механизма.Вторая ступень компрессора 1 а повышаетстепень сжатия компрессора при обычномэксплуатационном режиме, что дает возможность уменьшить или исключить теплообменнит.На фиг, 15 показана характеристика разгона от скорости холостого хода до максимальной скорости генератора газа - согласно изобретению (а,и Ь) и для обычной системы (с), Во время фазы а вспомогательнаятурбина помогает компрессорной турбине, аво время фазы Ь компрессор приводитсятолько за счет компрессорной турбины, Прииспользовании повышающей передачи междукомпрессором и вспомогательной турбинойинерция последней уменьшается во второйстепени, а крутящий момент компрессорав первой степени, что обеспечивает возможность дополнительного улучшения разгона.На фиг, 16 показаны улучшенные характеристики крутящего момента (кривая е)ври малых числах оборотов, когда вспомогательная турбина помогает силовой турбине,Дополнительное улучшение (кривая Д можетбыть получено при использовании статоров споворотными лопатками и бесступепчатой передачей. Кривая д соответствует статическойхарактеристике вспомогательной турбины.На фиг, 17 показаны результирующие характеристики разгона;Ь, - вспомогательная турбина используется только с силовой турбиной, и Й, - она нспользуется сначала с компрессором, а затемс силовой турбиной или одновременно с компрессором и силовой турбиной. Характеристика обычной системы показана кривой д.На фиг. 18 даны кривые крутящих моментов во времени. Здесь кривые е и еь соответствуют статической,и динамической характеристикам,крутящего момента обычной силовой турбинной системы, кривая д, - динамической характеристике вспомогательной турбины, помогающей силовой турбине, а кривая а, - динамической характеристике крутящего момента системы, в которой вспомогательная турбина помогает генератору газаи силовой турбине. Кривая дз соответствуетразгону от предельной скорости генераторагаза и наложенному влиянию инерции вспомогательной турбины,На фиг, 19 показаны тормозные характеристики при торможении двигателем дляразных систем по сравнению с обычной системой, имеющей значительный эффект Й,торможения силовой турбиной. Кривая й, показывает эффект торможения компрессором,кривая А, - то же, но с регулируемыми соп 5 1 О 20 25 30 35 лами и йз - эффект торможения прп добавлении аэродинамического торможения вспомогательной турбиной, Здесь же дается максимальный крутящий момент д на ведомом валу.На фиг, 20 показан удельный расход топлива при частичной нагрузке: кривая /, для обычной турбинной системы; кривая ), - для предложенной системы (оез с гаторов); кРкваЯ 1 з - длЯ систамы со статоРом. Соответству 1 ощие температуры турбины показаны кривыми 1 ь 1, и 1 з, Влияние вспомогательной турбины на расход топлива лрп работе на холостом ходу БРСз также показано в сравнении с удельным расходом топлива 5 РС, ооычпои турбины,На фиг. 21 показаны характеристики крутящего момента на ведомом валу отбора мощности вспомогательной турбины, если бесступенчатая передача является комбинированноп. Эта система допускает кратковременную инерционную ооратную связь от вспомогательной турбины в,пределах мощности силовой передачи, которая может быть защищена от перегрузки путем соответствующей установки предельного значения нагрузки, при которой происходит проскальзывание передаточного устройства, т. е, посредством устройства, ограничивающего крутящий момент.На фиг. 22 показаны суммарный крутящий момент на основном и вспомогательном РТО валах отбора мощности, а также максимальный крутящий момент на вспомогательном валу отбора мощности без какого-либо дополнительного крутящего момента, от инерции нагрузки илп от основной передачи мощности, илп ог группы генератора гязя. Предмет изобретения 1. Газотурбинная силовая установка, содержащая группу генератора газа и .группу основной силовой турбины, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и улучшения рабочих характеристик, перед или за группой силовой туроины, устяповлена вспомогательная турбина, подклоченная к группе генератора газа и ли гр",ипе силовой турбины, и/или к валу отбора мощности прп помощи передачинапример механической.2. Установка,по п. 1, отличающаяся тем, что на входе и/или на выходе вспомогательной турбины расположены поворотные . алравляющие лопатки.. Ъстяповка по п. 1, отлачаюшаяся тем, что передача имеет обгонную муфту, муфту сцепления для блокировки последней и ряс. цепную муфту.факто Фиг 2 Р Составитель В. НиколаевРедактор Н, Вирко Техред Л, Богданова Корректор Е. Мироно ПодписиР аказ 215ЦНИИПИ и. Харьк. фпл. пред. Пате Изд.226 осударственного комитет по делам изобретена Москва, Ж, Раугнскан