RU2523084C1 - Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном - Google Patents
Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523084C1 RU2523084C1 RU2013112479/06A RU2013112479A RU2523084C1 RU 2523084 C1 RU2523084 C1 RU 2523084C1 RU 2013112479/06 A RU2013112479/06 A RU 2013112479/06A RU 2013112479 A RU2013112479 A RU 2013112479A RU 2523084 C1 RU2523084 C1 RU 2523084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starting
- compressor
- air
- gas turbine
- turbine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Способ запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном включает запуск газотурбинного двигателя путем подачи сжатого пускового воздуха со стороны двойного воздухозаборника в компрессор. Запуск производят воздухом от пускового компрессора. После прекращения работы микрогазотурбинного двигателя повторно включают пусковой компрессор без подачи топлива и охлаждают камеру сгорания, турбину и подшипники ротора. Микрогазотурбинный двигатель содержит камеру сгорания, компрессор, турбину, холодный воздуховод, горячий воздуховод, вал ротора. Устройство запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя содержит пусковой компрессор с воздушным клапаном, соединенный с компрессором микрогазотурбинного двигателя переходной муфтой, при этом пусковой компрессор и воздушный клапан находятся в двойном воздухозаборнике. Изобретение обеспечивает мягкую передачу вращающего момента на ротор двигателя, принудительное охлаждение камеры сгорания, турбины и подшипников ротора, тем самым увеличивается общий ресурс установки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам пуска и газоснабжения газоперекачивающих агрегатов, и может быть использовано при пуске любых газотурбинных установок.
Известен способ пуска газотурбинных установок (ГТУ) путем раскрутки ротора ГТУ с помощью внешних двигателей (стартеров) - электрических, газотурбинных, ДВС, воздушных и паровых турбин. (Стационарные газотурбинные установки: Справочник. / Под ред. Л.В. Арсеньева и В.Г. Тырышкина. - Л.: Машиностроение, 1989, стр.376-377).
Недостатками известного способа пуска и газоснабжения ГТУ с применением внешних двигателей для раскрутки ротора ГТУ и привода дожимных компрессоров топливного газа являются недостаточные надежность, экономичность и безопасность, определяемые наличием дополнительных систем электро-, топливо - и воздухоснабжения пусковых двигателей и дожимных компрессоров, протяженными газопроводами высокого давления между дожимными компрессорами и ГТУ.
Известен способ запуска (патент РФ RU 2380560 12.11.2007). Способ пуска энергетической газотурбинной установки включает три этапа. На первом и втором этапах осуществляют раскрутку жестко связанных роторов турбокомпрессора внешним пусковым устройством, например детандером, жестко соединенным через автоматическую сцепную муфту с валом турбокомпрессора. Турбокомпрессор содержит компрессор, турбину и камеру сгорания, снабженную топливно-регулирующим клапаном, закрытым на первом этапе пуска и приоткрытом на втором. Последующее отсоединение от пускового устройства жестко связанных роторов компрессора и турбины при достижении ими расчетных оборотов и вывод их на рабочие обороты на третьем этапе за счет увеличения расхода и давления топливного газа. На выходе осевого компрессора устанавливают сбросный клапан, соединенный с входом камеры сгорания. Пуск газотурбинной установки на первом и втором этапах осуществляют при открытом сбросном клапане, а перед отсоединением пускового устройства закрывают сбросный клапан. Изобретение направлено на уменьшение дисбаланса мощности, вызванного провалом частоты вращения ротора турбины и скачком температуры перед ней, в момент отключения пускового устройства при пуске газотурбинной установки.
Недостаток данного способа для турбин малой мощности - большое количество механизмов редуктора. На больших оборотах микротурбинных установок происходит большой износ деталей сцепной муфты.
Наиболее близким прототипом является способ воздушного запуска газотурбинного двигателя (RU 2315882C1). Способ воздушного запуска газотурбинного двигателя, содержащего установленные последовательно по потоку многоступенчатый осевой компрессор, камеру сгорания и турбину высокого давления, осуществляют путем подачи сжатого пускового воздуха со стороны наружного корпуса в компрессор. Сжатый пусковой воздух подают в основной воздушный поток непосредственно на спинки лопаток рабочего колеса предпочтительно последней ступени компрессора. Изобретение позволяет увеличить скорость раскрутки ротора, обеспечивающую уменьшение времени запуска двигателя и упрощение конструкции компрессора.
Недостатком данного способа для микротурбинных установок является необходимость использования баллонов сжатого воздуха с постоянной их подзарядкой или заменой.
Задачей предлагаемого изобретения является создание безредукторной системы пуска турбокомпрессора с использованием пускового компрессора и возможностью охлаждения микрогазотурбинного двигателя.
В результате использования предлагаемого изобретения во время запуска микрогазотурбинного двигателя обеспечивается мягкая передача вращающего момента на ротор двигателя, после окончания работы пусковым компрессором производится принудительная подача холодного воздуха на ротор двигателя, заставляя его вращаться, производится охлаждение камеры сгорания, турбины и подшипников ротора, тем самым избегая образования нагара на подшипниках и увеличевая общий ресурс микрогазотурбинного двигателя.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном, включающем запуск газотурбинного двигателя путем подачи сжатого пускового воздуха со стороны двойного воздухозаборника в компрессор, запуск производят воздухом от пускового компрессора, а после прекращения работы микрогазотурбинного двигателя повторно включают пусковой компрессор без подачи топлива и охлаждают камеру сгорания, турбину и подшипники ротора.
Пусковой компрессор используется при запуске и остановке ГТУ для обеспечения пусковой скорости вращения турбокомпрессора и охлаждения его после окончания работы турбокомпрессора, которое происходит воздушным потоком, поступающим от пускового компрессора, воздушный клапан автоматически закрывается и открывается за счет создаваемой турбокомпрессором тяги, в этот момент отключается пусковой компрессор, и подвод воздуха в камеру сгорания происходит от раскрученного компрессора установки.
Технический результат достигается также тем, что в предлагаемое устройство запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном, содержащее камеру сгорания, компрессор, турбину, холодный воздуховод, горячий воздуховод, вал ротора, содержит пусковой компрессор с воздушным клапаном, соединенный с компрессором микрогазотурбинного двигателя переходной муфтой, при этом пусковой компрессор и воздушный клапан находятся в двойном воздухозаборнике.
Поставленные задачи для камеры сгорания ГТД решаются в предлагаемой конструкции схемы запуска тем, что воздухозаборник снабжен двумя патрубками. На одном находится пусковой турбокомпрессор, на другом - воздушный клапан. Пусковой турбокомпрессор используется при запуске и остановке ГТУ для обеспечения пусковой скорости вращения ротора микрогазотурбинного двигателя и охлаждения его после окончания работы. Раскрутка турбокомпрессора происходит воздушным потоком, поступающим от пускового компрессора на лопатки компрессора микрогазотурбинного двигателя. Воздушный клапан позволяет добиться точного дозирования воздуха для пуска двигателя, автоматически закрывается при запуске и остановке микрогазотурбинного двигателя и открывается во время работы за счет создаваемой компрессором тяги. В момент выхода ротора двигателя на рабочий режим воздушный клапан открывается и отключается пусковой компрессор, подвод воздуха производится раскрученным компрессором двигателя.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства для реализации способа.
Устройство запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном состоит из камеры сгорания 1, компрессора 2, турбины 3, переходной муфты 4, двойного воздухозаборника 5, пускового компрессора 6, воздушного клапана 7, холодного воздуховода 8, горячего воздуховода 9, вала ротора 10.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Раскрутку ротора микрогазотурбинного двигателя, состоящего из компрессора 2, вала ротора 10 и турбины 3, осуществляют за счет давления воздушной массы, создаваемого пусковым компрессором 6, на компрессор двигателя 2, через двойной воздухозаборник 5 и переходную муфту 4, при закрытом воздушном клапане 7. Охлаждение микрогазотурбинного двигателя осуществляют за счет подачи воздушной массы через компрессор двигателя 2, холодный воздуховод 8, камеру сгорания 1, турбину 3, горячий воздуховод 9, через двойной воздухозаборник 5 и переходную муфту 4, создаваемой пусковым компрессором 6, обеспечивающим вращение ротора при отсутствии подачи топлива, до его охлаждения. Отсутствие жесткой связи и вращающихся с высокой частотой передающих крутящий момент механизмов обеспечивают применением пускового компрессора 6. Принудительное охлаждение микрогазотурбинного двигателя осуществляют без сгорания топлива, за счет включения пускового компрессора 6 с плавным снижением его частоты вращения и отключения его после достижения температуры двигателя 60-80°C.
Claims (2)
1. Способ запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном, включающий запуск газотурбинного двигателя путем подачи сжатого пускового воздуха со стороны двойного воздухозаборника в компрессор, отличающийся тем, что запуск производят воздухом от пускового компрессора, а после прекращения работы микрогазотурбинного двигателя повторно включают пусковой компрессор без подачи топлива и охлаждают камеру сгорания, турбину и подшипники ротора.
2. Устройство запуска и охлаждения микрогазотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном, содержащее камеру сгорания, компрессор, турбину, холодный воздуховод, горячий воздуховод, вал ротора, отличающееся тем, что устройство содержит пусковой компрессор с воздушным клапаном, соединенный с компрессором микрогазотурбинного двигателя переходной муфтой, при этом пусковой компрессор и воздушный клапан находятся в двойном воздухозаборнике.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013112479/06A RU2523084C1 (ru) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013112479/06A RU2523084C1 (ru) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2523084C1 true RU2523084C1 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=51217595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013112479/06A RU2523084C1 (ru) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2523084C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109736953A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-05-10 | 西安航天动力研究所 | 气体驱动预压涡轮的多次起动液氧煤油发动机及起动方法 |
| RU2703862C2 (ru) * | 2014-07-28 | 2019-10-22 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Пневматическое устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя, структура силовой установки многомоторного вертолета, оборудованной таким устройством, и соответствующий вертолет |
| GB2600175A (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-27 | Desmond Lewis Stephen | Automatic starting system for thermal gas turbines |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1601624A1 (de) * | 1966-11-02 | 1971-01-14 | Plessey Co Ltd | Gasturbinensystem zum Starten von Triebwerken |
| DE2353493A1 (de) * | 1973-10-25 | 1975-04-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gasturbinenanlage |
| US4683715A (en) * | 1984-12-14 | 1987-08-04 | Hitachi, Ltd. | Method of starting gas turbine plant |
| RU2273755C2 (ru) * | 2000-11-02 | 2006-04-10 | Астриум Гмбх | Камера сгорания с повышенным поглощением тепла системой охлаждения |
| RU2363856C2 (ru) * | 2007-07-26 | 2009-08-10 | Олег Васильевич Черёмушкин | Устройство охлаждения реактивного двигателя |
| RU2380560C2 (ru) * | 2007-11-12 | 2010-01-27 | Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ") | Способ пуска газотурбинной установки |
-
2013
- 2013-03-20 RU RU2013112479/06A patent/RU2523084C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1601624A1 (de) * | 1966-11-02 | 1971-01-14 | Plessey Co Ltd | Gasturbinensystem zum Starten von Triebwerken |
| DE2353493A1 (de) * | 1973-10-25 | 1975-04-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gasturbinenanlage |
| US4683715A (en) * | 1984-12-14 | 1987-08-04 | Hitachi, Ltd. | Method of starting gas turbine plant |
| RU2273755C2 (ru) * | 2000-11-02 | 2006-04-10 | Астриум Гмбх | Камера сгорания с повышенным поглощением тепла системой охлаждения |
| RU2363856C2 (ru) * | 2007-07-26 | 2009-08-10 | Олег Васильевич Черёмушкин | Устройство охлаждения реактивного двигателя |
| RU2380560C2 (ru) * | 2007-11-12 | 2010-01-27 | Закрытое Акционерное общество "Научно-Производственная Фирма "НЕВТУРБОТЕСТ" (ЗАО НПФ "НЕВТУРБОТЕСТ") | Способ пуска газотурбинной установки |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703862C2 (ru) * | 2014-07-28 | 2019-10-22 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Пневматическое устройство быстрой реактивации газотурбинного двигателя, структура силовой установки многомоторного вертолета, оборудованной таким устройством, и соответствующий вертолет |
| CN109736953A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-05-10 | 西安航天动力研究所 | 气体驱动预压涡轮的多次起动液氧煤油发动机及起动方法 |
| GB2600175A (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-27 | Desmond Lewis Stephen | Automatic starting system for thermal gas turbines |
| GB2600175B (en) * | 2020-10-14 | 2022-11-16 | Desmond Lewis Stephen | Automatic starting system for thermal gas turbines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11846237B2 (en) | Gas turbine engine with intercooled cooling air and dual towershaft accessory gearbox | |
| US8314505B2 (en) | Gas turbine engine apparatus | |
| US9816511B2 (en) | Turning gear for gas turbine arrangements | |
| EP3318743B1 (en) | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine | |
| US9810158B2 (en) | Bleed air systems for use with aircraft and related methods | |
| JP2018021559A (ja) | 航空機転用型ガスタービンの低速旋回のための装置及び方法 | |
| ES2935397T3 (es) | Método y aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas | |
| US20150330300A1 (en) | Two spool engine core with a starter | |
| RU2523084C1 (ru) | Способ и устройство запуска и охлаждения микро газотурбинного двигателя пусковым компрессором с воздушным клапаном | |
| WO2022105213A1 (zh) | 多转子微型燃气轮机及其启动方法 | |
| CN109958484B (zh) | 缓解涡轮发动机中的转子弯曲的结构和方法 | |
| RU2380560C2 (ru) | Способ пуска газотурбинной установки | |
| RU2635163C1 (ru) | Устройство для запуска газотурбинного двигателя | |
| KR20120113863A (ko) | 물 또는 증기 분사로 출력을 증가시킨 터빈 | |
| RU2312239C1 (ru) | Силовая установка газотурбовоза | |
| RU2816769C1 (ru) | Винтовентиляторный авиационный газотурбинный двигатель | |
| RU2358120C1 (ru) | Турбовинтовой газотурбинный двигатель | |
| RU2308383C1 (ru) | Силовая установка локомотива на базе двухвального газотурбинного двигателя | |
| RU2379523C2 (ru) | Винтовентиляторный авиационный двигатель | |
| RU2111370C1 (ru) | Способ пуска и газоснабжения энергетической газотурбинной установки | |
| JP2014517204A (ja) | 低圧タービンに接続された高圧圧縮機を備えるターボシャフトエンジン用の２スプール設計 | |
| RU2358138C1 (ru) | Винтовентиляторный авиационный газотурбинный двигатель | |
| RU2733641C1 (ru) | Газотурбинная силовая установка летательного аппарата | |
| RU2358119C1 (ru) | Винтовентиляторный авиационный двигатель | |
| RU2359130C1 (ru) | Турбовинтовой газотурбинный двигатель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150321 |