воздухозаборник для газотурбинной установки

Формула изобретения

Воздухозаборник для газотурбинной установки имеет корпус первой ступени очистки с циклонными фильтрами, корпус второй ступени с фильтрами тонкой очистки, трапы обслуживания, отличающийся тем, что внутри корпуса первой ступени очистки размещен корпус второй ступени очистки, снабженный ячейками со съемными фильтрами тонкой очистки, расположенными на всех внешних его поверхностях, и соединенный с корпусом первой ступени очистки рамой, в ячейки которой дополнительно вставлены съемные фильтры тонкой очистки, а над ними установлены съемные трапы обслуживания.

Описание изобретения к патенту

Воздухозаборник для газотурбинной установки относится к области машиностроения и может быть использован в газоперекачивающих агрегатах, электростанциях и других энергетических системах, использующих в качестве привода исполнительного устройства газотурбинную установку.

Известны воздухозаборники с воздухоочистительными устройствами, содержащими блоки циклонных фильтров, смонтированных по периметру несущего корпуса, выполняющих роль первой ступени очистки, и расположенные следом за ними, по потоку воздуха, фильтры второй ступени очистки (мешочные, карманные, кассетные).

Так, например, устройство по патенту RU №2172417 C1, МПК 7 F 02 С 7/00 «Тракт всаса газотурбинной установки», который предназначен для газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов и электростанций. Тракт всаса содержит шумоглушитель, двухступенчатое воздухоочистительное устройство и камеру всаса.

Воздухоочистительное устройство содержит две ступени - ступень грубой очистки, выполненную в виде циклонных блоков, установленных непосредственно после шумоглушителя, и ступень тонкой очистки. Ступень тонкой очистки выполнена в виде комплекта фильтрующих элементов, выполненных в виде мешков из тонковолокнистого текстильного материала и перекрывающих проходное сечение тракта всаса. При этом фильтрующие элементы тонкой очистки установлены на вертикальных стенках камеры всаса, а их входные окна соединены с выходными окнами циклонных блоков воздуховодами. Такое выполнение тракта позволяет снизить вероятность попадания посторонних частиц и предметов в проточную часть двигателя.

Наиболее близким по технической сущности и самым эффективным из известных является двухступенчатое воздухоочистительное устройство циклонного типа ОАО «НПО Искра» (журнал «Газотурбинные технологии» №4 за 2000 г., стр.38-41).

Предварительная (грубая) очистка атмосферного воздуха от частиц размерами 10 мкм и более происходит в противопоточных мультициклонах безотсосного типа, которые сгруппированы в отдельные блоки, расположенные по внешним сторонам корпуса ВОУ и формирующие первую ступень очистки воздуха. Работа мультициклонов в каждом блоке организована параллельно.

Тонкая очистка воздуха от частиц, имеющих размеры от 2 до 10 мкм, а также паров масла, частиц сажи выполняется карманными фильтрами накопительного типа. Фильтры расположены внутри корпуса ВОУ и образуют вторую ступень очистки.

Вышеуказанные воздухоочистительные устройства имеют две ступени очистки: 1 ступень очистки циклонная и 2 - карманные фильтры, установленные в двух следующих один за другим объемах, каждый из которых имеет значительные габаритные размеры и массу конструкций, а также большое (при прочих равных условиях) аэродинамическое сопротивление, что приводит к снижению КПД двигателя в станционных условиях.

Кроме того, размещение блоков циклонных более чем в два яруса по высоте неоправданно, так как приводит к значительному увеличению высоты сооружения и усложняет обслуживание («Рекламный проспект ОАО НПО «ИСКРА», схема ВОУ). Не случайно в указанном рекламном проспекте показаны устройства с двухъярусным расположением циклонных блоков, что привело к увеличению габаритов в плане. При том в конструкции отсутствует защитный (погодный) колпак, вместо которого используются погодные козырьки, которые практически не защищают фильтры от атмосферных осадков.

Задачей предлагаемого технического решения является создание воздухозаборника для газотурбинной установки, обеспечивающего высокую степень очистки воздуха при минимальных габаритах, металлоемкости, трудоемкости в изготовлении, монтаже и затратах на проведение технического обслуживания.

Поставленную задачу решают за счет того, что воздухозаборник для газотурбинной установки имеет корпус первой ступени очистки с циклонными фильтрами, корпус второй ступени с фильтрами тонкой очистки, тралы обслуживания, при этом внутри корпуса первой ступени очистки размещен корпус второй ступени очистки, снабженный ячейками со съемными фильтрами тонкой очистки, расположенными на всех внешних его поверхностях, и соединенный с корпусом первой ступени очистки рамой, в ячейки которой дополнительно вставлены съемные фильтры тонкой очистки, а над ними установлены съемные трапы обслуживания.

На фиг.1, фиг.2 показана схема компоновки предлагаемого воздухозаборника для газотурбинной установки (поперечный разрез), где корпус первой ступени очистки 1, корпус второй ступени очистки 2, циклонные фильтры 3, фильтры тонкой очистки 4, рама 5, съемные трапы 6.

Предлагаемый воздухозаборник для газотурбинной установки имеет корпус первой ступени очистки 1 с установленными на нем ярусами циклонными фильтрами 3. Внутри корпуса первой ступени очистки 1 размещен с образованием зоны разрежения корпус второй ступени очистки 2, снабженный ячейками со съемными фильтрами тонкой очистки 4, расположенными на всех внешних его поверхностях. Корпус первой ступени очистки 1 и корпус второй ступени очистки 2 соединены рамой 5, в ячейки которой дополнительно вставлены съемные фильтры тонкой очистки 4, а над ними установлены съемные трапы обслуживания 6.

Устройство работает следующим образом.

Атмосферный воздух под действием разрежения, создаваемого на входе в компрессор газотурбинной установки, попадает в область под защитным (погодным) колпаком и вертикальным потоком с относительно малой скоростью, определяемой площадью сечения колпака, попадет в зону всасывания циклонными фильтрами 3 первой ступени очистки 1.

Пройдя циклонные фильтры 3, где сепарируется до 87% содержащейся в нем пыли, воздух попадает в пространство зоны разрежения, ограниченное внутренней поверхностью корпуса первой ступени очистки 1 и внешней поверхностью корпуса второй ступени очистки 2. Далее предварительно очищенный на циклонных фильтрах 3 воздух поступает в съемные фильтры тонкой очистки 4, расположенные на всех внешних поверхностях корпуса второй ступени очистки 2 и в соединительной раме 5.

Воздух проходит через фильтры тонкой очистки 4, очищается до требуемой степени и далее поступает на вход в компрессор газотурбинной установки.

Для обеспечения удобства обслуживания фильтров 4 поверх этих фильтров, расположенных на соединительной раме 5, устроена площадка обслуживания 6, представляющая собой комплект одинаковых легкосъемных секций трапов, установленных с возможностью продольного перемещения, для которых рама 5 является направляющей. Размер этих трапов выбран таким, что любой из них, будучи снятым или сдвинутым по направляющей на освободившееся место, открывает доступ к фильтрам, расположенным ниже, обеспечивая свободный демонтаж и монтаж фильтров, например, при замене.

Предложенная конструкция, предусматривающая размещение фильтров тонкой очистки как в вертикальных, так и в горизонтальных плоскостях, в том числе на соединительной раме, позволяет максимально использовать внутренний объем внешнего корпуса, поместив туда больше этих фильтров, чем это удалось сделать во всех известных конструкциях, а следовательно уменьшить скорость потока и расход воздуха через каждый из фильтров, увеличив соответственно стойкость последних к механическому воздействию потока (долговечность), продлить ресурс за счет увеличения времени заполнения их пылью, а также уменьшить начальное гидравлическое сопротивление воздухозаборника.

Таким образом, предложенный воздухозаборник для газотурбинной установки обеспечивает высокую степень очистки воздуха при минимальных габаритах, металлоемкости, трудоемкости изготовления, монтажа и затратах на проведение технического обслуживания.