RU2389888C1

RU2389888C1 - Gas turbine plant

Info

Publication number: RU2389888C1
Application number: RU2008144935/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Алексеевич Кузнецов (RU); Валерий Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-05-20

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: gas turbine plant with tubular combustion chamber includes cylindrical housings of flame tubes, the internal flanges of which are installed on external housing of combustion chamber. In gas turbine plant there additionally made is external circuit channel enveloping on the outside the external housing of combustion chamber and cylindrical housings of flame tubes. External flanges of cylindrical housings are installed on inner surface of the housing of external circuit channel and provided with expansion bends on the side of external flange. ^ EFFECT: improving reliability and efficiency of gas turbine plant by compensating thermal displacements of housings of combustion chambers, flame tubes and external circuit. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода и для привода электрогенератора.The invention relates to gas turbine installations for a mechanical drive and for driving an electric generator.

Известна газотурбинная установка с компрессором низкого давления и с размещенными ниже по потоку каналом наружного контура и компрессором высокого давления, на выходе из которого установлена трубчато-кольцевая камера сгорания (Патент РФ №2305789, F02K 3/02, 2007 г.).A gas turbine installation is known with a low-pressure compressor and with an outer loop channel and a high-pressure compressor located at the outlet of which a tube-annular combustion chamber is installed (RF Patent No. 2305789, F02K 3/02, 2007).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность и ремонтопригодность камеры сгорания, жаровую трубу которой невозможно отремонтировать или заменить без разборки всей газотурбинной установки.The disadvantage of this design is the low reliability and maintainability of the combustion chamber, the flame tube of which cannot be repaired or replaced without disassembling the entire gas turbine unit.

Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная установка с трубчатой камерой сгорания, жаровые трубы которой размещены в цилиндрических корпусах, установленных своими внутренними фланцами на общем наружном корпусе камеры сгорания (Патент США №6928823, F23R 3/10, 2004 г.).Closest to the claimed gas turbine installation with a tubular combustion chamber, the flame tubes of which are placed in cylindrical bodies installed with their inner flanges on a common outer housing of the combustion chamber (US Patent No. 6928823, F23R 3/10, 2004).

Недостатком конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенной температуры наружного корпуса камеры сгорания и цилиндрических корпусов жаровых труб, которые выполнены неохлаждаемыми с внешней стороны.The disadvantage of the design adopted for the prototype is its low reliability due to the increased temperature of the outer housing of the combustion chamber and the cylindrical bodies of the flame tubes, which are made uncooled from the outside.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинной установки путем компенсации температурных деформаций корпусов камер сгорания, жаровых труб и наружного контура.The technical problem to which the invention is directed is to increase the reliability of a gas turbine installation by compensating for temperature deformations of the bodies of the combustion chambers, flame tubes and the external circuit.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинной установке с трубчатой камерой сгорания, цилиндрические корпусы жаровых труб которой установлены своими внутренними фланцами на наружном корпусе камеры сгорания, согласно изобретению дополнительно выполнен канал наружного контура, охватывающий с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб, причем цилиндрические корпусы установлены внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса канала наружного контура и выполнены с компенсаторами температурных деформаций со стороны внешнего фланца.The essence of the invention lies in the fact that in a gas turbine installation with a tubular combustion chamber, the cylindrical bodies of the flame tubes of which are installed with their inner flanges on the outer housing of the combustion chamber, according to the invention, an outer channel is additionally made, covering the outer housing of the combustion chamber and cylindrical bodies of the flame pipes, and the cylindrical bodies are installed by external flanges on the inner surface of the channel body of the external circuit and are made with compens orams of temperature deformations from the side of the outer flange.

Выполнение установки с каналом наружного контура, охватывающим с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб, позволяет за счет охлаждения низкотемпературным воздухом наружного контура понизить температуру наружного корпуса и цилиндрических корпусов, что повышает их надежность и надежность установки в целом.The installation with the channel of the outer circuit, covering the outer case of the combustion chamber and the cylindrical bodies of the flame tubes from the outside, allows the temperature of the outer case and cylindrical bodies to be lowered by cooling the outer circuit with air, which increases their reliability and reliability of the installation as a whole.

Дополнительная установка цилиндрических корпусов жаровых труб внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса кольца наружного контура позволяет повысить герметичность стыков внутреннего фланца цилиндрического корпуса с наружным корпусом камеры сгорания и внешнего фланца цилиндрического корпуса с внутренней поверхностью корпуса наружного контура за счет увеличенной температурной деформации наружного корпуса камеры сгорания на основных режимах работы газотурбинной установки, что повышает ее надежность.The additional installation of cylindrical shells of flame tubes with external flanges on the inner surface of the outer ring annulus body allows to increase the tightness of joints of the inner flange of the cylindrical housing and the outer housing of the combustion chamber and the outer flange of the cylindrical housing with the inner surface of the outer loop housing due to the increased temperature deformation of the outer housing of the combustion chamber on the main operating modes of a gas turbine installation, which increases its reliability.

Выполнение на цилиндрических корпусах жаровых труб компенсаторов температурных деформаций позволяет устранять за счет упругой деформации компенсаторов повышенную температурную деформацию более горячего наружного корпуса камеры сгорания по отношению к менее нагретому корпусу наружного контура, что также повышает надежность установки.The implementation of compensators of temperature deformations on cylindrical cases of flame tubes allows eliminating, due to the elastic deformation of the compensators, the increased temperature deformation of the hotter outer case of the combustion chamber with respect to the less heated outer loop body, which also increases the reliability of the installation.

Выполнение указанных компенсаторов со стороны внешних фланцев позволяет разместить их на максимальном удалении от высокотемпературного наружного корпуса камеры сгорания, что позволяет снизить температуру компенсаторов, повысив их надежность.The implementation of these compensators on the side of the external flanges allows you to place them at a maximum distance from the high-temperature outer housing of the combustion chamber, which allows to reduce the temperature of the compensators, increasing their reliability.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинной установки с трубчатой камерой сгорания заявляемой конструкции. На фиг.2 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.Figure 1 shows a longitudinal section of a gas turbine installation with a tubular combustion chamber of the claimed design. Figure 2 presents the element I in figure 1 in an enlarged view.

Газотурбинная установка 1 состоит из компрессора низкого давления 2, а также из установленных ниже по потоку канала наружного контура 3 и компрессора высокого давления 4, на выходе из которого размещена трубчатая камера сгорания 5, на наружном корпусе 6 которой своими внутренними фланцами 7 установлено множество цилиндрических корпусов 8 жаровых труб 9, а канал наружного контура 3 охватывает с внешней стороны корпус 6 и корпусы 8.The gas turbine unit 1 consists of a low-pressure compressor 2, as well as an external circuit 3 installed downstream of the channel and a high-pressure compressor 4, at the outlet of which a tubular combustion chamber 5 is located, on the outer casing 6 of which many cylindrical housings are installed with their inner flanges 7 8 flame tubes 9, and the channel of the outer circuit 3 covers from the outside the housing 6 and the housing 8.

На выходе из камеры сгорания 5 последовательно размещены турбина высокого давления 10, турбина низкого давления 11 и силовая свободная турбина 12.At the exit of the combustion chamber 5, a high pressure turbine 10, a low pressure turbine 11, and a free power turbine 12 are sequentially placed.

Цилиндрические корпусы 8 своими внешними фланцами 13 дополнительно закреплены болтами 14 на внутренней поверхности 15 корпуса 16 канала наружного контура 3, что повышает на рабочих режимах герметичность стыка 17 внутреннего фланца 7 с наружным корпусом 6 камеры сгорания 5 и стыка 18 внешнего фланца 13 с корпусом 16 канала наружного контура.Cylindrical housings 8 are additionally fixed with bolts 14 on the inner surface 15 of the housing 16 of the channel of the outer circuit 3 with their external flanges 13, which increases the tightness of the joint 17 of the inner flange 7 with the outer housing 6 of the combustion chamber 5 and the joint 18 of the outer flange 13 with the channel 16 outer contour.

Со стороны внешних фланцев 13 на цилиндрических корпусах 8 размещены компенсаторы 19 для уравновешивания взаимных температурных деформаций корпусов 6, 8, 16.On the side of the outer flanges 13 on the cylindrical bodies 8, compensators 19 are placed to balance the mutual temperature deformations of the bodies 6, 8, 16.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

При работе газотурбинной установки 1 низкотемпературный воздух из-за компрессора низкого давления 2, протекая по каналу наружного контура 3, охлаждает наружный корпус 6 и цилиндрические корпусы 8 трубчатой камеры сгорания 5. С внутренней стороны наружный корпус 6 и цилиндрические корпусы 8 камеры сгорания 5 омываются горячим воздухом из-за компрессора высокого давления 4, и поэтому суммарная их температурная деформация на рабочих режимах существенно превышает температурную деформацию корпуса 16 канала наружного контура, омываемого воздухом из-за компрессора низкого давления 2, что могло бы привести к поломке камеры сгорания 5. Однако этого не происходит благодаря упругой деформации компенсаторов 19 на корпусах 8, которые устраняют разницу температурных деформаций корпусов 6, 8 и 16.During the operation of the gas turbine unit 1, low temperature air, due to the low pressure compressor 2, flowing through the channel of the external circuit 3, cools the outer casing 6 and the cylindrical casings 8 of the tubular combustion chamber 5. On the inside, the outer casing 6 and the cylindrical casings 8 of the combustion chamber 5 are washed with hot air due to the high-pressure compressor 4, and therefore, their total temperature deformation at operating conditions significantly exceeds the temperature deformation of the housing 16 of the channel of the external circuit, washed by air due to the low pressure compressor 2, which could lead to damage of the combustion chamber 5. However, this does not occur by elastic deformation of joints 19 on casing 8, which eliminate the difference of temperature deformations housings 6, 8 and 16.

Claims

A gas turbine installation with a tubular combustion chamber, the cylindrical bodies of the flame tubes of which are installed with its inner flanges on the outer housing of the combustion chamber, characterized in that the channel of the external circuit is additionally made, enveloping the outer case of the combustion chamber and the cylindrical bodies of the flame tubes, the cylindrical bodies being installed external flanges on the inner surface of the channel body of the external circuit and are made with expansion joints for temperature deformations from the side Schnega flange.