Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13735
.pdf
обеспечивающая эффективную мощность, поступает в центр 17 турбины 16 (турбина среднего давления).
и потоки известным образом в радиальном направлении. Также в этом случае турбины соединены друг с
другом таким образом, чтобы отводить газы от внешних частей компрессора турбины через выходные части
были переменными в зависимости от каждой функции. 18 Во время потока газов и в зависимости от
генератора через систему лопаток валы 19 в совокупности работают с постоянной скоростью; Таким образом,
вал 19 приводится в движение в противоположном направлении, так что полная энергия в приводных
механизмах распределяется между различными турбинами, в то время как вал 20 приводит во вращение
второй такой части электрической машины, из которой вся мощность всех турбин, которая указана, -
поскольку эта электрическая мощность подается на компрессоры, она состоит из двух синхронно работающих
генераторов переменного тока, этот агрегат воздуха всегда должен производиться при постоянной скорости
для всех нагрузок. Необходимо учитывать, что агрегатная часть, производящая 125 единиц энергии, должна
работать при постоянной скорости для всех нагрузок. Факт в том, что компрессоры 4 и 5 эффективная
мощность ' ':.
которые не обязательно должны работать с одинаковой скоростью. На рисунке 3 показана форма турбины, но
она может вращаться относительно друг друга. В этой конструкции каждая агрегатная часть имеет
переменные скорости по мере работы компрессора. Турбина высокого давления 25 соединена аналогичным
образом, как и прежде, с компрессором высокого давления 24, от которого рабочая среда для турбины
отводится через трубопровод 27. 13 обозначает нагревательное устройство для воздуха. Во время нагрева
воздуха, например, при сгорании топлива, вода может подаваться в воздух через трубопровод 40, в
результате чего образуется рабочая среда, которая в некоторых вариантах осуществления, которые будут
описаны позже, дает улучшенные результаты. Выход турбины высокого давления 25 находится в связь через
трубопровод 39 с турбиной среднего давления 41.
Эта турбина среднего давления соединена с генератором 21, который также приводится в движение одним
ротором двухроторной турбины среднего давления 16, другой ротор которой приводит в движение генератор
22. Турбина среднего давления 16 получает рабочую среду от турбины 41 через трубопровод 42. Через
выходной трубопровод 43 турбины 16 рабочая среда подается к турбине низкого давления 1, которая
соединена с компрессорами 4 и 5. Компрессор 4 является компрессором низкого давления и получает воздух
через впускной трубопровод 6. От компрессора 4 воздух подается по трубопроводу 8 к компрессору среднего
давления. Сжатый в компрессоре среднего давления воздух подается по трубопроводу 9 к компрессору
высокого давления 24.
355 Воздух, всасываемый через впускной трубопровод 6 из компрессора 4, проходит через весь агрегат в
направлении стрелок, расширяется и выделяет тепло, пока, наконец, не выходит через выпускной
трубопровод 44 из турбины низкого давления 1.
Согласно рисунку 4, турбина 50 представляет собой турбину высокого давления. Эта турбина приводит в
движение генератор 22, который установлен на том же валу, что и ротор турбины 16. Турбина 16 также
приводит в движение...
Генератор 21, установленный на том же валу, что и турбина среднего давления 51. Турбина высокого
давления 50, получающая нагретый сжатый воздух от нагревательного прибора 13 через трубопровод 52,
подает рабочую среду через трубопровод 54 к турбине 51. От турбины 51 рабочая среда подается через
трубопроводы 55 и 56 соответственно к турбинам 16 и 57.
Турбина 16 использует полное давление и остаточную тепловую каплю в той части теплоносителя, которая
подается на нее, и отводит тепло через трубопровод 18. Турбина 57, которая приводит в действие компрессор
высокого давления -24, потребляет лишь часть давления и тепловой капли, присутствующих в работе
приводного устройства, питаемого от него. Таким образом, газ, подаваемый по трубопроводу 58 к турбине
компрессора низкого давления 1, все еще обладает достаточной энергией для привода компрессора низкого
давления 3, компрессора 4 и компрессора среднего давления 5. Воздух, подлежащий сжатию 70, поступает по
трубопроводу 6 к компрессору 4 и подается по трубопроводу 8 к компрессору среднего давления 5, откуда он
подается по трубопроводу 9 к компрессору высокого давления 24, где 75 он, наконец, сжимается до давления,
необходимого для привода агрегата.
От компрессора высокого давления 24 окончательно сжатый воздух по трубопроводу 59 поступает в
нагревательное устройство 13, а оттуда, как уже было описано, в турбинную систему.
На рисунке 5 показаны две двухроторные турбины, из которых турбина 1 относится к компрессорному агрегату
85, а турбина 16 относится к агрегатной части, обеспечивающей эффективную мощность.
В данном случае также часть высокого давления 60 относится к агрегатной части, обеспечивающей
эффективную мощность, и получает через трубопровод 90 61 сжатый воздух, нагретый до 18. От турбины
высокого давления 60 газоотводящий трубопровод разветвляется на две части, из которых один трубопровод
62 подает газ в газовую турбину 16 95, работающую как турбина низкого давления. Таким образом,
электрический генератор 21 приводится в движение как турбиной высокого давления 60, так и ротором
турбины низкого давления 16.
Другой ротор турбины низкого давления 10 турбины 16 приводит в движение генератор 22. Другой
трубопровод 63, отходящий от турбины высокого давления 60, подает газ из турбины высокого давления 60 в
турбину среднего давления 64. Эта турбина среднего давления 64 соединена с компрессором высокого
давления 24 и выпускает газ через трубопровод 65 в турбину низкого давления 1, которая соединена с
компрессором низкого давления 4 и компрессором среднего давления 5.
Описанным выше способом воздух проходит через части компрессора в направлении стрелок.
Согласно рисунку 6, компрессор высокого давления tt 5 24 соединен с турбиной высокого давления 70.
Турбина высокого давления получает нагретый воздух в виде газовой смеси через трубопровод 71 и отводит
его через трубопровод 72 к двойным роторным турбинам t 20 1 и 16. В этом случае обе двойные роторные
турбины работают как турбины низкого давления, причем турбина 1 соединена с компрессорами низкого и
среднего давления 12 t 4 и 5 соответственно, через которые проходит воздух в процессе сжатия описанным
выше способом. Во всех этих вариантах осуществления как компрессорный агрегат, так и агрегат 130, / s ni,
обеспечивающий эффективную мощность, включают в себя двойную роторную турбину. Эта двойная
роторная турбина относится к известному типу, например, турбина системы Ljungstrim. В некоторых из
изображенных вариантов осуществления одна или обе агрегатные части содержат одну роторную турбину,
которая предпочтительно может быть радиально-поточной турбиной. В некоторых вариантах осуществления
эта турбина приводит в движение В других вариантах осуществления одна или несколько турбин среднего
давления, выполненных таким образом, относятся к агрегатной части, обеспечивающей эффективную
мощность, в то время как турбина низкого давления относится к компрессорному агрегату и соединена с
компрессорами низкого давления.
На рисунке 7 показан агрегат, не включающий двухроторные турбины. Турбина высокого давления 90
соединена с компрессором высокого давления 91, от которого сжатый воздух по трубопроводу 92 подается
дальше и нагревается в устройстве при температуре 93. Выхлопные газы турбины высокого давления
подаются по трубопроводу 94 в турбину среднего давления 95, которая установлена консольно на валу
электрического генератора 96. Из турбины среднего давления 95 газ подается по трубопроводу 97 в другую
турбину среднего давления 98, которая приводит в движение компрессор среднего давления 110.
Трубопровод 100, выходящий из турбины 98, разветвляется на два трубопровода 101 и 102, которые ведут к
турбинам 103 и 104 соответственно, обе из которых являются турбинами низкого давления. Выхлопные газы
этих турбин отводятся по трубопроводам 105 и 106 соответственно. Воздух, подлежащий сжатию, поступает
по трубопроводу 107 и проходит через компрессор низкого давления 108, приводимый в движение Турбина
103. От этого компрессора воздух по трубопроводу 109 поступает в компрессор среднего давления 110,
приводимый в движение турбиной 98. От этого компрессора воздух по трубопроводу 111 поступает в
компрессор высокого давления 91. Турбина 104 аналогично турбине 95 установлена на валу генератора 96.
Таким образом, турбины 90, 98 и 103 вместе с компрессорами 91 и 108 относятся к той части агрегата,
которая ранее была обозначена как компрессорный агрегат I, в то время как другие части, то есть турбина
высокого давления 95, турбина низкого давления I04 и электрический генератор 96, приводимый в движение
этими двумя турбинами, относятся к агрегатной части, обеспечивающей эффективную мощность. Таким
образом, две турбины низкого давления I соединены параллельно, одна турбина низкого давления соединена
с компрессором низкого давления: на рисунке 8 показано Вариант исполнения, аналогичный рисунку 7, в
котором, однако, агрегатная часть, обеспечивающая эффективную мощность, состоит из четырех турбин и
двух электрических генераторов. Также в этом случае турбина высокого давления 90 соединена с
компрессором высокого давления 91. Газ, подаваемый по трубопроводу 92 к турбине, нагревается до 93. Газ,
выходящий из турбины высокого давления 90, подается по трубопроводу 94 к турбине среднего давления 95,
которая установлена на том же валу, что и электрическая машина 96.
В трубопроводе 94, в точке 112, расположено устройство подогрева воздуха или газа, так что газ той же
температуры, что и в турбине высокого давления, подается в турбину 95. Разумеется, давление во впускном
трубопроводе, ведущем к турбине 85, будет ниже, чем во впускном трубопроводе, ведущем к турбине 90. От
турбины 95 газ по трубопроводу 113 подается к турбине 104, которая установлена на том же валу, что и
генератор 90 96, который, таким образом, приводится в движение двумя турбинами. Также в трубопроводе
113 расположено устройство подогрева 114, так что турбина 104 работает практически при той же входной
температуре, что и турбины 95 и 95.
Аналогичным образом газ, протекающий по трубопроводу 115 от турбины 104 к турбине 116, нагревается
устройством 117. Турбина 116 соединена с компрессором 110 и приводит его в движение. По трубопроводу
118 газ подается от турбины 116 к турбине 119, которая является последней турбиной среднего давления в
системе. Эта турбина также получает через устройство подогрева 120 газ приблизительно той же
температуры, что и другие турбины. Турбина 119 установлена на том же валу, что и генератор 120, который
она приводит в движение. От турбины 119 газ подается по трубопроводу 121 и по ответвлениям
трубопроводов 122 и 123 к турбинам низкого давления 124 и 125 соответственно. Таким образом, эти турбины
работают как турбины низкого давления, соединенные параллельно друг с другом, и получают рабочую среду,
которая не нагревается после работы. Пройдя через предыдущую турбину, через трубопроводы 126 и 127 газ,
выходящий из этих турбин 124 и 125 соответственно, подается в регенератор 128 любой из них.
Известный тип, при котором тепло, все еще присутствующее в газах, подается в камеру сгорания; воздух,
поступающий из компрессоров, а затем K'L 2 л воздуха для сгорания приводит в движение турбины агрегата.
Компрессор низкого давления 108, приводимый в движение турбиной 125, получает воздух по впускному
трубопроводу 1405. Между компрессором низкого давления 108 и компрессором среднего давления 110
воздух подается по трубопроводу 109. Трубопровод 111 подает частично сжатый воздух от компрессора
среднего давления 110 к компрессору высокого давления 91, от которого окончательно сжатый воздух далее
по трубопроводу 129 подается в генератор тепла 128 для предварительного подогрева.
1
o Регенератор 128 соединен через трубопровод 130 с нагревательным устройством 93. Регенератор 128
может иметь любую предпочтительную конструкцию, например, такую, которая используется для
воздухоподогревателей i.5 и для других целей. В этом варианте осуществления изобретения все турбины, за
исключением турбин низкого давления 124, 125, работают с одинаковой температурой на входе рабочей
среды.
Таким образом, в каждой турбине используется большее падение температуры, чем в ранее описанных
вариантах осуществления, в то время как внутреннее сгорание в нагревательных устройствах происходит при
значительном избытке воздуха. Это дает возможность с большей выгодой использовать энергию,
содержащуюся в сжатом воздухе при более высоком давлении, и тем самым получать большую эффективную
мощность по отношению к мощности, потребляемой в виде компрессионного тока.
На рисунке 9 показан агрегат, в котором компрессорный агрегат состоит из компрессоров, каждый из которых
приводится в движение двумя турбинами. Агрегатная часть, обеспечивающая эффективную мощность,
включает в себя два генератора, каждый из которых описанным выше образом взаимодействует с валом и
двумя турбинами. Компрессор высокого давления 135O соединен с двумя консольными турбинами 136 и 99. В
этом случае турбина 136 является турбиной высокого давления и получает воздух от компрессора высокого
давления через трубопровод 137, который предварительно был нагрет в нагревательном аппарате 138.
В этом отопительном аппарате нагрев осуществляется за счет внутреннего сгорания, происходящего в
воздухе, при этом одновременно в сжатый воздух подается вода.
Таким образом, сгорание происходит без значительного избытка воздуха. Вода добавляется по той причине,
что к газам может быть подведено большое количество тепла, не допуская при этом достижения ими такой
высокой температуры, которая была бы вредна для турбины. Увеличенное количество тепла передается
воде, которая в виде пара под высоким давлением проходит через различные турбины. От турбины 136 газ по
трубопроводу 139 подается к турбине 99, которую, таким образом, можно рассматривать как часть турбины
высокого давления или как турбину, работающую при среднем давлении. В устройстве 140 газы повторно
нагреваются. При этом воздух для сгорания подается по трубопроводу 141 от компрессора высокого давления
135. Предпочтительно через этот трубопровод 141 подается приблизительно такое количество воздуха,
которое необходимо для поддержания сгорания. Нагрев также происходит здесь без большого избытка
воздуха. От турбины 99 газ подается по трубопроводу 142 в дополнительный нагревательный прибор 143, в
котором нагрев происходит 75 описанным ранее способом, при этом воздух подается по трубопроводу 144,
ведущему из места, расположенного между компрессором среднего давления 145 и компрессором высокого
давления 135, 80 предпочтительно через ответвление трубопровода трубопровода 146, который подает
воздух от компрессора среднего давления 145 к компрессору высокого давления 135. Газы, повторно
нагретые таким образом, подаются по трубопроводу 147 к турбине 148, которая установлена на том же валу,
что и электрогенератор 149. Газ, который растратил энергию в Турбина 148 далее проходит по трубопроводу
90 1.50, повторно нагревается в аппарате 151, а затем подается в турбину 152. Также в аппарате 151
повторный нагрев происходит за счет внутреннего сгорания и подачи свежего воздуха по трубопроводу 153 из
места в компрессоре среднего давления 145, которое соответствует условиям давления в аппарате
повторного нагрева 151.
Турбина 152 установлена на том же валу 100, что и генератор 149, и приводит этот вал в движение совместно
с турбиной 148.
Через трубопровод 154 газ подается от турбины 152 к турбине 155. В этом случае газ также повторно
нагревается в аппарате 105 156, в который через трубопровод 157 подается дополнительный воздух из места
в компрессоре 145, где условия давления соответствуют условиям давления в аппарате 156. 110 Турбина 155
установлена на том же валу, что и компрессор среднего давления 145, и приводит в движение этот вал.
Через трубопровод 158 газ подается в турбину 159, которая также установлена на том же валу, что и
компрессор среднего давления 145. В этом случае газ также нагревается в аппарате повторного нагрева, в
который по трубопроводу 120 161 подается свежий воздух для поддержания горения. Этот воздух
предпочтительно поступает из трубопровода 162, соединяющего компрессор низкого давления 163 с
компрессором среднего давления 145, где условия давления соответствуют условиям давления 125 в
аппарате 160.
От турбины 159 газы по трубопроводу 64 поступают к турбинам низкого давления, которые соединены
параллельно друг с другом относительно подачи газа. По трубопроводу 165 газ без подогрева поступает в
турбину 166, а оттуда по трубопроводу 167 — в турбину 168. Эти две турбины, работающие как турбины
низкого давления, разделенные на две лопаточные системы, приводят в движение компрессор низкого
давления 163, в который воздух, подлежащий сжатию, поступает по трубопроводу 169 и затем проходит через
различные компрессоры в порядке, описанном и указанном стрелками.
В другом ответвлении трубопровода 170 выхлопного трубопровода 164 турбины 159 газы без подогрева
подаются в турбину 171, а оттуда по трубопроводу 172 — в турбину 1783. Эти турбины образуют турбину
низкого давления, разделенную на две части, и приводят в движение электрический генератор 174.
Из приведенного выше описания следует, что в данной форме реализации рабочая среда нагревается перед
поступлением во все турбины, за исключением турбин низкого давления. В этом случае турбины низкого
давления приводят в движение, с одной стороны, компрессор низкого давления, а с другой —
электрогенератор. Нагрев газов происходит перед турбинами высокого давления без избытка воздуха, как
описано выше, но с впрыском воды в воздух, а также перед некоторыми другими турбинами путем подачи
приблизительно такого количества воздуха, которое потребляется для сгорания в различных местах нагрева.
Часть продуктов сгорания, состоящая из сжатого воздуха, может считаться наиболее дорогой частью
продуктов сгорания. В описанном здесь варианте осуществления количество сжатого воздуха может быть
использовано более эффективно, даже несмотря на увеличение количества топлива.
Во всех описанных выше вариантах осуществления все входные и выходные патрубки газовых турбин
агрегата соединены последовательно или параллельно, либо некоторые последовательно, а некоторые
параллельно, относительно подачи газа таким образом, что общее количество газа, соответствующее данной
нагрузке, распределяется между различными турбинами таким образом, что турбины, относящиеся к
компрессорному агрегату, получают достаточно газа для производства сжатого воздуха в количестве и под
давлением, необходимых для работы всего агрегата при данной нагрузке, в то время как газ, подаваемый в
часть агрегата, производящую эффективную мощность, соответствует нагрузке этой последней упомянутой
части агрегата. Для того чтобы иметь возможность производить максимально возможную эффективную
мощность, различные компрессорные агрегаты должны производить сжатый воздух в количестве и под
давлением, не превышающими требуемые, чтобы часть агрегата, производящая эффективную мощность,
могла обеспечить достаточную мощность для удовлетворения потребностей. Эти требования выполняются не
только при нормальной нагрузке агрегата, но и при его работе при нагрузках, отличных от нормальной. Для
того чтобы газовая турбина была экономичной также при различных нагрузках, необходимо обеспечить
подачу правильной доли общей энергии продуктов сгорания в компрессорный агрегат и агрегатную часть,
вырабатывающую эффективную мощность, без необходимости каких-либо приспособлений, которые привели
бы к серьезным потерям. При определенных вариантах расположения турбин в компрессорном агрегате и
агрегатной части, вырабатывающей эффективную мощность, можно автоматически получить правильное или
почти правильное распределение энергии. Однако необходимое для выполнения этого условия
приспособление варьируется в зависимости от способа нагрева воздуха для сгорания.
Для более ясного описания настоящего изобретения и его цели снова обратимся к рисунку 2. На этом рисунке
газ в трубопроводе, выходящем из нагревательного устройства 13, содержит при определенной температуре
и определенном давлении общее количество энергии, которое должно быть распределено между агрегатной
частью, обеспечивающей эффективную мощность, и компрессорным агрегатом в определенном
соотношении.
Значения этого отношения, обеспечивающие наилучшую эффективность газовой турбины при различных
давлениях рабочей среды, показаны на рисунке 10, где кривая t 05 N получена путем построения графика
отношения эффективной мощности к мощности, необходимой для работы компрессоров, при базовом
рабочем давлении (конечном давлении сжатия). Если, например, максимальная нагрузка соответствует
рабочему давлению, например, a = 15 кг/см², то существует определенная зависимость между эффективной
мощностью и мощностью, подаваемой на компрессоры: =Ne/Nk = c.
Если теперь давление снизить до tr b = 7,5 кг 1 см², то будет получена меньшая нагрузка турбины,
обеспечивающая эффективную мощность, при условии, что площадь поперечного сечения турбины не
изменяется из-за перегрузки или подачи через сопло. Аналогичным образом снижается мощность,
необходимая для работы компрессорного агрегата, но в большей степени, чем нагрузка турбины,
обеспечивающая эффективную мощность.
Соотношение между Ne и Nk, таким образом, 1 увеличивается до значения d: Из этого видно, что количество
газа, протекающего через турбины, становится примерно вдвое меньше, чем раньше, в то же время
теплопотеря уменьшается 130 368,317 368,317 из-за более низкого давления. Тепловой КПД всей установки,
естественно, снижается, несмотря на большее значение Nel I 7 Nk. Такое регулирование может быть получено
автоматически, если, например, компрессорный агрегат, особенно его низконапорная часть, питается от
выхлопных газов одной или нескольких турбин в агрегатной части, обеспечивающей эффективную мощность
10, при этом, поскольку теплопотеря в последней турбине наиболее уменьшена, соотношение Ne I Nk
увеличивается. Если в нагревательное устройство 13 впрыскивается вода, возникают аналогичные условия. В
большинстве вариантов осуществления соотношение Nel Nk должно быть >.больше, как видно из рисунка 11.
Кроме того, в данном случае, при впрыске воды, компрессоры, особенно те, которые работают при более
низком давлении, должны приводиться в движение турбинами, которые получают газ от агрегатной части,
обеспечивающей эффективную мощность.
На рисунке 12 показана зависимость r Ne от Nk P при повторном нагреве газа между различными турбинами,
то есть, если бы устройство для повторного нагрева газов было расположено в трубопроводе 12 на рисунке 2
между турбинами 16 и 6.
3
Из рисунка 12 видно, что кривая, соответствующая этой конфигурации, сначала поднимается с увеличением
давления, а затем практически не изменяется. Таким образом, соотношение между l Ne и Nk в определенной
степени постоянно при высоком давлении, но уменьшается при более низком давлении. Для того чтобы
распределение энергии следовало этой кривой, турбины низкого давления в агрегате должны быть
расположены параллельно друг другу под углом 4/4 N, в этом случае объемы газа распределяются таким
образом, чтобы требуемая доля мощности генерировалась l турбинами.
Если газотурбинный агрегат регулируется для работы при частичных нагрузках, степень нагрева газов будет
уменьшаться в соответствии с нагрузкой агрегата. Когда турбины расположены таким образом, что
соотношение Ne к Nk соответствует описанным кривым, температура газов на мгновение понижается. Таким
образом, в этот момент газ получает меньшее энергетическое содержание из-за меньшего нагрева, а не из-за
уменьшения давления воздуха и его количества, которое происходит на следующем этапе. Турбина,
вырабатывающая эффективную мощность, забирает из общего энергетического содержания газов достаточно
энергии для передачи при постоянной скорости необходимого количества мощности, в то время как некоторое
количество энергии остается в газах, так что скорость компрессорного агрегата падает до значения,
необходимого для сжатия такого количества воздуха до такого давления, чтобы газы имели приблизительно
ту температуру, которую имеет рабочая среда при нормальной нагрузке. Более низкое энергетическое
содержание рабочей среды будет вызвано на последнем этапе, когда агрегат достигнет состояния
равновесия, тем фактом, что газы принимают более низкое давление. Энергетическое содержание Таким
образом, движущая сила зависит как от давления, так и от температуры среды. Метод регулирования
агрегата, следовательно, заключается во временном увеличении или уменьшении степени нагрева таким
образом, чтобы при существующем давлении газы содержали необходимое количество энергии для
удовлетворения новой нагрузки. Затем условия давления в агрегате автоматически регулируются таким
образом, чтобы при исходной температуре газы содержали необходимое количество энергии для
удовлетворения новой нагрузки.
В соответствии с изобретением, газовые турбины, приводящие в движение компрессоры и турбины,
вырабатывающие эффективную мощность, соединены последовательно или параллельно, или, в некоторых
случаях, последовательно, а в некоторых — параллельно, относительно подачи газа, так что общее
содержание энергии в количестве газа, необходимом для требуемой нагрузки, распределяется между
различными турбинами таким образом, чтобы количество воздуха, производимого компрессорами, и его
давление соответствовали изменяющейся нагрузке турбины, вырабатывающей эффективную мощность, при
приблизительно постоянной скорости t00. Для получения такого распределения энергии между турбинами
были описаны различные варианты расположения турбин относительно подачи газового потока. Компрессор
низкого давления в каждом случае приводится в движение турбиной низкого давления, в то время как турбины
высокого давления приводят в движение компрессоры высокого давления. Турбины, относящиеся к
суммарной части, вырабатывающей эффективную мощность, расположены в виде турбин среднего давления,
а в некоторых случаях — турбин низкого давления. Оптимальные варианты соединения зависят от газовой
смеси и, следовательно, от того, впрыскивается ли вода в газовую смесь или происходит сгорание. с
избытком воздуха.
В агрегатах предпочтительны некоторые другие конструкции, при которых газ повторно нагревается между
различными 120 турбинами. Однако, поскольку в некоторых случаях одна и та же конструкция позволяет
использовать различные газовые смеси или различные методы их повторного нагрева, описанные здесь
варианты осуществления также применимы для сжигания различными методами. В некоторых вариантах
осуществления указаны определенные типы турбин, но изобретение, конечно, не зависит от конструкции
используемых турбин. Однако могут быть использованы турбины с лопаточной системой для радиального
потока газовой смеси, как однороторного, так и двухроторного типа.
Поскольку исследования показали, что целесообразно разделять лопаточные системы на несколько частей,
особенно в случаях, когда в качестве рабочей среды используется повторно нагретый газ, то часть агрегата
высокого давления может состоять из двух или более турбин, расположенных последовательно. Это также
справедливо и для турбин низкого давления. Части таких турбин, конечно же, могут рассматриваться как
турбины среднего давления.
Во всех вариантах осуществления предполагается, что движущей силой газотурбинного агрегата является
воздух, сжатый в компрессорах, который нагревается за счет внутреннего сгорания с добавлением, при
необходимости, воды. Однако изобретение не ограничивается газотурбинными агрегатами с движущей силой,
состоящей таким образом, и движущая сила может также состоять из сжатого горючего газа, в котором
сгорание может осуществляться путем подачи воздуха или другого газа к сжатому газообразному потоку.
Также в этом случае возможно добавление воды к газу.
В рамках изобретения возможны и другие варианты осуществления, в которых тепло подается к рабочей
среде с помощью внешнего нагревательного устройства без сгорания какой-либо части рабочей среды.
Во всех описанных выше вариантах осуществления одна составная часть включает только компрессоры, а
другая составная часть — только электрические машины. Однако возможны варианты осуществления, в
которых энергия — особенно в течение коротких периодов времени — может также поступать от той
составной части, которая приводит в действие компрессоры, и, кроме того, один или несколько компрессоров
могут быть размещены на той составной части, которая выполняет полезную работу.
Под термином «газ» в данном случае следует понимать либо отходящие газы, либо любые другие горючие
газы, либо смеси таких газов, а также смеси газов и воздуха.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения 55 и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы называем: 1. Газотурбинный агрегат, включающий одну или несколько газовых турбин, приводящих
в движение множество компрессоров, расположенных в отдельных корпусах, и одну или несколько газовых
турбин, приводящих в движение одну или несколько других энергопоглощающих машин, в котором турбина
или турбины, приводящие в движение компрессоры, механически независимы от турбины или турбин,
приводящих в движение другие энергопоглощающие машины, характеризующийся тем, что компрессор
низкого давления приводится в движение газовой турбиной, работающей против самого низкого давления,
для автоматического регулирования скорости турбины или турбин, приводящих в движение компрессор, в
соответствии с требуемым количеством воздуха и давлением. 2. Газотурбинный агрегат, как заявлено в п. 1, в
котором газовая турбина, приводящая в движение компрессор низкого давления, работает против того же
выходного давления, что и одна из газовых турбин, приводящих в движение другие энергопоглощающие
машины.
3 Газотурбинные агрегаты, в основном, как описано или показано на рисунках 1–9 прилагаемых чертежей. 85.
Дата: 17 октября 1930 г.
АКТИЕБОЛАГЕТ МИЛО, Пер Боулт, Уэйд и Теннант, 111/112 Хаттон Гарден, Лондон, EC 1, дипломированные
патентные поверенные.
Редхилл: Напечатано для Канцелярии Его Величества компанией Love & Malcomson, Ltd. 19 л.
;
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_368318.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=368318&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB368318A
[]
Если __ L R X V
I Fail l 1 ' i \L, p'i
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата принятия Конвенции (Германия): 24 марта 1930 г., № 33,157130. Дата применения (в Соединенном
Королевстве): 4 ноября 1930 г., № 33,157130.
Завершено: 4 марта 1932 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, относящиеся к турбинам или связанные с ними.
Мы, компания AIKT Inn BOLA Gn T MILO, акционерное общество, учрежденное и действующее в соответствии
с законодательством Швеции по адресу: Vastra Tradgardsgatan 17, Стокгольм, Швеция, настоящим заявляем о
характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Уже известны газовые турбины, в которых лопаточная система разделена на две или более лопаточных
систем, расположенных в одном корпусе турбины и установленных на одном валу. Кроме того, уже было
предложено нагревать рабочую среду, находящуюся под высоким давлением, путем сжигания того же
топлива, подаваемого в жидком или ином виде. Также уже было предложено повторно нагревать рабочую
среду после того, как она прошла часть лопаточной системы, путем подачи топлива и воздуха, которые
сгорают в пространстве между различными лопаточными системами и, таким образом, нагревают рабочую
среду до того, как она поступит в лопаточные кольца следующей за ней лопаточной системы.
В таких вариантах исполнения, особенно в тех, где система лопастей выполнена по импульсному принципу,
выявились различные недостатки, которые сделали практическое использование такой турбины
невозможным.
В попытке наиболее эффективно использовать сжатое теплоносительное вещество, его нагревали до очень
высоких температур, что ставило под угрозу тепловое сопротивление лопаточной системы турбины. Ранее
использовавшийся метод нагрева теплоносителя приводил к значительно более высоким температурам, чем
рассчитанные, поскольку повторный нагрев происходил внутри общего корпуса турбины, окружающего
лопаточную систему, и в непосредственной близости от следующей за ней лопаточной системы. Таким
образом, сгорание происходило в условиях неполного смешивания, так что некоторые участки теплоносителя
нагревались до значительно более высоких температур, чем рассчитанные, в то время как другие участки
достигали более низких температур, чем рассчитанные.
Настоящее изобретение включает в себя газотурбинный агрегат Price 11-l, работающий с многоступенчатым
сгоранием, в котором множество из 55 отдельных многоступенчатых радиально-поточных турбин
расположены в отдельных корпусах, и в котором в трубопроводах для рабочей среды 60, ведущих к по
меньшей мере двум корпусам турбин, размещены устройства сгорания для нагрева рабочей среды.
Согласно одной из особенностей изобретения, один или несколько нагревательных устройств могут быть
снабжены трубопроводами для подачи 65 дополнительного воздуха с тем же или приблизительно тем же
давлением, при котором происходит горение.
На прилагаемом чертеже схематически и в качестве примера показаны некоторые варианты осуществления
изобретения. Некоторые из описанных ниже вариантов также описаны в наших спецификациях № 33154/30
(серийный номер 368317), 33156/30 и 33158/30 (серийный номер 368319) от той же даты.
В ходе розыгрыша:
На рисунке 1 показана газотурбинная установка, состоящая из двух лопаточных систем 80. На рисунке 2
показана газотурбинная установка с компрессорами для сжатия рабочей среды.
На рисунке 3 показана модификация варианта исполнения, изображенного на рисунке 2. На рисунке 1 1 и 2
обозначают лопаточные системы, расположенные в отдельных корпусах турбин 3 и 4. Отдельные лопаточные
системы 1 и 2 установлены на одном валу 5 в качестве электрического генератора 6. Лопаточные системы 1 и
2, относящиеся к одному и тому же газотурбинному агрегату, также могут рассматриваться как турбина
высокого давления 1 и турбина низкого давления 2. Турбина высокого давления 1 получает рабочую среду
через подводящий трубопровод 7.
Этот подводящий трубопровод соединяет внутреннюю часть 8 турбины с нагревательным устройством 9 для
рабочей среды.
Через трубопровод 10 в нагревательный прибор 9 под давлением подается рабочая среда, например, воздух.
Через трубу 11 в прибор также подается топливо, например, в жидком виде, которое сгорает внутри прибора
9. Подаваемый воздушный поток cr)i равен ILr, t, Ll Ci через трубопровод 10.
При этом движущая сила будет нагреваться до температуры, ограниченной только теплоизоляцией системы
лопастей 1, например, до 500-700 °C.
Регулирование нагрева осуществляется путем подачи топлива в таком количестве, которое необходимо для
достижения указанной температуры. Для меньших нагрузок, требующих более низких начальных температур,
подается меньшее количество топлива, соответствующее этой температуре. Таким образом, сгорание
происходит с большим избытком воздуха. Таким образом, рабочая среда, поступающая в центральное
пространство 8 турбины 1, содержит, помимо газов, образующихся при сгорании, также несвязанный воздух.
Под действием расширения и теплопередачи рабочая среда течет в радиальном направлении через систему
1, выполненную в виде единой вращающейся радиально-поточной турбины, предназначенной для полного
подвода воздуха. Через трубопровод 12 рабочая среда подается из турбины 1 в устройство подогрева 13, в
котором она повторно нагревается, например, до той же температуры, что и в устройстве 9. Подогрев в
устройстве 13 осуществляется путем сгорания в рабочей среде топлива, подаваемого через трубопровод 14.
Поскольку сгорание в нагревательном аппарате 9 происходит при значительном избытке воздуха, рабочая
среда, проходя через нагревательный аппарат 13, содержит достаточно воздуха или кислорода для
поддержания горения в такой степени, что достигается приблизительно та же температура, что и в аппарате
9. Таким образом, рабочая среда, нагретая таким образом и протекающая по трубопроводу 15 от
нагревательного аппарата 13 в центральное пространство 16 лопаточной системы или турбины 2, содержит в
основном продукты сгорания, но может также содержать несвязанный воздух. В турбине 2 рабочая среда
теряет дополнительную энергию, находясь под воздействием воздуха.
Происходит расширение и тепловыделение, зависящие от внешних условий, существующих вокруг турбины.
Лопастная система 2 также выполнена в виде реактивной турбины с полным подводом воздуха и радиальным
потоком рабочей среды. Таким образом, рабочая среда течет в направлении, указанном стрелками, через
систему лопаток с радиальным потоком, а также через систему лопаток с осевым потоком, которая
установлена на диске турбины, несущем вращающуюся систему лопаток с радиальным потоком, или на части,
соединенной с указанным диском турбины. В газотурбинном агрегате, как показано на рисунке, турбинная
часть состоит из двух турбин или систем лопаток, которые размещены в отдельных корпусах турбин, а нагрев
рабочей среды происходит в подводящих трубопроводах.
что приводит к созданию отдельных корпусов турбин.
В данном варианте осуществления воздух, необходимый для производства рабочей среды, поступает из
другого агрегата.
На рисунке 2 показан вариант осуществления 70, в котором рабочая среда или газ, необходимый для
производства рабочей среды или воздуха, сжимаются в компрессорах, относящихся к агрегату.
Таким образом, агрегат газовой турбины 75 можно рассматривать как состоящий из двух частей, одна из
которых предназначена в основном для производства сжатого газа, а другая — в основном для выработки
эффективной энергии 80. На рисунке 2 21, 22 и 23 обозначают три компрессора, которые соединены
последовательно в направлении потока воздуха или газа, подлежащего сжатию. Газ, например воздух,
поступает через трубопровод 24 и по трубопроводу 2b от компрессора 21 к компрессору 22, а затем по
трубопроводу 26 к компрессору 23. От компрессора 23 окончательно сжатый воздух по трубопроводу 27
поступает в предварительный нагреватель 28, где он подвергается первому нагреву способом, который будет
описан позже.
Через трубопровод 29 воздух затем поступает из этого предварительного нагревателя в нагревательный
аппарат 9g 31, в котором происходит сгорание топлива, подаваемого через трубопровод 32. Аналогичным
образом, как и в варианте осуществления, показанном на рисунке 1, сгорание происходит со значительным
избытком воздуха, так что газ, подаваемый через трубопровод 33 к турбине 34, содержит воздух, смешанный с
продуктами сгорания. Турбина 34, которая включает в себя часть системы лопаток газотурбинного агрегата
105, размещенного в отдельном корпусе, установлена на том же валу, что и компрессор высокого давления
23, который приводится в движение тем же компрессором. Трубопровод 35 подает газ от турбины 34 к турбине
36, система лопаток которой окружена отдельным корпусом турбины. Во впускном трубопроводе 35 турбины
36 предусмотрено устройство повторного нагрева 37, в котором газ повторно нагревается за счет сгорания
газа или топлива, подаваемого через трубопровод. 38. Движущая сила подается по трубопроводу 41 от
турбины 36 к турбине 40.
Также в этом случае повторный нагрев осуществляется с помощью нагревательного устройства 42,
расположенного в трубопроводе 41. Повторный нагрев как в этом, так и в другом нагревательном устройстве
происходит описанным ранее способом. Лопаточные системы турбины 12 t 36 и турбины 40 установлены на
том же валу, что и электрогенератор 39, так что последний приводится в движение обеими турбинами. Выход
турбины 40 соединен с трубопроводом 44, 130 368,318, а нагревательное устройство, как и прежде, не
соединено с ним.
Происходит при избытке воздуха.
Соседние файлы в папке патенты