[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2312239C1 - Power plant of gas-turbine locomotive - Google Patents

Power plant of gas-turbine locomotive Download PDF

Info

Publication number
RU2312239C1
RU2312239C1 RU2006105271/06A RU2006105271A RU2312239C1 RU 2312239 C1 RU2312239 C1 RU 2312239C1 RU 2006105271/06 A RU2006105271/06 A RU 2006105271/06A RU 2006105271 A RU2006105271 A RU 2006105271A RU 2312239 C1 RU2312239 C1 RU 2312239C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas turbine
power plant
turbine
stage
engine
Prior art date
Application number
RU2006105271/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2006105271/06A priority Critical patent/RU2312239C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312239C1 publication Critical patent/RU2312239C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: railway transport.
SUBSTANCE: proposed power plant of gas-turbine locomotive contains three-shaft double-flow gas-turbine engine with first, second and third stages with compressors of first, second and third stages, respectively, connected by inner, middle and outer shafts with turbines of low, medium and high pressure, and fourth, free turbine, gas-dynamically coupled with three-shaft double-flow gas-turbine engine connected, in its turn, with electric generator. Engine is provided with system to adjust radial clearance and is installed in container. Container is furnished with cooling system including pipeline to take off air from space after first step of first stage with air flow regulator and air temperature transmitter connected by electric circuit with control unit.
EFFECT: facilitated starting and increased economy.
15 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту.The invention relates to railway transport.

Извесна силовая установка по патенту РФ на изобретение №2137617, эта установка имеет жидкостную систему охлаждения и вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2137617, this installation has a liquid cooling system and a fan to create a flow of cooling air.

Извесна силовая установка по патенту РФ №212418, прототип, которая содержит газотурбинный двигатель, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель с силовой турбиной и обводной канал, который соединяет газовый тракт между турбинами и перед свободной турбиной.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 212418, a prototype that contains a gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a power turbine and a bypass channel that connects the gas path between the turbines and in front of the free turbine.

Недостатком этой силовой установки является плохие характеристики ее запуска, конкретно большое время запуска. Это связано с тем, что газодинамическое сопротивление свободной турбины имеет значительную величину и мощности стартера недостаточно для одновременной раскрутки нескольких газотурбинных двигателей и свободной турбины, с которой отбирается мощность на трансмиссию.The disadvantage of this power plant is the poor performance of its launch, specifically the long launch time. This is due to the fact that the gas-dynamic resistance of a free turbine is significant and the starter power is not enough to simultaneously spin up several gas turbine engines and a free turbine, from which power is taken for transmission.

Задача изобретения - улучшение запуска силовой установки газотурбовоза и повышение ее экономичности.The objective of the invention is to improve the launch of the power plant of a gas turbine and increase its efficiency.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что силовая установка газотурбовоза, содержащая трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель, имеющий первый, второй и третий каскады, соответственно с компрессорами первого, второго и третьего каскадав, соединенных внутренним, средним и наружным валами с турбинами низкого, среднего и высокого давления, и свободную турбину, газодинамически связанную с трехвальным двухконтурным газотурбинным двигателем, соединенной, в свою очередь, с электрогенератором, отличается тем, что выполнен обводной канал высокого давления с клапаном высокого давления, соединяющий выход из турбины высокого давления с выходом из свободной турбины. Выполнен обводной канал среднего давления, соединяющий выход из турбины среднего давления с выходом из свободной турбины. Выполнен обводной канал низкого давления с клапаном низкого давления, соединяющий выход из турбины низкого давления с выходом из свободной турбины. Силовая установка содержит вспомогательный дизель, вал которого соединен с валом третьего каскада трехвального двухконтурного газотурбинного двигателя. Свободная турбина имеет регулируемый сопловой аппарат свободной турбины с приводом регулирования, соединенным электрической связью с блоком управления. Трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель и свободная турбина выполнены модульной конструкции. Трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель и свободная турбина установлены в контейнер, имеющий систему охлаждения, совмещенную с системой регулирования радиальных зазоров в трехвальном двухконтурном газотурбинном двигателе и в свободной турбине. Контейнер выполнен из двух частей и имеет продольный разъем и люки для осмотра и замены агрегатов. Силовая установка содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.The solution to these problems was achieved due to the fact that the power plant of a gas turbine locomotive containing a three-shaft double-circuit gas turbine engine having first, second and third stages, respectively, with compressors of the first, second and third stages connected by internal, middle and external shafts with low, medium and high pressure, and a free turbine, gasdynamically connected with a three-shaft double-circuit gas turbine engine, connected, in turn, with an electric generator, characterized in that it is made a high pressure bypass channel with a high pressure valve connecting the outlet of the high pressure turbine to the outlet of the free turbine. A medium pressure bypass channel is made connecting the exit from the medium pressure turbine with the exit from the free turbine. A low pressure bypass channel with a low pressure valve is made, connecting the outlet of the low pressure turbine with the outlet of the free turbine. The power plant contains an auxiliary diesel engine, the shaft of which is connected to the shaft of the third stage of a three-shaft double-circuit gas turbine engine. A free turbine has an adjustable nozzle apparatus of a free turbine with a control drive connected by electrical communication to the control unit. Three-shaft double-circuit gas turbine engine and free turbine are made of modular design. A three-shaft double-circuit gas turbine engine and a free turbine are installed in a container having a cooling system combined with a radial clearance control system in a three-shaft double-circuit gas turbine engine and in a free turbine. The container is made of two parts and has a longitudinal connector and hatches for inspection and replacement of units. The power plant contains an oil cooling system with an oil-air heat exchanger.

Электрогенератор может быть расположен на входе в трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель. Силовая установка выполнена модульной конструкции.The generator can be located at the entrance to a three-shaft double-circuit gas turbine engine. The power plant is made in a modular design.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Для реализации изобретения достаточно применения известных узлов и деталей, ранее разработанных и реализованных в конструкции газотурбинных двигателей и в машиностроении.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, as evidenced by patent research. To implement the invention, it is sufficient to use the known components and parts previously developed and implemented in the design of gas turbine engines and in mechanical engineering.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...12, гдеThe invention is illustrated in figure 1 ... 12, where

- на фиг.1 приведена первая схема силовой установки газотурбовоза без перепуска,- figure 1 shows the first diagram of the power plant of a gas turbine locomotive without bypass,

- на фиг.2 - схема регулирования радиальных зазоров,- figure 2 is a diagram of the regulation of radial clearances,

- на фиг.3 приведена схема компрессора,- figure 3 shows a diagram of the compressor,

- на фиг.4 приведена схема охлаждения масла,- figure 4 shows the cooling circuit of the oil,

- на фиг.5 приведена турбина и свободная турбина с расположением электрогенератора на выходе из свободной турбины,- figure 5 shows the turbine and the free turbine with the location of the generator at the outlet of the free turbine,

- на фиг.6 приведена схема турбины и свободной турбины с расположением электрогенератора на входе в ГТД,- figure 6 shows a diagram of a turbine and a free turbine with the location of the generator at the entrance to the gas turbine engine,

- на фиг.7 приведена схема компрессора с расположением электрогенератора на входе в ГТД,- Fig.7 shows a diagram of the compressor with the location of the generator at the entrance to the gas turbine engine,

- на фиг.8 и 9 приведена конструкция контейнера,- on Fig and 9 shows the design of the container,

- на фиг.10 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбины высокого давления,- figure 10 shows a diagram of the power plant of a gas turbine with bypass due to the high pressure turbine,

- на фиг.11 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбины высокого давления и из-за турбины среднего давления,- figure 11 shows a diagram of the power plant of a gas turbo locomotive with bypass due to the high pressure turbine and due to the medium pressure turbine,

- на фиг.12 приведена схема силовой установки газотурбовоза с перепуском из-за турбин высокого давления, среднего давления и низкого давления.- Fig. 12 shows a diagram of the power plant of a gas turbo locomotive with bypass due to high pressure, medium pressure, and low pressure turbines.

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит трехвальный газотурбинный двигатель ГТД 1 и свободную турбину 2, установленную на выходе из ГТД 1. Полость на выходе из свободной турбины 2, образована корпусом свободной турбины 3. На выходе из свободной турбины установлен выхлопной диффузор 4.The proposed technical solution (Fig. 1) contains a gas turbine engine GTE 1 and a free turbine 2 installed at the exit of the gas turbine engine 1. The cavity at the outlet of the free turbine 2 is formed by the body of the free turbine 3. An exhaust diffuser 4 is installed at the exit of the free turbine.

Газотурбинный двигатель 1 содержит входное устройство 5, компрессор 6, камеру сгорания 7, имеющую систему топливоподачи 8 и топливный насос 9 и турбину 10.The gas turbine engine 1 contains an input device 5, a compressor 6, a combustion chamber 7 having a fuel supply system 8 and a fuel pump 9 and a turbine 10.

К свободной турбине 2 подсоединен электорогенератор 11, который посредством электрических связей 12 через коммутатор 13 соединен с приводными электрическими двигателями 14, которые, в свою очередь, связаны с приводными колесными парами 15. С одним из роторов ГТД 1, предпочтительно с ротором третьего каскада ГТД 1 через вал 16 соединен вспомогательный дизель 17, предназначенный для маневрирования газотурбовоза и для запуска ГТД 1. К вспомогательному дизелю 17 подключен вспомогательный электрогенератор 18, предназначенный для маневрирования газотурбовоза. Соединительные муфты вспомогательного дизеля 17 на фиг.1 не показаны. Электрическими связями 12 вспомогательный электрогенератор 18 через коммутатор 13 имеет возможность соединяться с электродвигателями 14.An electric generator 11 is connected to a free turbine 2, which, through electrical connections 12 through a switch 13, is connected to drive electric motors 14, which, in turn, are connected to drive wheel pairs 15. With one of the rotors of the turbine engine 1, preferably with the rotor of the third stage of the turbine engine 1 through the shaft 16 is connected an auxiliary diesel engine 17 for maneuvering a gas turbo locomotive and for starting a gas turbine engine 1. An auxiliary electric generator 18 is connected to the auxiliary diesel engine 17 for maneuvering a gas engine ribovoza. Couplings auxiliary diesel 17 in figure 1 is not shown. By electrical connections 12, the auxiliary generator 18 through the switch 13 has the ability to connect with electric motors 14.

Компрессор 6 (фиг.1) состоит из каскада компрессора низкого давления 19, каскада компрессора среднего давления 2 и, каскада компрессора высокого давления 21. Турбина 10 состоит из турбины высокого давления 22, турбины среднего давления 23 и турбины низкого давления 24. Свободная турбина 2 состоит из регулируемого направляющего аппарата 25 с приводом регулирования 26 и рабочего колеса свободной турбины 27.Compressor 6 (Fig. 1) consists of a cascade of a low-pressure compressor 19, a cascade of a medium-pressure compressor 2, and a cascade of a high-pressure compressor 21. The turbine 10 consists of a high-pressure turbine 22, a medium-pressure turbine 23, and a low-pressure turbine 24. Free turbine 2 consists of an adjustable guide apparatus 25 with a control drive 26 and an impeller of a free turbine 27.

В схеме регулирования силовой установки предусмотрен, по крайней мере, один датчик оборотов 28 и блок управления 29, соединенные электрическими связями.The power plant control circuit provides at least one speed sensor 28 and a control unit 29 connected by electrical connections.

ГТД 1 имеет наружный корпус 30, температура которого может достигать 100...130 °С, что небезопасно при обслуживании. Кроме того, на поверхности наружного корпуса 10 размещены агрегаты управления и регулирования, доступ к которым без крайней необходимости нежелателен. Также при транспортировке силовой установки с завода-изготовителя к заказчику эти агрегаты могут быть повреждены. Для устранения этих недостатков силовая установка установлена в контейнер 31. Для обслуживания агрегатов предусмотрены закрывающиеся люки 32. Силовая установка в контейнере 31 установлена на опорах 33.GTE 1 has an outer casing 30, the temperature of which can reach 100 ... 130 ° C, which is unsafe during maintenance. In addition, on the surface of the outer casing 10, control and regulation units are located, access to which is absolutely undesirable. Also, when transporting the power plant from the manufacturer to the customer, these units can be damaged. To eliminate these shortcomings, the power plant is installed in the container 31. For servicing the units, closing hatches 32 are provided. The power plant in the container 31 is mounted on the supports 33.

Предусмотрена система охлаждения внешнего корпуса 30 и корпуса свободной турбины 4.A cooling system is provided for the outer casing 30 and the casing of the free turbine 4.

Возможны семь вариантов исполнения силовой установки газотурбовоза в зависимости от схемы перепуска, четыре из которых показаны на фиг.1, 10, 11 и 12:There are seven possible versions of the power plant of a gas turbine locomotive depending on the bypass circuit, four of which are shown in FIGS. 1, 10, 11 and 12:

- без перепуска,- without bypass,

- с перепуском после турбины высокого давления,- with bypass after the high pressure turbine,

- с перепуском после турбины среднего давления,- with bypass after medium pressure turbine,

- с перепуском после турбины низкого давления.- with bypass after the low pressure turbine.

Возможны сочетания из двух любых вариантов перепуска, которые не приводятся на фиг.1, 10, 11 и 12.Combinations of any two bypass options are possible that are not shown in FIGS. 1, 10, 11, and 12.

Компрессор 6 (фиг.5) содержит три каскада компрессора: первый каскад компрессора (вентилятор) 19, второй каскад компрессора 20 и третий каскад компрессора 21.Compressor 6 (Fig. 5) contains three compressor stages: a first compressor stage (fan) 19, a second compressor stage 20 and a third compressor stage 21.

Турбина 10 состоит из трех ступеней: турбина высокого давления 22, турбины среднего давления 23 и турбины низкого давления 24.The turbine 10 consists of three stages: a high pressure turbine 22, a medium pressure turbine 23 and a low pressure turbine 24.

Свободная турбина 2 состоит из регулируемого соплового аппарата свободной турбины 25 с приводом регулирования 26 и рабочего колеса свободной турбины 27. На одном из роторов ГТД 1 установлен датчик оборотов 28. Блок управления 29 представляет собой электронный прибор, соединенный электрическими связями со всеми датчиками и приводами, имеющимися на ГТД 1.A free turbine 2 consists of an adjustable nozzle apparatus of a free turbine 25 with a control drive 26 and an impeller of a free turbine 27. A speed sensor 28 is installed on one of the rotors of the turbine engine 1. The control unit 29 is an electronic device connected by electrical connections to all sensors and drives, available on the TBG 1.

С блоком управления 29 соединены насос 9, коммутатор 13, датчик оборотов 28 и привод регулирования 26.A pump 9, a switch 13, a speed sensor 28 and a control drive 26 are connected to the control unit 29.

Компрессор (фиг.2) содержит первый каскад компрессора 11 (вентилятор), второй каскад компрессора 12, третий каскад компрессора 13, корпус 14 и наружный кожух 15. Турбина (фиг.2) содержит первую ступень турбины 16, вторую ступень турбины 10, третью ступень турбины 11, внутренний вал 12, средний вал 13 и внешний вал 14. Первый каскад ГТД 1 образован первым каскадом компрессора 5, внутренним валом 12 и третьей ступенью турбины 14. Второй каскад ГТД 1 образован вторым каскадом компрессора 6, средним валом 13 и второй ступенью турбины 10. Третий каскад ГТД 1 образован третьим каскадом компрессора 7, первой ступенью турбины 9 и внешним валом 14.The compressor (figure 2) contains the first stage of the compressor 11 (fan), the second stage of the compressor 12, the third stage of the compressor 13, the housing 14 and the outer casing 15. The turbine (figure 2) contains the first stage of the turbine 16, the second stage of the turbine 10, the third turbine stage 11, inner shaft 12, middle shaft 13 and outer shaft 14. The first stage of the turbine engine 1 is formed by the first stage of the compressor 5, the internal shaft 12 and the third stage of the turbine 14. The second stage of the turbine engine 1 is formed by the second stage of the compressor 6, the middle shaft 13 and the second turbine stage 10. The third stage of the turbine engine 1 is formed by a cascade of compressor 7, the first stage of the turbine 9 and the external shaft 14.

ГТД 1 содержит систему топливоподачи 16 с топливным насосом 17.GTE 1 contains a fuel supply system 16 with a fuel pump 17.

Первая ступень турбины 9, в свою очередь содержит сопловой аппарат первой ступени турбины 18, рабочее колесо первой ступени турбины 19. Вторая ступень турбины 10 содержит сопловой аппарат второй ступени турбины 20 и рабочее колесо второй ступени турбины 21. Третья ступень турбины 11 содержит сопловой аппарат третьей ступени турбины 22 и рабочее колесо третьей ступени турбины 23.The first stage of the turbine 9, in turn, contains the nozzle apparatus of the first stage of the turbine 18, the impeller of the first stage of the turbine 19. The second stage of the turbine 10 contains the nozzle apparatus of the second stage of the turbine 20 and the impeller of the second stage of the turbine 21. The third stage of the turbine 11 contains the nozzle apparatus of the third stages of the turbine 22 and the impeller of the third stage of the turbine 23.

Свободная турбина 2 содержит регулируемый сопловой аппарат свободной турбины 25, с приводом регулятора 26, рабочее колесо свободной турбины 27. На оси одного из роторов ГТД установлен датчик оборотов 28, подключенный электрической связью к блоку управления 29.A free turbine 2 contains an adjustable nozzle apparatus of a free turbine 25, with a regulator drive 26, an impeller of a free turbine 27. A speed sensor 28 is mounted on the axis of one of the gas turbine rotors and is connected by electrical communication to the control unit 29.

ГТД 1 содержит корпус ГТД 30. В связи с тем, что при работе корпус 30 ГДТ 1 может иметь температуру более 100 0С ГТД 1 вместе со свободной турбиной 2 установлен в контейнер 31. Контейнер 31 имеет люки 32 для обслуживания агрегатов. ГТД 1 и свободная турбина 2 установлены в контейнере 31 на опорах 33. Оригинальной особенностью силовой установки является то, что она оборудована системой охлаждения ГТД 1 и свободной турбины 2, совмещенной с системой регулирования радиальных зазоров. Эта система содержит систему подачи охлаждающего воздуха 34, систему сброса воздуха 35 и датчик температуры воздуха 36, соединенный электрической связью с блоком управления 29.A turbine engine 1 contains a gas turbine engine housing 30. Due to the fact that during operation the gas turbine engine housing 30 may have a temperature of more than 100 ° C, the gas turbine engine 1 together with a free turbine 2 is installed in the container 31. The container 31 has hatches 32 for servicing the units. The GTE 1 and the free turbine 2 are installed in the container 31 on the supports 33. An original feature of the power plant is that it is equipped with a cooling system for the GTE 1 and a free turbine 2, combined with a radial clearance control system. This system includes a cooling air supply system 34, an air discharge system 35, and an air temperature sensor 36 connected by electrical communication with the control unit 29.

На фиг.2 приведен один из возможных вариантов подачи охлаждающего воздуха 34, который содержит кольцевой коллектор 37 с отверстиями «Б». К полости за первой ступенью первого каскада компрессора подключен трубопровод отбора воздуха 38 с клапаном отбора 39, имеющим регулятор расхода воздуха 40, к выходу которого подключен трубопровод 41, соединяющий этот регулятор с кольцевым коллектором 37.Figure 2 shows one of the possible options for supplying cooling air 34, which contains an annular collector 37 with holes "B". An air sampling pipe 38 is connected to the cavity behind the first stage of the first compressor stage, with a sampling valve 39 having an air flow regulator 40, to the outlet of which a pipe 41 is connected connecting this regulator to the annular collector 37.

Компрессор (фиг.3) предназначен для сжатия воздуха в первом и втором контурах («Б» и «В» соответственно) и содержит направляющий аппарат первой ступени компрессора 42, рабочее колесо первой ступени компрессора 43, установленные на дисках компрессора первой ступени 44 на валу первой ступени компрессора 45. Вторая ступень компрессора содержит направляющие аппараты второй ступени компрессора 46, рабочие колеса второй ступени компрессора 47, установленные на дисках второй ступени компрессора 48, который, в свою очередь, установлены на промежуточных валах 49. Далее установлены направляющие лопатки третьей ступени компрессора 50, потом рабочие колеса третьей ступени компрессора 51, установленные на дисках третьего каскада компрессора 52, установленных, в свою очередь, на внутреннем валу 53. (фиг.3).The compressor (figure 3) is designed to compress air in the first and second circuits ("B" and "C", respectively) and contains a guide apparatus of the first stage of the compressor 42, an impeller of the first stage of the compressor 43 mounted on the compressor disks of the first stage 44 on the shaft the first stage of the compressor 45. The second stage of the compressor contains the guiding devices of the second stage of the compressor 46, the impellers of the second stage of the compressor 47 mounted on the disks of the second stage of the compressor 48, which, in turn, are mounted on the intermediate shafts 49. Further installed compressor guide blades of the third stage 50, then impellers third compressor stage 51 mounted on the discs of the third stage compressor 52 mounted, in turn, on the inner shaft 53 (Figure 3).

Силовая установка оборудована системой охлаждения масла, на всех опорах (фиг.4), которая содержит систему подачи масла 54 и систему отвода масла 55. Кроме того, система охлаждения масла содержит масловоздушный теплообменник 56, подключенный к системе отвода масла 55, маслонасос 57, привод маслонасоса 58, датчик температуры масла 59, систему подачи воздуха 60, вентилятор 61 и трубопровод сбора 62. Система подачи воздуха 60 может работать по двум вариантам: от скоростного напора воздуха при движении газотурбовоза и от вентилятора 61.The power plant is equipped with an oil cooling system, on all supports (Fig. 4), which contains an oil supply system 54 and an oil drainage system 55. In addition, the oil cooling system contains an air-oil heat exchanger 56 connected to an oil drainage system 55, an oil pump 57, a drive the oil pump 58, the oil temperature sensor 59, the air supply system 60, the fan 61 and the collection pipe 62. The air supply system 60 can operate in two ways: from the high-pressure air pressure during the movement of the gas turbine and from the fan 61.

Турбина ГТД содержит сопловой аппарат ступени низкого давления 63, рабочее колесо первой ступени турбины 64, установленное на рабочем колесе 65, сопловой аппарат турбины среднего давления 66, рабочее колесо турбины среднего давления 67, установленные на дисках турбин среднего давления 68, сопловой аппарат турбины низкого давления 69, рабочие колесо (колеса) турбины низкого давления 70, установленные на дисках турбины низкого давления 71, заднюю опору 72, смеситель 73.A turbine engine includes a nozzle apparatus of a low-pressure stage 63, an impeller of the first stage of a turbine 64 mounted on an impeller 65, a nozzle apparatus of a medium-pressure turbine 66, an impeller of a medium-pressure turbine 67 installed on medium-pressure turbine disks 68, and a nozzle-type apparatus of a low-pressure turbine 69, the impeller (wheels) of the low pressure turbine 70, mounted on the disks of the low pressure turbine 71, the rear support 72, the mixer 73.

Свободная турбина 2 содержит одно или несколько рабочих колес свободной турбины 74 с рабочим колесом 27, которое (которые) установлены на валу свободной турбины 76, соединенном с валом электрогенератора 76 (фиг.5).A free turbine 2 contains one or more impellers of a free turbine 74 with an impeller 27, which (which) are mounted on a shaft of a free turbine 76 connected to the shaft of an electric generator 76 (Fig. 5).

На фиг.6 приведен вариант исполнения силовой установки, когда электрогенератор установлен на входе в ГТД 1. При этом вал свободной турбины проходит внутри вала каскада низкого давления 45, выполненного пустотелым и соединяется с валом электрогенератора 76 (фиг.7).Figure 6 shows an embodiment of the power plant when the generator is installed at the inlet of the gas turbine engine 1. At the same time, the shaft of the free turbine passes inside the shaft of the low pressure cascade 45, made hollow and connected to the shaft of the generator 76 (Fig.7).

Контейнер 31 (фиг.8 и 9) предпочтительно выполнить из двух частей: верхней 77 и нижней 78 со стыком 79.The container 31 (Fig. 8 and 9) is preferably made of two parts: the upper 77 and the lower 78 with a joint 79.

Силовая установка может содержать один из трех обводных каналов, или два из них, или все три в общей компоновке, т.е. всего возможны семь вариантов исполнения. В заявке в дальнейшем описаны 4 варианта, первый из которых (без перепуска) приведен на фиг.1.The power plant may contain one of three bypass channels, or two of them, or all three in a common layout, i.e. There are seven possible options. The application further describes 4 options, the first of which (without bypass) is shown in figure 1.

Второй вариант (фиг.10) содержит обводной канал 80, который соединяет выход из турбины высокого давления 22 с выходом из свободной турбины 2. Этот обводной канал содержит регулятор расхода высокого давления 81 с приводом 82.The second option (figure 10) contains a bypass channel 80, which connects the output of the high pressure turbine 22 with the output of the free turbine 2. This bypass channel contains a high pressure flow controller 81 with the drive 82.

Обводной канал среднего давления 83 (фиг.11) соединяет выход из турбины среднего давления 23 с выходом из свободной турбины 2. В линии этого обводного канала установлен регулятор среднего давления 84 с регулятором 85.The medium pressure bypass channel 83 (Fig. 11) connects the output of the medium pressure turbine 23 with the output of the free turbine 2. An average pressure regulator 84 with a regulator 85 is installed in the line of this bypass channel.

Обводной канал низкого давления 86 (фиг.12) соединяет выход турбины низкого давления 24 с выходом из свободной турбины 2 и содержит регулятор низкого давления 87 с приводом 88.The low pressure bypass channel 86 (FIG. 12) connects the output of the low pressure turbine 24 to the output of the free turbine 2 and comprises a low pressure regulator 87 with a drive 88.

При запуске силовой установки электрический сигнал подается с системы управления 29 на вспомогательный дизель 17, выполняющий функцию стартера (фиг.1) и на топливный насос 9. Вспомогательный дизель 17 раскручивает ротор высокого давления, т.е. внешний вал 53 с компрессором второго каскада 6 и турбиной низкого давления 8. Мощность вспомогательного дизеля 17 тратится на раскрутку только одного из трех роторов ГТД 1, а именно, ротора высокого давления.When starting the power plant, an electric signal is supplied from the control system 29 to the auxiliary diesel engine 17, which serves as a starter (Fig. 1) and to the fuel pump 9. The auxiliary diesel engine 17 spins the high pressure rotor, i.e. the external shaft 53 with the compressor of the second stage 6 and the low pressure turbine 8. The power of the auxiliary diesel 17 is spent on the promotion of only one of the three rotors of the gas turbine engine 1, namely, the high pressure rotor.

Когда осуществится запуск газотурбинного двигателя ГТД 1, его обороты достанут рабочих, что контролируют датчик оборотов 28, блок управления 29 подает сигнал на привода один или два или три привода 82, 85 и 88, клапана 81, 84 и 87 закрываются. Раскручиваются роторы среднего и низкого давления и ротор свободной турбины 2.When the gas turbine engine GTE 1 starts, its speed will reach the workers, which are controlled by the speed sensor 28, the control unit 29 sends a signal to the actuator one or two or three actuators 82, 85 and 88, the valves 81, 84 and 87 are closed. The rotors of medium and low pressure and the rotor of a free turbine 2 are untwisted.

В результате этого ГТД 1 запускается значительно быстрее, т.к. мощность вспомогательного дизеля, выполняющего функцию стартера, не затрачивается на раскрутку роторов среднего и низкого давления ГТД 1 и на раскрутку ротора свободной турбины 2.As a result of this, GTE 1 starts much faster, because the power of the auxiliary diesel engine, which serves as a starter, is not spent on the promotion of medium and low pressure rotors of the turbine engine 1 and on the promotion of the rotor of a free turbine 2.

Датчики температуры 36 контролируют температуру воздуха на выходе из систем охлаждения и регулирования радиальных зазоров и передают эти данные в блок управления 29. При превышении температуры воздуха на выходе, например более 95°С, блок управления 29 подает сигнал на привод 40 для открытия регулятора 39 (фиг.2). При температуре ниже 80°С подается сигнал на прикрытие регулятора 39. Это позволяет поддерживать минимальный радиальный зазор между рабочими лопатками и статорами компрессоров, турбин и свободной турбины. КПД силовой установки вследствие этого возрастет на 2...4% по сравнению с лучшими мировыми образцами изделий аналогичного назначения, а расход топлива соответственно уменьшится.Temperature sensors 36 control the temperature of the air at the outlet of the cooling systems and regulate the radial clearances and transmit this data to the control unit 29. When the temperature of the outlet air is exceeded, for example, more than 95 ° C, the control unit 29 sends a signal to the actuator 40 to open the controller 39 ( figure 2). At temperatures below 80 ° C, a signal is sent to cover the regulator 39. This allows you to maintain a minimum radial clearance between the blades and stators of compressors, turbines and a free turbine. As a result, the efficiency of the power plant will increase by 2 ... 4% compared with the best world models of products of similar purpose, and fuel consumption will decrease accordingly.

При этом газотурбовоз (локомотив) имеет возможноть при движении использовать мощность ГТД 1 в диапазоне от 6 до 40 МВт, по сравнению с максимальной мощностью локомотивов, используемых в РФ 1800 Квт, что позволит достичь скорости 500 км/час и более.At the same time, a gas turbine locomotive (locomotive) has the ability to use GTE 1 power in the range of 6 to 40 MW when driving, compared with the maximum power of locomotives used in the Russian Federation 1800 kW, which will reach a speed of 500 km / h or more.

Регулирование радиального зазора осуществляется за счет охлаждения корпусов компрессора, турбины и свободной турбины 2, при этом диаметр статора D1 уменьшается и зазор δ тоже уменьшается (это видно на примере регулирования радиального зазора в компрессоре, фиг.7).The radial clearance is controlled by cooling the compressor, turbine and free turbine 2 casings, while the diameter of the stator D1 decreases and the gap δ also decreases (this can be seen in the example of controlling the radial clearance in the compressor, Fig. 7).

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Облегчить (ускорить) запуск силовой установки газотурбовоза,1. To facilitate (accelerate) the launch of a gas turbine locomotive power plant,

2. Повысило надежность силовой установки,2. Improved the reliability of the power plant,

3. Улучшило экономичность установки,3. Improved installation efficiency,

4. Обеспечило безопасность работ,4. Ensured the safety of work,

5. Создало условия для транспортировки,5. Created the conditions for transportation,

6. Обеспечило ремонтопригодность.6. Provided maintainability.

Claims (15)

1. Силовая установка газотурбовоза, содержащая трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель, имеющий первый, второй и третий каскады, соответственно с компрессором первого, второго и третьего каскада, соединенных внутренним, средним и наружным валами с турбинами низкого, среднего и высокого давления, и четвертую, свободную турбину, газодинамически связанную с трехвальным двухконтурным газотурбинным двигателем, соединенную, в свою очередь, с полезной нагрузкой, отличающаяся тем, что двигатель снабжен системой регулирования радиальных зазоров, установлен в контейнер, имеющий систему охлаждения, включающую трубопровод отбора воздуха из полости за первой ступенью первого каскада с регулятором расхода воздуха и датчик температуры воздуха, соединенный электрической связью с блоком управления, а полезной нагрузкой является электрогенератор.1. The power plant of a gas turbine locomotive, containing a three-shaft double-circuit gas turbine engine having a first, second and third stage, respectively, with a compressor of the first, second and third stage, connected by an inner, middle and outer shafts with low, medium and high pressure turbines, and a fourth, free a turbine gasdynamically connected to a three-shaft double-circuit gas turbine engine, connected in turn with a payload, characterized in that the engine is equipped with a radial regulation system GOVERNMENTAL gaps, mounted in a container having a cooling system comprising an air bleed pipe from the cavity of the first stage of the first stage with air flow regulator and the temperature sensor, connected in electrical communication with the control unit, and a payload generator. 2. Силовая установка газотурбовоза по п.1, отличающаяся тем, что выполнен, по меньшей мере, один обводной канал, соединяющий, по меньшей мере, выход из одной турбины с выходом из свободной турбины.2. The gas turbine locomotive power plant according to claim 1, characterized in that at least one bypass channel is made connecting at least one turbine exit with an exit from a free turbine. 3. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит вспомогательный дизель, вал которого соединен с валом третьего каскада трехвального двухконтурного газотурбинного двигателя.3. The gas turbine locomotive power plant according to claim 1 or 2, characterized in that it contains an auxiliary diesel engine, the shaft of which is connected to the shaft of the third cascade of a three-shaft double-circuit gas turbine engine. 4. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что контейнер выполнен из двух частей и имеет продольный разъем и люки для осмотра и замены агрегатов.4. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 1 or 2, characterized in that the container is made of two parts and has a longitudinal connector and hatches for inspection and replacement of units. 5. Силовая установка газотурбовоза по п.3, отличающаяся тем, что контейнер выполнен из двух частей и имеет продольный разъем и люки для осмотра и замены агрегатов.5. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 3, characterized in that the container is made of two parts and has a longitudinal connector and hatches for inspection and replacement of units. 6. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.6. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an oil cooling system with an air-oil heat exchanger. 7. Силовая установка газотурбовоза по п.3, отличающаяся тем, что она содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.7. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 3, characterized in that it comprises an oil cooling system with an oil-air heat exchanger. 8. Силовая установка газотурбовоза по п.4, отличающаяся тем, что она содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.8. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 4, characterized in that it comprises an oil cooling system with an oil-air heat exchanger. 9. Силовая установка газотурбовоза по п.5, отличающаяся тем, что она содержит систему охлаждения масла с масловоздушным теплообменником.9. The gas turbine locomotive power plant according to claim 5, characterized in that it comprises an oil cooling system with an oil-air heat exchanger. 10. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен на входе в трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель.10. The gas turbine locomotive power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the electric generator is located at the entrance to the three-shaft double-circuit gas turbine engine. 11. Силовая установка газотурбовоза по п.3, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен на входе в трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель.11. The gas turbine locomotive power plant according to claim 3, characterized in that the electric generator is located at the entrance to the three-shaft double-circuit gas turbine engine. 12. Силовая установка газотурбовоза по п.4, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен на входе в трехвальный двухконтурный газотурбинный двигатель.12. The gas turbine locomotive power plant according to claim 4, characterized in that the electric generator is located at the entrance to the three-shaft double-circuit gas turbine engine. 13. Силовая установка газотурбовоза по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.13. The power plant of a gas turbine according to claim 1 or 2, characterized in that it is made of modular design. 14. Силовая установка газотурбовоза по п.3, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.14. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 3, characterized in that it is made of modular design. 15. Силовая установка газотурбовоза по п.4, отличающаяся тем, что она выполнена модульной конструкции.15. The power plant of a gas turbine locomotive according to claim 4, characterized in that it is made of modular design.
RU2006105271/06A 2006-02-20 2006-02-20 Power plant of gas-turbine locomotive RU2312239C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105271/06A RU2312239C1 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Power plant of gas-turbine locomotive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105271/06A RU2312239C1 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Power plant of gas-turbine locomotive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312239C1 true RU2312239C1 (en) 2007-12-10

Family

ID=38903898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006105271/06A RU2312239C1 (en) 2006-02-20 2006-02-20 Power plant of gas-turbine locomotive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312239C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468935C1 (en) * 2011-07-07 2012-12-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Locomotive gas turbine power plant
RU2487028C1 (en) * 2012-02-08 2013-07-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Evaporating mixer for gas-turbine locomotive fuel systems

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468935C1 (en) * 2011-07-07 2012-12-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Locomotive gas turbine power plant
WO2013006083A1 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Gas turbine arrangement for a locomotive
CN103608567A (en) * 2011-07-07 2014-02-26 俄罗斯铁路开放式股份公司 Gas turbine arrangement for a locomotive
CN103608567B (en) * 2011-07-07 2015-10-07 俄罗斯铁路开放式股份公司 For the turbine plant of locomotive
RU2487028C1 (en) * 2012-02-08 2013-07-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Evaporating mixer for gas-turbine locomotive fuel systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3318743B1 (en) Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine
US10794290B2 (en) Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine
US8602717B2 (en) Compression system for turbomachine heat exchanger
US20180009536A1 (en) Bleed flow extraction system for a gas turbine engine
EP2669491A2 (en) Gas turbine compressor inlet pressurization having a torque converter system
EP3318742B1 (en) Intercooled cooling air heat exchanger arrangement
GB720436A (en) Improvements in gas turbines, especially for vehicles
JP2015166593A (en) Direct metering using variable displacement vane pump
JPH0114408B2 (en)
CA2551904C (en) Scavenge pump system and method
RU2312239C1 (en) Power plant of gas-turbine locomotive
RU2322588C1 (en) Gas-turbine engine
RU2323344C1 (en) Turbogenerator
RU2319024C1 (en) Gas turbine locomotive
EP3019716A1 (en) Angled core engine
RU2308383C1 (en) Locomotive power unit on base of two-shaft gas-turbine engine
RU2523084C1 (en) Method and device for micro gas turbine starting and cooling by starting compressor with air valve
RU2324064C1 (en) Energy gas-turbine power plant
EP3483418B1 (en) Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine
RU2359132C1 (en) Turboprop gas turbine engine
RU2358120C1 (en) Turbopropeller gas-turbine engine
RU2362137C1 (en) Test bench for "cold" run-in of power plant turbocompressors
RU2374468C1 (en) Gas turbine for gas-compressor plant
KR101204078B1 (en) Cooling apparatus of variable turbine vane driving system
RU2816769C1 (en) Propfan aircraft gas turbine engine