Воздухозаборник для газотурбинной установки

(51) 02 7/052 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ блок-модулей, при этом верхний ярус блок - модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для защитного колпака, корпус второй ступени очистки с фильтрами тонкой очистки, трапы обслуживания, согласно изобретению боковые стенки защитного колпака выполнены так, что уголмежду плоскостью основания и плоскостью боковой стенки защитного колпака составляет величину, находящуюся в пределах 7290, а основание защитного колпака выполнено так, что расстояние между стороной основания защитного колпака и стороной нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки равно 0,661,02 ширины нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки, к продольным сторонам верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки изнутри прикреплен,например свариванием, направляющий элемент. Направляющий элемент выполнен из двух одинаковых фрагментов цилиндрообразных материалов,например труб, стыкующихся в нижней части в направлении длины, скрепленных, например свариванием, при этом у указанных фрагментов внутренние дуги расходятся вверху и являются частью окружности с радиусом, равным 0,500,62 ширины верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.(72) Мендыбаев Рафаиль Ганиевич Шингирей Олег Александрович(73) Акционерное общество ЗападноКазахстанская машиностроительная компания(54) ВОЗДУХОЗАБОРНИК ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ(57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки воздуха, поступающего в газотурбинный двигатель силовых установок, например, на газоперекачивающих агрегатах, электростанциях. Для получения технического результата уменьшения неравномерности поля скоростей воздушного потока, понижения аэродинамического сопротивления, приводящего к повышению КПД газотурбинной установки, понижения уровня шума в воздухозаборнике для газотурбинной установки,содержащем защитный колпак, несущий корпус первой ступени очистки с двумя ярусами блок модулей циклонных фильтров, выполненный ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, у которого ширина верхней части корпуса в зоне размещения верхнего яруса блок модулей циклонных фильтров меньше ширины нижней его части в зоне размещения нижнего яруса 23548 Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки воздуха, поступающего в газотурбинный двигатель силовых установок, например, на газоперекачивающих агрегатах, электростанциях. Известен воздухозаборник для газотурбинной установки с воздухоочистительным устройством,содержащий защитный (погодный) колпак, корпус первой ступени очистки с двумя ярусами циклонных фильтров, корпус второй ступени очистки со съемными фильтрами тонкой очистки,размещенный внутри корпуса первой ступени очистки с образованием зоны разряжения, трапы обслуживания 1. Наиболее близким аналогом является воздухозаборник для газотурбинной установки с воздухоочистительным устройством, содержащий защитный колпак, несущий корпус первой ступени очистки с двумя ярусами блок-модулей циклонных фильтров, выполненный ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, у которого ширина верхней части корпуса в зоне размещения верхнего яруса блок-модулей циклонных фильтров меньше ширины нижней его части в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей, при этом верхний ярус блок-модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для защитного колпака, корпус второй ступени очистки с установленными в его ячейках съемными фильтрами тонкой очистки, трапы обслуживания 2. К общим недостаткам указанных аналогов относятся неравномерность поля скоростей воздушного потока повышенное аэродинамическое сопротивление, приводящее к снижению КПД газотурбинной установки повышенный уровень шума. Одна из главных причин этих недостатков заключается в отсутствии оптимизации некоторых конструктивных параметров, влияющих на характер движения воздушного потока. Задачей изобретения является получение технического результата уменьшение неравномерности поля скоростей воздушного потока понижение аэродинамического сопротивления, приводящее к повышению КПД газотурбинной установки понижение уровня шума. Одним из средств достижения этого является нижепредставленная оптимизация некоторых конструктивных параметров, влияющих на характер движения воздушного потока. Технический результат достигается тем, что в воздухозаборнике для газотурбинной установки,содержащем защитный колпак, несущий корпус первой ступени очистки с двумя ярусами блокмодулей циклонных фильтров, выполненный ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, у которого ширина верхней части корпуса в зоне размещения верхнего яруса блокмодулей циклонных фильтров меньше ширины нижней его части в зоне размещения нижнего яруса блок-модулей, при этом верхний ярус блок-модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для защитного колпака, корпус второй 2 ступени очистки с фильтрами тонкой очистки,трапы обслуживания, согласно изобретению боковые стенки защитного колпака выполнены так,что уголмежду плоскостью основания и плоскостью боковой стенки защитного колпака составляет величину, находящуюся в пределах 7290 , а основание защитного колпака выполнено так, что расстояние между стороной основания защитного колпака и стороной нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки равно 0,661,02 ширины нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки, к продольным сторонам верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки изнутри прикреплен, например свариванием, направляющий элемент. Направляющий элемент выполнен из двух одинаковых фрагментов цилиндрообразных материалов, например труб, стыкующихся в нижней части в направлении длины, скрепленных, например свариванием, при этом у указанных фрагментов внутренние дуги расходятся вверху и являются частью окружности с радиусом, равным 0,500,62 ширины верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки. Описание конструкции заявленного объекта поясняется прилагаемыми схемами - фиг. 1 и 2. На фиг.1 показана схема компоновки предлагаемого воздухозаборника для газотурбинной установки,поперечный разрез. На фиг. 2 представлена часть заявленного объекта, содержащая направляющий элемент, поперечный разрез. На указанных фигурах защитный колпак 1, корпус первой ступени очистки 2, корпус второй ступени очистки 3, циклонные фильтры 4, фильтры тонкой очистки 5,направляющий элемент 6,- угол между плоскостью основания и плоскостью боковой стенки защитного колпака,- ширина нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки, 1 - расстояние между стороной основания защитного колпака и стороной нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки, 2 ширина верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки,- радиус части окружности внутренней дуги направляющего элемента. Заявленный объект работает следующим образом. Атмосферный воздух под действием разряжения,создаваемого на входе в компрессор газотурбинной установки, попадает под защитный колпак 1,проходит первую ступень очистки 2 через циклонные фильтры 4, которые отделяют значительную часть примесей (до 87) в пылесборники, затем воздух поступает в корпус второй ступени очистки 3 и очищается фильтрами тонкой очистки 5 до требуемой степени, после чего воздух по воздушному тракту поступает в компрессор газотурбинной установки. Достижению технического результата изобретения способствуют выполнение заявленных требований для величины угла , величины 1 23548 соответствующего направляющего элемента,отсутствующего в прототипе. Для движения воздуха в проточной части воздухозаборника характерна турбулентность,поскольку в этом случае значение числа Рейнольдса значительно превышает значение критического числа Рейнольдса, характеризующего границу между ламинарным и турбулентным течениями 3. Как известно 4, между течением жидкости или газа и генерацией звука существует взаимосвязь. Гидродинамическим шумом принято называть совокупность акустических явлений, которые обусловлены пульсациями скорости и давления,генерируемыми турбулентным потоком жидкости или газа 4. Таким образом, повышение неравномерности поля скоростей воздушного потока вызывает повышение аэродинамического сопротивления и повышение уровня шума. Санитарная норма уровня шума на расстоянии 1 м от рассматриваемых устройств составляет не более 80 дБ А. Для оптимизации конструктивных параметрови 1 для защитного колпака идля направляющего элемента с целью устранения недостатков сравниваемых известных аналогов были проведены практические эксперименты и испытания. Аэродинамические характеристики определяли известными стандартными методами 3, 5, 6, шумовые характеристики определяли известными стандартными методами 3, 7, 8. При этом установлено следующее. При прочих равных условиях выбор углав пределах 7290 по сравнению с другими значениями угла позволяет уменьшить неравномерность поля скоростей воздушного потока, что ведет к уменьшению аэродинамического сопротивления(конечное аэродинамическое сопротивление после фильтров тонкой очистки уменьшалось в среднем на 14) и понижению уровня шума (в среднем на 11). При значениях 90 и 72 неравномерность поля скоростей воздушного потока существенно возрастает, что ведет к существенному увеличению аэродинамического сопротивления и повышению уровня шума,а также к увеличению материалоемкости устройства, что нецелесообразно. При прочих равных условиях выбор величины 1 в пределах 0,6611,02 по сравнению с другими значениями 1 позволяет уменьшить неравномерность поля скоростей воздушного потока,что ведет к уменьшению аэродинамического сопротивления(конечное аэродинамическое сопротивление после фильтров тонкой очистки уменьшалось в среднем на 11) и понижению уровня шума (в среднем на 10). При 10,66 неравномерность поля скоростей воздушного потока существенно возрастает, что ведет к существенному увеличению аэродинамического сопротивления и повышению уровня шума, а при 11,02 аэродинамические и шумовые характеристики уменьшаются незначительно,при этом увеличивается материалоемкость устройства, что нецелесообразно. При прочих равных условиях наличие направляющего элемента и выбор для него величиныв пределах 0,50 2 0,62 2 позволяет уменьшить неравномерность поля скоростей воздушного потока, что ведет к уменьшению аэродинамического сопротивления(конечное аэродинамическое сопротивление после фильтров тонкой очистки уменьшалось в среднем на 15) и понижению уровня шума (в среднем на 12). При 0,502 (в этом случае, соблюдая необходимую симметрию, невозможно прикрепить направляющий элемент к двум продольным сторонам верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки, поскольку размах 2 направляющего элемента будет меньше 2, а для испытаний можно прикрепить направляющий элемент просто к указанному верхнему основанию) и 0,622 аэродинамические и шумовые характеристики уменьшаются незначительно, что делает эти случаи нецелесообразными. Источники информации 1. Патент 2280185, МКП 02 С 7/052 от 20.07.2006. 2. Патент 2280772, МКП 02 С 7/052 от 27.07.2006. 3. Физический энциклопедический словарь/ Главный редактор Прохоров. - Москва Советская энциклопедия, 1983. - с.928 4. В.А. Воскобойник, В.Т. Гринченко, А.П. Макаренков. Снижение гидродинамических шумов растворами высокомолекулярных полимеров// Акустичний вник. 2007. Том 10,2, с. 33-42. 5. ГОСТ 12.3.018-79. Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний. 6. ГОСТ 2405-88 (СТ СЭВ 6128-87). Манометры,вакуумметры,мановакуумметры,напорометры, тягомеры и тягонапоромеры. Обшие технические условия. 7. ГОСТ 23941-2002. Шум машин. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования. 8. ГОСТ 17187-81 (СТ СЭВ 1351-78). Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Воздухозаборник для газотурбинной установки, содержащий защитный колпак, несущий корпус первой ступени очистки с двумя ярусами блок - модулей циклонных фильтров, выполненный ступенчато-переменного сечения относительно вертикальной оси, у которого ширина верхней части корпуса в зоне размещения верхнего яруса блокмодулей циклонных фильтров меньше ширины нижней его части в зоне размещения нижнего яруса блок - модулей, при этом верхний ярус блок модулей циклонных фильтров является несущей конструкцией для защитного колпака, корпус второй ступени очистки с фильтрами тонкой 3 23548 очистки, трапы обслуживания, отличающийся тем,что боковые стенки защитного колпака выполнены так, что уголмежду плоскостью основания и плоскостью боковой стенки защитного колпака составляет величину, находящуюся в пределах 7290, а основание защитного колпака выполнено так, что расстояние между стороной основания защитного колпака и стороной нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки равно 0,661,02 ширины нижнего основания нижней части корпуса первой ступени очистки, к продольным сторонам верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки изнутри прикреплен, например свариванием, направляющий элемент. 2. Воздухозаборник для газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что направляющий элемент выполнен из двух одинаковых фрагментов цилиндрообразных материалов, например труб, стыкующихся в нижней части в направлении длины, скрепленных, например свариванием, при этом у указанных фрагментов внутренние дуги расходятся вверху и являются частью окружности с радиусом, равным 0,500,62 ширины верхнего основания верхней части корпуса первой ступени очистки.