Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2641787C2 - Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization - Google Patents

Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization Download PDF

Info

Publication number
RU2641787C2
RU2641787C2 RU2016121331A RU2016121331A RU2641787C2 RU 2641787 C2 RU2641787 C2 RU 2641787C2 RU 2016121331 A RU2016121331 A RU 2016121331A RU 2016121331 A RU2016121331 A RU 2016121331A RU 2641787 C2 RU2641787 C2 RU 2641787C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
cylindrical
cooling
metal tube
gas
Prior art date
Application number
RU2016121331A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016121331A (en
Inventor
Рафаэль Рафкатович Кантюков
Марат Сафаутдинович Тахавиев
Руслан Владимирович Лебедев
Сергей Викторович Шенкаренко
Разиль Камилевич Авзалов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань"
Priority to RU2016121331A priority Critical patent/RU2641787C2/en
Publication of RU2016121331A publication Critical patent/RU2016121331A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641787C2 publication Critical patent/RU2641787C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: electricity-producing industry.
SUBSTANCE: gas-driven turbine high-temperature stud pin refrigeration method comprises the cooling air supply to the internal cavities through the air ports with the punched holes in the wall and the cooling air supply from the air cavity. The air extraction goes from the compressor stage with the following extracted air direction for the gas-driven turbine high-temperature stud pin refrigeration. Upon that, the extracted air flow rate control is effected on account of the isolation valve adjustment on the lines of the air extraction from the compressor stage, and the extracted air temperature control is effected on account of the air extraction from the compressor stage. Further, the extracted air is transferred through the cylindrical connecting leg into the cylindrical metal tube of a minor diameter and then after the distribution in a volume the extracted air runs into the cooling cylindrical conduit, where the extracted air is supplied through the perforation hole in the cylindrical metal tube of a minor diameter into the cooling cylindrical conduit, where it removes a part of the heat from the internal surface of the external cylindrical tube of a greater diameter and the air heats up as consequence of the heat loss. At this time, the extracted air cools down the external cylindrical metal tube walls of a greater diameter, and further the air is forced out into the outlet cylindrical connecting leg and further either goes back into the gas-driven turbine cycle or to the atmosphere. The cooling cylindrical conduit is formed by two cylindrical metal tubes with bases that have the common normal axis. Along with this, the cylindrical metal tube of a minor diameter has the perforation hole and is linked to the cylindrical connecting leg, and the external cylindrical metal tube of a greater diameter is linked to the outlet cylindrical connecting leg.
EFFECT: enhancement of the operational life and reliability of the flanged joints packing of the gas-turbine plant casing and elimination of the leakage through the splits of the flanged joints packing of the gas-turbine plant in consequence of the thermal stress reduction on the connecting stud pin of the flanged joints without change of the gas-driven turbine composite member, the stud pins, the case and the gas-driven turbine flanged joints.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области транспорта газа и теплоэнергетики, в частности к системе охлаждения высокотемпературных шпилек, корпуса и фланцевых соединений газовых турбин, и может быть использовано в энергетических газотурбинных установках (ГТУ) в составе комбинированных парогазовых установок (ПГУ) или в ГТУ в составе привода газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций.The invention relates to the field of gas transport and power engineering, in particular to a cooling system for high-temperature hairpins, casing and flange connections of gas turbines, and can be used in power gas turbine units (GTU) as a part of combined combined cycle plants (CCGT) or in GTU as a part of a gas pumping drive units of compressor stations.

Поставленная техническая задача в способе охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, включающем подвод охлаждающего воздуха во внутренние полости через воздушные каналы с перфорированными отверстиями в стенке и подачу охлаждающего воздуха из воздушной полости, достигается тем, что отбор воздуха происходит из ступени компрессора с последующим направлением отобранного воздуха для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, при этом регулирование скорости потока отобранного воздуха осуществляется за счет регулировки запорной арматуры на линиях отбора воздуха из ступени компрессора, а регулировка температуры отобранного воздуха осуществляется за счет его отбора со ступеней компрессора, далее отобранный воздух направляется через цилиндрический патрубок в цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра и далее, распределяясь в объеме, попадает в охлаждающий цилиндрический канал, где отобранный воздух через перфорацию в цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра подается в охлаждающий цилиндрический канал, где снимает часть теплоты с внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра и вследствие теплоотдачи сам нагревается, при этом охлаждает стенки внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра, и далее воздух вытесняется в отводящий цилиндрический патрубок и далее либо возвращается в цикл газовой турбины либо направляется в атмосферу.The stated technical problem in the method of cooling high-temperature studs of gas turbines, including the supply of cooling air to the internal cavities through air channels with perforated holes in the wall and the supply of cooling air from the air cavity, is achieved by the fact that air is taken from the compressor stage with the subsequent direction of the selected air for cooling high-temperature studs of gas turbines, while the regulation of the flow rate of the selected air is carried out due to the regulation the valves on the air sampling lines from the compressor stage, and the temperature of the selected air is controlled by its selection from the compressor stages, then the selected air is directed through a cylindrical pipe into a cylindrical metal tube of a smaller diameter and then, distributed in volume, enters the cooling cylindrical channel where the selected air through a perforation in a cylindrical metal tube of a smaller diameter is fed into the cooling cylindrical channel, where it takes an hour heat from the inner surface of the outer cylindrical tube of larger diameter and due to heat transfer itself heats up, it cools the walls of the outer cylindrical metal tube of larger diameter, and then the air is forced into the exhaust cylindrical pipe and then either returns to the gas turbine cycle or is sent to the atmosphere.

Поставленная техническая задача в устройстве для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, содержащем охлаждающие цилиндрические каналы, перфорацию, достигается тем, что охлаждающий цилиндрический канал образован двумя цилиндрическими металлическими трубками с основаниями, имеющими общую вертикальную ось, причем цилиндрическая металлическая трубка меньшего диаметра имеет перфорацию и соединена с цилиндрическим патрубком, а внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра соединена с отводящим цилиндрическим патрубком.The stated technical problem in a device for cooling high-temperature studs of gas turbines, containing cooling cylindrical channels, perforation, is achieved by the fact that the cooling cylindrical channel is formed by two cylindrical metal tubes with bases having a common vertical axis, and the cylindrical metal tube of smaller diameter has perforation and is connected to a cylindrical pipe, and an external cylindrical metal tube of a larger diameter is connected to the discharge cylinder eskim pipe.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения неизвестна из уровня техники, следовательно оно соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».An analysis of the known technical solutions carried out according to scientific, technical and patent documentation showed that the set of essential features of the claimed technical solution is unknown from the prior art, therefore it meets the patentability criteria of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability”.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

На фиг. 1 изображена система охлаждения высокотемпературных шпилек газовой турбины.In FIG. 1 shows a cooling system for high temperature gas turbine pins.

На фиг. 2 изображено охлаждающее устройство.In FIG. 2 shows a cooling device.

На фиг. 3 изображено расположение охлаждающего устройства в шпильке.In FIG. 3 shows the location of the cooling device in the stud.

Схема общего вида охлаждающего устройства для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин представлена на фиг. 2, а схема размещения охлаждающего устройства для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин в самой высокотемпературной шпильке представлена на фиг. 3.A diagram of a general view of a cooling device for implementing a method of cooling high-temperature studs of gas turbines is shown in FIG. 2, and a layout of a cooling device for implementing a method of cooling high-temperature studs of gas turbines in the highest-temperature stud is shown in FIG. 3.

Охлаждающее устройство для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, изображенное на фиг. 2 и фиг. 3, содержит цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра 1 с перфорацией 3 и основание. Отверстия в перфорации 3 цилиндрической металлической трубки меньшего диаметра 1 могут быть расположены, например, в коридорном или в шахматном порядке или по спирали. Отверстия в перфорации 3 цилиндрической металлической трубки меньшего диаметра 1 могут быть выполнены различной геометрической формы (например, круглые, квадратные, прямоугольные или n-угольные, овальные). Внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра 2 имеет однородную сплошную поверхность и основание и плотно скреплена с трубкой 1 в верхней части, так что вертикальные оси трубок 1 и 2 совпадают. Охлаждающий цилиндрический канал образован трубками 1 и 2. Цилиндрический патрубок 4 (подающий канал) и отводящий цилиндрический патрубок 5 (отводящий канал) соответственно скреплены с трубками 1 и 2 и служат для подвода и отвода рабочего охлаждающего воздуха. При этом отводящий цилиндрический патрубок 5 подсоединен к трубке 2 таким образом, что образует Г-образную форму. Все элементы 1, 2, 3, 4, 5 выполнены из стали (например, из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т). Размеры и материал охлаждаемой шпильки 6 определяются соответствующим ГОСТ. Габаритные размеры охлаждающего устройства напрямую зависят от габаритных размеров охлаждаемой шпильки 6 и подбираются таким образом, чтобы не нарушить прочностные характеристики охлаждаемой шпильки и не препятствовать ее основному функциональному назначению. Длина устройства охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, равная длине трубки 2, определяется вертикальными габаритами охлаждаемой шпильки и не может превышать 0,9 ее длины. Глубина просверленного глухого отверстия в охлаждаемой шпильке соответствует 0,7 длины самой охлаждаемой шпильки и равна длине перфорации 3 трубки 1. Вертикальные оси трубок 1, 2 и просверленного глухого отверстия в охлаждаемой шпильке 6 совпадают. Длина внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра 2 выбирается таким образом, чтобы обеспечить контакт ее сплошного основания с основанием внутренней поверхности глухого отверстия в охлаждаемой шпильке 6, служащего для размещения в нем устройства охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, а также с учетом необходимости наличия пространства для монтажа 5, но не менее 0,9 длины самой охлаждаемой шпильки. Длина цилиндрической металлической трубки меньшего диаметра 1 в совокупности с 3 выбирается таким образом, чтобы обеспечить монтаж 2 и цилиндрического патрубка 4, а также соблюдение условия постоянства ширины охлаждаемого цилиндрического канала, образованного 1 и 2, но не менее длины охлаждаемой шпильки 6. Толщины 1, 2, 3 одинаковы и определяются из расчета минимально допустимых величин в зависимости от давления воздуха, но не менее 1 мм (для обеспечения возможности создания в 3 профильных направляющих перфораций со сложной геометрией каналов). Диаметр просверленного глухого отверстия в охлаждаемой шпильке 6 на 0,1 мм больше внешнего диаметра 2 и выбирается из диапазона 0,2-0,3 от диаметра охлаждаемой шпильки, таким образом, охлаждающее устройство высокотемпературных шпилек газовых турбин можно свободно вынимать и вставлять в глухое отверстие охлаждаемой шпильки 6. При этом внешний диаметр трубки 1 и перфорации 3 выбирается в зависимости от внутреннего диаметра 2, но не более 0,9 его величины. При этом делается поправка на толщину стенок трубок таким образом, чтобы охлаждаемый цилиндрический канал (между 1 и 2) был не менее 1 мм (например, длина охлаждающего устройства 720 мм, диаметр отверстия и внешний диаметр трубки 2-35 мм, внутренний диаметр трубки 1-30 мм, толщина стенок трубок 1 мм).The cooling device for implementing the method of cooling the high temperature gas turbine pins shown in FIG. 2 and FIG. 3, comprises a cylindrical metal tube of smaller diameter 1 with perforation 3 and a base. The holes in the perforation 3 of a cylindrical metal tube of smaller diameter 1 can be located, for example, in a corridor or in a checkerboard pattern or in a spiral. The holes in the perforation 3 of a cylindrical metal tube of smaller diameter 1 can be made of various geometric shapes (for example, round, square, rectangular or n-angular, oval). The outer cylindrical metal tube of larger diameter 2 has a uniform continuous surface and base and is tightly bonded to the tube 1 in the upper part, so that the vertical axis of the tubes 1 and 2 coincide. The cooling cylindrical channel is formed by tubes 1 and 2. The cylindrical pipe 4 (supply channel) and the discharge cylindrical pipe 5 (discharge channel) are respectively fastened to the pipes 1 and 2 and serve to supply and exhaust working cooling air. In this case, the outlet cylindrical pipe 5 is connected to the tube 2 in such a way that it forms a L-shaped. All elements 1, 2, 3, 4, 5 are made of steel (for example, stainless steel grade 12X18H10T). The dimensions and material of the cooled stud 6 are determined by the relevant GOST. The overall dimensions of the cooling device directly depend on the overall dimensions of the cooled stud 6 and are selected so as not to violate the strength characteristics of the cooled stud and not interfere with its main functional purpose. The length of the cooling device for high-temperature studs of gas turbines, equal to the length of the tube 2, is determined by the vertical dimensions of the cooled studs and cannot exceed 0.9 of its length. The depth of the drilled blind hole in the cooled stud corresponds to 0.7 of the length of the cooled stud itself and is equal to the perforation length 3 of the tube 1. The vertical axes of the tubes 1, 2 and the drilled blind hole in the cooled stud 6 are the same. The length of the outer cylindrical metal tube of larger diameter 2 is selected so as to ensure that its solid base is in contact with the base of the inner surface of the blind hole in the cooled pin 6, which serves to accommodate the cooling device for high-temperature studs of gas turbines in it, and also taking into account the need for installation space 5, but not less than 0.9 the length of the cooled stud itself. The length of a cylindrical metal tube of smaller diameter 1 in combination with 3 is chosen so as to ensure installation of 2 and a cylindrical pipe 4, as well as the condition for constant width of the cooled cylindrical channel formed by 1 and 2, but not less than the length of the cooled pin 6. Thickness 1, 2, 3 are the same and are determined from the calculation of the minimum allowable values depending on the air pressure, but not less than 1 mm (to ensure the possibility of creating 3 perforation guide rails with complex channel geometry) . The diameter of the drilled blind hole in the cooled pin 6 is 0.1 mm larger than the outer diameter 2 and is selected from a range of 0.2-0.3 of the diameter of the cooled pin, so the cooling device of the high-temperature studs of gas turbines can be freely removed and inserted into the blind hole cooled stud 6. In this case, the outer diameter of the tube 1 and perforation 3 is selected depending on the inner diameter of 2, but not more than 0.9 of its value. In this case, an adjustment is made for the wall thickness of the tubes so that the cooled cylindrical channel (between 1 and 2) is at least 1 mm (for example, the length of the cooling device 720 mm, the diameter of the hole and the outer diameter of the tube 2-35 mm, the inner diameter of the tube 1 -30 mm, tube wall thickness 1 mm).

На фиг. 2 и фиг. 3 через 4 под давлением подается рабочий охлаждающий поток (например, отобранный воздух) в трубку 1, где, распределяясь в объеме, попадает в 3. Перфорация 3 имеет одинаковый диаметр и толщину стенки с трубкой 1, а отверстия перфорации могут быть расположены, например, в коридорном или в шахматном порядке или по спирали. Через перфорированные отверстия в 3, которые могут быть выполнены различной геометрической формы (например, круглые, квадратные, прямоугольные или n-угольные, с простой или сложной геометрией) рабочий охлаждающий поток (отобранный воздух) попадает в пространство охлаждающего канала, образованного трубками 1 и 2. При этом рабочий охлаждающий поток (отобранный воздух), проходя через отверстия в 3, выполняющие функцию равномерного распределения охлаждающего рабочего потока (отобранного воздуха) по всей области охлаждающего цилиндрического канала и функцию пассивного интенсификатора потока, направляется на внутреннюю поверхность трубки 2. При этом рабочий охлаждающий поток (отобранный воздух) за счет перфораций приобретает лучшие физические характеристики скорости (его движение становится турбулентным), обеспечивающие лучший теплосъем с внутренней поверхности трубки 2, а шахматное, или коридорное, или спиральное расположение перфораций в 3 обеспечивает равномерное покрытие охлаждаемым потоком всей поверхности теплосъема, вследствие чего происходит увеличение коэффициента теплоотдачи и процесс съема тепла осуществляется с наибольшей эффективностью. В цилиндрическом охлаждающем канале, образованном трубками 1 и 2 в результате теплообмена, охлаждающий отобранный воздух нагревается за счет теплоотдачи от нагретой внутренней поверхности трубки 2, которая, в свою очередь, воспринимает тепловой поток от шпильки 6 в результате теплопередачи. Нагретый рабочий охлаждающий поток (отобранный воздух) вследствие разности давлений вытесняется из охлаждаемого канала в отводящий цилиндрический патрубок 5, при этом процесс происходит непрерывно. Образованная конструкция охлаждающего устройства жестко связана (элементы 1, 2, 3, 4, 5), герметична и мобильна (ее свободно можно вставить и удалить из просверленного глухого цилиндрического отверстия в шпильке 6).In FIG. 2 and FIG. 3 through 4, under pressure, a working cooling stream (for example, selected air) is supplied to the tube 1, where, being distributed in volume, it enters 3. Perforation 3 has the same diameter and wall thickness with tube 1, and perforation holes can be located, for example, in the corridor or in a checkerboard pattern or in a spiral. Through perforated holes in 3, which can be made of various geometric shapes (for example, round, square, rectangular or n-coal, with simple or complex geometry), the working cooling stream (sampled air) enters the space of the cooling channel formed by tubes 1 and 2 In this case, the working cooling stream (sampled air), passing through openings in 3, performing the function of uniform distribution of the cooling working stream (sampled air) over the entire area of the cooling cylindrical The function and passive intensifier of the flow is directed to the inner surface of the tube 2. At the same time, the working cooling flow (selected air) acquires better physical characteristics of speed due to perforations (its movement becomes turbulent), providing better heat removal from the inner surface of the tube 2, and staggered, either the corridor or spiral arrangement of perforations in 3 provides uniform coverage by a cooled stream of the entire surface of the heat removal, as a result of which the coefficient This heat transfer and heat removal process is carried out with the greatest efficiency. In the cylindrical cooling channel formed by the tubes 1 and 2 as a result of heat exchange, the cooling sampled air is heated by heat transfer from the heated inner surface of the tube 2, which, in turn, receives heat flux from the stud 6 as a result of heat transfer. The heated working cooling stream (sampled air) due to the pressure difference is displaced from the cooled channel into the outlet cylindrical pipe 5, while the process is continuous. The formed design of the cooling device is rigidly connected (elements 1, 2, 3, 4, 5), tight and mobile (it can be freely inserted and removed from the drilled blind cylindrical hole in the stud 6).

Рассмотрим реализацию способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин и устройства для его осуществления в действии.Consider the implementation of a method for cooling high-temperature studs of gas turbines and a device for its implementation in action.

Реализацию предлагаемого способа рассмотрим на примере представленной на фиг. 1 принципиальной схемы охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин.We will consider the implementation of the proposed method using the example of FIG. 1 of a concept for cooling high temperature gas turbine pins.

Со ступени воздушного компрессора 11 производится отбор охлаждающего воздуха (в соответствии с политропным процессом сжатия воздуха в ступенях компрессора температура и давление воздуха изменяются), при этом ступень компрессора для отбора воздуха выбирается таким образом, чтобы обеспечивался теплосъем с поверхности. По подающей линии 7, регулируя вентиль 9, производится контроль расхода отобранного воздуха (количественное регулирование). Отобранный воздух (охлаждающий рабочий поток) подается по цилиндрическим патрубкам 4 и распределяется в цилиндрические металлические трубки меньшего диаметра 1 охлаждающих устройств (охлаждается не одна шпилька, а несколько, например 8 или более, тем самым обеспечивается равномерное снятие термического напряжения с фланцевых соединений и с соединения корпуса турбины, тем самым обеспечивается уплотнение самих соединений). Через перфорацию цилиндрической металлической трубки меньшего диаметра 3 охлаждающего устройства, отобранный воздух (охлаждающий рабочий поток), ускоряясь, проходит в пространство между 1, 3 и внешней цилиндрической трубки большего диаметра 2. Отобранный воздух (охлаждающий рабочий поток), протекающий по внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра 2, охлаждает шпильку 6 (вследствие процесса теплоотдачи). Снижение температуры шпильки зависит от объема охлаждающего рабочего потока (отобранного воздуха), проходящего через устройство охлаждения, и его температуры, регулирование которых осуществляется запорной арматурой (регулирующими вентилями) 9 и 10 и выбором ступени отбора компрессора соответственно. Регулировка объема воздуха, а следовательно и температуры шпилек осуществляется с помощью изменения степени открытия запорной арматуры (клапанов) на трубопроводах 7 и 8. Из отводящего цилиндрического патрубка 5 отводится нагретый воздух, воспринявший тепловую нагрузку, и через вентиль 10 и выходной коллектор 8 отработанный нагретый воздух удаляется, например, в атмосферу или возвращается в цикл газовой турбины.From the stage of the air compressor 11, cooling air is sampled (in accordance with the polytropic process of air compression in the compressor stages, the temperature and air pressure change), while the compressor stage for air selection is selected so that heat is removed from the surface. On the supply line 7, by adjusting the valve 9, the flow rate of the selected air is controlled (quantitative regulation). The selected air (cooling working stream) is supplied through cylindrical nozzles 4 and distributed into cylindrical metal tubes of smaller diameter 1 of cooling devices (not one stud is cooled, but several, for example 8 or more, which ensure uniform removal of thermal stress from flange joints and from the joint turbine casing, thereby sealing the connections themselves). Through the perforation of a cylindrical metal tube of a smaller diameter 3 of the cooling device, the selected air (cooling working stream), accelerating, passes into the space between 1, 3 and the outer cylindrical tube of a larger diameter 2. The selected air (cooling working stream) flowing along the inner surface of the outer cylindrical tubes of larger diameter 2, cools the stud 6 (due to the heat transfer process). The reduction in the temperature of the stud depends on the volume of the cooling working stream (sampled air) passing through the cooling device, and its temperature, which are controlled by shut-off valves (control valves) 9 and 10 and the choice of compressor selection stage, respectively. The air volume, and therefore the temperature of the studs, is adjusted by changing the degree of opening of the shutoff valves (valves) on the pipelines 7 and 8. Heated air that has absorbed the heat load is discharged from the outlet cylindrical pipe 5, and the heated exhaust air is passed through valve 10 and the outlet manifold 8 removed, for example, into the atmosphere or returned to the cycle of a gas turbine.

Конструкция предложенного устройства охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин позволяет размещать охлаждающее устройство в шпильках без изменения основных конструктивных элементов газовой турбины, шпилек, корпуса и фланцевых соединений турбин, а выполнение цилиндрической металлической трубки меньшего диаметра с перфорацией позволяет интенсифицировать теплообмен и как следствие уменьшить термическое напряжение на соединительных шпильках фланцевых соединений, что, в свою очередь, влияет на величины термической деформации всего фланцевого уплотнения (соединения). При этом повышается надежность соединений и минимизируются потери теплоносителя с утечками.The design of the proposed cooling device for high-temperature studs of gas turbines allows you to place the cooling device in the studs without changing the main structural elements of the gas turbine, studs, casing and flange connections of the turbines, and the implementation of a cylindrical metal tube of smaller diameter with perforation allows to intensify heat transfer and, as a result, reduce thermal stress on the connecting studs of flanged joints, which, in turn, affects the magnitude of thermal deformations of the entire flange seal (connection). At the same time, the reliability of the joints is increased and losses of the coolant with leaks are minimized.

Применение предложенного способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин и устройства для его осуществления позволит решить проблему обеспечения плотности и восстановления надежной длительной работы фланцевых соединений корпусов газовых турбин за счет минимизации эффекта релаксации тепловых напряжений и найдет широкое применение как в энергетике, так и на компрессорных станциях газотранспортных обществ.The application of the proposed method for cooling high-temperature studs of gas turbines and a device for its implementation will solve the problem of ensuring density and restoring reliable long-term operation of flange joints of gas turbine casings by minimizing the effect of relaxation of thermal stresses and will be widely used both in the energy sector and at compressor stations of gas transportation societies .

Claims (4)

1. Способ охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, включающий подвод охлаждающего воздуха во внутренние полости через воздушные каналы с перфорированными отверстиями в стенке и подачу охлаждающего воздуха из воздушной полости, отличающийся тем, что отбор воздуха происходит из ступени компрессора с последующим направлением отобранного воздуха для охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, при этом регулирование скорости потока отобранного воздуха осуществляется за счет регулировки запорной арматуры на линиях отбора воздуха из ступени компрессора, а регулировка температуры отобранного воздуха осуществляется за счет его отбора со ступеней компрессора, далее отобранный воздух направляется через цилиндрический патрубок в цилиндрическую металлическую трубку меньшего диаметра и далее, распределяясь в объеме, попадает в охлаждающий цилиндрический канал, где отобранный воздух через перфорацию в цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра подается в охлаждающий цилиндрический канал, где снимает часть теплоты с внутренней поверхности внешней цилиндрической трубки большего диаметра и вследствие теплоотдачи сам нагревается, при этом охлаждает стенки внешней цилиндрической металлической трубки большего диаметра, и далее воздух вытесняется в отводящий цилиндрический патрубок и далее либо возвращается в цикл газовой турбины, либо направляется в атмосферу.1. A method of cooling high-temperature studs of gas turbines, comprising supplying cooling air to the internal cavities through air channels with perforated holes in the wall and supplying cooling air from the air cavity, characterized in that the air is taken from the compressor stage and then the selected air is directed to cool the high-temperature studs of gas turbines, while the flow rate of the selected air is controlled by adjusting the shutoff valves on the line x air sampling from the compressor stage, and the temperature of the sampled air is adjusted by sampling it from the compressor stages, then the sampled air is directed through a cylindrical pipe into a cylindrical metal tube of a smaller diameter and then distributed in volume, it enters the cooling cylindrical channel where the sampled air through perforation in a cylindrical metal tube of a smaller diameter is fed into the cooling cylindrical channel, where it removes part of the heat from the inner surface ti outer cylindrical tube of larger diameter due to heat itself and is heated while cooling the outer cylindrical wall of the metal tube of larger diameter, and further air is forced into the cylindrical discharge tube and further either recycled to the gas turbine, or sent to the atmosphere. 2. Устройство для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин, содержащее охлаждающие цилиндрические каналы, перфорацию, отличающееся тем, что охлаждающий цилиндрический канал образован двумя цилиндрическими металлическими трубками с основаниями, имеющими общую вертикальную ось, причем цилиндрическая металлическая трубка меньшего диаметра имеет перфорацию и соединена с цилиндрическим патрубком, а внешняя цилиндрическая металлическая трубка большего диаметра соединена с отводящим цилиндрическим патрубком.2. A device for implementing a method of cooling high-temperature studs of gas turbines, containing cooling cylindrical channels, perforation, characterized in that the cooling cylindrical channel is formed by two cylindrical metal tubes with bases having a common vertical axis, the cylindrical metal tube of smaller diameter having perforation and connected to a cylindrical pipe, and an external cylindrical metal tube of a larger diameter is connected to the outlet cylindrical pa wheelhouse. 3. Устройство для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин по п. 2, отличающееся тем, что перфорация, выполненная на цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра, имеет различные формы отверстий: круглые, квадратные, прямоугольные или n-угольные, овальные или сложной геометрии и профиля.3. A device for implementing the method of cooling high temperature gas turbine pins according to claim 2, characterized in that the perforation made on a cylindrical metal tube of smaller diameter has various hole shapes: round, square, rectangular or n-angled, oval or complex geometry and profile. 4. Устройство для осуществления способа охлаждения высокотемпературных шпилек газовых турбин по п. 2, отличающееся тем, что перфорация, выполненная на цилиндрической металлической трубке меньшего диаметра, имеет различное расположение отверстий, которые могут быть расположены в коридорном или в шахматном порядке или по спирали.4. A device for implementing the method of cooling high-temperature hairpins of gas turbines according to claim 2, characterized in that the perforation made on a cylindrical metal tube of smaller diameter has a different arrangement of holes that can be arranged in a corridor, staggered or spiral pattern.
RU2016121331A 2016-05-30 2016-05-30 Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization RU2641787C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121331A RU2641787C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121331A RU2641787C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016121331A RU2016121331A (en) 2016-10-20
RU2641787C2 true RU2641787C2 (en) 2018-01-22

Family

ID=57138353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121331A RU2641787C2 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641787C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117780A (en) * 1989-09-29 1991-05-20 Ube Ind Ltd Preventing fluid from leaking and device thereof
GB2380236A (en) * 2001-09-29 2003-04-02 Rolls Royce Plc Fastener having cooling passage
RU2323359C1 (en) * 2006-07-06 2008-04-27 Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Cooling system of gas turbine of double-flow turbojet engine with additional compression of air ion small-size fan
RU2382885C2 (en) * 2008-05-20 2010-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева Nozzle vane of gas turbine with cyclone-swirler cooling system
RU2539950C2 (en) * 2009-01-30 2015-01-27 Альстом Текнолоджи Лтд Coolable element of gas turbine
US20150050132A1 (en) * 2012-03-27 2015-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Screw cooling for a fluid flow machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117780A (en) * 1989-09-29 1991-05-20 Ube Ind Ltd Preventing fluid from leaking and device thereof
GB2380236A (en) * 2001-09-29 2003-04-02 Rolls Royce Plc Fastener having cooling passage
RU2323359C1 (en) * 2006-07-06 2008-04-27 Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Cooling system of gas turbine of double-flow turbojet engine with additional compression of air ion small-size fan
RU2382885C2 (en) * 2008-05-20 2010-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева Nozzle vane of gas turbine with cyclone-swirler cooling system
RU2539950C2 (en) * 2009-01-30 2015-01-27 Альстом Текнолоджи Лтд Coolable element of gas turbine
US20150050132A1 (en) * 2012-03-27 2015-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Screw cooling for a fluid flow machine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016121331A (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1291656C (en) Junction bolt and method of adjusting clamping force on the same
US9003807B2 (en) Gas turbine engine with structure for directing compressed air on a blade ring
EP3091196B1 (en) System and method for improving exhaust energy recovery
US20100024382A1 (en) Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant
US8806874B2 (en) Axial turbine and power plant
JP2017129116A (en) Heat exchanger for embedded engine applications: transduct segments
US10738657B2 (en) Gas turbine facility exhaust gas supply heat exchange arrangement
RU2641787C2 (en) Gas-driven turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization
Richardson et al. Experimental and Computational Heat Transfer Study of sCO2 Single-Jet Impingement
CN108775263B (en) Heating system and heating method for preventing static blade grid from water erosion
JP6639514B2 (en) Axial turbine
US3529903A (en) Nozzle blade structure
CN214063064U (en) Shaft seal steam cooling device for reducing shaft vibration
CN109852923A (en) Preparation device and method of anti-oxidation coating on inner wall of boiler header and pipe seat
CN202195069U (en) Multi-stage damping sampling valve
RU2641782C2 (en) Steam turbines high-temperature stud pins refrigeration method and device for its actualization
CN109139138A (en) A kind of novel Desuperheating device of steam converter valve
US12116907B1 (en) Steam discharge pipe blowback protection system
RU2310086C1 (en) Gas-turbine plant
JP6637064B2 (en) Axial turbine
RU173973U1 (en) COOLING DEVICE FOR HIGH-TEMPERATURE STEPS OF STEAM AND GAS TURBINES
CN215638103U (en) Device for freezing pipeline liquid
CN112065688B (en) Jet reinforced vacuum system
JP7337852B2 (en) Method for manufacturing a heat exchanger for turbomachinery
JPH0518205A (en) Steam turbine