Газовод выхлопного тракта газотурбинной электростанции

Газовод выхлопного тракта газотурбинной электростанции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к машиностроению, в частности к тепловой защите объектов, и может быть использовано, например, при изготовлении газоводов выхлопных трактов газотурбинных электростанций.

Одной из задач, решаемых при создании теплонапряженных конструкций газоводов, является силовая развязка их наружной и внутренней оболочек, которые имеют значительную разницу в воздействующих на них температурах, следовательно, их температурных деформаций.

Известен газовод выхлопного тракта, например, по патенту №2185564, который содержит наружный силовой корпус с теплозащитным материалом, закрытым изнутри защитной металлической оболочкой, состоящей из листов, уложенных внахлест.

В такой конструкции газовода внутренняя оболочка, являясь более нагретой, не передает усилие от своих температурных деформаций (удлинения) на наружную силовую оболочку, так как листы внутренней оболочки не связаны друг с другом и расширяются независимо друг от друга.

Однако такой конструкции газоводов присущ ряд существенных недостатков:

1. Для обеспечения требуемого объема полости под укладку теплозащитного материала между силовой оболочкой и листами на силовой оболочке выполняются ребрами, на которые опираются листы защитной внутренней оболочки, что увеличивает теплопередачу от внутренней оболочки к наружной и уменьшает эффективность применения теплозащитного материала.

2. Для удержания листов внутренней оболочки в определенном месте с обеспечением возможности их свободного температурного расширения, листы скреплены с наружной силовой оболочкой с помощью тонких игл, приваренных к силовой оболочке и проходящих через отверстия в листах. После установки листов выступающая часть игл деформируется (загибается, расплющивается и т.п.). При нагревании (расширении) листов иглы изгибаются. Это резко снижает надежность работы конструкции, т.к. при неоднократном изгибании игл за счет нагрева и остывания листов, иглы могут разрушаться с отрывом листов внутренней оболочки потоком выхлопных газов, т.к. листы не связаны друг с другом.

3. Наличие большого количества конструктивных элементов для выполнения внутренней защитной обечайки и ее крепления к наружной силовой оболочке значительно увеличивает сложность и стоимость конструкции.

Известна конструкция газовода, в котором надежность внутренней силовой оболочки обеспечена тем, что она выполнена сплошной (силовой), а наружная оболочка является составной и выполняет функцию защиты теплозащитного материала от внешних воздействий (см., например, книгу А.И.Апанасенко «Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении». Ленинград, «Недра», 1991 г., стр.327, рис.118).

Однако крепление наружной оболочки к внутренней и обеспечение их подвижности относительно друг друга при тепловом расширении внутренней силовой оболочки также обуславливает следующие недостатки данной конструкции:

1. Усложнение конструкции за счет наличия большого количества составных частей наружной оболочки и связей их друг с другом и с внутренней силовой оболочкой.

2. Возможность воздействия атмосферных осадков на теплоизоляционный материал через стыки между частями наружной оболочки и места прохода проушин для подъема газохода, закрепленных на силовой внутренней оболочке.

3. Наличие теплопроводящих деформируемых связей между наружной и внутренней оболочкой при креплении частей наружной оболочки к внутренней.

В предлагаемой конструкции газовода устранение указанных недостатков достигается тем, что наружная оболочка соединена не с внутренней оболочкой, а с ее опорами. Это позволяет изготавливать наружную оболочку как единое целое с минимальным количеством технологических стыков и без теплопередающих связей с внутренней силовой оболочкой. По крайней мере, с одной из опор наружная оболочка скреплена жестко, а с остальными связана с помощью горизонтального круглого стержня, проходящего перпендикулярно оси газовода сквозь отверстие в опоре и через пазы в наружной оболочке, при этом длина пазов выполнена не менее величины температурных перемещений силовой оболочки. При этом наружная оболочка опирается на круглый стержень, который может вращаться для уменьшения трения при относительном перемещении оболочек. Наличие паза на внешней защитной оболочке фиксирует ее относительно стержня в вертикальном направлении, что позволяет осуществлять подъем газовода за проушины, расположенные на наружной оболочке без наличия дополнительных связей между оболочками. Для упрощения конструкции наружной оболочки паз в ней может быть выполнен за счет крепления к оболочке накладки, изогнутой по форме паза.

На фиг.1 представлена предложенная конструкция газовода тракта выхлопа, включающая внутреннюю силовую оболочку 1 с опорами 2, 3, наружную защитную оболочку 4, жестко скрепленную с опорой 2 болтами 5 и опирающуюся на круглый стержень 6 в опоре 3. Стержень 6 входит в паз Б, ширина В которого выбирается не менее температурных деформаций силовой оболочки 1. Паз Б образован приваренными ребрами 7. К наружной оболочке 4 приварены проушины 8 для подъема газовода. Между оболочками 1 и 4 установлен теплоизоляционный материал 9.

На фиг.2 показан разрез опоры 3 по круглому стержню 6. Стержень 6 фиксируется от выпадения болтами 10, устанавливаемыми после установки стержня 6.

На фиг.3 показан вариант выполнения паза Б в виде накладки 11, изогнутой по форме паза Б и закрепленной болтами 12 к наружной оболочке 4.

На фиг.4 показан вид на опору 3 с пазом Б, образованным накладками 11.

Сборка предлагаемого газовода тракта выхлопа осуществляется следующим образом. Если опоры 2, 3 уже скреплены с силовой оболочкой 1, то наружная оболочка 4 имеет продольный технологический разъем (не показан). Если наружная оболочка 4 выполнена без продольного разъема, то опоры 2, 3 соединяются с внутренней оболочкой 1 с помощью сварки или болтов (не показаны) после введения внутренней оболочки 1 с теплоизолирующим материалом 9 внутрь наружной оболочки 4. Затем наружная оболочка 4 скрепляется с опорами 2, 3 внутренней оболочки 1 болтами 5 и круглым стержнем 6.

При эксплуатации газовода в составе выхлопного тракта газоперекачивающего агрегата происходит значительный нагрев и удлинение внутренней силовой оболочки 1, при этом опора 3 перемещается относительно наружной оболочки 4, которая опирается на круглый стержень 6, вращающийся в опоре 3.

При подъеме газовода за проушины 8 наружная оболочка 4 за счет ребер 7 или накладок 11 передает усилие подъема через круглый стержень 6 на опору 3 и силовую оболочку 1.

Таким образом, предлагаемая конструкция газовода позволяет:

1. Выполнить наружную и внутреннюю оболочку в виде законченных сборочных единиц, что исключает необходимость наличия большого количества составных частей и элементов связи между ними, а также возможность проникновения атмосферных осадков к теплоизолирующему материалу.

2. Связать наружную оболочку с опорами внутренней оболочки с помощью круглого стержня и пазов, что исключает необходимость наличия теплопередающих и деформируемых элементов связи частей наружной оболочки к силовой внутренней оболочке.

Исходя из вышеперечисленного, получена конструкция, обладающая более высокой надежностью и технологичностью по сравнению с прототипом.

1. Газовод выхлопного тракта газотурбинной электростанции, содержащий внутреннюю силовую оболочку с опорами на фундамент, наружную защитную оболочку и теплоизоляционный материал между ними, отличающийся тем, что наружная оболочка жестко скреплена, по крайней мере, с одной из опор силовой оболочки, а с остальными связана с помощью горизонтального круглого стержня, проходящего перпендикулярно оси газовода сквозь отверстие в опоре и через пазы в наружной оболочке, при этом длина пазов не менее величины температурных перемещений силовой оболочки.

2. Газовод по п.1, отличающийся тем, что паз в наружной оболочке образован накладкой, изогнутой по форме паза и скрепленной с наружной оболочкой.