RU72514U1 - AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR - Google Patents

AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR Download PDF

Info

Publication number
RU72514U1
RU72514U1 RU2007143799/22U RU2007143799U RU72514U1 RU 72514 U1 RU72514 U1 RU 72514U1 RU 2007143799/22 U RU2007143799/22 U RU 2007143799/22U RU 2007143799 U RU2007143799 U RU 2007143799U RU 72514 U1 RU72514 U1 RU 72514U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
compressor
stage
blades
injection
Prior art date
Application number
RU2007143799/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Львович Беркович
Евгений Михайлович Канашенко
Владимир Григорьевич Полищук
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет" (ГОУ "СПбГПУ")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет" (ГОУ "СПбГПУ") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет" (ГОУ "СПбГПУ")
Priority to RU2007143799/22U priority Critical patent/RU72514U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU72514U1 publication Critical patent/RU72514U1/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Компрессор с повышенным кпд за счет обеспечения равномерного распределения впрыснутой воды в потоке воздуха предназначен для сжатия воздуха и используется в двигателестроении. Осевой многоступенчатый компрессор содержит корпус с размещенным в нем лопаточным аппаратом со ступенями, каждая из которых включает рабочие и направляющие лопатки. По периметру корпуса за рабочими лопатками перед каналами, образованными смежными направляющими лопатками, по меньшей мере, одной ступени радиально установлены не менее чем два средства для струйного впрыска воды в поток воздуха. Каждое из средств для впрыска воды имеет проточный канал и расположенный под углом от 110 до 180 градусов к нему сообщающийся с ним выпускной канал, ориентированный в спутном к потоку воздуха направлении, задаваемом расположением и формой направляющих лопаток. Проточный канал соединен с емкостью с водой и насосом через коллектор с трубопроводом и запорной арматурой. При этом расход воды и угол ориентации выпускного канала, разный для каждого из средств для впрыска воды, расположенных в одной ступени, в совокупности должны обеспечивать по существу равномерное распределение воды по высоте рабочих лопаток следующей ступени. Средства для впрыска воды могут быть дополнительно установлены перед лопаточным аппаратом. Средства для струйного впрыска воды установлены в корпусе компрессора таким образом, что они выступают внутрь корпуса на минимальную величину из условия возможности их размещения.The compressor with increased efficiency due to the uniform distribution of the injected water in the air stream is designed to compress air and is used in engine building. An axial multistage compressor comprises a housing with a spatula placed in it with steps, each of which includes working and guide vanes. Along the perimeter of the casing behind the working blades in front of the channels formed by adjacent guide vanes of at least one stage, at least two means for jet injection of water into the air stream are radially installed. Each of the means for injecting water has a flow channel and an outlet channel communicating with it located at an angle of 110 to 180 degrees to it, oriented in a direction companion to the air flow, defined by the location and shape of the guide vanes. The flow channel is connected to the tank with water and a pump through a manifold with a pipeline and shutoff valves. At the same time, the water flow rate and the orientation angle of the outlet channel, different for each of the water injection means located in one stage, should together provide a substantially uniform distribution of water along the height of the blades of the next stage. Means for injecting water can be additionally installed in front of the scapular apparatus. Means for jet injection of water are installed in the compressor casing in such a way that they protrude into the casing by a minimum amount from the condition of their placement.

4 ил.4 ill.

Description

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к газотурбинному двигателестроению, и может быть использована в других отраслях народного хозяйства, где применяются устройства для сжатия и подачи воздуха, например, в области авиационного двигателестроения.The utility model relates to the field of energy, in particular to gas turbine engine building, and can be used in other sectors of the economy where devices for compressing and supplying air are used, for example, in the field of aircraft engine building.

Известны осевые многоступенчатые компрессоры, содержащие корпус с внутренней полостью, в которой размещен лопаточный аппарат со ступенями, каждая из которых включает рабочую и направляющую лопатки. Перед лопаточным аппаратом установлены полые стойки с отверстиями или форсунки для впрыска воды, соединенные трубопроводом с емкостью с водой через насос и коллектор. [«Результаты испытаний компрессора установки МЭС-60 с впрыском воды в проточную часть»; Беляев В.Е., Середа С.О., Гельмедов Ф.Ш., Мунтянов И.Г., Мунтянов Г.Л., Газотурбинные технологии, 2005, N 4, с.16-20.]. Впрыск воды перед лопаточным аппаратом уменьшает мощность, затрачиваемую на привод компрессора, на 2...4%.Known axial multistage compressors comprising a housing with an internal cavity in which a blade apparatus with steps is located, each of which includes a working blade and a guide blade. In front of the scapular apparatus, hollow racks with holes or nozzles for water injection are installed, connected by a pipeline to a tank with water through a pump and a manifold. [“Test results of the compressor of the MES-60 installation with water injection into the flow part”; Belyaev V.E., Sereda S.O., Gelmedov F.Sh., Muntyanov I.G., Muntyanov G.L., Gas turbine technologies, 2005, N 4, p.16-20.]. Water injection in front of the scapula reduces the power spent on the compressor drive by 2 ... 4%.

Однако заполнение потока воздуха каплями воды происходит неравномерно по его объему, а из-за сепарации воды на корпус компрессора количество испарившейся воды по отношению к расходу впрыснутой воды уменьшается. В результате процесс сжатия основного количества воздуха в компрессоре происходит без достаточного его испарительного охлаждения, что отрицательно сказывается на рост кпд компрессора. Кроме того, впрыск перед лопаточным аппаратом не позволяет полностью промыть от отложений поверхность всех лопаток компрессора. Одновременно при этом возрастает эрозионная и вибрационная опасность для лопаток компрессора.However, the filling of the air flow with water droplets occurs unevenly in its volume, and due to the separation of water on the compressor casing, the amount of evaporated water in relation to the flow rate of the injected water decreases. As a result, the process of compression of the main amount of air in the compressor occurs without sufficient evaporative cooling, which negatively affects the increase in compressor efficiency. In addition, the injection in front of the scapular apparatus does not completely wash out the surface of all compressor blades from deposits. At the same time, the erosion and vibration hazard for compressor blades increases.

Известен впрыскивающий пароохладитель [патент RU №2206822, F22G 5/12, опубликован 20.06.03], предназначенный для охлаждения потока пара впрыском в него воды. Впрыск осуществляется с помощью водоподводящего насадка с форсункой на выходном конце, пропущенного Known injection desuperheater [patent RU No. 2206822, F22G 5/12, published 20.06.03], designed to cool the steam stream by injection of water into it. The injection is carried out using a water nozzle with a nozzle at the outlet end

через отверстие в стенке корпуса паропровода на минимальную величину из условия возможности размещения форсунки. Форсунка ориентирована в спутном направлении под углом к потоку пара. Вода распиливается форсункой и попадает в поток пара, охлаждая его до нужной температуры.through the hole in the wall of the casing of the steam pipe to a minimum value from the condition of the possibility of placing the nozzle. The nozzle is oriented in a satellite direction at an angle to the steam stream. Water is sawn by a nozzle and enters the steam stream, cooling it to the desired temperature.

Использование указанного устройства в компрессоре не позволит равномерно заполнить поток воздуха каплями воды, в результате чего ухудшится ее испаряемость и, соответственно, кпд компрессора. Также из-за неравномерности распределения воды в потоке воздуха не может быть полностью промыта поверхность лопаток компрессора от отложений и появляется опасность появления эрозии и вибрации лопаток вследствие чрезмерной локальной концентрации воды.Using the specified device in the compressor will not allow evenly filling the air flow with water droplets, as a result of which its evaporation will worsen and, accordingly, the efficiency of the compressor. Also, due to the uneven distribution of water in the air stream, the surface of the compressor blades cannot be completely washed away from deposits and there is a risk of erosion and vibration of the blades due to excessive local water concentration.

Известен компрессор [патент RU №2261351, F02C 9/00, опубликован 2005.09.27], во входном канале которого равномерно по его окружности установлены форсунки, к которым через коллектор по трубопроводам из бака подводят воду. Необходимое давление воды и ее расход создаются насосом. Количество впрыскиваемой воды находится в пределах 1...3% от расхода воздуха через компрессор.A compressor is known [patent RU No. 2261351, F02C 9/00, published 2005.09.27], in the inlet channel of which nozzles are evenly arranged around its circumference, to which water is supplied through the manifolds through pipelines from the tank. The necessary water pressure and its flow rate are created by the pump. The amount of injected water is within 1 ... 3% of the air flow through the compressor.

Впрыск воды в поток воздуха во входном канале этого компрессора увеличивает степень повышения давления. Однако при установке форсунок перед лопаточным аппаратом компрессора капли воды не проникают в поток воздуха на достаточную глубину, вследствие чего впрыскиваемая вода распределяется неравномерно в потоке воздуха и хуже испаряется. В результате затраты энергии на привод компрессора увеличиваются и кпд компрессора уменьшается.Injecting water into the air stream in the inlet of this compressor increases the degree of pressure increase. However, when nozzles are installed in front of the compressor vanes, water drops do not penetrate the air stream to a sufficient depth, as a result of which the injected water is distributed unevenly in the air stream and evaporates worse. As a result, the energy consumption for the compressor drive increases and the efficiency of the compressor decreases.

Наиболее близким к предлагаемому компрессору является многоступенчатый осевой лопаточный компрессор [патент RU №2055997, F02875/12, F02G 3/00, F02B 37/00, опубликован 10.03.96], снабженный средствами для впрыска и распыления воды, установленными во входном канале и между ступенями компрессора. Распыл воды производится прямоструйными или центробежными форсунками до мелкодисперсного Closest to the proposed compressor is a multi-stage axial vane compressor [patent RU No. 2055997, F02875 / 12, F02G 3/00, F02B 37/00, published 10.03.96], equipped with means for the injection and spraying of water installed in the inlet channel and between compressor steps. Water is sprayed by direct-jet or centrifugal nozzles to finely dispersed

состояния, из-за чего сжатие осуществляется изотермически. Тонкий распыл обеспечивается высоким давлением (20...50 МПа) воды, создаваемым насосом, и небольшим проходным сечением отверстий форсунок (0,1...0,8 мм). Для надежной и экономичной работы ступеней компрессора необходимо производить многоразовый впрыск воды в ступени при сохранении удельного расхода воды для сжатия неизменным.state, due to which the compression is isothermal. The fine atomization is ensured by a high pressure (20 ... 50 MPa) of water created by the pump and a small passage section of nozzle openings (0.1 ... 0.8 mm). For reliable and economical operation of the compressor stages, it is necessary to repeatedly inject water into the stages while maintaining the specific water flow rate for compression unchanged.

К недостаткам известного компрессора можно отнести следующее. Во-первых, при установке форсунок перед ступенью компрессора вода сразу попадает на вращающиеся рабочие лопатки, сепарирует на них и центробежными силами отбрасывается на корпус компрессора. В результате капли впрыскиваемой воды не могут равномерно распределиться в потоке воздуха. Во-вторых, при мелкодисперсном распыле воды капли малого размера быстро приобретают скорость, близкую к скорости потока воздуха, и не проникают в поток воздуха на достаточную глубину.The disadvantages of the known compressor include the following. Firstly, when installing nozzles in front of the compressor stage, water immediately enters the rotating working blades, separates on them and is discarded by centrifugal forces onto the compressor casing. As a result, drops of injected water cannot be evenly distributed in the air stream. Secondly, with a finely dispersed spray of water, small droplets quickly acquire a speed close to the speed of the air flow, and do not penetrate the air stream to a sufficient depth.

Из-за неравномерности заполнения потока воздуха каплями воды не происходит роста кпд компрессора, а их чрезмерная локальная концентрация является причиной эрозии и вибрации лопаток, а также неполной промывки поверхности лопаток от отложений.Due to the uneven filling of the air flow with water drops, the compressor efficiency does not increase, and their excessive local concentration causes erosion and vibration of the blades, as well as incomplete washing of the surface of the blades from deposits.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка простой в изготовлении конструкции осевого многоступенчатого компрессора, обладающего повышенным кпд за счет обеспечения равномерного распределения воды в потоке воздуха. При этом также достигается полная промывка поверхности лопаток компрессора от отложений и солей.The task to which the claimed utility model is directed is to develop a simple to manufacture design of an axial multistage compressor with increased efficiency by ensuring uniform distribution of water in the air stream. In this case, complete washing of the surface of the compressor blades from deposits and salts is also achieved.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Осевой многоступенчатый компрессор содержит корпус с размещенным в нем лопаточным аппаратом, состоящим из ступеней, каждая из которых включает рабочие и направляющие лопатки. Аналогично прототипу, компрессор снабжен средствами для впрыска воды. В отличие от прототипа, по периметру корпуса компрессора за рабочими лопатками перед каналами, образованными The essence of the invention is as follows. An axial multistage compressor comprises a housing with a blade apparatus located in it, consisting of steps, each of which includes working and guide vanes. Similar to the prototype, the compressor is equipped with a means for injecting water. Unlike the prototype, along the perimeter of the compressor casing behind the blades in front of the channels formed

смежными направляющими лопатками, по меньшей мере, одной ступени радиально установлены не менее чем два средства для струйного впрыска воды в поток воздуха. Каждое из средств для впрыска воды имеет проточный канал и расположенный под углом от 110 до 180 градусов к нему сообщающийся с ним выпускной канал, ориентированный в спутном к потоку воздуха направлении, задаваемом расположением и формой направляющих лопаток. Проточный канал соединен с емкостью с водой и насосом через коллектор с трубопроводом и запорной арматурой. При этом расход воды и угол ориентации выпускного канала, разный для каждого из средств для впрыска воды, расположенных в одной ступени, в совокупности должны обеспечивать по существу равномерное распределение воды по высоте рабочих лопаток следующей ступени.adjacent guide vanes of at least one stage are radially mounted with at least two means for jet injection of water into the air stream. Each of the means for injecting water has a flow channel and an outlet channel communicating with it located at an angle of 110 to 180 degrees to it, oriented in a direction companion to the air flow, defined by the location and shape of the guide vanes. The flow channel is connected to the tank with water and a pump through a manifold with a pipeline and shutoff valves. At the same time, the water flow rate and the orientation angle of the outlet channel, different for each of the water injection means located in one stage, should together provide a substantially uniform distribution of water along the height of the blades of the next stage.

В частном случае реализации компрессора средства для впрыска воды могут быть также установлены перед лопаточным аппаратом.In the particular case of the implementation of the compressor, means for injecting water can also be installed in front of the scapular apparatus.

Средства для струйного впрыска воды устанавливают в корпус компрессора таким образом, что они могут выступать внутрь корпуса на минимальную величину из условия возможности их размещения с необходимой ориентацией выпускного канала с целью недопущения аэродинамических возмущений потока воздуха при работе компрессора.Means for jet injection of water are installed in the compressor housing in such a way that they can protrude into the housing by a minimum amount from the condition that they can be placed with the necessary orientation of the exhaust channel in order to prevent aerodynamic disturbances in the air flow during compressor operation.

Предлагаемая конструкция компрессора позволяет оптимизировать впрыск воды в компрессор, то есть дает возможность впрыскивать воду одновременно в несколько ступеней. Оптимизированный впрыск повышает кпд компрессора в значительно большей мере, чем впрыск в одну ступень. При таком впрыске вода в ступени компрессора добавляется по мере испарения ее в потоке воздуха, в результате чего увеличивается количество испарившейся воды и уменьшаются потери энергии на продвижение воды в лопаточном аппарате компрессора.The proposed compressor design allows you to optimize the water injection into the compressor, that is, it makes it possible to inject water in several stages simultaneously. Optimized injection improves compressor efficiency to a much greater extent than single-stage injection. With such an injection, water in the compressor stage is added as it evaporates in the air stream, as a result of which the amount of evaporated water increases and the energy loss for water advancement in the compressor blade apparatus decreases.

Струйный впрыск воды осуществляется с целью проникновения струй в поток воздуха на достаточную для равномерного распределения воды глубину.Jet water injection is carried out in order to penetrate the jets into the air stream to a depth sufficient for even distribution of water.

При установке средств для впрыска воды за рабочими лопатками перед каналами, образованными смежными направляющими лопатками, после впрыска струи воды проходят по потоку воздуха между направляющими лопатками ступени и соударяются с рабочими лопатками следующей ступени. Струи воды образуют на этих лопатках пленку воды, которая движется под действием потока воздуха. За время течения пленки по поверхности рабочих лопаток в результате вращения последних вода распределяется равномерно в окружном направлении. Эта равномерность способствует интенсивному испарению воды, большему охлаждению воздуха, и, как следствие, увеличению кпд. Устранение неравномерности распределения влаги в потоке снижает опасность эрозии лопаток и их вибрации. Более полная промывка поверхности лопаток уменьшает потери трения потока о лопатки.When installing means for injecting water behind the working blades in front of the channels formed by adjacent guide vanes, after the injection, water jets pass through the air flow between the guide vanes of the stage and collide with the working blades of the next stage. The jets of water form a film of water on these blades, which moves under the influence of an air stream. During the flow of the film on the surface of the working blades as a result of rotation of the latter, water is distributed evenly in the circumferential direction. This uniformity promotes intensive evaporation of water, greater cooling of the air, and, as a consequence, an increase in efficiency. Eliminating the uneven distribution of moisture in the flow reduces the risk of blade erosion and vibration. A more complete flushing of the surface of the blades reduces the friction loss of the flow on the blades.

Для равномерного заполнения потока воздуха водой по высоте лопаток необходимо использовать не менее двух средств для струйного впрыска воды,For uniform filling of the air flow with water along the height of the blades, it is necessary to use at least two means for jet injection of water,

отличающихся углом ориентации выпускного канала относительно проточного. При этом средства целесообразно установить по периметруdiffering in the orientation angle of the outlet channel relative to the flow channel. In this case, it is advisable to install the tools around the perimeter

корпуса компрессора на некотором расстоянии друг от друга в окружном направлении, тогда соударение рабочих лопаток со струями будет происходить не одновременно, в результате чего вибрационная опасность для лопаток уменьшится.the compressor casing at a certain distance from each other in the circumferential direction, then the impact of the working blades with the jets will not occur simultaneously, as a result of which the vibration hazard for the blades will be reduced.

Подвод воды к каждому средству для струйного впрыска воды через коллектор и наличие запорной арматуры дает возможность регулирования общего расхода воды, впрыскиваемой в ступень компрессора, в зависимости от количества включенных средств для впрыска воды.The water supply to each means for water jet injection of water through the collector and the presence of shut-off valves makes it possible to control the total flow rate of water injected into the compressor stage, depending on the number of included means for water injection.

Угол ориентации выпускного канала каждого средства для впрыска воды рассчитывается из условия, что вытекающая из него струя достигает рабочей лопатки следующей ступени на некоторой ее высоте, причем расход воды обеспечивает равномерность распределения воды по поверхности лопатки. Расход воды регулируется с помощью запорной арматуры в зависимости от количества средств для впрыска воды и от диаметра канала. Соотношения The orientation angle of the outlet channel of each means for water injection is calculated from the condition that the jet flowing from it reaches the next stage working blade at a certain height, and the water flow rate ensures uniform distribution of water over the surface of the blade. The water flow rate is controlled by valves, depending on the amount of means for water injection and on the diameter of the channel. The ratio

между глубиной проникновения струй воды в поток воздуха, углом ориентации струи, скоростью воздуха и воды, диаметром струи известны и могут быть рассчитаны, например, по формулам, приведенным в книге «Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей». Авторы: Раушенбах и др. М.,<Машиностроение>, 1964., 526.between the depth of penetration of water jets into the air stream, the angle of the jet orientation, the air and water velocity, and the diameter of the jet are known and can be calculated, for example, using the formulas given in the book “Physical fundamentals of the working process in the combustion chambers of air-jet engines”. Authors: Rauschenbach et al. M., "Mechanical Engineering", 1964., 526.

По расчетам при угле ориентации выпускного канала средства для впрыска воды относительно ориентированного радиально проточного канала меньше 110 градусов вода практически не проникает вглубь потока воздуха, в результате чего снижается кпд компрессора. Максимальная глубина проникновения впрыскиваемой воды в поток воздуха достигается при 180 градусов, то есть перпендикулярно корпусу компрессора. При вытекании струи навстречу потоку воздуха, то есть если угол больше 180 градусов, капли воды будут попадать на рабочие лопатки ступени, разбиваться ими, и не проникнут вглубь потока воздуха.According to calculations, when the orientation angle of the outlet channel of the water injection means relative to the oriented radially flow channel is less than 110 degrees, water practically does not penetrate deep into the air flow, as a result of which the compressor efficiency decreases. The maximum penetration depth of the injected water into the air stream is achieved at 180 degrees, that is, perpendicular to the compressor housing. When the jet flows towards the air stream, that is, if the angle is more than 180 degrees, water droplets will fall on the working blades of the stage, break them, and will not penetrate deep into the air stream.

Поскольку под действием центробежных сил происходит сепарация воды на корпус компрессора, то могут образовываться зоны, где вода отсутствует. Обычно эти зоны расположены в корневых сечениях лопаток. Предлагаемая конструкция компрессора позволяет осуществлять дополнительный впрыск воды в такие зоны из средств впрыска воды, выпускные каналы которых ориентированы на корневые сечения лопаток. При этом удается избежать ввода избыточного количества воды в ступень, промыть поверхность лопаток от отложений и солей и повысить кпд.Since under the action of centrifugal forces water is separated on the compressor housing, zones where water is absent can form. Typically, these zones are located in the root sections of the shoulder blades. The proposed compressor design allows for additional injection of water into such zones from water injection means, the outlet channels of which are oriented to the root sections of the blades. At the same time, it is possible to avoid introducing excess amounts of water into the stage, rinse the surface of the blades from deposits and salts and increase the efficiency.

Полная промывка поверхности лопаток компрессора от отложений и солей повышает кпд компрессора за счет уменьшения аэродинамического сопротивления потоку воздуха.Complete washing of the surface of the compressor blades from deposits and salts increases the efficiency of the compressor by reducing aerodynamic resistance to air flow.

Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами, на которых изображены:The essence of the utility model is illustrated by the following graphic materials, which depict:

Фиг.1 - общий вид компрессора с двумя средствами впрыска воды перед лопаточным аппаратом и с четырьмя средствами впрыска воды в третьей ступени - частный случай реализации предлагаемой полезной модели;Figure 1 - General view of the compressor with two means of water injection in front of the scapula and with four means of water injection in the third stage - a special case of the implementation of the proposed utility model;

Фиг.2 - поперечный разрез А-А компрессора;Figure 2 is a transverse section aa of the compressor;

Фиг.3 - схема размещения средства для впрыска воды в корпусе компрессора;Figure 3 - layout of the means for water injection in the compressor housing;

Фиг.4 - траектории струй по высоте лопаток для частного случая реализации предлагаемой полезной модели при установке четырех средств для впрыска воды в 3 ступень компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4.Figure 4 - the paths of the jets along the height of the blades for a particular case of the implementation of the proposed utility model when installing four means for injecting water into the 3rd stage of the compressor of the gas turbine installation GTK-10-4.

В частном случае реализации компрессор (фиг.1) содержит корпус 1, с размещенным в нем лопаточным аппаратом 2, состоящим из четырех ступеней 3, 4, 5, 6, каждая из которых включает вращающиеся рабочие лопатки 7 и закрепленные на корпусе 1 неподвижные направляющие лопатки 8. По периметру корпуса 1 перед лопаточным аппаратом 2 радиально установлены два средства для впрыска воды 9, 10, а за рабочими лопатками 7 перед направляющими лопатками 8 третьей ступени 5 радиально установлены четыре средства 11, 12, 13, 14 для струйного впрыска воды в поток воздуха (фиг.2). Для этого в корпусе 1 выполнены отверстия напротив каналов, образованных смежными направляющими лопатками 8. Каждое из средств 11, 12, 13, 14 для подачи воды имеет проточный канал 15 и выпускной канал 16. Ось канала 16 расположена для каждого средства 11, 12, 13, 14 под разными углами β в диапазоне от 110 до 180 градусов к оси проточного канала 15 и ориентирована в спутном к потоку воздуха направлении, которое задается смежными направляющими лопатками 8 (фиг.3). Средства 11, 12, 13, 14 устанавливаются внутрь корпуса 1 компрессора (фиг.3) на минимальную величину из условия возможности их размещения, а именно на величину, необходимую для ориентации выпускного канала. В частном случае реализации компрессора в средстве 11 выполнен канал 16 под углом 110 градусов, в средстве 12 - под углом 135 градусов, в средстве 13 - под углом 165 градусов, в средстве 14 - под углом 180 градусов. Каждое из средств 11, 12, 13, 14 соединено с емкостью In the particular case of implementation, the compressor (Fig. 1) comprises a housing 1, with a blade apparatus 2 located therein, consisting of four stages 3, 4, 5, 6, each of which includes rotating working blades 7 and fixed guide vanes fixed to the housing 1 8. Two means for injecting water 9, 10 are radially mounted around the perimeter of the housing 1 in front of the scapular apparatus 2, and four means 11, 12, 13, 14 for jet injection of water into the stream are radially mounted behind the working blades 7 in front of the guide blades 8 of the third stage 5 air (figure 2). To this end, openings are made in the housing 1 opposite the channels formed by adjacent guide vanes 8. Each of the means 11, 12, 13, 14 for supplying water has a flow channel 15 and an outlet channel 16. The axis of the channel 16 is located for each means 11, 12, 13 , 14 at different angles β in the range from 110 to 180 degrees to the axis of the flow channel 15 and is oriented in a direction that is confined to the air flow, which is defined by adjacent guide vanes 8 (Fig. 3). Means 11, 12, 13, 14 are installed inside the compressor housing 1 (Fig. 3) by the minimum value from the condition that they can be placed, namely, by the amount necessary to orient the exhaust channel. In the particular case of the compressor in the tool 11, the channel 16 is made at an angle of 110 degrees, in the tool 12 - at an angle of 135 degrees, in the tool 13 - at an angle of 165 degrees, in the tool 14 - at an angle of 180 degrees. Each of the means 11, 12, 13, 14 is connected to the tank

17 с водой и насосом 18 через коллектор 19 с трубопроводом 20 и запорной арматурой 21 для возможности регулирования расхода воды в зависимости от количества включенных с помощью запорной арматуры 21 средств 11, 12, 13, 14 для обеспечения по существу равномерного распределения воды по высоте рабочих лопаток 7 ступени 6.17 with water and a pump 18 through a manifold 19 with a pipe 20 and shutoff valves 21 for the possibility of regulating the flow of water depending on the number of means 11, 12, 13, 14 included by means of shutoff valves 21 to ensure a substantially uniform distribution of water along the height of the working blades 7 steps 6.

Компрессор работает следующим образом.The compressor operates as follows.

Воздух поступает в корпус 1 компрессора для сжатия (фиг.1). Поток воздуха в каждой ступени 3,4, 5, 6 вначале проходит через рабочие лопатки 7 и затем через направляющие лопатки 8. По трубопроводам 20 (фиг.2) вода подводится к средствам 9, 10, 11, 12, 13, 14. Струи воды, вытекающие из каналов 16, попадают в поток воздуха между направляющими лопатками 8 и движутся вдоль поверхности направляющих лопаток 8. Струи проходят вдоль по потоку воздуха до соударения их с рабочими лопатками 7 следующей ступени 6 компрессора. Вследствие сепарации струй воды на рабочие лопатки 7 и вращения последних осуществляется равномерное распределение воды в окружном направлении. При использовании средств 9, 10, 11, 12, 13, 14 с разными углами ориентации выпускных каналов происходит равномерное распределение воды в целом, по всему потоку воздуха в компрессоре, что значительно повышает кпд. Кроме того, из-за распределения нескольких средств для впрыска воды в одной ступени в разных местах по окружности корпуса компрессора соударение воды с рабочими лопатками происходит менее жестко, в результате чего уменьшается вибрационная опасность их работы.Air enters the compressor housing 1 for compression (FIG. 1). The air flow in each stage 3,4, 5, 6 first passes through the working blades 7 and then through the guide vanes 8. Through pipelines 20 (figure 2) water is supplied to the means 9, 10, 11, 12, 13, 14. The jets water flowing from the channels 16, fall into the air stream between the guide vanes 8 and move along the surface of the guide vanes 8. The jets pass along the air flow until they collide with the working vanes 7 of the next stage 6 of the compressor. Due to the separation of water jets on the blades 7 and the rotation of the latter, the water is distributed uniformly in the circumferential direction. When using means 9, 10, 11, 12, 13, 14 with different orientation angles of the outlet channels, the water is distributed uniformly as a whole, over the entire air flow in the compressor, which significantly increases the efficiency. In addition, due to the distribution of several means for water injection in one stage in different places around the circumference of the compressor casing, the impact of water with the blades is less rigid, as a result of which the vibration hazard of their operation is reduced.

Предлагаемый компрессор имеет большее значение кпд, что обусловлено возможностью равномерного по объему потока воздуха впрыска воды в различные ступени компрессора. Полезная модель сравнительно просто и в короткие сроки может быть реализована в обычно применяемых компрессорах.The proposed compressor has a greater value of efficiency, which is due to the possibility of a uniform volume of air flow of water injection into various stages of the compressor. The utility model is relatively simple and in a short time can be implemented in commonly used compressors.

В соответствии с заявляемой конструкцией на базе компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4 был выполнен рабочий проект In accordance with the claimed design on the basis of the compressor of the gas turbine installation GTK-10-4, a working draft was completed

предлагаемого компрессора. Средства для впрыска воды были установлены в корпус компрессора перед лопаточным аппаратом и перед направляющими лопатками третьей и седьмой ступеней, по 4 средства в каждом случае. Значения углов β были выбраны равными соответственно 110, 135, 165 и 180 градусам. При этом струи воды при прохождении ими расстояния между направляющими лопатками достигали последующих рабочих лопаток равномерно по их высоте. На фиг.4 показаны траектории струй при впрыске воды в третью ступень компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4. Координата Х направлена по направлению движения потока воздуха, координата Y - по высоте лопаток. Траектории струй, вытекающих из средств 11, 12, 13, 14 обозначены на фиг.4 цифрами, соответствующими этим средствам.proposed compressor. Means for water injection were installed in the compressor housing in front of the scapular apparatus and in front of the guide vanes of the third and seventh stages, 4 means in each case. The angles β were chosen equal to 110, 135, 165, and 180 degrees, respectively. At the same time, water jets when they passed the distance between the guide vanes reached the subsequent working vanes uniformly in height. Figure 4 shows the trajectory of the jets during the injection of water into the third stage of the compressor of the gas turbine installation GTK-10-4. X coordinate is directed in the direction of air flow, Y coordinate - along the height of the blades. The paths of the jets arising from the means 11, 12, 13, 14 are indicated in Fig. 4 by numbers corresponding to these means.

В результате использования предлагаемой полезной модели кпд компрессора по сравнению с исходным компрессором, увеличился на 3,2%. При этом полезная мощность и кпд установки ГТК-10-4 возросли на 16% и на 3,5% относительных соответственно.As a result of using the proposed utility model, the efficiency of the compressor compared to the original compressor increased by 3.2%. At the same time, the useful power and efficiency of the GTK-10-4 installation increased by 16% and 3.5% relative, respectively.

Claims (3)

1. Осевой многоступенчатый компрессор, содержащий корпус с размещенным в нем лопаточным аппаратом со ступенями, каждая из которых включает рабочие и направляющие лопатки, по периметру корпуса за рабочими лопатками перед каналами, образованными смежными направляющими лопатками, по меньшей мере, одной ступени радиально установлены не менее чем два средства для струйного впрыска воды в поток воздуха, каждое из которых имеет проточный канал и расположенный под углом от 110 до 180° к нему сообщающийся с ним выпускной канал, ориентированный в спутном к потоку воздуха направлении, проточный канал соединен с емкостью с водой и насосом через коллектор с трубопроводом и запорной арматурой, при этом расход воды и угол ориентации выпускного канала, разный для каждого из средств для впрыска воды, расположенных в одной ступени, в совокупности должны обеспечивать по существу равномерное распределение воды по высоте рабочих лопаток следующей ступени.1. An axial multistage compressor comprising a housing with a spatula placed in it with steps, each of which includes working and guide vanes, along the perimeter of the housing behind the working vanes in front of the channels formed by adjacent guide vanes of at least one stage, at least radially mounted than two means for jet injection of water into the air stream, each of which has a flow channel and located at an angle from 110 to 180 ° to it, the outlet channel communicating with it, oriented in In the direction to the air flow, the flow channel is connected to the tank with water and the pump through a manifold with a pipeline and shutoff valves, while the water flow rate and the orientation angle of the outlet channel, different for each of the water injection means located in one stage, must together to provide a substantially uniform distribution of water along the height of the blades of the next stage. 2. Компрессор по п.1, характеризующийся тем, что средства для впрыска воды установлены и перед лопаточным аппаратом.2. The compressor according to claim 1, characterized in that the means for injecting water are installed in front of the scapular apparatus. 3. Компрессор по п.1 или 2, характеризующийся тем, что средства для струйного впрыска воды установлены в корпусе компрессора таким образом, что они выступают внутрь корпуса на минимальную величину из условия возможности их размещения.
Figure 00000001
3. The compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the means for jet injection of water are installed in the compressor casing in such a way that they protrude into the casing by a minimum amount from the condition of their placement.
Figure 00000001
RU2007143799/22U 2007-11-26 2007-11-26 AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR RU72514U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143799/22U RU72514U1 (en) 2007-11-26 2007-11-26 AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143799/22U RU72514U1 (en) 2007-11-26 2007-11-26 AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU72514U1 true RU72514U1 (en) 2008-04-20

Family

ID=39454300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143799/22U RU72514U1 (en) 2007-11-26 2007-11-26 AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU72514U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524594C1 (en) * 2013-03-12 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Water injection system of axial multistage compressor
RU2647919C1 (en) * 2016-06-20 2018-03-21 Владимир Леонидович Письменный Ramjet engine
RU186516U1 (en) * 2018-10-22 2019-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "Искра-Нефтегаз Компрессор" DEVICE FOR RINSING THE FLOWING PART OF A CENTRIFUGAL COMPRESSOR
RU186513U1 (en) * 2018-10-22 2019-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "Искра-Нефтегаз Компрессор" DEVICE FOR RINSING THE FLOWING PART OF A CENTRIFUGAL COMPRESSOR
RU2757150C1 (en) * 2020-11-03 2021-10-11 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Axial multi-step compressor with water injection into flow part thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524594C1 (en) * 2013-03-12 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Water injection system of axial multistage compressor
RU2647919C1 (en) * 2016-06-20 2018-03-21 Владимир Леонидович Письменный Ramjet engine
RU186516U1 (en) * 2018-10-22 2019-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "Искра-Нефтегаз Компрессор" DEVICE FOR RINSING THE FLOWING PART OF A CENTRIFUGAL COMPRESSOR
RU186513U1 (en) * 2018-10-22 2019-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "Искра-Нефтегаз Компрессор" DEVICE FOR RINSING THE FLOWING PART OF A CENTRIFUGAL COMPRESSOR
RU2757150C1 (en) * 2020-11-03 2021-10-11 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Axial multi-step compressor with water injection into flow part thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101132936B1 (en) System and method for augmenting turbine power output
EP1663505B1 (en) Nozzle and method for washing gas turbine compressors
RU2406841C2 (en) System and method of increasing output of gas turbine engine
AU767021B2 (en) Nozzles for water injection in a turbine engine
US7571735B2 (en) Nozzle for online and offline washing of gas turbine compressors
RU72514U1 (en) AXIAL MULTI-STAGE COMPRESSOR
EP2225445B1 (en) Method for cleaning turbine blades under operation conditions, corresponding turbocharger and turbine
US9776217B2 (en) Centrifugal compressor and washing method
KR101404891B1 (en) Cleaning device of an exhaust gas turbine
US4695224A (en) Centrifugal compressor with injection of a vaporizable liquid
KR20000011137A (en) Power augmentation apparatus and method in gas turbine by wet compression
CN103314186B (en) Turbine cleans
GB2484337A (en) A compressor washing apparatus and associated nozzle for a gas turbine engine
SU1755965A1 (en) Method of washing flow-through section of gas-turbine engine
US20150056066A1 (en) Compressor wash system with spheroids
KR20180122939A (en) Compressor circumferential fluid distribution system
RU144048U1 (en) WATER INJECTION SYSTEM FOR ALL YOUR AIR COMPRESSOR OF A GAS TURBINE ENGINE
RU95764U1 (en) AXIAL COMPRESSOR WITH FINE WATER INJECTION SYSTEM
SU1767205A1 (en) Method of washing gas-air channel of gas-turbine engine
KR20200140451A (en) Steam turbine
RU29097U1 (en) Steam turbine
RU2011153235A (en) TURBOROTORIAL ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20131127