用于機車的渦輪機裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及以液化天然氣運行的機車氣體渦輪發動機。氣體渦輪機裝置包括三個壓力軸。高壓軸布置在低壓軸和中壓軸的上方。具有入口管道的低壓壓縮機安裝在低壓軸上并且通過軸連接至低壓渦輪機并且通過利用通道的氣體連接件而連接至中壓渦輪機；中壓渦輪機安裝在中壓軸上并且通過軸連接至第一同步牽引發電機并且通過通道連接至中間燃燒室；高壓壓縮機安裝在高壓軸上并且通過軸連接至高壓渦輪機且通過通道連接至主燃燒室。低壓壓縮機裝配有由單元驅動的旋轉引導葉片，旁通閥安裝在交互冷卻器上，通過通道連接至高壓渦輪機的主燃燒室位于再生熱交換器中，高壓壓縮機通過軸和減速齒輪連接至啟動器，并且高壓渦輪機通過軸連接至第二同步牽引發電機，以使氣體渦輪機裝置能夠在沒有負載下和在僅來自高壓閥的輕負載下運行。本發明專利技術的技術結果是顯著地降低氣體渦輪機裝置在沒有負載或輕負載下的燃料消耗，以及消除了對于機車上的輔助柴油發動機的需要。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于機車的渦輪機裝置
本專利技術大體涉及用于軌道運輸的發動機，特別地涉及以液化天然氣、氣體渦輪燃料以及重等級的油燃料運行的機車氣體渦輪發動機，并且具體地涉及氣體渦輪裝置的軸之間以及氣體渦輪裝置與機車的異步牽引發動機之間的功率傳遞。
技術介紹
用于氣體渦輪發動機機車-貨運Gl類型和客運GPl類型-的氣體渦輪發動機GT3, 5是已知的，其包括12級軸向流壓縮機、6區段燃燒室、4級軸向流渦輪機，并且通過減速齒輪連接至三個牽引DC發電機。由于低的氣體功率循環參數，該發動機的效率是18.3%(參見:Voronkov L.A., Zarhe S.Μ.,等的“Domestic Gas-Turbine Engine Locomotive (家用氣體潤輪發動機機車)”(俄羅斯)，Machinostroyenie出版社,莫斯科,1971, p45_52)。由于簡單的單軸構造(這對于該發動機是不利的)的使用，在沒有負載下的燃料消耗是在滿功率下的燃料消耗的0.35。在發動機操作過程中空載的分時(time share)是0.45 - 0.52，這導致與柴油機車相比用于運輸操作措施的特定燃料消耗增加2.5倍。此外，該氣體渦輪發動機機車裝配有設置成用于啟動氣體渦輪發動機和實現轉軌(shunting)操作目的輔助柴油發動機。用于氣體渦輪發動機機車的氣體渦輪發動機NK-361是已知的，其根據具有自由功率渦輪機的雙軸構造而制成。這種構造的使用使得能夠提高循環氣體功率參數并且以25.3%的等級實現發動機效率(參見:“The first gas-turbine engine locomotive in theworld that runs on liquefied natural gas (世界上第一部以液化天然氣運行的氣體潤輪發動機機車)”(俄羅斯)“AutoGazComplex” 雜志 N0.3 (45)，2009)。該發動機是不利的，因為現代柴油發電機機車在沒有負載下的燃料消耗是在滿功率下的0.015，而該發動機的空載燃料消耗與滿功率燃料消耗相比保持在0.268的等級。此夕卜，該氣體渦輪發動機機車裝配有設置成用于啟動氣體渦輪發動機和實現轉軌操作目的輔助柴油發動機。已知其中氣體渦輪發動機根據具有自由能量渦輪機的雙軸構造來制造的機車功率單元。該氣體渦輪發動機包括由通過氣體路徑與低壓自由功率渦輪機連接的中高壓渦輪機驅動的低高壓壓縮機。本專利技術的實質是改進功率單元的啟動并且增加其成本效率(俄羅斯專利 N0.2308383 C I, IPCB60K5/00，2007)。該構造具有與先前構造相同的缺點，S卩，高的空載燃料消耗以及設置在氣體渦輪發動機機車中的輔助柴油發電機的存在。根據具有自由中壓渦輪機的構造制造的被當作原型的用于機車的氣體渦輪機功率單元是已知的。為了提高該功率單元的效率，該構造在壓縮機之間提供空氣冷卻并且通過利用來自低壓渦輪機的廢氣而在燃燒室之前加熱壓縮空氣。功率單元制成兩個低高壓發動機并且具有再發生器中的空氣的中間冷卻與加熱。高壓發動機布置在低壓發動機的上方。第二燃燒室設置在高壓渦輪機與中壓渦輪機之間。功率單元的該構造使得能夠實現42- 45% 等級的效率(美國專利 N0.3457877 (A), IPCB61C5/00,1969)。該氣體渦輪機功率單元的缺點在于沒有負載下的燃料消耗仍保持是高的，等于滿功率下的燃料消耗的0.15，這相比于柴油機車大100倍。低負載下的燃料消耗也保持是高的，并且輔助柴油發電機設置為在沒有操作人員的情況下移動氣體渦輪發動機機車并且對輔助負載供應電能，這需要用于安裝的空間、機車中的第二燃料的可得性以及用于維護的額外花費。
技術實現思路
本專利技術的技術效果是:顯著降低了在沒有負載或在低氣體渦輪機裝置負載下的燃料消耗，這顯著降低了用于運輸操作措施的特定燃料消耗并且使其更接近柴油機車的性能；由于使用提出的氣體渦輪機裝置而消除了輔助柴油發電機或高容量累積器。所有這些使得能夠減小機車的尺寸、重量、軸負載以及操作花費。所述技術效果由于機車氣體渦輪機裝置包括三個壓力軸的事實而實現，其中高壓軸布置在低壓與中壓軸的上方；低壓軸設置有低壓壓縮機，該低壓壓縮機具有入口適配件并且通過軸連接至低壓渦輪機且通過氣體連接件連接至中壓渦輪機；中壓軸設置有中壓渦輪機，該中壓渦輪機通過軸連接至第一同步牽引發電機并且通過通道連接至中間燃燒室；高壓軸設置有高壓壓縮機，該高壓壓縮機通過軸連接至高壓渦輪機并且通過通道連接至主燃燒室；中間冷卻器布置在低壓壓縮機與高壓壓縮機之間并且通過通道連接至這些壓縮機；再生熱交換器布置在高壓壓縮機與高壓渦輪機之間并且設置有排氣適配件且通過通道連接至低壓渦輪機和高壓壓縮機，所述熱交換器設置有用于加熱燃料的熱交換器；低壓壓縮機設置有由滑輪驅動的旋轉入口引導設備；旁通閥安裝在中間冷卻器上；主燃燒室布置在通過通道連接至高壓渦輪機的再生熱交換器中；高壓壓縮機通過軸和減速齒輪連接至啟動器；并且高壓渦輪機通過軸連接至第二同步牽引發動機，以使氣體渦輪機裝置能夠在沒有負載下或者在僅來自高壓軸的低負載下操作。【附圖說明】圖1示出了提出的用于機車的氣體渦輪機裝置的構造；圖2、圖3示出了安裝在擺動件上的同步牽引發電機與異步牽引發動機之間的連接的單個圖示；圖4示出了氣體渦輪機裝置效率如何根據從單元獲取的相對功率而改變。【具體實施方式】用于機車的氣體渦輪裝置(圖1)包括三個壓力軸，它們中的一個布置在其他兩個的上方。低壓軸I與中壓軸2共軸布置并且布置在高壓軸3的下方。低壓軸I包括低壓壓縮機4，低壓壓縮機具有入口適配件5和由滑輪(block) 7驅動的旋轉入口引導設備6。低壓壓縮機4通過軸8連接至低壓渦輪機9并且通過經由通道10的氣體連接件連接至中壓渦輪機11。中壓軸2包括通過軸12連接至第一同步牽引發電機13并且通過通道14連接至中間燃燒室15的中壓渦輪機11。高壓軸3包括高壓壓縮機16，該高壓壓縮機通過軸17連接至高壓渦輪機18、通過軸19連接至第二同步牽引發電機20、通過軸21和減速齒輪(未示出)連接至啟動器22。高壓渦輪機18通過通道23連接至中間燃燒室15，該中間燃燒室通過通道14連接至中壓渦輪機11。具有旁通閥25的中間冷卻器24布置在低壓壓縮機4與高壓壓縮機16之間。低壓壓縮機4通過通道26連接至中間冷卻器24，并且冷卻器24通過通道27連接至高壓壓縮機16。再生熱交換器28與布置于其中的燃燒室29和用于燃料加熱的熱交換器30 —起布置在高壓壓縮機16與高壓渦輪機18之間。燃燒室29通過通道31連接至高壓渦輪機18。高壓壓縮機16通過通道32連接至再生熱交換器28。氣體渦輪機裝置設置有微處理器裝置(未示出)，該微處理器裝置控制啟動氣體渦輪機裝置、將負載施加給同步牽引發電機13和20、通過作用在燃料計量裝置33和34上而將燃料供給燃燒室15和29的過程，并且如果必要的話通過以下方式關閉低壓軸1:通過滑輪7關閉入口引導設備6并且通過將旁通閥25打開到中間冷卻器24中而將進氣口從共用進氣室(未示出)打開到高壓壓縮機16中。低壓渦輪機9通過通道35連接至具有安裝于其上的排氣適配件36的再生熱交換器28。同步牽引發電機13和2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于機車的氣體渦輪機裝置，包括三個壓力軸，其中，高壓軸布置在低壓軸和中壓軸的上方；低壓軸設置有低壓壓縮機，所述低壓壓縮機具有入口適配件并且通過軸連接至低壓渦輪機且通過氣體連接件連接至中壓渦輪機；中壓軸設置有中壓渦輪機，所述中壓渦輪機通過軸連接至第一同步牽引發電機并且通過通道連接至中間燃燒室；高壓軸設置有高壓壓縮機，所述高壓壓縮機通過軸連接至高壓渦輪機并且通過通道連接至主燃燒室；中間冷卻器布置在所述低壓壓縮機與所述高壓壓縮機之間并且通過通道連接至所述低壓壓縮機與所述高壓壓縮機；再生熱交換器布置在所述高壓壓縮機與所述高壓渦輪機之間，并且所述再生熱交換器設置有排氣適配件且通過通道連接至低壓渦輪機和所述高壓壓縮機，所述熱交換器設置有用于加熱燃料的熱交換器，其特征在于，所述低壓壓縮機設置有由滑輪驅動的旋轉入口引導設備；旁通閥安裝在中間冷卻器上；所述主燃燒室布置在通過通道連接至所述高壓渦輪機的所述再生熱交換器中；所述高壓壓縮機通過軸和減速齒輪連接至啟動器；并且所述高壓渦輪機通過軸連接至第二同步牽引發電機，以使所述氣體渦輪機裝置能夠在沒有負載或者在僅有來自所述高壓軸的低負載下操作。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.07.07 RU 20111276651.一種用于機車的氣體渦輪機裝置，包括三個壓力軸，其中，高壓軸布置在低壓軸和中壓軸的上方；低壓軸設置有低壓壓縮機，所述低壓壓縮機具有入口適配件并且通過軸連接至低壓渦輪機且通過氣體連接件連接至中壓渦輪機；中壓軸設置有中壓渦輪機，所述中壓渦輪機通過軸連接至第一同步牽引發電機并且通過通道連接至中間燃燒室；高壓軸設置有高壓壓縮機，所述高壓壓縮機通過軸連接至高壓渦輪機并且通過通道連接至主燃燒室；中間冷卻器布置在所述低壓壓縮機與所述高壓壓縮機之間并且通過通道連接至所述低壓壓縮機與所述高壓壓縮機；再生熱交換器布置在所述高壓壓縮機與所述高壓渦輪機之間，并且所述再生熱交換器設置有排氣適配件且通過通道連接至低壓渦輪機和所述高壓壓縮機，所述熱交換器設置有用于加熱燃料的熱交換器，其特征在于，所述低壓壓縮機設置有由滑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：愛德華·伊萬諾維奇·涅斯捷羅夫，瓦列里·斯邁諾維奇·科索夫，弗拉迪米爾·費奧多羅維奇·魯堅科，尹戈爾·瓦連京諾維奇·薩佐諾夫，
申請(專利權)人：俄羅斯鐵路開放式股份公司，
類型：
國別省市：