Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В ГТУ малой и средней мощности различных назначений широко используют их пуск электродвигателями постоянного тока с питанием от аккумуляторных батарей.
Для уменьшения размеров пусковых электродвигателей обычно предусматривают их значительную перегрузку. Поэтому во избежание недопустимого перегрева пусковых двигателей число последовательных включений при неудачных пусках ограничивают обычно тремя; перед последующими включениями необходимо в течение 20—30 мин охлаждать их.
В газотурбинной установке ГТУ-15 мощностью 1500 квт завода «Экономайзер» предусмотрено охлаждение пускового электродвигателя сжатым воздухом, отбираемым из компрессора. В основном отбираемый воздух используют для охлаждения турбины. Для этого его пропускают через теплообменник, охлаждаемый циркуляционной водой, а затем подают к турбине
с температурой несколько выше атмосферной. По отдельному трубопроводу воздух после теплообменника поступает также на охлаждение пускового двигателя.
Рабочее число оборотов пускового электродвигателя соответствует обычно числу оборотов вала турбокомпрессора в момент начала самостоятельной работы ГТУ (порядка 30—40% номинальных чисел оборотов ГТУ), поэтому во избежание недопустимого превышения чисел оборотов пускового двигателя между ними и ГТУ устанавливают разобщительные муфты обгонного типа. Однако в ряде установок применяют пусковые двигатели,, рассчитанные на длительную работу при числе оборотов, соответствующем работе турбокомпрессора под нагрузкой. При этом пусковой двигатель жестко соединен с турбокомпрессором и вращается вхолостую на протяжении всего периода работы ГТУ> Так, в ГТУ мощностью 10 000 кет фирмы Эшер — Висс, установленной на Каширской ГРЭС, пусковой электродвигатель мощностью 370 кет связан жесткой муфтой с валом генератора. Вращаясь вхолостую при 3000 об/мин, он потребляет механическую мощность всего в 5 кет. Во избежание износа щеток пускового двигателя в ГТУ фирмы Броун — Бовери и ряда других фирм предусмотрено специальное устройство для подъема щеток при помощи маленького электродвигателя с редуктором; после того как пусковой двигатель начнет работать в генераторном режиме, этот электродвигатель автоматически включается и поднимает щеткодержатель.
Электродвигатели постоянного тока с питанием от аккумуляторных батарей рассчитаны на напряжение 12—24 и 110 в. При мощности пускового двигателя до 10—15 кет используют аккумуляторную батарею автомобильного типа напряжением 12 или.
24 в; при большей мощности двигателя — напряжением 110 в. Электрические системы зажигания и регулирования также получают питание от аккумуляторных батарей. Для обеспечения надежной работы этих систем в период пуска, когда напряжение на клеммах батареи падает, питание к ним подводят от отдельных батарей меньшей емкости. Так, в передвижной ГТУ мощностью 250 ква фирмы Остин имеются две группы аккумуляторных батарей напряжением 24 в, емкостью 100 а-ч для пуска и
25 а-ч для системы регулирования. В автономной стационарной газотурбинной станции мощностью 3000 кет с двигателем «Протей» фирмы Бристоль — Сиддли также имеется две группы батарей: одна напряжением HO в питает пусковой электродвигатель и вспомогательные насосы, другая напряжением 24 в служит для приборов зажигания и системы регулирования.
Аккумуляторные батареи заряжают различными методами: непосредственно главным генератором через понижающий трансформатор и выпрямитель, отдельным генератором постоянного тока с приводом от турбокомпрессора, вспомогательным; 398
генератором с приводом от двигателя внутреннего сгорания. При применении двигателя внутреннего сгорания допускается зарядка батарей после многократных неудачных пусков.
В качестве пусковых электродвигателей можно использовать не только двигатели целевого назначения, но и приводные электромашины постоянного тока (в блокированных схемах при отсутствии свободной силовой турбины). Широкое применение получил в стационарных ГТУ пуск от возбудителей генераторов, а в локомотивных и транспортабельных установках — от главных генераторов постоянного тока. При наличии отдельного-генератора постоянного тока для зарядки аккумуляторных батарей он может быть использован как пусковой электродвигатель. В авиационных ГТУ иногда для сокращения массы в одном агрегате комбинируют стартер и генератор. Так как оптимальные режимы работы этих машин лежат при различных числах оборотов, в редукторе, соединяющем стартер-генератор с валом турбокомпрессора, предусматривают две передачи, переключающиеся автоматически в зависимости от режима работы этого, агрегата.
В момент трогания с места пускового электродвигателя величина тока в 2,5—3 раза превышает его номинальное значение и вся электросистема должна быть рассчитана на максимальную величину тока.
Пневматические двигатели. Пуск сжатым воздухом нашел применение в авиационных, транспортных и стационарных ГТУ. Сжатый воздух для пуска может быть получен или непосредственно от какого-нибудь компрессора с внешним приводом,, включаемым в период пуска ГТУ, или из емкостей (баллонов), где воздух аккумулируется заблаговременно. Использование сжатого воздуха от компрессора применяют в основном для пусйа авиационных ГТУ. Таким источником может быть ГТУ малой мощности с отбором избытка воздуха за ее компрессором. Сжатый воздух используют в отдельной пусковой воздушной турбине или подают непосредственно к лопаткам компрессорной турбины ГТУ. Аналогичный метод пуска принят и в судовых ГТУ «Протей» мощностью 4250 л. с. фирмы Бристоль — Сиддли„ смонтированных на борту патрульного катера [59]. Воздух для пуска подается от двух ГТУ 1S/60 фирмы Ровер, основное назначение которых — привод бортового электрогенератора мощностью 40 ква. В момент пуска ГТУ разгружают от электрической нагрузки и подают воздух из диффузора компрессора к воздушному стартеру основных двигателей. Диффузор компрессора выполняется регулируемым. Такой пуск представляет собой по сути пневматическую трансмиссию от пускового двигателя к валу ГТУ. Мощность пускового двигателя при этом должна быть даже больше, чем при непосредственном приводе ротора турбокомпрессора в связи с низким к. п. д. подобной трансмиссии.