Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
399
В судовых и стационарных ГТУ значительно большее распространение нашел пуск с помощью аккумулированного воздуха при высоком давлении из баллонов с последующим использованием его в пусковом пневматическом двигателе. При этом варианте пуска для привода поршневого компрессора, работающего длительное время, нужен двигатель небольшой мощности. Давление воздуха в баллонах достигает 200 ат; такой уровень является оптимальным для судовых установок, так как он обеспечивает наименьшую массу и объем баллонов при заданной величине накопленной энергии. При большем давлении масса возрастает из-за большей толщины стенок, при меньшем давлении вследствие увеличения объема баллона. В стационарных
Рис. 293. Пневматический пусковой двигатель объемного типа ГТУ G-6 компании AEI
ГТУ из технико-экономических соображений устанавливают оптимальный уровень давления порядка 50 ат.
Пневматический двигатель объемного типа применен в корабельной ГТУ G-6 мощностью 7500 л. с. компании AEI. Он представляет собой плунжерный двигатель револьверного типа с наклонной шайбой (рис. 293). Основное назначение его — двигатель для торпеды. Для пуска ГТУ используют шесть таких двигателей. Их располагают по окружности и соединяют с общим зубчатым колесом, связанным через обгонную муфту с валом компрессора. Воздух хранится в баллонах под давлением 210—280 ат; к пусковым двигателям он подается редуцированным до 42 ат. При этом каждый двигатель развивает 43 л. с. при 4000 об!мин (шесть двигателей — 258 л. с.). Двигатели поддерживают эту мощность до тех пор, пока давление в баллонах не упадет ниже 32 ат. Продолжительность работы двигателей в период пуска 20 сек; на каждый пуск расходуется около 30 Mz воздуха. Зажигание в камерах сгорания производится от магне-
400
то, приводимого в действие от шестерни одного из двигателей. Эта' система в сочетании с ручным топливным насосом обеспечивает пуск установки при отсутствии электроэнергии.
В ГТУ мощностью 8000—12 000 кет фирмы СТАЛ на базе турбореактивного двигателя Пратт-Уитни также применен пневматический пуск воздухом из баллонов [107]. При пуске воздух редуцируется до 12 ат и поступает к пусковой воздушной турбине. Баллоны заполняются 2 ч; энергии воздуха достаточно Для двух последовательных пусков. Продолжительность работы пусковой турбины 30 сек, время выхода установки на полную мощность 2 мин. Следует отметить, что данная ГТУ предназначена для автономной работы в отдельном боксе без обслуживающего персонала и все операции по ее пуску полностью автоматизированы. График несения пиковой нагрузки предусматривает двухкратный пуск установки в течение суток.
Воздушной турбиной приводят в действие также замкнутую ГТУ мощностью 10 000 л. с. фирмы Эшер — Висс, предназначенную для кораблей военно-морского флота. Источником сжатого воздуха служит вспомогательный компрессор для подкачки воздуха в цикл, приводимый в движение электродвигателем. Использование воздушной турбины в данном случае вызывается компоновочными соображениями и не связано с сокращением пусковой мощности.
Иное конструктивное решение воздушного пуска реализовано в ГТУ Т-400 мощностью 400 л. с. фирмы Солар. Установка служит для привода судового аварийного генератора; время выхода на режим холостого хода из холодного состояния равно 10 сек. Столь быстрый пуск осуществляется при помощи пневматической системы. Воздух содержится в баллоне под давлением 210 ат. Емкость баллона допускает пять последовательных пусков. После дроссельного клапана воздух под давлением 28 ат поступает к соплам перед второй ступенью турбины. Разгон ротора производится до 55% номинального числа оборотов.
В ГТУ мощностью 10 000 и 40 000 кет, выпускаемых фирмой СТАЛ, применена воздушно-инжекторная система пуска, принцип работы которой заключается в следующем: поршневой
компрессор с приводом от электродвигателя небольшой мощности подает воздух под высоким давлением в баллоны, откуда в период пуска через редукционный клапан воздух поступает к соплам инжектора, встроенного во входной патрубок компрессора. Пройдя через инжектор, воздух попадает в компрессор, раскручивает его, затем идет в камеру сгорания, подогревается там и расширяется в турбинах. При таком способе пуска камеры сгорания сразу же снабжаются воздухом, а турбины создают избыточную мощность. При воздушном пуске предусматривается впрыск в камеру сгорания весьма высококачественного топлива с момента начала подачи воздуха, благодаря чему количество
26 Заказ 10G3 401
подведенной извне энергии сводится к минимуму. Разгон машины производится всего за 30—40 сек — за это время турбокомпрессоры набирают необходимое для самостоятельной работы число оборотов. Подобная система пуска не требует больших электрических мощностей и обеспечивает автономность работы установки. Так, для пуска установки мощностью 40 000 квт из «холодного» состояния достаточна мощность дизель-генератора, равная 210 квт, причем этот генератор питает также все пусковые масляные и топливные насосы. Для установки мощностью 10 000 квт необходимая мощность дизель-генератора составляет 55 квт.
