Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
При применении гидромуфты не только не сокращается потребная мощность пускового двигателя, но даже повышается из-за потерь в муфте. Существенное снижение мощности пускового двигателя внутреннего сгорания или асинхронного электродвигателя может быть получено при применении гидродинамиче-
410
ского трансформатора, который обеспечивает бесступенчатое изменение передаточного отношения между насосным и турбинным колесами. Число оборотов турбинного колеса в современных трансформаторах может превышать число оборотов насосного колеса более чем в 1,5 раза—-этим устраняется повышающая зубчатая передача между пусковым двигателем внутреннего сгорания и ГТУ.
Во ВНИИМЕТМАШе спроектирован подобный гидротрансформатор (гидромультипликатор) применительно к ГТУ-4 Ка-
лужского завода для энергопоезда. Благоприятные характеристики трансформатора позволили существенно сократить мощность пускового двигателя и использовать для этого автомобильный двигатель ГАЗ-13 мощностью 185 л. с. Аналогичный гидротрансформатор разработан и для стационарного варианта ГТУ с пуском от асинхронного электродвигателя, мощность которого в этом случае только на 15—18% превышает мощность, необходимую для пуска.’Гидротрансформатор (рис. 299) имеет насосное колесо 7, соединенное с валом пускового двигателя. Турбинное колесо 2 через зубчатую муфту 5 соединено с ротором 4 ГТУ. При пуске установки масло из магистрали подается в муфту через вал 9 направляющего аппарата 8, а также через штуцер 3
411
в цилиндр 6. Под давлением масла поршень сжимает пружину и вводит в зацепление зубчатую муфту 5. При этом включается валоповоротное устройство 1, чем облегчается соединение валов зубчатой муфты. Далее приводится в действие пусковой двигатель и дальнейший процесс набора чисел оборотов ГТУ происходит автоматически по характеристике трансформатора. После того как начнет самостоятельно работать турбокомпрессор, подача масла в цилиндр 6 прекращается и муфта 5 разобщается; гидротрансформатор не допускает повышения числа оборотов пускового двигателя при снятии нагрузки.
Гидромуфты между пусковыми двигателями внутреннего сгорания и газотурбинными установками применяют в ряде зарубежных энергопоездов. Так, ГТУ мощностью 5500 кет энергопоезда фирмы Кларк пускается через гидромуфту дизельным двигателем мощностью 160 л. с.
Ручной пуск. В ряде ГТУ малой мощности, предназначенных для автономной работы, отсутствуют внешние источники энергии, и их пуск осуществляется вручную. Предельная мощность ГТУ с ручным пуском обычно не превышает 100 л. с., однако имеются сведения, что в двигателях мощностью 250 л. с. фирмы Стандарт Мотор и в двигателях мощностью 300—400 л. с. фирмы Турбо-мека наряду с электрическим предусматривается и ручной пуск.
Ротор турбокомпрессора раскручивают пусковой рукояткой, соединенной с ротором цепной или шестеренчатой повышающей передачей. В двигателе 1S/60 мощностью 60 л. с. фирмы Ровер привод осуществляется цепной передачей, а затем шестеренчатой, которая, в свою очередь, присоединяется к приводу масляного насоса. Общее передаточное отношение 100 : 1 (номинальное число оборотов вала турбокомпрессора 46 000 в минуту). Передаточное отношение между валом рукоятки и ротором турбокомпрессора в двигателях фирмы Турбомека составляет 80 : 1 (Праб = 35 000 об/мин).
Пуск двигателя ГПЖН мощностью 40 л. с. завода «Экономайзер» производится двумя рукоятками, связанными велосипедной цепью с шестеренчатым приводом вспомогательных механизмов. При пуске ротору сообщается 10 000 — 11 000 об/мин, т. е. около четверти полных чисел оборотов. Двигатель «Марс» мощностью 80 л. с. фирмы Солар пускают два человека вследствие высоких чисел оборотов холостого хода.
Фирма Бадворт в двигателе «Брилл Марк 1» мощностью 45—60 л. с. также использует ручной пуск шестеренчатым приводом. Отличительной особенностью этого двигателя является необычная система зажигания. При пуске двигателя открывается легкосъемная пробка на камере сгорания. Когда ротор приобретает необходимое число оборотов, включается подача топлива к испарительным форсункам низкого давления и в отверстие 412
из-под пробки вводится зажженный факел. Топливо воспламеняется, и пробка быстро устанавливается на место (она крепится многозаходной резьбой). После этого двигатель самостоятельно выходит на режим холостого хода примерно при 8000 об/мин ('Прав = 40 000 об/мин). Ручной пуск двигателя облегчен благодаря тому, что ротор раскручивается при снятой пробке, т. е. при отсутствии противодавления за компрессором. В первом .двигателе этого типа была применена топливная система высокого давления и электрическое зажигание, но тем не менее предусматривалась такая же пробка на камере сгорания. Вал рукоятки соединен с выходным валом двигателя роликовой цепью. Передаточные отношения в звеньях: в цепной передаче— около 3, в главном редукторе — 25; общее отношение — около 75.
Чтобы уменьшить пусковую мощность в ГТУ с ручным пуском, между двигателем и приводным механизмом устанавливают муфты сцепления. На рис. 63 показана ГТУ T-16 мощностью 80—100 л. с. фирмы Дейтц с клиноременной передачей к генератору [77, 86]. Большое трение в этой передаче затрудняет ручной пуск, поэтому в ведущем шкиве предусмотрена фрикционная муфта, включаемая вручную. В дальнейшем намечена замена клиновых ремней на зубчатые, а муфты с ручным включением на центробежную автоматическую муфту. При непосредственном соединении генератора с двигателем через эластичную муфту и применении в генераторе подшипников качения необходимость в разобщительной муфте отпадает. Так как описываемый двигатель имеет хорошую аэродинамику проточной части и в нем применены только подшипники качения, ручной пуск возможен даже при низкой температуре окружающей среды. В отличие от ранее описанных приводов, в данном двигателе нет непосредственного соединения рукоятки с ротором. Рукоятка раскручивает инерционный стартер, который затем соединяется с ротором. Характерной особенностью двигателя является оригинальная система зажигания, не требующая внешних источников электроэнергии (в большинстве установок в период пуска приводится во вращение динамомашина или магнето, подающие электроэнергию к свечам). В ГТУ T-16 в камеру сгорания на специальном держателе вводят ручной запал в виде фрикционной головки, которая при трении раскаляется и горит 20 сек. Другой вариант зажигания — пиропатронами, которые вставляются в верхнюю головку камеры. Число оборотов холостого хода 10 000 в минуту, при полной нагрузке — 50 000 в минуту. Набор полной электрической нагрузки при ручном пуске составляет 60 сек, при пуске сжатым воздухом — 20 сёк.
