Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Применение описанного выше метода реверсирования, или ему подобного представляется очень заманчивым. Так, конструкторы фирмы Дженерал—Электрик, имеющие опыт в морском газотурбостроении, считают этот метод наиболее перспективным для будущих ГТУ транспортного флота. Однако до. настоящего времени в практике мирового газотурбостроения не создано ни одной жизнеспособной конструкции реверсивной турбины. Имеются установки со свободно-поршневым генератором газа, где температура перед турбиной заднего хода относительно невелика.
Электропривод. Реверсирование с помощью электропривода постоянного или переменного тока уже много лет используют в судовой практике. Наряду с простотой реверсирования, гиб-' костью управления и обеспечением 100%-ной мощности на заднем ходу электропривод имеет большую массу, значительные габариты и низкий к. п. д. Газотурбинные установки в сочетании с электроприводом использовались в транспортном флоте (ГТУ мощностью 1200 л. с. фирмы Бритиш Томпсон Хаустон) на танкере Аурис и в военно-морском флоте (ГТУ EL-60 мощностью 6500 л. с. фирмы Инглиш Электрик); ГТУ мощностью 6500 л. с. предназначалась для фрегата «Хоттам», но прошла только бе-' реговые испытания. Нужно при этом отметить, что тип транс-миссии обеих установок был предопределен заданием, так как обе ГТУ монтировались на судах вместо ранее установленных двигателей с электропередачей.
При работе ГТУ с электроприводом необходимо учитывать возможность внезапного сброса нагрузки с генератора при повреждении электрической схемы. Поэтому, если генератор приводится в движение от свободной силовой турбины, должны быть предусмотрены устройства, предотвращающие разгон турбины при сбросе нагрузки. Таким устройством в турбине Бритиш Томпсон Хаустон служит байпасный клапан, перепускающий газ непосредственно из входного патрубка в выпускной патрубок силовой турбины. В турбине Инглиш Электрик для этого установлен клапан на трубопроводе подвода воздуха к отдельной камере сгорания силовой турбины; при сбросе нагрузки часть воздуха из трубопровода выпускают через клапан в атмосферу. Конструктивное оформление подобного решения в последней установке проще, чем в любой другой, так как в ней принята параллельная схема включения турбин, и к силовой турбине подается только 7з общего расхода воздуха, сжатого в компрессоре (всего
18 из 58 кг/сек); кроме того, заслонка выполнена не на газовой, а на воздушной магистрали, поэтому температура среды, сечение трубопровода и размеры клапана невелики.
В разрабатываемых ныне проектах транспортных судов с газотурбинными установками электротрансмиссию применяют только в том случае, если машинное отделение расположено в носовой части судна и механическая передача на винт усложнена. Такого типа трансмиссия спроектирована для торгового американского судна PD-108 с ГТУ мощностью 20 000 л. с. фирмы Пратт Уитни. Если эту же установку используют для кормового машинного отделения, применяется механическая трансмиссия с винтом регулируемого шага [2].
Винт регулируемого шага. Обеспечение заднего хода с помощью винта регулируемого шага (ВРШ)—один из наиболее удобных и целесообразных способов реверсирования. Преимуществом ВРШ перед обычными винтами является не только возможность реверсирования, но и установка оптимального угла на промежуточных нагрузках. Последнее важно при применении в качестве двигателя одновальной ГТУ, хотя в этом случае может понадобиться дополнительная гидропередача для согласования характеристик ГТУ и винта (такая трансмиссия принята па эскортных кораблях ФРГ класса «Кельн»),
При применении свободной силовой турбины изменение шага винта на частичных нагрузках не дает особых преимуществ, так как характеристики турбины и винта постоянного шага согласуются.
Весьма важным свойством ВРШ является использование на заднем ходу 100% мощности. Недостатки ВРШ — сложность конструкции, меньшая прочность, пониженный к. п. д., сложность доступа к механизму изменения шага, расположенному в ступице, и очень высокая стоимость — в 10 и более раз превышающая стоимость винта постоянного шага.
Обычно реверсирование ВРШ выполняется через нулевое положение лопастей; при этом сопротивление, создаваемое винтом, падает до нуля. Исходя из этого, в ГТУ со свободными силовыми турбинами целесообразно во избежание недопустимого разгона турбин производить реверсирование через флюгерное (мельничное) положение лопастей. При такой схеме лопасти можно выполнить более широкими и с лучшими кавитационными характеристиками.
В практике судового газотурбостроения встречаются оба варианта поворота лопастей. Так, канонерская лодка «Серый гусь» с ГТУ RM-60 фирмы Роллс-Ройс мощностью 5400 л. с. снабжена ВРШ с реверсированием через флюгерное положение.
На судне «Джон Сержант» с ГТУ фирмы ДЖИИ мощностью С000 л. с. предусмотрен поворот лопастей винта через нулевое
5 а
положение. Во избежание разгона турбины при нулевом положении лопастей на редукторе установлен фрикционный тормоз с гидравлическим приводом. При реверсировании подачу топлива в камеры снижают до минимума, но из-за аккумулирующей способности регенератора мощность турбины низкого давления (ТНД) все же остается слишком большой; поэтому при аварийном реверсировании для сокращения времени предусмотрено травление сжатого воздуха за компрессором в атмосферу.
