Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Очевидно, снабжать судовые ГТУ фильтрами для борьбы с промышленными загрязнениями все же нецелесообразно, так как необходимость в очистке воздуха возникает эпизодически, а создаваемые фильтрами сопротивления постоянно снижают мощность и экономичность ГТУ. Поэтому приходится мириться с возможностью загрязнений при работе установок в портах, доках и при прохождении судна по рекам. Однако необходимо по возможности исключить попадания воздуха от близлежащих источников загрязнения следующими мероприятиями:
1. Желательно, чтобы воздух в компрессор поступал из отдельного канала. Иногда из-за компоновочных затруднений входной трубопровод ГТУ совмещают с приемными патрубками дизельных двигателей, предусматривая поворотную заслонку в месте их соединения; при этом из-за неплотности заслонки возможен подсос воздуха в компрессор через масляные фильтры дизеля, что загрязняет лопатки маслом (ГТУ фирмы Аллен мощностью 500 квт).
2. Желательно, чтобы выход газа из турбины был выполнен в виде отдельного канала, который не должен быть совмещен с дымоходами котлов и выпускными трубами дизельных двигателей. Из-за неплотностей в заслонках при выключенной ГТУ и работающем котле или дизеле не исключается возможность попадания продуктов сгорания в тракт ГТУ — в турбину и далее через камеры сгорания в компрессор; при этом кроме загрязнений может наблюдаться коррозия турбинных дисков и элемен-
69
тов компрессора из-за наличия серного ангидрида в дымовых газах.
3. Следует исключить попадание в компрессор воздуха из вытяжных и вентиляционных труб масляных цистерн, машинного отделения, камбуза, аккумуляторного помещения и т. п. Необходимо также исключить подсос дымовых и выпускных газов от других энергоустановок данного судна.
4. Место швартовки вспомогательных судов (танкеров, лихтеров и др.) должно быть удалено от всаса ГТУ таким образом, чтобы дым от этих судов не попадал в компрессор (это требование в первую очередь относится к газотурбогенераторам).
Соли могут отлагаться не только в проточной части компрессора, но и на соплах турбины высокого давления, вызывая коррозию металла. Так, при испытаниях двигателя «Протей» были обнаружены отложения солей с содержанием хлористого натрия (температура плавления 801°С) и сернокислого натрия (температура плавления 884° С). Поскольку начальнаяі температура газа на ряде режимов превышала последнее значение, содержавшиеся в воздухе соли расплавлялись, а затем, затвердевая, отлагались на лопатках. По этой причине температура перед соплами была впоследствии ограничена величиной 850° С.
Надежность судовых ГТУ
Надежность первичных судовых двигателей служит первым и основным показателем, определяющим возможность их применения в данной области. Потеря хода судна в определенных обстоятельствах может быть причиной его гибели.
ГТУ является новым типом двигателя с весьма напряженными элементами, поэтому ее применению в морской практике естественно должна предшествовать соответствующая отработка конструкции. Создание работоспособной и надежной ГТУ — очень сложная задача, требующая значительных затрат времени и средств. Для их сокращения часто используют конструктивные решения, принятые в смежных областях газотурбостроения, или применяют двигатели иного назначения и приспосабливают их для работы в судовых условиях.
Современные авиационные двигатели обладают высокой сте-пенью надежности. В военных флотах различных стран широко применяют двигатели мощностью 20 000 л. с. на базе турбореактивных двигателей FT-4 фирмы Пратт—Уитни (США), в которых отмечается в среднем одна непредвиденная остановка на каждые 25 000 ч работы двигателей [2]. Опыт эксплуатации используемых в морской практике авиационных двигателей «Протей» и «Олимпиус» фирмы Бристоль—Сиддли и двигателей J79 фирмы Дженерал—Электрик также исчисляется миллионами
70
часов работы. В течение многих сотен тысяч и миллионов часов отработали в общей сложности и стационарные турбины, применяемые с небольшими видоизменениями на кораблях военно-морского флота (ГТУ мощностью 14 400 л. с. фирмы Броун — Бовери на кораблях класса Кельн) и судов транспортного флота (ГТУ мощностью 6000 л. с. фирмы Дженерал— Электрик на судне «Джон Сержант»),
Тем не менее, из-за недоверия к новому типу двигателя и возможным отказам в работе ГТУ не используют в качестве единственного первичного двигателя и дублируют его или с газотурбинными, или с иными двигателями. На многовинтовых судах и в комбинированных установках наличие нескольких двигателей предопределено схемой силовой установки. На одновинтовых судах предусматривают специальные аварийные двигатели для сохранения хотя бы минимального хода при выходе из строя основной ГТУ. На судах транспортного флота применяют отдельную паровую турбину с питанием от автономного парового котла, подсоединяемую к главной редукционной передаче. На судне «Аурис» с ГТУ мощностью 5500 л. с. используется паровая турбина мощностью 450 л. с., обеспечивающая ход со скоростью 5 узлов и присоединяющаяся к редуктору с помощью съемной шестерни. На судне «Джон Сержант» аварийная паровая турбина мощностью 750 л. с. также может быть соединена с редуктором съемной шестерней; время установки шестерни — около
