Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Ряд насосов и органов регулирования ГТУ имеют электрический привод. В тех случаях, когда этот привод является основным, прекращение подачи энергии может послужить причиной остановки турбоагрегата. Чтобы не вызвать остановку агрегата, в каждой из систем предусмотрены или дублирующие элементы с механическим или ручным приводом, или аккумулирующие источники энергии и емкости. Поскольку ограничения по массе и габаритам не позволяют обеспечить длительную автономную работу ГТУ, для каждого частного случая устанавливают опти-
73
мальное время работы агрегата без потребления электроэнергии от постороннего источника. Следует при этом отметить, что для некоторых судовых газотурбинных установок предусмотрена полностью автономная их работа, но обычно их основные навешенные насосы дублируются электронасосами, а системы управления, регулирования и контроля нуждаются в электрическом питании.
Чтобы обеспечить кратковременную работу установки при •отсутствии напряжения в сети (для ГТУ на судне «Джон Сержант» время автономной работы установки составляет 10 мин с момента прекращения подачи электроэнергии) предусматривают следующие решения:
В системе смазки предусматривают гравитационные цистерны, снабжающие маслом турбину и редуктор на время автономной работы равное выбегу роторов после выключения машины.
В топливной системе главные насосы имеют обычно механический привод от вала турбокомпрессора, а подкачивающие — электропривод. Для создания подпора на всасывании главных насосов при остановке подкачивающих необходимо установить топливные баки соответствующей емкости на линии между подкачивающими и главными насосами.
В системах охлаждения элементов турбины иногда подают •охлаждающую среду — воду или воздух насосом или воздуходувкой с электрическим приводом. В судовых ГТУ иногда применяют охлаждение корпусов и других элементов турбин пресной водой (в ГТУ фирмы Дженерал—Электрик на судне «Джон Сержант» охлаждают корпуса турбин и втулки поворотных направляющих лопаток турбины низкого давления; в ГТУ-20 Кировского завода — корпус турбины высокого давления). Прекращение подачи воды приведет к ее кипению в охлаждающих каналах, местному перегреву элементов и даже их разрушению (например, втулок поворотных лопаток, выполненных из органических материалов). Чтобы избежать этого, в системе циркуляции пресной воды устанавливают резервные баки с охлажденной водой.
В системе регулирования и контроля устанавливают ряд устройств и приборов, питаемых от электрической сети: элементы системы электрогидравлического регулирования ГТУ, гидрореверсивных передач, винтов регулируемого шага и др. Прекращение их питания может вызвать аварийную остановку агрегата. Поэтому при отключении бортовой сети питание их осуществляется от аккумуляторных батарей и даже от генераторов с ручным приводом (на судне «Джон Сержант» на пульте управления установлен генератор переменного тока с ручным приводом, питающий электрическую следящую систему управления ВРШ).
74
Требования к повышению живучести корабля наряду с надежностью работы газотурбинной установки налагает определенный отпечаток на ее конструкцию и компоновку.
Ряд установок допускает работу в полузатопленных отсеках (ГТУ G-6). В комбинированной установке для датского фрегата все выходы валов из редуктора уплотнены таким образом, что работа установки не нарушается даже при затоплении этого отсека [44].
На эсминце «Девоншир» ускорительные ГТУ G-6 и основная паротурбинная установка расположены в разных отсеках, что ¦обеспечивает независимую их работу, однако редукторный отсек является общим для обеих установок и его затопление выводит из строя всю машинную группу.
В машинном отделении канадского судна FHE-400 на подводных крыльях аварийная ГТУ, приводящая в движение генератор и насосы, подвешена к подволоку и может работать при частичном затоплении отсека.
Обычно судовые газотурбинные двигатели проходят предварительные испытания и доводку на береговых стендах, а затем на корабле. Установки с небольшим сроком службы изготовляют в нескольких экземплярах и испытывают на стенде до выработки полного ресурса.
Стенды оборудуют тормозными устройствами для испытания двигателей под нагрузкой в условиях, максимально близких к эксплуатационным. Проверяют работу как установки, так и отдельных ее узлов — турбокомпрессор может испытываться на полной мощности с дроссельными соплами вместо силовой турбины с динамометром.
Для сокращения периода стендовых испытаний усложняется и ужесточается режим работы. Так, для проверки заноса проточной части компрессора солями, содержащимися в морском воздухе, при стендовых испытаниях во всасывающий патрубок компрессора подается раствор с повышенной концентрацией соли; для исследования коррозионной стойкости материалов турбинных лопаток при высоких температурах испытания производятся на топливе с добавкой морской воды (порядка 1%) или с более высоким содержанием серы. Отработка механической прочности и надежности действия отдельных узлов также производится ускоренными методами (при испытаниях ГТУ G-6 на ¦стенде было произведено более 1100 пусков установки и около 600 включений разобщительных муфт).
