Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
После окончания испытаний головного образца установки стенды обычно не демонтируют, а используют для обучения лич-яого состава. Кроме того, стенды поддерживают в постоянной готовности для возможности проверки и доводки узлов при обнаружении их дефектов в процессе эксплуатации на кораблях. -Английское адмиралтейство запрещает изменение конструкции
75
или замену каких-либо элементов машин без их предварительной проверки на береговых стендах.
Хотя на стендах обычно удается ликвидировать основные конструктивные недостатки двигателей, без окончательной доводки на корабле в реальных условиях эксплуатации невозможно создать работоспособный двигатель, так как в лабораторных условиях невозможно равноценно воспроизвести все эксплуатационные факторы. Поэтому заключительным этапом создания двигателя должны быть ходовые испытания на корабле, сколь бы дорогостоящи они ни были.
ЛОКОМОТИВНЫЕ ГТУ
Газотурбинная установка по большинству своих показателей отвечает требованиям, предъявляемым к двигателям для мощных магистральных локомотивов. Для ГТУ характерны большая -мощность в одном агрегате, компактность, малая масса, уравновешенность движущихся элементов, легкий пуск при низких температурах и широкий диапазон, применяемых топлив, вплоть до самых низкокачественных; хорошие тяговые характеристики в двухвальном варианте ГТУ допускают применение механической передачи. Недостатком ГТУ является пониженная экономичность, особенно на частичных нагрузках.
Технико-экономическими расчетами подтверждена целесообразность использования газотурбовозов даже при современном уровне экономичности ГТУ, и в настоящее время во многих странах уже накоплен успешный опыт эксплуатации газотурбовозов различного назначения.
Первый газотурбовоз вступил в строй в 1941 г. Он был оборудован газотурбинной установкой мощностью 2200 л. с. швейцарской фирмы Броун—Бовери. В дальнейшем был пущен в эксплуатацию ряд газотурбовозов в Швейцарии, США, Англии, Франции.
Из многочисленных схем газотурбинных установок в газотурбовозах нашли применение только одновальная и двухваль-ная со свободной силовой турбиной. Ряд установок снабжен регенераторами. Одновальные ГТУ применяют на магистральных газотурбовозах только в сочетании с электроприводом на ведущие колеса. Использование механических передач с гидромуфтами и гидротрансформаторами в этих установках принципиально не исключено, но связано с рядом конструктивных затруднений и понижением экономичности локомотива в целом. В эксплуатируемых мощных газотурбовозах гидропередачи не применяют.
Для двухвальных ГТУ со свободными силовыми турбинами характерно благоприятное протекание зависимости момента в функции числа оборотов, поэтому такие установки, допускают 76
применение механической передачи. Для повышения экономичности и еще большего приближения характеристики установки к желаемой тяговой характеристике локомотива механическая передача может комбинироваться с гидравлической. Использование двухвальной ГТУ для привода генератора особых преимуществ не имеет, а более того, наряду с усложнением конструкции затрудняется защита машины от разгона при внезапном сбросе нагрузки. При двухвальных схемах необходим специальный пусковой двигатель, в то время как в одновальных установках для этого может быть использован главный генератор или возбудитель.
В качестве возможных схем ГТУ для локомотивов не должны исключаться из рассмотрения и сложные многовальные схемы с промежуточным охлаждением между компрессорами и подогревом воздуха между турбинами. Такие схемы обеспечивают высокую экономичность и небольшой массовый расход воздуха на единицу мощности, что сокращает размеры турбомашин и аппаратов и позволяет с успехом разместить сложную много-вальную установку в ограниченных габаритах кузова локомотива. О возможности реализации сложных схем для транспортных установок свидетельствует успешный опыт создания трехваль-ного автомобильного газотурбинного двигателя фирмы Форд.
Особый интерес представляет использование газотурбинной установки как бустерного двигателя, который включается дополнительно к основному. В ФРГ выпущен пассажиро-товарный локомотив V 169001 с основным дизелем мощностью 2000 л. с. и бустерной газотурбинной установкой мощностью 1000 л. с. [82].
Таким образом, этот локомотив аналогичен электровозу, допускающему перегрузку на 50%- Турбина включается обычно при скоростях движения от 30 до 100%, но может также использоваться как автономный двигатель при выходе из строя основного. При работе локомотива в году около 5000—6000 ч бустерная установка работает около 1500 ч при 7500 пусках; таким образом, каждый цикл составляет около 12 мин. Время выхода установки на холостой ход с момента пуска равно 30 сек; набор полной мощности-—еще за 30 сек. Столь короткий цикл работы, быстрый прогрев и набор нагрузки оказались возможными благодаря применению газотурбинной установки авиационного типа. ГТУ LM-100 выполнена на базе турбореактивного двигателя типа Т58 фирмы Дженерал Электрик. Мощность с вала силовой турбины передается через редуктор и карданную передачу на привод основного двигателя. Масса ГТУ равна 130 кг, редуктора — около 500 кг. Воздух всасывается непосредственно из кузова локомотива. Глушитель шума выпуска расположен под дизельным двигателем. Газотурбинная установка работает на том же топливе, что основной двигатель.
