Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
По пути создания таких установок пошли ведущие английские турбостроительные фирмы AEI, Инглиш Электрик, Бристоль — Сиддли, американские — Купер—Бессемер, Дженерал— Электрик, Пратт — Уитни и др. Турбостроительные фирмы изготовляют к этим ГТУ силовые турбины, выпускные трубопроводы и вспомогательное оборудование. Промышленные образцы авиационных двигателей характеризуются отсутствием реактивного
24
сопла и заменой магниевых деталей на алюминиевые, что защищает их от атмосферной коррозии.
На рис. 13 изображен турбореактивный двигатель Эвон фирмы Ролле—Ройс, устанавливаемый на самолетах «Каравелла». Промышленный двигатель с отдельной силовой турбиной имеет мощность около 10 000 квт на клеммах генератора при длительной нагрузке и до 13 000 квт при кратковременной. Двигатель при мощности 10 000 квт расходует 76 кг/сек воздуха, степень повышения давления его 9,5; температура газа перед компрессорной турбиной 855° С, удельный расход тепла 3583 ккал/квт-ч. Ресурс двигателя между ремонтами 1800 ч при 1800 пусках, 2400 ч при 1500 пусках и 8000 ч при 10 пусках.
Двигатель широко используется турбостроительными фирмами Инглиш Электрик и AEI для различных стационарных установок.
На рис. 14 изображена ГТУ фирмы Инглиш Электрик мощностью 10 000 квт, выполненная на базе этого двигателя. Силовая турбина, изготовленная фирмой Инглиш Электрик,— консольная, двухступенчатая. Ротор ее опирается на два подшипника скольжения. Конструкция обеспечивает возможность быстрых пусков.
Особый интерес представляют конструкции, где выпускные газы нескольких турбокомпрессоров срабатываются в одной силовой турбине.
На рис. 15 представлена ГТУ компании AEI с четырьмя турбокомпрессорами, работающими на одну двухступенчатую консольную силовую турбину мощностью 55 000 квт.
Фирмой Дженерал — Электрик разработана установка, в которой десять турбореактивных двигателей приводят в движение одну консольную одноступенчатую турбину, непосредственно соединенную с генератором мощностью 100 000 квт (рис. 16). Число оборотов генератора 1200 в минуту при 60 периодах в сети.
Фирма Инглиш Электрик решает компоновку нескольких турбокомпрессоров иначе — на рис. 17 показана ГТУ с четырьмя турбореактивными двигателями «Эвон». Выпускные газы по двум , симметричным трубопроводам поступают к двухступенчатой силовой турбине, непосредственно соединенной с генератором. Поток газа дважды меняет свое направление под углом 90°. Дополнительные потери на этих участках газового тракта отчасти компенсируются вследствие осевого выхода газов из силовой турбины. Такая схема создает определенные компоновочные преимущества — вход воздуха и выход газа осуществлен с одной стороны здания и машинный зал не загроможден воздухо- и газопроводами.
Обе турбины соединены с генератором с разных сторон. Суммарная мощность этой установки около 60 000 квт.
25
о
D-
с;
О
D-
t
а
Г)
о
а
о
\о
а
9R
компрессор; 2 — камеры сгорания; 3 — турбина
I 3 if
Рис. 14. ГТУ мощностью 10 000 квт фирмы Инглиш Электрик:
впускной патрубок; 2 — турбокомпрессор; 3 — переходный патрубок; 4 — турбина низкого давления; 5 — генератор; 6 — возбудитель
Рис. 15. ГТУ мощностью 55 000 квт компании AEI:
1 — турбокомпрессоры; 2 — силовая турбина; 3 — генератор
1
2Рис. 16. ГТУ мощностью 100 000 квт фирмы Дженерал — Электрик:
і — TypdopeaKjHBHbie двигатели; 2 — турбина; 3 — генератор
Принципиально иное решение принято в компоновке турбореактивных двигателей Пратт—Уитни (рис. 18). Каждая пара двигателей установки работает на одну силовую турбину, а роторы силовых турбин соединены последовательно. Двигатели расположены перпендикулярно оси силовой турбины. Мощность каждой силовой турбины с двумя турбокомпрессорами равна 30 ООО квт, общая мощность установки 120 ООО квт.
Такую же компоновку имеют двигатели «Олимпус» фирмы Бристоль — Сиддли номинальной мощностью 15 000 квт
Мощность установки с четырьмя двигателями составляет 70 000 квт при + 15° С и 80 000 квт при —7,5° С. Турбокомпрессоры смонтированы перпендикулярно оси генератора, и их выпускные газы поступают к четырем силовым турбинам, соединенным последовательно одна с другой и с генератором.
Двигатель «Олимпус» двухвальный, температура газа при номинальной мощности составляет 837° С, расход воздуха 105 кг!сек, степень повышения давления 10.
Ресурс работы силовой турбины между сменами облопа-чивания равен 10 000 ч\ ревизию турбина проходит каждые-1000 ч.
Все описанные выше установки состоят из двух конструктивноразличных элементов — турбокомпрессоров, представляющих, собой легкие компактные двигатели, и силовых турбин, выполненных в соответствии с практикой стационарного газотурбо-строения. Этим объясняется существенное различие в массах, отдельных элементов. Так, один турбокомпрессор типа «Олимпус» весит 1,8 т, силовая турбина — 15,1 т, рама — 5,8 т, генератор— 70 т; общая масса установки мощностью 15 000 квт — 92,7 т. Масса ГТУ с четырьмя турбокомпрессорами составляет
