5. Момент начаза работы турбины при запуске гту. Условия увеличения мощности. Ограничительные требования и их сущность. Характер изменения температуры газов перед турбиной при запуске

Т УРБИНА. Этот элемент ГТУ вступает в работу с начала второ­го этапа запуска (т.е. с момента начала горения топлива в камере сгорания) и принимает участие в раскрутке ТК блока совместно со стартером. Необходимая для этого мощность турбины создается путем постепенного увеличения подачи топлива в камеру сгорания и, соот­ветственно, увеличения температуры газов перед ней.

Работа турбины в этот период обуславливается рядом ограничи­тельных требований. Она должна развивать наибольшую избыточную мощность, но при условии обеспечения устойчивой работы компрессо­ра и камеры сгорания и без превышения прочностных возможностей деталей ГТУ. Каждые из указанных требований являются превалирую­щими в определенных интервалах развития частоты вращения. Так, в диапазоне до минимальной частоты вращения (nc - несколько ниже частоты вращения холостого хода) должна быть обеспечена устойчивая работа компрессора. При росте частоты вращения свыше величины nc возникает необходимость сдерживания температуры газов, перед турбиной исходя из обеспечения прочностных требований. Характер изменения температуры газов перед турбиной в зависимости от частоты вращения при запуске изображен на рис.3.6.

6. Роль топлнворегулирующей аппаратуры при запуске гту. Регулирующий импульс автомата запуска. Способы настройки автомата. Условия ei о работы. Анализ влияния гемпературы наружного воздуха.

ТОПЛИВОРЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА. Этому элементу ГТУ также отводится определенная роль в поддержании надежного запуска, т.к. последний всецело зависит от правильной подачи топлива в камеру сгорания, определяющей предельную величину температуры газов перед турбиной и обеспечивающей устойчивость работы комп­рессора без превышения прочностных характеристик узлов и деталей.

Подача топлива в камеру сгорания осуществляется топливным насосом-регулятором. В начальный период запуска он дает макси­мальную производительность, а после вступления в работу клапана постоянного перепада перестраивается и поддерживает на дроссель­ном кране постоянную величину перепада.

В системах топливорегулирующей аппаратуры ГТУ обеспечение устойчивого запуска осуществляется с помощью специальных авто­матов, основным регулирующим импульсом у которых служит давление воздуха за компрессором. В зависимости от величины этого давления автомат запуска регулирует подачу необходимого количества топлива в камеру сгорания, перепуская излишнее на вход топливного насоса.

Требуемая настройка автомата запуска может быть осуществле­на двумя способами: за счет изменения натяжения пружины мембраны и стравливанием воздуха из воздушной полости. В первом случае наибольший эффект достигается в начальный период запуска, а во втором - в конце запуска, ближе к частоте вращения холостого хода.

На работу автомата запуска заметное влияние оказывают ат­мосферные условия (например, температура наружного воздуха). При низких температурах он подает большее количество топлива, чем при высоких. Это приводит к смещению рабочей линии запуска к границе устойчивой работы компрессора. Поэтому при эксплуатации ГТУ в зависимости от времени года требуется производить его регулировку в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Температура наружного воздуха оказывает заметное влияние на характер запуска.

Изменение температуры наружного воздуха приводит к изменению расхода воздуха в ГТУ при установившихся оборотах. С ее повыше­нием при неизменной подаче топлива в камеру сгорания массовый расход уменьшается, что вызывает рост температуры газов перед турбиной. При ее понижении температура газов перед турбиной из-за увеличения массового расхода воздуха через ГТД падает.

Снижение температуры газов при уменьшенной производительнос­ти компрессора приводит к падению мощности турбины, уменьшению избытка крутящего момента, и, как следствие, к снижению интен­сивности раскрутки ТК блока и увеличению времени выхода ГТУ на режим.

Таблица 3.1.

Изменение частоты вращения начала работы ТРД с центробежным компрессором при различных температурах наружного воздуха

Температура наружного воздуха, 0С Частота вращения начала работы турбины

об/мин %

+20 860 100

-20 760 88,5

-30 730 85,0

Характер изменения температуры газов перед турбиной при запуске

Рис.3.6 (1 - момент воспламенения топлива; 2 – изменение температуры газов перед турбиной (принимаемый закон); 3 - температура газа перед турбиной на установившихся режимах; 4 - предельно допустимая температура газа, исходя из прочностных условий; 5 - предельно допус­тимая температура газа, исходя из условий устойчивой работы компрессора; nс - минимальная частота вра­щения на установившемся режиме, обусловленная устойчи­вой работой компрессора; ΔTσ - запас по температуре газов, исходя из прочности лопаток турбины; ΔТК - за­пас по температуре газов, исходя из условий устойчивой работы компрессора).

7. Роль воздухозаборных и газовыпускных устройств ГГУ. Последствия увеличения сопротивлений этих устройств на работу компрессора и турбины. Причины возникновения акустических колебаний газового столба в газовыпуске. Определяющие факторы.

ВОЗДУХОЗАБОРТНЫЕ И ГАЗОВЫПУСКНЫЕ УСТРОЙСТВА. Характеристики этих элементов оказывают существенное влияние на пусковые свойства ГТУ, в частности создаваемое ими гидравлические сопротив­ление. Оно формирует входящий воздушные и выходящий газовый по­токи. Так, вследствие возникающих сопротивлений в воздухозабортном устройстве происходит снижение давления и расхода воздуха, изменяется поле скоростей на входе в компрессор, в результате чего сужается область его устойчивой работы. Для уменьшения отрицательного влияния воздухозаборного устройства на запуск ГТУ производят регулировку подачи топлива в камеру сгорания.

Гидравлические сопротивления газовыпускного устройства при­водят к увеличению противодавления, снижению срабатываемого турбиной перепада тепла и, соответственно, уменьшению ее мощнос­ти, вследствие чего ухудшаются пусковые качества ГТУ. Опреде­ленное отрицательное влияние на эти качества может оказать воз­никшие акустические колебания газового столба в газовыпуске. Раз­витие таких явлений связано с критической длиной газовыпускного устройства. Она зависит от качества проточной части газовыпуска, типа и условий работы ГТУ.