15.Анализ влияния давления и влажности на работу гту. Отрицательные

последствия изменения влажности на работу КНД, их анализ.

Мероприятия по предотвращению отрицательных последствий.

ДАВЛЕНИЕ. Этот параметр оказывает меньшее влияние на характер работы ГТУ по сравнению с температурой наружного воздуха. Его изменение на входе приводит к пропорциональному изменению во всех сечениях по длине проточной части компрессора. При этом тем­пературы и скорости, степень повышения и КПД остаются постоянны­ми, а массовый расход и мощность, потребляемая на вращение комп­рессора, изменяются пропорционально его изменению на входе.

При увеличении атмосферного давления воздуха вследствие воз­растания его массового расхода мощность ГТУ увеличивается. При уменьшении давления воздуха она снижается.

ВЛАЖНОСТЬ. Влияние этого параметра на работу ГТУ связано с изменением массового количества воздуха и его теплоемкости через газовую постоянную. С ростом влажности она увеличивается, что приводит к повышению работоспособности газа и полезной работы тер­модинамического цикла. Например, для сухого воздуха Rв = 293 Дж/(кг*град), а водяных паров Rн2о = 471 Дж/(кг*град). Вместе с тем водяные пары в воздухе снижают его плотность (γ = Р/RT ≈ 1/R), вследствие чего падает массовый расход воздуха через ГТД. Влия­ние этого падения превалирует над ростом теплоемкости при увели­чении влажности воздуха, что приводит к снижению развиваемой мощности ГТД.

Увеличение теплоемкости газа вызывает рост часового и удель­ного расхода топлива. Анализ данных, например, для различных типов авиационных ГТД показывает, что увеличение влажности при температуре наружного воздуха +45 °С вызывает: падение тяги на 0,3-0,5 %; рост удельного расхода топлива на 2,1-2,6 % и часового - на 1,8-2,1 %.

При изменении атмосферных условий (например, температуры наружного воздуха и его влажности) в процессе эксплуатации ГТУ может образоваться лед на входе в КНД, а также на его направляю­щих и рабочих лопатках. Процесс образования льда начинается при температуре воздуха около нуля и влажности 1-2 г/м3. В связи с большими расходами воздуха на входе в компрессор создается значительное разряжение. Это приводит к падению температуры входя­щего воздуха на 3-5°С, что также способствует льдообразованию. При обледенении входного устройства и облопатывании комп­рессора уменьшается площадь проходных каналов, вследствие чего снижается расход воздуха, падает мощность ГТУ, возрастает удель­ный расход топлива, увеличивается неравномерность потока воздуха на входе в компрессор, появляются существенные отклонения в режиме обтекания лопаточного аппарата. В конечном итоге это может привести к неустойчивой работе компрессора, а в особо неблаго­приятных случаях - к помпажу. Кроме того, куски льда, попавшие в проточную часть компрессора, могут повредить его облапатывание. При обледенении рабочих лопаток нарушается балансировка ротора.

Д ля предотвращения обледенения ГТУ оснащаются антиобледенительными устройствами - системами обогрева входного устройства компрессора. Для этого могут использоваться различные источники тепла: теплый воздух, отбираемый от одной из последних ступеней компрессора; горячее масло, откачиваемое от ГТД; горячие газы, отбираемые из камер сгорания; горячие газы, вырабатываемые в спе­циальной вспомогательной камере сгорания; электрообогрев.

Для предотвращения отрицательных последствий обледенения при эксплуатации ГТУ рекомендуется вести постоянный контроль за состоянием воздухозаборных устройств, защитных сеток, входных направляющих аппаратов и ступеней компрессора, доступных для осмотра.

Перед вводом ГТУ в действие необходимо проверить легкость вращения ротора низкого давления и включить антиобледенительную систему.

При работе ГТУ на холостом ходу и малых нагрузках по сравне­нию с режимами, соответствующими большим мощностям, антиобледенительная система мало эффективна из-за недостаточного количества подводимого тепла. Поэтому целесообразно ограничивать время рабо­ты ГТУ на этих режимах. Однако в случае образования льда при рабо­те ГТУ на повышенных нагрузках необходимо снизить частоту враще­ния на 20-30 %, уменьшив тем самым разрежение и несколько повысив температуру воздуха на входе в компрессор.

При работе ГТУ начавшийся процесс обледенения можно обнару­жить по изменению вибрации и величины "скольжения" контуров вы­сокого и низкого давления. Характерными признаками неустойчивой работы компрессора и помпажа в особо тяжелых случаях обледенения являются резкие колебания давления в разгрузочных полостях, повышение температуры газов перед ТВД и возрастание вибрации.