Устройство для запуска газотурбинного двигателя

Пусковые устройства газотурбинных установок (ГТУ)

Для работы ГТУ в камеру сгорания должен подаваться воздух, необходимый для сжигания топлива. Следовательно, для запуска ГТУ прежде всего нужно привести в действие компрессор. Для раскрутки ротора компрессора используют посторонний источник энергии — пусковой двигатель (рис.1), присоединяемый через редуктор 2 и обгонную муфту 3.

Схема присоединения пускового двигателя к ГТУ

Рис.1. Схема присоединения пускового двигателя к ГТУ:
1 — пусковой двигатель, 2 — редуктор, 3 — обгонная муфта,
4 — компрессор, б — турбина, 6 — потребитель мощности

При пуске прежде всего включают пусковой двигатель, который начинает раскручивать ротор. При этом компрессор начинает прогонять воздух через камеру сгорания и газовую турбину. Когда расход воздуха достигает необходимого значения, в камеру сгорания подается топливо. После того как газовая турбина начинает вырабатывать мощность, достаточную для самостоятельной работы ГТУ, пусковой двигатель отключается.

Существуют также схемы с двумя электродвигателями. Первый, пусковой, высоковольтный — раскручивает вал компрессора-турбины-генератора до нужных оборотов. Потом его отключают и включается второй электродвигатель на 0.4 кВ, который поддерживает вращение. В такой схеме может отсутствовать редуктор и турбомуфта. Оба двигателя, компрессор, турбина и генератор находятся практически на одном валу.

В качестве пусковых используются электродвигатели постоянного и переменного тока, двигатели внутреннего сгорания и турбоприводы.

Электродвигатели постоянного тока, применяемые в автономных ГТУ, получают питание от аккумуляторных батарей. Электродвигатели переменного тока питаются от электрической сети и могут быть использованы в любых ГТУ. Двигатели внутреннего сгорания обычно используются для запуска автономных ГТУ относительно небольшой мощности (до нескольких тысяч киловатт).

Используемые для запуска ГТУ турбоприводы могут быть нескольких типов. Воздушные турбинки приводятся в действие сжатым воздухом, расход которого для выработки достаточной мощности довольно велик. Паровые турбинки приводятся в действие паром и используются в ГТУ, работающих на паротурбинных тепловых электрических станциях. Отработавший в этих турбинках пар выбрасывается в атмосферу.

Турбо детандеры (турбинки, работающие на сжатом газе) обычно применяют для пуска ГТУ, установленных на газоперекачивающих станциях. Природный газ, перекачиваемый по магистральным газопроводам, также может служить рабочим телом в турбодетандерах.

Ниже приведен пример описанной выше схемы с двумя электродвигателями:

Системы запуска газотурбинных двигателей

Несмотря на многообразие систем запуска газотурбинных двигателей, они все имеют стартер, обеспечивающий предварительную прокрутку ротора двигателя, источник энергии, необходимый для работы стартера, устройства, обеспечивающие подачу топлива и зажигание горючей смеси в камерах сгорания, агрегаты, обеспечивающие автоматизацию процесса запуска. Наименование систем запуска определяется типом стартера и источником питания.

К системам запуска предъявляются следующие основные требования, которые направлены на обеспечение:

надежного и устойчивого запуска двигателя на земле в диапазоне температур окружающего воздуха от — 60 до +60 °С. Допускается предварительный подогрев ТРД при температуре ниже — 40 °С, аТВД — ниже — 25 °С;

надежного запуска двигателя в полете во всем диапазоне скоростей и высот полета;

продолжительности запуска ГТД, не превышающей 120 с, а для поршневых 3. 5 с;

автоматизации процесса запуска, т. е, автоматического включения и выключения всех устройств и агрегатов в процессе запуска двигателя;

автономности системы запуска, минимальных затрат энергии на один запуск;

возможности многократного запуска;

простоты конструкции, минимальных габаритных размеров и массы, удобства, надежности и безопасности в эксплуатации.

Читайте также:  Смазка при сборке мотора

В настоящее время наибольшее применение находят системы запуска, в которых для предварительной прокрутки ротора двигателя используются электрические и воздушные стартеры. Соответственно и системы получили название — электрические и воздушные. Источники энергии стартеров могут быть бортовыми, аэродромными и комбинированными.

Автоматизация процесса запуска двигателей может осуществляться по временной программе независимо от внешних условий, по частоте вращения ротора двигателя и по комбинированной программе, где одни операции выполняются по времени, а другие по частоте вращения.

При выборе типа системы запуска для того или иного двигателя учитываются многие факторы, наиболее существенными из которых являются: мощность стартера, масса, габаритные размеры и надежность системы запуска.

Электрическими системами запуска двигателей называются такие системы, в которых в качестве стартеров используются электродвигатели. Для запуска ГТД применяются электростартеры прямого действия, у которых осуществляется непосредственная связь через механическую передачу с ротором двигателя. Электростартеры рассчитаны на кратковременную работу. В последнее время получили широкое применение стартер-генераторы, которые при запуске двигателя выполняют функцию стартеров, а после запуска — функцию генераторов.

Электрические системы запуска достаточно надежны в работе, просты в управлении, позволяют легко автоматизировать процесс запуска, а также просты и удобны в обслуживании. Они используются для запуска двигателей, имеющих сравнительно небольшие моменты инерции, или когда время вывода их на режим малого газа сравнительно велико. Для запуска двигателей с большими моментами, инерции или при сокращенном времени выхода на режим малого газа требуется увеличение мощности стартеров. Для электрических систем характерно значительное увеличение их массы и габаритных размеров при увеличении мощности стартера, что вызывается как увеличением массы самих стартеров, так и источников питания. В этих условиях массовые характеристики электрических систем могут оказаться значительно хуже других систем запуска.

В качестве бортовых источников энергии используются аккумуляторные батареи и турбогенераторные установки. Аэродромными источниками электроэнергии при запуске двигателей являются передвижные электроагрегаты (АПА) или стационарные колонки.

В настоящее время применяются электростартеры постоянного тока. Угловая скорость вращения их в процессе запуска автоматически регулируется по заранее выбранному закону, обеспечивающему опти мальные условия работы стертера. Она может быть выражена следующей зависимостью:

Из нее видно, что регулировать угловую скорость вращения двигателей постоянного тока можно тремя способами: изменением напряжения на клеммах стартера; изменением потока возбуждения и введением дополнительного сопротивления в цепь якоря.

В процессе запуска по мере увеличения частоты вращения ротора двигателя снижается крутящий момент электростартера вследствие уменьшения силы тока якоря. Для повышения эффективности электростартера обычно производится повышение напряжения, которое может быть ступенчатым или плавным (рис. 29.2).

Запуск двигателя осуществляется следующим образом. Предварительно запускается турбогенераторная установка, приводящая вдействие электрогенератор. Затем нажатием на кнопку включают в работу реле времени, после чего в соответствии с принятой программой выполняются те или иные операции. Первая из них — подача тока на стартер-генератор. В начале прокрутки ротора подается ток в систему зажигания — к пусковым катушкам и свечам. Через некоторый промежуток времени, необходимый для подготовки свечей, открывается клапан подачи пускового топлива. При этом в камерах сгорания создаются факелы пламени.

Начиная с некоторого времени, в процессе прокрутки ротора двигателя открывается клапан подачи рабочего топлива, после чего

турбина вступает в работу, и прокрутка ротора продолжается совместно стартером и турбиной. Затем в соответствии с программой запуска сначала отключаются системы зажигания и пускового топлива, а затем и электростартер. По окончании цикла работы (заданного времени) электродвигателя реле времени выключается. Выход двигателя на режим малого газа обеспечивается за счет турбины.

Читайте также:  Вязальная машина двухфонтурная схема

Воздушными системами запуска двигателей принято называть системы, в которых прокрутка ротора запускаемого двигателя производится энергией сжатого воздуха. В этих системах сжатый воздух либо подается непосредственно на лопатки турбины двигателя, либо используется для прокрутки специальный воздушный стартер, который приводит в действие ротор основного двигателя.

Первый способ подачи сжатого воздуха для запуска двигателей не нашел широкого применения, так как он отличается сравнительно небольшой эффективностью и большим расходом воздуха. Его можно рекомендовать лишь для аэродромных систем запуска, которые могут обеспечить большой расход сжатого воздуха.

В бортовых воздушных системах для запуска двигателей используются воздушные стартеры, имеющие высокооборотные турбины осевого или радиального типа, которые соединяются с роторами запускаемых двигателей через редукторы с передаточными отношениями 1/15. 1/30. На турбины подается подогретый сжатый воздух. Это снижает расход воздуха и предотвращает обледенение турбин, которое может происходить при резком понижении температуры воздуха за счет его расширения.

В качестве источников сжатого воздуха могут применяться специальные бортовые газотурбинные установки, аэродромные компрессорные установки, бортовые и аэродромные баллоны сжатого воздуха, а также компрессор одного из работающих двигателей на ЛА. Для современных ЛА с ГТД широкое распространение получили воздушные системы запуска с бортовыми газотурбинными установками (рис. 29.3). Они обеспечивают требование автономности систем запуска, достаточно просты и надежны в работе, имеют сравнительно хорошие массовые характеристики.

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) 1 представляет собой малогабаритный ГТД с центробежным компрессором. Он предназначен для подачи к воздушным стартерам 7 сжатого воздуха, который отбирается от компрессора. Запуск его производится при помощи электростартера.

Основные двигатели 9 от автономной системы запускаются следующим образом. Сначала включается в работу газотурбинная установка и выводится на рабочий режим. При этом вся система от ВСУ до электромагнитных клапанов 6 будет находиться под давлением, определяемым перепускным клапаном 2. Затем нажатием на кнопку запуска открывается клапан электромагнитный 6 запускаемого двигателя. При этом сжатый воздух от компрессора газотурбинной установки будет подаваться на лопатки турбины воздушного стартера 7.

Турбина стартера, вступая в работу, производит прокрутку ротора запускаемого двигателя до необходимой частоты вращения.

Для экономии ресурса газотурбинной установки один из работающих двигателей может быть использован для запуска другого. Для этого предусмотрены заборные клапаны 8, через которые отбирается часть воздуха от компрессора и подается к воздушному стартеру запускаемого двигателя. Предусматривается также запуск двигателей от аэродромных источников сжатого воздуха через бортовой штуцер 4.

Процесс запуска автоматизирован и осуществляется по заданной
программе (рис. 29.4). После нажатия на кнопку запуска 2 ток отбортовой электросети поступает на программирующее устройство (пусковую панель) 3, которое, вступив в работу, подает ток на открытие электромагнитного клапана 10 и контрольную лампу 4. Последняя, загораясь, сигнализирует об исправной работе программирующего устройства. Открывшийся электромагнитный клапан обеспечивает подачу сжатого воздуха на воздушный стартер 9, который раскручивает ротор двигателя 8. Программирующее устройство в начале работы воздушного стартера включает систему зажигания 5 для подготовки свечей, а затем с некоторым интервалом времени открывает клапан пускового топлива 6 Это обеспечивает образование факела пламени в пусковых устройствах при достижении определенной частоты вращения ротора двигателя (интервала времени после нажатия на кнопку) включается клапан подачи рабочего топлива 7 в камеру сгорания. После этого турбина вступает в работу и начинается второй этап запуска. Затем в соответствии с программой сначала отключаются системы зажигания и пускового топлива, а затем и воздушный стартер. Третий этап запуска обеспечивается за счет работы турбины. По окончании цикла запуска программирующее устройство выключается и останавливается в исходном для следующего запуска положении.

Читайте также:  Основные узлы цифровой печатной машины

Если после нажатия на кнопку контрольная лампа 4 не загорается и воздушный стартер не включается (что определяется по тахометру), то повреждение надо искать сначала в кнопке запуска 2, а затем в программирующем устройстве. Если при этом стартер включается и скорость вращения нарастает, то программирующее устройство исправно, а неисправной является лампочка. В том случае, когда лампочка загорается, а стартер не работает, неисправность следует искать сначала в электромагнитном клапане 10, а затем в воздушном стартере 9.

Если названные выше элементы системы запуска 1. 4, 9 и 10 работают исправно и частота вращения ротора двигателя увеличивается до значения холостого хода, а двигатель не запускается, то неисправность следует последовательно искать в элементах 5, 6 и 7. Порядок поиска может быть изменен при наличии статистики о надежности работы элементов системы запуска и трудоемкости определения их работоспособности.

Пусковая система газотурбинного двигателя

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое «Пусковая система газотурбинного двигателя» в других словарях:

пусковая система — Рис. 1. Схема воздушной пусковой системы многодвигательного самолёта. пусковая система газотурбинного двигателя — совокупность устройств, предназначенных для принудительной раскрутки ротора газотурбинного двигателя при его запуске. П. с.… … Энциклопедия «Авиация»

пусковая система — Рис. 1. Схема воздушной пусковой системы многодвигательного самолёта. пусковая система газотурбинного двигателя — совокупность устройств, предназначенных для принудительной раскрутки ротора газотурбинного двигателя при его запуске. П. с.… … Энциклопедия «Авиация»

Пусковая система двигателя — комплекс устройств, с помощью которых осуществляется пуск двигателя внутреннего сгорания (См. Двигатель внутреннего сгорания); в общем случае состоит из энергосиловой машины, источника энергии и соединительной коммуникации. В П. с. д.… … Большая советская энциклопедия

Зенитно-ракетная система «C-300 ПМУ-1» — Зенитно ракетная система «C 300 ПМУ 1» 1993 Мобильная многоканальная зенитная ракетная система (ЗРС) С 300ПМ (экспортный вариант С 300ПМУ 1) предназначена для обороны важнейших административных, промышленных и военных объектов от ударов … Военная энциклопедия

ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Основной танк Т-80 — Когда министра обороны Сирийской Арабской Республики Мустафу Гласа, руководившего боевыми действиями сирийской армии в Ливане в 1981 82 годах, корреспондент журнала Шпигель спросил: Хотел бы бывший водитель танка Глас иметь немецкий… … Энциклопедия техники

Объект 775 — … Википедия

Точка (тактический ракетный комплекс) — У этого термина существуют и другие значения, см. Точка. Точка индекс ГРАУ 9K79 обозначение НАТО SS 21 Scarab A, по договору РСМД ОТР 21 … Википедия

Эскадренные миноносцы проекта 21956 — Эсминцы проекта 21956 Проект Страна … Википедия

Эсминцы проекта 21956 — Основная информация Тип Эсминец УРО Госуд … Википедия

Оцените статью