Доклад. Принцип работы гту
 Скачать 153 Kb.
|
|
Принцип работы ГТУ Атмосферный воздух поступает во входную камеру ГПА, проходит через входное устройство ГТУ в осевом направлении и через входной корпус в компрессор двигателя. В компрессоре происходит повышение давления и температуры воздуха. Осевая скорость потока несколько уменьшается. Часть воздуха из проточной части компрессора отбирается на технологические нужды двигателя, а также на нужды ГПА и компрессорной станции. Из компрессора воздух поступает в трубчато-кольцевую камеру сгорания, где за счет непрерывного сгорания топливного газа, подводимого через форсунки, температура смеси продуктов сгорания значительно возрастает. Часть воздуха в камере сгорания участвует в процессе горения, а часть идет на смешение с горячим газом, понижает их температуру до величины, обеспечивающей надежную работу деталей камеры сгорания и турбины. Скорость потока газа в камере сгорания, вследствие подвода тепла, увеличивается, а давление, из-за гидравлического сопротивления, несколько уменьшается. Из камеры сгорания поток горячего газа поступает последовательно в двухступенчатую турбину газогенератора и трехступенчатую свободную турбину. В турбинах потенциальная тепловая энергия выходящего из камеры сгорания потока горячего газа преобразуется в кинетическую энергию и механическую работу вращения ротора газогенератора и ротора свободной турбины и, через трансмиссию, ротора нагнетателя. Давление, температура газа и скорость потока газа в турбинах уменьшается. В основном, мощность турбины газогенератора расходуется на привод ротора газогенератора. Небольшая часть мощности турбины газогенератора расходуется на привод агрегатов, расположенных на коробке приводов. Мощность свободной турбины расходуется на привод нагнетателя. Из свободной турбины выхлопные газы поступают в выходное устройство ГТУ (улитку) и уходят в систему выхлопа ГПА. Между роторами ГГ и СТ двигателя существует только газодинамическая связь. Роторы ГГ и СТ вращаются против часовой стрелки по ходу газа с разной частотой оборотов. Регулирование частоты вращения роторов осуществляется по специальным программам САУ ГТУ для обеспечения требуемого режима работы ГПА. Корпус промывки Корпус промывки образует проточную часть ГТУ на входе в двигатель и предназначен для промывки деталей газовоздушного тракта двигателя в случае его загрязнения, а также для промывки датчиков. Корпус входной компрессора с центральным приводом едней части двигателя между корпусом промывки и компрессором. Он является одним из силовых элементов двигателя. Входной корпус компрессора служит для размещения деталей центрального привода, узлов крепления двигателя, крепления коробки приводов, а также для передачи мощности на привод агрегатов, перемещенных на коробке приводов. Предусмотрен обогрев обтекателя и передних кромок стоек входного корпуса компрессора горячим маслом из двигателя. Компрессор Компрессор газогенератора предназначен для сжатия воздуха и подачи его в камеру сгорания (рис 2.5). Кроме того, сжатый в компрессоре воздух используется для противообледенительной системы газогенератора, для охлаждения деталей горячей части газогенератора, для наддува уплотнений подшипниковых узлов, для уменьшения усилия на упорном подшипнике свободной турбины, для системы управления радиальными зазорами компрессора и турбины, для поддувки корпусов свободной турбины и наддува передней опоры нагнетателя. Компрессор осевой, левого вращения, четырнадцатиступенчатый, приводится во вращение турбиной газогенератора. Нумерация ступеней компрессора следующая: 0, 1, 2…12, 13. Компрессор состоит из следующих узлов: входного направляющего аппарата 2; корпуса с направляющим аппаратом нулевой ступени 3; корпуса с направляющими аппаратами первой, второй и третьей ступеней 4; корпуса компрессора переднего 5; корпуса компрессора заднего 9; корпуса перепуска и отборов 8; корпуса обдува 10; ротора 13; спрямляющего аппарата тринадцатой ступени 12; кольца разделительного 11. Компрессор входит в базовый модуль газогенератора. Ротор 13 компрессора выполнен двухопорным, с роликовым подшипником на передней опоре и шариковым на задней. Для снижения уровня виброперегрузок корпусов газогенератора опора 1 роликоподшипника выполнена упруго-демпферной. Входной направляющий аппарат (ВНА) (рис.2.6) устанавливается на входе в компрессор и служит для направления потока воздуха на лопатки нулевого рабочего колеса. Направляющие аппараты закреплены в корпусах винтами, Ротор компрессора (рис.2.10) состоит из четырнадцати рабочих колес 6, вала ротора 19, промежуточных колец 7, лабиринта ротора 9. Колеса рабочие и лабиринт ротора установлены на вал при помощи прямоугольных шлиц с точной посадкой и закреплены двумя гайками 8 со стороны нулевого и тринадцатого рабочих колес, составляя единый жесткий узел. Каждое из рабочих колес состоит из диска и лопаток, закрепленных в диске замками типа «ласточкин хвост». Для образования плавной проточной части и фиксации лопаток третьей…тринадцатой ступеней в осевом направлении между дисками установлены промежуточные кольца 7. Лопатки третьей…пятой ступеней дополнительно фиксируются штифтами, тринадцатой ступени – пластинчатыми замками; лопатки нулевой, первой и второй ступеней фиксируются штифтами. Вал ротора стальной, с двумя цапфами; на передней цапфе смонтированы роликовый подшипник 3, лабиринта переднего 5 двухступенчатого уплотнения, муфта шлицевая 1 для привода центральной шестерни приводов. На задней цапфе вала ротора смонтированы шариковый подшипник 13, лабиринты задние 10 трехступенчатого уплотнения, вал привода 12. Работа В компрессоре механическая энергия вращения ротора преобразуется в энергию сжатия воздуха (увеличение давления) и в его перемещение по газовоздушному тракту. Воздух, поступающий на входное устройство, попадает на рабочие лопатки компрессора. Вследствие вращения ротора, воздушному потоку сообщается кинетическая энергия, которая частично преобразуется в энергию давления при прохождении потока по диффузорным каналам между рабочими лопатками. За каждым рабочим колесом ротора расположен соответствующий неподвижный направляющий аппарат; при прохождении воздуха по диффузорным каналам между лопатками направляющего аппарата происходит дальнейшее преобразование кинетической энергии в энергию давления; кроме того, в направляющем аппарате вращающийся после рабочего колеса поток направляется под необходимым углом на вход в последующее рабочее колесо, где потоку сообщается дополнительная энергия с соответствующим дальнейшим увеличением давления воздуха. Сжатый в компрессоре поток воздуха поступает в камеру сгорания двигателя, а также в систему отбора воздуха. Камера сгорания Общие сведения Камера сгорания комбинированного типа с двенадцатью жаровыми трубами и кольцевым газосборником, расположена между компрессором и турбиной газогенератора и предназначена для подвода тепла к рабочему телу. Жаровые трубы 35 (рис.2.13) фиксируются от перемещения в радиальном направлении при помощи форсунок 33, которые вставляются в отверстие радиального завихрителя. В осевом направлении жаровые трубы фиксируются подвесками 16. По боковым поверхностям рамочного фланца жаровые трубы стыкуются между собой, а по верхним и нижним поверхностям телескопически сопрягаются с кольцами 42, 43 газосборника. В зоне горения жаровых труб расположены пламеперебрасывающие патрубки 20, соединенные пламеперебрасывающими муфтами 19. Кольцо газосборника наружное 43 состоит из кольца, цилиндрической стенки и фланца, выполненных точением и сваренных между собой. Кольцо газосборника наружное имеет семь рядов охлаждающих отверстий. В передней части оно телескопически сопрягается с кольцом, образованным жаровыми трубами, фланцем крепится к наружному кольцу 38 соплового аппарата турбины.  Кольцо газосборника внутреннее 42 состоит из конического кольца и фланца, выполненных точением и сваренных между собой. В передней части оно телескопически сопрягается с кольцом образованным жаровыми трубами, фланцем крепится к внутреннему кольцу 39 соплового аппарата. Кольцо имеет восемь рядов охлаждающих отверстий. Рабочая поверхность жаровых труб и колец газосборника покрыта жаростойкой эмалью ЭВК-103. Свеча зажигания 1 (рис.2.16) ввернутая в кожух 3 образует отдельный узел и служит для воспламенения газовоздушной смеси в жаровых трубах КС. На камеру сгорания устанавливается два таких узла: в первую и двенадцатую жаровые трубы. Кожух 3 изолирует свечу зажигания 1 от контакта с горячим газом в жаровой трубе. Кожух 3 имеет фланец 2 для крепления к кожуху съемному, втулку-стабилизатор 4, отверстие 6 для подвода охлаждающего воздуха, отверстия 5 для выхода воздуха. Охлаждение свечи и воздуха происходит следующим образом: охлаждающий воздух под воздействием перепада давления на жаровой трубе входит в отверстие 6 кожуха, проходит по зазорам между кожухом 3 и свечой 1, охлаждая втулку-стабилизатор, через отверстия 5 выходит внутрь жаровой трубы. Форсунка (рис. 2.17) подводит газ в жаровую трубу Работа Воздух из компрессора поступает в кольцевой диффузор с внезапным расширением. В диффузоре происходит снижение скорости воздуха перед входом в жаровые трубы. Через радиальные завихрители и отверстия в шестых секциях часть воздуха поступает в зоны горения жаровых труб. Газ от дозатора, газового коллектора, через форсунки выходит в жаровые трубы и смешивается с воздухом, поступающим через радиальные завихрители. Таким образом, происходит предварительная подготовка газовоздушной смеси. Воспламенение газовоздушной смеси осуществляется с помощью свечей зажигания в первой и двенадцатой жаровых трубах. Переброс пламени в остальные жаровые трубы происходит через пламеперебрасывающие патрубки, соединенные пламеперебрасывающими муфтами. Через основные отверстия в седьмой секции жаровых труб в зону смешения поступает остальной воздух, который смешиваясь с продуктами сгорания, снижает температуру газового потока до необходимой величины и создает требуемое поле температур перед турбиной. Турбина газогенератора Общие сведения Турбина газогенератора предназначена для получения крутящего момента, необходимого для вращения компрессора газогенератора. Турбина газогенератора выполнена осевой, двухступенчатой направление вращения – левое, если смотреть со стороны выходного устройства. Турбина газогенератора состоит из следующих узлов (рис.2.19): соплового аппарата первой ступени 1, соплового аппарата второй ступени 2, ротора турбины газогенератора 13, опоры роликоподшипника турбины газогенератора 11, переходного канала 5 с сопловым аппаратом первой ступени свободной турбины 6, патрубка подвода охлаждающего воздуха 3, системы труб подвода охлаждающего воздуха 4, фланцев лабиринтов 7, 8, 9, 10, кожуха 12. Для снижения вибронагрузок корпусов двигателя опора роликоподшипника выполнена упруго-демпферной. Охлаждение и смазка роликового подшипника производится маслом, которое подводится по трубопроводам к подшипнику с двух сторон через жиклеры. Ротор турбины газогенератора (рис.2.22) состоит из рабочих колес первой и второй ступени 2, 5, вала 12, дефлектора диска первой ступени 1, дефлектора диска второй ступени 6, переднего и заднего промежуточных дисков 3, 4, поддерживаемых передним и задним фланцами 16, 17, гайки 13, поджимающей внутреннюю обойму роликоподшипника 14, лабиринт 15 и двойной лабиринт 11 к буртику вала 12. С задней стороны полость ротора закрыта фланцем 7, лабиринтом 8 и крышкой 9. Работа Элементами ступени турбины, в которых преобразуется энергия газа, является неподвижный сопловой аппарат с сопловыми лопатками и вращающееся колесо с рабочими лопатками. Работа ступени турбины заключается в следующем: сжатый и нагретый газ с небольшой скоростью поступает в межлопаточные каналы соплового аппарата, где происходит частичное преобразование потенциальной энергии в кинетическую энергию вытекающего потока. Скорость газа увеличивается, давление и температура при этом падают. Выйдя из соплового аппарата под углом к плоскости вращения турбины, газ с относительной скоростью попадает на лопатки рабочего колеса турбины, приводя его во вращение. В каналах между рабочими лопатками происходит дальнейшее расширение газа, а следовательно уменьшение его давления и температуры. Так же, как в случае крыла, давление на вогнутой стороне рабочей лопатки оказывается больше, чем на выпуклой. Под влиянием этой разницы давление происходит вращение лопаток и связанного с ними колеса. Большая часть кинетической энергии газа, полученная в сопловом аппарате и рабочем колесе, превращается в механическую работу вращения турбины. В результате чего скорость, с которой газ выходит из колеса, уменьшается с одновременным резким изменением ее направления. Таким образом, работа на валу турбины получается в результате изменения количества движения газа, протекающего через рабочее колесо. Газовый поток выходит из первой ступени с существенной осевой скоростью, но с пониженным давлением. Сопловые и рабочие лопатки следующих ступеней имеют большие размеры, следовательно, они могут пропустить большой объем газа со скоростями, близкими к скоростям первой ступени. Свободная турбина Общие сведения Свободная турбина предназначена для получения крутящего момента, необходимого для вращения нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Свободная турбина выполнена осевой, трехступенчатой. Свободная турбина смонтирована на подмоторной раме (рис.2.27). Конструкция свободной турбины позволяет осуществлять ее замену в эксплуатации. Свободная турбина (рис.2.28) состоит из соплового аппарата второй и третьей ступеней 1, ротора 2, передней опоры 3 с роликовым подшипником, цельного наружного корпуса 4, опоры свободной турбины 5, задних фланцев лабиринтов 6,7, задней опоры 8 с роликовым и шариковым подшипниками, трубопровода подвода воздуха 9 к датчику измерения давления в разгрузочной полости, кожуха с теплоизоляцией 10, кожуха 11, трех датчиков частоты вращения ротора 12, индуктора 13, вала переходного 14, кожуха с теплоизоляцией 15, трубопровода подвода воздуха в разгрузочную полость 16, трубопровода суфлирования масляной полости подшипниковых опор 17, трубопровода подвода воздуха 18 в полость наддува лабиринтов подшипниковых опор передней и задней, трубопровода откачки масла 19, трубопровода подвода масла 20 для смазки и охлаждения подшипников. Выходное устройство Общие сведения Выходное устройство (ВУ) предназначено для отвода газа, выходящего из свободной турбины в выхлопную систему газоперекачивающего агрегата. ВУ тягами крепится к раме ГПА. В зависимости от компоновки ГПА ВУ может располагаться выходным каналом вверх, вправо или влево при виде ВУ сзади. Трансмиссия с кожухом Общие сведения Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от свободной турбины двигателя к нагнетателю. Для ГТУ-16П применяется три вида трансмиссии Рама газогенератора и свободной турбины Рама газогенератора Общие сведения Рама газогенератора является силовым элементом и служит для крепления на ней газогенератора, крепления с рамой свободной турбины и установки на раму ГПА. Рама газогенератора служит также для установки и крепления газогенератора в транспортировочном контейнере. |