2.Устройство и основы эксплуатации гту в составе сэу.
Начальная температура газов при входе в газовую турбину (рис.24) принята равной 923 К. В осевом шестиступенчатом КНД 1 атмосферный воздух сжимается до давления 0,26 МПа, температура его достигает 397 К. После КНД воздух поступает в холодильник 7, где охлаждается водой, протекающей по трубам, до температуры 310 К. Далее воздух сжимается в КВД 6, который имеет 12 ступеней и обеспечивает повышение давления воздуха до 0,925 МПа, температура воздуха при этом 468 К. Из КВД воздух поступает в трехходовой (по воздуху) регенератор 2, в котором подогревается до 603-608 К и с этой температурой (при давлении 0,915 МПа) поступает в камеру сгорания 3.
Продукты сгорания, имеющие давление 0,88 МПа и температуру 1023 К, направляются из камеры 3 в ТВД 5. ТВД имеет две активные ступени давления и приводит в действие КВД и агрегат топливных и масляного насоса, обслуживающего ВРШ. При давлении 0,425 МПа и температуре 878 К газы переходят в ТНД 4. ТНД, как и ТВД, имеет активные ступени давления, приводит в действие КНД и через двухступенчатый редуктор передает полезную мощность гребному винту.
Отработавшие газы при температуре 653 К направляются из ТНД в регенератор, где отдают часть своей теплоты воздуху и охлаждаются до температуры 518 К. Дальнейшее использование теплоты отработавших газов происходит в утилизационном паровом котле. Удельный расход топлива (моторного ДТ или газотурбинного) составляет 304 г/кВт-ч.
Удельная масса установки не превышает 27 кг/кВт. Общий срок ее службы должен составить 80 тыс. ч при сроке службы деталей камер сгорания до 5 тыс. ч.
Опыт эксплуатации газотурбинного судна «Парижская Коммуна» показал, что установка ГТУ-20 вполне надежна и обладает хорошими маневренными качествами. Продолжительность запуска около 10 мин; реверс с полного хода вперед до полного назад обеспечивает остановку судна примерно за 3,5 мин. При этом путь торможения до момента остановки составляет по длине около пяти корпусов судна. Все теплотехнические показатели работы установки оказались близкими к расчетным.
Рис. 24. Газотурбинная установка для сухогрузного судна (часть левого борта)
Газотурбинные установки, даже выполненные по сложным схемам, недостаточно экономичны из-за больших потерь с уходящими газами. Однако использование теплоты уходящих газов может существенно повысить к. п. д. такой установки. ГТУ с утилизацией теплоты отходящих газов может обеспечить работу с удельным расходом топлива 229—243 г/кВт-ч, т. е. они экономичнее самых совершенных паротурбинных установок и не намного хуже дизельных.
Упрощенная схема ГТУ типа М-25 с утилизацией теплоты уходящих газов для судна с горизонтальным способом погрузки «Капитан Смирнов» показана на рис. 25, а. Газовая 5 и паровая 4 турбины через общий редуктор 2 работают на ВРШ. Уходящие из газовой турбины газы направляются для дальнейшего использования их теплоты в утилизационный, котел 1 с принудительной циркуляцией. Котел вырабатывает 26 т/ч пара давлением 1,14 МПа и температурой перегрева 582 К. Из этого количества пара 18 т/ч направляются в паровую турбину, 2,6 т/ч - в турбогенератор 6 и 2 т/ч - к тепловым потребителям 7. В паровой турбине пар расширяется до давления 0,006 МПа и направляется в конденсатор 3. Питательный насос 8 подает воду с температурой 40°С в утилизационный котел.
Общая мощность газовой и паровой турбины составляет 18,5 тыс. кВт; частота вращения гребного винта 130 об/мин. Длина установки от входного устройства газовой турбины до выходного фланца редуктора 12,2 м; ширина 5,5 м; высота с кот лом 10,8 м; общая масса 140 т; удельный расход топлива 229 г/кВт-ч, масла - 0,2 г/кВтч.
Устройство ГТУ М-25 показано схематически на рис. 25, б. Установка состоит из осевых, последовательно расположенных компрессоров - 1-ступенчатого низкого давления и ступенчатого высокого давления 2. В корпусе трубчато-кольцевой камеры сгорания 3 находятся: 10 жаровых труб с форсунками, последовательно расположенные осевые турбины - 2-ступенчатые высокого и низкого давлений и 4-ступенчатая турбина, работающая через редуктор на гребной винт. ТВД посредством пустотелого вала приводит в действие КВД, а ТНД посредством вала, находящегося внутри вала ТВД, - КНД.
Общий срок службы установки М-25 рассчитан на 25 лет, а срок службы ГТУ - на 12,5 лет. Небольшие масса и размеры делают ее весьма удобной для использования на судах с горизонтальным способом погрузки. Ее недостатком является возможность работы лишь на маловязких сортах топлива.
Рис. 25.
Схема работы и устройство ГТУ с
использованием теплоты уходящих газов
Следует ожидать дальнейшего более широкого применения ГТУ на судах с горизонтальным способом погрузки И таких специализированных судах, как трейлеро- и лихтеровозы. ГТУ должны стать единственным типом энергетических установок судов на подводных крыльях и на воздушной подушке.