4.9.2. Принцип дії газової турбіни і поняття про будову і роботу газотурбовоза

Газова турбіна (рис. 4.74) - це тепловий лопатний двигун, який скла­дається з двох основних частин:

• соплового апарата із спрямовуючи­ми лопатками; робочі

• ротора - робочого колеса з робочими лопатками.

На рис. 4.75 приведена схема най­простішого газотурбінного двигуна.

Стиснене в компресорі 1 повітря поступає в камеру згоряння 4, до якої через форсунку 2 також поступає рідке па­ливо, яке свічою 3 запалюється і згоряє. Продукти згоряння за температури до 730 °С через спрямовуючі лопатки надходять на робочі лопатки турбіни 5 і обертають її.

Переваги газової турбіни над дизелем та іншими двигунами внутріш­нього згоряння:

• велика агрегатна потужність при невеликих габаритах і масі;

• відсутність зворотно-поступальних рухів;

• повна урівноваженість;

• відсутність системи водяного охолодження;

• невелика кількість підшипників;

• використання дешевих сортів рідкого палива (мазута тощо). Суттєвим і вирішальним недоліком газової турбіни є невисокий коефіцієнт корисної дії (17-20%).

Рис. 4.75. Схема двигуна з найпростішою газовою турбіною:

1 — компресор; 2 — паливна форсунка; З — свіча запалення палива;

4 — камера згоряння; 5 — турбіна.

Застосування вільнопоршневого генератора газу в газотурбінних дви­гунах дозволило дещо підвищити коефіцієнт корисної дії, але за розміра­ми і масою цей двигун поступається перед дизелями. Роботи над вдоско­наленням газотурбінних двигунів продовжуються. Кращі їх зразки, роз­роблені у Франції (TURMO), США, Канаді та інших країнах, за показни­ками теплової економічності значно приблизились до двигунів внутрішнього згоряння і останнім часом стали ширше запроваджуватись на залізничному транспорті.

В газотурбовозах, які проектувались і випускались у різних країнах, застосовувались газотурбінні машини двох видів:

• двигун з найпростішою газовою турбіною (рис. 4.75);

• вільнопоршневий генератор газу (ВПГГ).

Коломенським тепловозобудівним заводом (Росія) було випущено декілька експериментальних зразків газотурбовозів з найпростішою газо­вою турбіною: вантажного серії Г-1 (рис. 4.76), і пасажирського ГП-1, а та­кож — з вільнопоршневим генератором газу ГТ-1, в якого коефіцієнт ко­рисної дії трохи вищий, ніж з простою турбіною.

Газотурбовоз з електричною передачею складається з таких основних частин:

• осьового компресора;

• камери згоряння;

• газової турбіни;

• редуктора;

• тягового генератора;

• тягових електродвигунів.

Досвід експлуатації цих газотурбовозів, пошуки і спроби створення газотурбовозів на Луганському тепловозобудівному заводі можуть бути використані в майбутніх розробках більш вдосконалених і економічних

Рис. 4.76. Газотурбовоз Г1:

1 — генератор постійного струму; 2 — редуктор; З — турбіна; 4 — камера згоряння, 5 — компресор; 6 — дизель-генераторна установка.

газотурбінних локомотивів і турбопоїздів на Україні, якщо цього будуть вимагати нові пріоритети газотурбобудування досвід вказує на ефективність запровадження цього виду тяги в приміських і місцевих сполученнях в умовах швидкісного і восокош-видкісного руху поїздів. Особливо цікавим у цьому плані є французький ви-сокошвидкісний турбопоїзд TGV (рис. 4.77), створений фірмами Alsthom, МТЕ, TYPBOMECA і ABC-SEMCA. Силова установка п'ятивагонного

Рис. 4.77. Розміщення обладнання в моторному вагоні турбопоїзда TGV:

1 — акумуляторна камера; 2,3 — електрообладнання; 4 — реостатне гальмо;

5 — випрямляч; 6 — допоміжна апаратура газотурбінного двигуна;

7 — генератор змінного струму; 8 — редуктор; 9 — пневмоапаратура;

10 — випускний патрубок; 11 — газотурбінний двигун; 12 — трансформатори;

13 — повітряні фільтри; 14 — вентиляційна камера; 15 — глушник шуму;

16 — паливний бак; 17 — вогнегасник; 18 — розсікачі; 19 — електронне

обладнання; 20 — радіопульт.

турбопоїзда складається з чотирьох газотурбінних двигунів моделі TURMO і електричної передачі змінно-постійного струму. В двох крайніх моторних вагонах установлено два двигуни і загальний трифазний генера­тор потужністю 2250 кВт, а також привод генератора для допоміжних ма­шин потужністю 295 кВт. Основний генератор через випрямляч живить шість самовентильованих тягових електродвигунів постійного струму. Поїзд обладнаний пневматичною системою нахилення кузова при прохо­дженні кривих ділянок колії. Візки мають м'яке підвішування і чотири си­стеми гальм: реостатну, вихрострумну, магнітнорейкову і електропнев-могідравлічну. Основне гальмо — реостатне, електропневмогідравлічне використовується тільки за швидкості до 120 км/год. Пасажирські салони в середніх вагонах доволі комфортабельні, мають оригінальний дизайн. Максимальна швидкість турбопоїзда сягає 318 км/год.