книги из ГПНТБ / Переходные процессы в газотурбинных установках

ких агрегатов. Это позволяет при изменении расхода в сети выво­ дить некоторые агрегаты из работы, обеспечивая тем самым работу остальных в узкой и наиболее экономичной области.

Таким образом, с точки зрения переходных процессов условия работы ГТУ на газоперекачивающих станциях более легкие, чем на транспорте.

Качественно характеристики схем ГТУ, работающих на центро­ бежный нагнетатель, подобны характеристикам ГТУ, приводящих винт.

Г Л А В А V I

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСПОРТНЫХ ГТУ ПРИ РЕВЕРСЕ

В транспортных установках с ГТУ в качестве главного двигателя используются следующие способы реверса:

1) с помощью реверсивных движителей (для судовых ГТУ — винт регулируемого шага, водометный движитель и др.);

144

2)турбинный;

3)с помощью реверсивных передач (механических, гидродинами­ ческих, электрических и т. д.).

Выбор реверсивного устройства должен производиться с учетом маневренности, экономичности, габаритов и надежности установки.

нальных схем транспортных ГТУ при различных способах осуще­ ствления реверса. Этому вопросу уделяется особое внимание, по­ скольку осуществление реверса сопровождается значительными воз­ мущениями по нагрузке и топливу. При этом условия совместной работы различных агрегатов, входящих в состав ГТУ, могут при­ вести в зависимости от компоновки этих агрегатов к недопустимому увеличению температуры газа, числа оборотов турбины, помпажу компрессора и т. д.

Может оказаться, что схема ГТУ, обеспечивающая благоприят­ ную работу транспортной установки на рабочих режимах, является неприемлемой с точки зрения ее реверсивных характеристик.

При анализе переходных процессов судовых ГТУ основное вни­ мание уделено реверсу с помощью винта регулируемого шага (ВРШ) и турбины заднего хода (ТЗХ), получивших наибольшее распростра­ нение. При рассмотрении реверса ГТУ, приводящих в движение ко­ лесный транспорт, основное внимание уделено реверсивным пере­ дачам. Следует иметь в виду, что основные результаты исследования

Как показано ниже, для установки колесного транспорта с ре­ версивной передачей при-торможении двигателем характер проте­ кания переходного процесса ГТУ аналогичен реверсу с помощью ТЗХ.

26. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ

СУДОВЫХ ГТУ ПРИ РЕВЕРСЕ С ПОМОЩЬЮ ВИНТА РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА

Реверс с помощью ВРШ во многих отношениях является наи­ более перспективным. В этом случае отсутствуют периоды полного

верс при развороте лопастей ВРШ через нулевой шаг из положения, соответствующего полному переднему ходу (ППХ), в положение, соответствующее полному заднему ходу (ПЗХ). Этот режим сопро­ вождается наибольшими изменениями нагружающего момента ВРШ и остальных параметров, характеризующих протекание переходного процесса.

В качестве примера на рис. V I . 1 представлены результаты осциллографирования процесса реверса судовой ГТУ-600 с ВРШ, установ­ ленной на траулере «Прогресс». Из рис. VI . 1 видно, что, несмотря на уменьшение расхода топлива до величины, соответствующей хо­ лостому ходу, осуществление реверса сопровождается весьма зна­ чительным динамическим забросом числа оборотов силового вала и других параметров ГТУ.

Аналогичная картина (рис. VI.2) имела место при осуществлении реверса судовой ГТУ, установленной на судне «Джон Сержент» [56].

Поскольку характер протекания переходного процесса ГТУ оп­ ределяется прежде всего типом выбранной схемы, целью приведен­ ного ниже анализа является изучение динамических характеристик

реверсе проводились при условии одновременного с началом реверса уменьшения расхода топлива до минимального, который обеспечи­

146

топлива для ряда схем ГТУ показали, что имеет место недопустимый заброс оборотов.

При расчетах была использована методика, приведенная в [68]. Были приняты следующие параметры номинального режима: мощ­

\

версальной характеристике, одинаковой для КНД и КВД. Число оборотов, моменты инерции роторов, степени сжатия компрессоров принимались из условия равнопрочности элементов схем и на основа­ нии теории подобия (см. п. 15). Обозначение схем ГТУ принято со­ гласно [40].

При проведении расчетов был принят четырехлопастный ВРШ, характеристики которого и данные круговых модельных испытаний приведены в [6].

Угол разворота лопастей ВРШ из приложения ППХ в положе­ ние ПЗХ равен 35—40°. Скорость поворота лопастей ВРШ принята

после начала реверса (рис. VI.3), причем в течение следующих 2— 3 сек обороты силового вала интенсивно падают ввиду резкого уве­ личения момента на винте при отрицательных шаговых отношениях. Линия совместной работы турбины и компрессора проходит на уни­ версальной характеристике последнего в зоне максимальных к. п. д.

ную турбины. В период реверса динамический заброс числа оборо­

n/V) ••'•'А

у / \.

объясняется тем, что компрессор находится на одном валу с силовой турбиной. Это, во-первых, увеличивает инерционность вала и, во-вторых, компрессор является хорошим тормозом, так как его мощность изменяется примерно пропорционально кубу угловой ско­ рости. Режимная линия компрессора на его характеристике про­

висимая турбина низкого давления — ВРШ. Динамический заброс числа оборотов силового вала при реверсе составляет 6,8% от номи­ нальных (рис. VI.3). КНД при числе оборотов п = 0,9 попадает в помпаж, поэтому схема регулирования должна обеспечить при этом открытие противопомпажных клапанов (рис. VI.5). Следует отме­ тить, что линия работы КВД в течение второго периода реверса про­ ходит достаточно близко к границе помпажа.

2/Н (6,8%), что объясняется более резким падением газовой мощ­ ности турбокомпрессорной группы схемы 2/Н.

а независимая турбина среднего давления является силовой. Дина­ мический заброс числа оборотов силового вала при реверсе дости­

ние второго периода реверса вплотную приближаются к границе помпажа (рис. VI.5). В схеме 2/С-ОР заброс числа оборотов силового вала при реверсе превышает забросы всех рассмотренных выше схем ГТУ, так как в этой схеме силовой является турбина среднего дав-

150