
книги из ГПНТБ / Переходные процессы в газотурбинных установках
..pdfна вентиляционном режиме меньше. Исследование уравнения (VI.4)
показало, что оно не имеет минимума, т. е. с уменьшением рх |
умень |
шается Nn. |
расчета |
В табл. VI.2 приведены для исследуемых схем результаты |
зависимости необходимого (при обеспечении в камере ТЗХ темпера туры Тх) расхода охлаждающего воздуха от давления рх. Предпо лагается, что поступающий в ТЗХ холодный воздух, нагреваясь, воспринимает тепло вентиляционных потерь. Результаты расчета показывают, что в схеме 2/Н-ОР при оптимальном давлении необ
ходимый |
расход |
охлаждающего |
|
|
||||||
воздуха |
исключительно |
|
мал. При |
|
|
|||||
использовании |
обычных |
уплотне |
|
|
||||||
ний, применяемых в газовых тур |
Г/7Л |
ТЗХ |
||||||||
бинах, |
такой |
маленький |
расход |
|||||||
обеспечить практически |
|
невозмож |
|
|
||||||
но. Повышенный |
расход |
охлажда |
|
|
||||||
ющего воздуха снизит температуру |
|
|
||||||||
Тх, в |
результате |
чего |
увеличатся |
|
|
|||||
вентиляционные |
потери |
в ТЗХ . |
|
|
||||||
Поэтому |
на |
|
практике |
может |
|
|
||||
оказаться |
достаточно |
|
выгодным |
|
|
|||||
создание |
в |
камере ТЗХ |
|
промежу |
|
|
точного |
вакуума, когда |
рх~>рхопт- |
|
|
|||||
Из |
табл. VI.2 видно, что в схе |
Рис. VI.8. Схема отсоса газа из ТЗХ |
|||||||
мах с |
силовой |
турбиной |
низкого |
||||||
и ТПХ с использованием вспомогатель |
|||||||||
давления при обеспечении в ТЗХ |
ной турбины. |
Тв—вспомогательная |
|||||||
вакуума |
рх — 0,15 |
кгс\смг. сум |
турбина; Н — вакуумный насос; И — |
||||||
марные потери мощности Nn |
умень |
источник |
энергии |
||||||
шаются |
в |
2,3 |
раза |
по сравнению |
|
|
|||
с потерями |
при рх |
— 1 кгс/см2. В этом случае, как |
показал расчет, |
при восьмигребенчатом лабиринтовом наружном уплотнении ТЗХ расход подсасываемого охлаждающего воздуха примерно соответ
ствует необходимому для обеспечения |
расчетной Тх. В случае, |
когда |
|||
требуется |
большая дополнительная |
подача охлаждающего |
воздуха |
||
в ТЗХ, |
может представить интерес рассмотрение |
схемы |
отсоса |
||
(рис. VI.8), описанной в работе [105]. |
|
|
|
||
Вспомогательная турбина Тв создает полезную мощность |
благо |
||||
даря работе атмосферного воздуха, |
расширяющегося |
до |
давления |
в камере ТЗХ. Источник энергии И покрывает разность между по требляемой мощностью насоса и полезной работой турбины. При
данной |
системе отсоса |
суммарные потери Nn при работе |
установки |
на режиме переднего |
хода |
|
|
|
|
Nn = NT.t + NH-NT, |
(VI.5) |
где NT |
— полезная мощность вспомогательной турбины. |
|
Потери мощности уменьшаются благодаря использованию мощ ности вспомогательной турбины, а также в результате уменьшения NH. Снижение мощности, затрачиваемой на привод вакуумного насоса,
11 И . В . К о т л я р |
161 |
связано с уменьшением количества отсасываемого газа, так как после вспомогательной турбины в камеру ТЗХ поступает переох лажденный воздух, что уменьшает необходимое его количество для
обеспечения расчетной температуры в камере ТЗХ. |
Недостатком |
||||
данной системы отсоса является |
усложнение |
установки. |
|||
28. |
ХАРАКТЕРИСТИКИ |
ПЕРЕХОДНЫХ |
РЕЖИМОВ |
СУДОВЫХ |
ГТУ |
С |
ТУРБИНОЙ ЗАДНЕГО |
ХОДА ПРИ |
РЕВЕРСЕ |
|
|
Большой практический интерес представляет анализ изменения основных параметров различных схем судовых ГТУ с ТЗХ в период реверса, позволяющий предупредить превышение допустимых зна чений этих параметров.
Время перехода ГТУ с ТЗХ от режима переднего к режиму зад него хода можно разбить на ряд фаз: переключение органов реверса; работа установки в режиме контргаза; работа установки в режиме контрвращения; работа установки в режиме заднего хода.
Проведенный анализ динамических характеристик различных схем судовых ГТУ показал, что в период осуществления реверса наблюдаются существенные изменения параметров работы установок, зависящие от типа схемы.
Ниже рассмотрены раздельно для каждой фазы реверса изменения параметров наиболее целесообразных для использования на судах
схем ГТУ |
с ТЗХ (рис. VI.7) при реверсе с полного переднего хода |
на полный |
задний ход и постоянном расходе топлива. В схемах |
с силовой ТНД без регенерации отклонения параметров ГТУ от исходных значений при реверсе с помощью ТЗХ незначительны и определяются только изменяющейся во времени пропускной способ ностью силовой турбины. Поэтому основное внимание уделяется реверсивным характеристикам судовых ГТУ с регенерацией, вы
полненных |
по схемам 1Н-Р, 2/Н-ОР с силовой ТНД, и 2/С-ОР, |
2/С-ОПР, |
2/С-О с силовой ТСД. |
Переключение органов реверса
Этот период характеризуется закрытием маневрового клапана турбины переднего хода и открытием клапана ТЗХ. Продолжитель ность переключения органов реверса зависит от конструкции ма невровых клапанов, типа системы управления и составляет вели чину порядка 10 сек.
При промежуточном открытии клапанов перед ТПХ и ТЗХ тем пература газа за силовыми турбинами равна температуре смешения двух потоков за этими турбинами. Температура газа за силовыми турбинами ПХ и ЗХ в конце данного периода равна температуре за турбиной заднего хода, которая вращается кромками лопаток вперед. Температура газа за ТЗХ, работающей в вентиляционном режиме, может быть принята равной температуре газа перед нею, потому что нагрев газа теплом вентиляционных потерь незначи телен вследствие большого расхода газа.
Таким образом, период перекладки органов реверса характери зуется повышением температуры газа за силовыми турбинами от значения температуры за ТПХ на режиме ПХ до значения темпера туры газа перед силовой турбиной на переходном режиме, соответ ствующем концу данной фазы. Температура воздуха за регенерато ром может быть принята постоянной и равной ее значению на ре жиме ПХ вследствие большой тепловой инерционности регенератора и кратковременности этой фазы [56, 79].
Органы реверса могут быть переключены при уменьшении сум марной пропускной способности силовых турбин, сохранении по стоянной этой величины и при увеличении ее по сравнению с про пускной способностью ТПХ на режиме ПХ.
Уменьшение пропускной способности силовых турбин недопу стимо, так как компрессоры переходят в область неустойчивой
работы вследствие уменьшения их производительности. |
|
||
При сохранении постоянной |
суммарной |
пропускной способ |
|
ности силовых турбин поведение |
различных |
схем судовых |
ГТУ |
в течение исследуемого периода различно. В схемах с силовой |
ТНД |
как с регенерацией, так и без нее, режим работы турбокомпрессорных групп практически остается неизменным. В схемах с сило вой ТСД вследствие повышения температуры газа перед ТНД число оборотов турбокомпрессорного вала низкого давления увеличи вается. Режим ГТУ, соответствующий концу исследуемого переход ного периода, является промежуточным между исходным режимом и режимом работы ГТУ в фазе контргаза, но ближе к последнему.
Поскольку уменьшение пропускной способности силовой тур бины в период перекладки органов реверса приводит к неустойчи вой работе компрессоров, следует обеспечить несколько завышен ную расчетную ее величину. Это исключает вероятность появления заниженной пропускной способности.
При увеличении суммарной пропускной способности силовых турбин давление перед ними падает. Это приводит к перераспреде лению степени расширения силовых и компрессорных турбин: степень расширения компрессорных турбин увеличивается, а сило вых — уменьшается. Повышение степени расширения компрессор ных турбин приводит к увеличению их числа оборотов и изменению всех параметров ГТУ. Очевидно, что все параметры установки в пе риод данной фазы реверса при описанном выше законе открытия маневровых клапанов максимально изменятся на установившемся режиме работы установки, который вследствие кратковременности данной фазы и монотонности изменения температуры за силовой тур биной может быть не достигнут. Поэтому был проведен расчет уста новившегося режима для схем 1Н-Р, 2/Н-ОР и 2/С-ОР при завышен ной на 10% суммарной пропускной способности силовых турбин.
Результаты |
расчета сведены в |
табл. VI.З, |
VI.4, VI.5. |
Из таблиц видно, что в схеме |
1Н-Р в период переключения орга |
||
нов реверса |
температура газа |
перед _ТВД |
несколько снижается, |
число оборотов компрессорного вала увеличивается на 3%, а расход
И* |
163' |
Параметры |
схемы |
1Н-Р на различных |
режимах при |
реверсе |
Т а б л и ц а |
VI.З |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Н о м и |
П е р е к л ю |
Р е ж и м |
Р е ж и м |
||
|
|
|
О б о з н а |
нальный |
ч е н и е |
||||
О п р е д е л я е м а я в е л и ч и н а |
к о н т р |
||||||||
ч е н и е |
р е ж и м |
о р г а н о в |
|
З Х |
|||||
|
|
|
г а з а |
|
|||||
|
|
|
|
П Х |
р е в е р с а |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Температура газа пе |
h |
800 |
776 |
936 |
|
870 |
|||
ред ТВД |
в °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень |
сжатия |
Є |
5,0 |
5,2 |
6,0 |
|
5,6 |
||
Относительное |
число |
п |
1,0 |
1,03 |
1,075 |
|
1,05 |
||
оборотов |
компрессорно |
|
|
|
|
|
|
||
го вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительный |
расход |
7} |
1,0 |
1,065 |
1,14 |
|
1,09 |
||
газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень расширения ТВД
Степень расширения Т Н Д
етвд
етнд
2,35 |
2,5 |
2,42 |
2,38 |
2,13 |
2,08 |
2,48 |
2,31 |
Температура воздуха |
h . |
403 |
403 |
588 |
500 |
за регенератором в °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
VI.А |
Параметры схемы 2/Н-ОР на различных режимах при реверсе
|
Н о м и |
П е р вклю |
О п р е д е л я е м а я величина О б о з н а ч е н и е |
нальный |
ч е н и е |
р е ж и м |
о р г а н о в |
|
|
П Х |
р е в е р с а |
Р е ж и м |
Р е ж и м |
|
к о н т р |
||
З Х |
||
г а з а |
||
|
Температура газа пе |
h |
800 |
760 |
900 |
845 |
ред ТВД в °С |
|
|
|
|
|
Общая степень сжатия Степень сжатия К Н Д
»» КВД
Относительное число оборотов вала К Н Д
&кнд
пкнд
9 |
9,7 |
11 |
10,2 |
3 |
3,24 |
3,3 |
3,19 |
3 |
2,97 |
3,35 |
3,18 |
1,0 |
1,06 |
1,09 |
1,05 |
Относительное |
число |
Пквд |
1,0 |
1,01 |
1,04 |
1,02 |
|
оборотов |
вала КВД |
|
|
|
|
|
|
Относительный |
расход |
G |
1,0 |
1,11 |
1,17 |
1,11 |
|
газа |
|
|
|
|
|
|
|
Степень |
расширения |
ет$д |
1,73 |
1,75 |
1,73 |
1,73 |
|
ТВД |
|
|
|
|
|
|
|
Степень расширения ТСД
Степень расширения Т Н Д
етсд
етнд
1,85 |
2,0 |
1,88 |
1,845 |
2,81 |
2,78 |
3,38 |
3,15 |
Температура воздуха |
h |
325 |
325 |
495 |
408 |
за регенератором в °С |
|
|
|
|
|
Параметры схемы 2/С-ОР |
на различных режимах при реверсе |
Т а б л и ц а |
VI . 5 |
||||
|
|
|
|||||
|
|
Н о м и |
П е р е к л ю |
Р е ж и м |
Р е ж и м |
||
|
|
нальный |
ч е н и е |
||||
О п р е д е л я е м а я в е л и ч и н а |
О б о з н а ч е н и е |
к о н т р |
|||||
р е ж и м |
о р г а н о в |
|
З Х |
||||
|
|
П Х |
р е в е р с а |
г а з а |
|
|
|
Температура газа пе |
h |
800 |
695 |
700 |
|
760 |
|
ред Т В Д в °С |
|
|
|
|
|
|
Общая степень сжатия Степень сжатия К Н Д
»» КВД
Относительное число оборотов вала К Н Д
^общ
екнд
&квд
Пкнд
9 |
10,5 |
И |
10,5 " |
3 |
3,56 |
4,0 |
3,65 |
3 |
2,96 |
2,75 |
2,89 |
1,0 |
1,13 |
1,17 |
1,09 |
Относительное |
число |
|
1,0 |
1,01 |
0,95 |
0,975 |
оборотов вала КВД |
|
|
|
|
|
|
Относительный |
расход |
~G |
1,0 |
1,23 |
1,29 |
1,16 |
газа |
|
|
|
|
|
|
Степень |
расширения |
Т В Д |
|
Степень |
расширения |
ТСД |
|
етвд
етсд
1,73 |
1,83 |
1,73 |
1,73 |
2,44 |
2,29 |
2,52 |
2,52 |
Степень |
расширения |
етнд |
2,13 |
2,5 |
2,52 |
2,38 |
||
Т Н Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
воздуха |
h |
325 |
325 |
347 |
350 |
||
за регенератором в °С |
|
|
|
|
|
|||
газа — на |
6,5%. |
В схеме 2/Н-ОР |
на рассматриваемой фазе |
реверса |
||||
температура |
газа |
перед |
ТВД снижается |
более |
существенно, чем |
в схеме 1Н-Р, число оборотов компрессорного вала низкого давле
ния |
увеличивается на 6%, |
а расход газа — на 11%. |
|
||||
В схеме 2/С-ОР на исследуемом |
режиме работы температура газа |
||||||
перед |
ТВД снижается |
на |
105° С, |
число |
оборотов |
компрессорного |
|
вала |
низкого давления |
увеличивается на |
13%, а |
расход газа — |
|||
на |
23%. |
|
|
|
|
|
Таким образом, при переключении органов реверса ГТУ с по вышенной пропускной способностью силовых турбин изменения па раметров регенеративных схем с силовой ТНД (1Н-Р, 2/Н-ОР) сравнительно невелики и не превышают допустимых значений.
В схеме 2/С-ОР имеют место недопустимый заброс оборотов ком прессорного вала низкого давления и значительное увеличение рас хода газа, что может быть недопустимо с точки зрения прочности лопаток турбины. Следует учесть, что принятое в расчете увеличе ние пропускной способности силовой турбины является несколько завышенным по сравнению с величиной, гарантирующей устойчи вую работу компрессоров.
Работа ТЗХ в режиме контргаза
После переключения органов реверса ТЗХ некоторое время вра
щается кромками лопаток в п е р е д — в режиме контргаза. |
Время |
работы ТЗХ в этом режиме определяется ее характеристиками, |
инер |
ционностью силового вала и, как правило, является достаточным для установления новых параметров ГТУ. В работе [56] представлены таблицы реверсивных характеристик судов типа «Маринер», из
которых |
видно, что время остановки силового вала |
в зависимости |
|
от условий реверсирования колеблется от 25 сек до |
1 мин. |
При ра |
|
боте ГТУ |
в режиме контргаза температура газа за |
ТЗХ |
приблизи |
тельно равна температуре газа перед ней. Температура воздуха за регенератором соответственно повышается. Из рассмотренных та
блиц |
видно, что |
в схеме 1Н-Р |
на |
режиме |
контргаза |
температура |
||||
газа |
перед ТВД |
повышается на 135° С, число |
оборотов |
компрессор |
||||||
ного |
вала увеличивается на |
7,5%, |
|
а расход газа — на |
14%. |
|||||
В схеме 2/Н-ОР на установившемся режиме контргаза |
температура |
|||||||||
газа перед ТВД повышается на 100° С, |
число оборотов вала |
компрес |
||||||||
сора |
низкого давления увеличивается |
на 9% |
и расход газа |
на 17%. |
||||||
В |
схеме 2/С-ОР на режиме контргаза температура газа перед |
|||||||||
ТВД |
понижается |
на 100° С, |
число |
оборотов |
вала |
компрессора низ |
||||
кого |
давления увеличивается |
на |
17% |
и расход |
газа — на |
29%. |
Таким образом, при работе регенеративной ГТУ с силовой ТНД в режиме контргаза возникает опасность кратковременного резкого увеличения температуры газа перед ТВД. Число оборотов компрес сорных валов изменяется в допустимых пределах. Избежать увели чения температуры можно, уменьшив расход топлива. Необходимо обратить внимание на то, что увеличение на данном режиме расхода газа в схемах с силовой ТНД сопровождается повышением его тем пературы.
В схемах с силовой ТСД число оборотов компрессорного вала низкого давления увеличивается до недопустимого значения. Зна чительное увеличение расхода газа в какой-то мере компенсируется снижением его температуры. Для уменьшения заброса оборотов в схемах данного типа также необходимо уменьшить расход топлива.
Работа установки в режимах контрвращения и заднего хода
Режим контрвращения характеризуется вращением турбины на ЗХ при движении судна по инерции вперед.
Эти режимы отличаются более низкой (по сравнению с рассмо тренной выше фазой) температурой газа за силовой турбиной, опре деляемой к. п. д. ТЗХ, и являются промежуточными между номи нальным режимом ПХ и работой схемы в режиме контргаза, ближе к последнему (см. табл. VI.З, VI.4, VI.5).
Однако при оценке допустимости изменения температуры и дру гих параметров по сравнению с номинальным режимом ПХ следует учесть, что режим заднего хода в отличие от режима контргаза может оказаться довольно длительным.
166
Влияние регенератора и промежуточного подогрева газов на реверсивные характеристики ГТУ
Для оценки влияния регенератора были рассчитаны на режиме контргаза параметры схемы 2/С-О, отличающейся от схемы 2/С-ОР отсутствием регенератора. Увеличение числа оборотов компрессор ного вала низкого давления составило 11%, что на 6% меньше, чем
всхеме 2/С-ОР. Отсюда можно заключить, что наличие регенератора
всхемах с силовой ТСД увеличивает заброс оборотов компрессор
ных валов при реверсе с помощью |
ТЗХ. Температура перед |
ТВД |
в схеме 2/С-О понижается на 120° С, |
а расход увеличивается на |
20%. |
Для оценки влияния промежуточного подогрева был проведен сравнительный анализ схем 2/С-ОР и 2/С-ОПР. Вторая схема от личается от первой наличием промежуточного подогрева газа. Очевидно, что схема 2/С-ОПР вследствие большей величины пере
пада |
в силовой |
турбине |
характеризуется |
на |
режимах |
контргаза, |
|||
контрвращения |
и ЗХ значительным повышением температуры газа |
||||||||
за |
силовой |
турбиной и, |
следовательно, |
большим увеличением |
|||||
числа |
оборотов |
компрессорных валов. |
|
|
|
|
|||
29. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСПОРТНЫХ ГТУ |
|
||||||||
ПРИ |
РЕВЕРСЕ |
С ПОМОЩЬЮ |
РЕВЕРСИВНЫХ |
ПЕРЕДАЧ |
|
||||
Реверсивные |
механические |
передачи |
|
|
|
|
|||
Реверсивно-редукционные передачи |
(РРП) |
получили |
наиболь |
шее распространение для колесных транспортных установок (легко вые и грузовые автомобили, автобусы, газотурбовозы и др.). Они получили широкое распространение и в судовых установках.
Положительными качествами РРП являются высокий к. п. д. порядка 0,96—0,98, простота конструкции и относительно неболь шая стоимость.
Прежде чем рассмотреть основные требования, предъявляемые к РРП, и некоторые характерные кинематические схемы, остано вимся на выборе рациональной схемы ГТУ для приведения в движе ние дорожных транспортных средств.
Простой одновальный газотурбинный двигатель (ГТД), как и любая блокированная установка, непригоден для транспортных средств с обычной механической передачей на колеса. Это объяс няется тем, что изменение в широких пределах числа оборотов си лового вала в зависимости от сопротивления пути невозможно. При заданном расходе топлива небольшие изменения оборотов размещенного на силовом валу компрессора приводят к резким коле баниям параметров рабочего тела.
Для приведения в движение колесных транспортных средств сравнительно небольшой мощности с механической передачей одним из наиболее рациональных является двухвальный ГТД с независимой силовой ТНД, который имеет приемлемую зависимость крутящего
момента от числа оборотов. Этот двигатель с теплообменником и ре гулируемыми сопловыми аппаратами турбин является достаточно экономичным и может быть принят в качестве стандартного автомо бильного двигателя (за исключением случаев весьма больших мощ ностей). Однако у него крутящий момент при заторможенном выход ном вале только в 2—2,5 раза больше крутящего момента в расчетной точке, что явно недостаточно для легковых и грузовых автомобилей,
у которых это отношение должно находиться в пределах |
примерно |
от 4 до 8. Поэтому РРП в сочетании с ГТД служат как для |
обеспече- |
11 |
|
|
|
|
|
От двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Рис. VI.9. Кинематическая |
схема |
|
коробки |
передач: |
|
|||||||
/ — в е д у щ а я |
(от д в и г а т е л я ) |
шестерня |
конической пары; 2 |
— |
в е д у щ а я |
ш е с т е р н я ; |
3 — пер |
|||||||
вичный вал;-* |
— |
д в у х д и с к о в ы й ф р и к ц и о н в к л ю ч е н и я п р я м о й передачи; 5 — в е д у щ а я |
ш е с т е р н я |
|||||||||||
п о н и ж а ю щ е й |
передачи; 6 — ведомая шестерня п о н и ж а ю щ е й |
передачи; 7 — в е д у щ а я |
шестерня |
|||||||||||
з а д н е г о х о д а ; |
8 |
— п р о м е ж у т о ч н ы й |
вал; |
9 |
— п а р а з и т н а я |
шестерня |
з а д н е г о хода; 10 |
— ведо |
||||||
мая ш е с т е р н я |
з а д н е г о хода; |
/ / — |
муфта |
в к л ю ч е н и я |
передачи |
з а д н е г о |
х о д а и п о н и ж а ю щ е й |
|||||||
передачи; 12 |
— |
в е д у щ а я ш е с т е р н я |
п о н и ж а ю щ е й |
передачи; |
13 |
— ведомая ш е с т е р н я |
п о н и ж а |
|||||||
ю щ е й передачи |
с муфтой |
с в о б о д н о г о |
|
х о д а ; |
14 — |
ц е н т р а л ь н ы й |
вал |
к о р о б к и |
передач; |
|||||
|
|
|
15 |
— муфта с в о б о д н о г о |
хода |
|
|
|
|
ния реверса, так и для повышения крутящего момента при низких числах оборотов выходного вала и трогании с места.
На рис. VI.9 представлена кинематическая схема коробки пере дач к газотурбинному автобусу ЗИЛ-127 с двигателем «Турбо- НАМИ-053» [36]. Особенностью коробки передач является отсутствие разрыва мощности при переключении передач, т. е. вал тяговой тур бины всегда находится под нагрузкой. Коробка передач имеет одну понижающую передачу с передаточным числом г„. „ = 3,27, одну пря мую передачу ід = 1,15 и передачу заднего хода і3_х = 2,75. Пере даточное число конической пары іу — 1,15.
При включении прямой передани момент передается от двигателя через ведущие угловые шестерни 1 и 2, трубчатый вал 3, дисковое сцепление 4 на вторичный вал 14 коробки передач и на карданный вал.
При включении понижающей передачи дисковое сцепление 4 выключается и момент передается через шестерни 5 и 6 на промежу-
точный вал 8 и далее через шлицевую муфту этого вала И на ше стерню понижающей передачи 12, шестерню 13 муфты свободного хода 15 и на выходной центральный вал 14 (муфта 15 заклинивается и вступает в работу только при разомкнутом сцеплении 4).
При включении заднего хода шлицевая муфта 11 промежуточного вала 8 передвигается в положение зацепления с шестерней заднего хода 7 и момент от этой шестерни через паразитную шестерню 9 передается на шестерню заднего хода 10 выходного вала коробки
передач. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Интерес представляет ГТД с двух- |
|
|
|
|
|||||||||||
каскадным компрессором |
[107], в ко |
|
|
|
|
||||||||||
тором |
компоненты |
механически |
свя |
|
|
|
|
||||||||
заны |
через |
дифференциальную |
пере |
|
|
|
|
||||||||
дачу |
(рис. V I . 10). Здесь |
компрессор |
|
|
|
|
|||||||||
низкого давления |
установлен |
на |
од |
|
|
|
|
||||||||
ном валу, а компрессор высокого |
|
|
|
|
|||||||||||
давления |
|
и турбина — на |
втором. |
|
|
|
|
||||||||
Два вала соединены |
через дифферен |
|
|
|
|
||||||||||
циальную |
передачу, |
которая |
приво |
|
|
|
|
||||||||
дит во вращение и выходной вал. |
|
|
|
|
|||||||||||
Дифференциальная |
передача |
по |
|
|
|
|
|||||||||
зволила |
осуществить |
удовлетвори |
|
|
|
|
|||||||||
тельную |
зависимость |
крутящего |
мо |
|
|
|
|
||||||||
мента |
от |
|
оборотов, |
что |
|
позволяет |
Рис. V I . 10. Схема ГТД |
с |
двухкас- |
||||||
применить |
коробку |
передач |
только |
кадным компрессором |
и |
дифферен |
|||||||||
для реверса. Как |
показано |
в |
[107], |
циальной передачей: |
|||||||||||
/ — К Н Д ; 2 — К В Д ; |
3 — т у р б и н а ; |
||||||||||||||
ГТД, |
выполненный |
по |
этой |
схеме, |
|||||||||||
4 — камера сгорания; 5 — |
т е п л о о б м е н |
||||||||||||||
достаточно экономичен |
на |
частичных |
ник; 6 — д и ф ф е р е н ц и а л ь н а я |
п е р е д а ч а |
|||||||||||
нагрузках, |
имеет |
улучшенную |
при |
|
|
|
|
емистость и повышенные тормозные возможности. Здесь предусмо трено торможение двигателем при реверсе. При этом стопорится вал компрессора низкого давления, что приводит к увеличению переда точного отношения между валом турбины и выходным валом и повышает эффективность торможения двигателем.
Для передачи больших мощностей целесообразно применение ре версивных планетарных передач, которые характеризуются умерен ными размерами и лучшими эксплуатационными характеристиками.
Характер протекания переходных процессов ГТУ при реверсе с помощью РРП определяется способом осуществления этого режима.
Если реверс производится отключением передачи переднего хода и включением передачи заднего хода, т. е. при торможении двига телем, переходный процесс ГТУ по характеру изменения параметров аналогичен реверсу с помощью ТЗХ. Вначале произойдет торможе ние комплекса силовая турбина — ведущая часть передачи, а затем турбина начнет работать в режиме контргаза (вращаться кромками лопаток вперед). Для предотвращения динамического удара при реверсе в таких РРП обязательно предусматриваются компенсирую щие устройства (гидромуфты и пр.).
Время работы ГТД в режиме |
контргаза определяется временем |
||
торможения экипажа до останова, |
т. е. в основном инерционностью |
||
всего экипажа и тормозящими эффектами ГТД и тормозов. |
|
||
У судовых ГТУ длительность этого режима определяется инер |
|||
ционностью комплексов силовая |
турбина — ведущая |
часть |
редук |
тора и ведомая часть редуктора — винт, а также моментной |
харак |
||
теристикой силовой турбины. Так, при увеличении |
инерционности |
первого из названных комплексов и уменьшении второго длитель ность режима контргаза уменьшается.
В течение режима контргаза аналогично реверсу с помощью ТЗХ в зависимости от схемы ГТУ имеют место те или иные отклонения параметров от исходных значений (п. 28). После полной остановки экипажа и силовой турбины начинается разгон ГТД и движение в направлении заднего хода. Для судовых ГТУ существует проме жуточная фаза контрвращения (работа силовой установки на зад ний ход при движении судна вперед). Особое внимание следует уде лить одновременности выключения и включения соответственно передач переднего и заднего ходов, поскольку резкое уменьшение нагружающего момента может привести к разгону силовой турбины.
Если реверс осуществляется отключением передачи переднего хода, полным торможением ведомого комплекса и затем включением передачи заднего хода, для ГТУ переходный процесс сводится лишь
к ее останову, а затем |
разгону синхронно с движением экипажа. |
Эти процессы подробно |
рассмотрены в предыдущих главах. |
В современных ГТД колесного транспорта торможение часто ус коряется с помощью поворотных сопел, которые могут обеспечить тормозной момент до 60% от номинального. В некоторых ГТД осуществляется торможение компрессором, который специальной муфтой соединяют по оборотам с силовой турбиной.
В заключение следует отметить высокие требования к точности изготовления и монтажа РРП, определяющие надежность данной передачи.
Реверсивные гидравлические и гидрофрикционные передачи
Реверсивные гидравлические передачи (ГП) позволяют осуще ствить реверс путем поворота направляющих лопаток в гидротранс форматоре, который в этом случае называется реверсивным.
В реверсивных гидрофрикционных передачах (ГФП) для осуще ствления заднего хода используется гидротрансформатор (не ре версивный), а для осуществления переднего хода —• фрикционная муфта иногда в сочетании с гидромуфтой (улучшается работа уста новки при маневрировании).
Основными достоинствами гидравлических и гидрофрикционных передач являются: относительная компактность; быстрый реверс вследствие благоприятной внешней характеристики; достаточно вы сокая мощность заднего хода, достигающая 70—80% от мощности полного переднего хода; эластичность передач,