книги из ГПНТБ / Переходные процессы в газотурбинных установках

оказалось достаточным для разгона турбокомпрессора, несмотря на некоторое уменьшение расхода через турбину за счет перепуска воз­ духа из-за компрессора. Указанный результат был достигнут при мощности электродвигателя пускового устройства около 130 кет.

даже при закрытом клапане перепуска воздуха. Однако с повышением температуры атмосферного воздуха до 25° С и при запусках на за­ грязненном двигателе снова появилось зависание КВД, исключить которое оказалось возможным только при включении в работу кла­ пана перепуска воздуха. Впоследствии в эксплуатационных условиях было подтверждено, что при увеличении температуры газа до 750° С наступает режим зависания. Учитывая, что нормально запуск ве­

дется при температуре, достигающей t3nyCK 650° С, можно по фор­ муле (VII.7) приблизительно оценить запас по помпажу в этом случае

Опыт эксплуатации показывает, что такой запас является мини­ мально допустимым, так как при неблагоприятных условиях экс­ плуатации в этом случае наблюдались отдельные отказы запуска, связанные с зависанием. Поэтому для надежного запуска с учетом эксплуатационных изменений характеристик ГТУ и их пускорегули-

Одним из важнейших вопросов при запуске является выбор вели­ чины допустимой температуры газа. Окончательно его приходится решать в процессе испытаний головного образца установки с исполь­ зованием экспериментальных данных близкого прототипа, если такие имеются. Однако вопрос этот возникает нередко при отсутствии ка­ ких-либо экспериментальных данных для близких прототипов еще при расчетных обоснованиях параметров запуска и выборе пускового устройства, т. е. задолго до испытаний. В этом случае в качестве нор­ мально допустимой предельной температуры перед ТВД в процессе

даже при степени расширения в первом направляющем венце, близ­ кой к единице (начальный период запуска), температура рабочих лопаток будет близка к допустимой температуре максимального ре­ жима. При запуске напряжения от растяжения и изгиба существенно ниже, чем на максимальном режиме, а условия охлаждения благо­ даря приблизительно пропорциональному уменьшению расходов газа и охлаждающего воздуха можно в первом приближении считать близкими к условиям максимального режима. Таким образом, при определенном темпе нарастания температуры газа, обеспечивающем допустимые температурные градиенты (см. п. 33), пусковая теплонапряженность деталей ТВД при указанной предельной температуре газа не окажется большей, чем на максимальном режиме ГТУ.

дует из-за резкого увеличения вероятности отказов при запуске. Изменение избыточного крутящего момента, соответствующее рас­ смотренному выше процессу, приведено на рис. V I 1.5.

Неподвижный ротор турбокомпрессора обладает значительным

цессе холодной раскрутки момент в основном определяется аэродина­ мическим сопротивлением компрессора.

Холодная раскрутка заканчивается в точке а, где крутящий мо­ мент пускового устройства (линия 1) становится равным моменту сопротивления турбокомпрессора без подачи топлива (линия 2). При

отражает явление гистерезиса: параметры компрессора после выхода из области помпажа на некотором участке характеристики не совпа­ дают с параметрами, которые свойственны этому же участку при отсутствии предварительного входа процесса в помпаж. Число обо­

изменяться по линии аизг, число оборотов возрастет (под действием избыточного момента между линиями 1 и 3) и режим зависнет в точке з. При этом, как было отмечено выше, заметное увеличение числа обо­ ротов не удается обеспечить даже при значительном повышении тем­ пературы. Нормальное изменение (при открытом клапане перепуска) момента сопротивления турбокомпрессора характеризуется линией абв. Если клапан перепуска останется открытым при числе оборотов выше п3, то в точке ж благодаря равенству моментов пускового устройства и турбокомпрессора разгон, который до этого протекал под действием избыточного момента между линиями 1 и 4, прекра­ тится. Повышение температуры газа в этом случае может обеспечить некоторое увеличение числа оборотов, но обычно существенное повы­ шение температуры недопустимо, а при малых запасах по помпажу, кроме того, снова возникает описанное выше зависание. Поэтому при достижении числа оборотов я 3 клапан перепуска должен закрываться. Тогда изменение момента турбокомпрессора будет соответствовать линии авгде. В этом случае при превышении числа оборотов п3 на турбокомпрессоре появляется свой избыточный крутящий момент.

Для запаса пусковое устройство должно обязательно иметь крутя­ щий момент и при числе оборотов больше п3, т. е. работать в режиме сопровождения. Длина участка сопровождения обычно должна со­ ставлять не менее 15% от числа оборотов, при которых появляется положительный крутящий момент на турбокомпрессоре. Тогда после отключения пускового устройства при числе оборотов п 3 разгон под действием избыточного момента турбокомпрессора в большинстве случаев обеспечивает надежный выход на устойчивый холостой ход (п4 ) даже при заметном эксплуатационном ухудшении характеристик турбокомпрессора.

Поскольку в области малых оборотов турбокомпрессора обычно располагается зона неустойчивых режимов установки, обеспечению собственной устойчивости ГТУ на режиме холостого хода следует уделить особое внимание (см. гл. I I I ) .

При перепуске воздуха из промежуточной ступени компрессора или при наличии поворотных направляющих аппаратов следует так же, как и в предыдущем случае, нанести на соответствующую характеристику компрессора линию (T3/Tj)nyCK = const, вычислен­ ную по формуле (VI 1.4). От изодромы пи на которой подается рабочее топливо, процесс идет при открытом перепуске или пусковом поло­

которой подача топлива уменьшается до величины, требуемой для обеспечения равновесного режима. Если к. п. д. при закрытии пере­ пуска (или повороте направляющих аппаратов) заметно изменяется, то характер изменения крутящих моментов аналогичен варианту

дроме переключения регулирующего органа, а затем к изодроме холо­

перед входным направляющим аппаратом Ар, а в качестве параметра,

пульсов позволяет при достижении ими соотношения, приблизительно соответствующего линии ky = const, обеспечить появление необходи­ мого управляющего сигнала. Действительно, зависимость Apjpx =

ляющего сигнала на орган перепуска воздуха или подачу топлива можно обеспечить протекание процесса запуска вдоль этой линии независимо от атмосферных условий.

Как показывает опыт, при выборе исходного процесса запуска необходимо принимать запас на эксплуатационное ухудшение пуско­ вых характеристик. Действительно, расчетный избыточный момент на турбокомпрессоре составляет на значительной части запуска лишь несколько процентов от момента турбины и компрессора. Поэтому даже небольшое снижение к. п. д. последних существенно уменьшает Д М Г К и в ряде случаев может привести к отказу в запуске. Дл я исклю­ чения этого наиболее действенным средством является резерв по температуре газа, повышая которую в эксплуатации можно компенси­ ровать уменьшение к. п. д. Определенное повышение температуры тем более допустимо, что при малых оборотах напряжения в деталях ротора невелики.

В качестве примера можно привести установку ГТУ-10 Л К З . При испытаниях, предшествовавших эксплуатации, наблюдался при­ емлемый темп разгона при температуре газа около 600° С. В процессе первого года эксплуатации (до введения фильтрации и водоотделе-