книги из ГПНТБ / Богомолов В.С. Комбинированные парогазовые установки

изменяться по винтовой характеристике и для скорости v0 на винтовой характеристике определится точкой I (дальней­ шие построения будут на рис. 5).

Если проектирование ПТУ выполнено таким образом, что Vo ( ve - к. п. д. паровой турбины) получен при v0 (т. е. в т. I), тогда при дальнейшем увеличении скорости

корабля (при подключении ФУ) будет увеличиваться окружная скорость лопаток паровой турбины и из-за отклонения -щ- от (Считаем, что На =const . Величина -щ- будет в этом случае увеличиваться, что изменит условия входа пара на лопатки, увеличит вентиляционные потери и др.).

К. п. д. паровой турбины уменьшится. Из-за уменыне-

показано линией 1-2.

Следует заменить, что максимально возможные значения

10

ществляется за счет мощности ГТУ (мощность ГТУ изменяется по линии 4-5).

II

При параллельной работе ОУ и ФУ мощность ОУ изме­ няется по линии 1-2, а мощность ФУ растет соответственно изменению кривых 1-2 и 1-3, обеспечивая изменение мощно­

12

К. п..д. комбинированной установки

Р е ж и м Б Э С

На этом режиме работает только ОУ, поэтому к. п. д. КУ будет равен к. п. д. ОУ, следовательно, можно соглас­ но (3) написать

где К = 1,0241,08 - коэффициент использования тепла отра­ ботавшего пара, который показывает относительное уменьше­ ние тепла, вносимого с топливом в топку котла при исполь­ зовании подогрева; у*эе = 0,25т0,35-к. п. д. цикла Ренкина на режиме БЭС;

fi6X= гпт - коэффициент относительной паропроизводительности главных котлов на режиме боевой экономической ско­ рости.

Для всережимных ПТУ этот коэффициент лежит в пределах

р = UM * 1 , 3 5 .

Однако для ОУ, работающей как часть КУ, следует прини­ мать величину р с учетом расхода пара и тепла на незави­ симые вспомогательные механизмы и потребности всего кораб­ ля в тепловой энергии пара. Если в ЯУ будут применены тур­ богенераторы как основные источники энергии (что наиболее вероятно, учитывая их большую надежность, большой моторе­ сурс и сравнительно малые габариты), для обеспечения по­ жарной магистрали водой - турбопожарные насосы (при при-

13

менении электропожарных насосов их мощность включается в мощность турбогенераторов), а для систем кондициониро­ вания воздуха корабельных жилых и служебных помещений - пароэжекторные холодильные машины, то коэффициент отно­

сительной паропроизводительности будет выше и может дости­

Так как расход топлива на режиме БЭС учитывает все расходы энергии на корабле, обеспечиваемые только с помо­ щью ОУ, то величина ее к. п. д. будет выглядеть занижен-, ной, поэтому вместе с формулой (9) для оценки экономич­ ности ОУ используют также [3] выражение для так называе­ мого условного коэффициента использования тепла топлива в виде

Б- расход топлива, кг/час.

Величины ^ И1^ эс должны получаться одинаковыми.

п

Lh , показывающая зависимость be = f(Ne) для обычной всережимной паротурбинной установки.

Из графика видно, что комбинированная парогазотурбин­ ная установка экономичнее обычной всережиыной паротурбин­ ной установки почти на всех режимах. Особенно заметно по­ вышение экономичности на малых нагрузках.

Компоновка КУ, обеспечение совместной работы ОУ и ФУ, реверс в КУ

В комбинированной установке рассматриваемого типа (ОУ типа ПТУ и ФУ типа ГТУ) обе ее части при скоростях больших БЭС работают совместно. Так как характеристики

ОУ и ФУ (например зависимость вращающего момента от числа оборотов двигателя) различны, то обеспечение передачи мощ­ ности этих установок на общий вал является технически весьма сложной задачей.

Проблема усложняется также необходимостью совместного решения таких вопросов, как осуществление реверса, раз­ мещение газоходов ФУ и ОУ, обеспечение живучести КУ и ря­ да других.

а) Передачи мощности. В качестве примера можно рас­ смотреть гидромеханическую передачу КУ английского агре­ гата "Трайбл", показанную на рис. 7.

Принцип действия гидромеханической передачи понятен из рассмотрения ее кинетической схемы.

Эта передача, использованная в одновальной комбини­ рованной установке с винтом фиксированного шага (ВФШ),

16

При таком подключении ФУ муфта 2 остается разобщенной. Если маневрирование осуществляется с помощью ФУ, тогда

муфта 7 отключается, а муфта 2 включается.

Реверс осуществляется с помощью гидромуфт 9 и 10. Гид­ ромуфта 9 работает на передачу переднего хода 8, а гидро­ муфта 10 на передачу заднего хода II.

Рассмотренный тип передачи иногда называют суммирую­ щим редуктором. Этот тип редуктора является весьма сложным, а наличие муфт приводит к заметному уменьшению к. п. д. передачи по сравнению с обычными редукторами.

Учитывая это обстоятельство, следует иметь в виду воз-

17

модность использования установок с раздельной работой ОУ и ФУ на свои гребные валы по схеме типа, рассмотрен­ ного во введении.

б) Способы осуществления реверса в комбинированных установках. При использовании КУ принципиально возможны для использования способы осуществления реверса, приме­ няемые вс веере имных ПСУ и ГТУ,а также такие их сочетания, которые обеспечивают осуществление требуемых характери­ стик маневренности корабля.

Один из возможных способов обеспечения реверса рас­ смотрен выше.

Весьма вероятным может быть вариант обеспечения ревер­ са путем установки турбины заднего хода (ТЗХ) в ОУ.

При таком решении задачи определяющим фактором будет решение о выборе величины х , определяющей соотношение мощности между ОУ и ФУ.

Учитывая, что выбор мощности для двигателя заднего хода определен маневренными характеристиками корабля, мощность ТЗХ практически не зависит от величины х . При х =£ 0,5 может получиться такая ситуация, что расход пара на ТЗХ окажется равным и даже большим расхода пара на ОУ при работе ее на передний ход.

Таким образом, после выбора величины х необходимо рассчитать спецификационную паропроизводительность котлов ОУ, определить мощность КУ на заднем ходу и рассчитать расход пара на турбину заднего хода.

Если расход пара на ТЗХ не превышает расхода пара на ОУ, то возможно выполнение реверса таким способом.

При выполнении реверса с помощью ТЗХ упрощается кон­ струкция передачи и несколько увеличивается надежность выполнения этого маневра, особенно в установках большой мощности.

в) Компоновка КУ и ее размещение. В качестве примера компоновки i размещения одновальной комбинирован-

18

ной установки можно рассмотреть КУ фрегата "Трайбл", по­

казанную на рис. 8.

Рис. 8. Размещение одновальной комбинированной установки; а ) - редукторная установка; 5 ) - турбинная установка; в ) котельная установка; I- сливной бак сма­ зочного масла; 2 - главный редуктор; 3 - паровая турбина; 4 — панель управления; 5 - пост управления турбиянои уста­ новкой; б - вход в помещение главного поста управления установкой; 7 - глушители; 8 - выхлопной газопровод га­ зовой турбины; 9 - вход воздуха в газотурбинный .агрегат; 10 - котельный дымоход; II - экономайзер; 12 - котел;

13 - подвод воздуха к маршевому котельному вентилятору;

14 - отвод воздуха от маршевого котельного вентилятора;

15 - нагнетательный воздухопровод главного котельного вен­ тилятора; 16 - всасывающий воздухопровод главного котель­ ного вентилятора; 17 - газотурбинный агрегат (г-6.

Компоновка и размещение двухвальной комбинированной

установки показано на рис. 9.

Представляет интерес компоновка и размещение комбини­ рованной установки, где использован принцип объединения газоходов. Схема размещения такой установки показана на

рис. Ю .

Характеристики некоторых комбинированных установок показаны в табл. 2.

19