2.8. Основные характеристики гту

Рабочий процесс судового ГТД характеризуется нагрузкой (мощностью), частотами вращения роторов, температурой рабочего тела, давлением воздуха и газа в проточной части, расходами топлива и воздуха. Зависимости этих параметров от основных факторов внешней среды, которые определяют режимы использования ГТУ на судне, называются характеристиками ГТУ.

В качестве факторов внешней среды обычно рассматривают:

• заданную мощность двигателя или частоту вращения выходного вала;

• время набора или сброса заданной мощности;

• параметры воздуха на входе в компрессор;

• гидрометеорологические факторы (давление, влажность и температура забортного воздуха, волнение и др).

Параметры, по которым осуществляют регулирование работы ГТД, называют основными. Чаще всего такими параметрами являются частота вращения турбокомпрессораимощность ГТД.

В связи с тем, что частота вращения турбокомпрессора однозначно связана с подачей топливного насоса (топливный насос получает привод от вала компрессора), расход топлива, поступающего в камеры сгорания ГТД, можно устанавливать по частоте вращения компрессора. В то же время частота вращения компрессора определяет расход и давление воздуха, поступающего в камеры сгорания. Следовательно теплоперепад, срабатываемый в турбинах, и мощность ГТД однозначно связаны с частотой вращения турбокомпрессора – .

Обычно характеристики рабочего процесса ГТД представляют как зависимости следующего вида:

• эффективной мощности от частоты вращения компрессора: ;

• часового расхода топлива от частоты вращения компрессора: ;

• удельного расхода топлива от частоты вращения компрессора: ;

• температуры газа за КС от частоты вращения компрессора: ;

• расхода воздуха от частоты вращения компрессора: .

Для анализа рабочего процесса ГТД используют универсальную характеристику компрессорас нанесенными на нее дополнительными зависимостями. Характеристика компрессора показывает зависимость между степенью повышения давленияи расходом воздухапри различных частотах вращения ротора (рис. 77). Линия помпажа делит все поле характеристик компрессора на области устойчивых и неустойчивых режимов работы (область помпажа).

линия помпажа;

линия статических

режимов работы ГТД;

линии постоянных

оборотов (изодромы);

линии постоянных КПД;

изотермы Т₃;

линии постоянных

расходов топлива;

–расход топлива на холостом ходу;

–расход топлива на полном ходу;

–обороты холостого хода;

–обороты полного хода;

Рис. 77. Универсальная характеристика судового ГТД.

На диаграмму наносят:

• линии постоянных оборотов (изодромы) – ;

• линии постоянных КПД – ;

Для получения универсальной характеристики ГТД дополнительно на характеристику компрессора наносят:

• изотермы – ;

• линии постоянных расходов топлива – ;

• линию статических режимов работы двигателя – , показывающую связь мощности двигателя и частоты вращения винта.

По универсальной характеристике легко можно определить основные параметры работы двигателя в зависимости от одного из выбранных параметров (частоты вращения компрессора, расхода топлива и т.д.).