2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД

Отбор мощности от ГТД в широком диапазоне осуществляется, прежде всего, в турбовальных двигателях различного назначения, включая вспомогательные силовые установки (ВСУ). Кроме того, мощность отбирается от газотурбинных двигателей на привод агрегатов газотурбинной установки ГТУ. В этом случае величина отбираемой мощности сравнительно небольшая – несколько процентов.

Отбор мощности в одновальном тВаД

Сопло (ВУ) – дозвуковое, режим работы – докритический , следовательно, с_с < c_кр и q(λ_кр) < 1. В наличии два РФ: расход топлива М_т и мощность потребителя N_потр.

При N_потр = 0 величина мощности, отбираемой потребителем равна нулю и совместная работа узлов ТВаД (ОК, КС, ГТ) практически не отличается от работы одновального ТРД.

При увеличении N_потр > 0 (ПР n = const) увеличивается отбор мощности от газовой турбины (ГТ) на привод потребителя, растет суммарная потребная мощность ΣN_потр = (N_потр + N_к) > N_т.расп, следовательно, уменьшается частота вращения ротора n. Для поддержания n = const . Восстанавливается баланс мощностей, но при более высоком значении . Плотность газа на входе в турбину снижается и уменьшается массовый расход газа через сопловой аппарат 1-й ступени турбины .

И

Рис. 2.4. ЛСР ТВД при N_потр = var

з-за возрастания дросселирующего воздействия турбины расход воздуха через ОК q(λ_вх), линия совместной работы (ЛСР) на характеристике ОК сместится ближе к ГГУ, уменьшится запас газодинамической устойчивости компрессора ΔK_у (рис. 2.4).

Одновременно при уменьшении расхода газа через сопловый аппарат первой ступени ГТ М_гСА увеличится давление за камерой сгорания , следовательно:

1.

2.

, увеличится эффективная мощность ТВаД N_e вследствие роста

Выводы:

1. При увеличении отбора мощности в одновальном ТВаД снижается запас устойчивости ΔK_у.

2. Увеличение отбора мощности в одновальном ТВаД влияет на ЛСР аналогично уменьшению F_кр в ТРД.

3. При увеличении отбора мощности в одновальном ТВаД возрастает N_e и снижается c_e.

Отбор мощности в тВаД со свободной турбиной

СТ не связана механически с валом газогенератора, поэтому изменение n_СТ при изменении нагрузки на ее валу, например при изменении электрической мощности потребителя , напрямую не влияет на работу газогенератора (n). То есть закономерности совместной работы (СР) узлов ТВаД со СТ при неизменных внешних условиях (Т_н, р_н) аналогичны закономерностям СР узлов ТРД с одним регулирующим фактором (РФ) – М_т (F_кр = const).

На самом деле между ротором газогенератора и ротором СТ существует газодинамическая связь. Например, при уменьшении n_СТ уменьшается кпд СТ , следовательно, уменьшается N_e и увеличивается c_e ТВаД. Одновременно уменьшается пропускная способность СТ q(λ_СА.СТ), что приводит к увеличению давления за турбиной компрессора . При ПР n_СТ = const, САУ , восстановится баланс мощностей и n_СТ = n_СТ исх, но при большем значении . В итоге снизится пропускная способность ТК , снизится q(λ_вх) и ЛСР сместится ближе к ГГУ, следовательно, запас устойчивости компрессора ΔK_у уменьшится.

Однако влияние отбора мощности от свободной турбины ТВаД на работу газогенератора менее значительно, чем в одновальном ТВаД.

Таким образом, ТВаД со СТ является менее гибким объектом управления, чем одновальный ТВаД или ТРД с регулируемым РС (F_кр = var).