Якщо частота власних коливань консольне закріпленої лопатки по першої формі дорівнюється 10 гц, то яка ж буде її власна частота по другій формі коливань.

Відповідь:

	Власна частота коливань визначається за принципом резонансу, якій можна зафіксувати візуально. Кількість вузлів коливань консольно закріпленої лопатки визначає форму коливань. Якщо f І =10 Гц, то f ІІ = 6,3 f І = 6,3·10=63 [Гц].
Рис. Експериментальна установка

 

Питання: Перелічите типи поршнів, поясніть їх конструктивні особливості та способи їх ущільнення в циліндрах.

Відповідь:

Типи поршнів:

- дискові;

- тронкові;

- плунжерні;

- диференціальні (комбіновані).

Дискові поршні мають відносно невелику довжину, у порівнянні з діаметром, і застосовуються в ступенях низького тиску, частіше двосторонньої дії і головним чином у крейцкопфних машинах. Співвідношення їх довжини і діаметра лежить у межах Н= (0,2…0,4) D.

Тронкові поршні застосовують головним чином у безкрейцкопфних компресорах, у ступенях односторонньої дії. Співвідношення їх довжини і діаметра лежить у межах Н= (0,8…2,0) D.

Плунжерні порщні застосовують у ступенях високого тиску. Співвідношення їх довжини і діаметра лежить у межах Н= (4,0…10,0) D.

Диференціальні поршні – це комбінація декілька поршнів різних діаметрів, об’єднаних у одну деталь.

Ущільнення поршнів виконують за допомогою манжет, компресійних кілець (розрізних, або цілих), лабіринтів, або масляного шару - у плунжерних поршнях.

 

Питання: Для чого призначена система запалення у ГТУ, які типи систем запалення застосовуються у ГТУ, якій її склад та як вона працює?

Відповідь:

Система запалення призначена для розпалення камери згоряння під час запуску. Існує два типа систем запалення: низьковольтні (1500-6000 В) та високовольтні (до 18000 В).

В склад системи запалення входять агрегати запалення, високовольтні дроти, свічки поверхневого розряду - низьковольтна система, або дугового розряду - високовольтна система. Агрегат запалювання складається з пускових котушок, преривателя, випрямителя, конденсаторів, активаторів. Кожна котушка має дві обмотки: первинну та вторинну. Первинна включена через прериватель до джерела постійного електричного струму. Вторинна - через активатор з’єднується високовольтними дротами зі свічками у пальниках камери згоряння. Робота агрегату запалення основана на заряді і розряді накопичувального конденсатору. Заряд конденсатору відбувається від струму вторинної обмотки через випрямитель. При досягненні напруги, яка дорівнюється сумі пробивних напруг розрядника і свічки, конденсатор розряджається і між електродами свічки виникає електричний розряд з частотою 5…30 Гц, що запалює паливо-повітряну суміш у пальнику.

 

Питання: Поясніть, для чого та як виконується профілювання забірника повітря для ГТУ? Якій діапазон значень приймає коефіцієнт пропорційності рівняння лемніскати в полярних координатах, якщо діаметр входу у компресор D_вх = 1м?

Відповідь:

Профілювання забірника повітря виконують для забезпечення рівномірності входу повітря у компресор, як по радіусу так і по колу. Найбільш розповсюдженим профілем є лемніскатний. Рівняння лемніскати у полярних координатах дає змогу побудувати такій забірник повітря. , де а =(0,6…0,8) D _{вх ,} D _вх – діаметр входу у компресор двигуна. Якщо D _вх=1 м, то а =0,6…0,8.

Рис. Профілювання лемніскатного забірника повітря

Питання: Що таке маховик поршневого компресору, для чого він призначений та як визначається його маса або розміри?

Відповідь:

Маховик поршневого компресора призначений для накопичення та віддачі механічної енергії з ціллю утримання коливань кутової швидкості валу компресора і двигуна в межах заданого ступеню нерівномірності.

Маси елементів колінчастого валу, що обертаються, порівняльне мають малий момент інерції, тому змінення кінетичної енергії цих мас не враховують. Вважається, що допустима різниця максимальної і мінімальної величин енергії повина забезпечуватися тільки маховиком.

У випадку однорядного компресору найбільша площадка між лініями   і P_{t ср}  на діаграмі буде представляти у масштабі ту величину енергії, на яку повинен бути розраховано маховик. У випадку дворядного і багаторядного компресора маховик розраховується з найбільшої площадки результуючої кривої .

При визначенні махового моменту маховика поршневого компресору застосовуються діаграма сумарних тангенційних сил та наступні параметри:

- D_ср – діаметр кола, якій проходить через центри мас перетинів ободу маховика, [м];

- J_т – момент інерції маси маховика, що обертається, зведений до діаметру D_ср, [кГм·с²], в СИ – [Н·м²];

- G – вага ободу маховика, [кГ], в СИ – [Н];

- δ – допустима степінь нерівномірності кутової швидкості валу компресору.

 

Діаграма сумарних тангенційних сил

 

Для визначення необхідної надлишкової енергії маховика з результуючій площадки діаграми тангенційних сил потрібно спочатку визначити масштаб площин

, де

–масштаб довжини тангенційної діаграми (l – довжина діаграми), [ ]; т_с – масштаб сил, [ ].

При максимальної різниці енергії між той, що передається двигуном і той, що потрібна компресору, і яка представляється площадкою f_рез, змінення кінетичної енергії маховика за один оберт буде:

. (3.1)

Звичайно маховики компресорів виготовлюють у вигляді диску з ободом прямокутної форми у перетині (рис.).

Рис. Профіль маховика поршневого компресора

 

Далі для виконання проектного розрахунку маховика застосовуємо рівняння махового моменту , де т_плf_рез у [кг м/с] і п_о у [об/хв].

 

Питання: З якого рівняння визначається об’єм жарової труби (сумарний об’єм жарових труб для трубчасто-кільцевих камер згоряння).

Визначте об’єм жарової труби ГТУ ГПА, якщо часова витрата пального на розрахунковому режимі G_п =2000 кг/год; коефіцієнт повноти згоряння η_г =0,99; тиск за компресором р_к =1 МПа; теплонапруженність камери згоряння Q= 3000кДж/м³ год Па.

Відповідь:

Відомо, що мінімальні габаритні розміри камер згоряння з рівняння її теплонапруженності:

, де Н_и – низка теплотворна здатність пального (для природного газу Н_и = 50056 кДж/кг); G _п – секундна витрата пального у [кг/с]; V _ж – об’єм жарової труби камери згоряння, [м];

 - тиск повітря за компресором, [Па].

Тоді [м³].

Питання: В чому особливість розрахунку на міцність робочих лопаток відцентрових компресорів, нагнітачів?

Відповідь:

Особливість полягає у тому, що робочі лопатки відцентрових компресорів як правило кріпляться консольно до бокової поверхні диску. На них діє як відцентрова, так і газова сила, які призводять до їх згинання. Тому їх міцність визначається через сумарні напруження згинання.

Робочі лопатки нагнітачів рахуються як лопатки з двоопорним жорстким кріпленням з застосуванням методів будівельної механіки, як статично не визначені вісесіметричні рами з врахуванням усіх діючих на них навантажень.

 

 

Питання: В якої системі ГТУ встановлений дозатор газу та яку функцію він виконує?

Відповідь: У системі автоматичного керування ГТУ. Забезпечує подачу пального у камеру згоряння у відповідності з режимом роботи ГТУ.

 

Питання: Розшифруйте марку мастила МК-8П, можна лі його застосовувати для масло систем нагнітачів ГПА, пояснити для чого та як виконується якісний аналіз масла?

Відповідь: М- мастило моторне, К – кислотне очищення, 8 – в’язкість у сантистоксах, П – наявність присадки.

 

 

Питання: При проектуванні мастильної системи ГТУ Вам необхідно визначити необхідну прокачку мастила.

– За якою умовою визначається необхідна прокачка?

– Якщо мастило мінеральне, то яке значення має питома теплоємність масла та його густина?

– При відомих значеннях тепловіддачі у мастило Q=2,5 ×10⁶ Дж/хв та підвищені температури мастила у двигуні на 40 К (ΔТ=40 К) визначити необхідну прокачку, якщо мастило мінеральне.

Відповідь:

Необхідна прокачка масла визначається з умови теплового балансу у зонах мащення.

Для мінерального масла питома теплоємність , його густина . Тоді необхідна прокачка буде [л/хв].

Питання: Які навантаження діють на диски компресорів, турбін і відцентрових нагнітачів та які допущення покладені в основу побудови розрахункової схеми диску?

Відповідь:

На диски названих машин діють відцентрові сили власних мас і мас робочих лопаток, газодинамічні навантаження з боку робочих лопаток, сили тиску робочого тіла на бокові поверхні, крім того диски газових турбін і останніх ступенів компресорів підвергнути термічним навантаженням. У випадку напресування диска на вал, перший знаходиться під напруженням стискання. В якості же розрахункових навантажень обираються відцентрові сили власних мас диска і робочих лопаток. При розрахунку диска на міцність враховують нерівномірний розподіл температури вдовж радіусу.

Допущення, що покладені в основу побудови розрахункової схеми диску:

- диск симетричний відносно серединної площини и має плавні окреслення профілю;

- температура змінюється тільки вдовж радіусу диска;

- відцентрові сили робочих лопаток і замкової частини обода диску рівномірно розподілені по зовнішній поверхні обода диску. Дію цих сил заміняють дією радіальних контурних напружень.

Отриманої, таким чином, розрахунковій схемі відповідає плоскій напружений стан, який характеризується дією радіальних і колових нормальних напружень.

 

 

Питання: При проектуванні мастильної системи ГТУ Вам необхідно визначити продуктивність всіх відкачуючи насосів.

– Чому відповідає кількість насосів відкачки у ГТУ?

– В скільки разів продуктивність всіх відкачуючи масляних насосів більше або менше продуктивності нагнітаючого насосу і чому так?

– При продуктивності нагнітаючого насосу W_Н = 50 л/хв яка буде продуктивність усіх відкачуючи насосів W_{Σ відк}?

Відповідь:

Кількість насосів відкачки відповідає в основному кількості масло збірників.

В зв’язку зі збільшенням об’єму масла після його відпрацювання у підшипникових вузлах опор у 2…3 рази із-за нагрівання та загазованості масла сумарна продуктивність всіх відкачуючи насосів повинна бути більше продуктивності нагнітаючого насосу у 2…3 рази.

  [ л/хв].

 

 

Питання: Як визначаються крутні моменти, що діють на ротори компресора і турбіни та куди направлені їх вектори?

Відповідь:

Для ТРД і ТВлД крутні моменти роторів компресора і турбіни приблизно рівні, тобто . Для показаної схеми ГТУ крутний момент на редукторі дорівнюється різниці крутних моментів роторів турбіни і компресора М_р=М_{р т}-М_{р к}. Момент на промвалі в цьому випадку дорівнюється добутку передаточного числа і моменту редуктора, М_п/в=і М_р.

 

 

Питання: Визначити об’ємну продуктивність плунжерного насосу з наступними даними:

кількість плунжерів і = 9; діаметр плунжера d_П=12 мм; хід плунжера h = 15 мм; частота обертання ротора насосу n = 4000 об/хв; коефіцієнт об’ємної подачі η = 0,96.

Відповідь:

[л/хв].

 

Питання: Які типи вхідних пристроїв використовують у конструкції ГТУ ГПА і чому?

Відповідь:

Спрофільовані по параболі, або по лемніскаті. Тому що вони забезпечують достатню рівномірність течії робочого тіла на вході у компресор, яка характеризується швидкістю, температурою і тиском. Сама крашу рівномірність течії робочого тіла забезпечує лемніскатний забірник повітря.

 

Питання: У якому випадку при розрахунку робочої лопатки турбокомпресора на міцність використовують метод Симпсона та якій відсоток складають напруження розтягнення від відцентрових сил власних мас лопатки відносно загального навантаження?

Відповідь:

Схема розрахунку напружень розтягнення у робочій лопатці за методом Симпсона

 

Метод Симпсона застосовується для розрахунку напружень розтягнення у лопатці зі зміненням площі перетинів пера за довільним законом.

Максимальні значення напружень розтягнення від відцентрових сил в осьових компресорах досягають 300…350 МПа для сталевих лопаток, 100…150 МПа - для алюмінієвих лопаток, 150…200 МПа – для титанових лопаток. У лопатках газових турбін максимальні напруження розтягнення досягають 250…300 МПа. Це складає 60..70% від загальних напружень з врахуванням усіх навантажень.

 

 

Питання: Для чого на ГТУ виконана паливна система, які вимоги висуваються до неї, яке пальне застосовують у газотурбінних приводах ГПА та які його характеристики?

Відповідь:

Паливна система ГТУ забезпечує безперебійне підведення пального у необхідній кількості зі станційного паливного колектору в камеру згоряння на всіх робочих режимах і відомих умовах експлуатації.

Вимоги:

 - висока надійність функціонування при будь яких умовах експлуатації;

 - пожежовибухобезпечність;

 - достатня контролепридатність, експлуатаційна і ремонтна технологічність;

 - максимальна степінь автоматизації управління;

 - простота, компактність та мала металоємність.

В якості пального ГТУ ГПА застосовується природний газ, що транспортується.

Витрата паливного газу у камеру згоряння ГТУ є лінійною функцією від ефективній потужності ГТУ: , де G_По – витрата пального на холостому режимі роботи. Наприклад,

Параметри	Тип ГТУ
	ГТ-700-5	ГТ-750-6	ГТК-10
GПо, кг/год	250	480	600
tgβ	0,29	0,24	0,25

Основною енергетичною характеристикою пального є теплота згоряння, яка визначається як кількість теплоти, що виділяється при повному згорянню 1 кг палива. Теплота згоряння поділяється на висщую і низщую. Одна от одної відрізняється значенням теплоти конденсації парів води при охолоджені продуктів згоряння. Оскільки продукти згоряння покидають ГТУ при температурі висще температури конденсації парів води, то в якості енергетичної характеристики пального приймають низщую теплоту згоряння палива.

В якості окислювача при горінні пального використовується повітря. Мінімальна кількість повітря, що потрібна для повного згоряння 1 кг палива називається теоретично необхідною кількістю повітря .

, де С, Н, S, О – масові частки відповідно вуглецю, водню, сірки, кисеню у 1 кг пального.