Система регулирования режима работы

 

Система регулирования обеспечивает:

- программированную по времени подачу топлива в двигатель при запуске;

- управление регулируемым направляющим аппаратом (РНА) компрессора и клапаном перепуска воздуха (КПВ) из компрессора при запуске и остановке двигателя для обеспечения устойчивой работы компрессора;

- поддержание заданного режима работы двигателя по частоте вращения ротора НД;

- управление режимом работы двигателя в диапазоне от холостого хода (малого газа) до максимального (обороты СТ 3750-5560 мин^-1);

- ограничение максимальных оборотов ротора каскада высокого давления (обороты ВД не более 7100 мин^-1);

- ограничение максимального давления воздуха за компрессором высокого давления (не более 1,0 МПа);

- ограничение максимальной средней температуры продуктов сгорания перед СТ (не более 600 °С);

- ограничение максимальной мощности двигателя при отрицательной темпера­туре воздуха на входе в компрессор (не более 19,2 МВт).

Система регулирования (рис. 11) включает в себя:

- дозатор газа (ДГ);

- регулятор оборотов вала НД (РО);

- ограничитель оборотов вала ВД (ОГВД);

- агрегат управления регулируемым направляющим аппаратом (АУ);

- агрегат командный клапана перепуска воздуха (АК);

- агрегат управления клапана перепуска воздуха (АУП).

Основными агрегатами, обеспечивающими регулирование двигателя, явля­ются регулятор оборотов (РО) и дозатор газа (ДГ). Выполнение программы регулирования, управление режимами, ограничение параметров двигателя во всех случаях производится воздействием на расход топливного газа в камере сгорания.

 

Регулятор оборотов

Регулятор оборотов (рис. 15) предназначен для поддержания постоянной час­тоты вращения вала НД на заданном режиме работы и изменения режима рабо­ты двигателя по командам системы автоматического управления ГПА.

Рис. 15. Регулятор оборотов:

1 - механизм настройки регулятора; 2 - маятник; 3 - центробежный датчик; 4 - винт регулирования частоты вращения; 5 - термокорректор

 

Регулятор оборотов (РО) яв­ляется статическим регулятором и состоит из следующих элементов:

- центробежного датчика частоты вращения с маятником, приводимого во вращение от ротора НД;

- механизма настройки с приводом от электромоторного механизма;

- термокорректора, обеспечивающего корректировку частоты вращения по темпе­ратуре воздуха на входе в двигатель в соответствии с программой регули­рования.

При работе регулятора маятник центробежного датчика, изменяя проход­ное сечение окна подвода масла к регулятору, изменяет давление масла в управляющей полости дозатора газа (ДГ). Положение маятника относительно окна однозначно определяется соотношением усилий вращающихся центробежных грузиков, с одной стороны, и двух пружин, с другой. Усилие натяжения одной пружины определяется механизмом настройки, электропривод которого работает по командам системы управления ГПА. Натяжение другой пружины определяется положением штока термокорректора, перемещение которого зависит от температуры воздуха на входе в компрессор двигателя и переда­ется системой кулачков и рычагов к подвижной опоре пружины. Заданное программой регулирования изменение частоты вращения производится перестройкой регулятора, обеспечиваемой профилем кулачка термокорректора. В механизме настройки имеются упоры, регулировкой которых определяются максимальная и минимальная частота настройки.

Дозатор газа

Дозатор газа типа ДГ-16 (рис. 16) является исполнительным агрегатом системы регулирования. Работает по гидравлическим сигналам:

- от регулятора оборотов (РО);

- ограничителя давления воздуха, встроенного в дозатор;

- ограничителя оборотов вала высокого давления (ОГВД).

Дозатор газа устанавливает определенный расход топливного газа в камеру сгорания, причем гидравлический сигнал будет проходить от того агрегата, который имеет более низкую настройку по режиму двигателя.

Воз­действие ограничителя максимальной температуры продуктов сгорания на входе в силовую турбину на ДГ осуществляется через регулятор оборотов путем подачи электрического сигнала на снижение режима в электромеханизм РО. Понизив температуру ниже настроечной, ограничитель первоначальный режим не восстанавливает.

Основными элементами ДГ являются три дозирующих клапана: клапан автомата запуска (КЗ) и два клапана основного топлива (КОТ). Каждый клапан образует своим профилем с соответствующей втулкой дозирующее окно, площадь которого изменяется в зависимости от изменения положения перемещающегося клапана, что приводит к изменению расхода топливного газа через дозатор. Поскольку на вход в ДГ топливный газ подается при постоянном давлении, то расход газа однозначно определяется площадью окон, т.е. по­ложением дозирующих клапанов.

Перемещение каждого клапана производится гидравли­ческим сильфонным приводом, рабочим телом которого служит масло. Усилие, развиваемое приводом, определяется перепадом давления масла в сильфонной полости и давления газа за дозирующим клапаном.

Конструктивно дозирующие клапаны выполнены так, что перепад давления газа на них создает усилие, действующее на закрытие дозирующих окон. Дополнительно на каждый клапан действует еще усилие своей пружины, обеспечивающее закрытое положение клапанов в исходном сос­тоянии дозатора.

При работе ДГ перепад давления на сильфонных приводах поддерживается постоянным двумя специальными управляющими регуляторами давления, что обеспечивает постоянное усилие приводов. Масло в управляющую полость каждого сильфонного при­вода подается из магистрали постоянного давления через систему жиклеров и сливается через клапаны управляющих регуляторов.

Изменяя проходное сечение своего сливного клапана, управляющий регулятор изменяет давление масла в сильфонной полости в соответствии с изменением давления газа за дози­рующим клапаном, постоянно обеспечивая превышение давления масла над давле­нием газа на заданную величину. Данный перепад определяется затяжкой пру­жины регулировочным винтом.

Строго говоря, управляющий регулятор работает не по давлению газа непосредственно за дозирующим клапаном, а по давлению в газовых полостях, которое подается через специальный дроссельный пакет в сильфонную полость регулятора.

Слив масла из полостей сильфонных приводов основных дозирующих клапанов осуществляется через РО, ОГВД или ограничитель давления воздуха. Поэтому давление в них определяется совместной работой управляющего регулятора и перечисленных агрегатов системы регулирования.

Перепад давления на сильфонах привода, поддерживаемый управляющим регулятором, выбран из условия обеспечения на дозирующих клапанах суммарного усилия, перемещающего их всегда в сторону увели­чения расхода топливного газа.

При подаче давления масла на вход в ДГ дози­рующие клапаны самопроизвольно перемещаются в положение, соответствующее максимальному расходу топливного газа через ДГ, который ограничивается ме­ханическим упором за счет изменения положения регулировочных винтов соответствующих клапанов. Но поскольку по алгоритму запуска двигателя топливо подается в камеру сгорания только после достижения валом ВД скорости вращения 1300 мин^-1, то для предотвращения преждевременной подачи топлива в камеру сгорания на дозаторе газа имеются электро­магнитные клапаны автомата запуска (ЭМАЗ) и основного топлива (ЭМОТ). При подаче системой автоматического управления напряжения на ЭМАЗ и ЭМОТ обеспечи­вается слив масла из сильфонных полостей приводов клапанов автомата запуска и основного топ­лива соответственно. При этом давление в сильфонных полостях снижается до сливного и клапаны остаются в закрытом положении до снятия питания с электро­магнитов.

Для закрытия дозирующих клапанов ДГ при останове двигателя служит гидравлический клапан останова (встроенный в дозатор), срабатывающий при подаче напряжения на электромагнитный клапан останова (ЭМОС) от системы автоматического управления. При срабатывании гидравлический клапан соединяет со сливом сильфонные полости приводов всех дозирующих клапанов, и дозатор закрывается. Электромагнитный клапан останова (ЭМОС) в этом положении блокируется до полной остановки валов двигателя.