Вопрос24. Характеристики одновального ГТД.

Одновальный ГТД используется в качестве приводных, т. е. для привода генератора переменного тока, привода нагнетателя природного газа, для привода буровых установок.

Основные требования, предъявляемые к приводным ГТД:

1. Постоянство частот вращения приводного вала . Это связано с необходимостью обеспечения жестких требований по качеству эл. тока.

2. Сохранение постоянного значения мощности в широком диапазоне внешних условий .

3. Основная эксплуатация таких двигателей производится при стандартных атмосферных условиях или при близких к ним условиям, поэтому важна экономичность именно при этих условиях.

4. Более жесткие, чем у авиационных двигателей требования к габаритам, обусловленные необходимостью его размещения в закрытых отсеках, имеющих ограниченный объем.

5. Двигатель должен обеспечивать длительную эксплуатацию на запыленном воздухе.

6. Время готовности до выхода на номинальный режим до 20 сек.

7. Простая конструкция, простота обслуживания, высокая надежность, низкая цена.

8. Должен быть многотопливным.

Необходимость обеспечения с заданной частоты в определенных пределах однозначно определит закон регулирования одновального двигателя n=const.

Система уравнений, описывающих рабочий процесс ГТД:

1. Ур-е материального баланса .

2. Ур-е адиабатного сжатия .

3. Теплового баланса .

4. Адиабатного расширения .

5. Энергетического баланса

6.

7. Характеристика компрессора

8.

9. Характеристика турбины

10.

11.

12.

Ограничения слева и справа – ограничения по мах и мin значениям мощности при мах внешнем давлении. Верхняя граница – ограничение мах мощности при мин внешнем давлении.

Расчетным режимом одновального двигателя является режим соответствующий мах температуре окр-й среды, мах мощности и мин давлению окр-ей среды, при этом в этой точке получен мин запас устойчивости ∆Ку=8-10%.

Рабочая точка является единственной из всей области рабочего режима, в которой реализуется мах температуре газа в эксплуатации.

Мах значение выбирается на режиме при стандартных атмосферных условиях при условии, что проточная часть рассчитана в рабочей точке.

В САУ (стандартные атмосферные условия) кпд турбины принимается на 0,015-0,02 больше, чем в расчетной точке, что связано с уменьшением влияния числа Re при этих условиях. Дроссельные характеристики ГТД совпадают с нагрузочными.

Такой вид дросселирования наз-ся тепловым

Вопрос 28. Вспомогательные силовые установки.

Типы:

1. Для выдачи либо механической энергии, либо энергии в виде сжатого воздуха

2. Для выдачи эл. энергии и энергии сжатого воздуха

3. Используются в качестве турбостартеров

Закон регулирования вспомогательной установки N=const.

Все авиационные универсальные ВСУ работают до высоты 4.5-6 км, давление отбираемого воздуха 2,5-4 бара, температура отбираемого воздуха не более 500˚С.

Динамические режимы ГТД.(

Это режимы относящиеся к неустановившемся. Существуют 2 области неустановившегося режима:

1. Приемистость (увеличение нагрузки) и дросселирование (уменьшение нагрузки)

2. Запуск (от 0 до рр) и останов.

Под приемистостью понимается процесс быстрого увеличения режима работы двигателя от малого газа до момента вступления в работу регулятора номинального режима. Если режим меняется от малого газа до максимального, то приемистость называется полной. Если приемистости предшествовал сброс режима, то такая приемистость называется встречной. Основным параметром, характеризующим этот процесс является время. Режим сброса называется дросселированием. И приемистость и дросселирование это неустановившиеся процессы, при этом параметры двигателя изменяются по времени.

 

Обычно на линии приемистости увеличение расхода топлива ограничивается в начале границей помпажа, а на высоких оборотах температурой газа Т3*. Уменьшение расхода топлива при дросселировании ограничивается характеристикой устойчивой работы КС при сильном обеднении топливо-воздушной смеси

 

 

30 вопрос Помпаж осевого компрессора и центробежного нагнетателя.

помпаж связан с периодическим срывом потока, возникающий главным образом на выпуклой поверхности профией лопаток при обтекании компрессорных решеток.

Обнаружено 2 типа помпажа:

1.прогрессивный(характерной его особенностью является образование вихрей, распространяется лишь на часть лопатки по ее высоте) возникает в ступенях с малым втулочным отношением.

Данный вид помпажа охватывает область периферийного сечения лопаток. Прогрессивный помпаж характеризуется плавным и непрерывным падением давления при уменьшении расхода.

2.Полный (возникает при относительно большом втулочном отношении, особенностью полного помпажа является резкое падение давления на выходе из компрессора, доходит ло величины 1/3 от исходного

Внешние признаки помпажа: При приближенном режиме работы осевого компрессора к зоне помпажа тон работы компрессора становится более высок, шум в проточной части увеличивается и приобретает вибрационный характер.

При наступлении помпажа в газовоздушном тракте слышны хлопки и удары возникающие сильные вибрации компрессора и всей установки в целом при этом скачкообразно меняются следующие характеристики

1.оборот компрессора и турбины

2.температура газа перед турбиной газогенератора и за силовую турбину

3.давление воздуха за компрессором

4.наблюдаются осевые сдвиги роторов

При наступлении помпажа в компрессоре, если не сработала ни одна из систем защиты двигателя должна быть аварийно остановлен

Причины вызывающие помпаж осевого компрессора

1.образование льда на воздухоочистительном устройстве или на вна

2.попадание посторонних предметов на входе или в шахту выхода

3.резкий набор мощности

4.направление переключения противоположных клапанов при пуске и останове.

Меры предотвращения помпажа:

1.противопомпажные клапана

2.Регулируемый на

3.обогрев ВНА

4.автоматические аварийные защиты

Помпаж центробежного нагнетателя

Физическая природа в основном такая же как в осевом компрессоре, однако при снижении расхода газа и образовании в межлопаточных каналах вихревых зон на них будут действовать центробежные силы выталкивающие вихри из рабочего колеса. Поэтому помпаж центробежного нагнетателя наступает при более значительном расходе рабочего тела, чем в осевом компрессоре.