Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Применение тяжелого жидкого топлива или ограничивает температуру перед соплами величиной порядка 650° С, или требует специальной обработки топлива ингибиторами для нейтрализации вредного влияния на лопатки турбины натрия и вана- ‘ дия, содержащихся в низкосортных топливах.
ГТУ для транспортных судов имеют ряд специфических особенностей, определяемых условиями эксплуатации. При длительных рейсах установка должна работать непрерывно продолжительное время на полной мощности. Выход из сгроя какого-либо элемента, даже второстепенного, может повлечь потерю хода корабля со всеми вытекающими последствиями. ГТУ должны обладать повышенной надежностью, в частности, должна быть предусмотрена смена форсунок при работе агрегата, очистка регенератора и т. п.; вспомогательные механизмы должны быть дублированы.
Первым судном с газотурбинным приводом был английский танкер «Аурис» водоизмещением 12 250 т. Один из четырех его дизель-генераторов мощностью 1105 л. с. был в 1951 г. заменен газотурбинной установкой мощностью 1200 л. с. (860 квт) фирмы Бритиш Томпсон Хаустон; передача мощности на винт осуществлялась электротрансмиссией.
Результаты ее испытаний оказались для того времени настолько обнадеживающими, что машинное отделение танкера «Аурис» было переоборудовано и вместо всех имевшихся там двигателей была установлена одна ГТУ мощностью 5500 л. с. 38
той же фирмы. Установка имеет два компрессора, две турбины, воздухоохладитель, регенератор. Выполнена она по блокированной схеме — турбокомпрессор низкого давления приводит в движение винт через редуктор с гидрореверсивной передачей. Во время эксплуатации танкера были поломки лопаток компрессора; ГТУ работала с пониженной экономичностью из-за низкой начальной температуры и недостаточно высокого к. п. д. турбомашин и гидротрансформатора
По мнению фирмы Паметрада, схема установки была выбрана неудачно — применение блокированной, а не свободной силовой турбины вызывает трудности при маневрировании на малой мощности.
Американское газотурбостроение для судов транспортного флота развивалось по пути использования стационарных ГТУ, выполненных по простейшей схеме со свободной силовой турбиной и с регенерацией. Для судна «Джон Сержант» промышленная ГТУ мощностью 6000 л. с. фирмы Дженерал—Электрик подверглась модернизации для морских условий. Были выполнены горизонтальные разъемы для удобства эксплуатации и ревизии, усовершенствована система сгорания применительно к низкосортным топливам, установлен двойной комплект насосов, подшипники качения вспомогательного привода заменены подшипниками скольжения. Привод винта регулируемого шага осуществляется через двухступенчатый редуктор.
Малый удельный расход топлива был достигнут высокой степенью регенерации и повышением температуры газа перед соплами (788° С). Низкосортное тяжелое топливо очищается на борту корабля. Специальные присадки, вводимые с горячей водой в топливо, растворяют содержащиеся в нем примеси ванадия, натрия и кальция, после чего водный раствор этих соединений удаляется центрифугированием. Система топливоподго-товки работает непрерывно.
На рис. 26 показана схема установки мощностью 20 ООО л. с. [2]. Газотурбинная часть этой установки по своей схеме повторяет описанную выше. Для сокращения удельного расхода топлива температура газа перед соплами поднята до 815° С, предусмотрена эффективная утилизация тецла уходящих газов и распыление топлива в форсунках камеры сгорания не воздухом, а паром. Распыление паром сокращает расход топлива на 6%. Степень повышения давления 6,6, удельный расход топлива с учетом собственных нужд 222 г/(л. с. ч.). Пар из утилизационного котла 1 при работе установки поступает к форсункам камеры сгорания 6, к паровой турбине 11 генератора 9, подогревателю 19 топлива и пусковой паровой турбине 3 мощностью 1000 л. с., постоянно соединенной с валом ГТУ. Обе паровые турбины работают с противодавлением 0,35 ат, подавая пар к двум опреснительным установкам производительностью
39
113,5 т/сутки и системе отопления судна. Далее пар идет в конденсатор 16] насос 15 подает конденсат в котел. При неработающей установке в котел 1 поступает горячий газ от газогенератора
2 с нефтяными горелками. При выходе из строя газотурбинной установки минимальный ход судна может поддерживаться с помощью турбины И, которая в этом случае через редуктор 10 и муфту 12 передает мощность на главный редуктор 13.
Рис. 26. Схема ГТУ мощностью 20 ООО л. с.
фирмы Дженерал — Электрик:
1 — утилизационный котел; 2 — газогенератор; 3 — пусковая паровая турбина; 4 — компрессор; 5 — регенератор; 6 — камера сгорания; 7 — турбина высокого давления; 8 — турбина низкого давления; 9 — генератор; 10 — редуктор; 11 — аварийная паровая турбина; 12 — муфта соединения аварийной паровой турбины с главной передачей; 13 — главный редуктор; 14 — ВРШ; 15 — питательный насос котла; 16 — конденсатор; 17 — испаритель; 18 — бойлер отопления; 19 — подогреватель топлива
Реверсирование судна осуществляется винтом регулируемого шага. Как и на судне «Джон Сержант», предусмотрено сжигание остаточного бункерного топлива марки «С», для чего служит специальная система топливоподготовки на борту корабля. Фирма полагает, что прогресс в технологии обработки тяжелого топлива и разработка новых материалов для турбинных лопаток в ближайшие годы позволят поднять температуру газа перед соплами до 870° С (на сегодняшний день температура 815° считается предельной). Удельный расход топлива при этом понизится до 205 г/(л. с. ч.).
