Файл: 1. Единая система газоснабжения. Назначение. Основные составные элементы. Единая система газоснабжения.docx

Стационарные ГТД Достоинства: - высокая экономичность при умеренных начальных параметрах газодинамического цикла; - простота конструкции, простота в обслуживании и эксплуатации; - высокая надежность; - относительно невысокая стоимость; Недостатки: - высокие массогабаритные показатели оборудования; - большие затраты на строительство КС.

ГТД авиационного и судового типов Достоинства: - высокая экономичность при высоких начальных параметрах; - невысокие массогабаритные показатели оборудования; - быстрый запуск и приемистость, даже в условиях низких темпператур; - невысокая потребная мощность пусковых устройств; - сравнительно низкие капитальные затраты на строительство КС в связи с возможностью применения

ГТД авиационного и судового типов Достоинства: - высокая экономичность при высоких начальных параметрах; - невысокие массогабаритные показатели оборудования; - быстрый запуск и приемистость, даже в условиях низких темпператур; - невысокая потребная мощность пусковых устройств; - сравнительно низкие капитальные затраты на строительство КС в связи с возможностью применения ГПА контейнерной компоновки. Недостатки: - сравнительно невысокие ресурсные показатели; - сложность конструкции; - невозможность ремонта на месте эксплуатации; - высокие затраты на ремонт;

4. 
   Газовые турбины в конструкции ГТД. Конструкция. Контролируемые параметры.
   

Турбина ГТД - это лопаточная машина, в которой энергия продуктов сгорания, образованных в камере сгорания, преобразуется в мех. работу на валу турбины.

Основные элементы турбины: корпус с неподвижными лопатками соплового аппарата и ротора, содержащего диски с рабочими лопатками и вал, который соединён с компрессором двигателя.

Входная часть корпуса турбины конструктивно связана с КС и обеспечивает подвод продуктов сгорания к лопаткам турбины и рабочим лопаткам дисков равномерно по всей окружности.

В ГТД, используемых в ГПА, в основном, применяются осевые турбины.

Осевые турбины ГТД разделяются на одноступенчатые и многоступенчатые (ступень турбины состоит из лопаток неподвижного соплового аппарата и рабочих лопаток, закрепленных на вращающемся диске.

Многоступенчатые турбины можно разделить по числу валов: одновальные (ротор турбины и компрессор закреплены на одном валу; двухвальные (ротор ТВД связан валом с компрессором высокого давления, а ротор ТНД связан своим валом с компрессором низкого давления). Вал турбины низкого расположен внутри вала турбины высокого давления.

---

Контролируемые параметры: температура на входе и выходе; давление на входе и выходе; мощность; частота вращения вала; КПД; расход охлаждающего воздуха, используемого для охлаждения рабочих, сопловых лопаток и дисков турбины.

Требования к конструкции ГТД: высокий ресурс; низкая стоимость технологического обслуживания и ремонта; максимальный КПД; минимальный расход воздуха для охлаждения рабочих, сопловых лопаток и дисков турбины.

Турбины ГТД, которые используются в ГПА, имеют следующую конструктивную особенность: свободная или силовая турбина, установленная за ТНД и не связанная с первыми двумя механически, приводит во вращение нагнетатель.

Рабочие и сопловые лопатки турбины работают в прямом контакте с высокотемпер. продуктами горения, поступающими из камеры сгорания, при этом допустимая температура материалов рабочих и сопловых лопаток обычно на 200 - 500°С ниже температуры газов. Для обеспечения надежной и длительной эксплуатации турбины при её изготовлении используются жаропрочные, жаростойкие и коррозионностойкие материалы, специальные покрытия и технологии изготовления лопаток.

Все рабочие и сопловые лопатки ТВД охлаждаются воздухом высокого давления, отбираемым за компрессором высокого давления. Рабочая лопатка первой ступени охлаждается воздухом, который подается под замки каждой лопатки и затем по отверстиям в замках поступает во внутреннюю полость лопатки и выходит в проточную часть, обеспечивая дополнительное пленочное охлаждение наружной поверхности лопатки. Для охлаждения соплового аппарата второй ступени используется воздух от промежуточной ступени компрессора. Воздух подводится в кольцевую полость над сопловыми лопатками и подается в каждую лопатку, охлаждает её и выходит в проточную часть. Воздух для охлаждения рабочих лопаток второй ступени ТВД так же отбирается от КВД. Лопатки ТНД неохлаждаемые. Ротор ТНД охлаждается воздухом, забираемым от середины КВД.

6. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция. Контролируемые параметры.

КС- важнейший элемент ГТД, от которого в значительной мере зависят экономичность, надёжность и экологические характеристики двигателя.

Камера сгорания предназначена для осуществления непрерывного процесса сжигания газообразн. топлива в потоке сжат. воздуха, поступающ. в камеру из ком-ра.

Горение топливовоздушной смеси

---

- процесс, состоящий распыливания топлива, смешения топлива с воздухом, воспламенения полученной смеси и осуществление процесса горения.

Общие конструктивные элементы камер сгорания: диффузор; жаровая труба; стабилизаторы горения; смесители; пусковые воспламенители; дренажные клапаны; топливные коллекторы с топливными форсунками.

Р
абота камеры сгорания осуществляется следующим образом: Сжатый в компрессоре воздух поступает в камеру сгорания. Для преобразования части кинетической энергии потока воздуха в статическое давление, после компрессора на входе в камеру сгорания устанавливается диффузор. После диффузора, на входе в камеру сгорания, воздух разделяется на две части: первичный воздух (20-40% от общего количества воздуха) поступает в жаровую трубу камеры сгорания для обеспечения сжигания всего количества подаваемого топлива, и вторичный воздух, подающийся в зазор между жаровой трубой и корпусом камеры сгорания, обтекающий жаровую трубу снаружи для её охлаждения и подмешиваемый к продуктам сгорания на выходе из камеры сгорания для обеспечения требуемой температуры газов перед турбиной. Топливо подается в жаровую трубу через форсунки. В первичной зоне с помощью завихрителя организуется зона с малыми скоростями.
Классификация:

1)В трубчатой КС каждая жаровая труба имеет отдельный корпус и образует индивидуальную трубчатую кс(большая масса, необходимость в системе разделения потока воздуха после компрессора для подачи в каждую камеру сгорания и системы объединения потоков продуктов сгорания для подачи в турбину).

2)Трубчато-кольцевая кс состоит из нескольких индивидуальных жаровых труб, размещенных в общем кольцевом канале, который образован наружным и внутренним корпусами кс.

3)В кольцевой кс между наружным и внутренним корпусами, образующими кольцевой канал, размещается одна жаровая труба кольцевого сечения. Кольцевая кс имеет малое гидравлическоге сопротивление, однако сложна в ремонте и имеет меньший рабочий объем.

Классификация: По движению потока воздуха и продуктов горения - прямоточные и противоточные.

В прямоточных продукты сгорания и воздух имеют одинаковое направление, а в противоточных их направление встречное. В прямоточных камерах сгорания потери давления меньше, чем в противоточных.

---

По расположению - выносные и встроенные.

Выносные располагаются вне корпуса турбины и компрессора и соединяются с ними или регенератором или трубопроводами; встроенные находятся непосредственно в корпусе.

Выносные камеры сгорания, чаще всего используемые в стационарных ГТУ и хорошо компонуются с регенератором.

Основные требования к КС: полнота сгорания топлива; надежность и плавность запуска в работу; отсутствие значимых пульсаций давления, вызванных процессом горения; равномерность поля температур в поперечном сечении камеры; минимальное гидравлическое сопротивление; обеспечение устойчивого процесса горения; низкий уровень выбросов загрязняющих атмосферу веществ.


7. Осевой компрессор ГТД. Назначение. Конструкция. Основные характеристики.

Осевой компрессор - это часть газотурбинного двигателя от степени аэродинамического и конструктивного совершенства которой зависят тяга двигателя, его экономичность, габаритные размеры, масса, ресурс и надежность в эксплуатации.

Назначение: сжатие воздуха перед подачей его в камеру сгорания.

Конструкция: Двумя основными составляющими осевого компрессора являются ротор и статор.

Ротор представляет собой вращающийся вал с закрепленными на нем лопатками. Лопатки насажены на соединенные между собой диски или на один вращающийся барабан.

Статор - это неподвижная часть осевого компрессора, состоящая из направляющих лопаток, а также корпуса на котором они закреплены. Направляющие лопатки, служат для изменения величины и направления скорости потока воздуха. Так же в статорной части устанавливаются опоры ротора .

Конструкция также включает следующие элементы:

• Входной направляющий аппарат;

• Направляющие аппараты: подвижные и неподвижные;

• Систему отбора и перепуска воздуха;

- передняя и задняя опоры ротора

Конструкции осевых компрессоров ГТД отличается друг от друга габаритными размерами, числом каскадов, числом ступеней в каскаде, числом лопаток в ступени, методики профилировании лопаток,величиной конусности ротора или корпуса компрессора, наличием поворотного направляющего аппарата, системы перепуска воздуха и т.д.

Принцип работы осевого компрессора: к воздуху, движущемуся в каналах между вращающимися рабочими лопатками, подводится механическая энергия от турбины в результате чего давление и скорость воздуха в каналах увеличиваются. В направляющем аппарате, который располагается за рабочими лопатками компрессора, кинетическая энергия воздуха преобразуется в потенциальную за счет снижения скорости движения воздуха, давление повышается. Кроме того, направляющий аппарат обеспечивает определенное направление движения воздуха относительно рабочих лопаток следующей ступени компрессора.

---

Осевые компрессоры применяются, как правило, одно, двух и трехкаскадные.

Основные требования:

• 
  Обеспечение заданного секундного расхода воздуха;
  
• 
  Обеспечение заданной степени повышения давления;
  
• 
  Обеспечение устойчивой, без помпажа и пульсаций, работы во всём диапазоне частоты вращения ротора двигателя
  

Характеристики:

- Расход воздуха (массовый [кг/с]; объёмный [ ])

- Степень повышения давления

- КПД (определяет качество преобр. мех. Энергии в потенциал. Энергию давления и кинетическую энергию перемещ. газа)

- Частота вращения ротора

Лопатки делятся на направляющие и рабочие.

Направляющие лопатки располагаются внутри статора и крепятся на неподвижной части осевого компрессора, они не подвержены воздействию центробежных сил. Такие лопатки образуют каналы, в которых рабочая среда приобретает необходимую скорость и направление.

Рабочие лопатки осевого компрессора являются одними из самых нагруженных элементов ГТД. В процессе работы лопатки испытывают большие нагрузки, изменяющиеся в широких пределах. Они выполняются с высокой степенью точности и с минимальной шероховатостью.

В
енец рабочих лопаток компрессора и расположенный за ним венец лопаток направляющего аппарата образуют ступень осевого компрессора. Обычно компрессор ГТД имеет от 5 до 25 ступеней.


Барабанного:+ простота конструкции; низкая удельная масса; большая изгибная жесткость;высокая вибрационная стойкость.

К недостаткам ротора барабанного типа следует отнести: невысокую несущую способность барабана; низкую рабочую окружную скорость (не более 200 м/с)

Дискового:+ большая несущая способность дисков; высокая рабочая окружная скорость - до 400 м/с. Недостатки:

малая изгибная жесткость; малая крутильная жесткость; высокая удельная масса; сложность конструкции.

8. Лопатки компрессора. Конструкция.

Осевой компрессор состоит из рядов лопаток, насаженных на соединенные между собой диски или на один вращающийся барабан, которые образуют ротор компрессора. Второй основной частью компрессора является статор, состоящий из нескольких рядов лопаток (лопаточных венцов), закрепленных в корпусе.

---