Способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной

 

Союз Советсиик

Соцналмстичесннк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 180280 (21) 2884271/25 06 с т1рнсоелнненнем заявки М— (Sl)M. Кл.

02 С 7/26 о

Вюуаарсткиивб кенитет

СССР нв аелзм кзе4ретений и вткрмткк (23) Приоритет— (53) УДК 629.7., .036.3(088.8).

Опубликовано 150582. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 150582

А.В. Денисов, В.И. Кирин, А.Д. Шапкайц, Е.С. Арсеньев, Ю.А. Баженов, К.А. Шпакунов, А.К. Дзявго," М;- Г; Коэвбо, Л.И. Иартинен и В.А. Парамонов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

СООСВОБОДНОй ТУРБИНОЙ

Изобретение относится к энергомашиностроению, а в частности к запуску газотурбинных двигателей.

Известен способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной, соединенной с нагрузочным устройством, включающий раскрутку ротора турбокомпрессора механической энергией путем вращения свободной турбины от -йагрузочного устройства и пере1В дачи энергии свободной турбины ротору турбокомпрессора через устройство связи роторов турбокомпрессора и свободной турбины 111.

Недостаток этого способа эаключа!

S ется в относительно низкой надежности из-эа.усложнения конструкции и повышенного значения передаваемого момента через устройство связи роторов.

Наиболее близким к прс слагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной, соединенной с. нагрузочным устройством, включающий раскрутку ротора турбокомпрессора авторотацией путем вращения свободной турбины от нагрузочного устройства,. подачу воздуха с выхода свободной турбины на вход турбокомпрессора, разжиг камеры сгорания с последующим сообщением входа турбокомпрессора и выхода свободной турбины с атмосферой и вывод двигателя на режим малого газа (2).

Недостатком такого способа является то, что при низких температурах атмосферного воздуха и холодном двигателе происходит увеличение времени запуска с относительно низкой надежностью.

Цель изобретения - ускорение и повышение надежности запуска при низких температурах атмосферного воздуха.

Указанная цель достигается тем, что на вход турбокомпрессора дополнительно подают воздух высокого дав3 92 ления, а с атмосферой сначала сообщают выход свободной турбины, а затем - вход гидрокомпрессора.

На чертеже приведена принципиальная схема газотурбинного двигателя, реализующего предлагаемый способ запуска.

Газотурбинный двигатель. содержит турбокомпрессор 1, состоящий иэ компрессора 2 камеры 3 сгорания и турбины 4, свободную турбину 5, соединенную с нагрузочным устройством (например, трансмиссией транспортного средства - на чертеже не показано).

Вход 6 турбокомпрессора 1 и выход 7 свободной турбины 5 сообщены между собой трубопроводом 8, в котором размещены запорно-регулирующие органы 9 и.) 0 для поочередного сообщения входа 6 и выхода 7 с трубопроводом 8 и атмосферой. Трубопровод

8 через дополнительный трубопровод

11 посредством клапана 12 сообщен с устройством 13 подачи воздуха под высоким давлением, которое может быть выполнено в виде компрессора тормозной системы.

Способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной осуществляют следующим образом.

Запорно-регулирующими органами

9 и 10 перекрывают подачу воздуха на вход 6 турбокомпрессора 1 и выпуск рабочего тела с выхода 7 свободной турбиной и соединяют вход 6 турбокомпрессора 1 с выходом 7 трубопроводом 8, образуя при этом замкнутый изолированный от атмосферы контур. При вращении свободной турбины 5 нагрузочным устройством (трансмиссией буксируемого транспортного средствами воздух, находящийся в замкнутом изолированном контуре, сжимается в ней и направляется по трубопроводу 8, в компрессор 2, далее через камеру сгорания 3 в турбину 4. Из турбины 4 воздух подается на вход свободной турбины 5 и далее циркуляция потока воздуха по замкнутому контуру осуществляется аналогично изложенному.

Затем на вход 6 турбокомпрессора 1 по .трубопроводам 8 и 11, клапан 12, запорно-регулирующий орган 9 подают воздух высокого давления от устройства 13.

Из-за наличия сопротивлений по всему контуру и работы свободной тур8053 4

55

35 го

Зо

35 бины 5 в компрессорном режиме, повы шаются потенциальная и кинетическая энергия циркулирующего в замкнутом контуре воздуха, что приводит к увеличению давления, температуры воздуха, а также к началу и повышению частоты вращения турбокомпрессора 1.

При этом обеспечивается подогрев подшипников и элементов проточной части, что способствует снижению момента сопротивления проворачиванию турбокомпрессора 1 и возможности более быстрого нагружения двигателя после его запуска. Повышение же плотности рабочего тела, циркулирующего в контуре, сокращает время разогрева подшипников и повышает эффективность работы турбины 4, свободной турбины 5 и компрессора 2.

При достижении определенных температуры, давления воздуха и частоты вращения турбокомпрессора 1 топливо подается в камеру 3 сгорания, которое затем воспламеняется. При достижении предельно допустимой температуры газов перед турбиной 4 компрессора 2 органами 9 и 10 размыкают контур, соединяя вход 6 и выход с атмосферой, причем сначала соединяют выход 7 свободной турбины, а затем вход 6 турбокомпрессора 1, чем обеспечивается срабатывание дополнительной энергии избыточного давления на турбине 4 компрессора 2.

Продукты сгорания из камеры 3 сгорания эа счет направленной циркуляции потока поступают на турбину

4 турбокомпрессора 1 и совершают работу, которая используется для сжатия воздуха, поступающего из атмосферы в компрессор 2. Вращением свободной турбины 5, приводимой трансмиссией транспортного средства отсасывают газы из турбины компрессора 2 и выпускают их в атмосферу.

3а счет предварительной температурной подготовки газотурбинной установки, повышения давления и температуры воздуха до уровней, характерных для рабочих режимов турбокомпрессора, а также существенного снижения противодавления эа турбиной 4, турбокомпрессора 1 избыточная работа газов и мощность на турбине 4 компрессора 2 создаваемые в начальный момент при использовании воздуха в замкнутом контуре, кратковременно достигают таких значений, при которых обеспечивается дальнейшее быстрое поФормула изобретения

Составитель Е. Крейдин

Редактор С. Запесочный Техред 3. фанта Корректор М. Пароши

Заказ 3201/46 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дел м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 92 вышение частоты вращения и самостоятельный выход турбокомпрессора 1 на режим малого газа.

Способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной обеспечивает ускорение и повышение надежности запуска пр низких отрицательных температурах окружающего воздуха.

Способ запуска газотурбинного двигателя со свободной турбиной,соединенной с нагруэочным устройством, включающий раскрутку ротора турбокомпрессора авторотацией путем вращения свободной турбины от нагрузочного устройства, подачу воздуха с выхода свободной турбины на вход

8053 6 турбокомпрессора, роэжиг камеры сгорания с последующим сообщением входа турбокомпрессора и выхода свободной турбины .с атмосферой и вывод двигателя на режим малого газа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения и повышения надежности запуска при низких температурах атмосферного воздуха, на вход турбоком о прессора дополнительно подают воздух высокого давления, а с атмосферой сначала сообщают выход свободйой турбины, а затем - вход турбокомпрессора. I5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технический проект. Горький.

ГАЗ, 1976, с. 23.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2761039,кл. F 02 С 7/26, 1979.