Современная судовая газотурбинная установка (стр. 2 из 5)
 |
 |
ВВВоздух
Рис.1.2. Принципиальная схема двухкомпрессорного ГТД со свободной турбиной винта.
Принципиальная схема двухкомпрессорного ГТД приведена на рис.1.2. На ней показаны компрессора и турбины, их количество, взаимное расположение и силовая связь.
Собственно газовыми турбинами являются ТВД, ТНД. ТВ; совокупность КНД,ТНД, и соединяющего их вала образует турбокомпрессорный блок низкого давления (ТКНД); совокупность КВД, ТВД и соединяющих их конструкций—турбокомпрессорный блок высокого давления (ТКВД): часть ГТД, включающую ТКНД, ТКВД и КС, часто называют генератором газа (ГГ). Таким образом, ГТД можно рассматривать как совокупность генератора газа и пропульсивнои турбины.
1.1.3. Передача
Оптимальные условия работы гребного винта и пропульспвной турбины ГТД обеспечиваются обычно при различных частотах вращения. Для достижения приемлемых экономичности, масс и габаритов частота вращения ротора пропульсивной турбины должна быть значительно выше, чем гребного винта. Снижение частоты вращения осуществляется в передаче при обязательном требовании минимальных потерь мощности. Передача может выполнять и другие функции, в частности «собирать» мощности нескольких двигателей на один движитель, «раздавать» мощность теплового двигателя на несколько движителей, разобщать двигатели от движителей, осуществлять реверс и т. д.
Различают передачи механические, гидравлические, электрические. Последняя может работать на переменном и постоянном токе. В первом случае потери энергии в передаче составляют 6— 14%, во втором—11—19%. Для электропередач характерны большие массы и габариты: так, приходящаяся на 1 кВт масса электропередачи составляет 7—22 кг. Несомненны преимущества электропередач:
— возможность использования нереверсивного главного двигателя;
— удобство управления установкой;
— уменьшение длины гребных валов;
— отсутствие жесткой связи между главным двигателем и винтом и т. д.
Чисто гидравлическая передача имеет относительно малый КПД: 95—96 и 85—88 % — соответственно гидромуфты и гидротрансформатора переднего хода, 70—75 % —гидротрансформатора заднего хода. По этой причине их предпочитают применять в сочетании с механической передачей. Механическая (обычно зубчатая) передача имеет высокий КПД (до 98—99 % ) и находит преимущественное применение на судах .
1.1.4. Общая компоновка ГТУ.
На судах применяют ГТУ двух основных типов: с ГТД промышленного (тяжелого) типа; с ГТД авиационного (легкого) типа. Компоновочные схемы этих ГТУ могут существенно отличаться. Для ГТУ второго типа характерно выполнение ГТД в рамном или безрамном варианте, с трубчатым основанием, в звукоизолирующем кожухе. Максимально возможная часть систем, обеспечивающих работу ГТД, смонтирована на нем или в его раме; основные вспомогательные механизмы (например, основные топливный и масляный насосы) навешены на ГТД и приводятся от блока его вращения, в наименьшей степени изменяющего частоту вращения при переходе ГТД с режима на режим.
На редукторе ГТУ также смонтированы обеспечивающие его работу системы и механизмы (например, навесные маслонасосы). Связь ГТД с редуктором осуществляется посредством рессор.
Системы ГТУ включают комплексы разнообразных технических средств, при помощи которых могут быть осуществлены все эксплуатационные режимы работы установки, а также ее техническое обслуживание. Условно их можно разделить на две группы. Первая группа—это комплексы технических средств, которые позволяют управлять установкой, т. е. задавать и поддерживать необходимые режимы се работы и изменять эти режимы при необходимости. К ним относятся системы:
- управления, воздействующая на подачу топлива в КС, на системы пуска и реверса и другие системы, обеспечивающие поддержание и изменение режима работы;
- пуска, с помощью которой ГТУ вводится в действие;
- реверса, обеспечивающая изменение направления упора, создаваемого гребным винтом или другим движителем.
Ко второй группе относятся следующие системы, обеспечивающие оптимальные условия для работы ГТУ:
- топливная, состоящая из технических средств, размещенных на ГТД, а также вне двигателя;
-масляная с техническими средствами на ГТД, передаче (редукторе) и вне их;
-охлаждения забортной водой, размещенная обычно вне ГТУ и предназначенная для охлаждения масла ГТУ в маслоохладителях;
- сжатого воздуха, технические средства которой размещены как на ГТУ, так и вне установки;
- промывки проточной части;
- антиобледенительная (система обогрева входного устройства ГТД) и ряд других.
Кроме того, работа ГТД на судне обеспечивается воздухоприемным и газовыпускным устройствами, системой теплоизоляции ГТД. Основные характеристики судов с ГТУ приведены в табл. 1.1, а показатели ГТУ - в табл. 1.2 (по отечественным и иностранным литературным источникам).
Таблица 1. 1. Основные характеристики судов с ГТУ.
| Характеристика | “Парижская коммуна" | “Айрон монарх" | “Лусайн” | “Шеврон орегон" |
| Тип судна | Сухогруз | Ролкер | Метановоз | Танкер |
| Год введения в эксплуатацию | 1968 | 1973—1974 | 1974 | 1975—1977 |
| Изготовитель Дедвейт, т | СССР 16 185 | Австралия 15450 | Норвегия 20900 | США 35560 |
| Водоизмещение, т | 22225 | — | — | 45396 |
| Эксплуатационная скорость, уз | 18,2 | 20 | 19,7 | 15 |
| Число гребных валов | 1 | 1 | 1 | 1 |
| “Сивен принс" | “Адмирал Каллэгэн” | “Евролай- нер” | “Финджет” | “Капитан Смирнов" |
| Паром | Ролкер | Контейне- ровоз | Паром | Ролкер |
| 1975 | 1967 | 1971 | 1977 | 1978 |
| Австралия | ФРГ | ФРГ | Финляндия | СССР |
| 5550 | — | 23 100 | 23000 | — |
| — | 24000 | 32000 | — | 36000 |
| 18 | 26 | 26 | 30,5 | 25 |
| 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Таблица 1.2 Основные характеристики ГТУ
| Характеристика | «Парижская коммуна" | „Айрон монарх" | „Лусайн" | .Шеврон Орегон" | ||
| Тип установки | Промышлен-ная | Промышлен- ная | Промышлен- ная | Промышлен- ная | ||
| ГТУ-20 | ||||||
| Цикл работы установки | Регенератив-ный+охлажде-ние | Регенеративный | Регенеративный | Регенера- тивный | ||
| Тип передачи | Механическая | Механическая | Механическая | Электрическая | ||
| Частота вращения гребного винта, об/мин | 103 | 125 | 125 | 100 | ||
| Способ реверса | ВРШ | ВРШ | ВРШ | ВРШ | ||
| Мощность ГТД, кВт: | ||||||
| максимальная | — | 13950 | 14 700 | |||
| номинальная | 8700 | 12850 | — | 9200 | ||
| Топливо | Дизельное тяжелое | Тяжелое | Дизельное | Дизельное | ||
| Удельный расход топлива г/(кВт*ч) | 320—324 | 272 | — | 269 | ||
| Удельная масса агрегата, кг/кВт | 27,2 | — | — | — | ||
| “Сивей принс" | “Адмирал Каллэгэн" | „Евролайнер" | „Финджэт" | “Капитан Смирнов" | ||
| Промышленная | Авиационная | Авиационная | Авиационная | Комбиниро- ванная | ||
| Регенератив-ный | Простой | Простой | Простой | Простой | ||
| Электрическая | Механическая | Механическая | Механическая | Механическая | ||
| 200 | 145—135 | 135 | 170 | 130—128 | ||
| ВРШ | Реверс-редук- тор | ВРШ | ВРШ | Газовый | ||
| — | 2Х18400 | 2Х22000 | 2Х18400 | |||
| 8900 | 2Х15300 | 2Х20000 | 2Х27500 | 2Х17300 | ||
| Дизельное | Дизельное | Дизельное | Дизельное | Дизельное | ||
| — | 293—312 | — | 272 | 238 | ||
| 11,4 | — | —— | 8,09 | |||
1.1.4.1. Судовые ГТУ промышленного типа.
Примером названных установок может служить ГТУ-20 судна «Парижская коммуна». Она состоит из двух одинаковых установок ГТУ-10, работающих через общий редуктор на один ВРШ. Особенностью ГТУ-20 является блокированная ТНД, что потребовало установки ВРШ.