Анализ цикла, режимов работы ГАЗОТУРБИННОГО

ДВИГАТЕЛЯ (ГТД) ВК-1 на основе изучения конструкции и принципа действия его  элементов и систем

Цель лабораторной работы и формируемые компетенции. Приобретение знаний конструкции элементов судового газотурбинного двигателя, его узлов и деталей, основных показателей, критериев работоспособности. Методов исследования, анализа в области СЭУ. Формирование умения воспринимать, анализировать, ставить цель и формулировать задачи по её решению в области СЭУ, решать на их основе практические задачи профессиональной деятельности. Работа выполняется на тренажерной установке ГТД ВК-1.

3.1. Краткий анализ циклов и схем компоновки ГТД

Кинематические связи между элементами ГТД определяют его схему. Особенности преобразования тепловой энергии в механическую характеризуются циклом ГТД. Различают ГТД простого и сложного; открытого и закрытого циклов.

Наибольшее распространение получили ГТД, работающие по простому открытому циклу, [3]. Они имеют меньшее количество элементов и выполняются прямоточной конструкции. В результате этого их габариты, масса и стоимость значительно меньше, обслуживание проще, а надежность выше. Структурные схемы ГТД, работающие по простому, открытому циклу, представлены на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурные схемы ГТД простого цикла:

Т – турбина; КС – камера сгорания; К – компрессор; К1, К2 – компрессоры низкого и высокого давлений; Т1, Т2, Т3 – турбины высокого, среднего и низкого

давлений соответственно

ГТД сложного цикла выполняются с регенерацией теплоты уходящих газов и промежуточным охлаждением воздуха в процессе его сжатия. Такие двигатели обладают более высоким КПД. На судах находят применение комбинированные СЭУ, состоящие из главного газотурбинного двигателя и паротурбинного утилизационного контура.

 Структурные схемы ГТД, работающие по сложному циклу, представлены на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Структурные схемы ГТД сложного цикла:

Р – регенератор; УПГ – утилизационный парогенератор (котел); НП – питательный

 насос; ПК – конденсатор; ПТ – паровая турбина

По конструктивным особенностям, массогабаритным показателям и ресурсу ГТД бывают легкого и тяжелого типов. На судах применяют ГТД легкого и тяжелого типов. К легкому типу относятся двигатели как конвертированные из авиационных, так и специального морского исполнения. Такие двигатели работают по простому циклу.

К ГТД тяжелого типа относятся модификации двигателей, применяемых на газоперекачивающих станциях и двигатели, специально спроектированные для длительной работы в морских условиях. Как правило, такие ГТД работают по сложному циклу, используют низкосортное топливо и обладают ресурсом, который в несколько раз превышает ресурс установок легкого типа.

Выбор цикла, типа и схемы ГТД определяется требованиями, предъявляемыми к экономичности, массогабаритным показателям, условиям работы на переменных режимах, ресурсу, ремонтопригодности и т.д. Большинство судовых ГТД созданы конвертированием авиационных двигателей, при этом учитывались особенности их работы в морских условиях.