Назначение и принцип действия ГТУ.

Газотурбинная установка предназначена для преобразования тепловой энергии сжигаемого топлива в механическую работу.

Газотурбинные двигатели начали использоваться в исследовательских целях в морском флоте во 2-й половине 50-х годов XX века. В 60-х годах XX века они уже начали применяться на кораблях военно-морских флотов, а также и на гражданских судах. Этому способствовало то, что газотурбинные двигатели (ГТД) имели малые массогабаритные показатели, большую мощность, высокий уровень автоматизации и удобство обслуживания, высокую маневренность, что позволяет развивать полную мощность в течение 2…3 минут после запуска; возможность быстрой замены турбоагрегата, что способствует снижению трудоемкости при ремонте в условиях судна.

Опыт эксплуатации судов с ГТУ свидетельствует, что такие установки эффективны в основном на быстроходных специальных судах и на судах с динамическими принципами поддержания (СВП и СПК). Появление судов и кораблей на воздушной подушке, а также контейнеровозов, баржевозов и т.п. стало способствовать широкому внедрению ГТУ в морском флоте на качественно новом уровне.

Принцип действия ГТУ можно продемонстрировать с помощью простейшего цикла ГТД, изображенного на рисунке 4.1. Атмосферный воздух в компрессоре сжимается и подается в камеру сгорания, где обеспечивает сжигание топлива и получение газа с температурой от 400 до 1300ºС. Из камеры сгорания горячий газ, имеющий высокое давление, поступает в газовую турбину, где расширяется и производит механическую работу вращения ротора, которая передается через редуктор на гребной винт.

Эффективность работы ГТУ можно повысить за счет ее усложнения, т.е. путем включения новых элементов. Например, вместо одной турбины устанавливают отдельный привод на компрессор и на отбор мощности потребителю, а в цикл ГТУ вводят регенерацию теплоты уходящих газов, промежуточное охлаждение воздуха или подогрев газа, используют утилизацию теплоты.

Рисунок 4.1 Принципиальная тепловая схема ГТД:

АВ – атмосферный воздух; К – компрессор; Т – топливо; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; Р – редуктор; ГВ – гребной винт.

В энергетических установках транспортных судов используют ГТД трех основных типов:

- легкий ГТД авиационного типа;

- ГТД промыслового типа (тяжелые, в которых реализуется сложный тепловой цикл);

- ГТД, работающий с теплоутилизационным контуром.

Легкие ГТД как правило работают по простому тепловому циклу, а в цикл тяжелых ГТД вводят регенерацию.