Основные параметры ГТУ-16ПА по режимам работы

Описание агрегатов двигателя ПС-90ГП-2.

Газогенератор (ГГ) состоит из следующих узлов: входного устройства; корпуса промывки; корпуса входного с центральным приводом и коробкой приводов; компрессора; камеры сгорания; турбины.

Входное устройство представляет собой спрофилированный канал, обеспечивающий подвод воздуха в компрессор с минимальными потерями (рисунок 10).

Состоит из входного устройства 1 и переходника 2, который крепится к корпусу промывки газогенератора.

Рисунок 10 —Входное устройство

Корпус промывки образует проточную часть ГТУ на входе в двигатель и предназначен для размещения датчиков и форсунок для подачи в газовоздушный тракт моющей жидкости (рисунок 11).

Корпус промывки стальной сварной узел, имеются фланцы 1 - для крепления датчика температуры, 2 - для крепления приемника давления. В обечайку вварены восемнадцать резьбовых бобышек - 3, 4, 5 – по 6 штук, для вворачивания в них форсунок, через которые подается моющая жидкость в газовоздушный тракт.

Рисунок 11 —Корпус промывки

Корпус компрессора входной с центральным приводом расположен в передней части двигателя между корпусом промывки и компрессором (рисунок 12). Он является одним из силовых элементов двигателя. Корпус компрессора входной служит для размещения деталей центрального привода, узлов крепления двигателя, крепления коробки приводов, а также для передачи мощности на привод агрегатов, размещенных на коробке приводов.

Стойки входного корпуса обогреваются воздухом противообледенительной системы двигателя и горячим маслом, циркулирующим в системе смазки двигателя.

Рисунок 12 — Корпус компрессора входной

Корпус компрессора входной конструктивно состоит из внутреннего и наружного ободов, соединенных стойками (рисунок 13). Верхняя и нижняя стойки полые, а в боковых выполнены отверстия для подвода масла и воздуха. В наружном ободе предусмотрены каналы для подачи воздуха на обогрев входного направляющего аппарата компрессора с целью исключения его обледенения. Предусмотрен обогрев обтекателя и передних кромок стоек входного корпуса компрессора горячим маслом из двигателя.

Через нижнюю стойку входного корпуса проходит вал 13 привода коробки приводов.

К переднему фланцу наружного обода крепится корпус промывки. К задним фланцам наружного и внутреннего ободов входного корпуса компрессора крепится входной направляющий аппарат компрессора.

К фланцу 14, расположенному в нижней части наружного обода, крепится коробка приводов 8.

Центральный привод расположен во внутренней полости входного корпуса компрессора. Кинематическая схема центрального привода представляет собой пару конических зубчатых колес, смонтированных в корпусе приводов 16.

В стенках корпуса приводов 16 выполнены каналы, проточки и отверстия для суфлирования и подвода масла. В центральном приводе имеются жиклеры, через которые осуществляется смазка подшипников и зубчатых колес.

Рисунок 13 — Корпус компрессора входной

Коробка приводов служит для установки и крепления на ней агрегатов, для размещения деталей приводов к ним и передачи крутящих моментов к агрегатам, обслуживающим системы двигателя. Коробка приводов расположена снизу двигателя (рисунок 14).

Через запасный привод (привод для прокрутки) осуществляется проверка вращения ротора компрессора и приводных агрегатов, расположенных на коробке приводов.

7 8

11 10 9

6 5 4 3 2

1 – фланец крепления к входному корпусу; 2 – фланец крепления командного агрегата КА-30ГЭ-ВИ; 3 – заглушка запасного привода; 4 – кран слива масла; 5 – сигнализатор стружки магнитный; 6 – фланец крепления блока маслонасосов; 7 – фланец крепления агрегата АИК-16-ВИ; 8 – фланец крепления агрегата БЦА-94; 9 – фланец крепления сигнализатора стружки; 10 – датчик ДЧВ-2500А; 11 – фланец крепления стартера СтВ-5Г.

Рисунок 14 — Коробка приводов

Компрессорпредназначен для сжатия воздуха и подачи его в камеру сгорания (рисунок15).

Воздух, сжатый в компрессоре, используется для противообледенительной системы газогенератора, для охлаждения деталей горячей части газогенератора, для наддува уплотнений подшипниковых узлов, для уменьшения усилия на упорном подшипнике свободной турбины, для системы управления радиальными зазорами компрессора и турбины, для продувки корпусов свободной турбины и наддува передней опоры нагнетателя.

Компрессор газогенератора осевой, левого вращения, тринадцатиступенчатый с дополнительной 0-й ступенью с регулируемым входным направляющим аппаратом (ВНА), поворотными направляющими аппаратами (НА) 0-й, 1-й и 2-й ступеней, с управлением радиальными зазорами пяти последних ступеней и пневмоуправляемыми клапанами перепуска воздуха из-за 6-й и 7-й ступеней, приводится во вращение турбиной газогенератора.

Рисунок 15 — Компрессор

Для обеспечения устойчивой работы компрессора во всем диапазоне эксплуатационных режимов и снижения вибронапряжений на лопатках компрессора, лопатки ВНА, НА нулевой, первой и второй ступеней выполнены поворотными и предусмотрен перепуск воздуха из-за шестой и седьмой ступеней компрессора в атмосферу.

Входной направляющий аппарат 2 (рисунок 16) (ВНА) устанавливается на входе в компрессор и служит для направления потока воздуха на лопатки рабочего колеса нулевой ступени. Лопатки ВНА выполнены обогреваемыми для исключения обледенения. Привод лопаток ВНА и НА первой, второй ступеней осуществляется двумя гидроцилиндрами.

Ротор компрессора 9 (рисунок 16) выполнен двухопорным, с роликовым подшипником на передней опоре и шариковым - на задней.

Опора роликоподшипника (рисунок 16) выполнена упруго-демпферной 1 для снижения уровня виброперегрузок корпусов газогенератора.

В переднем корпусе 4 (рисунок 16) установлены рабочие кольца и направляющие аппараты четвертой...седьмой ступеней и выполнены отверстия, через которые осуществляется:

- отбор воздуха из-за четвертой ступени;

- перепуск воздуха из-за шестой и седьмой ступеней;

- осмотр и зачистка лопаток на собранном узле.

В заднем корпусе 6 (рисунок 16) установлены рабочие кольца восьмой...тринадцатой ступеней и направляющие аппараты восьмой...двенадцатой ступеней и выполнены отверстия для осмотра и зачистки лопаток на собранном узле.

Корпус перепуска и отборов воздуха 5 (рисунок 16) образует вместе c передним корпусом изолированные кольцевые полости. Через две из них осуществляется перепуск воздуха газовоздушного тракта из-за шестой и седьмой ступеней в атмосферу.

Клапаны перепуска воздуха 10 (рисунок 16) предназначены для перепуска воздуха из-за шестой и из-за седьмой ступеней газовоздушного тракта в атмосферу.

Корпус обдува 7 (рисунок 16) представляет собой кольцевой коллектор с большим количеством отверстий для обдува воздухом корпуса заднего компрессора.

Спрямляющий аппарат (СА) (рисунок 16) тринадцатой ступени 8 спрямляет поток воздуха до осевого направления.

1 - упруго-демпферная опора; 2 - входной направляющий аппарат; 3 - корпус с направляющими аппаратами первой, второй и третьей ступеней; 4 - корпус передний; 5 - корпус перепуска и отборов; 6 - корпус задний; 7 - корпус задний обдува; 8 - спрямляющий аппарат тринадцатой ступени; 9 - ротор; 10 - клапан перепуска воздуха из-за шестой и седьмой ступеней; 11 - кольцо разделительное.

Рисунок 16 — Компрессор

Трубчато-кольцевая камера сгорания комбинированного типа с двенадцатью жаровыми трубами и кольцевым газосборником, расположена между компрессором и турбиной газогенератора и предназначена для подвода тепла к рабочему телу (рисунок 17).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 – радиальный завихритель; 2 – подвеска жаровой трубы; 3 – головка жаровой трубы; 4 – дефлектор; 5 – стенка жаровой трубы; 6 – отверстия подвода воздуха; 7 – фланец рамочный; 8 – заклепка; 9 – патрубок пламеперебрасывающий; 10 – втулка под свечу зажигания; 11 – пояса охлаждающих отверстий.

В жаровые трубы №1 и №12 установлены свечи зажигания.

Рисунок 17 — Трубчато-кольцевая камера сгорания

Турбина

Турбина (рисунок 18) состоит из двухступенчатой турбины газогенератора 1и трехступенчатой турбины свободной 3, соединенных между собой переходным каналом 2. Обе турбины осевые, направление вращения роторов – левое.

1 2 3

1 – турбина газогенератора; 2 – переходный канал; 3 – турбина свободная

Рисунок 18 — Турбина

Турбина газогенератора осевая двухступенчатая охлаждаемая, служит для привода компрессора и, через центральный привод, агрегатов, установленных на коробке приводов (рисунок 19).

Рисунок 19 — Турбина газогенератора

Турбина газогенератора (рисунок 20) состоит: из ротора 2, аппарата соплового первой ступени 1, аппарата соплового второй ступени 3. Патрубка подвода охлаждающего воздуха 5 и трубы 4 образуют коммуникации подвода охлаждающего воздуха для обдува наружных корпусов.

1 2 3 4

1 – аппарат сопловой первой ступени; 2 – ротор; 3 – аппарат сопловой второй ступени;4 – труба системы обдува корпусов; 5 – патрубок подвода охлаждающего воздуха; 6 – диск второй ступени; 7 – вал; 8 – опора ротора с роликовым подшипником; 9 – диск первой ступени.

Рисунок 20 — Состав турбины газогенератора

Ротор турбины газогенератора состоит из рабочих колёс первой и второй ступеней, основу которых составляют диски с установленными в них рабочими лопатками. Диск первой ступени 9, диск второй ступени 6 соединены с валом 7 при помощи призонных болтов. Ротор опирается на опору с роликовым подшипником 8.

Охлаждение деталей турбины газогенератора производится воздухом, отбираемым из-за четвертой, седьмой, и тринадцатой ступеней компрессора.

Переходный канал 2 предназначен для обеспечения плавного перехода от проточной части турбины газогенератора к проточной части свободной турбины.

Свободная (силовая) турбина (СТ.) осевая трехступенчатой служит для привода нагнетателя ГПА, с ротором газогенератора имеет только газодинамическую связь (рисунок 21).

Рисунок 21 — Свободная (силовая) турбина

Турбина свободная трёхступенчатая, состоит из аппарата соплового первой ступени 1, аппарата соплового второй и третьей ступеней 2, распложенных в одном корпусе наружном 4, ротора 3, опирающегося на опору переднюю 9 с роликовым подшипником и опору заднюю 8 с роликовым и шариковым подшипниками. Опора 5 служит опорой свободной турбины и узлом задней подвески газотурбинной установки. Индуктор 7 и три датчика частоты вращения ротора 6 служат для контроля частоты вращения ротора свободной турбины и обеспечивают аварийный останов двигателя в случае увеличения частоты вращения ротора выше предельного значения.

Ротор турбины свободной состоит из рабочих колёс первой, второй, третьей ступеней, основу которых составляют диски 10, 11, 12 с установленными в них рабочими лопатками: по сто одной лопатке в каждой ступени.

Охлаждение деталей свободной турбины производится воздухом, отбираемым из-за четвертой и седьмой ступеней компрессора.

В наружных корпусах турбины газогенератора и турбины свободной выполнены лючки для контроля состояния лопаток турбины.

9 12 11 10

7 8

1 2 3 4 5

1 – аппарат сопловой первой ступени; 2 – аппарат сопловой второй и третьей ступеней; 3 – ротор; 4 – корпус наружный; 5 – опора свободной турбины; 6 – датчик частоты вращения ротора; 7 – индуктор; 8 – опора ротора задняя с роликовым и шариковым подшипниками; 9 – опора ротора передняя с роликовым подшипником; 10 – диск третьей ступени; 11 – диск второй ступени; 12 – диск первой ступени

Рисунок 21 — Свободная (силовая) турбина

Работа турбины: Турбина предназначена для преобразования потенциальной энергии газа в механическую работу вращения ротора.

Газ, поступивший в турбину, предварительно сжат и нагрет, т.е. обладает определённым запасом потенциальной энергии (энергии давления). В сопловом аппарате газ расширяется и приобретает скорость, преобразуя, таким образом, потенциальную энергию в кинетическую (энергия скорости). Выйдя из соплового аппарата под углом к плоскости вращения турбины (пера лопатки), газ попадает на лопатки рабочего колеса и отдаёт часть кинетической энергии ротору, который приводится во вращение и совершает механическую работу.

Выходное устройство предназначено для отвода газа, выходящего из свободной турбины, в выхлопную систему газоперекачивающего агрегата (рисунок 22). Выходное устройство крепится к раме ГПА.

Корпус опоры СТ стыкуется с выходным устройством (улиткой).

Рисунок 22 — Выходное устройство

Трансмиссия(рисунок 23) предназначена для передачи крутящего момента ротору нагнетателя, через упругие муфты соединяет вал ротора СТ с валом ротора нагнетателя.

Кожух трансмиссии (рисунок 8). поз.15, предназначен для защиты трансмиссии от воздействия высокой температуры выхлопных газов двигателя, подвода воздуха для охлаждения передней муфты трансмиссии и задней опоры свободной турбины двигателя.

Для исключения доступа к вращающимся уздам и деталям трансмиссия закрыта защитными вентилируемыми кожухами (рисунок 23).

Рисунок 23 — Трансмиссия

Для снижения уровня звукового давления (шума), создаваемого при работе ГТУ двигатель закрыт кожухом шумотеплоизолирующим (КШТИ).

Внутри КШТИ размещены элементы систем - пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, сигнализации повышенной концентрации газа и системы освещения, обеспечивающие безопасность работы ГТУ в составе ГПА.

Входное и выходное устройства ГТУ также размешены под кожухом.

К входному устройству ГТУ подсоединен воздуховод ГПА с переходными элементами системы воздухоочистки, а к выходному устройству (улитке) - переходник к выхлопному тракту ГПА.