Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

330

6.5 - Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ äîâîäêà

ÊÑ

Â ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì â íàñòîÿùåå âðåìÿ íà-

äåæíûõ àíàëèòè÷åñêèõ ìåòîäèê ðàñ÷åòà ÊÑ èç-çà

ñëîæíîñòè ïðîòåêàþùèõ â íèõ ðàáî÷èõ ïðîöåññîâ,

âàæíàÿ ðîëü â èõ ðàçðàáîòêå îòâîäèòñÿ ýêñïåðèìåí-

òàëüíûì ðàáîòàì.

Äîâîäêà õàðàêòåðèñòèê ÊÑ, êðîìå èñïûòàíèé

íà äâèãàòåëå, ïðîèçâîäèòñÿ íà ñïåöèàëüíûõ ñòåíäàõ

è óñòàíîâêàõ â ìîäåëüíûõ è íàòóðíûõ óñëîâèÿõ.

Ñóùåñòâóþùèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñòåíäû

è óñòàíîâêè ìîæíî ðàçäåëèòü íà ñëåäóþùèå:

- óñòàíîâêè äëÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîäóâîê

ýëåìåíòîâ ÊÑ;

- óñòàíîâêè äëÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ïðîëèâîê òîï-

ëèâíîé àïïàðàòóðû;

- óñòàíîâêè äëÿ îãíåâûõ èñïûòàíèé ýëåìåí-

òîâ ÊÑ.

Íà óñòàíîâêàõ äëÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîäó-

âîê îïðåäåëÿþòñÿ ðàñõîäû âîçäóõà:

- ÷åðåç ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ æàðîâûõ òðóá

è ãàçîñáîðíèêîâ;

- ÷åðåç ÔÓ æàðîâûõ òðóá;

- ÷åðåç ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ ñâå÷åé çàæèãàíèÿ

è êîæóõîâ îáäóâà òîïëèâíûõ ôîðñóíîê.

Íà óñòàíîâêàõ äëÿ ãèäðàâëè÷åñêèõ ïðîëèâîê

îïðåäåëÿþòñÿ:

- ãèäðàâëè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíûõ

ôîðñóíîê (ðàñõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, óãîë êîíóñà

ðàñïûëà, êà÷åñòâî ðàñïûëà, íàëè÷èå ñòðóé â ôàêå-

ëå ðàñïûëà);

- ãèäðàâëè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òîïëèâíîé

àðìàòóðû.

Îãíåâûå èñïûòàíèÿ íà îäíîãîðåëî÷íîì îòñå-

êå, èìèòèðóþùåì ñåêòîð ÊÑ ñ îäíîé ãîðåëêîé (ñì.

Ðèñ. 6.5_1), ïîçâîëÿþò:

- âûïîëíÿòü îöåíêó ãåðìåòè÷íîñòè ôîðñóíîê

ïðè ðàáîòå â íàãðåòîì ñîñòîÿíèè;

- îïðåäåëÿòü ïóñêîâûå õàðàêòåðèñòèêè ÊÑ;

âûïîëíÿòü îöåíêó òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ ýëå-

ìåíòîâ ÊÑ, â òîì ÷èñëå æàðîâûõ òðóá ñ èçìåðå-

íèåì òåìïåðàòóð êàê îáû÷íûìè òåðìîïàðàìè, òàê

è ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà òåðìîèíäèêàòîðíûõ

êðàñîê. Ïîñëåäíèé ìåòîä îáåñïå÷èâàåò áûñòðûå

íàãëÿäíûå ïîêàçàíèÿ ïèêîâûõ òåìïåðàòóð è èçî-

òåðìè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ (ïðèìåð èñïîëüçîâà-

íèÿ òåðìîèíäèêàòîðíûõ êðàñîê ïðèâåäåí íà

Ðèñ. 6.5_3);

Ðèñóíîê 6.5_1 - Âíåøíèé âèä îäíîãîðåëî÷íîãî ñòåíäà

1 – îäíîãîðåëî÷íûé îòñåê; 2 – âõîäíîé êîíôóçîð; 3 - ìåðíûé ó÷àñòîê; 4 - âîçäóõîâîä

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

331

Ðèñóíîê 6.5_2 - Âíåøíèé âèä ñòåíäà äëÿ èñïûòàíèé ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ

1- ÊÑ; 2-êîðïóñ âðàùàþùåéñÿ òóðåëè òåðìîïàð; 3 - ìåðíîå óñòðîéñòâî; 4 – âîçäóõîâîä

Ðèñóíîê 6.5_3 - Ïðèìåð èñïîëüçîâàíèÿ òåðìîèíäèêàòîðíîé êðàñêè äëÿ îöåíêè òåìïåðàòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ

æàðîâûõ òðóá

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

332

- îñóùåñòâëÿòü äîâîäêó òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé

çà ÊÑ (çàíèìàþùóþ äî 70% âðåìåíè äîâîäêè ÊÑ)

è ïðåäâàðèòåëüíóþ îöåíêó ýôôåêòèâíîñòè ïðèíè-

ìàåìûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé ïî ñíèæåíèþ

âûáðîñîâ âðåäíûõ âåùåñòâ.

Àâòîíîìíûå èñïûòàíèÿ ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ

(ñì. Ðèñ. 6.5_2) ïîçâîëÿþò:

- ïðîâîäèòü ïðåäâàðèòåëüíóþ îöåíêó òåìïå-

ðàòóðíûõ ïîëåé çà ÊÑ (ñì. Ðèñ. 6.5_4);

- îïðåäåëÿòü ïîòåðè äàâëåíèÿ â òðàêòå ÊÑ;

- îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü ñòàáèëüíîñòè ïðîèç-

âîäñòâà æàðîâûõ òðóá è ãàçîñáîðíèêîâ.

Ïðè èñïûòàíèÿõ â ñîñòàâå äâèãàòåëÿ îïðåäå-

ëÿþòñÿ:

- òåìïåðàòóðíûå ïîëÿ íà âûõîäå èç ÊÑ;

- ïîòåðè äàâëåíèÿ â òðàêòå ÊÑ;

- âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ è ïîëíîòà ñãîðà-

íèÿ òîïëèâà;

- òåïëîâîå ñîñòîÿíèå ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè

íà ïðåäåëüíûõ ðàáî÷èõ ðåæèìàõ;

- ïàðàìåòðû çàïóñêà;

- ñðûâíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðè ïðåäåëüíûõ ðå-

æèìàõ ÑÀÓ è ïîïàäàíèè íà âõîä â ÊÑ âîäû è ëüäà;

- ïîëå äàâëåíèé è ñêîðîñòåé âîçäóõà íà âõîäå

â ÊÑ;

- õàðàêòåð òå÷åíèÿ â äèôôóçîðå;

- ïóëüñàöèè äàâëåíèÿ ãàçà â ïðîöåññå ãîðåíèÿ

òîïëèâà íà ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ;

- íàãàðîîáðàçîâàíèå íà ýëåìåíòàõ êîíñòðóê-

öèè ÊÑ.

Ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîòàõ ïî äîâîäêå

ÊÑ ðåãèñòðèðóþòñÿ îñíîâíûå ïàðàìåòðû, ïðèâå-

äåííûå â òàáëèöå 6.5_1.

Ðèñóíîê 6.5_4 - Ïðèìåð ïîëó÷åíèÿ èçîòåðì ïîëåé òåìïåðàòóð íà ïîëíîðàçìåðíîé ÊÑ

Îáîçíà÷åíèå: 1…12 – íîìåðà æàðîâûõ òðóá; 1…37 – íîìåðà ëîïàòîê ÑÀ1.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

333

6.6 - Îñîáåííîñòè ÊÑ äâèãàòåëåé

íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî îñíîâíûå ïðîöåññû â ÊÑ

àâèàöèîííûõ ÃÒÄ è ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ

àíàëîãè÷íû, ê ïîñëåäíèì ïðåäúÿâëÿåòñÿ ðÿä ñïå-

öèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé. Âî-ïåðâûõ, ÊÑ ÃÒÄ íà-

çåìíîãî ïðèìåíåíèÿ äîëæíû îáëàäàòü ñóùå-

ñòâåííî áîëåå âûñîêèì ðåñóðñîì (ìåæðåìîíòíûé

ðåñóðñ ≈25 000 ÷àñîâ, îáùåòåõíè÷åñêèé ðåñóðñ -

100 000 ÷àñîâ). Âî-âòîðûõ, ïîñêîëüêó ÃÒÄ íàçåì-

Òàáëèöà 6.5_1

Ïðèìåð ïåðå÷íÿ èçìåðÿåìûõ ïàðàìåòðîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè äîâîäêå êàìåð ñãîðàíèÿ

íà ñòåíäå ÎÀÎ «Àâèàäâèãàòåëü»

Ïðèìå÷àíèå: ÂÏ- âåðõíèé ïðåäåë èçìåðåíèÿ, ÍÇ – íèæíåå çíà÷åíèå, ÈÇ –èçìåðåííîå çíà÷åíèå.

íîãî ïðèìåíåíèÿ ðàñïîëàãàþòñÿ, êàê ïðàâèëî,

âáëèçè íàñåëåííûõ ïóíêòîâ (îñîáåííî ýòî îòíîñèò-

ñÿ ê ýëåêòðîñòàíöèÿì), ê íèì ïðåäúÿâëÿþòñÿ áî-

ëåå æåñòêèå ýêîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ. Â-òðåòü-

èõ - íàçåìíûå ÃÒÄ äîëæíû èìåòü âîçìîæíîñòü

ðàáîòû íà æèäêèõ è ãàçîîáðàçíûõ òîïëèâàõ ñàìûõ

ðàçëè÷íûõ ñîðòîâ. È â-÷åòâåðòûõ - íàçåìíûå ÃÒÄ

äîëæíû îáåñïå÷èâàòü ïîâûøåííîå óäîáñòâî â òåõ-

íè÷åñêîì îáñëóæèâàíèè è âûñîêóþ ðåìîíòîïðè-

ãîäíîñòü. Â òî æå âðåìÿ ìàññà è ãàáàðèòû äëÿ ÊÑ

ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ íå èìåþò òàêîãî áîëü-

Измеряемый параметр,

единица измерения

Рабочий

диапазон

Допустимая

суммарная

погрешность, %

Ðàñõîä òîïëèâà, êã/÷ 180…7500 ±1,8 ÈÇ

- íà ðåæèìàõ ÌÃ…ÌÀÊÑ (ЧÐ) 500…8150 ±0,3 ÈÇ

- íà çàïóñêå

0…700

0…200

±1,0 ÈÇ

Äàâëåíèå òîïëèâà íà âõîäå â äâèãàòåëü, êãñ/ñì

0…3 ± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Äàâëåíèå òîïëèâà â 1 êîíòóðå ôîðñóíîê ÊÑ, êãñ/ñì

- íà ðåæèìå ÌÃ-ÌÀÊÑ (ЧÐ);

- íà çàïóñêå

0…100

0…40

± 0,5 ÂÏ ÍÇ

± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Äàâëåíèå òîïëèâà âî 2 êîíòóðå ôîðñóíîê ÊÑ, êãñ/ñì

0…100 ± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Äàâëåíèå â òîïëèâíûõ äðåíàæíûõ ïîëîñòÿõ, êãñ/ñì

-0,2…+0,05 ± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Òåìïåðàòóðà òîïëèâà íà âõîäå â äâèãàòåëü, °Ñ -50…+50 ± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Äàâëåíèå â êîæóõå âàëà, êãñ/ñì

0…0,8 ± 1,0 ÂÏ ÍÇ

Ïîëíîå äàâëåíèå âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü, êãñ/ñì

0…1,6 àáñ ± 1,0 ÈÇ

Ïîëíîå äàâëåíèå âîçäóõà çà ÊÂÄ, êãñ/ñì

0…36 ± 0,3 ÈÇ

Òåìïåðàòóðà âîçäóõà íà âõîäå â äâèãàòåëü, Ê 223…323 ± 0,3 ÈÇ

Òåìïåðàòóðà âîçäóõà çà ÊÂÄ, Ê 273…923 ± 0,3 ÈÇ

Òåìïåðàòóðà ãàçà çà òóðáèíîé, Ê 273…953 ± 0,3 ÈÇ

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, ìì.ðò.ñò. 700…800 ±0,5 ìì.ðò.ñò.

Òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåãî âîçäóõà, °Ñ -50…+50 ± 0,3 ÈÇ

Îòíîñèòåëüíàÿ âëàæíîñòü âîçäóõà, % 0…100 ± 2,0 ÂÏ

Ðàñõîä âîçäóõà, êã/ñ 0…500 ± 0,8 ÈÇ

Ïóëüñàöèè äàâëåíèÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ, êãñ/ñì

0…0,5 ± 2,0 ÂÏ

Ýìèññèÿ âðåäíûõ âåùåñòâ, ððì 20…300 ± 5,0 ÂÏ

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

334

Ðèñóíîê 6.6_1 - Ðàçìåùåíèå ÊÑ íà äâèãàòåëå ÏÑ-90ÃÏ

øîãî çíà÷åíèÿ êàê äëÿ àâèàöèîííûõ. Ïðèìåð ðàç-

ìåùåíèÿ ÊÑ íà äâèãàòåëå ÏÑ-90ÃÏ, ïðåäíàçíà÷åí-

íîì äëÿ ïðèâîäà êîìïðåññîðà ïåðåêà÷êè ãàçà, ïðè-

âåäåí íà Ðèñ. 6.6_1.

Â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ÃÒÄ íàçåìíîãî

ïðèìåíåíèÿ, âèäà èñïîëüçóåìîãî òîïëèâà, ïàðàìåò-

ðîâ ðàáî÷åãî öèêëà è òåïëîâîé ñõåìû, ïðèìåíÿ-

þòñÿ ÊÑ ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé. Ñ òî÷êè çðåíèÿ

ðàñïîëîæåíèÿ íà äâèãàòåëå ÊÑ ìîæíî óñëîâíî ðàç-

äåëèòü íà äâå ãðóïïû - âûíîñíûå è âñòðîåííûå.

Âûíîñíûå ÊÑ ðàçìåùàþòñÿ â îòäåëüíîì ñèëîâîì

êîðïóñå ñ îäíîé æàðîâîé òðóáîé ïàðàëëåëüíî èëè

ïîä óãëîì ê ïðîäîëüíîé îñè ÃÒÄ. Íà Ðèñ. 6.6_2

ïðåäñòàâëåíà óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ âûíîñíàÿ ÊÑ

äâèãàòåëÿ äëÿ ÃÒÓ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ ôèðìû

General Electric.

Çäåñü êàæäàÿ æàðîâàÿ òðóáà 1 èìååò íàðóæíûé

ñèëîâîé êîðïóñ 2, êîòîðûé ëåãêî îòñîåäèíÿåòñÿ îò

îáùåãî êîðïóñà ÊÑ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó æàðîâóþ òðó-

áó ìîæíî èçâëå÷ü è îñìîòðåòü, à òàêæå ìîæíî îñ-

ìîòðåòü ñîïëîâîé àïïàðàò ïåðâîé ñòóïåíè òóðáè-

íû. Æàðîâàÿ òðóáà òåëåñêîïè÷åñêè ñîåäèíåíà

ñ ãàçîñáîðíèêîì 3, êîòîðûé çàêðåïëåí ñ ïîìîùüþ

îïîðû 4. Æàðîâàÿ òðóáà èìååò ôðîíòîâîå óñòðîé-

ñòâî 5 ñ òîïëèâíîé ôîðñóíêîé 6 è ñâå÷ó çàæèãàíèÿ

7. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîé ïîäà÷è âîçäóõà

â æàðîâóþ òðóáó è óëó÷øåíèÿ óñëîâèé îõëàæäåíèÿ

åå ñòåíêè ïðåäóñìîòðåí äåôëåêòîð 8. ×àñòü âîçäó-

õà 9 ïîñëå êîìïðåññîðà ïîñòóïàåò

â æàðîâóþ òðó-

Ðèñóíîê 6.6_2 - Âûíîñíàÿ ÊÑ ôèðìû General

Electric [6.9.21]

1 - æàðîâàÿ òðóáà; 2 - íàðóæíûé

êîðïóñ (îòäåëüíûé äëÿ êàæäîé æà-

ðîâîé òðóáû); 3 - ãàçîñáîðíèê;

4 - îïîðà; 5 - ôðîíòîâîå óñòðîé-

ñòâî; 6 - ôîðñóíêà; 7 - ñâå÷à çàæèãà-

íèÿ; 8 - äåôëåêòîð; 9 - âîçäóõ ïîñ-

ëå êîìïðåññîðà; 10 - îõëàæäàþùèé

âîçäóõ

áó â êà÷åñòâå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà 10. Âûíîñ-

íûå ÊÑ ñ îòäåëüíûìè æàðîâûìè òðóáàìè óäî

áíî

îáñëóæèâàòü è ðåìîíòèðîâàòü, îíè ïðîùå â äîâîä-

êå, óäåøåâëÿþò ðàçðàáîòêó ðàçëè÷íûõ óñòðîéñòâ,

óìåíüøàþùèõ îáðàçîâàíèå âðåäíûõ âûáðîñîâ.

Êðîìå ýòîãî, äëèííûå ãàçîñáîðíèêè ìåæäó æàðî-

âûìè òðóáàìè è òóðáèíîé ñîçäàþò õîðîøèå óñëî-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

335

Òàáëèöà 6.6_1

Íîðìèðóåìûå âðåäíûå âûáðîñû

âèÿ äëÿ ïåðåìåøèâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ. Ê íå-

äîñòàòêàì âûíîñíûõ ÊÑ ìîæíî îòíåñòè áîëüøèå

ðàçìåðû ñ ðàçâèòîé ïîâåðõíîñòüþ îõëàæäåíèÿ

è áîëåå ñëîæíûå óñëîâèÿ äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëî-

âûõ ðàñøèðåíèé ãàçîñáîðíèêîâ.

Âñòðîåííûå ÊÑ ïîçâîëÿþò óìåíüøèòü îáùèå

ãàáàðèòû è ìàññó ÃÒÄ, ñíèçèòü êîëè÷åñòâî ìîäó-

ëåé. Îíè èìåþò îäèí îáùèé êîðïóñ è òàêæå, êàê

íà àâèàöèîííûõ äâèãàòåëÿõ, ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà

òðóá÷àòûå, òðóá÷àòî-êîëüöåâûå è êîëüöåâûå. Íà

Ðèñ. 6.6_3 äàíà «äèàãðàììà» ïðèìåíÿåìîñòè ðàç-

ëè÷íûõ òèïîâ ÊÑ íà ñîâðåìåííûõ ïðîìûøëåííûõ

ÃÒÄ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû òðóá÷àòî-êîëüöå-

âûå è êîëüöåâûå ÊÑ. .

Òàêîå ïîëîæåíèå ìîæíî

îáúÿñíèòü òåì, ÷òî â ïîñëåäíåå âðåìÿ çíà÷èòåëüíî

ðàñøèðèëàñü íîìåíêëàòóðà ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìå-

íåíèÿ, ñîçäàííûõ ïóòåì êîíâåðòèðîâàíèÿ àâèàöè-

îííûõ ÃÒÄ ñ ÷àñòè÷íûì ñîõðàíåíèåì

êîíñòðóêòèâ-

íîé ñõåìû. Öåëåñîîáðàçíîñòü òàêîãî ïîäõîäà

îáóñëîâëåíà âîçìîæíîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ áîãàòî-

Ðèñóíîê 6.6_3 - Ïðèìåíÿåìîñòü ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêòèâíûõ ñõåì ÊÑ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ [6.9.22]

NOx СО

Для

газоперекачивающих

агрегатов

150 300

ÃÎÑÒ

28775-90

[6.9.23]

Для привода

турбогенераторов:

-при работе на

газообразном топливе

-при работе на жидком

топливе

100

Ðåãëàìåíòè-

ðóåòñÿ

çàêàç÷èêîì

ÃÎÑÒ

29328-92

[6.9.24]

Назначение ГТУ

Норматив-

ный

документ

Нормативный

уровень, мг/нм3

(приведенный

к 15% О2)

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

336

ãî îïûòà ðàçðàáîò÷èêîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ, ïðè-

ñïîñîáëåííîñòüþ êîíâåðòèðóåìûõ ÃÒÄ ê îðãàíè-

çàöèè öåíòðàëèçîâàííîãî ðåìîíòà, à òàêæå âîç-

ìîæíîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ óçëîâ è äåòàëåé

äâèãàòåëåé, îòðàáîòàâøèõ ëåòíûé ðåñóðñ, íî ïðè-

ãîäíûõ äëÿ äàëüíåéøåé ýêñïëóàòàöèè íà çåìëå.

Îäíîé èç ãëàâíûõ çàäà÷, ðåøàåìûõ ïðè ñî-

çäàíèè ÊÑ ÃÒÄ íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ

îáåñïå÷åíèå æåñòêèõ íîðì íà ýìèññèþ âðåäíûõ

âûáðîñîâ. Â òàáëèöå 6.6_1 ïðèâåäåíû âèäû íîð-

ìèðóåìûõ âðåäíûõ âûáðîñîâ è èõ óðîâåíü â ñî-

îòâåòñòâèè ñ äåéñòâóþùèìè â íàñòîÿùåå âðåìÿ

â Ðîññèè ñòàíäàðòàìè äëÿ ÃÒÓ.

Â ðÿäå ñëó÷àåâ ÃÒÄ, óêëàäûâàÿñü â íîðìû

ÃÎÑÒîâ, íå îáåñïå÷èâàþò ïðåäåëüíî-äîïóñòèìûå

êîíöåíòðàöèè (ÏÄÊ) íà ìåñòíîñòè â ðàáî÷åé

[6.9.25] è æèëîé [6.9.26] çîíàõ ïî ïðè÷èíå, íàïðè-

ìåð, áîëüøîãî êîëè÷åñòâà îäíîâðåìåííî ðàáîòà-

þùèõ ÃÒÄ, ñïåöèôèêè ðåëüåôà ìåñòíîñòè, ðîçû

âåòðîâ, áëèçîñòè æèëîãî ìàññèâà è äðóãèõ ôàêòî-

ðîâ.

Ïîñêîëüêó ÏÄÊ íà ìåñòíîñòè ÿâëÿþòñÿ ãëàâ-

íûìè èíòåãðèðóþùèìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýêîëî-

ãè÷åñêîé ñîâìåñòèìîñòè ÃÒÄ ñ îêðóæàþùåé

ñðåäîé, â ýòîì ñëó÷àå, êàê ïðàâèëî, íîðìû êîíöåí-

òðàöèé íà âûõëîïå ÃÒÄ äëÿ äàííî

ãî ðåãèîíà óæåñ-

òî÷àþòñÿ ñ öåëüþ âûïîëíåíèÿ íîðì ÏÄÊ íà ìåñò-

íîñòè.

Ïðè ðàçðàáîòêå ìàëîýìèññèîííûõ ÊÑ ÃÒÄ

íàçåìíîãî ïðèìåíåíèÿ îñíîâíîé ïðîáëåìîé ÿâëÿ-

åòñÿ îáåñïå÷åíèå íèçêîãî óðîâíÿ âûáðîñîâ îêèñ-

ëîâ àçîòà NÎx. Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî NÎx íà÷èíàþò

îáðàçîâûâàòüñÿ ïðè òåìïåðàòóðå â çîíå ãîðåíèÿ

âûøå ~1800 Ê è èõ óðîâåíü ýêñïîíåíöèàëüíî óâå-

ëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû, ïðàêòè÷åñêè âñå

èçâåñòíûå ìåòîäû ïîäàâëåíèÿ âûáðîñîâ NÎx òàê

èëè èíà÷å ñâÿçàíû ñî ñíèæåíèåì ýòîé òåìïåðàòó-

ðû èëè ñ óìåíüøåíèåì îáúåìà çîí ñ âûñîêîé òåì-

ïåðàòóðîé. Ê ýòèì ìåòîäàì îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå:

- ñæèãàíèå îáåäíåííûõ ïðåäâàðèòåëüíî ïåðå-

ìåøàííûõ ÒÂÑ (ñõåìà ñæèãàíèÿ LPP –Lean

Premixed Prevaporized);

- ñæèãàíèå ïî ñõåìå «áîãàòîå ãîðåíèå - áûñò-

ðîå ðàçáàâëåíèå – áåäíîå ãîðåíèå» (ñõåìà ñæèãà-

íèÿ RQQL – Rich /Quick Quench/ Lean);

- âïðûñê â ÊÑ âîäû èëè ïàðà;

- ïðèìåíåíèå ãåíåðàòîðîâ ñèíòåç-ãàçà (êàòà-

ëèòè÷åñêîå ãîðåíèå).

Òåõíîëîãèÿ ãîðåíèÿ LPP ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü

óðîâíÿ ýìèññèè NÎx ≤ 50 ìã/íì

. Â òî æå âðåìÿ

õîðîøî ïåðåìåøàííûå ÒÂÑ ñ

αα

= 1,8…2,0 èìåþò

î÷åíü óçêèé äèàïàçîí óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Ïî-

ýòîìó ÊÑ ñ îðãàíèçàöèåé ãîðåíèÿ ïî ñõåìå LPP

òðåáóþò ðåøåíèÿ òàêèõ ñëîæíûõ ïðîáëåì êàê

ïóë

üñàöèîííîå ãîðåíèå, «ïðîñêîê» ïëàìåíè è ñà-

ìîâîñïëàìåíåíèå òîïëèâà â çîíå ïðåäâàðèòåëüíî-

ãî ïåðåìåøèâàíèÿ. Êðîìå ýòîãî, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ

îïòèìàëüíîãî ñîñòàâà ÒÂÑ â çîíå ãîðåíèÿ íåçàâè-

ñèìî îò íàãðóçêè äâèãàòåëÿ è âíåøíèõ àòìîñôåð-

íûõ óñëîâèé òðåáóåòñÿ ìíîãîêîëëåêòîðíàÿ ïîäà÷à

òîïëèâà ñ ïåðåðàñïðåäåëåíèåì òîïëèâà ìåæäó êîë-

ëåêòîðàìè è ïåðåïóñê âîçäóõà â çàâèñèìîñòè îò

ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ, à òàêæå ñëîæíàÿ è äî-

ðîãîñòîÿùàÿ ñèñòåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâà-

íèÿ ðàáîòû ÊÑ.

Äëÿ ïîâûøåíèÿ óñòîé÷èâîñòè ãîðåíèÿ â òàêèõ

êàìåðàõ, êàê ïðàâèëî, îðãàíèçóþò äåæóðíóþ çîíó,

ãäå òîïëèâî ñãîðàåò â äèôôóçèîííîì ïëàìåíè.

Äèôôóçèîííîå ïëàìÿ óñòîé÷èâî, íî àêòèâíî ãåíå-

ðèðóåò NOx. Ïîýòîìó çàïóñê äâèãàòåëÿ è âûõîä íà

óñòàíîâèâøèéñÿ ðåæèì âûïîëíÿåòñÿ ñ èñïîëüçî-

âàíèåì äåæóðíîé çîíû. À íà óñòàíîâèâøèõñÿ ðå-

æèìàõ ñòàðàþòñÿ êîëè÷åñòâî òîïëèâà, ñæèãàåìîãî

â äèôôóçèîííîì ïëàìåíè, ñíèçèòü äî ïðåäåëà óñ-

òîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà îðãàíèçà-

öèè ãîðåíèÿ ïî ñõåìå LPP ìîæíî ïðèâåñòè ÊÑ äâè-

ãàòåëÿ RB-211-535G ôèðìû Rolls-Royce (ñì.

Ðèñ. 6.6_4). Çäåñü áûë âûáðàí êîíñòðóêòèâíûé âà-

ðèàíò ñ ïîñëåäîâàòåëüíîé ïîäà÷åé òîïëèâà è âîç-

äóõà. Ñ öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ ïîëíîãî âûãîðàíèÿ ÑÎ

è ÑÍ ïîòðåáîâàëîñü óâåëè÷èòü îáúåì ÊÑ ïðèìåð-

íî â 1,8 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ àâèàöèîííûì ïðîòî-

òèïîì äâèãàòåëÿ RB-211. Ïîýòîìó âìåñòî êîëüöå-

âîé êàìåðû áûëî ðåøåíî óñòàíîâèòü äåâÿòü

ðàäèàëüíî ðàñïîëîæåííûõ âûíîñíûõ æàðîâûõ

òðóá 1 ñ ãàçîñáîðíèêàìè 2. Ïîñëåäíèå îáåñïå÷èâà-

þò ðàâíîìåðíûé ïîäâîä ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ

ê ÒÂÄ 3. Ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî æàðîâîé òðóáû

âûïîëíåíî â âèäå äâîéíîãî ðàäèàëüíîãî çàâèõðè-

òåëÿ 4 ñ ôîðñóíêîé 5.

Ðîçæèã êàìåðû îñóùåñòâëÿ-

åòñÿ ñ ïîìîùüþ ôàêåëüíûõ âîñïëàìåíèòåëåé 6, óñ-

òàíîâëåííûõ ïî îäíîìó â ãîëîâêå êàæäîé æàðîâîé

òðóáû. ÊÑ èìååò óêîðî÷åííûé äèôôóçîð 7 ñ ðàçäå-

ëèòåëüíîé ïåðåãîðîäêîé.

×åðåç ïîëîñòü êàìåðû

ïðîõîäÿò ìàãèñòðàëè ñ âîçäóøíûìè êàíàëàìè 8.

Áîëåå ïîäðîáíî ñõåìà óñòðîéñòâà ìîäóëÿ æà-

ðîâîé òðóáû ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.6_5. Íà çàïóñêå

è íèçêèõ ðåæèìàõ ðàáîòû ÃÒÄ òîïëèâî ïîäàåòñÿ

òîëüêî â äåæóðíóþ çîíó 1 ñ ïîìîùüþ ôîðñóíêè 2,

ñîçäàþùåé îáû÷íîå äèôôóçèîííîå ïëàìÿ. Ïðî-

öåññ ãîðåíèÿ ïðàêòè÷åñêè çàêàí÷èâàåòñÿ âíóòðè

äåæóðíîé çîíû, ÷òî íå ïðèâîäèò ê ðåçêîìó «çàõî-

ëàæèâàíèþ» ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, êîãäà â îñíîâíóþ

çîíó 3 íå ïîäàåòñÿ òîïëèâî, è, ñëåäîâàòåëüíî, ïî-

ëó÷àþòñÿ íèçêèå âûáðîñû ÑÎ. Ñ ïîâûøåíèåì ðå-

æèìà â äåæóðíóþ çîíó íà÷èíàåò ïîäàâàòüñÿ ïðåä-

âàðèòåëüíî ïåðåìåøàííàÿ ÒÂÑ. Ïåðåìåøèâàíèå

òîïëèâà (ïðèðîäíîãî ãàçà) ñ âîçäóõîì îñóùåñòâëÿ-

åòñÿ ñ ïîìîùüþ äâóõ ïîñëåäîâàòåëüíî ðàñïîëîæåí-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

337

íûõ ðàäèàëüíûõ çàâèõðèòåëåé 4. Â êàæäîì èç çà-

âèõðèòåëåé èìååòñÿ ïî øåñòü òî÷åê 5 ïîäâîäà òîï-

ëèâà. Íàïðàâëåíèÿ çàêðóòêè çàâèõðèòåëåé - ïðî-

òèâîïîëîæíûå. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè

ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ âñòóïàåò â ðàáîòó îñíîâíàÿ

çîíà, êóäà òàêæå ïîäàåòñÿ ïåðåìåøàííàÿ ÒÂÑ.

Ñìå-

ñèòåëüíûé êàíàë 6 îñíîâíîé çîíû ïðåäñòàâëÿåò ñî-

áîé êîëüöåâîé òîðîèäàëüíûé êàíàë, ðàñïîëîæåííûé

âîêðóã æàðîâîé òðóáû. Ò

îïëèâî 7 â ñìåñèòåëüíûé

êàíàë ïîäàåòñÿ ÷åðåç ìíîæåñòâî òî÷åê âïðûñêà ïðè

ïîìîùè ñïåöèàëüíûõ ïàòðóáêîâ. Âûõîä ÒÂÑ èç

ñìåñèòåëüíîãî êàíàëà ïðîèçâîäèòñÿ ÷åðåç ïðÿìî-

óãîëüíûå îòâåðñòèÿ ïîä óãëîì ê îñè êàìåðû, ÷òî

îáåñïå÷èâàåò àêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå è ïåðåìå-

øèâàíèå ÒÂÑ ñ ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ èç äåæóðíîé

çîíû.

Ðèñóíîê 6.6_4 - ÊÑ äâèãàòåëÿ RB-211-535G ôèðìû Rolls-Royce [6.9.27]

1 - æàðîâàÿ òðóáà; 2 -ãàçîñáîðíèê ; 3 - òóðáèíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ; 4 - çàâèõðèòåëü; 5 - ôîð-

ñóíêà; 6 - âîñïëàìåíèòåëü; 7 - äèôôóçîð; 8 - âîçäóøíûé êàíàë

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

338

Ïî ìíåíèþ Rolls-Royce, ïîñëåäîâàòåëüíîå

ðàñïîëîæåíèå çîí èìååò ðÿä ïðåèìóùåñòâ ïî ñðàâ-

íåíèþ ñ ïàðàëëåëüíûì ðàñïîëîæåíèåì:

- ïåðâàÿ ïî ïîòîêó çîíà (äåæóðíàÿ) îáåñïå÷è-

âàåò íåîáõîäèìóþ îãíåâóþ ïîääåðæêó äëÿ íà÷àëà

ðåàêöèè âî âòîðîé çîíå (îñíîâíîé);

- ïðîöåññû âî âòîðîé çîíå íå îêàçûâàþò îò-

ðèöàòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ íà ãîðåíèå â ïåðâîé;

- çà ñ÷åò ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé òåìïåðàòó-

ðû â ïåðâîé çîíå, îáåñïå÷èâàåòñÿ óñòîé÷èâîå ãî-

ðåíèå â îñíîâíîé çîíå íåçàâèñèìî îò ïåðåõîäíûõ

ðåæèìîâ ÃÒÄ è óñëîâèé íà âõîäå â ÊÑ.

Ïðèìåðîì ïàðàëëåëüíîãî ðàñïîëîæåíèÿ çîí

ãîðåíèÿ ïðè îðãàíèçàöèè ñõåìû LPP ìîæåò ñëó-

æèòü ÊÑ äâèãàòåëÿ LM-6000 ôèðìû General

Electric, ïðèâåäåííàÿ íà Ðèñ.6.6_6. Ôðîíòîâîå óñ-

òðîéñòâî ýòîé êàìåðû ñîñòîèò èç òðåõ êîëüöåâûõ

ðÿäîâ ãîðåëîê 1, ðàçäåëåííûõ êîëüöåâûìè ïåðåãî-

ðîäêàìè 2. Âíåøíÿÿ 3 è ñðåäíÿÿ 4 êîëüöåâûå çîíû

èìåþò ïî 30 ãîðåëîê êàæäàÿ, âíóòðåííÿÿ êîëüöå-

âàÿ çîíà 5 – 15 ãîðåëîê. Òàêîå ðàñïîëîæåíèå 75

ãîðåëîê îáëåã÷àåò ïîýòàïíóþ ïîäà÷ó òîïëèâà ïðè

ðàáîòå äâèãàòåëÿ íà ðåæèìàõ ÷àñòè÷íîé íàãðóçêè.

Êðîìå ýòîãî, áîëüøîå ÷èñëî ãîðåëîê ñïîñîáñòâóåò

Ðèñóíîê 6.6_5 - Æàðîâàÿ òðóáà ÊÑ äâèãàòåëÿ

RB-211-535G [6.9.27]

1 - äåæóðíàÿ çîíà; 2 - öåíòðàëüíàÿ

äèôôóçèîííàÿ ôîðñóíêà; 3 - îñíîâ-

íàÿ çîíà; 4 - ðàäèàëüíûå çàâèõðèòå-

ëè; 5 - ïîäâîä òîïëèâà â äåæóðíóþ

çîíó; 6 - ñìåñèòåëüíûé êàíàë îñíîâ-

íîé çîíû; 7 - ïîäâîä òîïëèâà â îñ-

íîâíóþ çîíó

Ðèñóíîê 6.6_6 - ÊÑ ÃÒÄ LM6000 [6.9.28]

1 - ãîðåëêà (75 øò.); 2 - ðàçäåëè-

òåëüíûå ïåðåãîðîäêè; 3 - âíåøíÿÿ

çîíà ãîðåíèÿ; 4 - ñðåäíÿÿ çîíà ãîðå-

íèÿ; 5 - âíóòðåííÿÿ çîíà ãîðåíèÿ;

6 - ïåðâûé ñîïëîâîé àïïàðàò òóð-

áèíû; 7 - ïîäâîä òîïëèâíîãî

ãàçà; 8 - äèôôóçîð; 9 - êðîíøòåéí

êðåïëåíèÿ æàðîâîé òðóáû; 10 - íà-

ðóæíûé äåôëåêòîð; 11 - âíóòðåí-

íèé äåôëåêòîð; 12 - êîðïóñ ÊÑ

ñîçäàíèþ îäíîðîäíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ïåðåä

ïåðâûì ñîïëîâûì àïïàðàòîì òóðáèíû 6. Ãîðåëêè

êàæäîé çîíû èìåþò ñîáñòâåííûé êàíàë ïîäà÷è

òîïëèâíîãî ãàçà 7. ÊÑ èìååò óêîðî÷åííûé äèôôó-

çîð 8 ñ ðàçäåëèòåëüíûìè ïåðåãîðîäêàìè. Êðåïëå-

íèå æàðîâîé òðóáû îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ

êðîíøòåéíà 9. Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñ-

òè êîíâåêòèâíîãî ñúåìà òåïëà ñî ñòåíîê æàðîâîé

òðóáû ïðåäóñìîòðåíû íàðóæíûé 10 è âíóòðåííèé

11 äåôëåêòîðû. Äëÿ óäîáñòâà ñáîðêè è òåõíè÷åñ-

êîãî îáñëóæèâàíèÿ íàðóæíûé êîðïóñ 12 âûïîëíåí

ðàçúåìíûì.

Ñõåìà ãîðåëêè ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.6_7. Âîçäóõ

ïðîõîäèò ÷åðåç âíóòðåííèé 1 (5 ëîïàòîê) è

âíåø-

íèé 2 (10 ëîïàòîê) çàâèõðèòåëè, çàêðó÷èâàþùèå åãî

â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ. Ïîëó÷àþùèéñÿ

òóðáóëåíòíûé ïîòîê èíòåíñèâíî ñìå

øèâàåò òîïëè-

âî (ïðèðîäíûé ãàç) è âîçäóõ. Îáðàòíàÿ çàêðóòêà

äåëàåòñÿ äëÿ óñòðàíåíèÿ âîçìîæíîñòè ôîðìèðîâà-

íèÿ çîí îáðàòíûõ òîêîâ â ïðèîñåâîé çîíå ãîðåëêè.

Ñ ýòîé æå öåëüþ âíóòðè ãîðåëêè ðàçìåùàåòñÿ öåí-

òðàëüíîå òåëî 3. Òîïëèâî èç êîëëåêòîðà ïîäàåòñÿ

â çàêðó÷åííûé âîçäóøíûé ïîòîê ÷åðåç îòâåðñòèÿ 4,

ðàñïîëîæåííûå íà âûõîäíîé êðîìêå ëîïàòîê çàâèõ-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

339

ðèòåëÿ. Îñòàòî÷íûé âèõðü íà âûõîäå èç ñîïëà ãîðåë-

êè ïîìîãàåò ñòàáèëèçèðîâàòü ãîðåíèå áåäíîé ïðåä-

âàðèòåëüíî ïåðåìåøàííîé ÒÂÑ çà ñðåçîì ñîïëà.

Ïîðÿäîê ïîäêëþ÷åíèÿ ãîðåëîê â çàâèñèìîñ-

òè îò ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ ïîêàçàí íà Ðèñ. 6.6_8.

Ïðè ðàáîòå íà ïîëíîé íàãðóçêå òîïëèâî ïîñòóïàåò

âî âñå ãîðåëêè (ã). Ïî ìåðå ñíèæåíèÿ íàãðóçêè

Ðèñóíîê 6.6_7 - Ñõåìà ãîðåëêè ÊÑ äâèãàòåëÿ

LM6000 [6.9.29]

1 - âíóòðåííèé çàâèõðèòåëü; 2 - íà-

ðóæíûé çàâèõðèòåëü; 3 - îõëàæäàå-

ìîå öåíòðàëüíîå òåëî; 4 -âûõîä

òîïëèâíîãî ãàçà ÷åðåç îòâåðñòèÿ

â ëîïàòêå çàâèõðèòåëÿ; 5 - òîïëèâ-

íûé êîëëåêòîð

Ðèñóíîê 6.6_8 - Ñòàäèè ïîäêëþ÷åíèÿ ãðóïï ôîðñó-

íîê ÊÑ äâèãàòåëÿ LM6000 [6.9.30]

ïîä

äåðæàíèå íåîáõîäèìîé òåìïåðàòóðû â çîíå ãî-

ðåíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàñõîäà

âîçäóõà ÷åðåç ÊÑ ïîñðåäñòâîì ðåãóëèðóåìîãî âõîä-

íîãî íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà è êëàïàíîâ ïåðåïóñ-

êà âîçäóõà èç êîìïðåññîðà.

Ïðè äàëüíåéøåì ñíè-

æåíèè íàãðóçêè ñíà÷àëà ïðåêðàùàåòñÿ ïîäà÷à

òîïëèâà â ãîðåëêè âíóòðåííåãî êîëüöà è ýòî òîï-

ëèâî ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó ãîðåëêàìè íàðóæíîãî

è ñðåäíåãî êîëåö ñ îäíîâðåìåííûì çàêðûòèåì êëà-

ïàíîâ ïåðåïóñêà âîçäóõà (â), à çàòåì ïåðåêðûâàþò-

ñÿ 30 ãîðåëîê íàðóæíîãî êîëüöà è îòêðûâàþòñÿ 15

ãîðåëîê âíóòðåííåãî êîëüöà (á). Íà íèçêèõ ðåæè-

ìàõ ðàáîòû ÃÒÄ òîïëèâî ïîäàåòñÿ òîëüêî â ãîðåë-

êè ñðåäíåãî êîëüöà (à). Ïðèìåíåíèå òàêîé òåõíî-

ëîãèè ðåãóëèðîâàíèÿ ïîçâîëÿåò ïîääåðæèâàòü

òåìïåðàòóðó â çîíå ãîðåíèÿ íåíàìíîãî îòëè÷àþùó-

þñÿ îò ðàñ÷åòíîé âåëè÷èíû âî âñåì ðàáî÷åì äèà-

ïàçîíå íàãðóçîê ÃÒÄ.

Íà Ðèñ. 6.6_9 ïðèâåäåí îáùèé âèä ÊÑ ÃÒÄ GT-

10, ðàçðàáîòàííîé ôèðìîé ÀÂÂ, ñ êîëüöåâîé æàðî-

âîé òðóáîé 1 è ãîðåëêàìè 2 ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìå-

øåíèÿ îðèãèíàëüíîé êîíñòðóêöèè.

Ýòè ãîðåëêè

ïîëó÷èëè íàçâàíèå EV-ãîðåëêè (Environment).

Êàæäàÿ ãîðåëêà EV (ñì. Ðèñ. 6.6_10) ñîñòîèò èç

äâóõ êîíóñíûõ îáå÷àåê, îáðàçóþùèõ êîíóñ âûñî-

òîé 400 ìì è äèàìåòðîì â îñíîâàíèè 150 ìì.

Ïî

îñè ó åãî âåðøèíû ðàñïîëîæåíà ôîðñóíêà 1, â êîòî-

ðóþ ìîæåò ïîäàâàòüñÿ òîïëèâî 2 - æèäêîå (ñ âîäîé

èëè áåç íåå) èëè ïðèðîäíûé ãàç äëÿ äèôôóçèîííîãî

Ðèñóíîê 6.6_9 - Îáùèé âèä ÊÑ äâèãàòåëÿ GT-10

c 18-þ ãîðåëêàìè EV[6.9.31]

1 – æàðîâàÿ òðóáà; 2 – ãîðåëêà