2. Определение геометрических и термогазодинамических параметров на входе и выходе из рабочегоколеса

20. Адиабатный перепад энергии в рабочем колесе турбины,кДж/кг:

Lpk tLt

Lpk

29966

20. Относительнаяскоростьгазовогопотоканавыходеизрабочегоколесатурбины,м/с:

W2 pk

2Lpk  W1²

W2 272

20. Давление газа на выходе из рабочего колеса,МПа:

k g



2  P1^1 



Lpk

kgRg^T1

_kg1





_ kg  1 _

P2  0.089

20. Температура газа на выходе из рабочего колеса,К:

pk ²Lpk

T2  T1 

kg

Rg kg  1

T2  741

20. Плотность газа на выходе из рабочего колеса,кг/м³:

P210⁶

2 

RgT2

2  0.418

20. Длина лопаток рабочего колеса,м:

lpk  lca 0.0075

lpk

 0.060

Рис. 3.3. Диск, рабочие лопатки и вал ротора осевойтурбины.

20. Хорда лопаток рабочего колеса,м:

b2 

lpk 2

b2  0.030

20. Шаг лопаток рабочего колеса,м:

tpk 

b2 1.2

tpk

 0.025

20. Ч исло лопаток рабочегоколеса:

Zpk ^Dcp

tpk

Zpk 

20. Угол выхода потока из рабочего колеса в относительном движении, вградусах:

 2 asin



 _DcpW2 lpk2_

2 

20. У гол выхода потока из рабочего колеса в относительном движении, врадианах:

2 

20. Абсолютная скорость на выходе,м/с:

C2 

2  0.42

C2 112,986

20. Угол выхода потока из рабочего колеса в абсолютном движении, вградусах:

_{ 2 }180 _asinW2 sin(2 )



285,958

20. У гол выхода потока из рабочего колеса в абсолютном движении, врадианах:

 

^W2sin^{2 }

_180_

2  asin

2  0,017

20. Окружная работа рабочего колеса,кДж/кг:

Lu  Ucp(W1cos(1 )  W2cos(2 ))

Lu 88262

3. Определение кпд турбины и построение треугольниковскоростей

20. Коэффициент потерь энергии в сопловомаппарате:

ca

 1 ca ²

ca

 0.078

20. Потери энергии в сопловом аппарате,кДж/кг:

C1²

Lca

ca 

2

Lca

6162

20. Коэффициент потерь в рабочемколесе:

pk

 1 pk ²

pk

 0.153

20. Потери энергии в рабочем колесе,кДж/кг:

W2²

Lpk

pk 

2

Lpk 

20. Приблизительное значение адиабатного КПД турбины:

 at 1 ca

• pk

at

 0.768

Рисунок 3.4. Треугольник скоростей

Рис. 3.5. Ротор агрегата наддува типа ТК.

4. Наблюдение и технический уход за системойнаддува

Двигатель с газотурбинным наддувом представляет собой комбинированную установку, состоящую из двигателя, газовой турбины и нагнетателя. При работе на переменных режимах каждый из этих агрегатов имеет свою характеристику, представляющую собой связь между различными показателями рабочего процесса.

При повышении среднего индикаторного давления увеличивается число оборотов газотурбонагнетателя, повышается температура газов перед турбиной и за турбиной, увеличиваются давление наддувочного воздуха, температура воздуха до и после холодильника.

Наибольшее допускаемое значение температуры газов перед турбиной ограничивается жаростойкими свойствами материала лопаток газовой турбины.

В период эксплуатации необходимо контролировать температуру подшипников газотурбонагнетателя, частоту вращения ротора, давление наддува и температуру выхлопных газов и наддувочного воздуха.

Предельная нагрузка дизеля может быть определена по температуре выхлопных

газов.

Чрезмерное повышение температуры выхлопных газов может вызвать обгорание,

короблениеидругиеповреждениялопатокгазовойтурбины,поэтомуработадвигателяпри температуревыхлопныхгазов,превышающейпределы,предусмотренныеинструкциейдля данного дизеля,запрещается.

При постоянных мощности и частоте вращения вала двигателя с увеличением температуры окружающей среды уменьшается степень сжатия в нагнетателе, повышаются температура газов до газовой турбины и эффективный удельный расход топлива.

При одновременном уменьшении давления, увеличении влажности и температуры атмосферного воздуха температура выхлопных газов может повыситься на 20 — 25% по сравнению с номинальным значением, что заставляет уменьшать нагрузку двигателя.

Температуру наддувочного воздуха за охладителем поддерживают в пределах 30 – 40°С.Онанедолжнабытьнижеточкиросы,чтобынепрепятствоватьвыделениювлагииз продувочного воздуха при низкой температуре забортной воды, которая прокачивается через воздушный холодильник и охлаждает наддувочныйвоздух.

Самый выгодный режим работы воздушных холодильников выбирают из таблиц предельной влажности наддувочного воздуха в зависимости от давления, температуры и влажности его.

Вода,выделившаясявресивереизнаддувочноговоздухаилипоступившаявресивер через неплотности в воздушном холодильнике, вместе с наддувочным воздухом поступает в цилиндры двигателя, в результате чего нарушаются процессы смазки и горения топлива вцилиндре,особенноприиспользованиитопливасбольшимсодержаниемсеры.Удаление воды из коллектора наддувочного воздуха осуществляется через сливные краны в его нижнейчасти.

Повседневный уход за газотурбонагнетателем заключается в обеспечении нормальной смазки, охлаждения и работоспособности агрегата.

После остановки двигателя продолжительность вращения ротора газотурбонагнетателя по инерции служит признаком исправной работы последнего. Это времяуказываетсявинструкциипоэксплуатациигазотурбонагнетателяиобычноравно1- 1,5мин.

Взависимостиотконструкциииусловийэксплуатациигазотурбонагнетатель разбираютдляосмотраипроверкиизносадеталейпримерночерез8000чработыдвигателя. Перед осмотром полость охлаждения промывают и очищают от накипи.

Изношенные цинковые протекторы заменяют новыми. Внутренние полости воздуходувки итурбиныочищаютотмасла,пылиинагара.Приосмотрегазотурбонагнетателяобращают особое внимание на плотность посадки рабочего колеса на валу, отсутствие следов задевания вращающихся и неподвижных деталей, на целость и исправность бандажей и лопаток.

У соплового аппарата проверяют отсутствие коробления, трещин или поломки лопаток. Проверяют радиальный зазор между лопатками и сопловым аппаратом, а также осевой зазор между турбинным диском и сопловым аппаратом. При повреждении шариковых подшипников их заменяют новыми.

Газотурбонагнетатель, имеющий даже незначительные дефекты, к эксплуатации не допускается. Вибрация газотурбонагнетателя может появиться вследствие нарушения уравновешенности ротора, искривления оси вала ротора, неисправности подшипников, неисправности системы смазки и т. д. При появлении вибрации газотурбонагнетатель останавливают, выясняют неисправность и устраняют ее.

В случае повреждения колеса, вала или диска агрегат необходимоотправитьдля ремонтаназавод,которыйимеетсоответствующееоборудованиедлябалансировкиротора. Врезультатенеполногосгораниятопливавцилиндредвигателя,из-заобильной смазки цилиндра и наличия в выхлопных газах солей, обводнения топливаморскойводой засоряется;проточнаячастьтурбины(лопаткиисопловойаппарат),врезультатечегоуменьшается проходное сечение для газов, и, как следствие, число оборотовтурбины

падает и снижается давление наддувочного воздуха.

Неравномерное отложение нагара на лопатках вызывает неуравновешенность ротора, что приводит к вибрации турбины. Для предотвращения попадания посторонних предметов из цилиндров двигателя в турбину проверяют состояние фильтра.

Для смазки подшипников ротора применяют турбинное масло вязкостью не выше 7

• 9° ВУ при температуре 50° С. Заменяют масло в системе смазки газотурбонагнетателя через 2000 — 3000 ч работы последнего.

При выходе из строя газотурбонагнетателя допускается работа двигателя без него.

В этом случае, для того чтобы предохранить газотурбонагнетатель от повреждения и получить от двигателя максимальную мощность, необходимо:

• заклинить ротор газотурбонагнетателя (обычно применяется специальныйстопор);

• при наличии нескольких газотурбонагнетателей установить в нагнетательном патрубке аварийного газотурбонагнетателя диск с отверстием, пропускающим воздух из ресивера в аварийный нагнетатель, благодаря чему последнийохлаждается;

• при наличии одного газотурбонагнетателя с наддувочного коллектора снять фланец и вместо него установить сетку, что даст возможность воздуху поступать в цилиндры двигателя, минуя аварийныйгазотурбонагнетатель;

• при длительной работе без газотурбонагнетателя вынутьротор.

Режимработыдвигателясотключеннымагрегатомнаддувадолженсоответствовать указаниям заводской инструкции поэксплуатации.

Мощность, которую можно получить при работе с заклиненным ротором турбонагнетателя, ограничивается температурой и дымностью отработавших газов.

Периодичность осмотров ТК зависит от их конструкции, указывается в инструкции по эксплуатации двигателя и составляет 1000 — 1200 ч работы двигателя.

Неисправности ТК обычно вызываются попаданием посторонних предметов в приемнуюполостьнасоса,чрезмернымизносомегодеталей,плохимсостояниемклапанов, неправильнойсмазкой.

ПопаданиепостороннихпредметоввТКможетбытьобнаруженопоненормальному шуму при работе последнего. В этом случае двигатель немедленно останавливают, выясняют причину появления шума и устраняютее.

При переборке ТК замеряют зазоры между роторами, между роторами и корпусом, между роторами и торцевыми крышками, между зубьями шестерен привода насоса, в подшипниках. Величина этих зазоров не должна быть больше указанных в инструкции по эксплуатации двигателя.

Во время работы ТК роторы нагреваются, и размеры их увеличиваются. Малая величина зазоров может привести к касанию роторов между собой, а также о корпус, что вызовет повышенный износ деталей продувочного насоса.

ПриобильнойсмазкеилинеисправныхмасляныхуплотненияхвТКпопадаетмасло, которое затем вместе с воздухом поступает в цилиндр двигателя, нарушая исправную работупоследнего.Поэтомуизвоздушногоресиверапериодическиспускаютскопившееся масло, открывая сливные краны в нем, и очищают ресивер отгрязи.