. СИСТЕМЫ ЗАПУСКА ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Несмотря на многообразие систем запуска газотурбинных дви­гателей, они все имеют стартер, обеспечивающий (предварительную прокрутку ротора двигателя, источник энергии, необходимый для работы стартера, устройства, обеспечивающие зажигание горючей смеси з камерах сгорания, и агрегаты, обеспечивающие автомати­зацию процесса запуска. Наименование систем запуска определя­ется типом стартера и источником питания.

Наибольшее применение находят системы запуска, в которых для предварительной прокрутки ротора двигателя используются электрические, турбпиные и воздушные стартеры. Соответственно и системы запуска получили названия: электрические системы, си­стемы с турбостартерамн и воздушные системы. Источники энер­гии стартеров могут быть бортовыми, аэродромными и комбини­рованными. Автоматизация процесса запуска двигателей может осуществляться по временной программе, (независимо от внешних условий, по частоте вращения ротора двигателя и по комбиниро­ванной программе, где часть операций выполняется по времени и часть—по частоте вращения.

При выборе типа системы запуска для того пли иного двига­теля учитываются многие факторы, наиболее существенными из ко­торых являются масса н габариты двигателя, а также надежность запу ска как от аэродромных, так и от бортовых источников питания при любых условиях эксплуатации. Рассмотрим подробнее работу названных ta. сведем запуска.

Электрическими системами запуска двигателей называют такие системы, в которых и качестве стартеров используются электро двигатели. Для запуска газотурбинных двигателей применяют элек тростартеры прямою действия, у которых осуществляется непо­средственная связь через механическую передачу с ротором двп гателя. Электростартеры рассчитаны на кратковременную работу Широкое применение получили стартеры-генераторы, которые при запуске двигателя выполняют функцию стартеров, а после за­пуска— функцию генераторов. Это позволило вместо двух элек­тромашин (стартера и генератора) применять одну, что снизило массу и стоимость системы запуска

Элект рические системы запуска достаточно надежны в работе, просты в управлении, позволяют легко автоматизировать процесс запуска, а также просты и удобны в обслуживании Они получили распространение для запуска двигателей, имеющих сравнительно небольшие моменты инерции или когда время вывода их на режим малого газа сравнительно велико. Для запуска двигателей с боль­шими моментами инерции или при сокращенном времени выхода на режим малого газа требуется увеличение мощности стартеров Для электрических систем характерное значительное увеличение их массы и габаритов три увеличении мощности стартера, что вызы­вает увеличение как массы самих стартеров, так и источников пи­тания. В этих случаях массовые характеристики электрических систем могут оказаться значительно хуже других систем запуска

Автоматизация процесса запуска осуществляется по временной программе при помощи реле времени. Последнее состоит из элек­тродвигателя небольшой мощности со стабилизатором частоты вращения, редуктора и профилированных шайб с контактными устройствами (рис. 15.2). Число шайб и контактных устройств оп­ределяется количеством операций, управляемых при помощи реле времени. За одни оборот валика с закрепленными на нем профи­лированными шайбами завершается весь процесс управления за­пуском двигателя.

В качестве бортовых ис­точников энергии использу­ются аккумуляторные бата­реи и турбогенераторные установки. Аэродромными источниками электроэнер­гии при запуске двигателей являются передвижные электроагрегаты.

В настоящее время при­меняются электростартеры постоянного тока. Угловая скорость вращения их рото­ров со в процессе запуска

Рис 153 Ступенчатое изменение на­пряжения и силы тока в процессе за­пуска двигателя
автоматически регулируется по заранее выбранному закону, обеспечивающему оптимальные условия работы стартера Как известно, она может быть вы­ражена следующей зависимо­стью:

V-lmiRm+RnJ

СФ

где V—напряжение на клеммах стартера; /я — сила тока якоря; Rn— сопротивление якоря; Rnoп—дополнительное (добавочное) сопротивление в цепи якоря; Ф — магнитный поток возбужде­ния; с—постоянный коэффициент.

Из этой формулы видно, что регулировать угловую скорость вращения двигателей постоянного тока можно тремя способами: •изменением напряжения на клеммах стартера, изменением потока иозбуждеиия и введением дополнительного сопротивления в цепь якоря.

В процессе запуска по мере увеличения частоты вращения рото­ра двигателя снижается крутящий момент электростартера вслед­ствие уменьшения силы тока якоря. Для повышения эффективно­сти электростартера производится повышение напряжения, которое может быть ступенчатым или плавным (рис. 15.3 и 15.4).

Запуск двигателя с помощью электрической системы (рис. 155) осуществ­ляется следующим образом. Предварительно запускается турбогенераторная установка 3, которая приводит в действие электрогенератор 2. Перед запуском двигателя — напряжение генератора поддерживается равным 28,5 В.

При нажатии на кнопку 11 ток от бортовой сети поступает к электродвига­телю реле времени 6. С этого момента включается в работу реле времени, и в соответствии с принятой программой запуска через определенные промежут­ки времени и в заданной последовательности выполняются те или иные опера­ции, Первой из них является подача тока в шанель стартер-ге-нератора 5, в кото­рой срабатывает соответствующее реле и включается подача тока на стартер — генератор /. Для обеспечения безударного сцепления в — механизме соединения стартера с ротором двигателя Д вначале ограничивается величина силы тока и напряжения, а затем подается полное напряжение и стартер вступает в ра­боту С -началом прокрутки ротора подается ток в коробку реле 7 для включения системы зажигания — пусковых катушек и свечей 8. Череа. некоторый промежу-

Рис 154. Плавное из­менение напряжения в процессе запуска двига­теля

Рис 155. Блок-схема электрической системы запуска двигателя

/ — стортср-генсратор, 2 — электрогенератор, 3 — турбогенераторная установка 4 — пуско — рсгулирующ:ія коробка 5 — панель стартер-генератора, б —реле времени (программирую щее устройство), 7 —коробка реле, в —система зажигания; 9 — клапан пускового топлива; 10— клапан рабочего топлива, // — кнопка запуска, 12 — шина запуска ток времени, необходимый для тренировки свечой, открывается клапан 9 подачи топлива к пусковым форсункам При этом в камерах сгорания с пусковыми бло­ками создаются факелы пламени

По (мере увеличения частоты вращения ротора двигателя для повышения эффективности стартера увеличивается напряжение в сети питания стартера Это обеспечивается пускорегулирующей коробкой 4 по командам, подаваемым от реле времени 6 Максимальное напряжение может достигать 60 В.

Начиная с — некоторого интервала времени в процессе прокрутки ротора дви­гателя, открывается клапан подачи рабочего топлива 10, после чего турбина вступает в работу <и прокрутка ротора продолжается совместно стартером и тур­биной. Далее в соответствии с программой запуска сначала отключаются систе­мы зажигания и пускового топлива, а затем и электростартер. По окончим никла работы (заданного времени) электродвигатель реле времени выключается, а шайбы устанавливаются в исходное положение для следующего запуска Вы­ход двигателя (на режим малого газа обеспечивается за счет турбины