. 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