Система регулирования двигателя нк-16ст

Система автоматического регулирования двигателя (рис.11) предназначена для автоматической по­дачи топливного газа к форсункам камеры сгорания и для управления режимом его работы. Основным регулируемым параметром является частота вращения вала каскада низкого давления (НД), которая задается программой регулирования двигателя.

По функциональному назначению система регулирования может быть разделена на следующие подсистемы:

- запуска двигателя;

- подачи пускового топливного газа;

- подачи топливного газа;

- гидромеханической защиты двигателя от раскрутки вала силовой турбины (СТ);

- регулирования режима работы;

- маслоснабжения.

5.1. Система запуска двигателя

Система предназначена для вывода двигателя на режим самоходности - самостоятельной устойчивой работы. Для этого необходимо раскрутить вал каскада высокого давления до скорости 2600 мин^-1, при которой компрессор будет всасывать, сжимать и подавать сжатый воздух в камеру сгорания, а турбина - развивать мощность, достаточную для привода компрессора. Раскрутка вала высокого давления осуществляется стартером, рабочим телом для которого является природный газ.

В систему запуска (рис. 12) входят:

- блок автоматического запуска (БАЗ);

- стартер (ВС);

- регулирующее устройство подачи пускового газа (РС).

5.1.1. Блок автоматического запуска

Блок автоматического запуска (БАЗ) предназначен для автоматического управления запуском и холодной прокруткой двигателя. Установлен в блоке автоматики ГПА. Программа запуска и холодной прокрутки двигателя осуществляется блоком типа БАЗ-16 совместно с системой автоматического управления агрегатом по времени с периодическим контролем частоты вращения вала ВД.

Работа блока заключается в формировании электрических команд на включе­ние и отключение агрегатов запуска двигателя в зависимости от частоты вра­щения ротора высокого давления или по времени. Принцип действия устройств команд по частоте вращения основан на сравнении сигнала датчика оборотов (ДТА-10Е) с эталонным, формируемым в устройстве. При периоде сигнала дат­чика оборотов, равном эталонному или меньшем, выдается управляющая команда. Принцип действия устройств команд по времени основан на счете количества импульсов с эталонного генератора счетчиком, который через заданное количество импульсов выдает управляющую команду. В блоке установлены два устройства команд по вре­мени, по 100 секунд каждое: первое отсчитывает с момента открытия крана 11 на коллекторе пускового газа, второе с момента достижения ротором высокого давления частоты враще­ния 2600 мин^-1.

Рис. 12. Система запуска двигателя НК-16СТ:

ПГ- пусковой газ; ЭМЗС- электромоторный механизм поворотной заслонки стартера; РС- регулятор стартера; ЭМЗР- электромагнитный клапан регулирующей заслонки; БАЗ- блок автоматического запуска;

ВС- пусковой стартер; ФПТ- фильтр пускового топлива; КПТ- блок клапанов пускового топлива; ЭМПТ- - электромагнитный клапан пускового топлива

Датчик оборотов ДТА-10Е предназначен для выдачи электрического сиг­нала, частота которого пропорциональна частоте вращения ротора ВД. Принцип работы - индуктивный.

В процессе запуска БАЗ осуществляет выдачу необходимых для автоматического запуска команд, блокировку от включения стартера и агрега­тов запуска при частоте вращения ротора ВД более 500 мин^-1, а также отклю­чение пусковых агрегатов при нарушении алгоритма запуска.

5.1.2. Воздушный стартер

Стартер служит для раскрутки вала высокого давления двигателя до скорости вращения 2600 мин^-1, по достижении которой он отключается, а двига­тель самостоятельно выходит на режим прогрева. Стартером также осуществ­ляется холодная прокрутка двигателя. Стартер установлен на коробке приводов агрегата в нижней части двигателя с левой стороны. Турбина стартера осевая реактивная. Рабочим телом является природный газ давлением 0,3 – 0,5 МПа. Вращение от вала турбины через двухступенчатый редуктор, муфту сцепления, выходной валик, привод коробки приводов агрегатов передается к ротору КВД двигателя.

Смазка стартера производится из маслосистемы двигателя. Масло из коробки приводов по трубопроводу поступает в полость редуктора. Маслонасос плунжерного типа, приводимый эксцентриковым кулачком водила второй ступени редуктора, из полости редуктора подает масло к переднему подшипнику стартера. Остальные детали смазываются барботажем масла. Отработанное масло из редуктора стартера сливается обратно в коробку приводов.

5.1.3. Регулирующее устройство стартера

Система управления и регулирующее устройство подачи пускового газа (РС) обеспечивают подачу газа на турбину стартера с постепенным нарастанием давления до заданной величины и поддержанием этого давления в процессе за­пуска. Управление пусковой заслонкой (ЗС) осуществляется дистанционно блоком БАЗ. Пусковая заслонка открывается медленно (в течение 3 с), по мере работы электромоторного механизма, что обеспечивает плавное повышение давления газа перед турбиной стартера. Одновременно с началом открытия пусковой заслонки включается электромагнитный клапан (ЭМЗР) регулирующего устройства (РС).

Газ через фильтр и электромагнитный клапан поступает в верхнюю часть цилинд­ра над сервопоршнем регулирующей заслонки (ЗР). В этот момент нижняя часть цилиндра через верхний клапан управляющего золотника сообщается с выхлопным патрубком стартера. Сервопоршень под давлением газа, преодолевая усилие двух пружин, перемещается вниз и через систему тяг открывает регулирующую заслонку (ЗР).

Управляющий золотник подвешен в полости регулирующего устройства на мембране. Сверху на мембрану действует давление газа за открывающейся регулирующей заслонкой, а снизу - давление газа под поршнем сервомотора и усилие пружины, упирающейся в нижний клапан золотника. Натяжение пружины можно регулировать с помощью специального винта.

В процессе работы регулирующее устройство поддерживает постоянное давление 0,2 МПа перед турбиной стартера, прикрывая или открывая регулирующую заслонку из-за нарушения равенства усилий, действующих на поршень сервомотора за счет изменения положения управляющего золотника.

При достижении ротором ВД частоты вращения 2600 мин^-1, блок БАЗ выдает команду на закрытие пус­ковой заслонки и отключает электромагнитный клапан регулирующей заслонки. При этом прекращается подвод давления в полость над поршнем сервомотора. Поршень под действием усилия пружин, двигаясь вверх, вытесняет газ из камеры над ним через жиклер в выхлопной патрубок стартера и закрывает регули­рующую заслонку. Подача газа на рабочее колесо турбины стартера прекращается. Ротор ВД двигателя начинает обгонять вал стартера. Обгонная муфта, расцепляясь, отключает стартер от двигате­ля.

5.2. Система подачи пускового топливного газа

Система предназначена для подачи газа из пускового коллектора агрегата к воспламенителям камеры сгорания при запуске двигателя. Включает в себя (см. рис. 11):

- фильтр пускового топлива (ФПТ);

- блок клапанов пускового топлива (КПТ);

- трубопроводы.

Отбор газа к воспламенителям осуществляется после регулирующего устройства (РС), установленного на стартере. Два воспламенителя с пусковыми форсунками и запальными электроискровыми свечами установлены в камере сгорания.

Подача газа к пусковым форсунка осуществляется блоком клапанов (КПТ) через фильтр (ФПТ). Фильтр пускового топлива служит для очистки газа, подаваемого к блоку клапанов и воспламенителям (см.рис. 12). Степень фильтрации 40 мкм. Блок управляет подачей топлива к воспламе­нителям по электрическим сигналам блока автоматического запуска (БАЗ), которые он подает на два электромагнитных клапана (ЭМПТ), когда скорость вращения вала ВД достигает 1300 мин^-1 при запуске двигателя.

5. 3. Система подачи топливного газа

Система подачи топливного газа двигателя (см.рис. 11) состоит:

- из стопорного клапана (СК);

- дозатора газа (ДГ);

- трубопроводов, соединяющих агрегаты системы с коллектором камеры сгорания.

Топливный газ подается к стопорному клапану (СК), пройдя блок фильтров (ФТ), установленный в непосредственной близости от двигателя.

Стопорный клапан предназначен для открытия подачи топливного газа к дозатору (ДГ) на запуске и закрытия при останове двигателя. Управление СК электропневматическое по сигналам систем автоматического управления ГПА и гидромеханической защиты двигателя от раскрутки вала СТ.

Стопорный клапан (рис. 13) представляет собой устройство, включающее запорный клапан с пружиной и управляющий электропневмоклапан с двумя электромагнитами.

Рис. 13. Стопорный клапан:

1- запорный клапан; 2- пружина; 3- фильтр; 4- распределительный управляющий клапан; 5, 6- разгрузочные клапаны электромагнита открытия; 7- разгрузочный клапан электромагнита закрытия; А, Б, В- полости; Г, Д- каналы; ЭМО- электромагнит открытия; ЭМЗ- электромагнит закрытия

Управляющий клапан состоит из распределительного двухгрибкового клапана с поршнем и пружиной, трех разгрузочных клапанов с электромагнитами открытия (ЭМО) и закрытия (ЭМЗ). На входе в корпус стопорного клапана установлен съемный фильтр.

В исходном состоянии (СК закрыт) запорный клапан пружиной прижат к седлу. Распределительный двухгрибковый клапан под действием усилия собственной пружины находится в крайнем левом положении.

В случае несвоевременного поступления топливного газа на вход СК он через полость Б распределительного управляющего клапана проникает в полость А запор­ного клапана, создает дополнительное усилие, прижимающее запорный клапан к седлу.

В момент подачи команды на открытие крана 12 система управления ГПА подает напряжение на электромагнит открытия (ЭМО), шток электромагнита переме­щает разгрузочный клапан, который перекрывает канал Д сообщающий пружин­ную полость В с входом в СК. Давление в полости В падает до атмосфер­ного, так как теперь она сообщена с атмосферой через разгрузочные клапана электромагнитов ЭМО и ЭМЗ.

Топливный газ с входа в СК проходит фильтр, действует на неуравновешенный грибок и, пересиливая пружину, перемещает управляющий клапан в крайнее правое положение. При этом отсекается поступление топлив­ного газа в пружинную полость А и она сообщается с дренажом. Давление топливного газа, действуя на кольцевую площадь конуса запорного клапана, создает усилие, которое, преодолевая пружину, приоткрывает запорный клапан. В открывшуюся щель подключается вся площадь конуса клапана, усилие на кла­пан возрастает, и он резко открывается.

Теперь стопорный клапан открыт. Его запорный клапан находится на самоудержании под действием топливного газа и не зависит от положения разгрузочного клапана электромагнита ЭМО, поэтому питание с последнего снимается через 2 секунды после подачи.

Закрытие СК происходит при подаче напряжения на электромагнит закрытия (ЭМЗ). Шток электромагнита перемещает разгрузочный клапан и закрывает его, пе­рекрывая канал сообщения полости В с атмосферой. Открывается нижний разгрузочный клапан, топливный газ по каналу Г поступает в полость В. Управляющий двухгрибковый клапан вернется в крайнее левое положение, открыв доступ топливному газу через полость Б в полость А. Запорный клапан разгружается и под действием пружины закрывается. При снятии пита­ния с ЭМЗ стопорный клапан остается в закрытом положении, так как самоблокируется давлением топливного газа.

Дозатор газа (ДГ) предназначен для изменения подачи топливного газа в камеру сгорания двигателя, а также управления подачей топлива при запуске и останове. Дозатор является главным исполнительным органом системы регулирования.

5. 4. Система гидромеханической защиты двигателя от раскрутки вала силовой турбины

Защиту вала силовой турбины от превышения допустимой скорости вращения осуществляет гидромеханическая защита (рис. 14). Она аварийно останавливает двигатель в случае раскрутки вала СТ до оборотов, превышающих 5600 мин^-1. Останов производится закрытием стопорного клапана, который перекрывает подачу топливного газа в дозатор.

Защита состоит из ограничителя оборотов (ОГСТ), управляющего распределительного клапана (РПК), воздействующего на стопорный клапан (СК), и сигнализатора давления (СД), выдающего сигнал в систему управления о срабатывании гидромеханической защиты.

Рис.14. Система гидромеханической защиты двигателя

от раскрутки вала силовой турбины: ОГСТ- ограничитель оборотов силовой турбины; ЭМЗ- электромагнит закрытия; ЭМО- электромагнит открытия; СК- стопорный клапан; ДГ- дозатор газа; ТГ- топливный газ; РПК- распределительный клапан; МРД- масло рабочего давления; СД- сигнализатор давления

5.4.1. Ограничитель оборотов вала силовой турбины

Ограничитель состоит из следующих основных элементов:

- центробежного датчика частоты вращения, приводимого в движение от ротора СТ;

- механизма настройки с подвижным рычагом;

- сливного клапана.

При частоте вращения ротора силовой турбины ниже уровня настройки ограничитель обеспечи­вает слив подводимого масла. При этом давление масла после дросселирующего жиклера в управляющем узле распределительного клапана не превышает 1,0 МПа.

При достижении валом СТ предельной скорости вращения грузики центробежного датчика расходятся и, преодолевая усилие пружины, перекрывают сливные окна. Давление масла в подводящей ма­гистрали после жиклера в полости РПК резко возрастает до 2,0 МПа, происходит сра­батывание управляющего узла и закрытие СК.

5.4.2. Работа гидромеханической защиты

При достижении валом СТ скорости вращения более 5600 мин^-1 центробежный механизм команд­ного агрегата ОГСТ через систему рычагов настолько прикрывает слив масла, проходящего через полость управляющего узла распределительного клапана (РПК), что давление в ней поднимается до 2,0 МПа. При этом золотник РПК переместится в крайнее правое положение и закроет дренаж топливного газа из пружинной полости запорного клапана СК. В эту полость поступит топливный газ с давлением 2,5 МПа. с входа в стопорный клапан через открытые каналы управляющего распределительного клапана и электропневмоклапана СК. Равновесие грибка запорного клапана в открытом положении нарушится, и под действием пружины запорный клапан закроется, подача топливного газа в двигатель прекратится.

Сигнализатор (СД) сработает по давлению топливного газа, поступившего по каналам в запорный клапан, и передаст сигнал в систему управления ГПА о срабатывании гидромеханической защиты. Система управления в свою очередь начнет аварийный останов агрегата.

5.5. Система регулирования режима работы

Система регулирования обеспечивает:

- программированную по времени подачу топлива в двигатель при запуске;

- управление регулируемым направляющим аппаратом (РНА) компрессора и клапаном перепуска воздуха (КПВ) из компрессора при запуске и остановке двигателя для обеспечения устойчивой работы компрессора;

- поддержание заданного режима работы двигателя по частоте вращения ротора НД;

- управление режимом работы двигателя в диапазоне от холостого хода (малого газа) до максимального (обороты СТ 3750-5560 мин^-1);

- ограничение максимальных оборотов ротора каскада высокого давления (обороты ВД не более 7100 мин^-1);

- ограничение максимального давления воздуха за компрессором высокого давления (не более 1,0 МПа);

- ограничение максимальной средней температуры продуктов сгорания перед СТ (не более 600 °С);

- ограничение максимальной мощности двигателя при отрицательной темпера­туре воздуха на входе в компрессор (не более 19,2 МВт).

Система регулирования (рис. 11) включает в себя:

- дозатор газа (ДГ);

- регулятор оборотов вала НД (РО);

- ограничитель оборотов вала ВД (ОГВД);

- агрегат управления регулируемым направляющим аппаратом (АУ);

- агрегат командный клапана перепуска воздуха (АК);

- агрегат управления клапана перепуска воздуха (АУП).

Основными агрегатами, обеспечивающими регулирование двигателя, явля­ются регулятор оборотов (РО) и дозатор газа (ДГ). Выполнение программы регулирования, управление режимами, ограничение параметров двигателя во всех случаях производится воздействием на расход топливного газа в камере сгорания.

5.5.1 Регулятор оборотов

Регулятор оборотов (рис. 15) предназначен для поддержания постоянной час­тоты вращения вала НД на заданном режиме работы и изменения режима рабо­ты двигателя по командам системы автоматического управления ГПА.

Рис. 15. Регулятор оборотов:

1- механизм настройки регулятора; 2- маятник; 3- центробежный датчик; 4- винт регулирования частоты вращения; 5- термокорректор

Регулятор оборотов (РО) яв­ляется статическим регулятором и состоит из следующих элементов:

- центробежного датчика частоты вращения с маятником, приводимого во вращение от ротора НД;

- механизма настройки с приводом от электромоторного механизма;

- термокорректора, обеспечивающего корректировку частоты вращения по темпе­ратуре воздуха на входе в двигатель в соответствии с программой регули­рования.

При работе регулятора маятник центробежного датчика, изменяя проход­ное сечение окна подвода масла к регулятору, изменяет давление масла в управляющей полости дозатора газа (ДГ). Положение маятника относительно окна однозначно определяется соотношением усилий вращающихся центробежных грузиков, с одной стороны, и двух пружин, с другой. Усилие натяжения одной пружины определяется механизмом настройки, электропривод которого работает по командам системы управления ГПА. Натяжение другой пружины определяется положением штока термокорректора, перемещение которого зависит от температуры воздуха на входе в компрессор двигателя и переда­ется системой кулачков и рычагов к подвижной опоре пружины. Заданное программой регулирования изменение частоты вращения производится перестройкой регулятора, обеспечиваемой профилем кулачка термокорректора. В механизме настройки имеются упоры, регулировкой которых определяются максимальная и минимальная частота настройки.

5.5.2. Дозатор газа

Дозатор газа типа ДГ-16 (рис. 16) является исполнительным агрегатом системы регулирования. Работает по гидравлическим сигналам:

- от регулятора оборотов (РО);

- ограничителя давления воздуха, встроенного в дозатор;

- ограничителя оборотов вала высокого давления (ОГВД).

Дозатор газа устанавливает определенный расход топливного газа в камеру сгорания, причем гидравлический сигнал будет проходить от того агрегата, который имеет более низкую настройку по режиму двигателя.

Воз­действие ограничителя максимальной температуры продуктов сгорания на входе в силовую турбину на ДГ осуществляется через регулятор оборотов путем подачи электрического сигнала на снижение режима в электромеханизм РО. Понизив температуру ниже настроечной, ограничитель первоначальный режим не восстанавливает.

Основными элементами ДГ являются три дозирующих клапана: клапан автомата запуска (КЗ) и два клапана основного топлива (КОТ). Каждый клапан образует своим профилем с соответствующей втулкой дозирующее окно, площадь которого изменяется в зависимости от изменения положения перемещающегося клапана, что приводит к изменению расхода топливного газа через дозатор. Поскольку на вход в ДГ топливный газ подается при постоянном давлении, то расход газа однозначно определяется площадью окон, т.е. по­ложением дозирующих клапанов.

Перемещение каждого клапана производится гидравли­ческим сильфонным приводом, рабочим телом которого служит масло. Усилие, развиваемое приводом, определяется перепадом давления масла в сильфонной полости и давления газа за дозирующим клапаном.

Конструктивно дозирующие клапаны выполнены так, что перепад давления газа на них создает усилие, действующее на закрытие дозирующих окон. Дополнительно на каждый клапан действует еще усилие своей пружины, обеспечивающее закрытое положение клапанов в исходном сос­тоянии дозатора.

При работе ДГ перепад давления на сильфонных приводах поддерживается постоянным двумя специальными управляющими регуляторами давления, что обеспечивает постоянное усилие приводов. Масло в управляющую полость каждого сильфонного при­вода подается из магистрали постоянного давления через систему жиклеров и сливается через клапаны управляющих регуляторов.

Изменяя проходное сечение своего сливного клапана, управляющий регулятор изменяет давление масла в сильфонной полости в соответствии с изменением давления газа за дози­рующим клапаном, постоянно обеспечивая превышение давления масла над давле­нием газа на заданную величину. Данный перепад определяется затяжкой пру­жины регулировочным винтом.

Строго говоря, управляющий регулятор работает не по давлению газа непосредственно за дозирующим клапаном, а по давлению в газовых полостях, которое подается через специальный дроссельный пакет в сильфонную полость регулятора.

Слив масла из полостей сильфонных приводов основных дозирующих клапанов осуществляется через РО, ОГВД или ограничитель давления воздуха. Поэтому давление в них определяется совместной работой управляющего регулятора и перечисленных агрегатов системы регулирования.

Перепад давления на сильфонах привода, поддерживаемый управляющим регулятором, выбран из условия обеспечения на дозирующих клапанах суммарного усилия, перемещающего их всегда в сторону увели­чения расхода топливного газа.

При подаче давления масла на вход в ДГ дози­рующие клапаны самопроизвольно перемещаются в положение, соответствующее максимальному расходу топливного газа через ДГ, который ограничивается ме­ханическим упором за счет изменения положения регулировочных винтов соответствующих клапанов. Но поскольку по алгоритму запуска двигателя топливо подается в камеру сгорания только после достижения валом ВД скорости вращения 1300 мин^-1, то для предотвращения преждевременной подачи топлива в камеру сгорания на дозаторе газа имеются электро­магнитные клапаны автомата запуска (ЭМАЗ) и основного топлива (ЭМОТ). При подаче системой автоматического управления напряжения на ЭМАЗ и ЭМОТ обеспечи­вается слив масла из сильфонных полостей приводов клапанов автомата запуска и основного топ­лива соответственно. При этом давление в сильфонных полостях снижается до сливного и клапаны остаются в закрытом положении до снятия питания с электро­магнитов.

Для закрытия дозирующих клапанов ДГ при останове двигателя служит гидравлический клапан останова (встроенный в дозатор), срабатывающий при подаче напряжения на электромагнитный клапан останова (ЭМОС) от системы автоматического управления. При срабатывании гидравлический клапан соединяет со сливом сильфонные полости приводов всех дозирующих клапанов, и дозатор закрывается. Электромагнитный клапан останова (ЭМОС) в этом положении блокируется до полной остановки валов двигателя.

5.5.3. Ограничитель оборотов вала ВД

Ограничитель оборотов ОГВД (рис. 17) предназначен для ограничения максимальных оборотов ротора каскада высокого давления на уровне не более 7100 мин^-1.

Рис. 17. Ограничитель оборотов вала ВД:

1 – регулировочное устройство; 2 – рычажный механизм; 3 – центробежный датчик частоты вращения;

4 – ползушка клапана

Ограничитель состоит из следующих основных элементов:

- центробежного датчика частоты вращения, приводимого в движение от ротора ВД;

- механизма настройки с подвижным рычагом;

- сливного клапана.

При разгоне вала ВД до максимальных оборотов ограничитель открывает слив масла из магистрали командного давления и тем самым из управляющей полости дозатора газа (ДГ). Положение клапана относительно окна слива однозначно определяется соотношением усилий ращающихся центробежных грузиков, с одной стороны, и двух пружин, с другой. Усилия натяжения обеих пружин определяются механизмом настройки за счет изменения положения регулировочного винта.

5.5.4. Работа системы регулирования режима работы

Блок автоматического запуска (БАЗ), выполняя процесс запус­ка двигателя с момента начала работы стартера, подает напряжение на электромагнитные клапаны автомата запуска (ЭМАЗ) и основного топлива (ЭМОТ) для удержа­ния клапанов ДГ в закрытом состоянии. После снятия напряжения с ЭМАЗ (обороты вала ВД 1300 мин^-1) начинается рост давления масла в сильфонной полости привода клапана автомата запуска до давления срабатывания управляющего регулятора (его клапан уменьшает слив масла). Клапан запуска открывается, и через дозатор устанавливается минимальный расход топливного газа, соответствующий режиму розжига камеры сгорания.

После открытия клапана запуска топливный газ поступает через дроссельный пакет в газовую полость управляющего регулятора, увеличивая в ней давление. Соответственно клапан управляющего регулятора далее уменьшает слив масла и тем самым увеличивает давление в при­воде, что приводит к дальнейшему перемещению клапана запуска до упора в регулировочный винт, определяющий максимальный расход топливного газа через автомат запуска. Время увели­чения расхода топливного газа от минимального до максимального опреде­ляется производительностью дроссельного пакета. Процесс постепенного открытия клапана запуска определяется настройкой управляющего регулятора с помощью винта настройки. Ограничение максимального расхода топлива через автомат запуска осуществляется регулировкой специального дроссельного клапана.

Клапаны основного топлива начинают открываться в про­цессе запуска двигателя, когда скорость вращения вала ВД достигнет величины 2600 мин^-1. Их плавное открытие после снятия напряжения с ЭМОТ производит переключатель режимов, срабатывающий за счет увеличения давления в сильфонной полости автомата запуска, кото­рое подводится к переключателю. По мере роста этого давления переключатель закрывает слив из сильфонных полостей клапанов основного топлива, вследствие чего эти клапаны открываются. Скорость их открытия определяется производи­тельностью дроссельного пакета второго управляющего регулятора.

При совместной работе дозатора газа с регулятором оборотов, движение дозирующих клапанов основного топлива будет происходить при оборотах двигателя ниже оборотов настройки РО. По мере увеличения расхода топ­ливного газа и, следовательно, частоты вращения ротора НД, при приближении к величине настройки маятник регулятора оборотов начнет открывать окно сли­ва масла из сильфонных полостей ДГ через РО, уменьшая давление масла в сильфонных полостях. При определенном положении маятника относительно окна слив достигнет такой величины, при котором на дозирующих клапанах реализуется равенство усилий, действующих на открытие и закрытие, и они остановятся.

Если при этом расход топливного газа будет больше, чем требуется для поддержания заданной частоты вращения ротора НД, то рост частоты вращения ротора НД будет продолжаться, что приведет к еще большему открытию окна маятника РО и дальнейшему снижению давления масла в управляющей полости ДГ. Равенство сил, действующих на клапаны, нарушится, и они будут перемещаться на закрытие, уменьшая расход топливного газа. Движение клапанов будет продолжаться до восстановления равенства сил из-за уменьшения давления топливного газа, действующего на сильфоны привода.

Изменение расхода топливного газа происходит пропорционально отклонению частоты вращения ротора НД от равновесного положения, соответствующего заданному режиму работы двигателя. Если в новом положении клапанов не будет достигнуто соответствие расхода топливного газа и частоты вращения ротора НД, то произойдет изменение поло­жения маятника РО относительно сливного окна и процесс регулирования будет продол­жаться до установления такого соответствия.

Аналогично взаимодействуют с ДГ и дру­гие агрегаты системы регулирования: ограничитель скорости вращения вала каскада высокого давления (ОГВД) и ограничитель давления воздуха за КВД. Отличие их устройства и работы от РО заключается только в том, что они являются однорежимными.

Электромаг­нитный клапан основного топлива (ЭМОТ) служит также исполнительным органом электронного ограничи­теля температуры продуктов сгорания перед СТ. Электронная система воздействует на ЭМОТ при достижении температуры газов уровня настройки (600 °С) канала ограничения. При этом подача напряжения на электромагнит вызывает открытие слива масла из сильфонных полостей приводов дозирующих клапанов и их перемещение в сторону закрытия независимо от воздействия регулятора оборотов. Частота и скважность формируемых электронной системой импульсов, подаваемых на ЭМОТ, зависит от вели­чины превышения фактического значения температуры газов над настроенной.

Ограничитель давления воздуха за КВД является составной частью дозатора газа. При превышении давления воздуха за КВД настроенного значения (1,0 МПа), определяемого затяжкой пружины регулировочным винтом, рычаг ограничителя открывает клапан слива масла из сильфонных полостей приводов клапанов основного топлива, что приводит к падению давления в сильфонах и уменьшению расхода топливного газа.

5.5.5. Управление элементами механизации компрессора

Защиту осевого компрессора от неустойчивой работы (помпажа) при запуске и остановке двигателя осуществляют регулируемый направляющий аппарат первой ступени КВД (РНА) и клапан перепуска воздуха (КПВ) в атмосферу за четвертой ступенью КВД.

Управление РНА и КПВ осуществляется по приведенной скорости вращения вала каскада низкого давления. РНА переводится в рабочее положение "открыт" при достижении валом НД скорости вращения 2500-2800 мин^-1. Клапан перепуска воздуха закрывается при увеличении скорости вала НД до 3400-3700 мин^-1.

Агрегаты управления РНА и КПВ работают фактически не по скорости вращения, а по величине давления масла в командной магистрали системы регулирования. Давление масла определяется положением регулятора оборотов (РО).

Изменение положения РНА осуществляется агрегатом управления АУ (рис. 18), который включает в себя две части - командную и исполнительную.

Рис. 18. Агрегат управления РНА:

1- исполнительная часть; 2- командная часть; 3- распределительный золотник; 4- обратный клапан; 5- регулировочный винт; 6- сервопоршень; 7- рычажно-шатунный механизм

Командная часть состоит из распределительного золотника, который в зависимости от давления масла в командной магистрали открывает подачу масла из магистрали рабочего давления к исполнительной части. Исполнительная часть представляет собой гидравлический сервопоршень, перемещение которого через рычажно-шатунный механизм и рессору передается на механизм перестановки РНА.

Настройка срабатывания командной части зависит от усилия пружин, удерживающих распределительный золотник на нижнем упоре. При этом через каналы золотника открыта подача масла из магистрали рабочего давления к поршню сервомотора, что обеспечивает нахождение РНА в пусковом положении (закрыт). Изменение натяжения внутренней пружины осуществляется регулировочным винтом.

Работа агрегатов управления КПВ аналогична принципу действия агрегатов управления РНА. Конструктивно командная часть АК и исполнительная часть АУП (рис. 19) выполнены раздельно.

Рис.19. Агрегаты управления КПВ:

1- агрегат командный; 2- распределительный золотник; 3 - агрегат управления; 4- рычажно-шатунный механизм; 5- сервопоршень; 6- дренажный клапан; 7- регулировочный винт.

Агрегат командный (АК) управляет агрегатом АУП, который является исполнительным меха­низмом КПВ. Он состоит из распределительного золотника, который в зависимости от давления масла в командной магистрали открывает подачу масла из магистрали рабочего давления к исполнительной части. Агрегат управления (АУП) представляет собой гидравлический сервомотор, перемещение которого через рычажно-шатунный механизм передается на механизм перестановки КПВ.

Настройка срабатывания АК зависит от усилия пружин, удерживающих распределительный золотник на нижнем упоре. При этом через каналы золотника открыта подача масла из магистрали рабочего давления к поршню сервомотора, что обеспечивает нахождение КПВ в пусковом положении (открыт). Изменение натяжения внутренней пружины осуществляется регулировочным винтом.

При срабатывании АК гидравлический импульс поступает также к дренажному клапану (ДК). Клапан закрывается, и с этого момента циркуляция масла по системе регулирования осуществляется по замкнутому контуру.

5.6. Система маслоснабжения регулирования

Система подачи масла включает в себя:

- шестеренчатый нагнетающий насос (НН), приводимый от вала ВД;

- теплообменник (ТО);

- фильтр масла (ФМ);

- клапан постоянного давления (КПД);

- сборник сливов (СС);

- клапан дренажа (ДК).

В качестве рабочего тела в агрегатах системы регулирования используется масло, отбираемое из маслосистемы двигателя после подкачивающего насоса. Контур выполнен по замкнутой схеме.

Масло (рабочего давления) от нагнетающего насоса (НН), пройдя через теплообменник (ТО), в котором оно охлаждается маслом, циркулирующим в системе смазки, подается к агрегатам управления РНА и КПВ. Слив масла из агрегатов управления производится непосредственно на всас нагнетающего насоса.

Через фильтр (ФМ) и клапан постоянного давления (КПД) масло (постоянного давления) подается к дозатору газа. Клапан постоянного давления поддерживает в системе давление 3,5 МПа, перепуская избыток масла на всас насоса НН. При снижении давления масла на входе в дозатор газа до 1,8 МПа срабатывает аварийная сигнализация и двигатель останавливается.

Слив масла из дозатора газа (ДГ), ограничителя оборотов вала СТ (ОГСТ), регулятора оборотов вала НД (РО) и ограничителя оборотов вала ВД (ОГВД) осуществляется в сборник сливов (СС) и дренажный клапан (ДК).

Перед регулятором оборотов (РО) имеется отбор давления масла (командного давления) для управления агрегатами механизации компрессора.

Для функционирования гидромеханической защиты вала СТ имеется отбор масла из магистрали рабочего давления от клапана постоянного давления (КПД). По этой линии масло постоянно циркулирует через рабочую полость распределительного клапана (РПК) и открытый сливной клапан ограничителя оборотов силовой турбины (ОГСТ).

Система заполняется при холодной прокрутке и запуске двигателя давлением за подкачивающим насосом системы смазки при открытом дренажном клапане (ДК). Через него удаляется из полостей агрегатов регулирования пузырьки воздуха. Закрывается ДК при срабатывании агрегатов управления для закрытия клапана перепуска воздуха (КПВ).

Дата добавления: 2015-07-14