Пособие по конструкции масляных систем ГТД. Учебное пособие конструкция масляных систем авиационных двигателей

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы

«Состав и принцип действия систем,

обслуживающих ГТД ВК-1 и ГТД 3Ф»

по учебной дисциплине

«Судовые энергетические установки,

главные и вспомогательные»

для студентов направления 6.0922 – Электромеханика

всех форм обучения

Севастополь

УДК 629.12.03

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2 «Состав и принцип действия систем, обслуживающих ГТД ВК-1 и ГТД 3Ф» по дисциплине «Судовые энергетические установки, главные и вспомогательные» для студентов направления 6.0922 «Электромеханика» специальности 7.0922.01 «Электрические системы и комплексы транспортных средств» всех форм обучения / Сост. Г.В. Горобец - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2012. – 14 с.

Целью методических указаний является оказание помощи студентам в подготовке к выполнению лабораторной работы по изучению устройства, конструкции и эксплуатации турбогенераторов судовых энергетических установок.

Методические указания утверждены на заседании кафедры энергоустановок морских судов и сооружений, протокол № 6 от 25.01.11 г.

Рецензент:

Харченко А.А., канд. техн.наук, доц. каф. ЭМСС

Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1. Общие сведения…..…………………………………………………….
1.1. Топливные системы СЭУ…………………………………………….
1.2. Масляные системы СЭУ………………………………….…………..
1.3. Системы охлаждения СЭУ………………………………..………….
1.4. Система суфлирования ГТД………………………………………….
1.5. Система запуска и контроля ГТД.………………………………….
2. Лабораторная работа «Состав и принцип действия систем, обслуживающих ГТД ВК-1, ГТД-3Ф»………....................................
2.1. Цель работы……………………………………………………………
2.2. Краткое описание двигателя ВК-1, его элементов………………….
2.3. Состав систем обеспечивающих работу ГТД ВК-1………………...
2.4. Описание систем двигателя ГТД 3-Ф……………………………….
2.5. Оформление отчета…………………………………………………..
2.6. Контрольные вопросы………………………………………………..

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Системой СЭУ называется совокупность специализированных трубопроводов с механизмами, аппаратами, устройствами и приборами, предназначенными для выполнения определенных функций, обеспечивающих нормальную эксплуатацию СЭУ. Иногда ее называют механической системой (в отличие от общесудовой).

В общем случае в состав системы входят трубопроводы (трубы, фасонные части, арматура, соединения, компенсаторы), аппараты (очистные, теплообменные, различного назначения), устройства, емкости (цистерны, баки, баллоны, ящики) и приборы (манометры, вакуумметры, термометры, расходомеры).

К очистным аппаратам относятся фильтры грубой и тонкой очистки, фильтрационные установки, центробежные и статические сепараторы, отделители. Теплообменные аппараты по назначению подразделяются на подогреватели, охладители, испарители и конденсаторы.

К аппаратам различного назначения относятся глушители шума на входе в двигатели и механизмы и выходе из них, искрогасители выпускных газов судовых двигателей и гомогенизаторы.

В конкретную систему может входить только часть перечисленного оборудования.

Системы СЭУ классифицируют по назначению (а значит, и по рабочей среде): топливные, масляные, водяного охлаждения (забортной и пресной водой), воздушно-газовые (подвода воздуха для горения топлива, сжатого воздуха, газовыпуска, дымоходы судовых котлов), конденсатно-питательные и паровые. Паровая система, например, включает в себя ряд трубопроводов: главного, отработавшего и вспомогательного пара, продувания котлов, уплотнения и отсоса пара и др. Системы одного наименования могут отличаться по составу, если они предназначены для обслуживания различных двигателей.

Топливные системы СЭУ

Топливные системы предназначены для приема, хранения, перекачивания, очистки, подогрева и подачи топлива к двигателям и котлам, а также для передачи топлива на берег или на другие суда.

В связи с обширностью выполняемых функций топливная система подразделяют на ряд самостоятельных систем (трубопроводов). Кроме того, часто в СЭУ используют несколько сортов топлива и в этом случае предусматривают самостоятельные трубопроводы для каждого из видов топлива, например дизельного, тяжелого, котельного. Все это усложняет систему.

Топливная система ГТД предназначена для выполнения следующих функций:

Подачи топлива к форсункам камеры сгорания на всех режимах работы ГТД;

Обеспечения автоматического запуска;

Поддержания заданного расхода топлива на режиме;

Изменения подачи топлива в соответствии с заданным режимом работы;

Обеспечения нормальной, экстренной и аварийной остановки двигателя.

Многие ГТД имеют две параллельные топливные системы: пусковую и основную.

Масляные системы СЭУ

Системы смазки предназначены для приема, хранения, перекачивания, очистки и подачи масла к местам охлаждения и смазки трущихся деталей механизмов, а также для передачи его на другие суда и на берег. В зависимости от основного назначения различают масляные трубопроводы приемоперекачивающий, циркуляционной системы смазки, сепарирования масла, дренажный, подогрева масла. Циркуляционные системы смазки подразделяют, в свою очередь, на напорную, гравитационную и напорно-гравитационную.

Кроме замкнутых циркуляционных применяют системы линейного типа, в которых масло подается только к объектам смазки и обратно в систему не возвращается (смазка поверхностей цилиндров ДВС и компрессоров).

Масляная система ГТД служит для смазки подшипников турбомашин и зубчатых передачи и отвода тепла от них. Технические требования к маслу для судовых ГТД устанавливают ГОСТы. Для подшипников качения двигателя применяют маловязкое, термостабильное масло, а для зубчатых передач и подшипников редукторов – масло с кинематической вязкостью (при 50 0 С) 20…48 сСт. Расход масла при работе ГТД составляет (0,1…0,2)10 -3 кг/(кВт×ч).

Системы охлаждения СЭУ

Предназначены для отвода теплоты от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах.

Объектами охлаждения в СДУ являются:

Втулки и крышки цилиндров, выпускные коллекторы и клапаны главных двигателей (ГД) и дизель-генераторов(ДГ), поршни и форсунки ГД, а иногда и ДГ;

Рабочие цилиндры воздушных компрессоров;

Подшипники судового валопровода;

Циркуляционное масло ГД и ДГ, редукторов главных передач;

Пресная вода, используемая в качестве промежуточного теплоносителя в ГД и ДГ;

Наддувочный воздух ГД и ДГ;

Воздух на выходе из цилиндра низкого давления воздушных компрессоров при двухступенчатом сжатии.

В случае применения главных электрических передач к перечисленным выше объектам охлаждения следует добавить и обмотки гребных электродвигателей и главных дизель-генераторов.

Рабочими средами в СДУ бывают: забортная и пресная вода, масло, топливо и воздух.

Система суфлирования ГТД

При снижении давления воздуха в системе подпора уплотнений (что возможно при малых мощностях ГТД) масло будет проникать в проточную часть и там сгорать. Это можно обнаружить по увеличению расхода масла. При увеличении давления воздуха в системе подподра возрастает пропуск воздуха в масляные полости, что приводит к обильному образованию масловоздушной смеси. Масло, которое поступает на воздухоотделительные центрифуги системы суфлирования, содержит 30…60% воздуха. Это приводит к вспениванию масла и ухудшению работы масляной системы. Попадание вспененного масла на подшипники (особенно подшипники скольжения) создает неблагоприятные условия для образования необходимого масляного клина и ухудшает теплоотдачу охлаждаемых поверхностей.

Система суфлирования предназначена для отбора масловоздушной смеси из масляных полостей, отделения масла от воздуха и последующего возвращения масла в систему, а воздуха – в атмосферу.

В состав системы входят:

Трубопроводы, соединяющие масляные полости подшипников с осадительной емкостью;

Осадительная емкость (бак), где происходит выделение капель масла из смеси и осаждение их на стенках. В качестве осадительной емкости используют сливной бак масляной системы и внутренние полости входных устройств компрессора ГТД;

Маслоотделительные сепараторы (центрифуги или суфлеры) центробежного или ротационного принципа действия, которые завершают процесс разделения масловоздушной смеси на составные части. Суфлеры приводятся от вала турбокомпрессора через коробку передач и имеют крыльчатку, которая создает разрежение на всасывании. Благодаря этому масловоздушная смесь поступает в корпус центрифуги, где капли масла отбрасываются к периферии и по стенкам корпуса стекают к трубе слива. Воздух по оси центрифуги выводится в атмосферу.

Центробежные суфлеры имеют ряд недостатков: скорость прохождения масла через ротор слишком велика, чтобы обеспечить осаждение мелких частиц; необходимость дополнительного привода и некоторые другие. Недостаточная их эффективность вызывает загрязнение окружающей среды и ведет к безвозвратным потерям масла, а расход (безвозвратные потери) масла является одной из важных эксплуатационных характеристик ГТД.

Для уменьшения безвозвратных потерь масла путем отделения и возвращения его в маслосистему, что диктуется как экологическими, так и ресурсосберегающими аспектами, в ГТД последних поколений начали использовать статические (бесприводные) струйные суфлеры. В принцип работы таких суфлеров заложен физический процесс: укрупнение капель масла, находящихся в суфлируемом воздухе и отделение их от воздуха. Потери масел при этом снижаются более чем в два раза; повышается надежность двигателя; снижаются выбросы масляного аэрозоля в окружающую среду. Степень очистки в статических суфлерах составляет 99,99%.

Преимущества: высокая эффективность очистки, высокая надежность, простота конструкции.

Система запуска и контроля ГТД

Системы запуска бывают электрические, с турбокомпрессорным стартером, воздушным турбостартером и др. Чаще применяют электрическую как наиболее простую в управлении, с высокой степенью автоматизации, надежную и удобную в обслуживании. В состав электрической системы запуска входят:

Источник электрической энергии (аккумуляторные батареи или судовые генераторы);

Программный механизм;

Исполнительные механизмы систем автоматического запуска;

Электродвигатель(стартер);

Агрегат для подачи и воспламенения топлива в камере сгорания (агрегаты могут объединяться в автономную пусковую систему или быть в составе совмещенной топливной системы ГТД);

Устройства автоматического регулирования параметров и защиты ГТД при запуске (обеспечивают устойчивую работу компрессоров и предотвращают аварийные ситуации воздействием на антипомпажные устройства компрессора и на подачу топлива в камеру сгорания);

Устройства для обеспечения устойчивой работы ГТД при запуске;

Пуль управления и запуска.

2. Лабораторная работа
«Состав и ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ систем,

обслуживающих ГТД ВК-1 И ГТД-3Ф»

Цель работы

Приобретение практических знаний при изучении систем, обслуживающих работу газотурбинных двигателей. Работа выполняется на ГТД ВК-1 и ГТД -3Ф.

Здравствуйте, дорогие друзья!

Если вы регулярно читаете мой блог, то наверное помните, что некоторое время назад я публиковал результаты своих опытов по разным способам достижения целей – эксперименты с бегом. История эта получила неожиданное продолжение. Знаете, как в пословице: одно хорошее начинание следом за собой ведёт другое. Так и у меня произошло – моя философия, заключающаяся в “отрешении” от целей и концентрации на конкретных действиях получила подтверждение в виде системы GTD – Getting Things Done (доведение дел до завершения). Автор методики Дэвид Аллен подробно описал её в своей книге “Как привести дела в порядок”. Что это за система, я расскажу ниже, а пока давайте порассуждаем, почему человек часто не добивается целей. Все проблемы, по которым мы не достигаем, чего хотим, можно свести всего к двум проблемам:

• мы не знаем что делать, для реализации цели
• мы знаем что делать, но не доводим дела до завершения.

Как решить первую проблему? Нужны идеи. Где взять идеи и как их сгенерировать? Как притянуть идею? Ну во-первых, для того, чтобы поместить что-то (в нашем случае идею) куда-то (в нашем случае голова), там должно быть место. То есть “оперативная память” должна периодически очищаться, чтобы туда могла войти новая идея. Для того чтобы очистить “оперативную память” необходимо информацию выгружать на внешний носитель. Тогда освобождается место для новых идей. Поэтому необходимо вести записи всех дел, идей и мыслей, которые приходят в голову.

Во-вторых, очень важно, чтобы во время работы над каким-то “действием” в нашей голове были только мысли по поводу этого “действия”. И мы не думали бы о том, что ребенка надо забрать из школы, вечером зайти к родителям, а через два часа нам должен позвонить партнер по бизнесу. Но и забыть про эти дела нельзя. Значить эти дела должны быть в непосредственной близости и мы в любой момент могли к ним обратиться, но с другой стороны, они не должны быть в нашей голове, а должны быть вынесены на внешний “хранитель информации”. В классической системе GTD таким хранилищем являются корзина и папки. В моем случае – это блокнот Evernote и программа Doitim. Более подробно об организации всей системы я расскажу в одном из своих следующих постов или даже скорей всего в нескольких постах.

Итак, первую проблему можно решить периодически опустошая “голову” “выписыванием” на бумагу или в doc. файл мыслей, идей, дел. Выписыванием, не в смысле вырисовыванием букв, а в смысле “выливанием”, очищением. 🙂 А затем уже последующей обработкой информации. Таким образом мы создаем постоянный поток. Мысли приходят, мы их записываем, новые приходят – мы их опять записываем, организуем по системе и так далее. Рано или поздно из большого количества случайных мыслей рождаются ценные идеи. Идеи обрабатываются, трансформируются в конкретные действия, а затем уже, выполняя конкретные действия, мы добиваемся целей. Ведение блога в этом деле, кстати, тоже играет не последнюю роль…

Кстати, помню раньше анекдот такой был:

Бабушка говорит своему внуку лётчику-истребителю:

Ты, внучок, летай потише, да пониже.

Не знала старушка, что у лётчиков — чем быстрей и выше, тем эффективней и безопасней.

В жизни так же: чем масштабнее ваше мышление, чем глобальнее ваши проекты, тем больше шансов не успех.

Конечно, всю философию системы трудно уместить в размер поста, да это и не нужно. Кто захочет ближе с ней познакомиться и “попробовать на вкус”, может прочитать книгу Дэвида Аллена “Как привести дела в порядок”.

А в следующей статье инструменты для GTD я расскажу о том, как ей пользоваться и какие сервисы позволяют реализовать GTD в жизни.

Следите за новостями блога.

Быстрый прогрев масла при запуске двигателя (в течение регламентированного времени до выхода на максимальный режим);

Запас масла в маслобаке, достаточный и для возвращения самолета в обратный рейс;

Отсутствие возможности перетекания масла из маслобака в двигатель при длительной стоянке;

Возможность полного слива масла из двигателя (например, в случае необходимости замены масла).

При этом агрегаты масляной системы должны иметь минимально возможную массу и должны быть компактно размещены на двигателе.

Систематизированный комплекс обязательных требований, предъявляемых к масляным системам авиационных ГТД, приведен в отраслевом стандарте на разработку таких систем . В нём содержатся следующие основные требования, относящиеся к:

Функциональному назначению, принципиальной схеме и компоновке системы,

Выбору сорта масла, обеспечивающего работоспособность двигателя,

Запасу масла в маслобаке, величине прокачки масла через узлы двигателя , ограничению допустимой величины безвозвратных потерь масла,

Тепловому состоянию масла, включающему ограничение допустимой величины теплоотдачи от двигателя в масло и осуществление его эффективного охлаждения),

Чистоте внутренних полостей двигателя, омываемых маслом,

Обеспечению надёжности системы,

Системе суфлирования масляных полостей двигателя,

Контролепригодности состояния системы (уровня заявленных её параметров и сигнализации о достижении ими критического значения, степени загрязнения масляных фильтров, состояния смазываемых узлов трения, работоспособности подвижных уплотнений масляных полостей),

Удобству технического обслуживания системы и её агрегатов.

Кроме того, в указанном стандарте оговорены требования к основным видам испытаний масляной системы, которые должны быть проведены на опытном двигателе (до предъявления его на Государственные испытания) в стендовых условиях, на летающей лаборатории и при установке двигателя на самолёт.

Наш читатель Олег Бондаренко делится своей проверенной годами GTD-системой организации дел и всей жизни. Не секрет, что мы знаем про GTD и подобные механики почти все, но редко долго способны ими пользоваться. Уверены, что история успеха на этой ниве вам будет интересна.

Входящие задачи, идеи, мысли делю следующим образом:

• Что можно спихнуть сразу на другого исполнителя, сразу спихиваю. Добавляю задачу-напоминалку «Проверить исполнение».
• Что можно сделать прямо сейчас за 5-15 мин. Сажусь и делаю.
• Что требует большего времени или не может быть исполнено прямо сейчас. Сюда же относятся задачи-напоминалки типа «Проверить состояние проекта ХХХ». Сразу вбиваю в список задач на телефоне или Google Tasks — все синхронизируется.
• Что интересно и может быть перспективно. Скидываю кучей в Evernote. Примерно раз в неделю пересматриваю, сортирую по блокнотам. Что-то вырастает в задачи.

Подробнее по 3-му пункту.

Для успешного ведения списка задач необходима жесткая формализация, минимизация затрат по управлению и получению данных. Достигается это следующим образом.

Каждая задача имеет структурированное наименование вида: Проект | Объект | Действие

Проект – это крупная группировка задач, сокращенный код типа ДОМ, ОФИС, КЛИЕНТ1, … По каждому Проекту должно быть в среднем 1-10 задач. Если задач по Проекту стабильно больше, выделяю часть в дополнительный Проект. Таким образом, группировка задач всегда одноуровневая. Как показала практика, более наглядная группировка задач в виде многоуровневого дерева на самом деле излишне трудоемка и снижает мотивацию по эффективному пользованию системой.

Поиск задач по Проекту выполняется базовыми функциями: поиском или сортировкой – мой любимый способ.

Объект – это предмет или человек, над которым необходимо произвести действие. Здесь все просто.

Действие – элементарное действие, которое необходимо совершить над Объектом.

Другой наиважнейший момент: каждая задача содержит дату исполнения . Если вы не уверены на счет срока задачи, ставьте текущую. Если вы поставите текущую дату и ни чего больше не предпримете, завтра задача будет в списке просроченных и вам придется принять по ней решение. Например, убрать в заметки о жизни.

Иногда по некоему Проекту вырисовывается список задач, сроки и последовательность исполнения которых на данный момент не ясны. В этом случае завожу общую задачу вида: Проект Задачи. В комментариях перечисляю список задач. Со временем ситуация становится яснее, что-то вычеркивается, что-то исполняется, что-то вырастает в отдельную задачу. В любом случае, даже по такой групповой записи я определяю дату – когда необходимо к ней обратиться и провести ревизию.

И последнее. На моей практике примерно 50% задач не исполняются (или не могут быть исполнены) на выбранную дату. Многое зависит не от меня. Задачи типа «Проект состояние проверить» вообще являются длительными и требующими периодического внимания. Что-то уточняется и дополняется. Такие задачи постоянно переносятся на более поздние даты. Это нормально (в этом, кстати, огромный плюс электронных органайзеров). Ручной труд по переносу сроков полезен и в том смысле, что, бывает, наталкивает на важные мысли.