Устройство пуска насоса дождевальной машины с приводом от газотурбинного двигателя

 

Изобретение касается орошения сельскохозяйственных культур. Цель изобретения - повышение надежности пуска и снижение эксплуатационных затрат. Устройство пуска центробежного насоса 1 с рабочим колесом 2 содержит всасывающий трубопровод 3 с вакуум-срывным клапаном 4. i (Л со 05 Фиг..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1311671 А 1 (1)4 A01G2509

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3878178/30-15 (22) 02.04.85 (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова (72) А. А. Жестков, Л. И. Бадаев, E. М. Морозов, В. Н. Масло и А. Э. Толпин (53) 631.347 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 826085, кл. А 01 G 25/09,,1980. (54) УСТРОЙСТВО ПУСКА HACOCA

ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ С ПРИВОДОМ ОТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение касается орошения сельскохозяйственных культур. Цель изобретения — повышение надежности пуска и снижение эксплуатационных затрат. Устройство пуска центробежного насоса 1 с рабочим колесом 2 содержит всасывающи и трубопровод 3 с вакуум-срывным клапаном 4.

1311671

Дальнеструйный ствол 5 оснащен запорным клапаном 6. Газотурбинный двигатель (ГД)

7 включает компрессор 8 и газовую турбину 9 высокого давления. В устройство введены автономный источник 12 сжатого воздуха, газовая турбина 13 низкого давления.

Устройство обеспечивает раскручивание ротора ГД с помощью дополнительного электродвигателя-генератора 14 и источника 12 сжатого воздуха с газовой турбиной 13 низкого давления. При выходе ГД на номинальные обороты дополнительный электродвигатель переводится в режим генератора. Турбина 13 низкого давления приводится в дейИзобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур дальнеструйными дождевальными машинами (ДДМ) с приводом насоса от газотурбинного двигателя (ГТД) и может быть применено в мощных дождевальных установках для пожаротушения, пылеподавления и т. д.

Цель изобретения — повышение надежности пуска насоса дождевальной машины с ГТД, а также снижение эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 показана схема устройства для пуска ДДМ; на фиг. 2 — графики температуры за газовой турбиной высокого давления ГТД и мощности, подводимой к ротору

ГТД от автономного источника сжатого газа (воздуха) Nc .r „электродвигателя Л э и электростартеров N собственно ГТД, а также мощности, потребляемой компрессором

Nx ГТД и развиваемой газовой турбиной высокого давления N ГТД, в зависимости от числа оборотов ротора ГТД; на фиг. 3— график подведения мощности к ротору ГТД во времени (/) .

На дальнеструйной дождевальной машине установлены центробежный насос 1 с рабочим колесом 2, всасывающий трубопровод 3 с вакуум-срывным клапаном 4, дальнеструйный ствол 5 с запорным клапаном 6, газотурбинный двигатель 7скомпрессором 8 и газовой турбиной 9 высокого давления, валом 10 ротора ГТД, камерами 1! сгорания. Устройство пуска ДДМ содержит также автономный источник 12 сжатого воздуха, газовую турбину 13 низкого давления, дополнительный электродвигатель-генератор

14, вал-ротор 1 5 ГТД, газовод 16, воздуховод 17 высокого давления, эжектор 18 и 19— входной патрубок ввода атмосферного воздуха в компрессор ГТД.

5 !

О

35 ствие выхлопными газами турбины 9 высокого давления. Клапан 6 закрывается, эжектор 18 отсасывает воздух, и в этот момент производится запуск насоса 1 в работу.

Электродвигатель-генератор 14 может служить собственным источником питания для различных бортовых систем, установленных на дождевальной машине. Во время работы

ГД от компрессора 8 с турбиной 9 высокого давления производится частичный отбор сжатого воздуха для наполнения источника 12 сжатого воздуха. Идет подготовка к очередному запуску дождевальной машины. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Устройство работает следующим образом.

Для устранения значительных нагрузок, возникающих на рабочем колесе 2 при его вращении без воды (в вентиляторном режиме) и передаваемых на вал-ротор 15 ГТД, вначале открывают вакуум-срывной клапан 4 на всасывающем трубопроводе 3 и запорный клапан 6 на дальнеструйном стволе 5, Затем с помощью автономного источника 12 сжатого воздуха через газовую турбину 3 низкого давления и дополнительного электродвигателя 14 осуществляют раскрутку ротора 15 ГТД, например, тЫпа АИ-20 до оборотов, равных 0,17 — 0,18п<»,. Одновременно ротор 15 ГТД раскручивается с помощью собственных стартерных двигателей (например, типа СТГ-12, не показаны). На фиг. 2 штриховкой показана область мощностей, подводимых к ротору 15. Пунктирные линии Ит и Ny показывают характер изменения мощности, развиваемой газовой турбиной 9 высокого давления и потребляемой компрессором 8, для случая раскрутки ротора 15 ГТД только собственными стартерными двигателями.

На 8 — 9-й секунде производят «горячий» запуск ГТД, т. е. включают в работу камеру 11 сгорания (фиг. 3, стрелка А). При этом отработанные газы с турбины высокого давления направляют по газоводу 16 на лопатки газовой турбины 13 низкого давления. При достижении ротором 15 ГТД оборотов, равных 0,41 — 0,46п, „, производят отключение электродвигателя 14, а при выходе ГТД на режим «малого газа» электродвигатель 14 переводят в генераторный режим работы на электросеть ДДМ. Потребителями энергии, вырабатываемой электродвигателемгенератором 14, являк>тся приводы различных бортовых механизмов и устройств ДДМ (лебедки, механизмы разворота дальне1311671 струйного ствола или закачивания горючего из подвозимых к ДДМ цистерн в штатные баки и т. д.).

После выхода ГТД на номинальный режим работы закрывают вакуум-срывной клапан 4 на всасывающем трубопроводе 3 и запорный клапан 6 на дальнеструйном дождевальном стволе 5, направляя при этом выхлопные газы с лопаток газовой турбины 13 низкого давления в эжекторное устройство 18 для создания вакуума в камере центробежного насоса 1. После заполнения насоса 1 и ствола 5 открывают запорный клапан 6. Струя воды из ствола 5 направляется на участок орошения. При отсутствии ветра радиус орошения составляет до 350 м.

Образующийся и ри распаде струи факел дождя представляет собой эллипсовидное облако, диаметр капель дождя которого не превышает диаметра капель при обычном дождевании, например, широкозахватными дождевальными машинами.

На фиг. 3 стрелками показаны моменты основных переключений режимов работы

ДДМ. Начало отсчета соответствует включению стартерных двигателей ГТД, автономного источника сжатого воздуха и дополнительного электродвигателя 14. Точка (стрелка А) на графике n=f(t) соответствует моменту включения топливной системы ГТД: в работу включается камера 11 сгорания.

Точка (стрелка Б) на графике соответствует выходу ГТД на режим «малого газа», а стрелка В показывает момент переключения электродвигателя 14 в генераторный режим работы (линия Мг означает выход электрогенератора 14 на режим генерирования энергии в электросеть ДДМ) .

На фиг. 1 пунктирной линией показан воздуховод 17 высокого давления, с помощью которого при нормальной работе ГТД производят отбор части сжатого воздуха за компрессором 8 для наполнения источника 12 сжатого воздуха, подготавливая его к моменту следующего запуска ГТД.

Входной патрубок газовой турбины 13 низкого давления выполнен в виде эжектора, активное сопло которого гидравлически соединено с автономным источником 12 сжатого воздуха, а пассивное — с выхлопным соплом ГТД. Такая конструкция позволяет при включении автономного источника 12 создать некоторое разряжение в газоводе 16, т. е. тем самым увеличить перепад давления на газовой турбине 9 высокого давления.

Это увеличивает мощность газовой турбины 9, увеличивает Nu>S. (фиг. 2), а следовательно, способствует стабильности пуска

ДДМ.

Использование энергии отработанных

ГТД газов составляет порядка 3,3 — 3,41Я

5 l0

25

Формула изобретения

45 от начальной мощности ГТД. Это означает, что при мощности ГТД, равной 3000 л. с. (например, для ГТД типа авиадвигателя

АИ-18), на газовую турбину 13 низкого давления подается мощность порядка 100 л. с.

Этого вполне достаточно для вращения ротора электрогенератора 14 без отбора мощности у ГТД.

В тех случаях, когда надобность в электрогенераторе отсутствует, между электрогенератором 14 и газовой турбиной 13 низкого давления может быть установлена обгонная муфта для отключения электрогенератора 14 от вала-ротора 15 ГТД.

В случаях, когда автономный источник.!2, газовая турбина !3 и электродвигатель 14 используются только для пуска ДДМ, обгонная муфта может быть установлена на валу между газовой турбиной 13 и рабочим колесом 2 насоса 1. При этом отработанные газы от турбины 9 высокого давления могут быть использованы для получения электроэнергии от генератора 14, ротор которого вращается турбиной 13 низкого давления.

Предлагаемое устройство пуска насоса

ДДМ обеспечивает надежный пуск ДДМ, повышает КПД машины и дает возможность экономить горючее при запусках ДДМ.

l. Устройство пуска насоса дождевальной машины с приводом от газотурбинного двигателя, включающее всасывающий трубопровод с вакуум-срывным клапаном, запорный клапан на стволе дождевального аппарата, эжектор и электропривод вала ротора газотурбинного двигателя, установленного на одном валу с рабочим колесом насоса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежносги пуска, устройство снабжено автономным источником сжатого воздуха и газовой турбиной низкого давления, установленной на одном валу с электроприводом и соединенной выхлопным патрубком с эжектором, пассивным соплом— с выхлопным соплом газотурбинного двигателя и активным соплом — с автономным источником сжатого воздуха.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выход компрессора газотурбинного двигателя соединен с автономным источником сжатого воздуха.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью снижения затрат на эксплуатацию, электропривод выполнен в виде аккумуляторов и электродвигателя с возможностью подключения последнего в генераторном режиме.

1311671 оп ом /7МаКС лр7аКс М./

fL

Фиг Z

Составитель Г. Параев

Редактор О. Бугпр Техред И. Верее Корректор Л. Зимокосов

Заказ 1833)2 Тираж 630 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- — 35, Ра1 шская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие. г. Ужгород, ул. Проектная, 4