Пусковая топливная система корабельных газотурбинных двигателей

 

Пусковая топливная система корабельного газотурбинного двигателя состоит из топливного фильтра двигателя, запорного устройства пускового топлива, корпуса и форсунки воспламенителя и трубопровода, соединяющего трубопровод за топливным фильтром двигателя с воспламенителем. Запорное устройство пускового топлива выполнено в виде клапана. Пусковая топливная система снабжена дросселем. Воспламенитель снабжен фильтром и свечой. Перед фильтром воспламенителя установлен штуцер, соединенный трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой. Изобретение позволяет повысить надежность работы пусковой топливной системы за счет улучшения качества предпусковой подготовки систем двигателя к запуску и снизить количество выбрасываемого в атмосферу через проточную часть двигателя несгораемого топлива за счет уменьшения количества несостоявшихся запусков. 1 ил.

Изобретение относится к области корабельных энергетических установок, в частности к устройству пусковой топливной системы газотурбинного двигателя (ГТД).

Наиболее распространена пусковая топливная система, обеспечивающая воспламенение основного топлива в жаровых трубах камеры сгорания двигателя с помощью пусковых топливных блоков. При запуске ГТД первыми в работу включаются топливоподкачивающий насос и пусковой топливный насос, тем самым, обеспечивая подачу топлива к пусковым блокам, на свечи которых подается высокое напряжение. Одновременно стартеры начинают вращать ротор турбокомпрессорного блока. После замыкания контактов на включение стоп-крана, топливо от насоса-регулятора поступает к автоматическому распределителю топлива, распределительный клапан которого направляет топливо первоначально в первый канал рабочих форсунок. Горение топлива в пусковых блоках камеры сгорания обеспечивает воспламенение основного топлива, после чего через пламяперебрасывающие патрубки происходит зажигание топлива во всех жаровых трубах. Пусковая топливная система, выполнив свою функцию, автоматически отключается [1]. Надежная работа элементов пусковой топливной системы ГТД определяет надежность запуска двигателя. Недостатком рассмотренной системы является прямая зависимость надежности запуска от состояния элементов. Так, при отказе одного из элементов системы - пусковой топливный насос, пусковой блок, свеча зажигания, не начнется горение пускового и не произойдет воспламенение основного топлива в камерах горения. В свою очередь отказ запуска приводит к сливу в дренажную емкость и выносу через газоотвод двигателя до 7-10 кг топлива, т. к. при раскрутке стартерами турбокомпрессорного блока через первый канал рабочих форсунок в камеры сгорания поступает рабочее топливо. Повторный запуск ГТД возможен после полной остановки турбокомпрессорного блока и устранения отказа.

Известна пусковая топливная система корабельного ГТД, выбранная в качестве прототипа, содержащая топливный фильтр двигателя, запорное устройство пускового топлива, корпус и форсунку воспламенителя, и трубопровод, соединяющий трубопровод за топливным фильтром двигателя с воспламенителем. При наличии давления за топливным фильтром при открытии пускового клапана топливо через фильтр проходит через форсунку и распылитель в корпус воспламенителя и воспламеняется с помощью свечи. После отключения клапана и запуска ГТД через дроссель остатки топлива в воспламенителе давлением воздуха камеры сгорания выбрасываются в газоотвод.

Недостатком указанной конструкции является сложность предпускового контроля состояния элементов системы и, в частности, чистоты фильтра воспламенителя, распылителя форсунки, дросселя воспламенителя. Засорение дросселя приводит к скапливанию топлива в воспламенителе и закоксовыванию распылителя форсунки в процессе работы двигателя. При низких температурах воздуха в топливе может начаться процесс выпадения парафинов, и при наличии в воспламенителе остатков топлива парафины приводят к загрязнению фильтра воспламенителя. Во время запуска при открытии клапана пускового топлива топливо не сможет пройти через фильтр, форсунку и распылитель в корпус воспламенителя, не произойдет его воспламенение и, как следствие, не произойдет поджигание топлива в жаровых трубах через пламяперебрасывающие патрубки. Для устранения отказа запуска необходимо разбирать фильтр воспламенителя и прочищать.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы пусковой топливной системы за счет улучшения качества предпусковой подготовки систем двигателя к запуску, снижение количества выбрасываемого в атмосферу через проточную часть двигателя несгораемого топлива за счет уменьшения количества несостоявшихся запусков.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование пусковой системы судовых газотурбинных двигателей.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известной схеме пусковой топливной системы, включающей топливный фильтр, клапан пускового топлива, дроссель, а также корпус, фильтр, форсунку, распылитель, свечи воспламенителя и трубопровод, соединяющий трубопровод за топливным фильтром с воспламенителем, перед фильтром воспламенителя установлен штуцер, соединенный трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая пусковая топливная система корабельного ГТД отличается за счет штуцера, соединенного трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

На чертеже представлена пусковая топливная система ГТД, где: 1 - топливный трубопровод, 2 - фильтр двигателя, 3 - клапан пускового топлива, 4 - корпус воспламенителя, 5 - штуцер, 6 - фильтр, 7 - форсунка, 8 - распылитель, 9 - воздушный (паровой) трубопровод,
10 - обратный клапан,
11 - запорный клапан,
12 - свеча,
13 - дроссель.

Заявляемое техническое решение содержит топливный трубопровод 1 для подвода топлива от топливоподкачиваюшего насоса двигателя к насосу-регулятору ГТД и пусковой топливной системе; фильтр 2 для механической очистки рабочего топлива; клапан пускового топлива 3 для подачи топлива в пусковую систему при запуске; корпус 4 воспламенителя для образования топливовоздушной пусковой смеси и последующего ее воспламенения; штуцер 5 для подвода воздуха (пара); фильтр 6 для механической очистки топлива пусковой топливной системы; форсунку 7 для подвода топлива в корпус воспламенителя; распылитель 8 для образования струи распыленного топлива; воздушный (паровой) 9 трубопровод для подвода воздуха (пара) к воспламенителю; обратный клапан 10 для предотвращения попадания топлива в воздушный (паровой) трубопровод; запорный клапан 11 для подачи воздуха (пара) в воспламенитель; свечу 12 для поджигания струи распыленного топлива в воспламенителе; дроссель 13 для удаления остатков топлива из воспламенителя после запуска двигателя.

Пусковая топливная система работает следующим образом:
Перед запуском двигателя на 3-5 с открывается запорный клапан 11 и воздух (пар) от корабельной воздушной (паровой) системы по трубопроводу 9 через невозвратный клапан 10, штуцер 5 поступает в воспламенитель. При проходе воздуха (пара) через фильтр 6, форсунку 7, распылитель 8, дроссель 13 происходит очистка фильтрующих поверхностей в фильтре 6, топливных каналов в фильтре 6, форсунке 7, распылителе 8 и дросселе 13. Во время запуска запорный клапан 11 закрыт и от топливоподкачивающего насоса двигателя по трубопроводу 1 топливо через фильтр двигателя 2 поступает к клапану пускового топлива 3. При открытии клапана топливо через фильтр 6, форсунку 7 и распылитель 8 поступает в корпус воспламенителя 4, где воспламеняется с помощью свечи 12. При закрытии клапана пускового топлива 3 остатки топлива из воспламенителя удаляются в газоотвод двигателя через дроссель 13 при работе двигателя. Обратный клапан 10 не позволяет топливу попасть в воздушный трубопровод.

Использование в пусковой топливной системе ГТД перед фильтром 6 воспламенителя штуцера 5, соединенного трубопроводом 9 с обратным клапаном 10 через запорный клапан 11 с корабельной воздушной или паровой системой, позволит повысить надежность работы пусковой топливной системы за счет улучшения качества предпусковой подготовки систем двигателя к запуску, снизить количество выбрасываемого в атмосферу через проточную часть двигателя несгораемого топлива за счет уменьшения количества несостоявшихся запусков.

Источники информации
1. Л.С. Венцюлис и др. "Турбинист флота", Справочник, М., Военное издательство, 1988 (с. 66, 73).

2. Маслов Л.М. Судовые газотурбинные установки, Ленинград, Судостроение, 1973, с.320, рис.116.

3. Учебник машиниста газотурбиниста под общей редакцией Б.В. Реброва, Военное издательство МО СССР, М., 1980 (с. 111, 130).

Формула изобретения

Пусковая топливная система газотурбинного двигателя, состоящая из топливного фильтра двигателя, запорного устройства пускового топлива, а также корпуса и форсунки воспламенителя и трубопровода, соединяющего трубопровод за топливным фильтром двигателя с воспламенителем, отличающаяся тем, что запорное устройство пускового топлива выполнено в виде клапана, пусковая топливная система снабжена дросселем, воспламенитель снабжен фильтром и свечой, а перед фильтром воспламенителя установлен штуцер, соединенный трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой.

РИСУНКИ

Рисунок 1