Конструктивная проработка элементов газотурбинного двигателя

2.1 Конструктивная проработка элементов газотурбинного двигателя

Двигатель состоит из газогенератора и турбины силовой. Газогенератор состоит из компрессора низкого давления, компрессора высокого давления, камеры сгорания, турбины низкого давления, турбины высокого давления, коробок приводов, систем и агрегатов, обслуживающих двигатель.

Компрессоры низкого и высокого давления приводятся во вращение соответственно турбинами низкого и высокого давления.

КНД и КВД и приводящие их во вращение турбины образуют два кинематически между собой не связанных, контура: контур низкого давления и контур высокого давления, которые вращаются с различными частотами вращения на любом из режимов работы двигателя.

Работа двигателя

Принцип работы двигателя заключается в следующем: воздух через входное устройство засасывается КНД, сжимается в нем и проходя через переходник, предназначенный для плавного подвода воздуха, поступает в КВД, где происходит дальнейшее сжатие воздуха до требуемых параметров. Из компрессора высокого давления сжатый воздух поступает в КС, где частично участвует в процессе сжигания природного газа, частично охлаждает жаровые трубы КС и смешиваясь с продуктами сгорания, образует газовоздушную смесь (газ требуемой температуры), энергия которой используется в турбинах двигателя, где происходит преобразование тепловой энергии горячих газов в механическую работу по приводу компрессоров и вращению генератора.

Компрессоры

Компрессор низкого давления предназначен для сжатия атмосферного воздуха и подачи его в компрессор высокого давления.

Компрессор низкого давления – осевой девятиступенчатый состоит из следующих сборочных единиц: обтекателя наружного, обтекателя внутреннего, проставки, конуса несущего, корпуса переднего, корпуса КНД, ротора КНД, установленного на передней и задней опорах.

Корпус передний компрессора предназначен для размещения опоры передней ротора КНД, входного направляющего аппарата (ВНА), нижней и верхней коробок приводов.

На наружной стенке переднего корпуса установлены штуцеры замера статистического давления воздуха в проточной части переднего корпуса и приварены бобышки для крепления двигателя.

Для смазки и охлаждения подшипника передней опоры ротора КНД масло подводится из корпуса привода через трубку подвода масла к коллектору и форсункам.

Для смазки и охлаждения шарикового подшипника вертикальной шестерни, шестерен и шлицев горизонтальной шестерни масло из корпуса привода подается в трубу подвода масла.

Входной направляющий аппарат (ВНА) предназначен для обеспечения подачи воздуха под необходимым углом на первую ступень рабочих лопаток ротора КНД с целью улучшения работы компрессора на пусковом и номинальном режимах.

В районе рабочих лопаток седьмой ступени в корпусе КНД выполнены резьбовые отверстия, закрытые заглушками. Отверстия используются при монтаже, а также для заземления ротора при проведении сварочных работ на объекте.

Ротор КНД предназначен для превращения кинетической энергии, полученной от вращения ТНД в энергию потока воздуха, проходящего через компрессор.

Ротор КНД – барабанно-дисковой конструкции, состоит из дисков с рабочими лопатками, цапфы-диска, цапфы задней ротора.

Ротор КНД установлен на двух опорах. В опоре передней ротора КНД расположен шариковый радиально-упорный подшипник, в опоре задней ротора КНД радиально-роликовый подшипник. Передняя опора установлена в переднем корпусе, задняя – в корпусе переходника.

Передача крутящего момента от ТНД к КНД осуществляется с помощью шлицевого соединения вала ТНД и цапфы задней ротора КНД.

Компрессор высокого давления предназначен для сжатия воздуха, поступающего из компрессора низкого давления и подачи его через задний корпус в камеру сгорания. КВД имеет десять ступеней и барабанно-дисковую конструкцию. На входе, в переходнике, расположен входной фиксированный направляющий аппарат, на выходе - сдвоенный спрямляющий. За пятой ступенью КВД предусмотрен отбор воздуха на охлаждение ТНД. Для охлаждения ТВД воздух отбирается из-за последней ступени КВД. Ротор КВД расположен на двух опорах: передняя опора с опорно-упорным шариковым подшипником расположена в переднике и имеет упруго-масляный демпфер, задняя опора с опорным роликовым подшипником расположена в заднем корпусе. Диски ступеней сварные. Рабочие лопатки КВД закреплены в дисках с помощью замков типа «ласточкин хвост». Осевая фиксация лопаток осуществляется пластинчатыми замками, концы которых отгибаются на торцы хвостовиков лопаток.

Корпус КВД представляет собой обечайку, имеющую горизонтальный разъем. К среднему фланцу корпуса крепится силовой корпус, к заднему – задний корпус.

Спрямляющие аппараты предназначены для поступенчатого сжатия воздуха и направления его на рабочие лопатки ротора под определенным углом.

Ротор турбокомпрессора высокого давления предназначен для преобразования механической энергии, полученной от ТВД, в кинетическую энергию воздушного потока, проходящего по тракту компрессора. Конструктивно ротор ТКВД объединяет роторы КВД и ТВД.

Передача крутящего момента от ротора ТВД к ротору КВД осуществляется через шлицевое соединение, образуемое шлицами деталей цапфы задней и ротора ТВД.

Для разделения масляных и воздушных полостей предусмотрены комбинированные контактно-лабиринтные уплотнения.

Контактное уплотнение состоит из втулки, уплотнительного графитового кольца.

Камера сгорания

Камера сгорания предназначена для сжигания топлива с целью получения газовоздушной смеси, тепловая энергия которой используется в газотурбинных двигателях.

Камера сгорания – противоточная трубчато-кольцевого типа, состоит из: коллектора, трубок подводящих, труб жаровых (16 шт), воспламенителей, клапанов и кожуха.