Устройство пуска насоса дождевальной машины с приводом от газотурбинного двигателя Советский патент 1987 года по МПК A01G25/09 

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 дей1

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур дальнеструйными дождевальными м ашинами (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) . Ус.ж..г ., электродвигателя Л эл и электростартеров Л/ст собственно ГТД, а также мощности, потребляемой компрессором /Vx 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 7 с компрессором 8 и газовой турбиной 9 высокого давления, валом 10 ротора ГТД, камерами П сгорания. Устройство пуска ДДМ содержит также автономный источник 12 сжатого воздуха, газовую турбину 13 низкого давления, дополнительный электродвигатель-генератор 14, вал-ротор 15 ГТД, газовод 16, воздуховод 17 высокого давления, эжектор 18 и 19 - входной патрубок ввода атмосферного воздуха в компрессор ГТД.

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 3. 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 13 низкого давления и дополнительного электродвигателя 14 осуществляют раскрутку ротора 15 ГТД, например, ти па АИ-20 до оборотов, равных 0,17-0,. Одновременно ротор 15 ГТД раскручивается с по5 мощью собственных стартерных двигателей (например, типа СТГ-12, не показаны). На фиг. 2 штриховкой показана область мощностей, подводимых к ротору 15. Пунктирные линии /VT и ./VK показывают характер изменения мощности, развиваемой газовой тур0 биной 9 высокого давления и потребляемой компрессором 8, для случая раскрутки ротора 15 ГТД только собственными стартерны- ми двигателями.

На 8-9-й секунде производят «горячий запуск ГТД, т. е. включают в работу камеру 1 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

Q достижении ротором 15 ГТД оборотов, равных 0,,46лмлкс. производят отключение электродвигателя 14, а при выходе ГТД на режим «малого газа электродвигатель 14 переводят в генераторный режим работы на электросеть ДДМ. Потребителями энер5

гии, вырабатываемой электродвигателем- генератором 14, являются приводы различных бортовых .механизмов и устройств ДДМ (лебедки, механизмы разворота дальнеструйного 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. Образуюш,ийся при 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

(стрелка А) на графике (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 Nr 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 /Vui6. (фиг. 2), а следовательно, способствует стабильности пуска ДДМ.

Использование энергии отработанных ГТД газов составляет порядка 3,3-3,41%

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 давг ления 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 электроге 0 нератором 14 и газовой турбиной 13 низкого давления может быть установлена обгонная муфта для отключения электрогенератора 14 от вала-ротора 15 ГТД.

5 В случаях, когда автономный источник. 12 газовая турбина 13 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

20 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

электродвигателя 14. Точка ДДМ обеспечивает надежный пуск ДДМ,

повышает КПД машины и дает возможность экономить горючее при запусках ДДМ.

Формула изобретения

35

30 , ,,

1. 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 надежности пуска, устройство снабжено автономным источником сжатого 40 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.

45

50

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.

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 давг ления 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 электроге 0 нератором 14 и газовой турбиной 13 низкого давления может быть установлена обгонная муфта для отключения электрогенератора 14 от вала-ротора 15 ГТД.

5 В случаях, когда автономный источник. 12 газовая турбина 13 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

0 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,

, ,,

1. 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 надежности 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.

0

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.

,с м.го S

Фиг2

Фиг.З

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..