Судовая многодвигательная установка Советский патент 1991 года по МПК F02B37/00 

Изобретение относится к системе наддува судовой силовой установки, содержащей по меньшей мере один главный двигатель с турОонаддувом и самовоспламенением, по меньшей мере один вспомогательный двигатель с турбонаддувом и самовоспламенением, силовую турбину и генератор, вал которого связан с вспомогательным двигателем и силовой турбиной.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности.

На фиг.1 представлена схема установки: на фиг.2 - схема ориентировки сопл от- носительно лопаток рабочего колеса центробежного компрессора; на фиг.З - корпус центробежного компрессора, частичный разрез.

Установка содержит главный двигатель 1, работающий с самовоспламенением, например дизель или газовый двигатель. Вал этого двигателя связан с валом 2, несущим гребной винт 3. Основной двигатель выполнен с трубопроводом 4 наддувочного воздуха и газовыпускным коллектором 5. Последний через трубопровод 6 связан с турбиной 7, использующей отработавшие газы основного двигателя.

Турбина 7 и нагнетатель 8 образуют турбонагнетатель 9. В воздухонапорной магистрали 10, связывающей нагнетатель 8 с трубопроводом 4 наддувочного воздуха, установлен охладитель 11 наддувочного воздуха.

К газовыпускному коллектору 5 подсоединен другой трубопровод 12 для подачи отработавших газов в силовую турбину 13. От этого последнего трубопровода ответвляется трубопровод 14 для выпуска газов в атмосферу через отводящий трубопровод 15 турбины 7. За ответвлением трубопровода 14 в трубопроводе 12 предусмотрен запорный элемент 16 для перекрытия трубопровода 12. В трубопроводе 14 предусмотрен другой запорный элемент 17. наибольшее проходное сечение которого соответствует сечению силовой трубины 13, Дополнительно в трубопроводе 12 между запорным элементом 16 и силовой турбиной 13 расположен быстрозапорный клапан 18.

Кроме того, установка содержит вспомогательный двигатель 19, вал 20 которого соединен с валом 21 генератора 22. Через муфту 23 свободного хода вал 20 связан с редуктором 24, который приводится валом 25 силовой турбины 13.

Вспомогательный двигатель 19 работает с самовоспламенением и снабжен впускным трубопроводом 26 и магистралью выпуска отработавших газов, которая включает газовыпускной коллектор 27 и трубопровод 28 подсоединения к турбине 29. Эта турбина через вал 30 связана с центробежным компрессором 31 и образует с ним турбокомпрессор. В трубопроводе 32, соединяющем компрессор 31 с выпускным трубопроводом 26, установлен охладитель 33 наддувного воздуха. Соединительный трубопровод 34 подключен одним своим

0 торцом к центробежному компрессору 31, а другим - к воздухонапорной магистрали 10 между нагнетателем 8 и охладителем 11 наддувочного воздуха.

В соединительном трубопроводе 34 ус5 тэновлен регулировочный клапан 35, а в стыке торца этого трубопровода с центробежным компрессором выполнена кольцевая камера 36, примыкающая к корпусу 37 компрессора. Узел подключения соедине0 нительного трубопровода к компрессору выполнен в виде сопл 3В. направленных в камеру 39 компрессора к его рабочему колесу 40 тангенциально по отношению к лопаткам 41. Всасывание воздуха в колесо из

5 атмосферы производится через всасывающий канал 42.

Регулировочный клапан 35 связан с блоком 43 управления. В этот блок по линии 44 может подаваться сигнал, пропорциональ0 ный давлению наддува (давление наддувочного воздуха) в трубопроводе 26, а по линии 45 - другой сигнал, пропорциональный давлению отработавших газов в трубопроводе 28. В блоке 43 оба сигнала сравниваются

5 один с другим. Если давление наддува ниже давления отработавших газов, то регулировочный клапан 35 открывается и остается открытым до тех пор, пока между давлением наддува и давлением отработавших газов

0 не установится равенство. Блок управления включается преимущественно во время пуска главного двигателя 1.

Если главный двигатель работает в диапазоне низних Нагрузок, все его отработав5 шие газы направляются в турбину 7, а запорные элементы 16 и 17 закрыты. Генератор 22 приводится вспомогательным двигателем 19.

Если главный двигатель работает с на0 грузкой, превышающей половину номинальной, количество его отработавших газов превышает величину, которая требуется турбине 7 для привода нагнетателя 8, и при открытом быстрозапорном клапане 18

5 и закрытом запорном элементе 17 открывается запорный элемент 16. Отработавшие газы частично поступают в силовую турбину 13 и она отдает свою мощность на привод генератора. Соответственно, уменьшается мощность вспомогательного двигателя, а

при определенной мощности главного двигателя он переходит на работу в режиме холостого хода и представляет собой лишь орган регулирования скорости вращения вала 21 генератора 22.

Как то 1ько мощность вспомогательного двигатег снизится приблизительно до 25% своего максимума, давление отработавших газов в трубопроводе 28 превышает давление наддува в трубопроводе 26. Не позднее, чем наступит это состояние, оно регистрируется блоком управления по линиям 44 и 45 и блок подает команду на открытие клапана 35. После этогс наддувочный воздух, имеющий сравнительно высокую температуру и объем, поступает из нагнетателя 8 в компрессор 31. Целесообразно отводить наддувочный воздух между нагнетателем и охладителем, так как неохлажденный воздух при той же массе имеет сравнительно больший объем. Для продувки вспомогательного двигателя 19 нужет определенный объем за единицу времени. Поэтому, если на его продувку отбирается неохлажденный воздух, то это означает, что масса отбираемого за нагнетателем 8 воздуха невелика, отбор воздуха не вызывает больших помех и требует затрат лишь незначительной мощности нагнетателя.

В компрессор 31 отбираемый воздух поступает через соединенительный трубопровод 34 и сопла 38, воздействуя на лопатки 41 в направлении вращения колеса. Этот воздух подмешивается к воздуху, всасываемому через канал 42, и подается в виде добавки к наддувочному воздуху через охладитель 33 в вспомогательный двигатель 19.

Если вспомогательный двигатель 19 выходит из строя, например, из-за повреждений в системе подачи топлива, то закрывается быстрозапорный клапан 18 и открывается элемент 17. Таким путем предотвращается возможность разноса силовой трубины 13. Выпуск отработавших газов необходим и в том случае, если силовая турбина отключена по другим причинам, а основной двигатель работает в диапазоне нагрузок, составляющих 50 - 100% максимальной мощности.

Муфта 23 свободного хода предотвращает передачу вращения от вспомогательного двигателя к силовой турбине на режимах, когда вся мощность к генератору подводится от вспомогательного двигателя, а силовая турбина работает на холостом ходу.

Изобретение охватывает и тот случай, когда воздух из основного двигателя подается в два или более вспомогательных двигателя. В этом случае турбокомпрессоры вспомогательных двигателей могут иметь общий соединительный трубопровод, в который производится подача дополнительно- го воздуха.

Формула изобретениия

1. Судовая многодвигательная установка, содержащая по меньшей мере один главный двигатель с самовоспламенением и наддувом от турбонагнетателя, турбина которого использует отработавшие газы, а нагнетатель связан с впускным ресивером

двигателя через возг.ухонэпорную магистраль, и по меньшей мере один вспомогательный двигатель с самовоспламенением и наддувом or турбокомпрессора, турбина которого подключена к магистрали выпуска

отработавших газов вспомогательного двигателя, а центробежный комг.рессор подключен к впускному трубопроводу последнего, силовую турбину, связанную с валом вспомогательного двигателя через

редуктор и включенную по отработавшим газам параллельно турбине турбонагнетателя главного двигателя, охладитель наддувочного воздуха и генератор, вал которого связан с валом вспомогательного двигателя

и с валом силовой турбины, отличзющая- с я тем, что, с целью повышения надежьости и безопасности, установка снабжена соединительным трубопроводом и регулировочным клапаном, причем соединительный

трубопровод подключен одним торцом к центробежному компрессору вспомогательного двигателя, а другим - к воздухонзпор- ной магистрали главного двигателя между нагнетателем и охладителем наддувочного

воздуха, а регулировочный клапан установлен в соединительном трубопроводе.

2 Установка поп 1,отличающаяся тем, что она снабжена блоком управления величиной превышения давления ннддува

вспомогательного двигателя над давлением его отработавших газов и регулировочный клапан связан с этим блоком.

3.Установка по пп.1 и 2, отличающая с я тем, что между валом вспомогательного двигателя и редуктором, связывающим его с силовой турбиной, установлена свободного хода для предотвращения передачи вращения от двигателя к турбине.

4.Установка по пп.1 -3, отличаю- щ а я с я тем, что узел подключения соединительного трубопровода к компрессору выполнен в виде сопл, ориентированных тангенциально к лопаткам рабочего колеса центробежного компрессора в направлении вращения.

W

W

Изобретение относится к системе наддува судовой силовой установки.Цель изобре- тения - повышение надежности и безопасности судовой многодвигательной установки. Установка содержит по меньшей мере один главный двигатель 1 и по меньшей мере один вспомогательный двигатель 19, с валом которого связан генератор 22. Вал силовой газовой тубрины 13 связан с валом вспомогательного .двигателя через обгонную муфту 23, предотвращающую передачу вращения от двигателя к турбине. По а п а гв гз I i i i i гоим,г5 i i ягзге.и г-ы jjJsb &-Т- ооооо / ; « отработавшим газам (ОГ) силовая турбина 13 включена параллельно турбине 7 турбонагнетателя главного двигателя. Если главный двигатель работает в диапазоне низких нагрузок, все его ОГ направляются в турбину 7 для привода нагнетателя 8 наддува. Генератор приводится в работу вспомогательным двигателем. При нагрузке на главный двигатель больше половины номинальной части ОГ перепускается в силовую турбину, а мощность вспомогательного двигателя снижается. По сигналу о том, что давление наддува этого двигателя меньше, чем давление его ОГ, по сигналу блока 43 управления открывается регулировочный , клапан 35.Неохлажденный наддувочный воздух главного двигателя поступает в центробежный компрессор 31 вспомогательного двигателя через соединительный трубопровод 34 и сопла, ориентированные тангенци- ально к лопаткам рабочего колеса в направлении вращения, воздуйствуя при этом на эти лопатки и подмешиваясь в качестве добавки к воздуху, всасываемому в этот компрессор. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. гв гз i i гоим,г5 i i ягзге.и г-ы jjJsb о СЛ 00 00 Ю СО Г Jt Г п Фиг.1 Ю /7