Способ запуска газотурбинного двигателя Советский патент 1992 года по МПК F02C7/26 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть использовано в системах запуска ГТД.

Известен способ запуска газотурбинного двигателя путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200°С от твердотопливного газогенератора (ТТГГ) для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки и воспламенения топливовоздушной смеси.

Недостатком известного способа является низкая надежность запуска из-за вытеснения газом ТТГГ, идущим на воспламенение, воздушного заряда из околофорсуночного пространства и ухудшения кислородного баланса камеры сгорания

гтд.

Другим недостатком известного решения является необходимость подачи дополнительного расхода газа, идущего на воспламенение, а также необходимость подачи газа от ТТГГ с температурой не ниже 1200°С в течение всего процесса запуска, что отрицательно сказывается на условиях и ресурсе работы турбины и приводит к срабатыванию сигнальных термопар аварийной остановки запуска ГТД.

Целью изобретения является повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива за счет улучшения использования его массово- энергетических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе запуска ГТД путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200°С от твердотопливного газогенеVI

О СО VI

с ел

ратора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки и воспламенения топливовоздушной смеси дополнительно после подачи высокотемпературного газа осуществляют подачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900°С-1200°С, причем подачу высокотемпературного газа осуществляют с температурой не выше 1700°С в течение 0,5-2 с, а воспламенение топливовоздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива с находящимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для запуска ГТД, а на фиг.2,3,4 представлен примерный характер изменения параметров процесса запуска.

Устройство содержит ТТГГ 1, соединенный трубопроводом 2 с пусковым соплом 3 турбины 4. Часть трубопровода 2 расположена в камере сгорания ГТД в зоне распыла топлива, поступающего на форсунку 5 из системы топливопитания через топливный клапан 6.

На фиг.2 показан характер раскрутки (скорости вращения)турбины в процессе запуска ГТД. На фиг.З кривая 7 соответствует характеру изменения температуры газа, подаваемого из ТТГГ, а кривая 8 - из пускового сопла 3, причем штриховой линией обозначены кривые, соответствующие запуску ГТД по известному решению (прототипу), когда газ подается из ТТГГ с температурой не ниже 1200°С в течение всего процесса запуска. На фиг.4 приведена кривая температуры стенки трубопровода 2, расположенной в зоне распыла топлива.

Запуск осуществляется следующим образом.

После подачи сигнала и начала горения твердого топлива газ из ТТГГ 1 в течение 0,5...2 с генерируется с температурой 1200- 1700°С и подается по трубопроводу 2 в пусковое сопло 3 на раскрутку турбины 4. За это время турбина раскручивается до оборотов открытия топливного клапана 6п кл (фиг.2), а участок трубопровода 2, расположенный в зоне распыла, разогревается до температуры 700-800°С (фиг.4), достаточной для воспламенения начинающего поступать с форсунки 5 топлива. В то же время температура газа, истекающего из сопла 3 на турбину 4, с учетом начальных теплопотерь в

трубопроводе 2 еще не достигает значений предельно допустимой температуры ТВт, при которой срабатывают сигнальные термопары аварийной остановки двигателя

(фиг.З, кривая 8).

В дальнейшем газ из ТТГГ генерируется с температурой 900-1200°С (фиг.З, кривая 7), что обеспечивает поддержание температуры стенки трубопровода 2 на уровне, достаточном для воспламенения топлива (фиг.4), и в то же время не позволяет температуре газа, поступающего из сопла 3 на турбину 4 превысить предельное значение Твт (фиг.З, кривая 8). При этом весь газ

ТТГГ отводится на раскрутку турбины, не попадая в камеру сгорания ГТД и не ухудшая ее кислородного баланса. Благодаря этому, поступающее с форсунки 5 топливо, контактируя с раскаленной поверхности

трубопровода 2, надежно воспламеняется и стабильно горит в кислородной среде камеры сгорания ГТД,

Применение данного способа позволяет стабилизировать процессы воспламенения и горения топлива, исключить опасность аварийной остановки двигателя и повысить надежность запуска ГТД. Кроме этого более полное использование газов ТТГГ для раскрутки турбины обеспечивает

экономию твердого топлива ТТГГ. Формула изобретения Способ запуска газотурбинного двигателя путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200°С от

твердотопливного газогенератора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки, воспламенения топливовоздушной смеси, отличающийся

тем, что, с целью повышения надежности запуска посредством стабилизации внутри- камерных процессов двигателя и экономии твердого топлива за счет улучшения использования его массово-энергетических возможностей, дополнительно после подачи высокотемпературного газа осуществляют подачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900-1200°С, причем подачу высокотемпературного газа осуществляют с температурой не выше 1700°С в течение 0,5-2,0 ч, а воспламенение топлив- но-воздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена, истекающего из форсунки топлива с находящимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины,

Использование: двигателестроение, в частности, в системах запуска газотурбинных двигателей. Цель изобретения: повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива. Сущность изобретения: воспламенение топливовоздушной смеси посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива и высокотемпературного газа твердотопливного газогенератора, причем в течение 0,5-2 с газ из ТТГГ подают с температурой 1200-1700°С, а затем - с температурой 900-1200°С. 4 ил.

Ри,г. /

П-TJ

Я™-1 W риг.З

4 г. /

Ъ