Лекция: " Компрессоры ГТУ"

Компрессоры газотурбинных установок (ГТУ)

Компрессоры ГТУ предназначены для сжатия и подачи воз­духа в камеры сгорания. Сжатый воздух компрессора использу­ется также для охлаждения отдельных деталей газовой турбины. Рассмотрим компрессоры на примере судовых ГТУ.

К компрессорам судовых ГТУ предъявляют следующие основ­ные требования: 1) повышение давления воздуха при возможно большем коэффициенте полезного действия;

2) непрерывная по­дача воздуха в камеру сгорания;

3) малая чувствительность к из­менениям режима работы;

4) минимальный вес и габарит;

5) про­стота и надежность в работе.

Компрессоры бывают осевые, центробежные и винтовые. Наи­более распространенными являются осевые многоступенчатые компрессоры, обладающие большой производительностью, высо­ким к. п. д. и большой степенью сжатия (6—7).

Осевой многоступенчатый компрессор (рис. 1) состоит из ряда последовательно расположенных направляющих лопаток 6, закрепленных в корпусе 7, и рабочих лопаток 5, расположенных на барабанном роторе 11. По мере сжатия объем воздуха уменьша­ется и, следовательно, уменьшаются высоты лопаток.

Вращаясь, рабочие лопатки ротора сообщают газу кинетиче­скую энергию. При движении по расширяющимся каналам рабо­чих лопаток относительная скорость воздуха падает, происходит уменьшение кинетическои энергии потока с соответствующим по­вышением давления в нем. Изменение относительной скорости потока в канале рабочих лопаток связано с расходом энергии, подводимой к компрессору. В расширяющихся каналах направляю­щих лопаток наблюдается дальнейшее повышение давления воз­духа и уменьшение скорости его движения. В проточную часть компрессора воздух поступает через вход­ной патрубок 1 и направляющий аппарат 4, откуда, пройдя каналы рабочих лопаток 5 и направляющих лопаток 6, попадает в спрямляющий аппарат 8. Направляющий аппарат обеспечивает необходимое направ­ление воздушному потоку перед входом в первую ступень, а спрямляющий аппарат обеспечивает осевой выход в диффузор 9 и далее в выходной патрубок 10. В диффузоре происходит дальнейшее сжатие воз­духа за счет уменьшения скорости его дви­жения.

Ротор компрессора установлен на под­шипниках 3. В местах выхода вала через корпус расположены концевые уплотнения 2. Роторы осевых компрессоров выполня­ются барабанного, дискового и смешан­ного типов.

Лопаточный аппарат осевых компрессоров изготовляют с вы­сокой точностью и высокой степенью чистоты обработки, что спо­собствует получению высокого к. п. д. компрессора. В рабочих

Лопатках осевых компрессоров бандаж отсутствует, лопатки кре­пят хвостовиками различной формы.

Центробежные компрессоры. На рис. 2 показана принципи­альная схема одноступенчатого центробежного компрессора. На валу 6 насажено рабочее колесо, состоящее из диска 5 и рабочих лопаток 3. Рабочее колесо помещено в неподвижный корпус 7. Атмосферный воздух через входной патрубок 2 поступает в ка­налы а рабочего колеса. При вращении рабочего колеса воздух, находящийся в каналах а, под действием центробежной силы движется к диффузору 4. Так как площадь проходного сечения диффузора увеличивается в направлении выхода, то значительная часть кинетической энергии, приобретенной воздухом в каналах рабочего колеса, преобразуется в потенциальную энергию в диф­фузоре. В диффузоре давление воздуха продолжает увеличи­ваться, а скорость падает. Из диффузора сжатый воздух попадает в выходные патрубки 1, в которых скорость воздушного потока не­сколько падает, а давление повышается.

Судовые газотурбинные центробежные компрессоры бывают одноступенчатые и двухступенчатые.

Степень сжатия в одноступенчатом центробежном компрессоре невелика и составляет 1,2—1,8. Степенью сжатия называется от­ношение конечного давления воздуха в одной ступени к его на­чальному давлению.

Благодаря малым размерам центробежные компрессоры при­меняют во вспомогательных газотурбинных установках. Цен­тробежные компрессоры просты по устройству, но имеют меньшую экономичность и призводительность, чем осевые компрессоры