СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ СУДОВОЙ УСТАНОВКИ
METHOD OF PROTECTION OF SHIPBOARD GAS TURBINE PLANT

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками судов различного назначения.
Известен способ защиты газотурбинного двигателя (ГТД), реализованный в электронно-гидромеханической системе автоматического управления (САУ) супервизорного типа. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.78-81.
Способ заключается в том, что с целью защиты ГТД управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется по температуре газов за турбиной в ограниченном диапазоне электронным корректором.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТУ, заключающийся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) ГТУ, Ольховский Г.Г. «Энергетические газотурбинные установки», М., Энергоатомиздат, 1985 г., с.53-56.
Недостатком этого способа является следующее.
При отказе ЛСУ, незафиксированном встроенным контролем, возможно превышение предельных параметров ГТУ (например, частоты вращения силовой турбины), и, как следствие, нарушение работоспособности элементов ГТУ (например, рабочих лопаток и дисков турбины), что может привести к повреждению как ГТУ, так и моторного отделения судна.
Это снижает надежность работы ГТУ и безопасность судна.
Целью изобретения является повышение надежности работы ГТУ и безопасности судна.
Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты газотурбинной судовой установки (ГТУ), заключающемся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в КС ГТУ, дополнительно с помощью автономного блока защиты двигателя (БЗД) ГТУ измеряют частоту вращения силовой турбины ГТУ, обеспечивающей привод судового винта, сравнивают измеренное значение с наперед заданным предельным, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТУ и уточняемым в процессе приемо-сдаточных испытаний ГТУ, при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время с помощью БЗД и стоп-крана прекращают подачу топлива в КС ГТУ, формируют сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» и передают его в систему управления судном.
На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЛСУ 2, блок 3 управления дозирующим агрегатом, дозирующий агрегат 4 (ДГ), стоп-кран 5 (СКВ), причем ДГ 4 подключен к БД 1, датчик 6 замера частоты вращения ротора свободной турбины (на фигуре не показана), подключенный к БЗД 7, выходы БЗД 7 подключены к управляемому входу стоп-крана 5 и информационному входу системы 8 управления судном, управляющий выход системы 8 подключен к ЛСУ 2.
Устройство работает следующим образом.
Система 8 управления судном задает в ЛСУ 2 режим работы ГТУ: запуск, холостой ход, номинальный режим, максимальный режим.
Связь между системой 8 и ЛСУ 2 может осуществляться по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet).
ЛСУ 2 в соответствии с полученной от системы 8 командой по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.117-135) вычисляет потребный расход топлива в КС ГТУ и с помощью блока 3 и ДГ 4 поддерживает режим работы ГТУ, изменяя расход топлива в КС ГТУ. При работе ГТУ стоп-кран 5 находится в положении «Открыт».
Дополнительно на всех режимах работы ГТУ от холостого хода до максимального в БЗД 7 с помощью датчика 6 измеряют частоту вращения силовой турбины ГТУ, обеспечивающей привод судового винта, сравнивают измеренное значение с наперед заданным предельным, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТУ и уточняемым в процессе приемо-сдаточных испытаний ГТУ.
Для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД производства ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, предназначенного для применения на судах, перевозящих сжиженный газ, это значение составляет 6100 об/мин, величина регулировки от -150 об/мин до +150 об/мин.
В случае возникновения аварийной ситуации при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время (для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД это время составляет 0,02 с) с по команде БЗД 7 стоп-кран 5 закрывают и прекращают подачу топлива в КС ГТУ. Кроме этого, на выходе БЗД 7 формируется сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» уровнем 27В, который передается на вход в систему 8 управления судном.
Таким образом, за счет введения автономного блока защиты повышается надежность работы ГТУ при отказе ЛСУ и, как следствие, безопасность судна.