СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА В СИСТЕМЕ ТОПЛИВОПОДАЧИ ГАЗОТУРБОВОЗОВ
METHOD TO CONTROL GAS TEMPERATURE IN SYSTEM OF FUEL SUPPLY OF GAS TURBINE LOCOMOTIVES

Изобретение относится к питанию газотурбинных установок транспортных средств, в частности газотурбовозов, криогенным жидким топливом.
Известны способы регулирования температуры газа, подаваемого в камеры сгорания газотурбинного двигателя (ГТД) газотурбовоза, путем применения теплообменников. Криогенную емкость, заполненную криогенным жидким топливом, соединяют с энергетической газотурбинной установкой трубопроводом, оснащенным насосом и теплообменником-испарителем, в котором криогенное жидкое топливо испаряется - переходит в газовую фазу и подогревается (RU, патент №2314220 С1, МПК В61С 7/04, 11/00, 2008 г.).
Недостатком данного способа является невозможность регулируемого снижения температуры подаваемого газа для ограничения тепловой напряженности дозирующей и регулирующей газовой аппаратуры.
Известен способ подогрева криогенного жидкого топлива и регулирования его температуры, при котором криогенное жидкое топливо из криогенной емкости подается в камеры сгорания частично через воздухотопливный теплообменник - охладитель воздуха, а частично через подогреватель, обогреваемый за счет тепла отработавших газов газотурбинного двигателя, для испарения и подогрева криогенного жидкого топлива (RU, патент №2295467 С1, МПК В61С 5/00, 2007 г.).
Недостатком системы является невозможность регулируемого понижения температуры газа для ограничения тепловой напряженности дозирующей и регулирующей газовой аппаратуры.
Известен способ защиты газотурбинного двигателя от перегрева путем кратковременного прекращения подачи топлива (RU, патент №1356604 С1, МПК F02C 9/28, 7/26 2007 г.).
Способ неприменим в условиях работы газотурбинного двигателя газотурбовоза, не допускающих прекращения подачи топлива.
Известен способ подачи криогенного топлива для питания двигателя, принятый за прототип, заключающийся в том, что криогенный (сжиженный) газ нагревают и испаряют в газовом теплообменнике за счет тепла отработавших газов газотурбинного двигателя, причем осуществляют частичный перепуск криогенного топлива в смеситель газовый для снижения температуры газовой смеси (RU, патент №2427724 С1, МПК F02M 21/02, 2010 г.).
Способ не гарантирует исключения попадания в тракт дозирующей и регулирующей газовой аппаратуры криогенного жидкого топлива и не предусматривает возможность повышения температуры газа, необходимого при пуске газотурбинного двигателя.
Техническим результатом изобретения является обеспечение регулируемого изменения температуры газа в системе топливоподачи при пуске ГТД газотурбовоза для ограничения тепловой напряженности дозирующей и регулирующей газовой аппаратуры, исключение возможности попадания в газовый тракт ГТД криогенного жидкого топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования температуры газа в системе топливоподачи газотурбовозов криогенное жидкое топливо из криогенной емкости нагревают и испаряют в теплообменнике-газификаторе за счет тепла отработавших газов газотурбинного двигателя, нагретый газ подают в смеситель, который соединен криогенным трубопроводом также с емкостью криогенного жидкого топлива, подачу криогенного жидкого топлива в смеситель и температуру газа за смесителем и электронагревателем газа регулируют с помощью регулятора температуры газа, установленного на трубопроводе криогенного жидкого топлива перед смесителем и электрически соединенного с электротермометром, установленным за смесителем, электронагревателем газа и ресивером, причем при превышении установленной температуры газа по показанию электротермомета в смеситель подают криогенное жидкое топливо, перемешивают в смесителе нагретый газ с криогенным жидким топливом, испаряют криогенное жидкое топливо и понижают температуру нагретого газа; при температуре нагретого газа ниже установленной температуры повышают температуру нагретого газа по показанию электротермометра автоматическим включением электронагревателя газа для обеспечения гарантированного пуска газотурбинного двигателя.
На чертеже показана схема устройства для осуществления способа регулирования температуры газа в системе топливоподачи газотурбовозов.
Устройство включает трубопровод 1 нагретого газа и трубопровод 2 криогенного жидкого топлива с регулятором 3 температуры газа, соединенные со смесителем 4 газа, который, в свою очередь, соединен трубопроводом с электронагревателем газа 5, ресивером 6, дозатором 7, отсечным клапаном 8 и коллектором 9 форсунок камеры сгорания газотурбинного двигателя. После смесителя газа 4, электронагревателя газа 5 и ресивера 6 установлен датчик температуры - электротермометр 10, электрически связанный с регулятором температуры газа 3 и электронагревателем газа 5. Смеситель 4 и электронагреватель газа 5 конструктивно могут быть объединены в одном корпусе.
Реализация заявленного способа осуществляется следующим образом.
Криогенное жидкое топливо из криогенной емкости газотурбовоза нагревается и испаряется за счет тепла отработавших газов газотурбинного двигателя в теплообменнике-газификаторе (на чертеже не показано), после чего нагретый газ подают по топливопроводу 1 в смеситель 4, который соединен криогенным трубопроводом также с емкостью криогенного жидкого топлива, и далее через электронагреватель газа 5, ресивер 6, дозатор 7, отсечной клапан 8 в коллектор 9 форсунок камер сгорания газотурбинного двигателя. Дозатор 7 и отсечной клапан 8 не должны подвергаться воздействию высоких температур газа. Подачу криогенного жидкого топлива в смеситель 4 и температуру газа регулируют с помощью регулятора температуры газа 3, установленного на трубопроводе 2 криогенного жидкого топлива перед смесителем 4 и электрически соединенного с электротермометром 10, установленным за смесителем 4 электронагревателем газа 5 и ресивером 6. При превышении установленной температуры газа перед дозатором 7 по показанию датчика температуры - электротермометра 10 открывают регулятор температуры газа и подают криогенное жидкое топливо по трубопроводу 2 через регулятор температуры газа в смеситель 4, в котором перемешивают нагретый газ с криогенным жидким топливом, испаряют криогенное жидкое топливо и понижают температуру нагретого газа, в результате температура нагретого газа, поступающего из смесителя 4 в электронагреватель газа 5, ресивер 6, дозатор 7, отсечной клапан 8 и коллектор 9 форсунок камер сгорания газотурбинного двигателя, понижается и поддерживается на заданном уровне. При температуре нагретого газа ниже установленной температуры повышают температуру нагретого газа по показанию электротермометра автоматическим включением электронагревателя газа для обеспечения гарантированного пуска газотурбинного двигателя.
Осуществление предложенного способа позволяет обеспечить регулируемое изменение температуры газа в системе топливоподачи при пуске ГТД газотурбовоза, что ограничит тепловую напряженность дозирующей и регулирующей газовой аппаратуры, исключит возможность попадания в газовый тракт ГТД криогенного жидкого топлива.