СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области турбокомпрессоростроения, в частности, к системам подачи топливного газа в камеры сгорания газотурбинного двигателя.
Известна пусковая топливная система корабельных газотурбинных двигателей, состоящая из топливного фильтра двигателя, запорного устройства пускового топлива, а также корпуса и форсунки воспламенителя и трубопровода между трубопроводом после топливного фильтра и воспламенителем, в которой запорное устройство пускового топлива выполнено в виде клапана, пусковая топливная система снабжена дросселем, воспламенитель снабжен фильтром и свечой, а перед фильтром воспламенителя установлен штуцер, соединенный трубопроводом с обратным клапаном через запорный клапан с корабельной воздушной или паровой системой (см., например, патент РФ №2201516).
Известна также система регулирования газотурбинного двигателя, содержащая в магистрали топливного газа стопорный и регулирующий клапаны, клапан дежурного горения и запальный клапан, посредством которых топливный газ подается к основным, дежурной и запальной горелкам (см., например, книгу Тельнов К.А. и др. "Автоматизация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом", "Недра", Л., 1983 г., стр.11-18 - прототип).
Полезная модель решает задачу повышения надежности и улучшения горения топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя путем использования более разветвленной схемы подачи топливного газа в камере сгорания и охлаждения запальной горелки сжатым воздухом из нагнетания циклового компрессора.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемой системе подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащей магистраль топливного газа с установленными в ней последовательно электроприводными клапанами в виде стопорного, регулирующего и трехходового клапанам, линии дежурного и запального газа, в которых расположены электромагнитные клапаны с дросселями и линию воздуха из нагнетания циклового компрессора, магистраль топливного газа в месте за стопорным электроприводным клапаном, в обвод регулирующего электроприводного клапана и через клапан электромагнитный с дросселем дополнительно соединена с магистралью топливного газа в месте, расположенном перед трехходовым электроприводным клапаном, при этом линия запального газа образована дросселем с проходным сечением и соединена через обратный клапан с дросселем с линией воздуха из нагнетания циклового компрессора с возможностью поступления этого воздуха в линию запального газа, а параллельно электромагнитному трехходовому клапану дополнительно установлены три электромагнитных клапана с дросселями, через которые магистраль топливного газа, находящаяся перед трехходовым клапаном, соединена с магистралью топливного газа, находящейся после этого клапана и проложенной к пусковому контуру горелок камеры сгорания. Величину проходного сечения дросселя в линии запального газа целесообразно установить в пределах от 0,5 до 1 мм.
Отличительными признаками заявляемой системы является соединение магистрали топливного газа в месте за стопорным электроприводным клапаном, в обвод регулирующего электроприводного клапана и через клапан электромагнитный с дросселем дополнительно с магистралью топливного газа в месте, расположенном перед трехходовым электроприводным клапаном, при этом линия запального газа образована дросселем с проходным сечением и соединена через обратный клапан с дросселем с линией воздуха из нагнетания циклового компрессора с возможностью поступления этого воздуха в линию запального газа, а также установление параллельно электромагнитному
трехходовому клапану дополнительно трех электромагнитных клапана с дросселями, через которые магистраль топливного газа, находящаяся перед трехходовым клапаном, соединена с магистралью топливного газа, находящейся после этого клапана и проложенной к пусковому контуру горелок камеры сгорания. При этом выполнение величины проходного сечения дросселя в линии запального газа от 0,5 до 1 мм.
Благодаря наличию указанных признаков повышается надежность работы системы и улучшается процесс горения камеры сгорания газотурбинного двигателя.
На фиг.1 схематично показана система подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя.
В магистрали 1 топливного газа установлены последовательно электроприводные стопорный 2, регулирующий 3 и трехходовой 4 клапаны. Из магистрали 1 между стопорным 2 и регулирующим 3 клапанами отведены линия 5 дежурного газа с установленным в ней электромагнитным клапаном 6 с дросселем, а также линия 7 запального газа с установленным в ней электромагнитным клапаном 8 с дросселем 9. Линия 10 воздуха из нагнетания циклового компрессора (на фиг.1 не показан) через клапан обратный 11 и дроссель 12 соединена с возможностью прохода воздуха с линией 7 запального газа. В магистрали 1 топливного газа в обвод клапана регулирующего 3 установлен клапан электромагнитный 13 с дросселем. Между магистралью 1 перед клапаном трехходовым 4 и магистралью 14 топливного газа, проложенной от одного из выходов клапана 4 в пусковой контур горелок камеры сгорания, в обвод клапана 4 установлены параллельно электромагнитные клапаны 15, 16, 17 с дросселями. Второй выход клапана 4 соединен магистралью 18 топливного газа с основным контуром горелок камеры сгорания.
Работает система подачи топливного газа в камеру сгорания газотурбинного двигателя следующим образом. При пуске газотурбинного двигателя после достижения валом газотурбинного двигателя под действием разгонного устройства (на фиг. не показан) определенной частоты вращения по командам из системы автоматики (на фиг.1 не показан) газотурбинного двигателя открывается стопорный клапан 2 и подводимый к нему топливный газ по магистрали 1 поступает к электромагнитным клапанам 6, 8, 13 и к регулирующему клапану 3. Затем открывается электромагнитный клапан 8 и газ
поступает через дроссель 9 по линии 7 запального газа к запальной горелке камеры сгорания. После появления в камере сгорания факела из системы автоматики поступает команда на открытие клапана 6 с дросселем и топливный газ поступает по линии 5 дежурного газа 5 к дежурной горелке камеры сгорания. Клапан 8, подающий газ в линию 7 запального газа, закрывается. Определенное время происходит "прогревание" газотурбинного двигателя в этом режиме. Далее следует команда на открытие электромагнитного клапана 13, подающего топливный газ в обвод регулирующего клапана 3 на вход трехходового клапана 4, который в это время открыт на пропуск в магистраль 14 топливного газа и в пусковой и в основной контуры горелок камеры сгорания. Вслед за этим следует команда на открытие клапана регулирующего 3 с определенным темпом до определенной величины. После этого какое-то время идет прогревание газотурбинного двигателя пламенем дежурной горелки и горелками пускового и основного контуров. Клапан трехходовой 4 при пуске газотурбинного двигателя занимает положение, при котором топливной газ поступает в определенной пропорции в пусковой контур горелок по магистрали 14 и по магистрали 18 в основной контур горелок. По истечении времени прогрева газотурбинного двигателя дальнейшее увеличение подачи топлива осуществляется увеличением открытия клапана регулирующего 3. Дополнительно к этому при достижении определенной величины давления воздуха в нагнетании циклового компрессора газотурбинного двигателя открываются клапаны 15, 16, 17 которые затем при дальнейшем повышении давления воздуха до определенных величин разновременно закрываются. В начале пуска газотурбинного двигателя регулирующий орган клапана трехходового 4 находится в промежуточном положении, направляя при этом приблизительно 60% поступающего в него топливного газа в пусковой контур горелок, а 40% - в основной контур горелок. В процессе пуска при росте давления воздуха за цикловым компрессором происходит постепенная в зависимости от роста этого давления переустановка регулирующего органа клапана 4 в сторону большего пропуска через него топливного газа в основной контур горелок и уменьшения пропуска газа в пусковой контур горелок. При достижении определенного давления воздуха за цикловым компрессором клапан 4 будет пропускать весь поступающий к нему топливный газ в основной контур горелок камеры сгорания газотурбинного двигателя. При включении режима нормальной остановки газотурбинного двигателя регулирующий орган
клапана 4 перемещается в положение, при котором к горелкам пускового контура поступает приблизительно 80% топливного газа, проходящего через клапан 4, а в основной контур горелок - остальные приблизительно 20%. Клапаны 15, 16, 17 открываются. При команде "Аварийная остановка" клапаны 15, 16, 17 закрываются. Подача клапаном 13 дежурного газа не к дежурной горелке, а на вход клапана 4, т.е. частичное использование пускового и основного контуров горелок в качестве горелок дежурного горения в дополнение к дежурной горелке, увеличивает устойчивость дежурного факела до открытия регулирующего клапана 3. Подача топливного газа на пусковых и рабочих режимах (разной мощности) газотурбинного двигателя посредством клапана 4 в пусковой или в основной контуры горелок, а также дополнительная подача топливного газа в пусковой контур горелок на некоторых режимах работы газотурбинного двигателя посредством клапанов 15, 16, 17 позволяет улучшить сгорание топливного газа и уменьшить вредные выбросы, снизить экономический ущерб. В начале рабочего диапазона газотурбинного двигателя дроссели, содержащиеся в электромагнитных клапанах 6, 13, 15, 16, 17 позволяют опытным путем задать оптимальные расходы топливного газа, пропускаемые этими клапанами.