Тепловые двигатели и история создания ГТУ

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Один из самых распространенных двигателей – двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на автомобилях, самолетах, танках, тракторах, моторных лодках. ДВС могут работать на жидком топливе (бензин, керосин и т.д.) или на горючем газе.

ДВС обладает рядом преимуществ (компактность, малая масса и др.), и получил широкое распространение. Недостатками ДВС являются:

– жидкое топливо должно быть высокого качества;

– невозможность получить малую частоту вращения (на малых оборотах не работает карбюратор).

В конце XVIII века были созданы паровые поршневые двигатели (паровые машины). Через 100 лет появились паровые турбины. Для работы парового двигателя требуется ряд машин и устройств, что создает ряд проблем.

Газотурбинная установка – это тепловая лопаточная машина, преобразующая химическую энергию топлива, сжигаемого в потоке сжатого воздуха, в механическую работу на валу турбины. ГТУ могут работать как на жидком топливе (керосин, спирт), так и на газе, перекачиваемом ими.

Попытки создания газотурбинной установки прослеживаются из глубокой древности.

Первым применил лопаточные машины известный изобретатель античности Архимед Сиракузский. Его водоподъемный «архимедов винт» - шнек, используемый в разных приложениях уже третье тысячелетие, не что иное, как лопаточная машина.

Первой лопаткой в истории было обыкновенное весло. Более совершенный привод (и также для передвижения по воде) парус – та же лопатка, находящаяся в воздушном потоке. Весло можно считать прототипом нагнетающей (компрессорной) лопатки, а парус – пример предка турбинной (приводной) лопатки.

Основы теории лопаточных машин как самостоятельной дисциплины заложены российским академиком Леонардом Эйлером, впервые описавшим основную схему их работы. В работах Леонардо да Винчи, Бернулли, Ньютона, Лейбница и многих других ученых были достаточно хорошо разработаны основы гидростатики и подготовлен математический аппарат.

Первый газотурбинный двигатель был построен в России в 1897-1900 гг. инженером флота П.Д. Кузьминским. Газотурбинная установка Кузьминского состояла из поршневого компрессора, камеры сгорания и реактивной газовой турбины.

В 1900-1904 в Германии была испытана газотурбинная установка инженера Штольце.

Ряд других инженеров из разных стран усовершенствовали ГТУ. Большое значение имели результаты венгерского инженера Ендрассика в 1937-1939гг. При испытании ГТУ мощностью 100 л. с. КПД установки составлял 21,2%. Эти данные позволили рассматривать этот вид двигателя как перспективный.

В 1941 г. первый полет совершил самолет с газотурбинным (турбореактивным) двигателем в СССР.

В последние годы имеются значительные достижения, как в области аэродинамики турбомашин, так и в разработке жаропрочных сталей и сплавов. Успех аэродинамики и металлургии позволили поднять тепловую экономичность ГТУ до необходимого уровня, и создать предпосылки для внедрения ГТУ в различных областях народного хозяйства

Принятые сокращения

АБ – автомат безопасности.

АВО – аппарат воздушного охлаждения.

АМ – аккумулятор масла.

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом.

ВВК – выпускной воздушный клапан.

ВЗК – воздухозаборная камера.

ВНА – входной направляющий аппарат.

ВОУ – входное очистительное устройство.

ВПУ – валоповоротное устройство.

ГГПА – газотурбинный газоперекачивающий агрегат.

ГМН (ГМНС) – главный масляный насос.

ГНС – главный насос смазки.

ГНУ – главный насос уплотнений.

ГПА – газоперекачивающий агрегат.

ГТД – газотурбинный двигатель.

ГТУ – газотурбинная установка.

Д – дроссель.

Дефект ПОР – дефект первоочередного ремонта.

ДКС – дожимная компрессорная станция.

ДПР – дефект, подлежащий ремонту.

ДРС – двигатель регулятора скорости.

ЗО – золотник отсечной.

ИНЖ – инжектор ГМНС.

КВД – компрессор высокого давления.

КИП и А – контрольно-измерительные приборы и автоматика.

КНД – компрессор низкого давления.

КОС – клапан обратный сдвоенный.

КПД – коэффициент полезного действия.

КР – капитальный ремонт.

КРД – камера (площадка) регулирования давления.

КС – камера сгорания.

КС – компрессорная станция.

КС ПХГ – компрессорная станция подземного хранилища газа.

КЦ – компрессорный цех.

ЛПДС – линейная производственно-диспетчерская станция.

МБ – маслобак.

МДП – местный диспетчерский пункт.

МИРТ – малоинерционный регулятор температуры.

МНУ – масляный насос уплотнения.

МО – маслоохладитель.

НИ – насос импеллер.

НТД – нормативно-техническая документация.

ОК – осевой компрессор.

ОНА – обратный направляющий аппарат.

ОП – ограничитель приемистости.

ОП – опорный подшипник.

ПГПА (ГМК) – поршневой газоперекачивающий агрегат (газомотокомпрессор).

ПМН (ПМНС) – пусковой масляный насос.

ПНА – поворотный направляющий аппарат.

ПНС – пусковой насос смазки.

ППР – наработка ГПА или агрегата после последнего ремонта.

ПТБ – правила техники безопасности.

РД – регулятор давления.

РДП – районный диспетчерский пункт.

РК – регулирующий клапан.

РМНС – резервный масляный насос.

РР – регламентированный ремонт (для газоперекачивающих агрегатов).

PC – регулятор скорости.

САР – система автоматического регулирования.

САУ – система автоматического управления.

СБК – сбросные клапана.

СК – стопорный клапан.

СКЗ – среднее квадратическое значение.

СНЭ – наработка ГПА или агрегата с начала эксплуатации.

СР – средний ремонт.

СТ – свободная (силовая) турбина.

Т – К – турбина и компрессор.

ТВД – турбина высокого давления.

ТГДУ – торцовое газодинамическое уплотнение

ТД – турбодетандер.

ТДП – территориальный диспетчерский пункт.

ТНД – турбина низкого давления.

ТО – техническое обслуживание.

ТОР – техническое обслуживание и ремонт.

ТР – текущий ремонт.

ФТО – фильтр тонкой очистки.

ЦБПО (БПО) – центральная база производственного обслуживания.

ЭГПА – электроприводной газоперекачивающий агрегат.

ЭМВ – электромагнитный вентиль.

ЭМП – золотник с электромагнитным приводом.

ЭХЗ – электрохимическая защита.