Масляная система газотурбинного двигателя
Полезная модель относится к масляным системам, в частности к масляным системам газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиадвигателестроении и других областях техники.В масляной системе газотурбинного двигателя, содержащей подключенную к магистралям нагнетания, откачки и суфлирования масляную полость опоры ротора и установленные в этих магистралях, соответственно, топливомасляный теплообменник, откачивающий насос и приводной центробежный суфлер, компенсационную емкость, сообщенную с магистралью суфлирования и гидравлически связанную с масляной полостью опоры ротора и откачивающим насосом, и маслобак, согласно полезной модели, выход центробежного суфлера связан со входом маслобака при помощи магистрали нагнетания или при помощи дополнительного откачивающего насоса, установленного в магистрали откачки и подключенного входом к выходу центробежного суфлера, а выходом — к маслобаку. Полезная модель позволяет повысить надежность работы масляной системы двигателя при эволюциях самолета.
Полезная модель относится к масляным системам, в частности к масляным системам газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиадвигателестроении и других областях техники.
Известна масляная система газотурбинного двигателя, содержащая подключенную к магистрали нагнетания, откачки и суфлирования полость опоры ротора с маслосборником и установленные в этих магистралях, соответственно, топливомасляный теплообменник, откачивающий насос и приводной центробежный суфлер с линией сброса уловленного в нем ) масла, при этом система снабжена компенсационной емкостью, сообщенной с магистралью суфлирования и гидравлически связанной с маслосборником и откачивающим насосом (см. патент РФ №2117794, Кл. F02C 7/06, опубл. 20.08.1998).
Недостатком известной масляной системы является то, что при эволюциях самолета (например, в режиме перевернутого полета), снижается работоспособность масляной системы, что приводит к снижению надежности работы двигателя в целом.
Технический результат полезной модели — повышение надежности работы масляной системы двигателя при эволюциях самолета.
Указанный технический результат достигается тем, что в масляной системе газотурбинного двигателя, содержащей подключенную к магистралям нагнетания, откачки и суфлирования масляную полость опоры ротора и установленные в этих магистралях, соответственно, топливомасляный теплообменник, откачивающий насос и приводной центробежный суфлер, компенсационную емкость, сообщенную с магистралью суфлирования и гидравлически связанную с масляной
полостью опоры ротора и откачивающим насосом, и маслобак, согласно полезной модели, выход центробежного суфлера связан со входом маслобака при помощи магистрали нагнетания или при помощи дополнительного откачивающего насоса, установленного в магистрали откачки и подключенного входом к выходу центробежного суфлера, а выходом — к маслобаку.
На фиг.1 изображена схема масляной системы;
на фиг.2 — схема масляной системы с дополнительным откачивающим насосом.
Масляная система газотурбинного двигателя содержит подключенную к магистрали 1 нагнетания, магистрали 2 откачки и магистрали 3 суфлирования масляную полость 4 опоры ротора и установленные в этих магистралях 1,2, 3, соответственно, топливомасляный теплообменник 5, откачивающий насос 6 и приводной центробежный суфлер 7, компенсационную емкость 8, сообщенную с магистралью 3 суфлирования и гидравлически связанную с масляной полостью 4 опоры и откачивающим насосом 6, маслобак 9, нагнетающий насос 10, дополнительный откачивающий насос 11, сливную магистраль 12. В верхней части маслобака 9 расположен статический центробежный воздухоотделитель 13.
Работа масляной системы осуществляется следующим образом.
При запуске и работе двигателя масло из маслобака 9 по магистрали 1 нагнетания подается нагнетающим насосом 10 в топливомасляный теплообменник 5. Масло, охлажденное топливом в теплообменнике 5, поступает через форсунки в масляную полость 4 опоры ротора. Из масляной полости 4 опоры ротора масловоздушная смесь по сливной магистрали 12 и при помощи насоса 6 по магистрали 2 откачки масла возвращается в маслобак 9. Одновременно, из верхней части масляной полости 4 опоры по магистрали 3 суфлирования воздушно-масляная смесь отводится в центробежный суфлер 7, откуда, после сепарации воздух
сбрасывается в атмосферу, а масло поступает в маслобак 9 по магистрали 1 нагнетания.
При останове двигателя, когда производительность насоса 6 снижается, отработанное масло из масляной полости 4 опоры по сливной магистрали 12 поступает в компенсационную емкость 8, не допуская таким образом, переполнения полости опоры маслом и повышая, тем самым, надежность масляной системы. При этом, присутствующий в компенсационной емкости 8 воздух, который может препятствовать заполнению компенсационной емкости 8 маслом из масляной полости 4 опоры ротора, при помощи магистрали 3 суфлирования отводится к суфлеру 7, а потом в атмосферу.
При включении двигателя, масло из компенсационной емкости 8 откачивается насосом 6.
Возможен вариант, когда масло из центробежного суфлера 7 подается в маслобак 9 дополнительным откачивающим насосом 11 (см. фиг.2). В этом случае, возможен захват насосом 11 из центробежного суфлера 7 одновременно с маслом незначительного количество воздуха, тогда масло в смеси с незначительным количеством воздуха по магистрали 2 откачки подается в центробежный воздухоотделитель 13 маслобака 9. В центробежном воздухоотделителе 13 масло, отделяясь от воздуха, стекает в маслобак, а воздух через отверстия (на чертеже не показаны) воздухоотделителя 13 выходит в верхнюю часть маслобака и отводится в центробежный суфлер 7.
Система снабжена рядом клапанов (на чертеже не показаны), предназначенных для обеспечения надежной работы масляной системы.
Работа масляной системы рассмотрена на примере одной опоры ротора. Очевидно, что для других опор ротора работа масляной системы аналогична.
Масляная система газотурбинного двигателя, содержащая подключенную к магистралям нагнетания, откачки и суфлирования масляную полость опоры ротора и установленные в этих магистралях соответственно топливомасляный теплообменник, откачивающий насос и приводной центробежный суфлер, компенсационную емкость, сообщенную с магистралью суфлирования и гидравлически связанную с полостью опоры ротора и откачивающим насосом, и маслобак, отличающаяся тем, что выход центробежного суфлера связан со входом маслобака при помощи магистрали нагнетания или при помощи дополнительного откачивающего насоса, установленного в магистрали откачки и подключенного входом к выходу центробежного суфлера, а выходом — к маслобаку.
Система смазки и суфлирования
Система смазки и суфлирования предназначена для смазки всех трущихся поверхностей двигателя и отвода от них тепла, а также для поддержания избыточного давления в масляных полостях двигателя и маслобака на всех режимах работы двигателя. Избыточное давление в масляных полостях двигателя и в маслобаке улучшает работу нагнетающей и откачивающих ступеней блока маслонасосов.
Система смазки и суфлирования обеспечивает смазку и охлаждение:
шарикового и роликового подшипников вентилятора;
роликового и шарикового подшипников ротора компрессора высокого давления;
роликового подшипника ротора турбины высокого давления;
роликового подшипника (межвального) и заднего роликового подшипника ротора турбины низкого давления;
подшипников и зубчатых колес коробки приводов и центрального привода, воздушного стартера.
Система смазки и суфлирования является автономной с теплообменниками в магистрали откачки.
На двигателе предусмотрена закрытая заправка маслобака масляной системы от маслозаправщика через заправочный штуцер и открытая — через заливную горловину маслобака.
В маслосистеме предусмотрено регулирование давления масла в магистрали нагнетания и стравливание воздуха из магистрали подвода масла из маслобака к нагнетающей ступени блока маслонасосов с фильтром БМФ-94.
Слив масла из маслосистемы осуществляется через сливные краны коробки приводов и маслобака.
Бортовая система контроля двигателя (БСКД-90) осуществляет контроль за следующими параметрами системы смазки и суфлирования:
— давлением масла на входе в двигатель;
— температурой масла на входе в двигатель;
— температурой масла на выходе из опор;
— уровнем масла в маслобаке при заправке и в процессе работы двигателя на земле и в полете;
— наличием металлической стружки в масле.
Многоканальная система регистрации параметров (МСРП-А) регистрирует максимальный перепад давления на масляном фильтре агрегата БМФ-94. При регламентных работах осуществляется контроль за наличием ферромагнитных частиц в масле.
В систему смазки и суфлирования входят следующие агрегаты (рис. 4):
блок маслонасосов с фильтром БМФ-94 (4);
блок центробежных агрегатов БЦА-94(19);
топливо-масляный теплообменник (1);
кран слива масла (6);
воздухо-масляный теплообменник (23) ;
клапан перепуска (24);
трубопроводы (11, 22);
датчики и сигнализаторы:
давления — ДАТ-8М1, ДАТ-1М1, МСТВ-1,6 и МСТВ-0,6А; температуры — П-109 М2 — 4 шт.;
уровня масла в маслобаке — ДМКЗ-2, ДСМК10-11 (на двигателях для самолетов Ту-204 и Ту-214) и мерная линейка;
перепада давления масла на фильтре — СП-0,6Э;
Масло, поступающее из маслобака
магнитные пробки — 3 шт. (21) и магнитный сигнализатор стружки (2,3);
сигнализатор стружки СтВ.
двигатель комрессор маслосистема сопло
Рис.4 Система смазки и суфлирования
2. Принцип работы
При работе двигателя масло из маслобака по трубопроводу поступает в нагнетающую ступень блока маслонасосов с фильтром БМФ-94 и через обратный клапан и сетчатый фильтр МФС-94 по трубопроводам поступает на смазку и охлаждение подшипниковых узлов двигателя.
Горячее масло откачивается откачивающими ступенями блока. В магистралях откачки от задней опоры ротора турбины низкого давления, от опоры шарикового подшипника ротора компрессора высокого давления, от опоры роликового подшипника ротора турбины высокого давления и в коробке приводов масло проходит через магнитные пробки или через магнитные сигнализаторы стружки, где из масла улавливаются ферромагнитные частицы и выдается сигнал при замыкании ферромагнитными частицами зазора между магнитом и корпусом магнитного сигнализатора стружки. Из откачивающих ступеней блока маслонасосов с фильтром масло поступает в блок центробежных агрегатов БЦА-94.
В блоке центробежных агрегатов масло поступает в полость вставки фильтра-сигнализатора. При прохождении масла, содержащего металлические частицы, через секции сигнализирующей вставки зазоры между секциями забиваются и замыкают электрическую цепь, при этом загорается лампа, сигнализирующая о наличии металлических частиц в маслосистеме двигателя.
Загорание сигнальной лампы возможно только при замыкании всех секций фильтра-сигнализатора или замыкании зазора между магнитом и корпусом магнитного сигнализатора стружки агрегата БМФ-94. Из полости вставки фильтра-сигнализатора масло направляется в полость ротора центрифуги, где из масла отделяется воздух и посторонние частицы. Воздух и масляная эмульсия отводятся в коробку приводов, посторонние частицы осаждаются на внутренней поверхности стакана агрегата.
4) Масло из агрегата БЦА-94 по трубопроводу поступает в воздухомасляный теплообменник и далее по трубопроводу поступает к клапану перепуска масла.
При работе двигателя на режимах, соответствующих частоте вращения ротора высокого давления пвд > 10000 об/мин (>80 %), гидроцилиндр клапана перепуска занимает положение, при котором масло проходит через клапан перепуска и далее поступает в топливомасляный теплообменник.
Таким образом, охлаждение масла осуществляется на режимах пвд > 10000 об/мин (>80 %) в возду-хомасляном теплообменнике и топливомасляном теплообменнике, а на режимах пвд < 10000 об/мин (
Охлаждающий воздух из наружного контура на всех режимах работы двигателя проходит через воздухомасляный теплообменник.
5) Для обеспечения нормальной работы масляной системы внутренние полости разделительного корпуса, коробки приводов, кожуха вала, задней опоры турбины низкого давления и масляный бак суфлируются с атмосферой через центробежный суфлер агрегата БЦА-94.
В центробежном суфлере агрегата БЦА-94 из воздуха отделяются частицы масла и отводятся в коробку приводов. Воздух по наружному трубопроводу стравливается на срез сопла.
6) Масло из полостей стартера воздушного СтВ сливается в коробку приводов. Металлические частицы, находящиеся в масле, оседают на магните магнитной пробки стартера (или оседают в зазоры между пластинами сигнализатора стружки стартера).
7) С целью предотвращения перетекания масла из маслобака в двигатель на стоянке самолета в маслосистеме предусмотрен гидрозатвор, представляющий собой трубопровод на выходной магистрали нагнетания в виде петли, вершина которой расположена выше уровня масла в маслобаке. Для исключения сифонного эффекта на вершине петли для разрыва струи выполнено отверстие, которое трубопроводом соединяется с воздушной (верхней) полостью маслобака.
Таким образом, при работе двигателя через указанное отверстие (диаметром 0,8 мм) масло под давлением переливается в маслобак. После остановки двигателя воздух из маслобака по трубопроводу поступает в петлю и разрывает струю масла.
В качестве рабочей жидкости масляной системы двигателя применяются масла:
— основное ИПМ-10 ТУ38101 1299-90;
— резервные: ВНИИ НП 50-1-4Ф ГОСТ 15076-86: ВНИИ НП 50-4У ТУ38 401-58-12-91. Допускается применение масел зарубежных марок.
МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА И СИСТЕМА СУФЛИРОВАНИЯ
темы измерителя крутящего момента и системы флюгирования винта.
В двигателе применена циркуляционная замкнутая система смазки . Все
высоконагруженные трущиеся поверхности узлов и агрегатов двигателя (подшипников,
зубчатых и шлицевых соединений, втулок и т. д.) смазываются и охлаждаются маслом,
подводимым под давлением. Малонагруженные поверхности смазываются разбрызги-
ваемым (барботажным) маслом. При замкнутой схеме нагнетаемое в двигатель и отка-
чиваемое из двигателя масло непрерывно циркулирует по замкнутому кольцу, минуя
масляный бак самолета.
В систему смазки двигателя входят следующие основные узлы двигателя и самолета:
масляный бак, воздушно-масляный радиатор, главный масляный насос (состоя-
щий из нагнетающей и откачивающейсекций), масляный насос подпитки ,
двухсекционный масляный насос откачки масла из корпуса камеры сгорания масля-
ный насос откачки масла из коробки приводов, центробежный воздухоотделитель, центробежный суфлер, трубопроводы и каналы масляной системы, жиклеры и фор-
сунки подачи масла к местам смазки, сливные краны.
Первоначальное заполнение масляных магистралей двигателя маслом, а также до-
ливка масла в кольцевую систему двигателя производится из масляного бака , распо-
ложенного на самолете, масляным насосом подпитки , который подает масло на вход
в нагнетающую секцию главного масляного насоса.
Давление масла на входе в главный масляный насос поддерживается редукцион-
ным клапаном масляного насоса подпитки.
Обратный клапан масляного насоса подпитки предотвращает перетекание масла
из масляного бака в двигатель и переполнение последнего на стоянке.
При входе масла в нагнетающую секцию главного масляного насоса поток масла
из масляного насоса подпитки смешивается с потоком масла, поступающего из воз-
душно-масляного радиатора .
Нагнетающей секцией главного масляного насоса масло подается по внутрен-
ним каналам в лобовой картер, где оно разделяется на два потока: один поступает на
смазку деталей редуктора и питание масляного насоса системы ИКМ, а другой — на
смазку приводов агрегатов лобового картера, подшипников ротора двигателя,
питание рабочей жидкостью регулятора частоты вращения, воздушного винта, ко-
мандно-топливного агрегата , систем автоматического флюгирования, выключателя
стартеров-генераторов и других агрегатов гидравлического действия.
При поступлении в двигатель масло очищается с помощью двух легкосъемных
дисковых фильтров, один из которых установлен на входе масла в редуктор, а другой —
на входе масла в лобовой картер двигателя.
Маслофильтр подвода масла на смазку редуктора и в систему ИКМ снабжен сигна-
лизатором 36 засорения фильтра с выводом сигнальной лампочки в кабину экипажа.
Оба фильтра снабжены перепускными клапанами, защищающими двигатель от масля-
ного голодания при засорении фильтров.
Величина давления масла в двигателе определяется настройкой редукционного
клапана главного масляного насоса. Замеряется давление масла манометром в маги-
страли после фильтров. Масло из полостей лобового картера и редуктора сливается в нижнюю часть лобо-
вого картера — маслосборник, куда насосом откачивается также масло из коробки
Из маслосборника масло поступает в откачивающую секцию главного масляно-
го насоса и направляется по трубопроводам и каналам в боковых ребрах лобового кар-
тера, выполненным для их обогрева, в центробежный воздухоотделитель . Туда же
поступает масло, откачиваемое двухсекционным насосом из полостей заднего под-
шипника компрессора и подшипника турбины.
Масло, отделенное от воздуха в центробежном воздухоотделителе, направляется
для охлаждения в воздушно-масляный радиатор самолета и далее на вход в нагне-
тающую секцию главного масляного насоса.
Воздух (эмульсия), выделенный из масла в воздухоотделителе, отводится по тру-
бопроводу в масляный бак, а затем через суфлирующий бачок — в атмосферу.
При понижении давления масла на входе в нагнетающую секцию главного масляно-
го насоса (при расходовании масла двигателем или перепуске флюгерным насосом час-
ти масла в бак, а также в момент действия отрицательных перегрузок при эволюциях
самолета) масляный насос подпитки пополняет систему необходимым количеством
масла из масляного бака, восстанавливая давление в системе в установленных пределах_При повышении давления масла на входе в нагнетающую секцию главного масля-
ного насоса выше требуемого редукционный клапан масляного насоса подпитки пе-
репускает масло из кольцевой системы в масляный бак.
При работе флюгерного насоса или принудительном флюгировании воздушного
винта двигателя в масляную систему за клапаном двойного действия попадает
излишек масла, который (для исключения переполнения масляной полости задних ро-
торных подшипников и переливания через лабиринты в тракт двигателя) сбра-
сывается через клапан двойного действия в систему смазки редуктора и через редукци-
онные клапаны главного масляного насоса и насоса подпитки — в маслобак .
Масло, откачиваемое от заднего подшипника ротора компрессора и подшипника
ротора турбины, проходит соответственно через термостружкосигнализаторы и сетча-
тые фильтры , установленные в нижней части корпуса камеры сгорания.
Для своевременного предупреждения экипажа о появлении ненормальностей в ра-
боте подшипниковых узлов задних опор ротора двигателя, а также для своевременной
сигнализации о засорении масляного фильтра лобового картера на двигателе устанав-
ливаются два термостружкосигнализатора ТСС-20 и сигнализатор 36 перепада дав-
ления масла СП-0,6.
Сигнализация от термостружкосигнализаторов и от сигнализатора перепада давле-
ния масла выведена в кабину экипажа на одну лампочку.
В кабине экипажа сигнализация срабатывания термостружкосигнализаторов выве-
дена на лампочку с надписью «Стружка в двигателе» на самолетах Ан-12 и с надписью
«Горят — стружка в двигателе» на самолетах конструкции Ильюшина.
При появлении в магистрали откачки масла от задних опор ротора двигателя
стальной стружки между постоянными магнитами датчика термостружкосигнализатора
образуется замкнутая электроцепь, в результате чего в кабине самолета загорается сиг-
нальная лампочка наличия стружки в двигателе.
Если в указанной выше магистрали температура масловоздушной смеси превысит
180 °С, легкоплавкая вставка расплавляется и через отверстие кольца 3 (см. рис. 25) со-
единяет поверхность магнита 4 и кольца 3, что также вызывает загорание сигнальной
лампочки._ Для слива масла на двигателе имеются три крана:в нижней части лобового
картера, на самолетном патрубке подвода масла в насос подпитки и на корпу-
се масляных фильтров задних опор.
Для обеспечения нормальной работы масляной системы производится суфлирование
масляных полостей двигателя с атмосферой. Внутренние полости редуктора и лобового
картера соединены между собой.
Откачивающая секция главного масляного насоса поддерживает в этих полостях
Содержащийся в масле воздух отделяется при помощи воздухоотделителя и по
трубопроводу отводится в масляный бак.
Масляный бак сообщается с атмосферой через суфлирующий бачок , чем пре-
дотвращается выброс масла из бака при эволюциях самолета. Масляная полость тонне-
ля вала турбины суфлируется через центробежный суфлер , расположенный на верх-
ней части лобового картера; при этом масло, идущее вместе с воздухом по трубопрово-
ду, попадает на лопатки быстровращающегося ротора суфлера, где оно отделяется от воздуха и сбрасывается в лобовой картер, а воздух отводится по трубопроводу к пат-
рубку сброса воздуха в реактивное сопло.
Для защиты воздушного тракта от проникновения масла из масляной полости ре-
дуктора и лобового картера через радиально-контактные уплотнения вала воздушного
винта и систему лабиринтных уплотнений переднего подшипника компрессора к уп-
лотнениям подводится воздух, отбираемый из-за пятой ступени компрессора. Количе-
ство поступаемого воздуха регулируется жиклерами . Один — на штуцере лобового
картера слева вверху (на уплотнение переднего подшипника компрессора), второй — на
штуцере возле клапана перепуска воздуха на компрессоре справа (на уплотнение вала
Воздух к лабиринтным уплотнениям заднего подшипника ротора компрессора и
подшипника ротора турбины подводится из-за десятой ступени компрессора. Изли-
шек воздуха выводится из межлабиринтных полостей по трубопроводу к патрубку
сброса воздуха в реактивное сопло; при этом количество отводимого воздуха регулиру-
6.4. Система суфлирования масляных полостей
Масляные полости двигателя отделены от воздушных и газовых уплотнениями. Для обеспечения нормальной работы маслосистемы и уплотнений масляные полости соединяются с атмосферой.
Соединение масляных полостей с атмосферой можно выполнить раздельно или же все их соединить между собой, а одну из них через суфлёр соединить с атмосферой. Применение суфлера необходимо для снижения потерь масла.
На двигателе Д-36 масляные полости турбин, подшипников вентилятора и КНД суфлируются через расширительную коробку и центробежный суфлёр.
Масляная полость опоры КВД сообщена через полости колонки приводов и коробки приводов с центробежным суфлёром.
Центробежный суфлер ЦС-36 расположен справа сзади на коробке приводов, крепится при помощи шпилек и предотвращает потери масла при суфлировании масляных полостей двигателя. Центробежный суфлер состоит из корпуса, крышки и ротора с крыльчаткой закрытого типа. Принцип работы центробежного суфлера аналогичен принципу работы воздухоотделителя.
6.5. Характерные отказы и техническое обслуживание масляной системы
Большая часть отказов и неисправностей масляной системы связана с повреждением их агрегатов либо с повышенным износом деталей омываемых маслом, а также из-за нарушений правил технической эксплуатации системы и двигателя в целом.
К числу признаков, свидетельствующих о появлении неисправностей в маслосистеме, относятся: повышенный расход масла, снижение подачи масла к потребителям, его загрязнение и перегрев.
Повышенный расход масла наблюдается в случаях разгерметизации масляных магистралей и полостей, например, при разрушении трубопроводов и их соединений, в результате износа уплотнений опор роторов, при возникновении трещин в корпусных деталях агрегатов маслосистемы и коробки приводов и т.п.
Большие потери масла могут быть связаны с его выбросом через систему суфлирования в случае разрушения приводов центробежного суфлера или воздухоотделителя. Существенное увеличение расхода масла недопустимо из-за возможности последующего полного прекращения его подачи в двигатель, которое приведет к разрушению подшипников опор роторов.
Уменьшение подачи масла в двигатель сопровождается ухудшением условий смазки и охлаждения узлов трения («масляное голодание»), что вызовет их интенсивный износ, перегрев и может привести к заклиниванию роторов. «Масляное голодание» возникает при падении давления масла за нагнетающей секцией насоса и увеличении гидравлического сопротивления магистрали нагнетания, например, вследствие засорения фильтра тонкой очистки или закоксовывания масляных форсунок. Причинами падения давления в нагнетающей магистрали могут быть большие потери масла, повышенный износ деталей нагнетающей секции насоса, ослабление пружины редукционного клапана или его зависание в открытом положении при засорении механическими частицами.
Загрязненность масла вызывает засорение фильтра тонкой очистки. Засорение фильтра приводит, как правило, к открытию перепускного клапана. В результате неочищенное масло поступает в двигатель. При этом продукты изнашивания, кокс и другие примеси могут вызвать повышенный износ узлов трения и уплотнений опор, уменьшение проходного сечения масляных форсунок, заклинивание качающих узлов насосов и разрушение их приводов, загрязнение ТМА и т.п.
Перегрев масла происходит за счет повышенного тепловыделения при интенсивном износе смазываемых деталей, в результате «масляного голодания», а также при забросах частоты вращения роторов, температуры газов и т.п. Превышение допустимых температур вызывает окисление масла, выделение из него кокса и смол, засоряющих фильтры и форсунки, ухудшение смазывающих и антикоррозионных свойств масла.
Загрязненность и перегрев масла, выражающийся в потемнении масла, являются признаками разрушения и перегрева деталей, омываемых маслом. В первую очередь это относится к подшипникам опор роторов.
Повреждения подшипников роторов в основном возникают по следующим причинам:
— усталостное разрушение материала в зоне контакта тел качения и беговых дорожек;
— повышенное проскальзывание и износ деталей подшипника;
— работа подшипника в условиях масляного голодания.
Усталостное разрушение подшипников наблюдается в виде точечного выкрашивания материала дорожек и тел качения. Оно может возникнуть по причине больших нагрузок от центробежных сил, действующих со стороны тел качения, снижения твердости материала деталей подшипника из-за кратковременного перегрева при изготовлении или в эксплуатации, коррозии из-за плохой консервации.
Повышенному проскальзыванию и износу способствуют неправильный монтаж подшипника (повышенные зазоры, установка колец с перекосом). Интенсивный износ может привести к попаданию продуктов износа в зону контакта тел качения и вызвать заклинивание подшипника.
В свою очередь износ совместно с температурными деформациями вызывают изменение зазоров, что также может повлиять на работоспособность подшипника. Например, при выключении двигателя без охлаждения на пониженных режимах работы, тепловой поток от диска
турбины может привести к расширению внутреннего кольца подшипника, выборке зазора и кратковременному заклиниванию подшипника. После полного охлаждения всего двигателя, зазоры восстанавливаются, однако, высокие контактные напряжения при заклинивании могут привести к деформации контактирующих поверхностей и растрескиванию этих поверхностей.
При запуске холодного двигателя, из-за повышенной вязкости масла подача его к подшипникам затруднена. Тела качения при отсутствии достаточной смазки могут нагреться, выбрать зазор с кольцами, что приведет к заклиниванию и разрушению подшипника.
При разрушении деталей подшипника из-за масляного голодания всегда имеет место оплавление и износ тел качения, наволакивание материала шариков на поверхность беговых дорожек, износ наружной поверхности сепаратора и его гнезд, разрыв боковых перемычек сепаратора.
Обслуживание масляной системы двигателя являются составной частью общего комплекса подготовки воздушного судна к полету и производятся в период выполнения оперативных и периодических форм технического обслуживания.
Основными работами при техническом обслуживании маслосистемы являются проверка состояния агрегатов и трубопроводов, контроль количества масла, слив масла и заправка маслосистемы. В процессе выполнения всех видов технического обслуживания проводится осмотр маслосистемы. В ходе осмотров необходимо проверить отсутствие течи масла и повреждений трубопроводов, крепление трубопроводов и целостность перемычек металлизации. Через каждые 50 часов работы двигателя проверяют уровень масла в баках, осматривают и проверяют фильтры. Через 200 часов работы двигателя необходимо заменить масло в двигателе, проверить срабатывание сигнализатора уровня масла, промыть сигнализатор. При заправке и сливе масла в первую очередь необходимо соблюдать правила техники безопасности по работе с горючесмазочными материалами.
Перед запуском двигателя необходимо проверить уровень и температуру масла. Минимальная температура на входе в двигателе, при которой разрешается запуск без подогрева.- 40° С. При температуре окружающего воздуха ниже — 40° С двигатель следует подогревать, если температура масла на входе в двигатель ниже — 20° С. Подогревают в течение 30…40 мин, пока температура масла не достигнет + 5° С. В ходе опробования двигателя следят за давлением и температурой масла, контролируют срабатывание сигнализационных табло.
Форум Тетис
Уважаемые дайверы, у меня имеется авиационная головка АК-150МК без масляного насоса. В месте подсоединения штатного маслонасоса существует несколько отверстий как то подача масла в компрессор, отвод масла из компрессора и суфлирование. Вопрос в следующем что это за суфлирование такое и для чего оно предназначено, какое отношение оно имеет к церкуляции масл?
Насколько мне удалось понять это для удаления газов из масла что-ли?
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#2 Сообщение ABM » 15-10-2006 01:16 —> Добавлено: 15-10-2006 01:16 Заголовок сообщения:
Может у кого имеется документация по этому компрессору кроме той что имеется на сайте Чернобельского?
#3 Сообщение VictorVideo » 15-10-2006 19:58 —> Добавлено: 15-10-2006 19:58 Заголовок сообщения:
Суфлирование — это разгрузка картера (и всех полостей, которые соединяются с картером) от возможного повышения давления. Повышение давления возможно за счет прорывающихся газов повышенного давления и за счет температурного нагрева в полости. Именно суфлирование позволяет работать в штатном режиме уплотнения (сальники) валов. В простых случаях суфлирование выглядит как просто соединение с атмосферным воздехом через пламягасящее и малоотделяющее устройство. В более сложных конструкциях в линии суфлирования стоит вакуумный насосик, создающий в картере разряжение.
В жигулевских (и многих других) моторах суфлирование выполнено в виде шланга из катрера к воздушному фильтру. Попробуйте пережать этот шланг, и из всех сальников и уплотнений потечет масло.
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#4 Сообщение ABM » 15-10-2006 20:02 —> Добавлено: 15-10-2006 20:02 Заголовок сообщения:
Значит в данном случае мне надо соединить суфлирующие отверстия с атмосферой, точнее с еще одним масляным бачком соединенным с атмосферой так?
#5 Сообщение VictorVideo » 15-10-2006 20:12 —> Добавлено: 15-10-2006 20:12 Заголовок сообщения:
Лучше эту полость соединить с верхней полостью основного масляного бачка. А уж сам бачок д.б. а) быть большим, наверное на 1/3, чем планируемый объем масла, т.к. возвратка будет вспенена, б) в верхней точке бачка (или около пробки) д.б. соединен с атмосферой.
Если оставить незаглушенными, то все забросает маслом, и будет повышенный расход масла.
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#6 Сообщение ABM » 15-10-2006 20:24 —> Добавлено: 15-10-2006 20:24 Заголовок сообщения:
Спасибо большое за ответ. У меня еще небольшой вопрос, для данного компрессора подойдет автомобильный шестеренчетый масляной насос, клапан сброна насоса настроен максимум на 7 атмосфер. Для компрессора требуется от 2 до 7 атмосфер. Заранее спасибо.
#7 Сообщение VictorVideo » 15-10-2006 20:30 —> Добавлено: 15-10-2006 20:30 Заголовок сообщения:
Теоретически подойдет, в авиации тоже стоят шестеренные насосы. Но насчет прокачки — не скажу. Скорей всего тоже справится, главное, чтобы масло на выходе не перегревалось (было не выше градусов 100-110). Но мы самоделкины, люди рисковые !
#8 Сообщение VictorVideo » 15-10-2006 20:36 —> Добавлено: 15-10-2006 20:36 Заголовок сообщения:
Да, на объеме масла в бачке не экономьте. Масло должно и и успевать сепарироваться от воздуха и успевать охлаждаться.
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#9 Сообщение ABM » 15-10-2006 20:43 —> Добавлено: 15-10-2006 20:43 Заголовок сообщения:
Я думаю масла надо около 2 литров и бачок литра на 3. При таком обьеме масла наверное перегрева не будет.
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#10 Сообщение ABM » 15-10-2006 20:45 —> Добавлено: 15-10-2006 20:45 Заголовок сообщения:
А вы вообще сталкивались с этими компрессорами, как они вообще в работе ,если у них слабые места, на что нужно обратить внимание в первую очередь?
#11 Сообщение VictorVideo » 16-10-2006 08:36 —> Добавлено: 16-10-2006 08:36 Заголовок сообщения:
Увы, именно с этими компрессорами не сталкивался, но общие принципы авиационного моторо-агрегатостроения представляю. Если перегрева масла в агрегате (и соответственно, его коксования) не будет, то будет работать как миленький. Косвенным индикатором износа как раз является эта суфлерная полость : если здорово парит, значит сжатый воздух слишком прорывается в подцилиндровые полости. Ну и увеличенное время забивки, естественно. И всякие странные шумы.
И естественно, требуется внешний теплосъем (вентилятор обдува).
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#12 Сообщение ABM » 16-10-2006 17:37 —> Добавлено: 16-10-2006 17:37 Заголовок сообщения:
тюлень Участник Сообщения: 209 Зарегистрирован: 26-11-2002 01:01 Откуда: москва Контактная информация:
#13 Сообщение тюлень » 17-10-2006 07:39 —> Добавлено: 17-10-2006 07:39 Заголовок сообщения:
лучше найди штатный масляный насос с картером меньше будет технологических проблем идольше будет работать а что ты собираешься ставить вместо фильтра смотри переходные трубки между ступенями лучше еще раз пропаять а то штатная пайка слабая
Борис Сергеев Участник Сообщения: 98 Зарегистрирован: 13-11-2003 01:01 Откуда: С.-Петербург Контактная информация:
#14 Сообщение Борис Сергеев » 17-10-2006 15:41 —> Добавлено: 17-10-2006 15:41 Заголовок сообщения:
Отдам в хорошие руки качественный из нержавейки кожух охлаждения для АК-150, . Лежит в «Открытом море» в Питере. (812) -320-89-80
Самовывоз.
М2RUS068/ IDA CD 0668/ Adv. Nitrox Instr./SSI DC Instr.
Алексей Груздев Активный участник Сообщения: 885 Зарегистрирован: 03-08-2006 15:55 Откуда: Москва Контактная информация:
#15 Сообщение Алексей Груздев » 17-10-2006 15:48 —> Добавлено: 17-10-2006 15:48 Заголовок сообщения:
Борис Сергеев писал(а): Отдам в хорошие руки качественный из нержавейки кожух охлаждения для АК-150, . Лежит в «Открытом море» в Питере. (812) -320-89-80
Самовывоз.
М2RUS068/ IDA CD 0668/ Adv. Nitrox Instr./SSI DC Instr.
Lion Участник Сообщения: 72 Зарегистрирован: 23-04-2003 00:01 Откуда: Мариуполь, Украина Контактная информация:
#16 Сообщение Lion » 17-10-2006 16:22 —> Добавлено: 17-10-2006 16:22 Заголовок сообщения:
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#17 Сообщение ABM » 17-10-2006 20:33 —> Добавлено: 17-10-2006 20:33 Заголовок сообщения:
Помойму из современных у нас выпускают именно АК-150МК (МК-модернезированный компрессор). Новые встречал недавно на каком то сайте.
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#18 Сообщение ABM » 17-10-2006 20:42 —> Добавлено: 17-10-2006 20:42 Заголовок сообщения:
тюлень писал(а): лучше найди штатный масляный насос с картером меньше будет технологических проблем идольше будет работать а что ты собираешься ставить вместо фильтра смотри переходные трубки между ступенями лучше еще раз пропаять а то штатная пайка слабая
По поводу штатного насоса, его я не смог найти, посему пришлось заказать крышку и вал со шкивом у токаря, вчера только дочертил а сегодня занес на завод, думаю к концу недели сделают. В качестве фильтров собираюсь использовать три баллона емкостью в 1л(250 атм рабочее давление). Первый балон будет масловодоотделителем по стандартной схеме, второй баллон с селикогелем и гоптолитом для поглащения паров воды и случайно залетевших газов и третий баллон с поглатителем от баеровского компрессора (обещали с порошком помочь МЧС’ки).
Кстати, а что штатные трубки не очень надежные, уже бывали проблемы?
#19 Сообщение VictorVideo » 18-10-2006 09:57 —> Добавлено: 18-10-2006 09:57 Заголовок сообщения:
Ой-ой-ой, селикагель-то зачем ? Он забъется водой за первый же день работы, а потом ничего уже адсорбировать не будет. И будет совершенно бесполезен. Или будет «сосать» влагу из влагоотделителя всё время холодного стояния компрессора.И при этом будет в неконтролируемой зоне. Так что я в сомнении.
Обычно ставят просто масло-воздухоотделитель (емкость с перегородками, где осаждается масло-водяная шуга), где в нижней точке стоит кран сброса собравшейся внизу эмульсии. Открыл — отпшикал эмульсию — закрыл.
Если будет стоять 1л баллон, то, пожалуй, надо поставить его вентилем вниз, а в донной (теперь уже верхней) части сделать ввод с внутренней трубкой примерно до середины высоты баллона, которую согнуть так, чтоб она запускала воздух горизонтально по касательной вдоль стенки (на стенке эмульсия будет осажаться). И тут же в донной (верхней части) сделать вывод из верхней части влагоотделителя.
Ну а вентиль внизу будет как раз для сброса эмульсии. Этот баллон должен обдуваться (чтоб конденсировалось лучше), даже рубашка с ребрами не помешела бы.
Баллон с главным фильтром тоже надо делать со сбросом в нижней точке. Тут тоже, новерное, надо баллон ставить вентилем вниз, делать в донной (верхней) части ввод с длинной трубкой (практически на всю длину баллона, до вентиля) и вывод, при сборке вывод закрыть фетровым фильтром, насыпать фильтрационную смесь, потом одеть на торчащую трубку другой фетровый «пыж» и запихать металлическую мочалку (типа как для мытья посуды) — это чтобы осталась полость. Потом ввинчивать вентиль. Всё это надо для того, чтобы контролировать и гарантировать фильтрационный порошок от попадания влаги (если она-таки проскочит). Если влага всё-таки будет появляться, ее надо будет часто сбрасывать.
Но ! Распахивать отверстиями штатные баллоны надо очень аккуратно. Стенки ни в коем случае не сверлить, только донышко. Они же будут под давлением !
ABM Активный участник Сообщения: 305 Зарегистрирован: 06-09-2006 12:37 Откуда: Беларусь, Бобруйск-Минск
#20 Сообщение ABM » 18-10-2006 19:13 —> Добавлено: 18-10-2006 19:13 Заголовок сообщения:
Значит от селикогеля придется отказаться. Кстати для масловодоотделителя я как раз предпрологал отверстие сбоку и в донной части, а вентиль соответственно внизу для слива, мне кажется в стенках можно делать отверстия, только после вкручивания штуцера надо обязательно обварить. А гопталит нужно засыпать или современные смеси для компрессоров смогут поглатить СО?
способ суфлирования масляной полости опоры ротора газотурбинного двигателя — патент РФ 2267625 — Махаринский Евгений Антонович ,Аладинский Всеволод Леонидович
Состоит из трех подсистем: нагнетания, откачивания и суфлирования.
1 – маслобак; 2 – датчик температуры; 3 – нагнетающий насос (с редукционным клапаном);
4 – запорный клапан; 5 – фильтр (с перепускным клапаном);
6 – датчик сигнализации о загрязнении фильтра; 7 – датчик давления;
8 – суфлёр-сепаратор; 9 – условная масляная полость двигателя; 10 – форсунка;
11 – защитный фильтр; 12 – откачивающий насос; 13 – приводной центробежный
воздухоотделитель; 14 – датчик сигнализации наличия стружки в масле; 15 – теплообменник
(с перепускным клапаном).
Как видно из рассмотрения данной схемы,
циркуляция масла в замкнутом контуре осуществлена
через маслобак. Причем из двигателя масло
возвращается в маслобак после его охлаждения
Сепарация откачиваемой из двигателя масловоздушной смеси производится с помощью приводного
центробежного воздухоотделителя (центрифуги).
Поэтому на охлаждение в теплообменник поступает
масло, практически не содержащее включений воздуха.
Воздух из маслобака и из масляных полостей двигателя
по системе суфлирования после его очистки в суфлере
от частиц масла отводят в атмосферу (обычно на срез
сопла). Такую схему масляной системы можно
рассматривать как классическую.
МАСЛОСИСТЕМА С «ГОРЯЧИМ»
В такой схеме охлаждение масла происходит в
линии подачи его в двигатель.
Воздух, отделенный от масла в статическом
сепараторе, удаляют по системе суфлирования.
На мощных ГТД масляную систему выполняют по
типу короткозамкнутой циркуляционной схемы, в
которой только небольшая часть – до 15%, пройдя через
теплообменник, поступает в маслобак. Это необходимо
для прогрева находящегося в баке масла. Основная
часть масла подается через перепускной клапан
на нагнетающий насос.
МАСЛОСИСТЕМА ТРДД НК-8
СУФЛИРОВАНИЯ С МАСЛОСИСТЕМОЙ
Отделение масляных полостей двигателя от
воздушных осуществляется подвижными
уплотнениями, устанавливаемыми между
Для предотвращения утечки масла через
уплотнение давление воздуха перед ним должно
быть больше давления внутри масляной полости.
При создании такого перепада воздух будет
непрерывно проникать внутрь масляных полостей
опор, препятствуя утечкам масла из них.
Очевидно, что для исключения накопления в
масляных полостях воздуха необходимо
осуществлять его отвод оттуда.
Эту функцию и выполняет система суфлирования.
ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ
В ГТД с так называемой открытой системой суфлирования
полости сообщаются непосредственно с атмосферой и давление
в них близко к атмосферному. Оно падает с высотой, поэтому
снижается производительность маслонасосов. В большинстве
двигателей для обеспечения высотности системы суфлирования
выполняют закрытыми, устанавливая специальный
баростатический клапан, настроенный на заданную величину.
В закрытых системах используется баростатический клапан
Непосредственный отвод воздуха из масляных
полостей и отвод его из системы суфлирования без
сепарации невозможен, так как в нём содержится
распылённое масло, и эксплуатационный расход
последнего составил бы десятки литров в час.
Основные потери масла (80…90%) происходят именно
из-за плохого суфлирования, что приводит также
к ухудшению экологии двигателя
Сепараторы, отделяющие масло от воздуха,
называются суфлерами. Они бывают статического или
динамического типа. В статических нет подвижных
элементов, и принцип их работы основан на осаждении
частиц масла на стенках каналов, создающих
искривление траектории потока воздухомасляной смеси.
К такому виду сепараторов относятся неподвижные
воздухоотделители типа «циклон» или «лоток».
Конструкция бывает трех типов:
• осевые, в которых отделение масла от воздуха
происходит при движении воздухомасляной
смеси внутри рабочего колеса в осевом направлении
• радиальные, в которых в рабочем колесе масло
отделяется от воздуха в потоке воздухомасляной
смеси, движущейся в радиальном направлении.
• суфлирование через вал
У осевых суфлёров, по сравнению с суфлёрами радиального типа,
сложнее конструкция, однако их применяют
на многих отечественных двигателях.
ОСЕВОЙ СУФЛЕР ТРДД Д20П
ОСЕВОЙ СУФЛЕР ТРДД Д30
ТРУБОПРОВОД ОТВОДА ВОЗДУХА НА СРЕЗ СОПЛА
Центробежные суфлёры радиального типа получили широкое
распространение, начиная с шестидесятых годов прошлого века.
Их применяют ведущие зарубежные фирмы («Пратт-Уитни»,
«Роллс-Ройс» и «Дженерал Электрик»), а в России –
на двигателях ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова»,
Ступинского конструкторского бюро
машиностроения и Калужского моторостроительного завода.
Суфлёры радиального типа по сравнению с суфлёрами осевого
типа имеют значительно меньшую длину. С точки зрения
обеспечения компактности конструкции двигателя предпочтение
следует отдавать суфлёру радиального типа
ОПОРЫ ТРДД НК-8-4
СОТОВЫЕ И ПОРИСТЫЕ СУФЛЕРЫ
В последнее время стали применять суфлеры сотовой конструкции,
имеющих гораздо большую поверхность сепарирования. Есть также
варианты конструкций с использованием пористых перегородок,
в том числе из материала МР.
СИСТЕМА СУФЛИРОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ВАЛ
МАСЛОПОЛОСТЬ ПЕРЕДНЕЙ ОПОРЫ
МАСЛОПОЛОСТЬ ЗАДНЕЙ ОПОРЫ
В масляных системах ГТД подачу масла в двигатель
и его откачку осуществляют с помощью объемных
насосов. Наибольшее распространение получили
насосы шестеренного типа.
ЛОПАТОЧНЫЕ И ШНЕКОЛОПАТОЧНЫЕ
Опыт эксплуатации авиационных ГТД показывает, что одной
из возможных причин нарушения нормальной работы
их масляных систем является недопустимое
содержание воздуха в масле, поступающем в двигатель.
В зарубежном двигателестроении для
сепарации откачиваемой масловоздушной смеси
предпочтение отдают статическим воздухоотделителям.
Так, фирмы «Дженерал-Электрик» и «Пратт Уитни»
используют воздухоотделители циклонного типа
(с тангенциальным входом масловоздушной смеси),
а фирма «Роллс-Ройс» применяет воздухоотделители типа «лоток»
В отечественном двигателестроении наиболее
распространенным способом сепарации масловоздушной смеси,
является использование в системе кондиционирования
приводных центробежных воздухоотделителей (центрифуг).
Их конструкция аналогична суфлерам.
1 – радиально-упорный подшипник; 2 – корпус; 3 – разделительный диск;
4 – крыльчатка; 5 – вал; 6 – медная втулка; 7 – патрубок отвода воздуха;
А – кольцевая полость подвода масловоздушной смеси;
Б – кольцевой коллектор
ТЕПЛООБМЕННИКИ (РАДИАТОРЫ) (ТМР)
В современных ГТД (за исключением ТВД и ТВВД), как правило,
в качестве охладителя используют топливо, расходуемое двигателем.
Определенным преимуществом использования топливомасляных
теплообменников является то, что при охлаждении масла теплота
не рассеивается в окружающем пространстве, а уносится топливом
в двигатель (т.е. обеспечивается утилизация тепла, которое подводится
в двигателе к маслу).
На самолетах с ТВД применяют воздухомасляные теплообменники,
устанавливаемые в специальных туннелях с регулируемым
1 – патрубок входа масла; 2 – патрубок выхода масла;
3– отдельная секция; 4 – перегородка; 5 – сливная пробка.
В масляных системах газотурбинных двигателей
в качестве фильтрующих элементов применяют
в основном металлические сетки
Тонкость очистки масла сплющенными сетками достигает 15 мкм,
однако такие сетки имеют повышенное гидравлическое сопротивление
На первых отечественных авиационных ГТД в масляных системах
применяли фильтры с номинальной тонкостью фильтрации от 60 до 100 мкм.
Исключением были только все двигатели, созданные под руководством
Генерального конструктора Н.Д. Кузнецова, а впоследствии и двигатели
ЗМКБ «Прогресс», где применяли сетчатые дисковые фильтры с сеткой,
имеющей размер стороны ячейки 40 мкм
1 и 4–обоймы; 2 и 3–фильтрующие сетки; 5–гофрированный каркас
С ДИСКОВЫМИ ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТАМИ
1-корпус фильтра; 2-фланец; 3-винт; 4-крышка фильтра; 5-планка;
6-маховик;7-гайка; 8-клапан перепускной;
9-место для датчика перепада давления; 10- фильтропакет
СЕТЧАТЫЙ ФИЛЬТР ТВаД ГТД-3Ф
К числу определяющих параметров относится потребная прокачка масла
(циркуляционный расход) через ГТД, обеспечивающая поддержание
в заданных пределах температуры подшипников и других трущихся деталей.
Прокачкой масла Gм называется масса масла, прокачиваемого в единицу
времени через ГТД. Например, прокачка в НК-56 составляет Gм =65…75кг/мин.
Потребная прокачка пропорциональна теплоотдаче в масло Qм:
где с — удельная теплоемкость масла, ρ – плотность масла
Δ t – разность температур на входе и выходе из опоры.
При проектировании нового двигателя Qм берут на основе статистики
по двигателям-прототипам. На НК-56 Qм =1500ккал/мин,
у современных двигателей – до 5000ккал/мин. С целью снижения прокачки
Δt целесообразно увеличивать. Обычно температура входа tвх>500С.
При ней сохраняется удовлетворительная характеристика по вязкости.
Температура выхода tвых>120….2000С. Она определяется максимально
допустимой температурой подшипника и сортом применяемого масла
Еще одна важная характеристика – норма безвозвратных потерь масла
в ГТД, или «часовой расход масла». Он оценивается как 0,1кг/час на
10кН тяги. На НК-56 он составляет не более 1.5кг/час
ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ РАСХОДА
Ниже в качестве примера приведены основные технические данные
масляной системы двигателя НК-86:
— температура масла на входе в двигатель, не более
— давление масла на входе в двигатель:
на максимальном режиме
на режиме «малый газ»,
не менее 0,23 МПа;
— расход масла, не более
— прокачка масла через двигатель
от 0,9 до 1,2 кг/с;
— теплоотдача в масло, не более
ТИПЫ ПРИМЕНЯЕМЫХ МАСЕЛ
Предельные температуры вспышки масел
Фтористое масло обладает приемлемой вязкостью
при температуре запуска -30С…-35С.
Цена 250руб/кг (в ценах социализма).
Однако фтор – это чрезвычайно ядовитое и опасное вещество
СХЕМА ПОСТУПЛЕНИЯ ТЕПЛА В ОПОРУ
Q = Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
Q1 – теплоотдача от воздуха в масло через тракт,
Q2 – теплоотдача от воздуха в масло через стенки опоры,
Q3 – теплоотдача от воздуха в масло через вал,
Q4 – тепловой поток от трения в уплотнениях,
Q5 – тепловой поток от трения в подшипниках,
Q6 – тепловой поток, поступающий с воздухом через уплотнения,
Q7 – тепловой поток от трения в шлицах и зубчатых передачах,
КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА ОТ ИСТОЧНИКОВ
И СИСТЕМ СУФЛИРОВАНИЯ
Площадь, проходное сечение трубопроводов (каналов) в опоре можно
найти из уравнения расхода
где d- диаметр трубопровода, V-скорость течения жидкости в трубе
Допускаемые скорости течения масла и масловоздушной смеси V
принимаются по таблице
Зная скорость и требуемую прокачку, можно определить
Отводящая магистраль должна иметь в 1,5…2 раза
больший диаметр, чем подводящая.
К масляной полости необходимо подвести
как минимум три трубопровода:
Исходя из того, что нагнетающие и откачивающие масляные насосы
располагаются на корпусе двигателя, а чаще на корпусе II контура,
прокладка этих трубопроводов составляет отдельную
конструкторскую задачу: нужно обеспечить герметичность проточной
части, температуру и заданные предельные статические и переменные
напряжения в трубопроводах, выполнить требования монтажа.
Трубопровод проходит через тракт II контура, внутри ребра, через
тракт I контура далее по диафрагме к масляной полости. При этом
трубопровод слива масла проходит через нижнее ребро, трубопровод
суфлирования через ребро верхней половины опоры, а трубопровод
подвода масла через любое ребро наиболее коротким путем.
ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ КАРТЕРА ТУРБИНЫ
1 – втулка; 2 – маслопровод; ДВИГАТЕЛЯ НК-12
4 – кольцо жёсткости,
5 и 6 – отверстия; 7 – винт;
9 – сопловой аппарат
10 – задний кожух;
11 – корпус переднего
13 – лабиринтное уплотнение;
15 – направляющий кожух;
16 – фланец; 17 и 18 – кожухи;
19 – дренажный бачок;
21 – бобышка; 22 – штуцер;
24 – болт; 25 – фланце;
27 – фланец; 28 – проставка;
41 – труба; 42 – фланец; 43 – корпус;
44 – маслоуплотнительное кольцо;
Ж – масляная полость.
35 – форсуночное кольцо; 36 – корпус заднего
29 и 30 – трубы слива масла; 31 – конический подшипника компрессора; 37 – переходник;
38 – передняя стенка; 39 – промежуточная полость;
кожух; 32 – стенка; 33 – гайка; 34 – втулка;
40 – коническая балка;
ПОДВОД МАСЛА К ПОДШИПНИКАМ
Существует два основных способа подвода масла к подшипникам.
Первый – через систему струйных форсунок, которые подают струи масла
на тела качения через зазор между внутренним кольцом и сепаратором.
Второй – подвод масла через вал, когда на внутренней поверхности вала
образуют масляную полость с повышенным давлением и масло на тела
качения подается через отверстия в стенке вала и во внутреннем кольце.
Граница оптимальности способов подачи масла на тела качения
подшипников определяется возможностью попадания масла на тела
качения. Это выражается коэффициентом быстроходности d*n ,
, d– средний диаметр подшипника по центрам тел качения в мм,
n – частота вращения, об/мин
КОЭФФИЦИЕНТЫ БЫСТРОХОДНОСТИ И СПОСОБЫ ПОДВОДА МАСЛА
ПОДВОД МАСЛА ЧЕРЕЗ
К ПОДШИПНИКУ СРЕДНЕЙ ОПОРЫ
КОМПРЕССОРА (ГДУ НК-36СТ)
ЧЕРЕЗ ФОРСУНОЧНЫЕ КОЛЬЦА
К ПОДШИПНИКУ КОМПРЕССОРА
К ПОДШИПНИКАМ ОПОРЫ ТУРБИНЫ ВД
ЧЕРЕЗ ВАЛ ( ГДУ НК-36СТ)
ПОДВОД МАСЛА К ПОДШИПНИКУ
ЧЕРЕЗ ВАЛ (ДВИГАТЕЛЬ RB-199)
ПОДАЧА МАСЛА К ПОДШИПНИКАМ
Система суфлирования двигателя
Система суфлирования двигателя предназначена для сообщения масляных полостей двигателя с атмосферой, обеспечения работы масляных уплотнений и воздушно-масляных лабиринтов и для устранения возможности перетекания масла через уплотнения в проточную часть двигателя при повышении давления в масляных полостях опор роторов двигателя. Система суфлирования (рис. 6.7) состоит из системы суфлирующих каналов, трубопроводов и центробежного суфлера.
Рис. 6.7. Схема системы суфлирования полостей опор роторов двигателя:
I—V— опоры двигателя;1— центробежный суфлер;2— трубка суфлирования масляной полости II опоры;3— трубка суфлирования масляной полости III опоры;
4— трубка суфлирования полости V опоры;5— трубка суфлирования предмасляной полости III опоры;6—трубка суфлирования предмасляной полости II опоры
Суфлирование полостей опор роторов двигателя осуществляется двумя способами: суфлированием предмасляных полостей непосредственно в атмосферу и суфлированием масляных полостей через центробежный суфлер коробки приводов.
Предмасляные полости задней опоры ротора компрессора (полость Б) и задней опоры ротора
турбины компрессора (полость Г), в которые может прорываться воздух под повышенным давлением из проточной части двигателя, суфлируются непосредственно в атмосферу через каналы в корпусах и наружные трубки 6 и 5. Концы трубок выведены к срезу выхлопного сопла.
Масляные полости задней опоры ротора компрессора (полость В), задней опоры ротора турбины компрессора (полость Д) и опоры ротора свободной турбины (полости Е и Ж) через каналы в корпусах и наружные трубки 2, 3 и 4 суфлируются через приводной центробежный суфлер 1, расположенный в коробке приводов.
Воздух, отделенный в суфлере от масла, выводится за борт вертолета. Суфлирование коробки приводов также осуществляется через центробежный суфлер. Конструкция и работа суфлера изложены в пособии «Передачи и приводы двигателя ТВ2-117».
Полость передней опоры ротора компрессора (полость А) не суфлируется.
Суфлирование масляного бака осуществлено независимо от системы суфлирования двигателя.
Масляный бак суфлируется через расширительный бачок 17 (см. рис. 6.1), в котором масло отделяется от воздуха, путем конденсации. Масляный конденсат собирается в нижней части расширительного бачка, сообщающегося с маслобаком.
Схема объединенных масляной и суфлирующей систем двигателя приведена на рис. 6.8.
Рис. 6.8. Объединенная схема масляной и суфлирующей систем двигателя
Формула изобретения
1. Способ суфлирования масляной полости опоры ротора газотурбинного двигателя, включающий подвод масла в масляную полость опоры ротора и отвод в суфлер воздушно-масляной смеси по магистрали суфлирования, отличающийся тем, что в масляную полость опоры ротора подают дополнительное масло и направляют его ко входу в магистраль суфлирования, причем дополнительное масло подают в количестве не менее 1% от количества масла, подаваемого в масляную опору ротора на смазку и охлаждение деталей и узлов трения.
2. Способ суфлирования масляной полости по п.1, отличающийся тем, что подачу масла осуществляют при помощи форсунок или жиклеров, по меньшей мере, одна из которых ориентирована отверстием в направлении ко входу в магистраль суфлирования.
Высокоэффективные маслоотделители систем суфлирования ГТД Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»
Рассмотрен вопрос разработки нового подхода в создании и совершенствовании газоочистных устройств на основе моделирования и расчета рабочих гидродинамических процессов с использованием коэффициента гидродинамической эффективности .
Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Рыжков А. С.
Highly effective oil separators of breathing systems GTE
The question of developing the new approach in creation and improving gas-cleaning systems on the basis of modelling and calculation of working hydrodynamic processes with the use of hydrodynamic effectiveness factor is considered.
Текст научной работы на тему «Высокоэффективные маслоотделители систем суфлирования ГТД»
1. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. — М.: Машиностроение, 1982. — 200 с.
2. Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков. — Киев: Наук. думка, 1989. — 192 с.
3. Хэй Н., Вест П.Д. Теплообмен в трубе с закрученным потоком // Теплопередача, сер. С. — 1975. — 33. — С.100-106.
4. Hwang J.J., Cheng C.S. Augmented heat transfer in a triangular duct by using multiple swirling jets // Journal of Heat Transfer.
— 1999. -Vol. 121, — № 3. — Р 683-690.
5. Халатов А.А., Борисов И.И., Дашевский Ю.Я., Северин С.Д. Гидродинамика закрученного потока в канале циклонного охлаждения лопатки ГТД // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2009. — №4/5 (40).- С.25-30.
6. Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. — М. — Атомиздат. -1974. — 408 с.
7. Hedlund C.R., Ligrani P.M. Local swirl chamber heat transfer and structure at different Reynolds numbers // Journal of Turbomachinery.- 2000.- Vol. 122.- pp. 375-385.
8. Harvey N.L. Cooling of gas turbine engine aerofoils // Patent of United States №7137781- F01D 5/18.- 2006.
9. Халатов А.А., Онищенко В.Н., Борисов И.И. Аналогия переноса теплоты и количества движения в каналах с поверхностными генераторами вихрей // Доповіді Національної академії наук України. — 2007. — №6. — С.70-75.
10. Haasenritter A., Weigand B. Optimization of the rib structure inside a 2D cooling channel // ASME Paper GT2004- 53187. — 10 p.
11. Khalatov A., Syred N., Bowen P., et al. Innovative Cyclone Cooling Scheme for Gas Turbine Blade: Thermal-Hydraulic Performance Evaluation // ASME Paper № GT2000-237.-2000.
12. Халатов А.А., Дашевский Ю.Я., Письменный Д.Н. Влияние конфигурации ребер-турбулизаторов на теплообмен и потери давления в охлаждаемом канале входной кромки лопатки // Промышленная теплотехника. — 2010. — в печати.
Розглянуто питання розробки нового підходу в створенні та вдосконаленні газоочисних пристроїв на основі моделювання та розрахунку робочих гідродинамічних процесів з використанням Коефіцієнту гідродинамічної ефективності Ключові слова: газоочисні пристрої,
Коефіцієнт гідродинамічної ефективності, масловіддільник
Рассмотрен вопрос разработки нового подхода в создании и совершенствовании газоочистных устройств на основе моделирования и расчета рабочих гидродинамических процессов с использованием Коэффициента гидродинамической эффективности
Ключевые слова: газоочистные устройства, коэффициент гидродинамической эффективности, маслоотделители
The question of developing the new approach in creation and improving gas-cleaning systems on the basis of modelling and calculation of working hydro -dynamic processes with the use of hydrodynamic effectiveness factor is considered
Key words: gas-cleaning systems, hydrodynamic effectiveness factor, lubricant separator ———————-□ □————————-
СИСТЕМ СУФЛИРОВАНИЯ ГТД
Начальник международного отдела Национальный университет кораблестроения имени адмирала
пр. Героев Сталинграда, 9, г. Николаев, Украина, 54025
Новое тысячелетие перед мировой цивилизацией в целом и Украиной в частности ставит вопросы создания экологически чистой энергетики в разряд наиболее актуальных проблем. Это вызвано тем, что ста-
ционарные и транспортные энергетические установки (ЭУ) являются основным источником загрязнения атмосферы.
Газовые выбросы энергетических установок различны по происхождению, составу и параметрам. Ряд выбросов содержит дорогостоящие материалы,
обладает высоко- и низкопотенциальной энергией. Высокопотенциальную энергию используют путем применения котлов-утилизаторов. Повышение качества очистки позволяет не только уменьшить загрязнение окружающей среды, но и снизить потребление топлива утилизацией низкопотенциальной энергии газовых выбросов, сократить потери ценных материалов.
Представляется перспективным создание таких газоочистных устройств, в которых энергопотенциал газовых выбросов используется для процессов очистки. При этом ценные примеси возвращаются в технологическую цепочку элементов ЭУ, а опасные направляются в системы нейтрализации. Повышенными потенциальными возможностями в этом направлении обладают выпускные газы и масляные аэрозоли систем суфлирования ГТД, вентиляции картера ДВС и др. Поэтому их улавливание и возвращение в технологический процесс позволяет решать как экологические так и ресурсосберегающие проблемы. Для этих целей необходимо высокоэффективное газоочистное оборудование, использующее различные механизмы очистки [4, 5, 9, 10].
Анализ последних достижений и публикаций
Движение потоков в реальных газоочистителях, где имеют место значительные градиенты скоростей и концентраций в продольном и поперечном направлениях, описывается эллиптическими дифференциальными уравнениями, которые решаются конечно-разностными методами. Модели, позволяющие производить расчеты высокотурбулентных потоков, разработаны Сполдингом [3]. Широко известны работы института технической теплофизики Национальной академии наук Украины [3-8]. Центрального котлотурбинного института им. И.И.Ползунова (Россия), Института тепломассообмена АН Белоруси [3-8], Национального университета кораблестроения имени адмирала Макарова [3-8] и др. Для практических приложений наиболее эффективными считают методы, основанные на усреднении системы уравнений в частных производных, описывающих универсальные законы сохранения массы, энергии, импульса в турбулентной системе [3]. Эта система должна быть дополнена уравнениями состояния и связи параметров, а также начальными и граничными условиями. Наибольший прорыв в этом направлении произошел в связи с разработкой современных пакетов прикладных программ типа FLUENT [2], которые позволили численным методом производить решение сложных практических задач газодинамики аэрозольных сред.
Цель настоящей работы в разработке нового подхода в создании и совершенствовании газоочистных устройств на основе моделирования и расчета рабочих газодинамических процессов с использованием Коэффициента гидродинамической эффективности.
Метод расчета газодинамических характеристик газоочистных устройств предусматривает последо-
вательную процедуру численного интегрирования уравнений, моделирующих как газообразные вязкие потоки, так и течение струй жидкости. На первом этапе определяются газодинамические характеристики газообразной фазы с учетом турбулентности потоков, на втором — источниковые члены, моделирующие взаимное влияние жидкой и газообразной фаз, а также транспортные характеристики дисперсной фазы и распределение скоростей и траекторий внутри расчетной области. Такие расчеты проводят последовательно до достижения сходимости всех параметров во времени и пространстве. В работе предлагается математическая модель для расчета газодинамических характеристик потока в трубе Вентури на основе общего транспортного уравнения переноса переменной величины, аналогичное модели турбофоретического переноса частиц [4].
Для численного решения дифференциальных уравнений системы (1) использован метод центрального интегрирования (Nodal Point Integration) и пакет прикладной программы FLUENT [1], заключающийся во временной и пространственной дискретизации каждого контрольного объема (элемента) физической области. Это приводит к автоматическому удовлетворению уравнений сохранения и переноса импульса, теплоты и массы внутри всех разностных элементов и всей области потока. Источниковые члены в уравнениях аппроксимированы с использованием модифицированного метода Ньютона (Ne-wton-Raphson Method) [1,3]. При теоретическом исследовании процессов использована равномерная двухмерная разностная сетка 160х60 в декартовой системе координатах (шаг изменения по осям x и у соответственно равен 0,25 и 0,1 мм, ширина сопла- 10 мм). Предполагалось, что в трубе Вентури профиль осевой скорости равномерен (скорость uxf = U в расчетах изменялась от 10 до 50 м/с, компоненты uyf = V = 0;uzf = W = 0 , кинетическая энергия турбулентности = 0,1 м2/с2, степень диссипации турбулентной энергии £= 1,11 Дж/(кгс). Начальными и граничными условиями для создания расчётных сеток есть геометрические размеры проточной части установки на основе её масштабного моделирования. Размер сетки составлял 0,2 х 0,5 м, и строился из треугольных сегментов, которые имели среднюю площадь S=2510-8 м2 [8].
Впервые разработан новый подход в создании и совершенствовании газоочистных устройств энергетических установок на основе моделирования и расчёта рабочих гидродинамических процессов с использованием Коэффициента гидродинамической эффективности:
где S^. — полезная площадь сечения проточной части газоочистного оборудования, где наблюдаются рациональные значения гидродинамических характеристик потока, обеспечивающих рабочие процессы: составляющих скорости, степени диссипации турбулентной энергии, кинетической энергии турбулентности, статического давления и др.
S^. — общая площадь сечения проточной части газоочистного оборудования.
Рациональные значения скорости определяются на основе экспериментальных и расчетных данных
для улавливания частиц различного диаметра за счет гидродинамических сил. Скорость потока (струи) должна лежать в интервале 20-50 м/с с целью осаждения частиц более 20 мкм. Скорость потока должна составлять 3-7 м/с для улавливания микрокапель
— менее 5 мкм на проволоках (цилиндрах) сеточных коагуляторов.
При прохождении потока в одноволновых профилях НКИ — скорость потока должна составлять не более 5 м/с, что необходимо для исключения вторичного уноса капель.
Для случаев теоретических расчётов полезной площадью принимаются сечения до границ струйного слоя или начала пограничного слоя
Предложено считать совершенным гидродинамическим газоочистное оборудование с Кгэ свыше 85 %.
Наглядный пример расчёта коэффициента гидродинамической эффективности для маслоотделителей с пакетом из 10-ти и 20-ти профилей, рассчитанным на расход воздуха 450 м3/ч и 2000 м3/ч соответственно представлен на рис. 1 — рис. 4. Зелёным цветом выделена гидродинамически полезная площадь проточной части газоочистителя. Красным цветом показаны мёртвые зоны. Кгэ рассчитывался для начальных и конечных вариантов газоочистителей.
Начальный вариант имеет первичную геометрию проектируемого устройства. Конечный вариант -оптимизированного устройства. Для маслоотделителя с пакетом из 10-ти профилей в начальном варианте Кгэ составил всего 65%. В конечном варианте
Для маслоотделителя с пакетом из 20-ти профилей в начальном варианте Кгэ составил всего 62%. В конечном варианте — 93 %.
Показатели Кгэ конечных вариантов маслоотделителей в обоих случаях превышают 85%, что позволяет их считать высокоэффективными.
Применение Коэффициента гидродинамической эффективности позволило производить качественную оценку теоретических расчётов и выбирать наиболее эффективные варианты. Полученные результаты расчётов гидродинамики потока в проточной части маслоотделителя послужили основой для проецирования маслоотделителей нового поколения. Теоретический расчёт ранее неизученных зон течения газа позволил обратить внимание на определённые недостатки предыдущей модели маслоотделителя и, учтя их, спроецировать более эффективную модель. Также, расчёты значительно снизили производственные и временные затраты на разработку нового маслоотделителя.
Рис. 1. Расчёт коэффициента гидродинамической эффективности начального варианта маслоотделителя с пакетом из 20-ти профилей: а) полезная рабочая площадь; б) не используемая площадь Кгэ = (196,04 см2/301,6 см2 )*100% = 65%
Рис. 2. Расчёт коэффициента гидродинамической эффективности конечного варианта маслоотделителя с пакетом из 10-ти профилей: а) полезная рабочая площадь; б) не используемая площадь Кгэ = (240,64 см2/276,6 см2 )*100% = 87%
Рис. 3. Расчёт коэффициента гидродинамической эффективности начального варианта маслоотделителя с пакетом из 20-ти профилей: а) полезная рабочая площадь; б) не используемая площадь Кгэ = (503,99 см2/812,9 см2 )*100% = 62%
Рис. 4. Расчёт коэффициента гидродинамической эффективности конечного варианта маслоотделителя с пакетом из 20-ти профилей: а) полезная рабочая площадь; б) не используемая площадь Кгэ = (747,16 см2/803,4 см2 )*100% = 93%
1. Впервые разработан новый подход в создании и совершенствовании газоочистных устройств энергетических установок на основе моделирования и расчёта рабочих гидродинамических процессов с использованием Коэффициента гидродинамической эффективности.
2. На основе общей математической модели про-
изведены расчёты гидродинамических процессов в проточной части маслоотделителей с пакетом из 10-ти и 20-ти профилей, рассчитанными на расход в 450 м3/ч и 2000 м3/ч соответственно, с применением Коэффициента гидродинамической эффективности. Полученные результаты позволили внести значительные корректирования при проектировании маслоотделителей нового поколения при снижении производственных и временных затрат.
1. Роуч П. Вычислительная гидродинамика: Пер. с англ. М.:
2. ANSWER. Version 4.00 // User’s Manual. — Analytic & Co-
mputational Research, Inc., 2000. — 364 p.
3. Spalding D.B. Matthematical Models of Turbulent Flames:
A Review // Combustion Science and Technology. — 1976.
4. Страус В. Промышленная очистка газов. — М.: Химия,
5. Рыжков А.С. «Исследование улавливания аэрозолей в
неизотермических гидродинамических коагуляторах типа труба Вентури» // Промышленная теплотехника Международный научно -прикладной журнал том 26 №6, Киев, 2004.г. , С. 65-69.
6. Рыжков С.С., Рыжков А.С. «Когенерационные техноло-
гии по очистке выпускных газов судов» // Тезисы докладов 1-й Международной конференции «Когенерация в промышленности и коммунальной энергетике», Киев, 2004 г.
7. Рыжков А.С. «Экспериментальные исследования гидро-
динамического коагулятора маслоотделителя» // Материалы 4 -й Международной научно-технической конференции «Проблемы экологии и энергосбережения в судостроении». Николаев, 2005, с. 171-172.
8. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Спра-
вочник. Ч. 1/ Под ред. С. Калверта и Г.М. Инглунда.
— М.: Металлургия, 1988. — 760 с.
9. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Спра-
вочник. Ч. 2/ Под ред. С. Калверта и Г. М. Инглунда.
— М.: Металлургия, 1988. — 770 с.
10. Рыжков С.С., Басок Б.И. Экологические ресурсосберегающие технологии для промышленной теплотехники на основе дисперсных двухфазных сред // Промышленная теплотехника. — 2001. — Т. 23 ( 4-5).
11. Рижков С.С., Харитонов Ю.М., Благодатний В.В. Методи очищення повітряного середовища від забруднень: Методичні вказівки. — Миколаїв: УДМТУ.
