Этапы и контроль запуска газотурбинного двигателя

Запуском двигателя понимается процесс приведения его в действие из нерабочего состояния в состояние устойчивой работы на режиме малого газа. Процесс запуска включает: прокрутку ротора двигателя; подачу топлива через пусковые форсунки в камеру сгорания и воспламенение горючей смеси; подачу рабочего топлива к основным форсункам; вывод двигателя на режим малого газа.

Прокрутка ротора газотурбинного двигателя в процессе запуска осуществляется стартером и турбиной двигателя. При этом стартер и турбина участвуют в прокрутке не весь период запуска, а лишь на определенных этапах. В связи с этим весь процесс запуска двигателя условно может быть разделен на три этапа (рис.1).

На I этапе от начала запуска до частоты вращения ротора двигателя n₁ (начала вступления в активную работу турбины) двигатель прокручивается только стартером. Момент ускорения ротора двигателя на этом этапе

где М_ст — момент, развиваемый стартером, М_сопр — момент, потребный для вращения компрессора, привода агрегатов и преодоления трения; J — массовый полярный момент инерции ротора двигателя (а для турбовинтовых двигателей и момент инерции винта, приведенный к валу ротора); w — угловая частота вращения ротора двигателя; n — частота вращения.

Рис..1. Этапы запуска газотур- бинного двигателя

На этапе II, от частоты вращения n₁. до n₂ (момент отключения стартера), происходит совместная прокрутка ротора двигателя стартером и турбиной;

где М_т — момент, развиваемый турбиной двигателя.

Причастоте вращенияротора и

а при частоте вращения ротора , Последнее равенство соответствует режиму холодной прокрутки ротора двигателя На этапе III запуска газотурбинного двигателя, от частотывращения n₂ до частоты вращения

малого газа n_мг, стартер отключен и ротор двигателя прокручивается только турбиной;

При частоте вращения

Значения частот вращения зависят от характеристик компрессора, турбины и стартера, работы камеры сгорания, конструктивных и эксплуатационных факторов двигателя. На первом этапе контроль запуска состоит в наблюдении за параметрами работы стартера, частотой вращения ротора двигателя и временем начала работы турбины двигателя. При обнаружении неисправностей в системе запуска на этом этапе он прекращается.

На втором этапе осуществляется контроль за изменением температуры газа. Для сокращения продолжительности запуска двигатель должен работать в напряженном температурном режиме. При этом мощность турбины достигает своего максимального значения. Когда мощность стартера по тем или иным причинам окажется недостаточной для эффективной раскрутки ротора двигателя, процесс запуска замедляется, что сопровождается значительным ростом температуры газа. При этом мощность турбины возрастает, и двигатель мог бы выйти на режим малого газа, но только за счет повышенной нагрузки турбины и в условиях перегрева элементов горячей части двигателя. Однако при превышении температуры выше значений, установленных технической документацией, запуск двигателя рекомендуется немедленно прекратить. В конце второго этапа контролируется. также момент отключения стартера.

На третьем этапе запуска температура газа снижается и при достижении она стабилизируется, процесс запуска заканчивается.