Способ запуска газотурбинного двигателя

(51) 5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГГ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Опытно-конструкторское бюро "Темп" иЧелябинское специальное конструкторскоебюро "Турбина"(54) СПОСОБ ЗАПУСКА ГАЗОТУРБИННОГОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть использовано в системах запуска ГТД Известен способ запуска газотурбинно го двигателя путем подачи высокотемпера турного газа с температурой не ниже 120 от твердотопливного газогенератора (ТТ для раскрутки турбины, подачи воздуха топлива в камеру сгорания, распыла по следнего посредством форсунки и восп ламенения топливовоздушной смеси.Недостатком известного способа явля ется низкая надежность запуска из-за вь теснения газом ТТГГ, идущим н воспламенение, воздушного заряда из око лофорсуночного пространства и ухудшени кислородного баланса камеры сгорани нв.Ы,.,1 ц 1 768785 А 1(57) Использование: двигателестроение, в частности, в системах запуска газотурбинн ых двигателей. Цель изобретения: повы шение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива. Сущность изобретения: воспламенение топливовоздушной смеси посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива и высокотемпературного газа твердотопливного газогенератора, причем в течение 0,5 - 2 с газ из ТТГГ подают с температурой 1200 - 1700 С, а затем - с температурой 900 - 1200 С. 4 ил. Другим недостатком известного решения является необходимость подачи дополнительного расхода газа, идущего на воспламенение, а также необходимость подачи газа от ТТГГ с температурой не ниже 1200 С в течение всего процесса запуска, что отрицательно сказывается на условиях и ресурсе работы турбины и приводит к срабатыванию сигнальных термопар аварийной остановки запуска ГТД,Целью изобретения является повышение надежности запуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономии твердого топлива за счет улучшения использования его массово- энергетических возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в способе запуска ГТД путем подачи высокотемпературного газа с температурой не ниже 1200 С от твердотопливного газогене 1768785ратора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива в камеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки и воспламенения топливовоздушной смеси дополнительно после подачи высокотемпературного газа осуществляют подачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900 ОС в 12 С, причем подачу высокотемпературного газа осуществляют с температурой не выше 1700 С в течение 0,5-2 с, а воспламенение топливовоздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена истекающего из форсунки топлива с находящимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины,На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для запуска ГТД, а на фиг.2,3,4 представлен примерный характер изменения параметров процесса запуска,Устройство содержит ТТГГ 1, соединенный трубопроводом 2 с пусковым соплом 3 турбины 4, Часть трубопровода 2 расположена в камере сгорания ГТД в зоне распыла топлива, поступающего на форсунку 5 из системы топливопитания через топливный клапан б.На фиг.2 показан характер раскрутки (скорости вращения) турбины в процессе запуска ГТД. На фиг,З кривая 7 соответствует характеру изменения температуры газа, подаваемого из ТТГГ, а кривая 8 - из пускового сопла 3, причем штриховой линией обозначены кривые, соответствующие запуску ГТД пс известному решению (прототипу), когда газ подается из ТТГГ с температурой не ниже 1200 С в течение всего процесса запуска. На фиг.4 приведена кривая температуры стенки трубопровода 2, расположенной в зоне распыла топлива.Запуск осуществляется следующим образом.После подачи сигнала и начала горения твердого топлива газ из ТТГГ 1 в течение 0,52 с генерируется с температурой 1200- 1700 С и подается по трубопроводу 2 в пусковое сопла 3 на раскрутку турбины 4. За это время турбина раскручивается до оборотов открытия топливного клапана бп кл (фиг.2), а участок трубопровода 2, расположенный в зоне распыла, разогревается до температуры 700 - 800 С (фиг,4), достаточной для воспламенения начинающего поступать с форсунки 5 топлива. 8 то же время температура газа, истекающего из сопла 3 на турбину 4, с учетом начальных теплопотерь в трубопроводе 2 еще не достигает значенийпредельно допустимой температуры Тт,при которой срабатывают сигнальные термопары аварийной остановки двигателя5 (фиг.З, кривая 8).В дальнейшем газ из ТТГГ генерируетсяс температурой 900 - 1200 С (фиг.З, кривая7), что обеспечивает поддержание температуры стенки трубопровода 2 на уровне, до 10 статочном для воспламенения топлива(фиг.4), и в то же время не позволяет температуре газа, поступающего из сопла 3 натурбину 4 превысить предельное значениеТвт (фиг.З, кривая 8). При этом весь газ15 ТТГГ отводится на раскрутку турбины, непопадая в камеру сгорания ГТД и не ухудшая ее кислородного баланса, Благодаряэтому, поступающее с форсунки 5 топливо,контактируя с раскаленной поверхности20 трубопровода 2, надежно воспламеняется истабильно горит в кислородной среде камеры сгорания ГТД,Применение данного способа позволяет стабилизировать процессы воспламене 25 ния и горения топлива, исключитьопасность аварийной остановки двигателя иповысить надежность запуска ГТД, Кромеэтого более полное использование газовТТГГ для раскрутки турбины обеспечивает30 экономию твердого топлива ТТГГ,Формула изобретенияСпособ запуска газотурбинного двигателя путем подачи высокотемпературногогаза с температурой не ниже 1200 С от35 твердотопливного газогенератора для раскрутки турбины, подачи воздуха и топлива вкамеру сгорания, распыла последнего посредством форсунки, воспламенения топливовоздушной смеси, о т л и ч а ю щ и й с я40 тем, что, с целью повышения надежностизапуска посредством стабилизации внутрикамерных процессов двигателя и экономиитвердого топлива за счет улучшения использования его массово-энергетических воз 45 можностей, дополнительно после подачивысокотемпературного газа осуществляютподачу газа из твердотопливного газогенератора с температурой 900-1200 С, причемподачу высокотемпературного газа осуще 50 ствляют с температурой не выше 1700 С втечение 0,5 - 2,0 ч, а воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляют посредством бесконтактного тепломассообмена,истекающего из форсунки топлива с находя 55 щимся в зоне распыла форсунки высокотемпературным газом турбины, 17687851768785 О.Г орректор С. Пекар Редактор аказ 3629 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизв О о, М Составитель В, РязанТехред М,Моргентал нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101