Способ запуска турбокомпрессора транспортного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Номер патента: 1758255

Авторы: Ферштудт, Углев, Борисенко, Кондратьев, Тюнин, Сорокин

Скачать ZIP архив.

Текст

ТОР пускутрансотающих на стройствам копрессора еннего сгоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗСБРУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (72) А.П,Борисенко, А,П,Кондратьев, Н,О,Сорокин, Е,У.Тюнин, Г.И,Углев и А,И.ферштудт(56) Авторское свидетельство СССР М 918466. кл. Р 02 В 37/00; 1980,Патент СССРМ 1087085, кл,Г 02 В 37/00, 1974.(54) СПОСОБ ЗАПУСКА ТУРБОКОМПРЕССОРА ТРАНСПОРТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Цель изобретения - сократить время запуска, повысить эффективность использования источников энергии и надежность запуска и работы турбокомпрессора в любых Изобретениеотносится к портных силовых установок, р горячих газах, в частности к управления запуском турб транспортного двигателя вну рания,Известен способ запуска турбокомпрессора путем подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, топлива, поджига топливо- воздушной смеси агрегатом зажигания с последующей подачей газов сгорания на турбину турбокомпрессора.Недостатком данного способа запуска турбокомп рессора является то, что из-за неправильного выбора алгоритма запуска турбина начинает раскручивать компрессор(51)5 Р 02 В 37/12, Г 02 С 3/04, 7/26, Р 02 Э 23/00 условиях эксплуатации. Вентилятор, топливный насос с электроприводом,.пусковая форсунка камеры сгорания, электромагниты запорных клапанов пусковой и основной форсунок, автономный источник сжатого воздуха, датчики. частоты вращения, давления в системах двигателя внутреннего сгорания и давления за компрессором, второй логический клапан с функцией ИЛИ, блок запуска с коммутационными элементами, соединенными соответствующим схеме образом, обеспечивают запуск турбокомпрессора по разработанному алгоритму трасс коммутации топлива, масла, сжатого воздуха,и это обеспечит сокращение времени запуска, более эффективное использование всех видов энергии, применяемой при запуске, за счет более оптимального подбора момента включения источников энергии в процессе запуска турбокомпрессора. 2 с,п. ф-лы, 2 ил. ишь после подачи газов сгорания на турбину, что приводит к низкой эффективности использования топлива и сжатого воздуха, подающихся в камеру сгорания, газов сгорания, подающихся на турбину, непроизводительному расходу топлива и сжатого воздуха, затяжке процесса запуска и воэможности выхода из строя турбокомпрессора,Известно устройство для запуска турбокомпрессора транспортного двигателя внутреннего сгорания, содержащее перепускную магистраль, соединяющую воздухонапорный патрубок турбокомпрессора и газоприемный патрубок турбины, дополнительную камеру сгорания, установленную в1758255 20 ная схема устройства запуска турбокомпрессора; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема устройства запуска тур бокомп рессора,Устройство запуска турбокомпрессора 25 30 40 электроприводом в системеподачи воздуха на турбийу, блока 23 запуска и датчика 24 давления масла в системе смазки двигателя 25 внутреннего сгорания.Принципиальная электрическая схема БО блока 23 запуска турбокомпрессора (фиг.2) состоит из автомата 26 защиты, контакторов 27-33, реле 34-44, диода 45, кнопок 46-48, схем 49 и 50, шины 51 и сигнальной лампы 52. Схема подключена к источнику 53 55 электрической энергии. В нее также введены размыкающие контакты 54, 55, 60 и 61, замыкающие контакты 56-64, первый выход 65 схемы 49, замыкающие контакты 66-68, размыкающие контакты 69 и 71, контакт 72,1 этой магистрали и снабженную топливной форсункой и свечой зажигания, вентилятор, снабженный приводом и подключенный через воздухонапорный трубопровод к дополнительной камере сгорания, топливный насос, связанный с топливной форсункой дополйительной камеры сгорания, маслонасос, связанный с системой смазки турбокомйрессой,"органы перекрытия воздухонапорноготрубопровода вентилятора и впуска топлива в форсунку и связанный с последним и с приводом блок управления запуском.Однако известное устройство характеризуется недостаточной надежностью запуска.Целью изобретения является повышение эффективности использования энергии и повышение надежности запуска. На фиг.1 представлена принципиаль 1 (фиг.1) состоит из турбины 2 и компрессора 3, жестко связанных и имеющих датчик 4 частоты вращения, дополнительной камеры 5 сгорания, имеющей пусковую 6 и основную 7 форсунки, свечи 8 зажигания и датчик 9 температуры газов, масляного насоса 10 с электроприводом, первого логического клапана 11 с функцией ИЛИ, датчика 12 давления масла в системе смазки турбокомпрессора, агрегата 13 зажигания, топливного насоса 14 с электроприводом, эапорных клапанов 15 и 16 с злектроприводэми подачи топлива нэ пусковую и основную форсунки, датчика 17 давления топлива в топливной системе турбокомпрессора, вентилятора 18 с электроприводом, второго логического клапана 19 с функцией ИЛИ датчика 20 давления воздуха на выходе компрессора, автономного источника 21 сжэтого воздуха запорного клапана 22 с размыкающий контакт 73, замыкающий контакт 74, второй выход 75 и третий выход 76 схемы 49, контакт 77, замыкающие контакты 78 и 79, четвертый выход 80 схемы 49, замыкающий контакт 81, выход 82 схемы 50, выход 83 пятого уровня схемы 49, размыкающие контакты 84,85 и контакт 86,Устройство запуска турбокомпрессораработавУ следующим образом.0 Включив автомат защиты 26 (фиг.2),подключают блок 23 запуска к источнику 53 электрической энергии, при этом на общую шину 51 блока 23 подается плюс питания.Нажав на кнопку 47 "Пуск", подают пи тание на реле 34 по цепи: шина 51, кнопка47, размыкающий контакт 54 реле 42, размыкающий контакт 55 реле 43, катушка реле 34, корпус, Реле 34 срабатывает и замыкающим контактом 56 через кнопку 46 самоблокирует кнопку 47 "Пуск", обеспечивая автоматический процесс запуска после отпуска кнопки 47 "Пуск", Замыкающим контактом 57 реле 34 подают питание на катушку контактора 27 по цепи; шина 51, контакт 57, диод 45, катушка контактора 27, корпус. Контактор срабатывает и своим замыкающим контактом 58 подает питание на электродвигатель 10 масляного насоса с шины 51 блока 23, Масляный насос 10 (фиг.1) работая, подает масло через открытый вход логического клапана с функцией ИЛИ в систему смазки турбокомпрессора 1. При поднятии давления до уровня срабатывания датчика 12 он своим (фиг.2) замыкающим 5 контактом подает питание с шины 51 накатушку реле 35, которое, сработав, своим замыкающим контактом 59 подает питание на катушки контакторов 28 и 29 по цепи: шина 51, контакт 57, контакт 59, размыкающий контакт 60 реле 39, катушки контакторов 28 и 29, корпус, и по цепи: шина 51, контакт 57, контакт 59, размыкающий контакт 61 реле.37, катушка контактора 30, корпус. Контакторы срабатывают и контактор 5 28 своим замыкающим контактом 62 подаетпитание с шины 51 на электродвигатель 18 вентилятора, контактор 29 своим замыкающим контактом 63 подает питание с шины 51 на агрегат 13 зажигания, а контэктор 30 своим замыкающим контактом 64 подает питание с шины 51 на электромагнит запорного клапана 22 автономного источника 21 сжатого воздуха (фиг,1), Вентилятор 18 фиг,1), работая, подает сжатый воздух через открытый вход логического клапана с функцией ИЛИ 19 в камеру 5 сгорания и далее по трассе на турбину 2 турбокомпрессора 1. Одновременно с этим агрегат 13 зажигания подает высокое напряжение на свечи 8, которые, работая, обеспечиваютпрогрев свечей и выжигание топливовоздушной смеси от предыдущей работы, а запорным клапаном 22 открывается доступ сжатого воздуха из автономного источника 21 на турбину 2, Сжатый воздух вентилятора 18 и автономного источника 21 раскручивает турбины 2 и жестко с ним сидящий на одном валу компрессор 3, воздух из которого по трассе через закрытый вход логического клапана с функцией ИЛИ 19 подается через камеру 5 сгорания опять на турбину 2, увеличивая интенсивность раскрутки турбокомпрессора 1, Датчик 4 частоты вращения, связанный с турбиной 2, выдает значение в схему 49 (фиг,2) уровней частот вращения и при достижении первого уровня на первом вь 1 ходе 65 схемы 49 появляется сигнал, который подается на катушку реле 36, Последнее срабатывает и своим замыкающим контактом 66 с шины 51 подает питание на катушку контактора 31. Сработав, он своим замыкающим контактом 67 подает питание с шины 51 на электродвигатель 14 топливного насоса, Топливный насос 14 (фиг.1), работая, подает топливо в топливную систему камеры 5 сгорания и при достижении давления срабатывания датчика 17 он своим замыкающим контактом (фиг.2) подает питание по цепи: шина 51, контакт датчика 17, замыкающий контакт 68 реле 35, размыкающие контакты 68 реле 40 и 70, реле 42 и 71, реле 44 на катушку реле 41, корпус, Сработав, реле 41 своим замыкающим контактом подает питание по цепи; шина 51, контакт 57, контакт 59, контакт 72, размыкающий контакт 73 реле 39, на катушку реле 32, корпус, которое, сработав, своим замыкающим контактом 74 подает питание с шины 51 на электромагнит запорного клапана 15 пусковой форсунки 6 (фиг,1). Топливо через открытый запорный.клапан 15, пусковую форсунку 6 подается в камеру 5 сгорания, где с воздухом образуется топливо-воздушная смесь, которая работающими свечами поджигается. Газы с камеры 5 сгорания, поступая на турбину 2, увеличивают интенсивность раскрутки турбокомпрессора 1 и подачу воздуха от компрессора 3 в камеру 5 сгорания. При достижении второго уровня частоты вращения на втором выходе 75 (фиг,2) схемы 49 появляется сигнал, который подается на катушку реле 37, Реле 37 срабатывает и своим контактам 61 обрывает цепь питания катушки контактора 30, а он своим контактом 64 обрывает цепь питания электромагнита 22 запорного клапана автономного источника 21 сжатого воздуха (фиг.1), прекращая доступ воздуха на турбину 2, При достижении третьегоуровня частоты вращения на треть ем выходе 76 (фиг.2) схемы 49 появляется сигнал, который подается на катушку реле 38. Реле 38 срабатывает и своим замыкающим контак 1 ом 77 подает испание по цепи; шина 51, замыкающий контакт 78 реле 41, контакт 77, на катушку контактора 33, корпус. Контактор 33 своим замыкающиМ контактом 79 подает питание с шины 51 на электромагнит запорного клапана 16 основной форсунки 7 (фиг,1), Топливо через от 10 крытый запорный клапан 16 и основную форсунку 7 подается в камеру 5 сгорания, Количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, увеличивается (работает пусковая 6 и основная 7 форсунки), что приводит к 15 49 появляется сигнал, который подается на катушку реле 39, Реле 39 срабатывает и своими контактами обеспечивает контакты 60 - обрыв цепи питания катушек контакторов 25 28 и 29, которые, в свою очередь, ирекращают подачу питания на электродвигатель вентилятора 18 (контакт 62) и агрегат 13 зажигания (контакт 63); контактом 73 обрыв цепи питания катушки контактора 32, который, в свою очередь, прекращает подачу питания на электромагнит 15 эапорногоклапана (контакт 74) пусковой форсунки 6 30(фиг.1), а замыкающим контактом 81 подает питание с шины 51 на сигнальную лампу 52, которая извещает оператора, что турбокомпрессор вышел на режим холостого хода и возможен запуск двигателя 25 внутреннего 35 сгорания (фиг.1).С осуществлением запуска двигателя 25в его системе смазки поднимается давле=,ние. Масло по трассе через закрытый вход 40 логического клапана с функцией ИЛИ 11 подается в систему смазки турбокомпрессора 1, при этом датчик 24 давления в системе смазки двигателя 25 выдает команду по цепи (фиг,2): шина 51, замыкающий контакт датчика 24, катушка реле 43, корпус, Реле 43 срабатывает и своим раэмыкающим контактом 55 обрывает цепь питания реле 34, С отключением этого реле прекращает 50 ся работа пусковой аппаратуры блока 23 запуска. В работе остаются элементы устройства турбокомпрессора 1 (фиг.1), обеспечивающие нормальну 1 о его работу и 55 осуществляющие контроль за предельными значениями контролируемых параметров; частоты вращения турбокомпрессора (пятый уровень схемы 49 фиг.2), давления масла в системе турбокомпрессора (датчик 12) или двигателя (датчик 24), температуры увеличению давления газов сгорания, поступающих на турбину 2, и увеличение частоты вращения турбокомпрессора. При достижении четвертого уровня частоты вра-.20 щения на четвертом выходе 80(фиг,2) схемыгазов (схема 50) и давления воздуха за компрессором (датчик 20).Если в процессе запуска или работы камеры сгорания температура газов превысит предельное значение схемы 50(фиг,2) по команде датчика 9 температуры, на выходе 82 выдается сигнал, который подается на катушку реле 44. Реле 44 срабатывает и своим размМкающим контактом 71 обрывает 20 25 30 40 цепь питания реле 41, которое, в свою очередь, своими замыкающими контактами 72и 78 обрывает цепь питания катушек контакторов 32 и 33. Эти контакторы своими контактами 74 и 79 обрывают цепь питанияэлектромагнитов запорных клапанов 15 и 16 15(фиг.1) пусковой 6 и основной 7 топливныхфорсунок, прекращая подачу топлива в камеру 5 сгорания,Если в процессе запуска или работытурбокомпрессора 1 (фиг.1) частота вращенйя его превысит предельное значение, схема 49 (фиг.2) по команде датчика 4 частотывращенйя на выходе 83 пятого уровня выдает сигнал, который подается на катушку реле 40. Это реле срабатывает и своимконтактом 69 обрывает цепь питания реле41, В дальнейшем процесс идет аналогично.описанному как при срабать 1 вании схемы50,Если в процессе запуска или работытурбокомпрессора давление масла в системе смазки турбокомпрессора упадет нижеустановленного предельного значения, контролируемого датчиком 12, последний. обрывает цепь питания катушки реле 35, а оно 35своим контактом 59 обрывает цепь питаниякатушек контакторов 28-30 и 32, которыепрекращают запуск турбокомпрессора, аконтактом 68 реле 35 прекращают подачупитания на катушку реле 41 в процессе работы; при этом процесс будет в дальнейшемидти аналогично описанному как при срабатывании схемы 50 или схемы 49 (пятый уроВень частоты вращения).Если в процессе работы двигателя давлеййе масла в системе смазки двигателяупадет ниже установленного предельногозначейия; койтролируемого датчиком 24,последний обрывает цепь питания катушкиреле 43, которое, потеряв питание, своим 50размыкающимконтактом 84 подает пита ние по цепи. шина 51; размыкающий контакт 85 реле 34 (при работе двигателя реле34 обесточено), контакт 86 реле 36 (турбо-кОмпрессор работает, поэтому на выходе 65 55первого уровня схемы 49 имеется сигнал икатушка. реле 36 получает пйтание), контакт84, катушка койтактора 27, Последний, сработав; запускает электродвигатель масляного "насоса 10, который, работая,поддерживает давление в системе смазки турбокомпрессора 1 (фиг,1) через логический клапан с функцией ИЛИ 11. Диод 45 препятствует прохождению питания на катушки контакторов 28, 29, 30 и 32.Если в процессе запуска турбокомпрессора 1 (фиг.1) давление на выходе компрессора 3 будет ниже установленного предельного значения датчика 20 давления, которое достигается при частоте вращения, соответствующего второму уровню схемы 49 (фиг.2), его контакт остается замкнутым и при достижении частоты вращения третьего уровня реле 38 срабатывает(процесс срабатывания описан выше) и своим замыкающим контактом 87 подает питание по цепи: шина 51, размыкающий контакт третьей кнопки 48, контакт датчика 20 давления воздуха за компрессором, контакт 87, катушкареле 42, которое, сработав, своим замыкающим контактом 78 самоблокируется по цепи: шина 51, кнопка 48, контакт 88, катушка реле 42, Корпус контактом 54 реле 42 обрывает цепь питания катушки реле 34, прекращая запуск турбокомпрессора 1 (фиг.1), а контактом 70 реле 42 (фиг.2) обрывает цепьпитания катушки реле 41, прекращая подачутоплива в камеру сгорания аналогично описанному. Повторный запуск турбокомпрессора возможен лишь при нажатии на кнопку 48, при этом обрывается цепь питания катушки реле 42 по цепи самоблокировки,Если в процессе работы турбокомпрессора упадет давление воздуха за компрессором ниже предельного, срабатывает датчик 20 и своим размыкающим контактом подает питание на катушку реле 42. В дальнейшем прекращается подача топлива в камеру сгорания аналогично описанному,Использование изобретения позволяет сократить время запуска турбокомпрессора за счет автоматизации процесса запуска и осуществления его в функции частоты вращения турбины, увеличение мощности источников воздушной. энергии - использование вентилятора, изменения схемы подачи сжатого воздуха из автономного источника и компрессора, увеличения подачи топлива - использование двух топливных форсунок пусковой и основной одновременно, повысить надежность запуска и работы турбокомпрессора эа счет введения защиты от превышения температуры газов и частоты вращения, от снижения давления масла в системе смазки турбокомпрессора и воздуха на выходе компрессора против установленных предельных значений, а также обеспечить экономное расходование топлива, сжатого воздуха и электрической энергии, что актуально дляусловий ниэкотемпературного пуска эа счет автоматизации процесса запуска и выбора моментов включения элементов устройства, обеспечивающих наиболее оптимальные условия запуска и работы. 5 формула изобретения1 Способ запуска турбокомпрессора транспортного двигателя внутреннего сгорания путем подачи сжатого воздуха в до полнительную камеру сгорания, подачи в нее топлива, его воспламенения и сжигания и прекращения подачи сжатого воздуха после достижения турбокомпрессором заданной частоты вращения, о т л и ч а ю щ и й - 15 с я тем, что, с целью повышения эффективности использования энергии и повышения надежности запуска, одновременно сподачей сжатого воздуха в камеру сгорания его дополнительно подают в турбину, топливо в 20 дополнительную камеру сгорания подают в виде основной и пусковой порции и согласовывают подачу топлива и воздуха с частотой вращения турбокомпрессора.2. Устройство для запуска турбокомп рессора транспортного двигателя внутреннего сгорания, содержащее перепускную магистраль,соединяющую воздухонапорный патрубок турбокомпрессора и газоприемный патрубок турбины, дополнительную 30 камеру сгорания, установленную в этой магистрали и снабженную топливной форсункой и свечой зажигания. вентилятор, снабженный приводом и подключенный через воздухонапорный трубопровод к дополнительной камере сгорания, топливный насос, связанный с топливной форсункой дополнительной камеры сгорания, масло- насос, связанный с системой смазки турбокомпрессора, органы перекрытия воздухонапорного трубопровода вентилятора и впуска топлива в форсунку и связанный с последним и с приводом вентилятора блок управления вьчпуском, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, устройство дополнительно снабжено резервуаром сжатого воздуха, его запорным вентилем, пусковой форсункой с органом перекрытия впуска топлива, датчиками температуры газа в допол нительной камере сгорания, частоты вращения турбокомпрессора и давления масла, причем резервуар сжатого воздуха подключен к гаэоприемному патрубку турбины, пусковая форсунка установлена в .дополнительной камере сгорания й связана с топливнымнасосом, датчики давления масла, температуры газов и частоты вращения турбокомпрессора подключены к блоку управления, а последний дополнительно связан с органом перекрытия впуска топлива в пусковую форсунку, с приводом вентилятора и с запорным вентилем резервуара сжатого воздуха,1758255 оставитель В, Орленко ехред М,Моргентал Корректор А. Моты Редактор Е. К а енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 рои аказ 2981 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4666911, 27.03.1989

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

БОРИСЕНКО АНАТОЛИЙ ПАВЛОВИЧ, КОНДРАТЬЕВ АЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ, СОРОКИН НИКОЛАЙ ОЛЕГОВИЧ, ТЮНИН ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ, УГЛЕВ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ, ФЕРШТУДТ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: F02B 37/12, F02C 3/04, F02D 23/00, F02C 7/26

Метки: внутреннего, двигателя, запуска, сгорания, транспортного, турбокомпрессора

Опубликовано: 30.08.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1758255-sposob-zapuska-turbokompressora-transportnogo-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ запуска турбокомпрессора транспортного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты