Системный анализ системы газотурбинного двигателя (стр. 2 из 7)
Недостатки: в случае запуска двигателя при низких отрицательных температурах нагнетаемое масло обладает высокой вязкостью и в маслоситеме его давление может достигать величин, при которых в агрегатах и трубопроводах могут возникнуть чрезмерные напряжения.
Схема циркуляционной маслосистемы (нерегулированное давление масла):
Рисунок 3 Схема циркуляционной маслосистемы с не регулированным давлением масла.
1. Забор масла из маслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4. фильтр. 5сигнализатор максимального перепада давления на фильтре. 6. ТМТ (топливо масляный теплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9 Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик перепада давления между ступенями нагнетания и откачивания. 12. фильтр последнего шанса.
Выводы:
Преимущества маслосистемы с неурегулированным давлением масла по сравнению со схемой с регулируемым давлением масла:
1. Существенно меньший барботаж (перемешивания) масла и, соответственно, меньшее тепловыделение.
2. Более эффективная по сравнению с маслосистемой с регулируемым давлением откачка масла на всех режимах работы двигателя.
3. Лучшие условия смазки узлов трения при низкотемпературном запуске двигателя.
4. Отсутствие редукционного клапана упрощает обслуживание маслосистемы
Заключение: для дальнейшего анализа выбираем маслосистему с нерегулированным давлением масла. Применение, которых используется шире по сравнению с другими схемами маслосистем для двигателей последнего поколения.
При выборе схемы маслосистемы ГТД рекомендуется отдавать предпочтение замкнутой схеме с нерегулируемым давлением масла на входе в двигатель. Полно поточная схема позволяет спроектировать нагнетающий масляный насос с меньшим запасом по производительности. В целях строгой дозировки прокачки масла его подвод к узлам трения, включая смазку подшипников качения, выполняют через калиброванные струйные форсунки. Насосы, откачивающие масло из опор и агрегатов ГТД, должны в 2, 3 раза превосходить по производительности нагнетающие насосы.
1.2 Дерево проблем, дерево целей
Обзор литературы определил основные проблемы при проектировании маслоситемы.
Из рассмотренной проблематики представим дерево проблем:
Рисунок 4 Дерево проблем
Схема дерева составлена с учетом дерева целей:
Цель работы – использование системного анализа при исследовании масляной системы газотурбинного двигателя.
Объект исследования – масляная система газотурбинного двигателя.
2. Анализ системы
2.1 Составляющие системы
1. Теплообменник
Используются для охлаждения масла. Применяются 2 видов теплообменников (далее ТМТ)[1]низкого или высокого давления, в первом случае топливо для охлаждения масла отбирается из топливной магистрали до топливного насоса, во втором за ним. ТМТ высокого давления отличаются компактностью, но, находясь под высоким давлением топлива, они должны обладать высокой прочностью и надежностью.
Когда хладоресурс топлива недостаточно, в маслосистеме дополнительно устанавливают ВМТ.
Выбор теплообменников для охлаждения масла производится из условий обеспечения заданных температур масла на всех режимах работы ГТД.
В зависимости от места расположения теплообменника маслосистемы различают на системы с «горячим» и «холодным» баком. В маслосистеме с «горячим» баком устанавливается в магистрали подвода масла в двигатель, с «холодным» баком в магистрали откачки.
В маслосистеме с «горячим» баком благодаря рациональному и конвективному теплообмену масло передает окружающей среде ощутимую часть тепла, снижая тем самым нагрузку на теплообменник, что позволяет уменьшить его размеры.
Составляющие: 1. пучки труб - через которые топливо поступает в теплообменник, а горячее масло проходит по межтрубной полости. 2. Перегородка удлиняет путь масла, увеличивает его скорость и эффективность охлаждения. 3 Перепускной клапан который открывается при увеличении перепада давления в масляной полости свыше допустимого (засорение), (при этом часть масла со входа сразу поступает на выход из теплообменника, предохраняя ТМТ от поломки). 4. Датчики температуры – установлен на выходе масла из теплообменника.
2. Маслобак
Составляющие:1. Горизонтальная перегородка – отделяющий отсек отрицательных перегрузок от основного объема. При действии отрицательных перегрузок масло удерживается под перегородкой. 2. Заборный патрубок - при действии отрицательных перегрузок остается в масле и смазка двигателя не прекращается. 3. Заливная горловина - для подачи масла в маслобак. 4. Предохранительный фильтр - для задержания посторонних предметов, также установлен на выходе маслобака. 5. Щтуцер – для обеспечения закрытой заправки маслобака авиационного двигателя. 6. Попловковый клапан – для автоматического прекращения закрытой заправки. 7. Предохранительный клапан защищает маслобак от разрушения при повышении давления суфлирования сверх допустимого. 8. Сливной кран предназначен для полного удаления масла; поэтому крепится в нижней части маслобака. 9. Датчик контроля уровня масла в маслобаке. 10. Минимальный уровень масла. 11. Мерная линейка 12. Фланец - для минимального пенообразования масла при его возврате, направляется на стенки маслобака где оно стекает под небольшим углом. 13. Патрубок суфлирования. 14 Фланец – слив масла.
Маслобак предназначен для размещения масла. Из маслобака подается в маслосистему и возвращается в него после откачки.
3. Блок маслонасосов
Составляющие: 1. шестерни нагнетающей ступени переносит масло заполнившее впадины между зубьями во всасывающую полость переносится в полость нагнетания и выдавливается там при входе зубьев в зацепление . 2. Шестерни откачивающих ступеней - осуществляет обратное действие элемента (1). 3 . Вал приводной – связан с (1) и (2) и приводит их в движение. 4. Клапан стравливания воздуха – находится на линии нагнетания и исключает образование воздушных пробок . 5. Клапан редукционный- поддерживает заданное давление.
Предназначен для прокачки масла через двигатель для создания необходимой вязкости масла, которое зависит от давления создаваемого блоком маслонасосов.
4. Клапан предохранительный
Защищает систему от высоких параметров давления(12, 6-15, 4кгс/см2 ) возвращает излишнее масло обратно на вход в насос.
5. Фильтр
Для очистки масла, удаление частиц работы трущихся пар. Фильтр устанавливаемый на выходе из откачивающей ступени, имеет повышенную тонкость фильтрации и называется фильтром тонкой очистки. Устанавливаемый после нагнетающей ступени фильтр выбирают таким образом, что бы тонкость его фильтрации полнопоточную очистку масла при низкотемпературном запуске (исключает перепуск масла мимо фильтра), поэтому его называют фильтром тонкой очистки.
Составляющие: 1 . Полотна стекловолоконные. 2. Кусочки стеклянных волокон (зафиксированы между собой). 3. Сигнализатор флажковый – контролирует максимальный перепад давления в фильтре. 4. Датчик-сигнализатор перепада давления. 5 клапан отсечной. 6 клапан перепускной. 7. крышка фильтра. 8. корпус фильтра. 9. фильтроэлемент. 10. пробка сливная.
6. Воздухомасляный теплообменник
Охлаждает масло, если нахватает хладоресурса у ТМТ. Масло в межтрубное пространство (1), и охлаждается воздухом продуваемый через трубки (2). ВМТ устанавливается на пути потока воздуха в газо-воздушном тракте ГТД.
7. Трубопровод
Предназначен для связи с маслобаком для следующей циркуляций, является связующим между воздухоотделителем и маслобаком.
8. Воздухоотделитель: отделяет воздух от вспененного масла, которое образуется при смазывании и передач ГТД (раздробление масла - смешивание с воздухом). Что приводит ухудшению качества масла.
Составляющие:1. Корпус. 2. Ротор отбрасывает масло под действием центробежных сил. 3. Приводной вал приводит в действие (2). 4. Кольцевая щель . 5. Промежуточный корпус. 6. Штуцер - связывает воздухоотделитель с маслобаком. 7. Шариковый клапан – под действием давления воздуха и паров масла, открывается и выводит через радиальные отверстия во внутреннюю полость приводного вала и отводятся в полость коробки приводов.
10. Суфлер центробежный
Применяют для уменьшения без отвратных потерь масла (каплеобразное состояние) которое содержится в масляных полостях при удалении паров масла и воздуха. А также стабилизирует давление в масляных полостях двигателя.
Составляющие:1. Сегмент из пористого материала - для преобразования «разрыхленного» масла. 2. Отверстие – через них проходит масловоздушная смесь, которая поступает в ротор. 3. Ротор - разделяет масловоздушную смесь на воздух и масло. 4. Окна ротора - воздух проходит во внутреннюю полость вала ротора и дальше – к выходу в атмосферу. 5. Выемки - для отброски масла по наружной стенке корпуса к внутреннему каналу в коробку (6). Приводов агрегатов.
11. Фильтр последнего шанса
Обеспечивает защиту жиклерных соединений
Исключает засорение жиклерных отверстий, и защищают узлы трения от проникновения в них крупных частиц.
12. Датчик перепада давления между нагнетанием и откачкой масла
Поддерживает постоянный перепад между магистралями нагнетания и откачки масла.
13. Магнитный сигнализатор
Подают сигнал при загрязнении защитного фильтра
14. Фильтр защитный
Обеспечивают задержку крупных частиц
2. 2. Структурное описание
2. 2. 1Состав системы:
1. Забор масла из маслобака. 2. Блок маслонасосов. 3. клапан предохранительный. 4 фильтр. 5сигнализатор максимального перепада давления на фильтре. 6 ТМТ (топливо масляный теплообменник). 7 Воздухомасляный теплообменник. 8. слив в маслобак. 9 Воздухоотделитель. 10. суфлер центробежный. 11. Датчик перепада давления между ступенями нагнетания и откачивания. 12. фильтр последнего шанса. 13. Фильтр защитный. 14. Сигнализатор магнитный.