Ступенью осевого компрессора называют совокупность ряда рабочих лопаток и следующего за ним ряда направляющих лопаток.
Проточной частью турбины или осевого компрессора называется объем между валом ротора и статором с располагающимися в нем рабочими и направляющими лопатками, в котором происходят рабочие процессы сжатия воздуха или расширения газов.
2.3. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГТД
И ЕГО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ
Рассмотрим принцип работы газотурбинного двигателя (рис. 40, 41).
Компрессор через входной патрубок всасывает воздух и сжимает его до определенного давления. Воздух с повышенным давлением поступает в камеру сгорания, куда через форсунку непрерывно подается топливо. Топливо в камере сгорания перемешивается с воздухом и сгорает при практически постоянном давлении. При сгорании топлива образуются горячие газы, которые направляются в проточные части газовых турбин. В газовых турбинах энергия продуктов сгорания преобразуется в направляющих лопатках в кинетическую энергию потока газа (газ разгоняется до больших скоростей), а затем кинетическая энергия газа преобразуется в рабочих лопатках в механическую энергию вращения ротора. Турбина приводит во вращение компрессор, находящийся с ней на одном валу. Если в двигателе конструктивно выполнено несколько турбин и компрессоров, то привод каждого компрессора осуществляется от своей турбины. На движитель судна мощность передается через вал отбора мощности, связанный механически с одной из турбин. Турбина, передающая мощность на движитель, может одновременно использоваться для привода одного из компрессоров, либо устанавливаться отдельно и не быть связанной механически с турбинами компрессоров. Так как частоты вращения роторов газотурбинных двигателей достаточно велики и достигают от 5000 до 18000 об/мин, обязательным элементом ГТД является редуктор, понижающий частоту вращения вала двигателя до оптимальной частоты вращения гребного вала.
Продукты сгорания, отдав часть своей энергии в турбинах, направляются в газовыхлопное устройство, откуда могут поступать: в регенератор, осуществляющий предварительный подогрев воздуха перед подачей его в камеры сгорания; в различные теплообменные аппараты (утилизационные паровые котлы и т.д.); либо сразу выбрасываться в атмосферу.
Часть мощности, вырабатываемой газотурбинным двигателем, передается вспомогательным механизмам газотурбинной установки (топливным, масляным насосам, насосам системы охлаждения и т.д.). Привод вспомогательных механизмов осуществляется, как правило, от ротора одного из компрессоров через механическую передачу (коробку приводов).
Компрессоры ГТД
Компрессором называется машина, предназначенная для преобразования механической энергии двигателя в полезную потенциальную и кинетическую энергию газа.
В судовых ГТД используются компрессоры с динамическим принципом сжатия воздуха – центробежные и осевые. Принцип действия компрессоров динамического типа противоположен принципу действия турбины. Как и в турбине, в таких компрессорах происходит двойное преобразование энергии: сначала в рабочих лопатках компрессора механическая энергия вращения ротора преобразуется в кинетическую энергию движения воздуха (газа), а затем кинетическая энергия воздуха в направляющих лопатках (при торможении потока) преобразуется в потенциальную энергию давления.