Камеры сгорания газовых турбин в составе газотурбинной установки ГТУ
В камерах сгорания внутренняя энергия топлива при сжигании преобразуется в потенциальную энергию рабочего тела. В современных ГТУ используется жидкое или газообразное топливо. Для сжигания топлива необходим окислитель, которым служит кислород воздуха. Воздух повышенного Давления поступает в камеру сгорания после компрессора.
При сжигании топлива образуются газообразные продукты сгорания высокой температуры, которые перемешиваются с дополнительным количеством воздуха. Образующийся горячий газ (рабочее тело) направляется в газовую турбину.
Рис.1. Камера сгорания ГТУ:1 — подвод топлива, 2 — регистр, 3 — пламенная труба,4 — смеситель, 5 — зона смешения, 6 — зона горения,7 — корпус, 8 — топливораздающее устройство (форсунка)
Простейшая камера сгорания газотурбинной установки (рис.1) состоит из топливораздающего устройства 8, регистра первичного воздуха 2, пламенной трубы 3 и смесителя 4, которые размещаются в корпусе 7. Корпус нагружен давлением изнутри.
Топливораздающее устройство (горелка или форсунка) 8 подает топливо в зону горения 6. Весь воздух, подаваемый в камеру сгорания, разделяется на два потока. Меньшая часть воздуха (первичный воздух) в количестве, необходимом для поддержания процесса горения, поступает через регистр 2 в зону горения. Большая часть воздуха (вторичный воздух) в процессе горения не участвует, а проходит между корпусом 7 и пламенной трубой 3, охлаждая ее. Затем, пройдя через смеситель 4, этот воздух перемешивается с продуктами сгорания в зоне смешения 5, охлаждая их до заданной температуры.
Конструкция камеры сгорания газотурбинных установок зависит от назначения и схемы ГТУ, параметров ее цикла и вида топлива. Вместе с тем существует ряд признаков, по которым можно разделить камеры сгорания ГТУ на несколько типов.
Прогары и отложения на головке поршня дизельный двигатель
Описание повреждения
Зона днища и жарового пояса полностью разрушена (рис. 1). Жаровой пояс прогорел до упрочняющей вставки. Расплавленный материал поршня продвинулся по юбке поршня и вызвал там также повреждения и задиры. Упрочняющая вставка первого компрессионного кольца сохранилась частично только еще на левой стороне поршня Остсток упрочняющей вставки отсоединилась во время работы от поршня и вызвал в камере сгорания другие разрушения. Части поршня отлетали с такой силой, что попали через впускной клапан во впускной коллектор и тем самым также в смежный цилиндр и там также нанесли повреждения (следы ударов).
к рис. 2:
в направлении впрыска одной или несколькими струями форсунок на днище поршня и на краю жарового пояса появились эрозионные прогары. Юбка поршня и зона поршневых колец не имеют задиров.
Оценка повреждения
Повреждения такого рода возникают особенно в дизельных двигателях непосредственного впрыска. Предкамерных дизельных двигателей это касается только в том случае, если одна из предкамер повреждена и в результате этого предкамерный двигатель превращается в двигатель непосредственного впрыска. Если форсунка соответствующего цилиндра не поддерживает давление впрыска после
окончания процесса впрыска и давление падает, вибрации в топливопроводе высокого давления могут еще раз поднять иглу форсунки, так что после окончания процесса впрыска снова впрыскивается топливо в камеру сгорания(механические форсунки). Если кислород в камере сгорания исчерпан, то отдельные капли топлива протекают через всю камеру сгорания и попадают на днище перемещающегося вниз поршня ближе к краю. Они быстро догорают там при нехватке кислорода, причем образуется довольно много тепла. При этом материал в этих местах смягчается. Динамические силы и эрозия быстро протекающих газов сжигания вырывают отдельные частицы из поверхности (рис. 2) или снимают головку полностью что приводит к повреждениям, показанным на рис. 1.
Возможные причины повреждения
• негерметичные форсунки или тяжело перемещающиеся или заклинившиеся иглы форсунок.
• поломанные или ослабившиеся пружины форсунок.
• дефектные клапаны понижения давления в топливном насосе высокого давления
• количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска не отрегулировано по инструкции изготовителя двигателя.
• в предкамерных двигателях: дефект предкамеры, но только в сочетании с одной из вышеназванных причин.
• задержка зажигания из-за недостаточного сжатия в результате слишком большого зазора, неправильных фаз газораспределения или негерметичных клапанов
• слишком большая задержка из-за несклонного к воспламенению дизельного топлива (слишком низкое цетановое число)
Трещины в днище и в углублениях днища дизельный двигатель
Описание повреждения
Головка поршня имеет трещину от напряжения, которая распространяется односторонне от днища поршня до отверстия для поршневого пальца (рис. 1 и рис. 2). Горячие газы сжигания, протекавшие через трещину, прожгли канал в материал поршня, проходящий от углубления до литейной канавки под маслосъемным кольцом наружу.
Оценка повреждения
Из-за высокой термической нагрузки материал поршней в предкамерном двигателе сильно нагревается в местах попадания предкамерных струй и в двигателе непосредственного впрыска на краю углубления. В нагретых местах материал сильнее расширяется, чем в других местах. Поскольку перегретые места окружены холодным материалом, материал подвергается постоянной выходящей за пределы эластичности деформации в горячем месте перегрузки. При остывании происходит точно наоборот. В местах, в которых материал сначала подвергался обжатию и затем вытеснению, вдруг возникает нехватка материала. В результате этого в этой зоне появляются соответствующие напряжения при растяжении, которые вызывают трещины от напряжения (рис. 3 и рис. 4). Если на напряжения от термической нагрузки наложены еще напряжения от прогибания пальца, из трещины напряжения образовывается иногда широкая основная трещина, которая приводит к полной поломке и выходу поршня из строй
Возможные причины повреждения
• дефектные или неправильные форсунки, нарушения в работе топливного насоса высокого давления, повреждения на предкамере.
• высокая температура изза дефектов в системе охлаждения.
• дефекты на моторном тормозе или чрезмерное его использование. Впоследствии возникает перегрев.
• недостаточное охлаждение поршней с охлаждающим каналом, напр., из-за забитых или изогнутых форсунок охлаждающего масла.
• в двигателях с часто меняющейся нагрузкой, напр., в городских автобусах, землеройных машинах и т. д., названные факторы могут быть особенно критичными.
• использование поршней неправильной спецификации, напр., монтаж поршней без охлаждающего канала, хотя нужно было использовать поршень с охлаждающим каналом, монтаж поршней других изготовителей, не усиленных волокнистыми вставками на краю углубления.
• монтаж поршней с неправильной для двигателя формой углубления, см. к этому также пункт «3.4.7 Задиры в головке поршня в результате использования неправильных поршней».
Инстансы The Burning Crusade
Первое дополнение к World of Warcraft: The Burning Crusade принесло не только новый контент, но массу изменений в игровых механиках. 5ppl были кардинально переделаны. Они стали компактнее — меньше по размерам, вместо 7-8 боссов стало 3-4. Кроме того, появилась еще одна версия, предназначенная для игроков 70-го, высшего на тот момент уровня — героическая. В героике трэш и боссы били больнее и были толще. Эти 5ppl действительно были сложны и надолго стали образцом сложности этого формата. Когда олдфаги рассуждали о сложности инстансов очередного дополнения, то нередко вспоминали именно героики ТВС.
Еще одной ососбенностью инстансов ТВС стало то, что они компоновались «тематическими» группами по 3-4 штуки. Скажем, в Цитадели Адского Пламени было три инстанса, как и в соседней Зангартопи. В определенном смысле это было удобно, потому как не надо было переться через полконтинента, если вы с друзьями решили потратить вечер, бегая по данжам. Прошли один — а в двух шагах уже вход в другой.
Еще одно новшество касалось сюжета. Дабы немного порадовать фанатов, разработчики сделали несколько инстансов, которые представляли собой «экскурсии в прошлое». Игроки могли принять участие в ключевых событиях истории вселенной Warcraft. Два инстанса на пять лиц предоставляли такую возможность. Игроки помогали Медиву открыть Темный Портал в Черной топи и, опять же, помочь Траллу бежать из заключения. Входы в эти инстансы располагались в Пещерах Времени, загадочном месте, которое служило домом Бронзовой стае драконов. Что сказать? Интересное и очень удачное дизайнерское решение.
Чем еще были примечательные героические 5ppl? Цепочкой на получение доступа к рейдам. Для того, чтобы попасть в стартовый рейдовый инстанс, Каражан, нужно было собрать несколько частей ключа в трех героических инстансах. А для того, чтобы получить доступ к героикам, нужно было купить ключ у вендора, который его продавал, если у вас был определенный уровень репутации. На этом дело не кончалось и все героики ТВС так или иначе были завязаны в доступе к рейдовому контенту. В общем, тогда героические инстансы играли весьма важную роль в освоении контента.
Полуостров Адского пламени (Цитадель Адского пламени)
Инстанс для игроков уровней 57-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 58-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Зангартопь (Резервуар Кривого Клыка)
Нырять сюда
Плыть до упора
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 59-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 60-70
Нажмите, чтобы увеличить
Лес Террокар (Аукиндон)
Инстанс для игроков уровней 61-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 62-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 63-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Танарис (Пещеры Времени)
Заходим в пещеру и садимся на дракона (перед этим надо принять квест). Впрочем, можно добежать и самому.
Инстанс для игроков уровней 63-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Пустоверть
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Нажмите, чтобы увеличить
Инстанс для игроков уровней 65-70
Для того, чтобы попасть в инстанс, надо сначала добраться до острова Кель’Данас. Добраться до него можно через прямой портал в Шатрратте. Расположен он там же, где и все остальные порталы. Далее смотрим на карту и бежим в нужную сторону.
Еще одно важное новшество, которое впоследствии сыграло свою критическую роль стоят упомянуть отдельно. С боссов в героике падали Знаки справедливости, за которые у специальных вендоров можно было купить эпики, а с последнего босса вываливался эпик
То есть если игроку не везло в рейдах или надо было приодется для них, то вперед, фармить баджики. Система оказалась живучей и впоследствии использовалась во всех следующих дополнениях.
Весной 2008 года в составе патча 2.4 вышел последний 5ppl TBC — Терраса Магистров. Примечателен он был двумя вещами. Во-первых, там игроки опять сталкивались с восставшим из пепла принцем Кель’тасом, которого до этого убивали в Крепости Бурь. Во-вторых, из Кель’таса выпадал маунт-крылобег. В этом же патче отменили необходимость иметь ключи к рейдам (хотя сами квесты остались).
Подводя итог. Дизайн инстансов ТВС стал стандартом для 5ppl в последующих дополнениях. Он не претерпел коренных изменений ни в WotLK ни в Cataclysm. Только в Mists of Pandaria разработчики решили, что надо бы что-то менять, но об этом будет рассказано в следующих выпусках.
Виды конструкций камер сгорания
- Камера сгорания с прямым впрыском
- Камера сгорания с непрямым впрыском.
Камера сгорания с прямым впрыском
В камере сгорания с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно у закрытого конца цилиндра. Давайте рассмотрим подробнее схему камеры сгорания открытого типа.
Камеры сгорания, как правило использовались на тяжелых автомобилях, но после модификации стали использоваться на автомобилях с 2-х литровым двигателем. Как вы видите в поршне имеется глубокая выемка в которой находится воздух, в тот момент когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке) в непосредственной близости к головке цилиндров. Поэтому, чтобы получить требуемую степень сжатия, необходимо использование верхнеклапанного механизма. Для головок цилиндров в головке поршня имеются неглубокие выемки для обеспечения необходимых зазоров. При неправильной регулировке клапанов, последние будут бить по поршню.Для подачи тонко распыленного топлива с давлением 175 бар с струю воздуха применяется форсунка, затем топливовоздушная смесь поступает в выемку поршня (камеру сгорания). Завихрение в этом случае образуется в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
При подъеме поршня воздух заходит в выемку и перемещается примерно так, как изображено на рисунке. Когда поршень находится в ВМТ, это движение еще больше ускоряется благодаря завихрению поршня между поршнем и головкой. Горизонтальное или вращающееся завихрение может быть получено путем использования завихрителя на впускном клапане.
Комбинация двух вихревых потоков создает «круговорот» воздуха в выемке и обеспечивает необходимую подачу кислорода в область горения.
Камера сгорания с непрямым впрыском
При непрямом впрыске может впрыск более равномерный, за счет этого необходимо меньшее давление впрыска. Непрямой впрыск обеспечивает работу двигателя в большом диапазоне оборотов.
Фирма Ricardo Comet сконструировала большинство камер сгорания с непрямым впрыском. В камерах непрямого впрыска имеется вихрекамера, которая соединяется каналом с главной камерой. Благодаря этому конструкция позволяет работать с более высокими температурами.
При такте сжатия нагнетание воздуха происходит через канал вихрекамер. В быстро движимую массу воздуха происходит впрыск топлива, после чего оно распыляется на мельчайшие частички. После горения в вихревой камере уже горящее топливо с несгоревшим топливом поступает в основную камеру сгорания, которая находится в днище поршня. При увеличении времени впрыска для поддержания необходимой мощности двигателя, основная часть топлива, впрыскиваемая уже в конце периода впрыска, тщательно смешивается с воздухом в основной камере и уже потом загорается. Благодаря этому период горения может продолжаться в течении длительного времени до тех пор, пока топливу не будет хватать кислорода для горения. С этого момента начнет появляться черный смог. Он показывает максимум топлива, которое может быть впрыснуто для работы двигателя с максимальной мощностью и без потери экономичности.
1 Корпус камеры сгорания
Корпус камеры сгорания I (рис. 3.1) состоит
из оболочки со сферическим дном и
приваренной к оболочке улиткой 4 с двумя
воздухоподводящими трубами. Корпус
камеры в передней части своим фланцем
21 крепится к фланцу 20 корпуса соплового
аппарата турбины компрессора.
Для обеспечения герметичности соединения,
фланцы корпусов камеры сгорания и
соплового аппарата покрываются
силоксановой эмалью.
Воздухоподводящие трубы крепятся своими
фланцами к фланцам улитки компрессора.
Для компенсация неравномерных термических
расширений на воздухоподводящих трубах
5 (рис. 3.2) установлены подвижные элементы
— многослойные сильфоны 4. Сильфоны
защищены наружными стаканами 3, которые
предохраняют сильфоны от поперечных
нагрузок и обеспечивают соосность обоих
концов сильфонов. Внутри сильфонов
вставлены гладкие стаканы 2 для уменьшения
гидравлических потерь. Производственные
отклонения при изготовлении проточной
части узлов двигателя влияют на
равномерность температурного поля
потока газов перед турбиной и могут
создать местные повышения температур
сверх нормы. В этих случаях для выравнивания
температурного поля применяются
регулировочные шайбы I, которые
устанавливаются в разъёме между
патрубками улитки и воздухоподводящими
трубами. Шайба закрывает своим сегментом
часть рабочего сечения, что позволяет
регулировать температурное поле.
Фиксация шайбы от проворачивания
обеспечивается штифтом, запрессованным
во фланец улитки компрессора. На корпусе
камеры имеются два фланца: один 9 (рис.
3.1)
в центре для установки топливной форсунки
и крепления жаровой трубы, другой 7 —
справа вверху для крепления пускового
воспламенителя.
На корпусе камеры сгорания перед сопловым
аппаратом турбины приварено восемь
фланцев 19 для установки термопар и
штуцер 24 для отбора воздуха на 3-ью опору.
При замере температурного поля газа
перед турбиной в отверстия фланцев
устанавливается восемь четырехточечных
термопар. После оценки и отладки
температурного поля, для постоянного
контроля температурного режима при
эксплуатации двигателя, вместо
четырехточечных термопар устанавливаются
одноточечные термопары. Показатели
всех восьми термопар осредняются и
выводятся на указатель ИТГ-1.
Для обеспечения стабильности показаний
термопар в отверстия фланцев установлены
предохранительные втулки 18, плотно
входящие в отверстия в корпусе соплового
аппарата турбины компрессора. Втулки
предотвращают попадание холодного
воздуха к приемному отверстию термопар.
В нижней части улитки имеется фланец
16. для крепления блока дренажных клапанов.
При ложных и неудачных запусках не
сгоревшее топливо собирается в нижней
точке камеры сгорания — в улитке, откуда
через отверстия во фланце 16 поступает
в дренажную систему. Корпус и улитка
изготовлены из нержавеющей стали.
Загрузка...
