1.3 Галузі використання ГТУ

Газотурбінні установки поєднують у собі комплекс властивостей, що забезпечують можливості їх широкого використання в наземних установках, основними з яких є: низька вартість, особливо при застосу­ванні авіадвигунів, що відпрацювали льотний ресурс; мала питома маса і габарити; широкий діапазон кліматичних умов використання; можли­вість роботи на різних типах пального: гасі, дизельному паливі, газі; практично повна автоматизація керування роботою двигуна.

В залежності від цільового призначення при застосуванні в установках народного господарства газотурбінні двигуни можна роз­ділити на три класи: енергоприводи; джерела стиснутого повітря; ге­нератори гарячого газу [2].

Як енергоприводи авіаційні ГТД використовуються для елект­рогенераторів, нафтоперегонних і газоперекачувальних агрегатів, бу­рових установок. Мінімальний обсяг доробок має місце при застосу­ванні в якості енергоприводу турбогвинтових двигунів. Використання ГТД як приводу електрогенераторів пересувних електростанцій забез­печує скорочення витрат на їх створення в 1,4-1,5 рази, зниження вар­тості електроенергії у 2 рази та маси майже в 20 разів і габаритів у 25 разів. На базі двигуна АИ-24 розроблена модифікація двигуна АИ-23-У для застосування в якості енергопривода наземних устано­вок. З використанням цього двигуна була створена і випробувана наф-топерегонна установка для проміжної насосної станції в системі магі­стрального нафтопроводу. Установка складається з двох турбонасос-них блоків, основними вузлами яких є двигун АИ-23-У, редуктор, на­сос 10-НД, система керування, системи подачі пального [2].

Авіаційні турбогвинтові двигуни АИ-20 набули широкого застосування   в   якості   енергоприводів   у газоперекачувальних

агрегатах АГТУ-2000  і  АГТУ-5000.  Використання  ГТД у

газоперекачувальних установках здійснювалося шляхом переведення двигунів на газоподібне пальне, що зажадало заміни рідинної системи живлення на газову; зміни системи змащення й охолодження; створення системи автоматичного керування роботою газоперекачувального агрегату; конструктивної зміни в двигунах;конструктивної зміни в двигунах; зміни системи регулювання і пус­кових пристроїв.

Енергопривід на базі ГТД може використовуватися для приводу водяних насосів у різних системах, зокрема для зрошувальних сільсь­когосподарських машин.

Найбільш широке використання ГТД одержали як генератори газу в газострумінних машинах для очищення від льоду, снігу, сміття злітно-посадочних смуг аеродромів, залізничних колій, автомобільних доріг. Дуже ефективним є застосування для газострумінних машин двоконтурних ГТД. З використанням газострумінного двигуна ВК-1 як генератора газу створена землерийна машина. Установка змонтова­на на колісному причепі, на якому встановлений двигун ВК-1, бак для пального, плужний пристрій, ежектор і розгінна труба. При русі ма­шини плугом-ножем підрізається ґрунт, що надходить в ежектор і по­вітряним потоком з великою швидкістю в подрібненому стані видаля­ється у відвал. Використання землерийної машини для рекультивації земель, зайнятих породними вугільними відвалами, забезпечило зни­ження експлуатаційних витрат у 1,5 рази [2].

Стиснуте повітря, що відбирається від компресора ГТД АИ-20, знайшло використання у системах пневмотранспорту. На залізнично­му транспорті застосовуються установки з ГТД для очищення вагонів від залишків вантажу; у гірничорудній промисловості - кар'єрні вен­тиляційно-зрошувальні установки.

Стандартом (ГОСТ 23851-79) передбачена класифікація дви­гунів [2] що застосовуються в наземних установках:

1. Турбореактивний одноконтурний двигун (ТРД) - це ГТД з одним контуром, у якому енергія згорання палива перетворюється в кінетичну енергію струменя газу, що виходить з реактивного сопла. Прикладом турбореактивного двигуна є двигун РД-3М-500, що вста­новлюється на літаках (Ту-104).

2. Турбореактивний двоконтурний двигун (ТРДД) - це ГТД із внутрішнім і зовнішнім контурами, у якому частина енергії згорання палива, що підводиться до внутрішнього контура, перетворюється в механічну роботу для приведення в дію вентилятора зовнішнього кон­тура (АИ-25 (Як-40), Д-30 (Ту-134), НК-8-4 (Ил-62), Д-30К (Ил-62М),

Д-36 (Як-42)).

3. Турбовальный двигун - це ГТД, у якому переважна частка енергії згорання палива перетворюється в роботу на вихідному валу (ГТД-350 (Ми-2), ТВ-2-117 (Ми-8)).

4. Турбогвинтовий двигун (ТВД) - це турбовальньїй двигун, у якому потужність на вихідному валу використовується для приводу повітряного гвинта (АИ-24 (Ил-18), НК-12МВ (Ту-114)).

ГТД - теплова машина, у якій енергія згорання палива перетво­рюється або в механічну роботу на валу турбіни або в кінетичну енер­гію реактивного струменя газів (рис. 1.1) [2].

Повітря через вхідний пристрій (1) надходить у компресор (4), стискається, у камері згорання (6) температура повітря підвищується за рахунок спалювання палива, що подається з паливної системи (2). З (6) газ надходить у газову турбіну (9), де частина енергії перетворю­ється в механічну роботу, спрямовану на обертання ротора компресо­ра і на приведення в дію допоміжних агрегатів. Інша частина енергії -вільна енергія ГТД витрачається на здійснення корисної роботи завдя­ки використанню кінетичної енергії газу в реактивному соплі, або у виді механічної роботи на валу додаткової турбіни. У схему двигуна

включаються опори вала (5), масляна система (8), електросистема (7),

система регулювання (3). Видалення відпрацьованих газів здійснюєть­ся через вихідний пристрій (10).

Ефективний ККД термодинамічного циклу ГТД залежить від ступеня стискання повітря в компресорі і від температури газу на вхо­ді в турбіну.