Суднові комбіновані гту

Комбіновані установки з'явилися в результаті компонування декількох двигунів у складі однієї енергетичної установки. Ці двигуни можуть бути як однотипні, так і різних типів. Загальною метою створення комбінованих установок є прагнення підвищити економічність ЕУ в цілому при роботі в широкій зміні її потужності за рахунок вдалого поєднання достоїнств двигунів різних типів, або однотипних різного призначення (маршових і форсажних), що входять до складу однієї енергетичної установки. Поряд з достоїнствами газотурбінних двигунів притаманні і недоліки: істотні втрати теплоти з газами, що відходять з ГТД, які мають високу температуру, порівняно невеликі ресурс і термін служби, підвищені вимоги до якості палива і ін. Разом з цим паротурбінні установки (ПТУ) мають вищу температуру робочого пара, порівнянну з температурою відхідних газів ГТД, що дає можливість отримувати пар за рахунок теплоти відпрацьованих газів газотурбінного двигуна в комбінованій газопаротурбінній установці (ГПТУ). Крім того, перевагами ПТУ є її висока надійність, великі ресурс і термін служби, здатність працювати на низькосортних залишкових паливах в установках з вогневими котлами і т. д.

Дизельні установки (ДУ) по економічності перевищують ГТУ і ПТУ особливо при утилізації теплоти вихлопних газів. Вони менш чутливі до якості палива, ніж газотурбінні. У цьому, мабуть, головна їх перевага. Тому поєднання, наприклад, ДУ і ГТУ дозволяє отримати комбіновану установку з економічними двигунами малих ходів - дизелями і форсажну ГТУ для забезпечення високих швидкостей ходу.

Поєднання газотурбінної установки як основної і паротурбінної дає можливість утилізувати бросову теплоту відхідних газів ГТД для отримання пари в утилізаційному котлі (УК) для парової турбіни і тим самим підвищити економічність комбінованої установки.

Між різнотипними двигунами, що входять до складу енергетичної установки, може існувати термодинамічний зв'язок, якщо вони працюють за єдиним термодинамічним циклом (ГТД та ПТУ), і механічна – якщо обидві частини установки незалежні одна від іншої (ГТУ і ДВС).

Комбінованими газопаротурбінними енергетичними установками забезпечені швидкохідні накатні судна, побудовані в Радянському Союзі: «Капітан Смирнов», «Капітан Мезенцев», «Інженер Єрмошкін». Це двох гвинтові судна, дедвейтом 20 тис. тон і швидкістю 25 вузлів при максимальній потужності установки 2х18,4 МВт з частотою обертання гребних гвинтів фіксованого кроку 130 об/хв. Газо- та паротурбінна частини установки мають термодинамічний зв'язок.

До складу установки входять два газопаротурбінних агрегати (ГПТА) М25 (рис. 1.13).

Кожен ГПТА складається з автоматизованого, реверсивного двигуна ДИ59 максимальною потужністю 14,12 МВт, ПТУ потужністю 4,28 МВт і загального редуктора. Компонування агрегату М25 зображено на рис. 1.14.

Теплоутилізаційний контур складається з автоматизованого утилізаційного котла типу КУП3100 і парової турбіни з конденсатором, ежектором і редукційно-охолоджувальним пристроєм. Пар, генерований в УК, використовується в пропульсивній паровій турбіні і в утилізаційному турбогенераторі ТГУ1000, а також йде на загально суднові потреби. Загальні характеристики ГПТА М25 надані у таблиці 1.2.

Рис. 1.13. Пропульсивна установка суден типу «Капітан Смирнов»:

1 – головний редуктор; 2 – утилізаційний котел КУП3100; 3 – паротурбінна установка ПТУ-2; 4 – пост дистанційного керування установкою: 5 – газовивідний трубопровід; 6 – повітряприйомна шахта; 7 – ГТД ДИ59; 8 – судновий валопровід; 9 – дейдвудний пристрій; 10 – гребний гвинт

Рис. 1.14. Компонування ГПТА М25:

1 – ПТУ з конденсатором; 2 – ГТД ДИ59; 3 – УК КУП3100; 4 – головний редуктор; 5 – звукоізолююча муфта; 6 – фланець відбору потужності

Таблиця 1.2. Загальні характеристики ГПТА М25.

Назва параметру	На максимальному режимі (без відбору пари на ТГ)	На номінальному режимі (з відбором пари на ТГ і суднові потреби)
Потужність переднього ходу, кВт	18400	17300
Потужність ГТД, кВт	14120	14120
Потужність ПТ, кВт	4280	3180
Питома витрата палива на ГТА, г/(кВт·г), не більше	238	256
Частота обертання вихідного фланця редуктора, об/хв.	130	128
Максимальна потужність заднього ходу, кВт	̶	5740
Питома маса агрегату, кг/кВт	7,62	̶

Особливістю установки М25 є те, що вона допускає тривалу роботу без ТУК, коли УК не заповнений водою, тобто вимкнений.

Досвід експлуатації суден цього типу показав високу надійність і економічність їх ЕУ, можливість економічної роботи з парціальною потужністю установки, що послужило впровадженню цих ГТУ на багатьох суднах.