содержание .. 57 58 59 60 ..
Турбовальный двигатель Д-136. Руководство по эксплуатации (2000 год) - часть 59
ОХЛАЖДЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И НАДДУВ
УСТРОЙСТВ ДВИГАТЕЛЯ
75.20.00
136
ОХЛАЖДЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И НАДДУВ УСТРОЙСТВ ДВИГАТЕЛЯ -
ОПИСАНИЕ И РАБОТА
1. Общая часть
Системы охлаждения, вентиляции и наддува устройств двигателя включают:
-
отбор воздуха из полости вторичного потока камеры сгорания на
охлаждение соплового аппарата ТВД;
-
отбор воздуха за рабочим колесом последней (седьмой) ступени КВД на
охлаждение диска и лопаток рабочего колеса ТВД, на уплотнение
проточной части между компрессором и турбиной ;
-
отбор воздуха за рабочим колесом
3 ступени КВД на охлаждение
соплового аппарата ТНД, дисков ТНД, свободной турбины;
-
отбор воздуха из тракта направляющего аппарата
4 ступени КНД на
уплотнения и охлаждение корпусов подшипников турбины;
-
отбор воздуха из тракта КВД через дренажные отверстия в барабане
ротора на обдув ступиц дисков двух последних ступеней КВД;
-
отбор воздуха из тракта между КНД и КВД на уплотнение опор
компрессоров и на наддув полости ротора КНД.
Схема отборов воздуха на охлаждение, вентиляцию и наддув приведена на
рис. 1.
2. Описание и работа
Лопатки соплового аппарата турбины высокого давления (ТВД) охлаждаются
воздухом, отбираемым из полости вторичного потока камеры сгорания. Воздух
входит через окна в наружном корпусе соплового аппарата ТВД и попадает во
внутреннюю полость дефлектора каждой лопатки.
Через отверстия в дефлекторе воздух попадает в зазор, образованный
дефлектором и стенками лопатки, и выходит в проточную часть через каналы в
выходной кромке и отверстия на спинке и корыте лопатки.
Внутренние полки секторов лопаток соплового аппарата ТВД охлаждаются
воздухом, отбираемым из полости вторичного потока камеры сгорания,
подаваемым через отверстия в полость, образованную полками секторов
лопаток соплового аппарата ТВД и внутренним корпусом, и выбрасываемым в
проточную часть через зазоры между стыками секторов.
Лопатки рабочего колеса ТВД охлаждаются воздухом, отбираемым через
осевой зазор между ротором и статором за рабочим колесом последней
(седьмой) ступени КВД и подводимым к отверстиям - соплам во внутреннем
корпусе соплового аппарата ТВД.
136
Указанные отверстия выполнены под углом к оси двигателя так, что воздух,
подаваемый ими в зазор между сопловым аппаратом и рабочим колесом ротора
ТВД (см. рис. 2), закручивается в направлении вращения колеса и, смешиваясь с
воздухом, протекающим через переднее лабиринтное уплотнение диска ротора
ТВД, поступает в зазоры между хвостовиками рабочих лопаток и елочными
пазами диска ротора ТВД, а также в полости, образованные "ножками" лопаток.
Воздух, протекающий по зазорам между хвостовиками рабочих лопаток елочными
пазами диска ротора ТВД и по стыкам нижних полок рабочих лопаток, охлаждает
хвостовики рабочих лопаток и обод диска ротора ТВД.
Воздух, поступивший в полости, образованные "ножками" лопаток, входит в
лопатки и, проходя по каналам охлаждения, охлаждает лопатки, а затем
выбрасывается в прочную часть над верхними полками лопаток. Часть воздуха из-
за последнего рабочего колеса КВД омывает ступицу диска рабочего колеса
ротора ТВД, заполняет лабиринтное уплотнение, разделяющее задисковую
полость ротора ТВД и полость расположения корпуса опоры и диска ротора ТНД,
и выбрасывается в газовый тракт за рабочим колесом ТВД.
На охлаждение роторных и статорных деталей ТНД и свободной турбины
отбирается воздух за рабочим колесом
3 ступени КВД от трех фланцев,
расположенных на корпусе КВД (см. 72.33.00, рис. 4). Воздух подводится по
трубам к фланцам E01, Е04, Е09 корпуса опор турбин (см. 72.52.00, рис. 2) и
далее через трубы, проходящие внутри полых лопаток соплового аппарата ТНД,
поступает в полость перед диском ротора ТНД. Часть этого воздуха через
отверстия, выполненные на боковых поверхностях труб, поступает в полость над
секторами лопаток и далее во внутреннюю полость каждого дефлектора сопловых
лопаток ТНД. Для охлаждения лопаток воздух поступает через отверстия в
дефлекторе на внутреннюю поверхность входной кромки лопатки, проходит по
зазору между дефлектором и внутренней поверхностью лопатки и выбрасывается
в проточную часть через отверстия в корыте лопатки.
К воздуху, поступившему в полость перед диском ТНД, подмешивается часть
воздуха, охлаждающего диск ТВД и прошедшего через заднее лабиритное
уплотнение ТВД.
Образовавшаяся воздушная смесь омывает диски роторов ТНД и свободной
турбины, заполняет лабиринтные уплотнения, разделяющие полость роторов и
проточную часть, проходит через замковые соединения рабочих лопаток с
дисками роторов, охлаждает хвостовики рабочих лопаток и ободы дисков роторов
ТНД и свободной турбины и через зазоры между рабочими и сопловыми
лопатками выбрасывается в проточную часть.
Незначительная часть воздушной смеси через лабиринтные уплотнения
проникает в полость охлаждения подшипников и межвальную полость. Корпус
подшипников ТВД и ТНД и корпус подшипников свободной турбины охлаждаются
воздухом, отбираемым из направляющего аппарата
4 ступени КНД от двух
фланцев на корпусе КНД (см. 72.31.00, рис. 4).
По трубам воздух подводится к фланцам Е05, Е06, E12 корпуса опор турбин (см.
72.52.00, рис.
2) и к фланцам Ж04 и Ж12 опоры свободной турбины (см.
72.53.00, рис.
4) и далее в полости расположения корпусов подшипников и
масляных уплотнений.
75.20.00
136
Схема отборов воздуха на охлаждение, вентиляцию и наддув систем двигателя
Рис. 1
136
Переднее лабиритное уплотнение диска ротора ТВД
Рис. 2
Охлаждающий воздух используется одновременно и для подпора радиально-
торцевых контактных уплотнений масляных полостей опор турбин (см. рис. 3). Из
системы охлаждения корпуса подшипников ТВД и ТНД через лабиринтные
уплотнения воздух поступает в межвальные полости и в межлабиринтную полость
уплотнения полости ротора ТВД, суфлируемую через эжектор Ж11 (см. 72.53.00,
рис. 4) в проточную часть.
Из системы охлаждения корпуса подшипников свободной турбины воздух через
лабиринтные уплотнения по каналам в корпусе и отверстиям в конической балке
поступает в проточную часть системы выхлопа.
Статор свободной турбины охлаждается воздухом, отбираемым от вентилятора
вертолета. Этот воздух охлаждает стенки выхлопной трубы и стойки корпуса и на
срезе выхлопной трубы выбрасывается в атмосферу.
С целью уменьшения силы, действующей на шарикоподшипник свободной
турбины, от 3 ступени КВД отбирается воздух для поддува разгрузочной полости,
расположенной между ротором и корпусом свободной турбины.
Межвальные полости компрессоров, полости расположения опор роторов КВД,
КНД и полость расположения дисков 1, 2 и 3 ступеней КНД соединены между
собой каналами малого гидравлического сопротивления и образуют общую
полость наддува масляных уплотнений опор компрессоров. Эта полость отделена
лабиринтными уплотнениями от проточной части КНД (см. рис. 4.А и 4.Б), КВД
(см. рис. 4.В) и полостей расположения опор турбин и графитовыми кольцами - от
масляных полостей опор компрессоров.
В общую полость наддува масляных уплотнений опор компрессоров воздух
поступает из проточной части через лабиринтные уплотнения, расположенные на
заднем валу КНД и на переднем валу КВД, и сбрасывается на вход в КНД через
переднее лабиринтное уплотнение; остальная часть вместе с воздухом,
проникающим через лабиринтные уплотнения из системы охлаждения турбинных
опор, - в проточную часть за свободной турбиной (см. рис. 1).
136
Типичное уплотнение масляных полостей опор турбин
Рис. 3
75.20.00
136
Для поддержания стабильности давления в полости наддува опор компрессоров
последняя соединена с полостью за 3 рабочим колесом КНД отверстиями в стыке
секций ротора КНД.
Междисковые полости 1, 2 и 3 ступеней КНД, входящие в общую полость наддува,
продуваются воздухом, проходящим на сброс в тракт через переднее
лабиринтное уплотнение КНД.
Полость расположения 4 и 5 ступеней КНД соединена с полостью за диском
последней ступени КНД отверстиями, выполненными в диске последней ступени и
фланцах стыковки переднего и заднего валов КНД.
Каждая междисковая полость компрессоров соединена с проточной частью
дренажным отверстием (диаметр 2 мм) в барабане ротора.
Небольшое количество относительно горячего воздуха из тракта КВД через
дренажные отверстия в барабане ротора поступает в полость между дисками двух
последних ступеней КНД, обдувая массивные ступицы этих дисков, благодаря
чему уменьшаются температурные перепады между ободом и ступицей дисков.
136
Уплотнение воздушных и масляных полостей компрессоров
Рис. 4
УПРАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРАМИ
75.30.00
136
УПРАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРАМИ - ОПИСАНИЕ И РАБОТА
1. Общая часть
Система управления компрессорами двигателя служит для обеспечения
устойчивой работы компрессоров на режиме запуска и малых режимах работы
двигателя и состоит из:
- трех клапанов перепуска воздуха (КПВ), расположенных за 3 рабочим
колесом КНД;
- трех КПВ, расположенных за 4 рабочим колесом КВД;
- автомата управления клапанами КВД - АУК 4017.6 (см. 75.30.01);
- автомата управления клапанами КНД - АУК 4017.12 (см. 75.30.02);
- двух сигнализаторов давления МСТВ-0,5 (см. 75.41.01);
- двух сигнальных ламп, горящих при открытых КПВ.
На неработающем двигателе и в процессе запуска все КПВ открыты и горят
сигнальные лампы.
Закрытие (открытие) КПВ осуществляется по команде автоматов управления
клапанами (АУК) при достижении определенной степени повышения давления
воздуха за компрессорами
двигателя π к задан =
(РКВД) давление воздуха за компрессором ВД,
Р*1
- полное давление воздуха на входе в двигатель).
ПРИМЕЧАНИЕ: В связи с тем, что полное давление воздуха на входе в
двигатель Р*1 незначительно отличается от давления в
подкапотном пространстве, приемники Р*1 расположены в
подкапотном пространстве на агрегатах.
2. Описание
2.1.Клапаны перепуска воздуха из КНД
Клапан (см. рис. 1) включает корпус 2, поршень 3 и крышку 4.
Корпус 2 состоит из фланца, которым клапан крепится на ресивере корпуса
КНД (см. 72.31.00), и центрального тела, соединенного с фланцем ребрами.
На центральном теле крепится крышка 4.
По наружному диаметру крышки расположены элементы наружного
уплотнения поршня (элемент 1). Внутреннее уплотнение поршня (элемент II)
работает по наружное диаметру хвостовика крышки.
Уплотнения - фторопластовые манжеты 6 и 9 - прижимаются к уплотняемой
поверхности поршня распорными пружинами 7 и 8 и давлением воздуха в
полости А клапана, тем самым предотвращая утечки воздуха из управляющей
полости А клапана.
136
1. Пружина
2. Корпус
3. Поршень
4. Крышка
5. Штуцер
6. Фротопластовая манжета
7. Распортая пружина
8. Распорная пружина
9. Фторопластовая манжета
КПВ КНД
Рис. 1
75.30.00
136
Подвижный поршень 3, центрируясь по наружному диаметру хвостовика
крышки и корпуса, может занимать два положения. При достижении
заданного значения суммарной степени повышения давления автомат
управления клапанами перепуска открывает доступ воздуха из-за 4 ступени
КВД в управляющую полость А. Под давлением управляющего воздуха
поршень перемещается вниз до упора в седловину на корпусе, перекрывая
воздуху выход из ресивера наружу.
Для открытия клапана воздух из управляющей полости А стравливается АУК
и поршень под действием пружины 1 и аэродинамических сил перемещается
в верхнее положение, открывая выход воздуху из ресивера наружу.
2.2. Клапаны перепуска воздуха КВД
Клапан перепуска воздуха КВД (см. рис. 2) состоит из корпуса 3, клапана 2 с
двумя уплотнительными кольцами 4 и пружины 1.
Корпус клапана крепится к фланцу на корпусе КВД (см. 72.33.00).
С помощью уплотнительных колец 4 образуется герметичная полость А
между корпусом 3 и клапаном 2.
В открытом положении клапан 2 отжат от фланца корпуса пружиной 1 в
крайнее положение полость ресивера корпуса сообщается с воздушным
трактом наружного контура.
1. Пружина
4. Уплотнительное
кольцо
2. Клапан
5. Штуцер
3. Корпус
КПВ КВД
Рис. 2
136
При достижении заданного значения суммарной степени сжатия автомат
управления клапанами перепуска открывает доступ управляющему воздуху
из-за КВД в полость А, под действием которого клапан перемещается к
фланцу корпуса, преодолевая усилие пружины. Дойдя до фланца, конический
поясок клапана плотно прилегает к конической поверхности фланца корпуса и
перекрывает путь воздуху из полости ресивера корпуса в наружный контур.
При переходе двигателя на резким πкΣ меньше заданного АУК стравит
управляющий воздух из полости А в атмосферу и клапан 2 отнимается
пружиной 1 от фланца корпуса в крайнее положение, открывая воздуху выход
из компрессора наружу.
На КПВ монтируются патрубки для отвода перепускаемого из компрессоров
воздуха в установленные зоны силовой установки. На рис.
3 показано
расположение КПВ на двигателе.
Расположение КПВ на двигателе
Рис. 3
3. Работа КПВ
Принципиальная схема системы управления клапанами перепуска воздуха из
компрессоров показана на рис. 4.
В АУК КВД и АУК КНД постоянно подводится командный воздух (для
выработки команды на закрытие КПВ) из-за КВД с давлением Рквд и со входа
в двигатель с давлением Р*1 .
В автоматах давление командного воздуха преобразуется в отношение
давлений
πкΣ
=
, по заданным значениям которого производится настройка
срабатывания АУК КВД и КНД.
Кроме того, к обоим АУК подведен управляющий воздух, используемый как
рабочее тело непосредственно для закрытия КПВ: к АУК КВД (агрегат 4017.6) -
из-за КВД, к АУК КНД (агрегат 4017.12) - из-за 4 ступени КВД.
75.30.00
136
При увеличении режима работы двигателя и достижении πкΣ заданного значения
АУК КВД пропускает управляющий воздух из-за КВД в полости А (см. рис. 2) КПВ
КВД. Под давлением управляющего воздуха клапаны перепуска КВД закрываются
и при πкΣ
, большем πкΣ ЗАДАН, остаются закрытыми.
При дальнейшем увеличении режима работы двигателя и достижении πкΣ
заданного значения для срабатывания АУК КНД последний пропускает
управляющий воздух из-за 4 ступени КВД в полости А (см. рис. 1) КПВ КНД. Под
давлением этого воздуха клапаны перепуска КВД закрываются и при πкΣ больше
заданного значения остаются закрытыми.
При уменьшении режима работы двигателя и достижении заданного значения πкΣ
для сработки в соответствующих АУК вырабатывается сигнал на открытие КПВ, в
связи с которым прекращается подача управляющего воздуха на закрытие КПВ, а
управляющие полости А КПВ через АУК сообщаются с подкапотным
пространством двигателя. Давление в управляющих полостях А КПВ резко
уменьшается, и клапаны перепуска воздуха под действием своих пружин и
давления воздуха в проточной части компрессоров открываются. При πкΣ
меньшем заданного значения, клапаны перепуска воздуха остаются открытыми.
Для контроля за положением клапанов перепуска воздуха в системе
предусмотрены два сигнализатора давления МСТВ-0,5, подсоединенные к
трубопроводам управляющего воздуха на участке между соответствующими АУК и
КПВ. Сигнал от МСТВ-0,5 поступает на сигнальную лампу.
При поступлении управляющего воздуха на закрытие КПВ сигнальная лампа
гаснет. При стравливании воздуха из управляющих полостей КПВ в подкапотное
пространство при открытии КПВ загорается сигнальная лампа.
136
Принципиальная схема управления КПВ КНД и КВД
Рис. 4
75.30.00
136
УПРАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРАМИ - ОПЫСКАНИЕ И УСТРАНЕНИЕ
НЕИСПРАВНОСТЕЙ
Установление
Устранение
Возможные причины
неисправного элемента
неисправности
1. Помпаж в двигателе в процессе запуска
Заклинивание в
На неработающем
Замените КПВ КВД (см.
закрытом положении
двигателе размер Н > 55
ТК202)
КПВ КВД
мм (см. рис. 2)
Для выполнения замера
обеспечьте доступ к КПВ
КВД, расконтрите и
отверните глухой штуцер
10 (см. рис. 202)
2. Помпаж в двигателе при закрытии КПВ КВД
Заклинивание в
На неработающем
Замените КПВ КНД (см
закрытом положении
двигателе поршни 3 (см.
ТК201)
КПВ КНД
рис. 1) КПВ КНД не
выступают относительно
крышек 4
3. Отсутствует уменьшение на 30..40 оС температуры газа за турбиной низкого
давления и увеличение на 2,0…3,0 % частоты вращения ротора в момент
погасания сигнальной лампы
Заклинивание КПВ КВД в
Поршень не
Замените КПВ КВД (см.
открытом положении
перемещается от усилия
ТК202)
15±5 кгс, приложенного к
поверхности Б (см.
рис.2).
Для выполнения
проверки обеспечьте на
неработающем
двигателе доступ к КПВ
КВД, расконтрите и
отверните винты П (см.
рис.202), отведите
патрубок 2 по трубопро-
воду вперед (по полету),
расконтрите и отверните
глухой штуцер 10
содержание .. 57 58 59 60 ..