Топливная система вспомогательной силовой установки двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство воздушного транспорта

Троицкий Авиационно-Технический Колледж - филиал МГТУ ГА

ДОКЛАД

На тему: Топливная система ВСУ ТА-6В

По специальности 162105

Выполнил: курсант 000 гр. Иванов И.И.

Проверил: преподаватель

ЦК ТКТД Ивановский И.И.



Содержание

1. Пояснительная записка

1.1 Общие сведения о ВСУ

1.2 Основные данные ТА-6В

1.3 Топливно-регулирующая система ВСУ ТА-6В

1.3.1 Система дренажа

1.3.2 Топливный насос-регулятор 892АМ

1.3.3 Фильтр 8Д2.966.235

1.3.4 Работа фильтра

1.4 Работа системы

1.5 Запуск двигателя

1.6 Останов двигателя

1.7 Анализ неисправностей топливной системы ТА-6В

2. Экономическая часть

2.1 Экономическая эффективность от снижения сухой массы двигателя Д-36

Список используемой литературы



1. Расчётно-пояснительная записка

дренаж топливо двигатель фильтр

1.1 Общие сведения о ВСУ

Вспомогательная силовая установка (ВСУ) - силовая установка на современных ЛА, которая служит для запуска маршевых двигателей, обеспечения сжатым воздухом системы кондиционирования, привода электрогенераторов и другого вспомогательного оборудования. Применение бортовых ВСУ обеспечивает независимость ЛА от наземных источников питания. В полёте ВСУ может использоваться в качестве аварийного источника энергии. ВСУ представляет собой газотурбинный двигатель и выполняется по основным схемам:1) одновальной, в которой отбор воздуха обычно осуществляется от общего компрессора, приводимого в движение турбиной, расположенной с компрессором на общем валу, а генератор тока приводится от турбины через редуктор; частота вращения у таких ВСУ на рабочем режиме обычно поддерживается постоянной, что обусловлено необходимостью привода генераторов переменного тока; 2) одно- или двухвальной с дополнительным компрессором, от которого отбирается воздух потребителю; 3)двухкаскадный, в которой воздух отбирается за компрессором низкого давления. У ВСУ, используемых на пассажирских самолётах, основная мощность тратится на выработку сжатого воздуха. Отбираемая электрическая мощность в этом случае не более 90 кВт. ВСУ могут выполняться и по другим схемам в зависимости от предъявляемых к ним требований - по соотношению между видами энергии (электрическая, пневматическая и механическая), вырабатываемой ими.

1.2 Основные данные ТА-6В

1. Обозначение ТА-6В

2. Тип - Газотурбинный, одновальный, с отбором

сжатого воздуха и электрической энергии переменного тока

3. Направление вращения ротора двигателя - Против часовой стрелки

4. Максимально допустимая температура окружающего воздуха в зоне навесных агрегатов двигателя - 70°С

5. Закон регулирования частоты вращения ротора двигателя на всех режимах работы - n_дид = const

6. Частота вращения ротора на режиме холостого хода - (99+0,5)% или (23950+120) об/мин

7. Допустимый диапазон частоты вращения ротора на режиме холостого хода на высотах до 3000м - 98-100%

8. Допустимый диапазон частоты вращения ротора при работе двигателя на режимах нагрузки на высотах до 3000м - 97-101%

9. Допустимое отклонение частоты вращения ротора от установившейся при резком изменении нагрузки и в конце режима разгона ори запуске - 3 %

10. Частота вращения ротора, при которой происходит его автоматический останов по команде от тахометрической сигнальной аппаратуры - I05%

Масса двигателя (без аппаратуры, самолета) - 300 кг

11. Габаритные размеры двигателя:

- длина - 1575мм

- ширина - 725мм

- высота - 760мм

12. Режимы работы двигателя:

- холостой ход - Режим без отбора воздуха и электроэнергии

- генераторный режим - Режим отбора электроэнергии переменного тока до 42 кВА и f = 400 Гц±2 %

- номинальный режим - Режим отбора сжатого воздуха и электроэнергии

13. Время непрерывной работы - Не более 5 ч

14. Перерыв между включениями - Не менее 30 мин

15. Уровень вибраций двигателя - Не более 6g

1.3 Топливно-регулирующая система ВСУ ТА-6В

Система подачи и регулирования топлива (рис.1.1) обеспечивает автоматическую подачу топлива в двигатель при запуске, разгоне до частоты вращения холостого хода и на всех эксплуатационных режимах, а также поддерживает физическую частоту вращения ротора двигателя постоянной на установившихся режимах работы.

В систему подачи и регулирования топлива входят: топливный бак, подкачивающий насос, электромагнитный запорный кран с термоклапаном, топливный фильтр на входе в двигатель с сигнализатором перепада давлений, электромагнитный клапан обвода входного фильтра, топливный насос-регулятор, регулятор запуска, электромагнитный клапан пускового топлива, два пусковых воспламенителя, пусковой топливный коллектор, шесть пусковых форсунок, электромагнитный клапан основного топлива, основной топливный коллектор с насадками и испарительными трубками, дренажные и соединительные трубопроводы.

1.3.1 Система дренажа

Система дренажа топлива на двигателе включает в себя дренаж насоса-регулятора и регулятора запуска, дренаж основного топливного коллектора и дренаж камеры сгорания. В насосе-регуляторе дренаж уплотнительного устройства приводного валика осуществляется следующим образом. При нажатии кнопки ОСТАНОВ электромагнитный клапан обесточивается. Якорь электромагнита под действием пружины через шток отжимает клапан от штуцера и прижимает его к седлу, перекрывая подачу топлива в коллектор. Одновременно верхняя запорная плоскость клапана открывает проход из основного коллектора по каналу в трубопровод, через который топливо выдувается под давлением воздуха в камере сгорания в выхлопной патрубок двигателя. Дренаж основного коллектора способствует очистке форсунок от топлива и предотвращает нагарообразование в них. Дренаж утечек по золотнику регулятора запуска осуществляется по трубопроводу на вход в насос-регулятор.

1.3.2 Топливный насос-регулятор 892АМ

Насос-регулятор (рис.1.2) предназначен для автоматической подачи топлива в двигатель на режимах запуска, разгона до частоты вращения холостого хода и эксплуатационных нагрузках, а также для автоматического поддержания постоянной частоты вращения двигателя на установившихся режимах работы. Насос-регулятор состоит из следующих основных частей: корпуса, качающего узла, центробежного статического регулятора, автомата разгона корректора по отбор у воздуха, высотного корректора, клапана постоянного перепада, предохранительного шарикового клапана, топливных фильтров на входе и выходе, качающего узла, клапана стравливания воздуха, обводного жиклера, электромагнитного клапана. Корпус насоса - литой, имеет фланец, по которому насос-регулятор стыкуется с редуктором. На фланце выполнен центрирующий буртик, с помощью которого обеспечивается соосность насоса-регулятора с шестерней привода, и фиксирующий штифт. Качающий узел представляет собой шестеренчатый насос постоянной производительности при постоянной частоте вращения с гидравлической компенсацией торцевых зазоров. Он состоит из двух шестерен, одна из которых приводится во вращение от редуктора через хвостовик приводного валика, а другая вращается свободно. Центробежный статический регулятор служит для автоматического поддержания постоянной физической частоты вращения двигателя на установившихся режимах. Он включает в себя датчик физической частоты вращения с грузиками, которые воздействуют на золотник, и термокомпенсатор. Датчик физической частоты вращения приводится во вращение от приводного валика. Настройка центробежного регулятора на поддержание заданной частоты вращения производится регулировочным винтом, который изменяет поджатие пружины, воздействующей на золотник со стороны, противоположной грузикам.

Термокомпенсатор состоит из набора биметаллических пластин и при изменении температуры окружающей среды изменяет поджатие пружины центробежного регулятора. Автомат разгона ограничивает расход топлива, идущего от качающего узла при разгоне, в зависимости от абсолютного давления воздуха за компрессором. Он состоит из системы двух сильфонов и пружины рычага, дозирующего золотника, втулки и двух регулировочных винтов. Сильфон вакуумирован и предназначен для введения коррекции на величину подачи топлива по давлению окружающей среды. В приемный сильфон подводится воздух из-за компрессора. Под давлением воздуха на эффективную площадь сильфона толкатель пакета сильфонов перемещается и воздействует на короткое плечо рычага. Рычаг поворачивается и длинным плечом перемещает дозирующий золотник относительно втулки, что приводит к изменению количества дозируемого топлива. Топливный фильтр тонкой очистки установлен на выходе из качающего узла и предназначен для предохранения дозирующих золотников насоса-регулятора и форсунок топливных коллекторов от засорения. Клапан стравливания воздуха - шарикового типа, предназначен для стравливания воздуха из внутренних полостей насоса-регулятора. Обводной жиклер предназначен для прохода минимального количества топлива, достаточного для поддержания процесса горения в камере сгорания двигателя, в случае перекрытия канала золотником центробежного регулятора при кратковременном забросе частоты вращения ротора двигателя. Электромагнитный клапан предназначен для снижения внутреннего давления топлива в насосе-регуляторе в момент останова двигателя. Это достигается путем стравливания топлива из полости пружины клапана постоянного перепада на вход в качающий узел, что приводит к резкому открытию золотника и обеспечивает максимальный слив топлива из-за качающего узла на вход в него.

1.3.3 Фильтр 8Д2.966.235

Фильтр предназначен для очистки от механических примесей топлива, поступающего к двигателю из топливного бака самолета. Он состоит из следующих основных узлов: крышки, стакана, фильтроэлемента, перепускного клапана, дренажного клапана, электрического сигнализатора перепада давлений на фильтроэлементе, сливного клапана. Крышка предназначена для размещения штуцеров входа и выхода, дренажного клапана, сигнализатора перепада давлений и перепускного клапана. На крышке имеются специальные лапки для монтажа фильтра на двигателе. На нижнюю часть крышки ввертывается стакан, внутри которого размещены фильтроэлемент и пружина, предотвращающая перемещение фильтроэлемента. Фильтроэлемент - сетчатый, состоит из гофрированного цилиндра с защитным кожухом, к которому по торцам приварены направляющая втулка и колпачок. Дренажный клапан предназначен для стравливания воздуха из воздушной полости фильтра. В случае засорения фильтроэлемента сигнализатор перепада давлений выдает сигнал на пульт, а при возрастании перепада давлений открывается перепускной клапан. Сливной клапан, размещенный в нижней части стакана, предназначен для слива топлива из внутренней полости фильтра.

1.3.4 Работа фильтра

В процессе работы двигателя топливо через входной штуцер поступает в полость "в", проходит через фильтрующую сетку фильтроэлемента в полость "г", откуда через отверстие в крышке поступает в полость "д" и далее в выходной штуцер. При засорении фильтроэлемента до перепада давлений (0,4+0,08) кгс/см сигнализатор замыкает цепь сигнальной лампы. При возрастании перепада давлений до (0,7 +0>I) кгс/см открывается перепускной клапан и топливо продолжает поступать в двигатель.

1.4 Работа системы

Топливо подается подкачивающим насосом из топливного бака через электромагнитный запорный кран и фильтр на вход в насос-регулятор. Автоматическое регулирование на установившейся частоте вращения холостого хода на установившемся режиме холостого хода двигатель находится под контролем центробежного регулятора и высотного корректора, которые поддерживают физическую частоту вращения ротора двигателя постоянной (в пределах статической ошибки регулятора). Термокомпенсатор обеспечивает постоянство частоты вращения, поддерживаемой регулятором, при различной температуре окружающей среды, а высотный корректор компенсирует статическую ошибку регулятора по высоте. Если при работе двигателя на равновесном режиме произойдет какое-либо возмущение, в результате которого частота вращения ротора двигателя возрастет, грузики отклонятся во внешнюю сторону и, преодолев усилие пружины, переместят вверх золотник центробежного регулятора, что приведет к уменьшению проходного сечения и, следовательно, уменьшению количества топлива, поступающего в канал. Частота вращения ротора двигателя уменьшится до исходной. Если возмущение на равновесном режиме приведет к уменьшению частоты вращения ротора двигателя, то все описанные выше процессы, характерные для возрастания частоты вращения ротора, произойдут в обратном порядке. Изменение величины установившейся частоты вращения холостого хода производится регулировочным винтом. Для уменьшения статической ошибки центробежного регулятора с уменьшением давления окружающей среды параллельно золотнику центробежного регулятора подключен высотный корректор, снижающий расход топлива в двигатель с высотой. Для прохода минимального количества топлива, достаточного для поддержания процесса горения в камере сгорания в случае перекрытия канала золотником центробежного регулятора (что возможно при кратковременных забросах частоты вращения ротора двигателя), предназначен обводной жиклер. При отборе электрической энергии и сжатого воздуха частота вращения ротора двигателя поддерживается постоянной центробежным регулятором (в пределах статической ошибки). При отборе воздуха корректор по отбору воздуха обеспечивает увеличение расхода топлива для поддержания частоты вращения ротора двигателя постоянной. Отбор воздуха приводит к уменьшению давления в узкой части трубы Вентури. Перепад давлений на сильфоне возрастет, крышка сильфона через рычаг переместит золотник на увеличение проходного сечения во втулке. Количество топлива, поступающего в канал, увеличится.

1.5 Запуск двигателя

Запуск двигателя осуществляется автоматически по команде от панели запуска. При нажатии кнопки ЗАПУСК подается электрическое напряжение на генератор постоянного тока, на свечи пусковых воспламенителей и на электромагнитный клапан насоса-регулятора, при этом электромагнитный клапан насоса-регулятора закрывается. По мере увеличения давления воздуха за компрессором автомат разгона увеличивает подачу топлива в камеру сгорания двигателя. На четвертой секунде после нажатия кнопки ЗАПУСК открывается электромагнитный клапан, и топливо по пусковому коллектору поступает в пусковые форсунки и воспламенители, где воспламеняется от разряда свечей. На восьмой секунде после нажатия кнопки ЗАПУСК электромагнитный клапан открывает канал, и топливо по основному коллектору через насадки попадает в испарительные трубки. На пятнадцатой секунде после нажатия кнопки ЗАПУСК отключаются свечи пусковых

воспламенителей. При достижении ротором двигателя частоты вращения 90% электромагнитный клапан отключается, подача топлива в пусковой коллектор прекращается. При этом включается электромагнитный клапан регулятора запуска и открывается свободный проход топлива в основной коллектор. При достижении частоты вращения, близкой к 99 %, двигатель становится под контроль центробежного регулятора. При температуре газов за турбиной перед запуском больше 100°С электромагнитный клапан регулятора запуска перекрывает доступ топлива жиклер в трубопроводы его при достижении частоты вращения ротора 90%. При температуре газов за турбиной перед запуском меньше 100°С электромагнитный клапан через жиклер добавляет 10 л/ч.

1.6 Остановка двигателя

При останове двигателя электромагнитные клапаны и прекращают подачу топлива в камеру сгорания, а электромагнитный клапан открывает канал слива топлива из-за качающего узла насоса на входе в него. Давление пускового топлива, определяемое настройкой клапана подпора, регулируется в зависимости от температуры окружающей среды термочувствительным патроном, который своим толкателем через золотник изменяет затяжку пружины. Характеристика подачи топлива в двигатель при разгоне также корректируется термочувствительным патроном. При отрицательной температуре окружающей среды патрон втягивает свой толкатель и золотник под действием пружины перемещается влево. При уменьшении давления окружающей среды высотный корректор насоса-регулятора уменьшает количество топлива, поступающего в камеру сгорания двигателя.



Рис.1.1 Схема топливо-регулирующей системы



Условные обозначения на схеме

1. Фильтр тонкой очистки на входе в двигатель 8Ц2.966.235

2. Топливный фильтр на входе в качавший узел

3. Топливный фильтр на выходе из качающего узла

4. Качающий узел

5. Предохранительный клапан

6. Клапан стравливания воздуха

7. Регулировочный винт центробежного регулятора

8. Термокомпенсатор

9. Грузики центробежного регулятора

10. Центробежный регулятор

11. Винт регулировочный высотного корректора

12. Высотный корректор

13. Втулка высотного корректора

14. Регулировочный винт втулки высотного корректора

15. Втулка корректора по отбору воздуха

16. Золотник корректора по отбору воздуха

17. Регулировочный винт втулки корректора по отбору воздуха

18. Корректор по отбору воздуха

19. Регулировочный винт корректора по отбору воздуха

20. Сильфон корректора по отбору

воздуха

21. Регулировочный винт параллельного смещения характеристики подачи топлива

22. Приемный сильфон

23. Рычаг

24. Вакуумированный сильфон

25. Автомат разгона

26. Регулировочный винт изменения наклона характеристики подачи топлива

27. Дозирующий золотник

28. Втулка дозирующего золотника

29. Трубопровод отдозированного топлива

30. Регулировочный винт клапана постоянного перепада

31. Клапан постоянного перепада

32. Труба Вентури

33. Электромагнитный клапан МКТ-4-2А

34. Регулятор запуска 892А.1000БМ

35. Пружина

36. Клапан подпора

37. Пружина

38. Регулировочный винт клапана подпора

39. Золотник термокорректора

40. Регулировочный червяк термокорректора

41. Термочувствительный патрон

42. Электромагнитный клапан МКТ-372

43. Жиклер

44. Регулировочный винт жиклера

45. Электромагнитный клапан основного топлива ЖВ-251А

46. Клапан

47. Седло

48. Штуцер

49. Шток

50. Основной топливный коллектор

51. Насадки

52. Испарительные трубки

53. Электромагнитный клапан пускового

топлива MKT-I7M

54. Пусковой топливный коллектор

55. Полупроводниковая свеча

56. Пусковой воспламенитель ВС-3

57. Пусковая форсунка

58. Обводной жиклер

59. Электромагнитный клапан МКТ-4-2А

60. Выхлопной патрубок

61. Электромагнитный клапан обвода входного фильтра

62. Клапан стравливания воздушной пробки

I, П, Ш, U - трубопроводы

а, б, в, г, д - каналы

Ж - полость

Рис. 1.2 Топливный насос-регулятор



Условные обозначение

1. Регулировочный винт I параллельного смещения характеристики подачи топлива

2. Клапан стравливания воздуха

3. Регулировочный винт клапана постоянного перепада

4. Штуцер подвода воздуха из узкого сечения трубы Вентури

5. Штуцер подвода воздуха из-за компрессора

6. Электромагнитный клапан МКТ-4-2

7. Узел корректора по отбору воздуха

8. Узел центробежного регулятора

9. Регулировочный винт Ш центробежного регулятора

10. Штуцер входа топлива в насос-регулятор

11. Топливный фильтр на входе в качающий узел

12. Приводной валик

13. Штуцер дренажа уплотнительного устройства приводного валика

14. Топливный фильтр на выходе из качающего узла

15. Узел высотного корректора

16. Регулировочный винт П изменения наклона характеристики подачи топлива

17. Штуцер выхода отдозированного топлива

18. Штуцер выхода неотдозированного топлива

19. Штуцер входа воздуха в высотный

корректор



Рис.1.3 Фильтр 8Д2.966.235

1. Крышка

2. Дренажный клапан

3. Вилка электрического соединителя

4. Цилиндр

5. Защитный кожух

6. Фильтроэлемент

7. Колпачок

8. Корпус клапана

9. Уплотнительное кольцо

10. Пружина

11. Стакан

12. Уплотнительное кольцо

13. Сигнализатор перепада давлений

14. Перепускной клапан

15. Сливной клапан



1.7 Анализ неисправностей топливной системы ТА-6В

Самой распространенной неисправностью топливной системы является нарушение работы топливного фильтра. Это может быть вызвано разгерметизацией корпуса фильтра вследствие нарушения уплотнительного кольца или недостаточной затяжкой стакана. На ТА-6В установлено два топливных фильтра, на входе в качающий узел и на выходе из него. На ряду с этим мажет возникнуть засорение фильтра, тогда сработает перепускной клапан.



2. Экономическая часть

2.1 Экономическая эффективность от снижения сухой массы двигателя Д-36

Снижение сухой массы двигателя приведёт к увеличению коммерческой нагрузки. Затраты же по техническому обслуживанию, амортизации и топливу останутся практически неизменными.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле:

[]

Где:

- годовой налёт

- себестоимость летного часа

- коэффициент изменения коммерческой нагрузки за счёт снижения сухой массы двигателя

; .

Необходимое снижение сухой массы двигателя на 10%.

Для самолёта Як-42 =1000 час., ,

.

Сухая масса двигателя Д-36 М=1100кг.

Рассчитываем, насколько увеличится коммерческая нагрузка:

;

Рассчитываем коэффициент изменения коммерческой нагрузки:

;

Рассчитываем годовой экономический эффект:

Годовые затраты на полёты без снижения сухой массы двигателя:

И тогда, при снижении сухой массы двигателя на 10%, годовые затраты на полёты составят 592410000



Список используемой литературы

1. «Конструкция и эксплуатация самолёта ЯК-42»Корнеев В. М.

2. Двигатель ТА-6В. Руководство по ТЭ

Размещено на Allbest.ru