Системы электропитания и запуска двигателя.
Общие сведения о системе запуска двигателя
Запуск двигателя представляет собой процесс вывода его на режим малого газа.
Раскрутка ротора ТК в процессе запуска на земле и в полете осуществляется электрическим стартером-генератором ГС-18МО, а воспламенение топливо-воздушной смеси - электрической системой зажигания. Подача топлива в камеру сгорания регулируется автоматом запуска в соответствии с заданным законом изменения температуры газа перед турбиной.
Процесс запуска двигателя протекает в соответствии с пусковыми характеристиками, под которыми понимается зависимость мощности (Nп), потребной для вращения ТК, и мощности (Nт), развиваемой турбиной компрессора, от частоты вращения Nтк в процессе запуска. На пусковой характеристике двигателя можно выделить три основных этапа.
Первый этап начинается с момента включения стартера (Nтк=0) и продолжается до момента подачи в камеру сгорания и воспламенения в ней рабочего топлива (Nтк=N1=17...21%). Раскрутка ротора ТК на этом этапе запуска осуществляется только стартером.
Второй этап начинается с момента, когда вступает в работу турбина компрессора (Nтк=N1=17...21%), а также развивается положительный крутящий момент, и заканчивается в момент отключения стартера (Nтк=N2=57...63%). Раскрутка ротора ТК на этом этапе запуска осуществляется совместно стартером и турбиной компрессора. При достижении Nтк=N2=57...63% турбина компрессора развивает мощность, достаточную как для собственного вращения, так и для вращения компрессора.
Третий этап начинается с момента отключения стартера (Nтк=N2=57...63%) и заканчивается в момент выхода двигателя на режим малого газа (Nтк=Nмг=63...66%) Раскрутка ротора ТК на этом этапе осуществляется только турбиной компрессора.
При запуске двигателя на земле и в воздухе участвуют электрическая система, система зажигания и пусковая топливная система
Управление и контроль за работой системы запуска экипаж осуществляет со щитка запуска двигателей на средней панели электропульта.
Электрическая система питания и запуска СПЗ-15
Электрическая система питания и запуска СПЗ-15 предназначена:
1. Для питания бортсети вертолета постоянным током напряжением 27 В ± 10%;
2. Для автоматизации процессов, связанных с запуском двигателя на земле, в полете, холодной прокрутки и прекращения процессов запуска;
3. Для выполнения блокировки в следующих случаях:
· при невозможности включения в бортсеть бортовых или аэродромных источников питания с неправильной полярностью;
· для автоматического отключения бортовых аккумуляторов и генераторов от бортсети при подключении аэродромных источников питания;
· для автоматического отключения генераторов от бортсети в случае перенапряжения;
· при невозможности включения генератора в стартерный режим на работающем двигателе;
· при невозможности включения генераторов на запуск двух двигателей одновременно.
К агрегатам системы СПЗ-15, участвующим в процессе запуска двигателей, относятся:
· стартеры-генераторы постоянного тока ГС-18МО;
|
Стартер-генератор ГС-18МО представляет собой шестиполюсную электрическую машину постоянного тока с шунтовым возбуждением теплостойкого исполнения. Охлаждение стартер-генератора принудительное от вентилятора вертолета.
Стартер-генератор предназначен для раскрутки ротора компрессора двигателя при запуске (стартерный режим) и для питания бортсети вертолета (генераторный режим). В стартерном режиме стартер-генератор ГС-18МО обеспечивает мощность на валу двигателя до 26 кВт. Мощность ГС-18МО в генераторном режиме 18 кВт при напряжении 30 В. Направление вращения - левое.
Стартер-генератор установлен на задней крышке коробки приводов и связан с валом ротора компрессора зубчатой передачей.
· пусковая панель ПСГ-15;
Пусковая панель предназначена для автоматического управления запуском двигателя вертолета. В системе СПЗ-15 панель обеспечивает запуск двигателей на земле и в полете, холодную прокрутку двигателя и прекращение процессов запуска как от аэродромных источников питания, так и от аккумуляторов, установленных на борту вертолета.
Внутри панели смонтированы программный механизм ПМ, регулятор тока РТ, пусковые сопротивления и реле включения схемы. Программа работы панели рассчитана на 40-секундный цикл запуска.
· шесть аккумуляторных батарей 12САМ-28;
· аэродромная розетка ШРАП-500;
· переключающие контакторы и блокировочные реле.
Из перечисленных агрегатов на двигателе устанавливается только стартер-генератор ГС-18МО. Все остальные агрегаты устанавливаются на вертолете.
Дополнительно к агрегатам, участвующим в запуске, в систему СПЗ-15 входят установленные на вертолете комплексный аппарат ДМР-600Т, регулятор напряжения РН-180 и автомат защиты АЗП-8М.
Пусковая панель предназначена для автоматического управления запуском двигателя вертолета. В системе СПЗ-15 панель обеспечивает запуск двигателей на земле и в полете, холодную прокрутку двигателя и прекращение процессов запуска как от аэродромных источников питания, так и от аккумуляторов, установленных на борту вертолета.
Внутри панели смонтированы программный механизм ПМ, регулятор тока РТ, пусковые сопротивления и реле включения схемы. Программа работы панели рассчитана на 40-секундный цикл запуска.
Угольный регулятор РН-180 предназначен для поддержания постоянного напряжения стартер-генератора в генераторном режиме в пределах 26,5...30 В при изменении оборотов и нагрузки стартер-генератора. Напряжение регулируется угольным сопротивлением регулятора, включенным последовательно в обмотку возбуждения стартер-генератора.
Конструктивно регулятор выполнен в виде укрепленного на плите ребристого цилиндра, внутри которого расположен столб угольных шайб, сжатых пружиной электромагнита.
РН-180 установлены за сиденьем правого пилота на этажерке шп. №5Н.
Автомат защиты от перенапряжения АЗП-8М IV серии применяется для защиты от перенапряжения параллельно работающих стартер-генераторов постоянного тока с аккумуляторными батареями. Автомат работает только при работе стартер-генератора в генераторном режиме.
Выполнен автомат в виде коробки, внутри которой смонтированы реле защиты, контактор и блокировочные реле.
Устанавливаются автоматы за сиденьями правого и левого пилотов на этажерке шпангоута №5Н.
Система зажигания двигателя
Система зажигания обеспечивает воспламенение топливо-воздушной смеси в камере сгорания при запуске двигателя на земле и в полете.
Система зажигания состоит из агрегата зажигания СКНА-22-2А и двух полупроводниковых свечей зажигания СП-18УА.
Агрегат зажигания представляет собой низковольтную конденсаторную систему зажигания, которая является источником электрической энергии, необходимой для образования электрического разряда между электродами запальной свечи.
В основу работы агрегата положен принцип накопления электрического заряда на накопительном конденсаторе, пробой газонаполненного разрядника и мгновенного разряда накопленной энергии по полупроводниковому слою запальной свечи. С целью предотвращения выхода из строя агрегата при повышении свыше нормы пробивного напряжения свечи в систему введен активизатор.
Пробивное напряжение разрядника 1,5...2,5 кВ, количество разрядов на свечах при напряжении питания агрегата 27 ± 1 В от 6 до 31 в секунду.
Запальная свеча предназначена для воспламенения топливо-воздушной смеси емкостным разрядом высокой мощности, протекающим между ее электродами по полупроводниковому слою.
|
Свеча СП-18УА представляет собой полупроводниковую, экранизированную свечу - угольник с керамической изоляцией и фланцевым креплением. Корпус свечи является основным рабочим элементом, который преобразует электрическую энергию агрегата зажигания в тепловую, выделяемую в виде конденсаторного разряда на торце (А), имеющем полупроводниковое покрытие.
Корпус угольника с контактным устройством служит для закрепления высоковольтного провода и осуществления надежного электрического контакта между проводом и центральным электродом свечи, а также для придания нужного изгиба при монтаже на двигателе. При подаче напряжения на центральный электрод ток поступает по полупроводниковому слою к корпусу свечи.
При прохождении тока через полупроводниковый слой последний ионизируется и при достижении напряжения в 1000...2000 В происходит сильный искровой разряд по кольцевому рабочему зазору свечи.
Свечи монтируются в пусковых воспламенителях, установленных на наружном корпусе диффузора камеры сгорания. С агрегатом зажигания свечи соединены высоковольтными проводами марки ПВСТ, заделанными в экранирующие шланги.
Пусковая топливная система двигателя
| Пусковая топливная система предназначена топлива в камеру сгорания при запуске двигателя. Система включает блок электромагнитных клапанов, импульсатор И-2 и две пусковые форсунки, установленные в пусковых воспламенителях камеры сгорания. Пусковой воспламенитель состоит из корпуса с переходником и дефлектором, топливной форсунки и электрической свечи. Топливо к форсунке поступает от клапана постоянного давления. Управление подачей топлива осуществляется электромагнитным клапаном (правым). В процессе запуска топливо от насоса высокого давления агрегата НР-40ВА подводится к золотнику клапана постоянного давления. Вследствие дросселирования при входе топлива внутрь золотника давление его уменьшается до величины, определенной натяжением пружины (3,5...4 кгс/см2) и поддерживается постоянным в течение запуска. Электромагнитный клапан (правый) открывается в начальный момент запуска при подаче пусковой панелью питания на его обмотку. |
Для обеспечения надежной работы электрической свечи и надежности запуска двигателя питание на электромагнитный клапан подается импульсами (60 импульсов в минуту) при включении импульсатора И-2.
Пусковой панелью или по сигналам от агрегата КА-40 гидросистемы двигателя электромагнитный клапан (правый) закрывается и прекращается подача топлива к пусковой форсунке. При закрытии клапана на 2...3 с открывается электромагнитный клапан (левый). За это время давлением газов из камеры сгорания двигателя через пусковую форсунку продувается пусковая система в дренаж для предотвращения коксования топлива в топливопроводах.
Работа системы запуска двигателя
| Запуск двигателя может производиться о аэродромного источника питания или от аккумуляторных батарей вертолета. В диаграмме процесса запуска двигателя можно выделить следующие характерные точки: 1. Нажатие на кнопку "Запуск" (1-я секунда) При нажатии на кнопку “Запуск” (1-я секунда) питание через автомат защиты сети “Загорание” и контакты кнопки “Запуск” подается на поляризованное реле включения программного механизма и загорается табло «Автомат. включена» на щитке запуска. В цепи питания реле установлена кнопка, которая исключает возможность запуска двигателя при включенном тормозе несущего винта. Программный механизм пусковой панели обеспечивает включение агрегатов и элементов системы запуска: стартера-генератора ГС-18МО, агрегата зажигания СКНА-22-2А и электромагнитного клапана пускового топлива. При этом напряжение на зажимах стартера равно 2...3 В, а пусковой ток 200...250 А. Начинается медленная раскрутка двигателя (выборка люфтов в передачах). Через 2 с с момента нажатия кнопки “Запуск” кулачок программного механизма блокирует кнопку от повторного случайного нажатия. 2. 3-я секунда На 3-й секунде на якорь стартера подается питание 24 В (при параллельном соединении групп аккумуляторных батарей). В результате ток, потребляемый стартером, увеличивается до 1100—1200 А и начинается энергичная раскрутка двигателя. 3. Достижение давления топлива за НР-40ВА 3...4 кгс/см2. При достижении давления топлива после насоса высокого давления НР-40ВА Рт=3...4 кгс/см2 открывается клапан постоянного давления. Топливо поступает в пусковые воспламенители и поджигается. На указателе ИТГ-1 показаний температуры газов еще нет. 4. Достижение Nтк=19...21% При достижении Nтк=19...21% открывается запорный клапан насоса-регулятора и в камеру сгорания поступает рабочее топливо. Воспламенение рабочего топлива сопровождается появлением и резким ростом температуры газов по указателю ИТГ-1, частота вращения турбокомпрессора начинает возрастать интенсивнее. 5. 9-я секунда На 9-й секунде кулачок программного механизма подает питание на контакторы, которые переключают группы аккумуляторных батарей на последовательную работу. Это приводит к увеличению напряжения на клеммах стартера с 24 на 48 В, увеличению силы тока источников питания до 110 А и интенсивному увеличению Nтк. 6. Достижение Nтк=31...37% (но не ранеее 12 с) При достижении Nтк=31...37% (но не ранее 12 с) по сигналам агрегата КА-40 включается регулятор тока, отключается подача пускового топлива и зажигание, включается продувка пусковых форсунок и магистралей пусковой топливной системы. В случае, если подача пускового топлива производится импульсами, при включенном импульсаторе, а также, если вышеуказанные переходы на реализуются по достижении Nтк=31...37%, то будут выполнены на 30-й секунде. Также на 30-й секунде программный механизм выключает систему зажигания. 7. Достижение Nтк=40...50% На частоте вращения турбокомпрессора Nтк=40...50% возможен кратковременный заброс температуры газа (до 600° С). Объясняется это тем, что автомат запуска резко уменьшает перепуск топлива на слив, а регулятор оборотов турбокомпрессора еще не вступил в работу. Точка заброса температуры газа может быть перемещена по линии Nтк в зависимости от регулировки автомата запуска. 8. Достижение Nтк=50...56% При достижении Nтк=50...56% гидравлическая система двигателя закрывает клапаны перепуска воздуха из компрессора в атмосферу. 9. Достижение Nтк=56...58% При достижении Nтк=56...58% примерно открывается распределительный клапан второго контура рабочих форсунок и рабочее топливо поступает во второй контур. Давление топлива по указателю (замеряемое в первом контуре форсунок) при этом несколько уменьшается вследствие уменьшения гидравлических сопротивлений. 10. Достижение Nтк=57...63% При Nтк=57...63% агрегат КА-40 выдает команду на отключение пусковой панели и переключение стартера в генераторный режим. Если они не отключаются, то на 40-й секунде кулачок программного механизма включает ускоренную доработку цикла и отключает все элементы запуска. Программный механизм устанавливается в исходное положение, а обмотки возбуждения стартера подключаются к регулятору напряжения, и стартер переходит на генераторный режим работы. Для включения генератора в бортовую сеть необходимо включить переключатель на панели постоянного тока. 11. Выход двигатель на режим малого газа Nтк=63...66% Двигатель выходит на режим малого газа. После отключения стартера турбокомпрессор раскручивается до устойчивого режима избыточной мощностью турбины. Время выхода двигателя на режим малого газа контролируется по секундомеру и не должно превышать 50 с. |
Система запуска необходима также для выполнения холодной прокрутки двигателя, которая производится:
- после неудавшегося запуска, если не произошло воспламенение топлива;
- после ложного запуска;
- перед запуском после перерыва в работе двигателя более 5 суток;
- после замены масла в маслосистеме;
- перед первым запуском вновь установленного двигателя.
Время цикла пусковой панели при холодной прокрутке 27 с, при этом нет подачи электропитания на свечи и электромагнитный клапан пускового топлива, а также не включается регулятор тока и не происходит переключение питания стартера на 48 В.
Перед выполнением холодной прокрутки необходимо переключатель «Запуск-Прокрутка» на щитке запуска двигателей установить в положение «Прокрутка».