Локомотивный газотурбинный двигатель
На построенных газотурбовозах применялись газотурбинные двигатели (ГТД) с открытым циклом одновального (рис. 5.39) или двухвального исполнения (рис. 5.40). Технико-экономические характеристики ГТД приведены в таблице. ГТД - тепловой двигатель, в котором происходит непрерывное превращение энергии сгорания топлива в механическую работу на валу двигателя.
Общие сведения
На некоторых таких установках применялась регенерация тепла уходящих газов (рис. 5.41). Одновальный ГТД открытого цикла (рис. 5.42), установленный на российских газотурбовозах, имеет простейшую схему, состоящую из 12 ступенчатого осевого компрессора, шести прямоточных камер сгорания и 4-ступенчатой газовой турбины, вал которой вращается со скоростью 1800 об/мин. Мощность с вала турбины передается через одноступенчатый редуктор трем генераторам постоянного тока. ГТД работает на тяжелом дистиллятном топливе с содержанием серы до 3%. Запуск осуществляется на дизельном топливе. Полученный кпд составил 17,5-18%. По такой же схеме были построены ГТД,примененные на газотурбовозах США.
Двухвальные газотурбинные двигатели
На газотурбовозах, построенных в Чехословакии, были установлены двухвальные ГТД с регенерацией тепла уходящих газов. При степени регенерации тепла 0,45 и низких параметрах цикла на расчетном режиме кпд достигал 22%. Главным редуктором механической передачи предусматривалось одно переключение скорости, однако в условиях эксплуатации этого сделать не удавалось. Для трогания с места применялось механическое подтормаживание тяговой турбины, для того чтобы увеличить частоту вращения вала турбокомпрессора. ГТД не удовлетворял требованиям по приемистости.
Газотурбинные двигатели со свободнопоршневым генератором газа
Особую группу представляют ГТД (рис.5.43) со свободнопоршневым генератором газа (СПГГ), у которых мощность снимается с вала турбины, использующей отходящие газы от установки, работающей по дизельному циклу. По такой схеме были построены газотурбинные установки во Франции (температура газов перед турбиной 500 °С, число оборотов 12 320 об/мин) и в СССР (число оборотов 7000 об/мин); с механическим генератором - в Швеции. На российском газотурбовозе была применена силовая установка, которая состояла из четырех безвальных генераторов газа каждый мощностью 625 кВт (по газу), работающих на 5-ступенчатую тяговую турбину. Температура газов перед турбиной 462 °С. Такая схема не получила дальнейшего развития.
Перспективными для ж.-д. транспорта могут оказаться ГТД трехвальной схемы (рис. 5.44), работающие на газе, с регенерацией тепла уходящих газов, тяговой турбиной среднего давления, с вала которой отбирается мощность на тягу.
