Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

ляют время до 100 ч, а при температуре 1073 К при тех же напря­ жениях они доходят до 10 ООО ч. Однако следует отметить, что кривые длительной прочности не учитывают ряда эксплуатационных и тех­

Рис. 151. Влияние цикличе­ ских, механических и терми­ ческих перегрузок на длитель­ ную прочность сплава ЭИ617.

Исследование влияния ванадиевой коррозии на длительную проч­ ность сплава ЭИ617 проводилось с использованием золы, которая близка по своему воздействию к ванадию. Результаты испытаний были сравнены с длительной прочностью чистых образцов, испытан-

ных в чистом воздухе. Оказалось, что ванадиевая й сернистая кор­ розии изменяют длительную прочность сплава ЭИ617 почти на по­ рядок (рис. 150) [15].

Другим фактором, влияющим на ресурс лопаточного аппарата, являются периодические нагревы и перегрузки при пусках и оста­ новках, при выходе на режим, изменении режима работы установки и т. д. Степень влияния нестацнонарности режимов на ресурс лопа­ ток зависит от конкретных условий нагрева и нагружения. При

ресурса для судовых газотурбин­ ных установок мы не встречаем таких больших значений ресурса, кото­ рые дают кривые длительной прочности при пониженных начальных температурах газа. Так, иностранные специалисты считают, что для двигателей «Олимп» с начальной температурой газа до 1073 К ре­

Исходя из иностранного опыта оценки ресурса, можно сделать вывод, что существующие материалы с учетом неблагоприятных фак­ торов могут обеспечить ресурс лопатки при температуре ее около 1173 К до 100—300 ч работы, а при температуре около 973 К — до 10 000—20 000 ч работы. Исходя из этого, нами были проведены

расчеты по экономичности и мощности ВГТУ при различных темпе­ ратурах лопаток, которые обеспечиваются воздушной и водяной системами охлаждения (рис. 153 и 154).

Как видно из рис. 153 более высокий ресурс проточной части при меньшей потере экономичности обеспечивает водяная система охлаждения. Однако следует помнить, что ее использование воз­ можно при двухконтурной системе охлаждения, так как однокон­ турная система не сможет обеспечить допустимого охлаждения лопа­ ток. Увеличение ресурса ВГТУ с воздушной системой охлаждения

1215 1413 1615 Тг к 1813 1215 1415 у „ 1615

требует дополнительных расходов охлаждающего воздуха, что резко снижает экономичность установки. Поэтому повышение начальной температуры газа для ВГТУ с воздушной системой охлаждения и большим ресурсом выше 1223—1473 К нецелесообразно. Что же

охлаждения для ВГТУ с большим ресурсом нецелесообразно уве­ личивать начальную температуру газа с целью повышения мощности выше 1273 К. Для ВГТУ с малым ресурсом таким пределом может быть температура 1373—1473 К-

Поднять экономичность ВГТУ с воздушным охлаждением можно за счет снижения температуры охлаждающего воздуха (рис. 155). Но нужно всегда помнить, что воздух с более низкой температурой будет снижать температуру газа в проточной части и понижать к. п. д.

всей ВГТУ. Поэтому целесообразность снижения температуры воз­

§83. Стоимость судовых высокотемпературных газотурбинных установок

Стоимость проектирования, постройки и экс­ плуатации любой главной энергетической установки судна, в том числе и ВГТУ, является определяющим фактором для внедрения ее на суда морского флота. Суммарная стоимость проектирования постройки и эксплуатации за определенный промежуток времени, отнесенная к количеству миль, пройденных судном за это же время, является показателем рентабельности перевозок и определяет целе­ сообразность создания для судна той или иной энергетической уста­ новки. Этот удельный показатель может быть представлен зависи­ мостью

L — количество миль, пройденных судном за расчетный пе­ риод.

Стоимость проектных работ составляет значительную часть стоимости постройки энергетической установки судна. Она может быть оценена с помощью специального коэффициента:

"^пр ^Пр^П)

где /гпр — коэффициент проектных работ. Этот коэффициент, как правило, больше единицы, так как при создании принципиально новой машины требуется проведение большого количества опытноконструкторских и научно-исследовательских работ. Однако, учи­ тывая, что стоимость проектирования относится ко всей серии строя­ щихся судов, а не к одному, ее значение, приходящееся на одно судно, будет не так уж велико. Чем больше серия судов, тем эта величина будет меньше.

Стоимость постройки энергетической установки является более стабильной величиной и определяется стоимостью материала, тру­

где <SM — стоимость материала; ST p — трудоемкость.

С увеличением серии судов, в связи с отработкой технологии методов изготовления и сборки, стоимость постройки снижается, что может быть учтено специальным коэффициентом снижения себе­ стоимости.

Стоимость постройки энергетических установок может быть выражена как функция их массы

Sn = KG,

где G — масса агрегата;

kn — коэффициент пропорциональности, или удельный показа­ тель стоимости (его часто используют при ориентировоч­ ной оценке построечной стоимости энергетических уста­ новок).

Учитывая, что приведенная зависимость очень редко носит ли­ нейный характер, можно использовать другую

Sn = *n G»,

где т — показатель степени, определяющий нелинейный закон изменения стоимости установки в зависимости от ее массы.

Такую зависимость можно получить для существующих газо­ турбинных установок на базе теории парной корреляции. Однако такая зависимость не может в полной мере быть пригодной для всего многообразия газотурбинных установок, которые имеют различные параметры, конструктивные решения и могут быть изготовлены из различных материалов. Тем более она может быть непригодной для перспективных машин, в том числе и для ВГТУ, в которые заклады­ ваются новые решения. Поэтому нами предложен способ оценки стоимости машин с помощью поузловой разбивки и перспективных коэффициентов. Сущность этого метода сводится к следующему: вся ГТУ разбивается на ряд характерных узлов (компрессоры,