SISTEMUL DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL

SISTEMUL DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL

Cerinte:

a)     Alimentarea cu combustibil pentru pornire

b)     Alimentarea cu combustibil catre arzatoare cu o cantitate normala, functie de regimul de lucru.

c)     Intreruperea alimentarii cu combustibil in conditii de urgenta si in conditii de oprire normala.

Sistemul de alimentare de joasa presiune

Combustibilul curat la o presiune mentinuta intre 5 - 25 lbf/in², este filtrat catre pompa de combustibil de inalta presiune (HP) de tip Tyne de la instalatia de combustibil a navei. Combustibilul trece printr-un schimbator de caldura ulei-combustibil montat pe cadru, apoi printr-un colector de joasa presiune dupa care trece printr-un filtru de joasa presiune.

Schimbatorul de caldura combustibil-ulei

Combustibilul trece prin reteaua de tevi a schimbatorului de caldura unde este incalzit de uleiul de ungere pana la o temperatura acceptabila pentru sistemul de control. O valvula termostatica controlata (actionata) de temperatura combustibilului trece peste (by-pass) o portiune de ulei in momentul in care temperatura combustibilului se ridica pana la 28 ⁰C, moment in care by-passul este deschis la maxim permitand intregii cantitati de ulei sa treaca peste schimbatorul de ulei (prin by-pass). In cadrul acestui sistem mai este prevazut un dispozitiv pentru incalzirea combustibilului in conditii de pornire la rece. )

Colectorul de joasa presiune

Miniamortizorul (tamponul) este dispus pe linia de joasa presiune a combustibilului intre schimbatorul de caldura combustibil - ulei si filtru de combustibil de joasa presiune,avand urmatoarele functii:

a)     Pentru a rabota (a calma) fluctuatiile la nivelul presiunii de alimentare cu combustibil

b)     Pentru a preveni presiunea excesiva pe linia de alimentare la intrerupere

c)     Pentru a preveni presiune excesiva datorata variatiilor de temperatura, cand GTCU este inchis, cand HP SOC si robinetul de joasa presiune LP sunt inchise.

Miniamortizorul este alcatuit dintr-un sac de neopren inchis de o carcasa cilindrica. Una dintre partile sacului este presurizata cu nitrogen la 15 psi, iar cealalta parte este deschisa catre presiunea de combustibil.

Filtrul de combustibil de joasa presiune

Acesta este un filtru cu diametrul orificiului de 10 microni, sesizor pentru a proteja GTCU si sistemul de reglare a combustibilului impotriva impuritatilor (corpuri straine) introduse in sensul de curgere catre filtrul instalatiei. Este montat la partea de dedesubt a GTCU (filtrul este cunoscut a se comporta ca un separator de apa iar daca apa are impuritati este necesara inspectarea/testarea ).

Fig.1 Sistemul de baza al turbinei Tyne

Fig.2

Fig. 3 - Pompa de combustibil

Sistemul de alimentare cu combustibil de inalta presiune

Combustibilul de joasa presiune (LP) este preluat de pompa de circulatie de inalta presiune (HP) si trece prin robinetul de inchidere de inalta presiune (HP SOC) si valvula de presurizare catre cele 10 arzatoare duplex.

Pompa de combustibil de inalta presiune

Pompa de combustibil este de tipul multicama cu bolti incorporand un regulator hidromecanic care actioneaza ca si o parte a sistemului de control in cazul depasirii turatiei compresorului de inalta presiune (HP).

Actiunea pompei

Unitatea de pompare este continuta dintr-un rotor actionat de un motor avand sapte plonjoare fixate in contra sens cu suprafata circulara cu came.

Acest ansamblu este sustinut intr-o carcasa din aliaj care contine canale de aspiratie si refulare ce comunica cu rotorul printr-o valva fixa, care contine doua ferestre in forma de rinichi.

Cand rotorul se invarte, fiecare plonjor se extinde in contra sens cu camele formand o presiune joasa de combustibil printr-o fereastra de joasa presiune, in timpul unei jumatati de rotatii completa. In a doua jumatate a rotatiei, camele imping plonjoarele catre interior, refuland combustibilul prin fereastra de descarcare.

In momentul in care pompa este actionata la o rata fixa pentru viteza compresorului de inalta presiune (HP), refularea pompei la timpul maxim va fi proportionala dar pentru o viteza oarecare de rotatie data cerintele alimentarii motorului nu vor coincide cu capacitatea maxima de refulare a pompei, de aceea, impulsul pompei va trebui sa fie variat, independent de viteza de rotatie.

Aceasta variatie a combustibil pentru a se potrivi cu cerintele motorului este nevoie de a alterna unghiul zonei de came folosind un sistem hidraulic ce actioneaza un piston conectat la linia de came.

Acesta este numit sistemul servo al pompei.

Servomecanismul pompei

Servomecanismul este parte integranta cu pompa si este format dintr-un piston incarcat de un arc ce lucreaza intr-un cilindru conectat la linia de came printr-un conector de distributie.

Miscarea pistonului alterneaza unghiul liniei de came si dirijeaza lungimea de actiune a plonjorului.

Pistonul primeste o presiune de combustibil ridicata pe ambele parti care trece prima data pe latura cu arc, traversand un restrictor. Refularea de combustibil de pe la latura cu arc (servo) a pistonului este reglata de un obturator cu bila.

Stabilizarea debitului de combustibil

Obturatorul cu bila va fi deschis partial pentru a vehicula combustibil de la sistemul servo, ceea ce determina o scadere brusca de presiune asupra restrictorului. Presiunea ridicata deplaseaza pistonul reducand unghiul liniei de came, impulsul pompei scazand si debitul de fluid fiind redus.

Cresterea debitului de combustibil

Obturatorul cu bila este deplasat catre pozitia inchis reducand debitul de pe latura servo a sistemului, astfel se reduce caderea de presiune asupra restrictorului. Inclinarea arcului plus cresterea presiunii servosistemului actioneaza si deplaseaza pistonul care produce miscarea liniei de came catre unghiul maxim, acest lucru cauzand cresterea impulsului pompei si debitul de fluid.

Aceste actiuni sunt produse de catre oricare din unitatile de control in sistemul de combustibil prin intermediul obturatorului propriu cu bila.

Regulatorul hidro-mecanic

Pompa de combustibil actioneaza un regulator hidro-mecanic continand un sistem de echilibrare conectat la o diafragma sustinuta la un capat de o lamela si regleaza o valvula la celalalt capat. Dispozitivul de echilibrare (contragreutate) regleaza o presiune a combustibilului derivata de la o presiune de refulare a pompei catre o valoare proportionala cu forta mecanica produsa de greutatea in miscare de rotatie. Aceasta presiune este numita presiunea regulatorului.

O diafragma mare, la partea terminala a carcasei pompei este alimentata de presiunea regulatorului si controleaza prin intermediul unui arc de tensiune un obturator cu bila, care regleaza presiunea servopompei. Arcul de presiune este ajustabil pentru a permite reglarea nivelului de viteza maxima. Cand presiunea regulatorului, actionand asupra diafragmei, este suficienta pentru a invinge forta arcului, obturatorul cu bila se deschide si servopompa dezvolta o presiune care regleaza viteza motorului la valoarea dorita.

Un dispozitiv similar actionat de la carcasa de joasa turatie (LH) este folosita pentru a regla turatia maxima sub joasa presiune (LH) si GTCU de tip TYNE intrebuinteaza acest regulator de joasa presiune(LH) pentru a controla viteza maxima a turbinei cu gaze. Regulatorul actionat de pompa de inalta presiune(HP) este ajustat astfel incat el sa nu interfereze cu reglarile de viteza ale GTCU.

Presiunea critica a pompei

O caracteristica secundara a obturatorului cu bila este de a preveni presiunea excesiva de combustibil, in sistem actionand ca o valvula de descarcare.

Parghia oscilanta a obturatorului cu bila al regulatorului este incarcata de un arc care prin forta lui mentine valvula de scurgere in pozitia inchis, exceptand cazul in care se produce o crestere excesiva pe refularea pompei. In aceste conditii, servopresiunea actionand asupra arcului, va deschide obturatorul cu bila.

Presiunea sistemului servo al pompei este redusa iar presiunea mare de combustibil deplaseaza pistonul reducand astfel unghiul liniei de came si implicit debitul de fluid.

Presiunea de refulare a pompei de combustibil va fi atunci la o valoare de siguranta controlata (reglata); presiunea minima de lucru a pompei (critica).

Robinetul de inchidere, de inalta presiune

Acesta este montat pe linia de combustibil catre arzatoare si este deschis in timpul secventei de lansare sau in timpul unui ciclu in care motorul este umed si este inchis in cazul opririi GTCU sau in cazul unui ciclu motor uscat.

30 Robinetul contine o valvula rotativa care actioneaza intr-o bucsa (manson culisant), care poate sa fie inclusa de una dintre cele doua brate. Cele doua brate sunt cunoscute ca fiind bratul actuatorului si bratul de declansare(actionare). Cele doua brate sunt mentinute in contact prin intermediul unui arc de torsiune, care este atasat bratului de actionare, si care inclina deschiderea valvei. Robinetul HP SOC este deschis prin actiunea actuatorului; sistemul recilculator este construit in robinet, pentru a permite combustibilului sa treaca inapoi, catre aspiratia pompei de inalta presiune. Microcomutatoare conectate la luminile de semnalizare indica pozitiile deschise, respectiv inchise permitand astfel sincronizarea pentru pornire.

Deschiderea robinetului HP SOC

Cand actuatorul se deplaseaza catre pozitia deschis, parghia acestuia se deplaseaza din carlig (stift de oprire) catre parghia de actionare si permite arcului de tensiune sa deschida robinetul.

Inchiderea la comanda a robinetului HP SOC

Cand actuatorul se deplaseaza catre pozitia inchis, robinetului ii ia aproximativ trei secunde pentru a se inchide.

Inchiderea manuala a robinetului HP SOC

Parghia de actionare este manipulata prin cablu, care in momentul cand este tras, va deplasa robinetul catre pozitia inchis in sensul inclinarii arcului de torsiune. Dispozitivul de control este blocat in aceasta pozitie, pentru a mentine robinetul inchis. Cand se deplaseaza parghia, se actioneaza asupra unui microcomutator, care alimenteaza electro-valvula de inchidere si inchide actuatorul, maneta de pornire, prin releul 10. Inainte ca GTCU sa poata fi repornit, controlul actionarii trebuie sa fie resetat. Controlul actionarii poate sa fie actionat din PCC (MCR) sau de pe pozitia locala.

Presurizarea valvulei

O valvula de presurizare montata in controlerul de viteza de putere (PSC) reda caracteristica ceruta a debitului de fluid pentru presiunea pompei proportionand debitul de combustibil pentru arzatoarele principale si primare Unitatea cuprinde un piston profilat, care poate varia alimentarea cu combustibil a arzatorului, printr-un orificiu. Capul pistonului este prevazut cu doua degajari de arii diferite si presiunea de pompare ce vine in contact cu aceste degajari deplaseaza pistonul ce actioneaza un arc pentru a reda caracteristica de debit a arzatorului principal.

In conditia de mers in gol nu exista debit catre arzatoarele dar la o viteza deasupra celei de mers in gol, debitul principal este cel crescut progresiv prin deplasarea pistonului impotriva arcului .Alimentarea(furnizarea) este realizata prin variatia incarcarii arcului care va produce o variatie pe rand catre punctul la care orificiul arzatorului principal devine operant.

Fig.4 Ansamblul de reglare al vitezei in regim de fortaj

Combustibilul arzatorului primar trece printr-un incalzitor de combustibil montat pe distribuitor, sub motor. Incalzitorul de combustibil are rolul de a incalzi combustibilul in timpul ciclului de lansare daca temperatura ambianta este sub 0^o C. Odata ce motorul atinge viteza de mers in gol, schimburile de combustibil-ulei, incalzesc combustibilul pentru intrarea acestuia in (unitatea de aprindere).

Incalzitorul de combustibil contine un tub spiralat care inconjoara trei elemente incalzitoare avand trei termostate, toate fiind capsulate in carcase metalice.

Un comutator controleaza un releu, prin doua dintre termostate, si cand releul este alimentat, sunt alimentate cu energie electrica si elementele de incalzire. Cand o temperatura predeterminata (propusa-80^o C) este atinsa, unul sau ambele termostate conectate in serie se deschid pentru a intrerupe alimentarea releului. Al treilea termostat actioneaza la 65^o C si indica ,,Pornire disponibila,, in MCR (PRC).

ARZATOARELE:

Cele zece arzatoare Duplex montate pe refularea compresorului sunt descrise in acest document (registru).

Debitul de combustibil prin arzatoare este reglat de presiunea de refulare a pompei si de valvula regulatoare (de presiune).

REGLAREA DEBITULUI DE COMBUSTIBIL

Reglarea puterii GTCU este realizata prin reglarea cantitatii de combustibil livrata de pompa de combustibil de inalta presiune(HP), dupa cum urmeaza :

a)Lansarea GTCU si aducerea turatiei la nivelul de mers in gol;

b)Oprirea acceleratiei libere fara flama la exterior;

c)Functionarea in regimul de putere ales;

d)Limite maxime de putere la:

(1) Debit maxim de combustibil.

(2) Viteza de rotatie maxima admisibila a compresorului.

(3) Temperatura de intrare maxima admisa in turbina de joasa presiune(LP).

e) Viteza de reglare maxima a turbinei de fortaj;

f)Oprirea rapida a GTCU pe caz de urgenta.

Urmatoarele componente sunt folosite in sistemul de reglare a combustibil al GTCU:

(1)Regulatorul de fortaj.

(2)Generatorul de semnal de viteza.

(3)Actionari la depasirea vitezei.

Regulatorul de fortaj 

Este montat la partea superioara a ansamblului (montajului) mare al cadrului de montare. Contine:

a)Unitatea de control al regulatorului.

b)Robinetul de oprire de inalta presiune (HP SOC).

c)Servovalvula de debit minim.

d)Electrovalvula de depasire partiala a vitezei.

e)Valvula de presurizare (de reglare a presiunii).

Unitatea de control a regulatorului

Acest ansamblu contine doua brate rotative, bratul de reglare (prin strangulare, regland acceleratia si viteza turbinei cu gaze), si bratul de guvernare, controland viteza maxima a turbinei de fortaj. Fiecare din aceste brate regleaza presiunea servo-pompei, si implicit presiunea de refulare a pompei. Incorporat cu bratul regulator mai exista un dispozitiv de limitare care reduce presiunea de refulare a pompei cand temperatura de intrare in turbina devine excesiva.

Controlul debitului de combustibil

Cand turbina cu gaze functioneaza la o viteza constanta, bratul regulator se afla intr-o pozitie precisa reglata (controlata) de valori constante ale potentiometrului de pe refularea compresorului (P3p) si presiunile date de potentiometrul de pe refularea pompei de combustibil (Pc). Pentru a modifica valoarea selectata a GTCU, este necesar a modifica una dintre presiunile de reglare. Acest lucru este realizat prin manevrarea bratului regulator.