1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny. 3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa. 5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej. 1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny. 3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa. 5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej. 1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny. 3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa. 5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin.

1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny. 3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa. 5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej. 1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny. 3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa. 5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej.

1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny.

3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa.

5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej.

1.....1. Char. 1wałowego TSS stosowanego napędu odbiorników o zmiennej prędkości obrotowej jakim jest np. śruba okrętowa o stałym skoku, nie jest korzystna gdyż w miarę oddalania się od punktu znamionowego znacznie maleje jego sprawność. Jest to przede wszystkim spowodowane znacznym obniżeniem się sprawności sprężarki przy odejściu od punktu znamionowego w skutek obniżenia prędkości obrotowej wirnika. Dwu wałowe TSS mogą występować w dwóch wariantach: a)z turbiną niskoprężną, b) z turbiną napędową wysokoprężną. Zespoły te mogą posiadać w punkcie znamionowym identyczne osiągi, natomiast różnić się mogą właściwościami przy zmiennych lub częściowych obciążeniach. (RYS) Dla przypadku, kiedy turbina napędową TN jest turbiną niskiego ciśnienia TNC, praca zużyta na napęd turbiny wytwornicy spalin jest prawie stała. W ten sposób małą moc przekazywaną na śrubę okrętową przy częściowych obciążeniach realizuje się przy wysokiej prędkości obrotowej sprężarki, a więc w obszarze wysokiej jej sprawności, niezbyt odległym od punktu znamionowego. Dla przypadku gdy turbina wysokiego ciśnienia TWC napędza odbiornik mocy to każde zadane obniżenie obrotów wału śrubowego i śruby okrętowej związane jest z obniżeniem obrotów TWC, a tym samym obniżenie mocy i obrotów turbiny niskiego ciśnienia -TNC, co wpływa zdecydowanie na obniżenie sprawności sprężarki, zmniejszenie ilości czynnika tłoczonego do komory spalania - KS, a w efekcie obniżenie mocy TWS. W układzie jednowałowego TSS w którym sprężarka jest mechanicznie związana z napędem odbiornika mocy, każde obniżenie prędkości obrotowej wału musi wywołać nieuchronnie duży spadek sprawności samej sprężarki a tym samym całego TSS.3.Turbina przy rozruchu uzyskuje moment obr. 2 większy niż przy obrotach nominalnych. W skutek większego odchylenia strumienia spalin na nieruchomych łopatkach oraz większej przelotności. Jest to zaleta turbin trakcyjnych gdyż ułatwia rozruch i szybkie osiągnięcie nom. warunków pracy. Przy nadmiernym wzroście obrotów n=2*nNOM, gdy gaz ściga łopatkę moment obrotowy spada do zera, ten zakres prędkości nie jest używany. RYS. NT=MT*ω=k*MT*η; MT=2*MTN-MTN/nN*η; NT=K(2MTN-MTN/nN))*η, gdzie K=MTMAX/MTN=2-2,5-krotność nominalna turbiny. Wykres mocy turbiny odpowiada przebiegowi sprawności obwodowej stopnia i osiąga swoje max przy nomi.prędkości obwodowej przy której stosunek (U/C1) jest optymalna. 2.....2.(RYS)W przypadku jednowałowego TSS przeznaczonego do napędu śruby okrętowej jest niemożliwa, gdyż oprócz bilansu przepływu musi być również spełniony warunek bilansu mocy. Śruba okrętowa posiada charakterystykę zapotrzebowanej w zależności od prędkości obrotowej Ne=F(Nśr). Dla utrzymania nominalnej prędkości obrotowej TSS - n1 - dla wytworzenia zapotrzebowanej mocy wymagana jest temp spalin T31 przed turbiną, co przedstawia punkt współpracy a' - punkt warunków nominalnych. Zmniejszenie prędkości okrętu odpowiadają coraz to mniejsze moce, a zatem i niższe temp czynnika. Jeżeli więc przyporządkowane sobie wielkości T3 i n z charakterystyki Ne=F(Nśr) naniesie się na wykres charakterystyk przepływowych Π=F(m) to uzyska się krzywą stworzoną z kolejnych punktów współpracy a',b''.c''' wg, której jedynie może się układać współpraca maszyn wirnikowych ze śrubą okrętową. Pewien odcinek tej krzywej leży w obszarze najwyższych sprawności sprężarki ηis czemu sprzyja ukształtowanie krzywych muszlowych. Wraz z obniżeniem n i T3 znacznie pogarsza się sprawność sprężarki a punkt współpracy zbliża się do linii pompowania. W przypadku krótkotrwałego zwiększenia mocy max temp spalin wyniesie T3max, a odpowiednim punktem współpracy będzie punkt e, który przesunie się w kierunku mniejszych sprawności sprężarki a tym samym mniejszej sprawności całego TSS. 4.Współpraca poszczególnych podzespołów TSS jest możliwa przy zachowaniu zgodności odpowiednich parametrów, tych, które jednocześnie charakteryzują pracę zarówno jednego jak i drugiego zespołu. (trzeba było się kurwa uczyć)Tak, więc szeregowe ustawienie sprężarki („S”) i turbiny („T”) w obwodzie przepływu wymaga jednakowego natężenia przepływu czynnika m przez sprężarkę i turbinę w każdych warunkach pracy. ms=mt=m. Podobnie zachodzić musi równość ciśnień za sprężarką i przed turbiną a ściśle biorąc - równość ciśnień za KS i przed turbiną, gdyż KS stwarza poważne opory przepływu. p3=p2-∆pks; ∆pks≈m^2. Przecięcie charakterystyk wyznacza parametry punktu współpracy sprężarki i turbiny.

3.......5. W przypadku 1wałowego TSS wirniki sprężarki i turbiny osadzone są na wspólnym wale. W każdych warunkach obowiązuje bilans mocy NT=NS±ΔN, gdzie ΔN -oznacza nadmiar lub niedobór mocy. (RYS. Współpraca turbiny i sprężarki, a) wyk mocy turbiny i sprężarki, b) wykres mocy efektywnej TSS. )Przy małych prędkościach obrotowych wirnika moc zapotrzebowana przez sprężarkę przewyższa moc uzyskiwaną przez turbinę. Ten przypadek ma miejsce w czasie uruchomienia TSS, kiedy brakującą moc trzeba uzupełnić z rozrusznika - odcinek 0-1, Nt-Ns = -NU. Zrównanie się mocy maszyn następuje przy dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego (nDBJ). Co najmniej do tej prędkości wirnik TSS musi być wstępnie „ rozkręcony''. Aby ruch mógł być nadal samodzielnie podtrzymany. Niewielkie przekroczenie tego progu powoduje pojawienie się nadwyżki energii. Turbina wkracza w obszar swojej nadwyżki sprawności, przy czym przyrost mocy wytworzonej przez turbinę jest znacznie większy nią przyrost mocy zapotrzebowanej przez sprężarkę. Ta nadwyżka mocy powoduje dalsze zwiększenie prędkości obrotowej wirnika. Ponowna równowaga mocy ustali się przy punkcie 2 odpowiadającym górnej prędkości obrotów biegu jałowego (nGBJ). Odcinek 1-2 NT-NS=+NU. nadwyżka mocy może być wykorzystana do napędu odbiornika mocy. Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej wału powyżej punktu 2 odpowiadającego górnej prędkości biegu jałowego następuje „rozejście” się charakterystyk sprężarki i turbiny. Moc zapotrzebowana przez sprężarkę będzie zdecydowanie rosłą, zaś moc wytworzona przez turbinę będzie malała. Odcinek 2-n : NT-NS=-NU. ten zakres nie jest faktycznie wykorzystywany. Praca TSS odbywa się w zakresie n=0 do nOPT. W całym rozumowaniu dotyczącym bilansu mocy przyjęto, że w całym zakresie pracy turbiny temperatura spalin T3=const. Po osiągnięciu biegu jałowego TSS można obciążyć odbiornikiem mocy, co wymaga zwiększenia ilości spalanego paliwa (zwiększenie dawki paliwa), co spowoduje wzrost temperatury T3. Charakterystyki mocy turbiny w nowych warunkach zwiększonej temp T3 przedstawiają krzywe NT przy stałej temp spalin przed turbiną, przy czym T3”>T3'>T3. Odcinki rzędnych zawarte między aktualnymi krzywymi mocy turbiny i sprężarki przedstawiają moc użyteczną NU, którą TSS może oddać na zewnątrz układu w określonym zakresie prędkości obr. 4.....6.W tym wariancie pracy warunek n=const obowiązuje dla całego zakresy obciążeń eksploatacyjnych. Regulacja TSS polega na zmianie dawki paliwa, wskutek czego ulegnie zmianie temp czynnika przed turbiną „T3”, co w konsekwencji powoduje zmianę mocy TSS. (RYS) a)współpraca turbiny i sprężarki: Wykres stanowi rozszerzenie wykresu współpracy sprężarki z turbinę o rodzinę charakterystyk turbiny odpowiadających różnym temp spalin przed turbiną. Wraz z obniżeniem się tego parametru charakterystyki przepływowe turbiny stały się mniej strome, zatem z przecięcia się krzywych 1 i 2 wynika, ze następuje wówczas zwiększenie przepływu czynnika i obniżenie sprężu, a punkt współpracy oddala się od obszaru niestatecznej pracy sprężarki; b)charakterystyki mocy turbiny i sprężarki: Na rysunku naniesione są charakterystyki mocy turbiny „NT­” i mocy sprężarki „NS” w funkcji natężenia przepływu. (a łyżka na to niemożliwe)Odnosząc punkty przecięcia charakterystyk przepływowych na charakterystykę mocy otrzymuje się moc oddawana przez TSS przy różnej temp spalin „TS” wyrażona odcinkami rzędnych zawartych miedzy krzywymi 1 i 2. Ze wzrostem temp spalin „T3” moc TSS rośnie. Najniższa wartość „T3”, przy której Ne=NT-NS­=0 odpowiada warunkom biegu jałowego. c)charakterystyka turbiny: Maksymalna moc TSS ograniczona jest najwyższa przyjęta temperatura obiegu „T3” (bądź tez obszarem niestatecznej pracy sprężarki). Zależność mocy TSS od temp „T3” jest prawie liniowa.

5......7.(RYS) Na charakterystykę uniwersalna składają się krzywe jednostkowego zużycia paliwa be, godzinowego zużycia paliwa BH mogą być również umieszczone krzywe temp spalin przed turbin­ą T3 i temp spalin wylotowych T4. Pole pracy TSS ograniczone jest liniami max prędkości obrotowej wytwornicy spalin n­WSMAX , ­ max prędkości turbiny napędowej n­­­­­TNMAX­ oraz liniom max momentu obrotowego MTSSMAX. Jeżeli do charakterystyki uniwersalnej wpiszemy charakterystykę odbiornika to powstaje tzw charakterystyka ruchowa TSS. Każda krzywa stałego i jednostkowego zużycia paliwa bE posiada swoje min. Minima te układają się według linia A, która przedstawia najkorzystniejsze warunki pracy silnika przy zmiennych (częściowych) obciążeniach. Praca silnika przy częściowym obciążeniu odbywa się ze zwiększonym zużyciem paliwa. Szczególnie duże jednostkowe zużycie paliwa ma miejsce wówczas, gdy prędkość obrotowa jest mniejsza od optymalnych wartości określonych linią A, co ma miejsce przy napędzie odbiornika mocy, jakim jest śruba okrętowa. Praca odbywa się, bowiem wzdłuż charakterystyki śrubowej. Wskazane było by, aby obie linie: min jednostkowego zużycia paliwa dla obciążeń częściowych oraz charakterystyka śrubowa pokrywały się ze sobą w całym polu pracy TSS. Jest to jednak niemożliwe do zrealizowania w całym zakresie obciążeń silnika. Natomiast warunkiem koniecznym jest to, aby w znamionowym punkcie pracy (pkt 0) linie te pokrywały się ze sobą. 10.Charakterystyka obciążeniowa silnika jest zależnością jednostkowego zużycia paliwa bE w funkcji mocy silnika NE. (RYS) Wnioski wynikające z charakterystyki obciążeniowych w/w silników są następujące: - wraz ze zmniejszeniem obciążenia rośnie jednostkowe zużycie paliwa, a więc maleje sprawność silnika, - dla TSS o większych mocach zmniejszenie obciążenia ma mniejszy wpływ na wzrost jednostkowego zużycia paliwa niż przy silnikach o mniejszych mocach, - zwiększenie jednostkowego zużycia paliwa przy niskich obciążeniach spowodowana jest zmianą kinematyki strumienia czynnika w maszynach wirnikowych oraz zmniejszeniem sprawności wewnętrznej obiegu jako konsekwencji obniżenia maksymalnej temp spalin. 6........8. Dla obsługi TSS ważna jest znajomość takich wielkości i parametrów jak: moc turbiny napędowej, jej prędkość obrotowej oraz temp spalin. Zależności te przedstawia charakterystyka zewnętrzna dwuwałowego TSS. Jako zmienną niezależną przyjmuje się prędkość obrotowa turbiny napędowej „nTN”, jeden z podstawowych, łatwych do zmierzenia parametrów pracy charakteryzujących prace każdego silnika. (RYS: nTN-prędkość obr turbiny napędowej; nWS-prędkość obr wytwornicy spalin; Ne-moc TSS przy nWS=const; Tx-temp pomiędzy turbina wytwornicy spalin i turbiną napędową; T4-temp spalin na wylocie z TSS). Analizując wykres można wysunąć następujące wnioski: -mówiąc o mocy TSS mówimy ściśle o mocy turbiny napędowej „NTN”, ponieważ cala moc turbiny napędowej jest p[przekazywana na napęd odbiornika mocy np.: śruby okrętowej; -przy ustalonej prędkości obrotowej wytwornicy spalin np.: „nWS1” można uzyskać różną moc efektywną „Ne” w zależności od prędkości obrotowej turbiny napędowej „nTN”; -dla danych obr turbiny napędowej np.: „nTN2” oraz znanych obrotów wytwornicy spalin np.: „nWS2' można odczytać na wykresie pozostałe parametry tj.: Ne2 (NTSS2), TX2­ oraz T42; -istnieje pewien zakres mocy NTSS (NTN), który daje się zrealizować w granicach określonego zakresu prędkości obr wytwornicy spalin „nWS”, jeżeli zakładamy, że ze względów sprawnościowych wytwornica spalin ma pracować ze stałą prędkością obr, to możliwy do zrealizowania w tych warunkach przedział mocy turbiny jest stosunkowo niewielki. Sprężarka podaje, bowiem prawie stała ilość powietrza, a regulacja mocy polega jedynie na zmianie dawki paliwa. Powoduje to duże zmiany temp w obiegu (krzywe „TX” oraz „T4” przy nWS=const). Wzrost mocy powoduje podwyższenie temp a w szczególności temp wylotowej T4, co jest zupełnie oczywiste i występuje w różnych silnikach cieplnych; -rozszerzenie zakresu regulacji TSS (Ne) jest możliwe przy zmianie prędkości obr wytwornicy spalin (zmianie m). Zmiany nWS są w praktyce niewielkie, mniejsze niż uzyskane zmiany prędkości obrotowe turbiny napędowej (nTN). I tak zmiana ∆nWS=10%nWSMAX powoduje zmianę ∆nTN=60%nTNMAX. Sprężarka będzie wiec pracowała nadal w warunkach bliskich swemu optymalnemu punktowi; -punkt pracy TSS określony parametrami energetycznymi nTN i Ne nie może być dobierany dowolnie, lecz wynika z właściwości napędzanego urządzenia a wiec w naszym przypadku wynika z charakterystyki śruby okrętowej.

---