Устройство для контроля в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей

Изобретение относится к устройству контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Устройство содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления. Технический результат - обеспечение постоянного контроля деградации материала турбинных лопаток и их защитных покрытий в реальных условиях их эксплуатации в двигателе без нарушения его целостности через любой промежуток времени. 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам, снабженным газотурбинными двигателями, а более конкретно к средствам контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей.

Известны методы для оценки деградации материала турбинных лопаток газотурбинных двигателей [В.И. Никитин. Коррозионная долговечность защитных покрытий лопаток газовых турбин // Теплоэнергетика. 2010. №1. С. 25-30]. В данных методах для оценки деградации материала турбинных лопаток газотурбинных двигателей на испытуемые образцы наносят искусственную коррозионноопасную среду в различных количествах и на различное время и контролируют потерю массы образцов или глубину коррозионного повреждения.

Недостатком известных методов является значительное отличие искусственно создаваемых условий для испытуемых образцов от реальных условий эксплуатации в проточной части газотурбинного двигателя, что позволяет получить лишь приближенные данные о деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей при эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего постоянный контроль деградации материалов турбинных лопаток в атмосфере проточной части газотурбинного двигателя.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для контроля в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей включает корпус, вворачиваемый в корпус газотурбинного двигателя, и испытываемый образец из материала турбинных лопаток с защитным покрытием или без него, установленный в корпусе устройства. Устройство дополнительно содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство расположено в корпусе турбины 1 газотурбинного двигателя и содержит: корпус 2, теплоизолятор 3, крышку 5 со стяжным стержнем 13 и термопарами 7, электронагреватель 6.

Испытываемый образец 4 установлен в корпусе устройства и зафиксирован между крышкой 5 и теплоизолятором 2 посредством стяжного стержня 13, стягивающего элементы устройства с помощью гайки 9 через шайбу 8.

На поверхности крышки 5, прижимающей испытываемый образец 4, расположены термопары 7, соединенные с усилителем сигнала термопар 11, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления 12, и системой контроля температуры газа и турбинных лопаток 15.

Вокруг стяжного стержня 13 размещен электронагреватель 6, соединенный с регулятором силы тока 10, который соединен с сетью электропитания и устройством контроля и управления 12, управляющим работой регулятора 10 в соответствии с получаемой информацией о температуре турбинных лопаток от системы контроля 15 и температуре крышки 5 испытываемого образца 4 в устройстве.

Предлагаемое устройство устанавливают в корпусе 1 газотурбинного двигателя в целях безопасности за последней турбиной, с помощью термопар 7 на стационарном режиме работы двигателя определяется температура крышки 5 и образца 4, данные о температуре передаются через усилитель сигнала термопар 11 в устройство контроля и управления 12. Также в устройство контроля и управления 12 поступают данные о температуре лопаток газотурбинного двигателя от системы контроля 15. Температура лопаток определяется на основании измеряемой штатной системой контроля температуры газа и результатами термометрирования или расчета взаимосвязи измеряемой температуры газа и лопаток. Устройство контроля и управления 12 сравнивает температуру лопаток с температурой испытываемого образца 4 и крышки 5 и, на основании сравнения температур, устанавливает режим работы электронагревателя 6, который обеспечивает равенство температур испытываемого образца 4 и лопаток газотурбинного двигателя.

Контроль в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей осуществляют путем контроля состояния деградации материала испытываемого образца, для чего извлекают предложенное устройство из корпуса газотурбинного двигателя 1 и снимают испытываемый образец 4.

Первичный технический результат при использовании изобретения заключается в возможности постоянного контроля деградации материала турбинных лопаток и их защитных покрытий в реальных условиях их эксплуатации в двигателе без нарушения его целостности через любой промежуток времени.

Устройство для контроля в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей, включающее корпус, вворачиваемый в корпус газотурбинного двигателя, и испытываемый образец из материала турбинных лопаток с защитным покрытием или без него, установленный в корпусе устройства, отличающееся тем, что содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который, в свою очередь, соединен с устройством контроля и управления.



 

Похожие патенты:

Описаны способ и система для испытания компрессора. Для проведения испытания методом подобия выбирают заменитель для HFC-134a.

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу определения эффективной мощности двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к техническому обслуживанию вертолетных двигателей. Технический результат - предоставление системы назначения технического обслуживания, которая принимает во внимание множество составляющих уже примененного технического обслуживания, полетные условия эксплуатации и конкретную конфигурацию двигателя, чтобы определить операции по техническому обслуживанию для вертолетного двигателя.

Изобретение относится к конструкциям экспериментальных стендов для испытания струйных насосов (СН), работающих в составе погружных установок для добычи нефти, содержащих электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и газосепаратор.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к определению при испытаниях коэффициента расхода газа через сопловой аппарат турбины, и может быть использовано в двухконтурных газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния систем управления авиационными газотурбинными двигателями. Способ безопасной эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя включает сравнение фактического значения параметра технического состояния элементов конструкции двигателя во время эксплуатации с его предельно допустимым значением и последующее определение остаточного ресурса элементов конструкции двигателя по результатам этого сравнения.

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для диагностирования поршневых уплотнений ДВС при их эксплуатации.

Способ относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания. В заявленном способе для синхронизации используют свойство диаграммы давления, изменяющееся с изменением ее угловой позиции и обладающее в синхронизированной позиции характерным признаком.

Способ измерения рабочего моторесурса относится к области технической диагностики, в частности к измерительной технике. Способ заключается в измерении измерительным устройством действующих механических сил в рабочем объеме цилиндра (РОЦ), обусловленных перемещением воздуха при прокручивании коленчатого вала ДВС, в качестве измерительного устройства выбирают датчик шумов, преобразующий шум, возникающий при взаимодействии деталей во время прокручивания коленчатого вала, в электрическую энергию (Wpoц), измеряемую ваттметром, которая соответствует величине степени износа деталей механизмов на момент измерения рабочего моторесурса (Рм), размещают ДТП герметично в любое отверстие прямого доступа в полость РОЦ четырехтактного или двухтактного ДВС и, в пусковом режиме, в течение 1-2 секунд осуществляют измерение Рм в каждом РОЦ ДВС, результат измерения выражают математической формой алгебраической суммы Wpoц, для двухтактных ДВС в качестве измерительного устройства выбирают датчик шумов вибрации, преобразующий энергию вибрации Wв в точке поверхности головки цилиндра в электрическую энергию, результат измерения выражают математической формой алгебраической суммы Wв.

Изобретение относится к способам контроля выбросов отработавших газов при эксплуатации двигателя. Представлен способ обнаружения всасывания углеводородов в двигатель на основании одновременного отслеживания неустойчивости в работе цилиндров и повышенного тепловыделения отработавших газов.

Изобретение относится к области двигателестроения и энергомашиностроения и может найти применение при доводке газотурбинных двигателей, а также для создания систем диагностики колебаний. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности диагностики вида опасных колебаний рабочего колеса турбомашины. Перед измерением сигнала для различных условий работы турбомашины строят амплитудо-частотные характеристики на диагностических частотах автоколебаний и вращающегося срыва, которые заносят в память системы управления турбомашины, выбирают по ним узкополосные следящие фильтры и настраивают их на диагностические частоты автоколебаний и вращающегося срыва; измеряют корпусную вибрацию с вибропреобразователя, определяют параметры демпфирования по заранее построенным для заданных условий работы турбомашины амплитудно-частотным характеристикам, определяют пороговые уровни корпусной вибрации с использованием амплитудно-частотных характеристик и параметров демпфирования, при достижении порогового уровня амплитудой сигнала, попадающего в полосу пропускания фильтра, настроенного на диагностическую частоту автоколебаний, делают вывод о наличии автоколебаний, при достижении порогового уровня амплитудой сигнала, попадающего в полосу пропускания фильтра, настроенного на диагностическую частоту вращающегося срыва, делают вывод о наличии вращающегося срыва. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 ил.

Изобретение относится к способам технической диагностики ослабления посадки элементов редуктора двигателя по вибрационным параметрам при его испытаниях или в эксплуатации и может найти применение при его доводке, а также для создания систем диагностики двигателя. Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение надежности диагностики технического состояния элементов редуктора двигателя за счет исключения постановки ложного диагноза, а также определение стадии появления дефекта - при сборке, при испытаниях или в эксплуатации. Предварительно измеряют и регистрируют вибрацию в узкой полосе частот, при доминировании в спектре на фоне шумов составляющей на частоте нижней границы среза фильтра системы измерения, расширяют диапазон измеряемой вибрации и выделяют в спектре составляющую на частоте, равной половине зубцовой частоты, текущее значение амплитуды которой сравнивают с предварительно установленным предельным значением, при превышении которого делают вывод об ослаблении посадки элементов редуктора на валу. 3 з.п. ф - лы, 7 ил.

Наземная информационно-диагностическая система для безопасной эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя, содержащая электронную систему управления по меньшей мере два датчика внешних воздействующих факторов, установленных на по меньшей мере одной электронной системе управления во время проведения технического обслуживания, со своими устройствами согласования и аппаратно-программными интерфейсами, блоком памяти и блоком расчета уровня работоспособности. Технический результат изобретения - повышение точности и достоверности технического обслуживания, упрощение анализа технического состояния элементов системы ГТД-ЭСУ и прогнозирование своевременного технического обслуживания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к способам оценки стабильности серийного производства газотурбинных двигателей.Технический результат изобретения - возможность оценки стабильности серийного производства газотурбинных двигателей на этапе приемосдаточных испытаний. Указанный технический результат достигается тем, что для оценки стабильности серийного производства газотурбинных двигателей выбирают один физико-механический параметр на одном режиме для каждого из двигателей, далее определяют среднее арифметическое значение выбранного параметра на выбранном режиме Pcpj, далее вычисляют несмещенную дисперсию выбранного параметра на выбранном режиме Sj2, затем проверяют соответствие эмпирического распределения параметра нормальному закону распределения, для чего вычисляют выборочный коэффициент ассиметрии А и выборочный коэффициент эксцесса Е, а также величины dA, dE, характеризующие соответствие эмпирического распределения параметра двигателя нормальному закону распределения, затем проверяют соблюдение неравенств dA>0, dE>0 и Pcpj-2,5·Sj<Pij<Pcpj+2,5·Sj, при этом в случае соблюдения вышеприведенных неравенств эмпирическое распределение значений выбранного параметра Ρ на выбранном режиме j считают нормальным, а производство стабильным. В случае несоблюдения вышеприведенных неравенств проверяют технологию производства, сборки и испытаний двигателя на наличие отклонений, выявляют и устраняют причину несоответствия и повторно производят оценку стабильности производства настоящим способом.

Изобретение касается способа и системы мониторинга измерительной схемы (3), предназначенной для сбора в течение времени измерений, относящихся к турбореактивному двигателю (13) летательного аппарата, при этом система содержит средства обработки (21), выполненные с возможностью построения индикатора состояния упомянутой измерительной схемы, основанного на подсчете переходов между последовательными словами состояния, определяющими показатель правильности соответствующих последовательных измерений. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам бортовой диагностики для распознавания ухудшения характеристик компонента из-за умышленного повреждения и способу реагирования на состояния, выявленные в бортовом диагностическом блоке моторного транспортного средства, и сигнализирования об ухудшении характеристик компонента моторного транспортного средства. Способ включает в себя выполнение первого ответного действия, если условия сигнализируют об ухудшении характеристик компонента, обусловленном умышленным повреждением, и выполнение второго ответного действия, если условия сигнализируют об ухудшении характеристик компонента, не обусловленном умышленным повреждением. Предложен также бортовой диагностический блок. Достигается выявление умышленного повреждения в компонентах контроля отработавших газов в течение одиночного цикла вождения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Описаны системы и способы оценки эффективности секции паровой турбины. Упомянутые системы и способы включают определение набора данных измерений, получаемых непосредственно от набора датчиков на паровой турбине, определение набора вычисленных данных, связанных с измерениями, которые не могут быть получены непосредственно от упомянутого набора датчиков, и оценку эффективности упомянутой секции с использованием упомянутого набора данных измерений и упомянутого набора вычисленных данных. В описанных способах для оценки эффективности паровых турбин, когда недоступны необходимые физические датчики, используют физические модели в сочетании с методами нелинейной фильтрации. Упомянутые модели описывают поведение различных компонентов электростанции, включая секции паровой турбины, впускные и перепускные трубы, точки слияния потоков, впускные и регулировочные клапаны. Технический результат изобретения - повышение эффективной выработки энергии и снижение эксплуатационных затрат.3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к стендовому оборудованию и может быть использовано при испытаниях жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) космического назначения, связанных с определением тепловых режимов элементов ЖРД и двигательной установки (ДУ). На вакуумном стенде для тепловых испытаний ЖРД, включающем вакуумную камеру 1 со стапелем 2 для установки ЖРД 3 с соплом, имеющим радиационно-охлаждаемый насадок (РОН) 4, газодинамическую трубу 5 с эжектором 6, отсечной клапан 7 в канале газодинамической трубы (ГДТ), охлаждаемые экраны 8 на внутренних стенках вакуумной камеры 1, вакуумную систему 9, магистраль с пускоотсечным клапаном 10, сообщающую полость газодинамической трубы 5 между РОН 4 и отсечным клапаном 7 с вакуумной системой 9. На стыке среза РОН 4 с ГДТ 5 выполнен компенсатор температурного расширения в виде, состоящего из рассчитанной на радиальное температурное расширение РОН 4 тонкостенной цилиндрической или усеченно-конической мембраны 11 из жаростойкой стали, герметично соединенной посредством сварки со стенкой РОН 4 на его срезе и, с другой стороны, - через цилиндрическую стальную проставку 12 с окружающим ГДТ 5, рассчитанным на осевое температурное расширение РОН 4, тонкостенным сильфоном 13 с фланцем 14, который герметично (через уплотнение 15) соединен с фланцем 16 на охлаждаемой внешней стенке тракта охлаждения газодинамической трубы 5, при этом полость ГДТ от РОН 4 до отсечного клапана в канале ГДТ 5 подключена к системе вакуумирования 9 через пускоотсечной клапан 10. Изобретение обеспечивает повышение функциональных возможностей в части обеспечения наиболее полной имитации условий теплообмена, соответствующих объективным условиям при огневых испытаниях ЖРД и ДУ космического назначения. 2 ил.

Изобретение относится к способу и системе диагностики силовой установки с двумя многоступенчатыми турбокомпрессорами. Способ диагностики силовой установки, оборудованной, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (2) низкого давления и, по меньшей мере, одним турбокомпрессором (8) высокого давления, при этом турбокомпрессоры являются многоступенчатыми и питают двигатель внутреннего сгорания, а указанной силовой установкой оборудовано автотранспортное средство, согласно изобретению, содержит следующие этапы, на которых определяют режим работы силовой установки, определяют мощность турбины высокого давления (13) в зависимости от первой совокупности данных и в зависимости от режима работы, определяют мощность турбины высокого давления (13) в зависимости от второй совокупности данных, определяют критерий неисправности как соотношение между мощностью турбины высокого давления (13) в зависимости от первой совокупности данных и мощностью турбины высокого давления (13) в зависимости от второй совокупности данных, и сравнивают критерий неисправности с сохраненными в памяти значениями, чтобы определить, существует ли неисправность. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система двигателя (10) внутреннего сгорания содержит датчик (30) давления в цилиндре, датчик (42) угла поворота коленчатого вала, уплотнительный участок и электронный блок управления (40). Средство вычисления величины тепловыделения, средство вычисления первого отношения и средство определения неисправности уплотнения реализуются электронным блоком управления (40). Датчик (30) давления в цилиндре включает в себя корпус цилиндрической формы, элемент восприятия давления, который размещен на одном конце этого корпуса и выполнен с возможностью восприятия давления в цилиндре, и элемент измерения давления, расположенный внутри корпуса. Элемент измерения давления выполнен с возможностью генерирования выходного сигнала в соответствии с приложенной сжимающей нагрузкой. Датчик (42) угла поворота коленчатого вала измеряет угол поворота коленчатого вала. Уплотнительный участок уплотняет пространство между наружной поверхностью корпуса датчика (30) давления в цилиндре и поверхностью стенки камеры сгорания (14), которая окружает корпус. Средство вычисления величины тепловыделения предназначено для расчета величины тепловыделения в цилиндре, то есть количества тепла, выделенного при сгорании, на основе данных о давлении в цилиндре, которые представляют собой данные, относящиеся к давлению в цилиндре, измеренному с помощью датчика (30) давления в цилиндре. Средство вычисления первого отношения предназначено для вычисления первого отношения, которое представляет собой отношение величины уменьшения величины тепловыделения по отношению к увеличению угла поворота коленчатого вала в период такта расширения от угла поворота коленчатого вала, при котором величина тепловыделения, рассчитываемого средством вычисления величины тепловыделения, демонстрирует максимальное значение, до момента открытия выпускного клапана. Средство определения неисправности уплотнения предназначено для определения наличия или отсутствия неисправности в работе уплотнения уплотнительного участка на основе первого отношения и частоты вращения двигателя. Технический результат заключается в предотвращении ошибки измерения давления в цилиндре. 11 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к устройству контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Устройство содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления. Технический результат - обеспечение постоянного контроля деградации материала турбинных лопаток и их защитных покрытий в реальных условиях их эксплуатации в двигателе без нарушения его целостности через любой промежуток времени. 1 ил.

Наверх