Способ снижения выбросов вредных веществ в газотурбинном двигателе


 


Владельцы патента RU 2596901:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано для регулирования газотурбинного двигателя. В способе снижения выбросов вредных веществ дополнительно измеряют давление топлива в дежурной Рт1 и основной Рт2 зонах горения, вычисляют отношение Рт1/Рт2, сравнивают измеренные величины выбросов вредных веществ с предельно допустимыми значениями и корректируют соотношения давлений Рт1/Рт2 путем уменьшения подачи топлива в дежурную зону горения до снижения уровня выбросов вредных веществ на 1-2% ниже предельно допустимых значений. Изобретение позволяет улучшить экологические показатели выбросов вредных веществ при работе газотурбинного двигателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и экологии в части загрязнения атмосферы и может быть использовано для снижения выбросов вредных веществ в выхлопных газах.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является известный способ снижения выбросов вредных веществ в газотурбинном двигателе, в котором измеряют расход топлива, температуру газов за турбиной низкого давления, уровень выбросов вредных веществ в выхлопных газах и поддерживают температуру и постоянный состав смеси в дежурной и основной зонах горения.

/Иноземцев А.А, Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л., Газотурбинные двигатели, с.с. 89, 90, 305, ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2007/.

Данный способ не является оптимальным во всей области эксплуатации газотурбинного двигателя и не обеспечивает необходимые экологические показатели по выбросам вредных веществ в атмосферу, а также не обеспечивает возможность одновременного получения низких уровней эмиссии CO и NOx во всем диапазоне рабочих режимов двигателя.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности регулирования газотурбинного двигателя.

Ожидаемый технический результат заключается в улучшении экологических показателей выбросов вредных веществ при работе газотурбинного двигателя.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном способе регулирования измеряют температуру газов за турбиной низкого давления и уровень выбросов вредных веществ в выхлопных газах, поддерживают частоты вращения роторов низкого и высокого давления, температуру и постоянный состав смеси в дежурной и основной зонах горения камеры сгорания на заданном режиме работы двигателя, по предложению дополнительно измеряют давление топлива в дежурной Рт1 и основной Рт2 зонах горения, вычисляют отношение Рт1/Рт2, сравнивают измеренные величины выбросов вредных веществ с предельно допустимыми значениями и корректируют соотношения давлений Рт1/Рт2 путем уменьшения подачи топлива в дежурную зону горения до снижения уровня выбросов вредных веществ на 1-2% ниже предельно допустимых значений.

Газотурбинный двигатель содержит компрессоры, турбины, несколько коллекторов подачи топлива (по крайней мере, два), камеру сгорания, топливно-насосную группу, реактивное сопло, а также систему управления с командными и исполнительными органами. Внутри камеры сгорания установлена жаровая труба, содержащая две зоны горения - дежурную и основную, к которым подведены топливные форсунки и элементы поджига топлива (воспламенители).

В соответствии с международными и отечественными стандартами в настоящее время нормируется эмиссия оксидов азота (NOx), оксида углерода (СО), несгоревших углеводородов и дыма. Нормируемым параметром эмиссии газообразных вредных веществ является условный валовый выброс каждого вещества, отнесенный к тяге двигателя на взлетном режиме. Согласно нормам ИКАО (Международная организация гражданской авиации) эмиссия СО не должна превышать 118 г/кН, эмиссия НС - 19,6 г/кН, а эмиссия NOx - 80,6 г/кН.

Окись углерода в большом количестве может образовываться вследствие нехватки кислорода для завершения реакции окисления углерода до CO2, диссоциации CO2 при высокой температуре или вследствие неполного сгорания топлива. Повышенное содержание несгоревших углеводородов обычно связывают с плохим распыливанием топлива и недостаточной скоростью горения. Устранение причин образования CO и несгоревших углеводородов сводится, как правило, к повышению полноты сгорания топлива на режимах вблизи малого газа. Оксиды азота NOx образуются в результате окисления азота, находящегося в атмосферном воздухе и в топливе. Сажа (или дым) может образовываться в любой части зоны горения, где имеется избыток топлива и скорость смешения недостаточна.

На схеме изображена камера сгорания с основной и дежурной зонами горения, а также форсунками для подачи топлива.

Способ регулирования газотурбинного двигателя реализуется следующим образом. На заданном режиме работы двигателя измеряют температуру газов за турбиной низкого давления. По центру выхлопной струи устанавливают пробоотборник, запускают двигатель и выдерживают до установившегося температурного состояния на каждом температурном режиме, отбирают пробу для каждого проверяемого компонента и подают его на соответствующий газоанализатор. При этом в камере сгорания поддерживают частоты вращения роторов низкого и высокого давления, постоянную температуру и постоянный состав смеси в дежурной и основной зонах горения. Дополнительно измеряют давление топлива в дежурной Рт1 и основной Рт2 зонах горения, вычисляют отношение Рт1/Рт2, сравнивают измеренные величины выбросов вредных веществ с предельно допустимыми значениями и корректируют соотношения давлений Рт1/Рт2 путем уменьшения подачи топлива в дежурную зону горения до снижения уровня выбросов вредных веществ на 1-2% ниже предельно допустимых значений.

Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования газотурбинного двигателя в части снижения выбросов вредных веществ ниже предельно допустимых значений, не используя дополнительных капиталовложений.

Способ снижения выбросов вредных веществ в газотурбинном двигателе, включающий измерение температуры газов за турбиной низкого давления и уровня выбросов вредных веществ в выхлопных газах, поддержание частот вращения роторов низкого и высокого давления, температуры и постоянного состава смеси в дежурной и основной зонах горения камеры сгорания на заданном режиме работы двигателя, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление топлива в дежурной Рт1 и основной Рт2 зонах горения, вычисляют отношение Рт1/Рт2, сравнивают измеренные величины выбросов вредных веществ с предельно допустимыми значениями и корректируют соотношения давлений Рт1/Рт2 путем уменьшения подачи топлива в дежурную зону горения до снижения уровня выбросов вредных веществ на 1-2% ниже предельно-допустимых значений.



 

Похожие патенты:
Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя (ТРД) относится к области авиационного двигателестроения, а именно к способам регулирования, оптимизирующим параметры ТРД.

Изобретение описывает способ регулирования газовой турбины, причем величины (Mn1, Mn2) измерительного сигнала измеряются в разные моменты времени, а именно, по меньшей мере, в первый момент (n1) времени и во второй момент (n2) времени, причем первый момент (n1) времени предшествует второму моменту (n2) времени и причем демпфированные величины (Sn1, Sn2) сигнала генерируются из измеренных величин (Mn1, Mn2) измерительного сигнала, подвергая измеренные величины (Mn1, Mn2) измерительного сигнала сглаживанию с использованием коэффициента (λ) демпфирования, причем в зависимости от разницы между величиной (Mn2) измерительного сигнала во второй момент времени (n2) и демпфированной величиной (Sn1) сигнала в первый момент (n1) времени для регулирования используется неодинаковый коэффициент (λ) демпфирования.

Изобретение предназначено для оптимизации регулирования впрыскивания топлива. С этой целью приводные скорости всего оборудования адаптируются путем регулирования скорости турбины TL в зависимости от мощности.

Изобретение относится к энергетике. Способ определения температуры газа на выходе камеры сгорания газовой турбины, содержащий этапы, на которых: определяют массовый расход и температуру топлива, подаваемого в камеру сгорания; определяют массовый расход и температуру воздуха, подаваемого в камеру сгорания; определяют температурную зависимость удельной теплоемкости сгоревшей смеси топлива и воздуха, поданной в камеру сгорания; и определяют температуру на выходе сгоревшей смеси на выходе из камеры сгорания на основе найденного массового расхода и температуры топлива, найденного массового расхода и температуры воздуха и найденной температурной зависимости удельной теплоемкости сгоревшей смеси.

Изобретение относится к способу обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель, причем упомянутый двигатель имеет, по меньшей мере, компрессор, камеру сгорания и турбину.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления многорежимными газотурбинными двигателями (ГТД) с форсажной камерой сгорания (ФКС) при их эксплуатации на учебных режимах для обеспечения надежного розжига топлива при включении форсажа с пониженных режимов непрогретого двигателя (ниже режима «Максимал»).

Изобретение относится к энергетике. Способ работы газотурбинной установки в переходном режиме, при котором регулятор определяет значения управляющей команды для массового расхода входящего воздуха, для массового расхода топлива и для массового расхода воды или пара, если вода и пар используются, причем по меньшей мере, одно командное значение динамически компенсируют, чтобы компенсировать различную динамику систем подачи с целью синхронизации результирующих изменений массовых расходов топлива, воды, пара и воздуха горения, которые поступают в камеру сгорания, таким образом, чтобы состав топливовоздушной смеси оставался в пределах границы воспламенения.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной, применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).

Изобретение относится к области теплотехники. Система теплообменника, через которую протекает жидкость, содержащая теплообменник с входом и выходом для жидкости, перепускной клапан с входом и выходом для жидкости и самоочищающийся фильтр с входом и двумя выходами для жидкости, один из которых является выходом для отфильтрованной жидкости, а второй - для неотфильтрованной жидкости, причем выход для отфильтрованной жидкости соединен с входом теплообменника, а выход для неотфильтрованной жидкости соединен с входом клапана; при этом выход теплообменника подсоединен ниже по потоку относительно выхода клапана.

Устройство и способ контроля насоса высокого давления в контуре питания топливом газотурбинного двигателя путем выявления открытия клапана нагнетания и отсечки, установленного на выходе клапана регулирования расхода топлива, путем измерения скорости вращения газотурбинного двигателя, соответствующей открытию клапана нагнетания и отсечки, и путем последующего отслеживания изменения величины этой скорости вращения для того, чтобы предложить замену насоса высокого давления, когда измеренная величина этой скорости вращения достигает заданного порога.
Наверх