Способ эксплуатации газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, а сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%. Технический результат изобретения – предотвращение развития разрушения газовоздушного тракта двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. 1 ил.

 

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ эксплуатации газотурбинного двигателя, включающий определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений.

/RU №2168163 МПК7 G01M 15/00, опубл. 27.05.2001 г. / /1/

Однако этот способ не позволяет своевременно определить начало разрушения элементов газовоздушного тракта, что в условиях эксплуатации газотурбинного двигателя приводит к существенным повреждениям элементов двигателя.

Задачей изобретения является разработка способа эффективной защиты двигателя при работе и минимизации повреждений.

Ожидаемый технический результат оценка разрушений одного или нескольких элементов двигателя принятие превентивных мер по остановке газотурбинного двигателя до проявления существенных повреждений.

Ожидаемый технический результат - достигается тем, что в известном способе эксплуатации газотурбинного двигателя, включающем определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений, по предложению, давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%.

В изобретении предлагается, дополнительно периодически в каждый промежуток времени 0,2…0,5 с, измерять давление за компрессором высокого давления Рк, а в качестве параметра сравнения предлагается использовать это давление и частоту вращения ротора. Если отклонение величин измеренных параметров ниже допустимых пороговых отклонений от исходных значений, то осуществляют плавное, например расходом топлива, регулирование частоты вращения ротора и продолжают работу двигателя. Промежуток времени измерения 0,2…0,5 с, является оптимальным, позволяющим объективно оценить состояние двигателя и принять превентивные меры. Если в измеряемый промежуток времени фикируется снижение частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%, в том числе и в пределах значений пороговых отклонений других параметров, то производят остановку двигателя, что позволяет исключить его существенные повреждения.

На чертеже показан газотурбинный двигатель, установленный в газоперекачивающем агрегате или энергоустановке с подключенной системой управления, реализующей предлагаемый способ.

Газотурбинный двигатель 1 включает в себя: компрессор 2 (включающий в себя компрессор низкого и высокого давления), турбину 3 (включающую в себя турбину низкого и высокого давления), свободную (силовую) турбину 4. Для реализации предложенного способа производится контроль изменения давления за компрессором Рк и частоты вращения роторов относительно предшествующих величин.

Пример

Перед началом эксплуатации газотурбинного двигателя 1 проводят измерение его базовых (исходных) характеристик, включающее в себя определение исходного давления Рк за компрессором 2 и исходных частот вращения. В процессе эксплуатации проводится через каждый промежуток времени измерения 0,2…0,5 с, производят контроль давления Рк и частот вращения роторов, а также сравнение их величин с двумя…тремя предшествующими значениями. При снижении давления Рк за компрессором 2 на величину 1…1,5% с одновременным снижением частоты вращения роторов на 0,2…0,5% относительно двух…трех предшествующих значений при отсутствии управляющего сигнала на изменение режима работы двигателя производят формирование сигнала об изменении технического состояния двигателя и последующий останов двигателя.

Реализация изобретения позволяет предотвратить развитие разрушения газовоздушного тракта двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. Позволяет снизить затраты на восстановительный ремонт двигателей путем своевременной остановки и, тем самым, предотвращения развития разрушений в газовоздушном тракте и системах двигателя.

Способ эксплуатации газотурбинного двигателя, включающий определение в начале эксплуатации при проведении приемо-сдаточных испытаний исходных значений температуры газа за турбиной, давления газа и частоты вращения ротора и определение допустимых пороговых отклонений от исходных значений, а при эксплуатации периодическое измерение параметров температуры, давления и частоты вращения ротора двигателя, сравнивание измеряемых и исходных значений и регулирование частоты вращения ротора или его остановку в зависимости от результатов сравнивания измерений и пороговых отклонений, отличающийся тем, что давление газа измеряют за компрессором, в качестве параметра сравнения используют давление и частоту вращения ротора, измерения производят при постоянной температуре газа за турбиной через промежутки времени 0,2…0,5 с, а сравнивание измерений и определение пороговых отклонений производят, по крайней мере, по двум предшествующим и двум последующим текущим значениям параметров, а остановку двигателя производят при снижении частоты вращения ротора на 0,2…0,5% и давления за компрессором на 1,0…1,5%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно к способам исследовательских испытаний двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием по оценке совершенства процессов подготовки и сгорания топлива.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкости и цикловой подачи в многоцилиндровых дизельных двигателях. Изобретение позволяет повысить точность измерения неравномерности подачи топлива путем увеличения быстродействия отрыва плунжера от корпуса измерительного устройства за счет устранения залипания бортика плунжера к корпусу измерительного устройства.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытании жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и других энергетических установок. Стенд для испытаний энергетических установок содержит систему подачи компонентов топлива с агрегатами управления и систему подачи технологического газа, при этом на выходе энергетической установки установлен трубопровод, связанный с газгольдером, газгольдер соединен с компрессором, который в свою очередь соединен с системой баллонов высокого давления, газгольдер установлен на подвижной платформе, полость наддува газом расходной емкости с компонентом топлива соединена со входом компрессора, а выход компрессора соединен со входом газа в систему баллонов высокого давления.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к стендам для испытаний крыльчаток вентиляторов, как центробежных, так и осевых. Стенд содержит электропривод с выходным валом, на котором установлено устройство для крепления крыльчатки, пульт управления и индикации, блок управления, к которому подключены электропривод, датчик угловой скорости вращения вала и датчик силы тока электродвигателя электропривода.

Изобретение относится к вибродиагностике машин и механизмов и может использоваться для вибродиагностики машин. Cпособ диагностики машин по косвенным признакам, преимущественно по вибрации корпуса, включает измерение вибрации в информативной точке корпуса машины, восстановление функции распределения вероятности вибрации, по параметрам которой судят о наличии и уровне неисправностей и/или дефектов машины, запоминают временную реализацию вибрации, преобразуют ее в реализацию, значения которой соответствуют оптимальному для диагностики вибропараметру, восстанавливают функцию распределения вероятности мгновенных значений оптимального для диагностики параметра вибрации в текущем измерении, определяют значение выборочного квантиля параметра вибрации при заданной величине функции распределения вероятности, по которому судят о наличии и уровне неисправностей и/или дефектов машины.

Изобретение относится к области стендовой доработки летательных аппаратов. Способ испытания высокоскоростного летательного аппарата на силоизмерительной платформе под заданным углом атаки в испытательной камере, где создают разряжение, продувают испытательную камеру рабочей средой с протоком через отключенный двигатель летательного аппарата.

Изобретение относится к технике испытаний газотурбинных и турбореактивных двигателей и может быть использовано при исследовании процессов в проточной части турбомашин.

Изобретение относится к устройствам для диагностики систем топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Комплекс и реализуемый посредством него способ диагностики предназначены для быстрой, точной, экологически и пожаробезопасной бортовой диагностики на месте и в движении системы подачи бензина (СПБ) автомобильного ДВС, оснащенного системой впрыска бензина при низком давлении.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано при сертификационных испытаниях корпуса на непробиваемость при разрушении диска ротора стартера газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации.

Изобретение предназначено для использования в энергомашиностроении и может найти широкое применение при создании систем диагностики осевых турбомашин в авиации и энергомашиностроении. Техническим результатом заявленного способа является повышение надежности турбомашин. Регистрируют пульсации давления воздушного потока при помощи по меньшей мере четырех датчиков, установленных с допустимым отклонением на корпусе турбомашины в поясе осевого размера периферийной части лопаток рабочего колеса, минимум два из которых расположены вдоль продольной оси турбомашины, а минимум три - поперек последней, выделяют резонансные временные отрезки для каждого из датчиков в осциллограмме, определяют моменты прохождения лопаток под датчиками в выделенных резонансных временных отрезках, устанавливают отклонения от теоретического момента прохождения каждой из лопаток под каждым из датчиков в отсутствие колебательных процессов, по которым определяют характер колебаний, диагностируют форму резонансных колебаний путем сравнения полученных данных с эталонными формами колебаний лопаток рабочего колеса турбомашины. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области инерционных испытаний автомобиля и может использоваться для осуществления контроля технического состояния и диагностики двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий автотранспортных средств. Способ определения основных характеристик двигателя и трансмиссии автотранспортного средства, в котором суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящийся на момент инерции беговых барабанов, определяют на выбеге по изменению угловой скорости вращения ведущих колес автомобиля, установленных на беговых барабанах стенда, выступающих в роли присоединенной массы с известным моментом инерции. Суммарный момент инерции автомобиля определяют на выбеге по изменению угловой скорости вращения вывешенных ведущих колес автомобиля, используя полученную характеристику суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящегося на момент инерции беговых барабанов. Суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле определяют, используя суммарный момент инерции автомобиля и зная угловую скорость вращения вывешенных ведущих колес, тяговый момент на ведущих колесах автомобиля определяют на разгоне по изменению угловой скорости вращения вывешенных ведущих колес автомобиля, используя полученную характеристику суммарного момента инерции автомобиля, и, произведя математическую обработку измеренных и полученных параметров, определяют основные характеристики двигателя и трансмиссии автотранспортного средства. Технический результат: снижение трудоемкости и времени выполнения диагностических работ, повышение производительности труда и точности измерений характеристик двигателя и трансмиссии, расширение номенклатуры получаемых по результатам испытаний характеристик двигателя и трансмиссии.

Изобретение относится к области испытания реактивных двигателей в силоизмерительных системах горизонтальных стендов с имитацией высотных условий при прямой и реверсивной тяге. Платформа с закрепленным на ней двигателем расположена в барокамере. Устройство измерения силы тяги двигателя выполнено в виде блока силоизмерительных датчиков замера прямой и реверсивной тяги двигателя, узла контроля датчика замера прямой силы тяги двигателя и узла контроля датчика замера реверсивной силы тяги двигателя. Блок датчиков закреплен на кронштейне, жестко закрепленном внутри барокамеры. Датчики с одной стороны соединены, каждый одной стороной, между собой анкерной тягой и через кронштейн с барокамерой. С другой стороны датчик замера прямой силы тяги двигателя и датчик замера реверсивной силы тяги двигателя соединены с платформой подвижно с осевым зазором. Технический результат заключается в повышенной точности и стабильности измерений прямых и реверсивных сил тяги двигателя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к определению технического состояния авиационных газотурбинных двигателей всех типов. Способ диагностики технического состояния подшипниковых опор газотурбинного двигателя включает установку датчиков вибрации в диагностируемом сечении на корпусе двигателя, измерение вибрационных сигналов работающего двигателя с последующим преобразованием их в амплитудно-частотный спектр, выделение в этом спектре частот вращения ротора низкого давления и ротора высокого давления, анализ полученного спектра частот с последующим определением технического состояния подшипниковых опор. Диагностику работающего двигателя производят в диапазоне частот роторов высокого и низкого давления от 45 до 1000 Гц в течение отрезка времени не менее 2 минут. Дополнительно определяют максимальные и минимальные значения амплитуд гармоник роторов, разница между которыми должна составлять не менее 20%. При наличии не менее 5 колебаний амплитуд гармоник роторов, частота колебаний которых не более 1 раза в 15 секунд и равным периодом между ними, останавливают эксплуатацию двигателя. Изобретение позволяет повысить достоверность результатов при диагностике подшипников в составе газотурбинного двигателя. 4 ил.

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния машин по вибрации корпуса, и может быть использовано при эксплуатации машинных комплексов для предупреждения внезапных отказов и аварий машин в нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Способ включает измерение параметров вибрации корпуса машины и построение трендов их изменения по времени. По трендам оценивают скорости изменения вибропараметров и используют значения последних совместно со скоростями в качестве диагностических признаков машины. При построении тренда вибропараметра выделяют верхнюю и нижнюю огибающие его максимальных и минимальных значений. По огибающим определяют скорости изменения и разброс вибропараметра и последний используют в качестве диагностического признака для оценки технического состояния машины. Изобретение направлено на повышение достоверности диагностики по трендам параметров вибрации корпуса машины. 2 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при оценке технического состояния гидромашины в условиях эксплуатации. Способ диагностирования гидромашины включает периодический вывод гидромашины на испытательный режим с непрерывным изменением угловой скорости вращения вала, например, выключением привода гидромашины. Измерение на этом режиме по крайней мере двух значений одной из характеристик работы гидромашины при заранее заданных числах оборотов вала в единицу времени. Вычисление по этим значениям диагностического параметра и сравнение его с эталонным. Дополнительно измеряют время между моментами достижения заранее заданных чисел оборотов вала в единицу времени и используют это значение для оценки механических потерь. Изобретение направлено на повышение информативности диагностирования технического состояния гидромашины и может быть использовано при оценке технического состояния гидромашины в условиях эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в двигателестроении и в автомобильной промышленности. Техническим результатом является повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда. Стенд для испытания устройств активации процесса горения в ДВС содержит двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку, к ДВС при помощи коленчатого вала присоединен электрогенератор, электрические выходы которого проводами соединены с нагрузкой, при этом применена нагрузка электрического типа, выполненная с возможностью изменения потребляемой мощности, например реостат, к входу нагрузки присоединен ваттметр, а в топливной системе и/или системе подачи воздуха установлено средство активации процесса горения в ДВС. В качестве средства активации процесса горения в ДВС, установленного в топливной системе, могут быть применены: активатор топлива, магнитный активатор топлива, электрический активатор топлива, электромагнитный активатор топлива, в воздушной системе может быть применен озонатор воздуха. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в двигателестроении и в автомобильной промышленности. Техническим результатом является повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда. Стенд для испытания устройств, обеспечивающих активацию процесса горения в ДВС, содержит двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку, к ДВС при помощи коленчатого вала присоединен электрогенератор, электрические выход которого проводами соединены с нагрузкой, при этом применена нагрузка электрического типа, выполненная с возможностью изменения потребляемой мощности, например реостат, к входу нагрузки присоединен ваттметр, а в топливной системой и/или системе подачи воздуха установлено средство активации процесса горения в ДВС. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх