Способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока газотурбинного двигателя

Авторы патента:

Пермяков Алексей Иванович (RU)

Мандрыгин Сергей Эдуардович (RU)

Викулов Денис Владиславович (RU)

Гладышев Михаил Владимирович (RU)

Муринов Григорий Николаевич (RU)

G01M15/14 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

Владельцы патента RU 2641182:

Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке и эксплуатации всех типов газотурбинных двигателей (ГТД), к способам доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока, к проведению инженерных и сертификационных испытаний ГТД, к верификации расчетных моделей узлов двигателей. В данном способе дополнительно применяют систему отслеживания смещения ГТД, применяют систему отслеживания отклонения фактической позиции ПР от заданной, измеряют в режиме реального времени фактическое смещение ГТД, отклонение фактической позиции ПР от заданной, затем вычисляют фактическое положение измерительного элемента относительно ГТД, сравнивают вычисленное фактическое значение с позицией ПР в соответствии с управляющей программой, передают в ПР необходимое значение коррекции для перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно ГТД. Кроме того, дополнительно применяют систему отслеживания деформации гребенки, измеряют фактическую деформацию гребенки в режиме реального времени и сравнивают фактическую позицию измерительного элемента, с учетом измеренной фактической деформации гребенки, с заданной. Кроме того, дополнительно после перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно ГТД повторно оценивают отклонение фактической позиции измерительного элемента от заданной и в случае необходимости повторно корректируют положение ПР. Технический результат изобретения – обеспечение доставки измерительного элемента в заданную позицию относительно ГТД в режиме реального времени. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известен способ измерения параметров потока на выходе из сопла ГТД (Заявка №95101345/06, МПК G01M 15/00, публ. 20.11.1996 г.). Доставка измерительного элемента, закрепленного на гребенке, в заданную позицию осуществляется с помощью подвижного пилона, перемещаемого вдоль самого себя в одну сторону и в другую сторону от центра сопла, на расстояние, равное полушагу между датчиками гребенки.

Недостатком известного способа является невозможность доставки измерительного элемента в диапазон точек, покрывающих весь объем потока, отсутствие контроля доставки измерительного элемента в заданную позицию относительно среза сопла ГТД.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и выбранным за прототип является способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока, разработанный группой компаний SAFRAN совместно с ее партнерами. Презентация данного способа представлена на сайте http://mermose.onera.fr/en от 10.06.2014.

Для реализации способа используют промышленный робот (ПР) и гребенку с измерительным элементом, закрепляемую на конечном элементе ПР - фланце.

При осуществлении известного способа измерения гребенку с измерительным элементом закрепляют на фланце ПР, позиционируют гребенку по заданным позициям управляющей программы, осуществляют измерения и анализ пробы газового потока за срезом сопла ГТД.

Недостатком прототипа является отсутствие контроля доставки измерительного элемента в заданную позицию относительно среза сопла ГТД.

На точность доставки измерительного элемента в заданную позицию влияют следующие составляющие: низкая абсолютная точность ПР, отклонение фактической позиции ПР от заданной, под влиянием газового потока ГТД на гребенку, закрепленную на фланце ПР, деформация гребенки и смещение ГТД под воздействием силы и температуры газового потока. На практике отклонения ПР под нагрузкой от газового потока могут составлять до 10 мм, деформации гребенки - 10 мм, смещение ГТД - 10 мм. Величины отклонений зависят от многих параметров, в том числе тяги двигателя, скорости, температуры и давления газового потока, конструкции гребенки и ее ориентации в газовом потоке, модели ПР, конфигурации ПР в заданной позиции и пр.

Технической задачей заявляемого изобретения является обеспечение доставки измерительного элемента в заданную позицию, в широком диапазоне точек, в режиме реального времени.

Технический результат достигается тем, что в способе доставки измерительного элемента в заданную позицию, заключающемся в том, что на фланце ПР закрепляют гребенку с измерительным элементом, позиционируют гребенку по заданным позициям управляющей программы ПР, осуществляют измерения и анализ пробы газового потока ГТД, согласно изобретению в процессе позиционирования измерительного элемента в заданной позиции управляющей программы ПР дополнительно применяют систему отслеживания смещения ГТД, применяют систему отслеживания отклонения фактической позиции ПР от заданной, измеряют в режиме реального времени фактическое смещение ГТД, отклонение фактической позиции ПР от заданной, затем вычисляют фактическое положение измерительного элемента относительно ГТД, сравнивают вычисленное фактическое значение с позицией ПР в соответствии с управляющей программой, передают в ПР необходимое значение коррекции для перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно ГТД.

Кроме того, согласно изобретению в процессе позиционирования измерительного элемента в заданной позиции управляющей программы промышленного робота дополнительно применяют систему отслеживания деформации гребенки, измеряют фактическую деформацию гребенки в режиме реального времени и сравнивают фактическую позицию измерительного элемента, с учетом измеренной фактической деформации гребенки, с заданной.

Кроме того, согласно изобретению дополнительно после перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно газотурбинного двигателя повторно оценивают отклонение фактической позиции измерительного элемента от заданной и в случае необходимости корректируют положение промышленного робота.

В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, позиционирование измерительного элемента относительно ГТД, производится в режиме реального времени с точностью используемых систем слежения. Полученная точность позиционирования измерительного элемента относительно ГТД расширяет сферу применения роботизированного комплекса и позволяет проводить не только инженерные и сертификационные испытания ГТД, но и испытания, необходимые для доводки узлов элементов двигателя. Кроме того, полученные данные параметров газового потока, измеренные в заданных позициях, позволяют осуществлять верификацию расчетных моделей узлов двигателей.

Использование системы отслеживания смещения ГТД и системы отслеживания отклонения фактической позиции ПР от заданной позволяет выявить и скомпенсировать смещение двигателя под воздействием силы и температуры газового потока, повысить абсолютную точность ПР, компенсировать отклонение фактической позиции ПР от заданной, вызванное влиянием газового потока ГТД на гребенку, закрепленную на фланце ПР, в режиме реального времени.

Использование системы отслеживания деформации гребенки позволяет выявить и скомпенсировать деформацию гребенки под воздействием силы и температуры газового потока в режиме реального времени.

Повторная оценка отклонения фактической позиции измерительного элемента от заданной и корректировка положения промышленного робота, в случае необходимости, позволяют убедиться в доставке измерительного элемента в заданную позицию.

Для повышения абсолютной точности ПР, выявления отклонения фактической позиции ПР от заданной, под влиянием газового потока двигателя на гребенку, закрепленную на фланце ПР, выявления деформации гребенки и смещения ГТД под воздействием силы и температуры газового потока могут использоваться системы слежения, позволяющие вычислять положение объектов в пространстве в шести степенях свободы. Такими системами могут являться системы оптического зрения, лазерные системы, системы внутрицехового позиционирования, оптоволоконные датчики и любые другие системы с функцией вывода информации об отслеживаемом объекте в шести степенях свободы.

В зависимости от типа системы слежения, объектами отслеживания могут являться метки, светодиоды, сферические отражатели, инфракрасные датчики и пр. При проведении испытаний объекты отслеживания крепятся на гребенке с измерительным элементом, ПР, а также на ГТД.

На гребенке могут быть размещены измерительные элементы, позволяющие измерять следующие параметры: давление, температуру, вектор скорости, акустические характеристики газового потока и пр., а также пробоотборники для отбора газовой пробы на химический анализ и определение эмиссионных характеристик.

Благодаря обширной рабочей зоне ПР и наличию систем, обеспечивающих доставку измерительного элемента в заданную позицию, относительно ГТД, настоящий способ измерения параметров газового потока может быть применен для проведения испытаний всех типов ГТД, для проведения испытаний наземных ГТУ и на установках для испытаний узлов двигателей.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока газотурбинного двигателя.

Способ реализуется следующим образом: на фланце ПР 1 закрепляют гребенку 2 с измерительным элементом 3, позиционируют гребенку 2 по заданным позициям управляющей программы ПР 1, в процессе позиционирования применяют систему отслеживания смещения 5 ГТД 4, систему отслеживания отклонения фактической позиции 6 ПР 1 от заданной, систему отслеживания деформации 7 гребенки 2, измеряют в режиме реального времени фактическое смещение ГТД 4, отклонение фактической позиции ПР 1 от заданной, фактическую деформацию гребенки 2, затем вычисляют фактическое положение измерительного элемента 3 относительно ГТД 4 с помощью системы 8, сравнивают вычисленное фактическое значение с позицией ПР 1 в соответствии с управляющей программой, передают в ПР 1 необходимое значение коррекции для перемещения измерительного элемента 2 в заданную позицию относительно ГТД 4, после перемещения измерительного элемента 3 в заданную позицию относительно ГТД 4 повторно оценивают отклонение фактической позиции измерительного элемента 3 от заданной и, в случае необходимости, повторно корректируют положение ПР 1. После прихода измерительного элемента 3 в заданную позицию измерительная аппаратура 9 осуществляет измерения и анализ пробы газового потока.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, заявляемого изобретения позволяет обеспечить контроль и доставку измерительного элемента в заданную позицию, относительно ГТД, в режиме реального времени.

1. Способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что на фланце промышленного робота закрепляют гребенку с измерительным элементом, позиционируют гребенку по заданным позициям управляющей программы промышленного робота, осуществляют измерения и анализ пробы газового потока газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что в процессе позиционирования измерительного элемента в заданную позицию управляющей программы промышленного робота дополнительно применяют систему отслеживания смещения газотурбинного двигателя, применяют систему отслеживания отклонения фактической позиции промышленного робота от заданной, измеряют в режиме реального времени фактическое смещение газотурбинного двигателя, отклонение фактической позиции промышленного робота от заданной, затем вычисляют фактическое положение измерительного элемента относительно газотурбинного двигателя, сравнивают вычисленное фактическое значение с позицией промышленного робота в соответствии с управляющей программой, передают в промышленный робот необходимое значение коррекции для перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно газотурбинного двигателя.

2. Способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока по п. 1, отличающийся тем, что в процессе позиционирования измерительного элемента в заданной позиции управляющей программы промышленного робота дополнительно применяют систему отслеживания деформации гребенки, измеряют фактическую деформацию гребенки в режиме реального времени и сравнивают фактическую позицию измерительного элемента, с учетом измеренной фактической деформации гребенки, с заданной.

3. Способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно после перемещения измерительного элемента в заданную позицию относительно газотурбинного двигателя повторно оценивают отклонение фактической позиции измерительного элемента от заданной и в случае необходимости корректируют положение промышленного робота.

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке, диагностике и эксплуатации реактивных двигателей, а конкретно к способам диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам потока.

Автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок // 2640667

Изобретение относится к стендовым испытаниям узлов транспортных средств. Предложена автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок, в которой устройство имитации колеса содержит блок модели привода, который в реальном автомобиле связывает вал испытываемого силового агрегата энергоустановки с колесами, и интегрирующее звено, постоянная времени которого равна моменту инерции имитируемого колеса и коэффициент усиления равен радиусу имитируемого колеса.

Способ определения режимов работы газотурбинного двигателя, на которых осевая сила, действующая на радиально-упорный подшипник, принимает минимальные и максимальное значения // 2640463

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение при стендовых испытаниях и в эксплуатации газотурбинных двигателей, а также для создания систем диагностики.

Стенд для "холодной" обкатки турбокомпрессоров энергетических установок // 2640460

Стенд для «холодной» обкатки турбокомпрессоров энергетических установок включает источник подачи газа, напорный и выпускной воздуховоды, соединенные с рабочей камерой турбины, датчик частоты вращения и цифровой указатель оборотов, блок управления источником подачи газа.

Способ испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к электромагнитному полю // 2640376

Изобретение относится к электрическим испытаниям транспортных средств. В способе испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к внешнему электромагнитному полю испытываемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают воздействию внешнего излучения с заданными параметрами.

Универсальная модульная портальная силовая рама для статических и циклических стендовых испытаний деталей и корпусов турбомашин // 2639451

Изобретение относится к области стендовых испытаний деталей и корпусов турбомашин, в частности авиационного двигателестроения, а именно к конструкции стендовых силовых рам для статических и циклических испытаний.

Способ диагностики датчика влажности с использованием нагревателя очистки от конденсата // 2638222

Изобретение относится к области управления работой двигателя внутреннего сгорания, в частности к диагностике неисправности датчиков влажности. Способ диагностики для емкостного датчика влажности, содержащего нагреватель и элемент считывания емкости, который по отдельности идентифицирует ухудшение характеристик нагревателя, элемента считывания температуры или элемента считывания емкости.

Способ, способ для транспортного средства и система транспортного средства // 2637274

Предложены способы и системы диагностирования каждого из множества компонентов системы охлаждения двигателя, включающих в себя различные клапаны и заслонки решетки радиатора.

Способ испытания гидромеханической части электронно-гидромеханической системы автоматического управления вспомогательного газотурбинного двигателя // 2637272

Способ испытания заключается в задании режима работы гидромеханической части (ГМЧ) САУ ВГТД, измерении расхода топлива, формировании по нему с помощью модели турбокомпрессора частоты вращения рессоры всережимного регулятора, формировании с помощью модели электронного регулятора выходного сигнала канала регулирования по частоте вращения, задании с помощью модели приводного компрессора нагрузки на электрогидравлическом исполнительном механизме и/или на имитаторе гидроцилиндра, формировании выходного сигнала канала регулирования электронного регулятора по направляющему аппарату, задании нагрузки на ГМЧ, воспроизведении ее с помощью загрузочного устройства, дополнительной корректировки выходных сигналов моделей канала регулирования электронного регулятора по регулируемому параметру и по углу поворота направляющего аппарата до достижения ими заданных значений.

Система обнаружения пропуска зажигания для двигателя внутреннего сгорания // 2636283

Настоящее изобретение относится к системе обнаружения пропуска зажигания, используемой в двигателе внутреннего сгорания. Система обнаружения пропуска зажигания для двигателя включает в себя датчик угла поворота коленчатого вала, блок обнаружения пропуска зажигания, блок получения и блок коррекции.

Способ подготовки стенда к испытаниям авиационного двигателя для определения достаточности запасов газодинамической устойчивости // 2641187

Изобретение относится к области испытаний авиационных двигателей, в частности к созданию на стендах условий для подготовки испытаний авиационного двигателя по оценке достаточности запасов газодинамической устойчивости. При испытании двигателя обеспечивают дозвуковое течение потока в незатененной области интерцептора, для чего определяют оптимальное расстояние от интерцептора до входного сечения двигателя последовательной установкой интерцептора от входного сечения двигателя на расстояние от 2 до 4 диаметров подводящего коллектора. При последовательной установке измеряют значение комплексного показателя неравномерности W, определяют достижение границы преждевременного помпажа путем обнаружения границы появления сверхзвукового течения потока в незатененной области интерцептора и определяют расстояние между интерцептором и входным сечением двигателя, обеспечивающее возможность измерения реального значения комплексного показателя неравномерности W. Достигается улучшение определения точности (достоверности) значений показателя достаточности запаса газодинамической устойчивости авиационного двигателя. 4 ил.

Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации // 2641780

Изобретение относится к системе судового энергетического оборудования, в частности к способам анализа отработавших газов. Технический результат заключается в возможности определения оптимального режима нагрузки дизеля и контроля процесса горения топлива на основе полученных параметров, а именно размеров твердых частиц отработавших газов дизеля. Предложенный способ обеспечивает контроль процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле с помощью анализа пробы отработавших газов в коллекторе отработавших газов судового дизеля. Получают параметры твердых частиц в отработавших газах дизеля на различных режимах эксплуатации и принимают решения по оценке технического состояния дизеля. Предложенный способ может быть применен при эксплуатации судна. Использование предлагаемого изобретения позволяет контролировать техническое состояние в зависимости от абразивного износа дизеля в эксплуатации на тяжелом топливе, в результате повышаются технико-экономические и экологические показатели судовой дизельной установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Неагрессивный контроль датчика отработавших газов // 2642952

Изобретение относится к датчику отработавших газов в моторном транспортном средстве. Предложен способ для контроля датчика отработавших газов, присоединенного на выпуске двигателя. В одном из вариантов осуществления способ содержит указание ухудшения характеристик датчика отработавших газов на основе временной задержки и линейного отрезка каждого замера из набора реакций датчика отработавших газов, собранных во время входа в или выхода из перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Таким образом, датчик отработавших газов может контролироваться с использованием надежных параметров неагрессивным образом. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Устройство для измерения акустического сигнала от деталей турбомашины // 2642963

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности к устройствам диагностики технического состояния подшипниковых опор авиационных газотурбинных двигателей. Устройство для измерения акустического сигнала от деталей турбомашины содержит трубчатый полый корпус, установленный в газовоздушном тракте турбомашины, микрофон, установленный в трубчатом полом корпусе и зафиксированный от смещения относительно продольной оси последнего. Причём со стороны измерительной части микрофона канал трубчатого полого корпуса перекрывает торцевая перфорированная крышка, жестко закрепленная относительно последнего. При этом между микрофоном и торцевой перфорированной крышкой образована полость, заполненная звукопоглощающим материалом. Кроме того, трубчатый полый корпус соединен с наружным корпусом турбомашины посредством фиксирующего элемента. Изобретение позволяет повысить амплитуду полезного акустического сигнала, а также позволяет исключить изменение его параметров за счет установки устройства непосредственно вблизи от объекта диагностирования, что приводит к улучшению качество сигнала. 1 ил.

Способ эксплуатации двигателя с датчиком влажности // 2643406

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности. В одном из вариантов осуществляют контроль за изменениями датчика давления и влажности с одновременным направлением газов в воздухозаборник двигателя ниже по потоку от датчика влажности и выше по потоку от компрессора, в случае, если контролируемые изменения датчика давления и влажности меньше соответствующих пороговых значений, осуществляют интрузивное регулирование давления в воздухозаборнике и выполняют индикацию ухудшения работы датчика влажности, когда показания влажности изменяются на величину, которая меньше первого порогового значения, а давление на датчике изменяется на величину, которая больше второго порогового значения. Техническим результатом является повышение точности показаний датчика влажности. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ управления двигателем (варианты) // 2644219

Изобретение относится к двигателям транспортных средств. В способе управления двигателем определяют, образовался ли лед во впускном коллекторе или корпусе дросселя двигателя, в ответ на рабочие параметры двигателя. Затем глушат двигатель в ответ на действие водителя. Определяют, растопился ли лед после глушения двигателя. Определяют, рассеялся ли растопленный лед. Активируют диагностику пропусков зажигания в двигателе после запуска двигателя в ответ на определение о рассеянном растопленном льде. Кроме наличия льда, определяют также его количество. Повышается точность диагностики пропусков зажигания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ диагностики технического состояния роторного оборудования // 2644646

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторного оборудования, и может быть использовано при определении дефектных узлов и деталей, оценке долговечности оборудования. Для реализации способа на роторное оборудование устанавливаются датчики вибрации в ключевых точках оборудования, которыми могут быть: подшипниковые узлы, корпус оборудования, точки крепления оборудования к фундаменту и другие. Далее устанавливаются тензометрические датчики в ключевых точках оборудования. Информация с датчиков вибрации обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра вибрации. Информация с тензометрических датчиков обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра по нагрузкам. Анализ данных частотного спектра тензометрических датчиков в совокупности с данными частотного спектра датчиков вибрации дает более полную диагностирующую информативность, и это позволяет с большей достоверностью определять техническое состояние оборудования и дефекты узлов. Изобретение направлено на повышение достоверности диагностики технического состояния роторного оборудования.

Способ испытания авиационного турбореактивного двигателя // 2645066

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний турбореактивных двигателей (ТРД). Способ испытания ТРД включает подогрев и наддув воздуха на входе в двигатель. Для двигателя, содержащего топливно-масляный теплообменник, предварительно создают математическую модель двигателя, корректируют ее по результатам испытаний репрезентативного количества от трех до пяти двигателей, по математической модели определяют расход топлива, подаваемого в теплообменник на заданном режиме при заданных условиях полета, а при испытании двигателя с наддувом и подогревом воздуха на входе в двигатель обеспечивают дополнительную подачу топлива в топливно-масляный теплообменник с расходом, соответствующим имитируемым полетным условиям. Технический результат – обеспечение оптимальных значений температуры и расхода масла при проведении испытаний и повышение достоверности их результатов. 1ил.

Способ определения содержания частиц сажи в выхлопной струе авиационного газотурбинного двигателя в полёте // 2645173

Изобретение относится к способу определения частиц сажи в выхлопной струе газотурбинного двигателя (ГТД) в полете. Для осуществления способа измеряют в полете ток нейтрализации с электростатических разрядников самолета электрических зарядов, генерируемых частицами сажи в выхлопной струе газа ГТД, определяют расход газа через сопло двигателя, измеряют значение электризации аэрозолей атмосферы за счет соприкосновения их с поверхностями самолета, определяют среднее значение плотности электрического заряда струи газа на всех режимах полета, определяют содержание частиц сажи в струе по градуированным зависимостям «чисел дымности» от среднего значения плотности электрического заряда и влияния аэрозолей атмосферы. Обеспечивается повышение эффективности определения содержания частиц сажи в выхлопной струе газа ГТД при различных метеорологических условиях. 2 ил., 1 пр.

Система обнаружения дефектов на объекте // 2645443

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.