способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации
Классы МПК: | G01M15/14 испытание газотурбинных или реактивных установок |
Автор(ы): | Куприк Виктор Викторович (RU), Марчуков Евгений Ювенальевич (RU), Орлов Олег Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-10-11 публикация патента:
27.02.2013 |
Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, к контролю технического состояния во время их эксплуатации для принятия решений по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В известном способе контроля технического состояния в качестве параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, выбирают: температуру воздуха на входе в двигатель - Токр, барометрическое давление - Рокр, полная температура газа за турбиной низкого давления - Т4 * полное давление воздуха за компрессором высокого давления - Рк, частоты вращения роторов (n1) низкого и (n2) высокого давлений, в качестве исходных используют зависимости Т4 * исх.прив=f(n1прив), Рк * исх.прив=f(n1прив) и Т4 * исх.изм=f(n2изм), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам, приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения Т4 * .прив, Т4. * изм и Рк * прив, измеряемые от исходных параметров, устанавливают расчетно-статистическим методом, при этом при выходе за границы предельно допустимых значений параметров по меньшей мере одной из зависимостей, прекращают эксплуатацию двигателя и проводят его диагностику и обслуживание, причем при выходе за предельные значения параметра Т4 * .прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра Т4 * .изм проводят мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра Рк * исх.прив осуществляют промывку проточной части компрессора. Технический результат - возможность выявить узлы газотурбинного двигателя, ухудшение технического состояния которых в процессе эксплуатации приводит к снижению мощности и кпд, выработка своевременных мероприятий по регламентированному обслуживанию этих узлов. 3 ил.
Формула изобретения
Способ контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации, включающий измерение параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, фиксирование исходных значений параметров в начале эксплуатации, измерение текущих значений параметров во время эксплуатации и определение технического состояния и сроков мероприятий регламентированного обслуживания по предельному отклонению при сравнении измеренных текущих параметров двигателя от исходных значений, отличающийся тем, что в качестве параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, выбирают: температуру воздуха на входе в двигатель - Токр, барометрическое давление - Р окр, полную температуру газа за турбиной низкого давления - Т4 *, полное давление воздуха за компрессором высокого давления - Рк *, частоты вращения роторов (n1 ) низкого и (n2) высокого давлений, в качестве исходных используют зависимости Т4 * исх.прив=f(n1исх.прив), Рк * исх.прив=f(n1исх.прив) и T4 * исх.изм=f(n2исх.изм), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам, приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения Т4 * прив, Т4 * изм и Рк * прив, измеряемых от исходных параметров, устанавливают расчетно-статистическим методом, при этом при выходе за границы предельно допустимых значений параметров, по меньшей мере, одной из зависимостей прекращают эксплуатацию двигателя и проводят его диагностику и обслуживание, причем при выходе за предельные значения параметра T4 * прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра Т4 * изм проводят мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра Рк * исх.прив осуществляют промывку проточной части компрессора,
где Т4 * исх.прив - полная температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;
Рк * исх.прив - полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям;
Т4 * исх.изм - полная измеренная температура газа за турбиной низкого давления;
Т4 * доп.прив - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Т4 * доп.изм - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления измеренная, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Рк * доп.прив - предельно допустимое, полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Т4 * прив=Т4 * исх.прив-Т4 * доп.прив - отклонения от стандартных параметров;
Т4 * изм=Т4 * исх.изм-Т4 * доп.изм - отклонения от измеренных параметров;
Рк * прив=Рк * исх.прив-Рк * доп.прив - отклонения от стандартных параметров;
n1исх.прив - частота вращения ротора турбины низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;
n2исх.изм - частота вращения ротора турбины высокого давления, измеренная.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, к контролю технического состояния во время их эксплуатации для принятия решений по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ эксплуатации двухконтурного турбореактивного двигателя по его техническому состоянию, предусматривающий измерение параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, фиксирование исходных значений параметров в начале эксплуатации, измерение текущих значений параметров во время эксплуатации и определение технического состояния и сроков мероприятий регламентированного обслуживания по предельному отклонению при сравнении измеренных текущих параметров двигателя от исходных значений.
/RU 2168163 С1, МПК G01M 15/00, опубл. 27.05.2001 г./
Недостатком известного способа является то, что он дает обобщенную оценку изменений, происходящих в узлах двигателя, и не выявляет конкретную причину или узел, который стал причиной ухудшения технического состояния двигателя.
Задачей изобретения является разработка метода контроля и установления причин ухудшения технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя.
Ожидаемый технический результат - возможность выявить узлы газотурбинного двигателя, ухудшение технического состояния которых в процессе эксплуатации приводит к снижению тяги или мощности и кпд, выработка своевременных мероприятий по регламентированному обслуживанию этих узлов.
Технический результат достигается тем, что в известном способе контроля технического состояния и обслуживания двухроторного газотурбинного двигателя при его эксплуатации, предусматривающем измерение параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, фиксирование исходных значений параметров в начале эксплуатации, измерение текущих значений параметров во время эксплуатации и определение технического состояния и сроков мероприятий регламентированного обслуживания по предельному отклонению при сравнении измеренных текущих параметров двигателя от исходных значений в качестве параметров, характеризующих среду и условия работы двигателя, выбирают: температуру воздуха на входе в двигатель - Токр , барометрическое давление - Рокр, полная температура газа за турбиной низкого давления - Т4 *, полное давление воздуха за компрессором высокого давления - Рк *, частоты вращения роторов (n1) низкого и (n2) высокого давлений, в качестве исходных используют зависимости T4 * исх.прив=f(n1прив), Рк * исх.прив=f(n1прив) и Т4 * исх.изм=f(n2изм), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения Т4 * .прив, Т4.* изм и Рк * прив, измеряемых от исходных параметров, устанавливают расчетно-статистическим методом, при этом при выходе за границы предельно допустимых значений параметров по меньшей мере одной из зависимостей прекращают эксплуатацию двигателя и проводят его диагностику и обслуживание, причем при выходе за предельные значения параметра Т4 * .прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра Т4 * .изм осуществляют мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра Рк * исх.прив осуществляют промывку проточной части компрессора, где:
Т4 * исх.прив - полная температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;
Рк * исх.прив - полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям;
Т4 * исх.изм - полная измеренная температура газа за турбиной низкого давления;
Т* 4доп.прив - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Т* 4доп.изм - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления измеренная, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Рк * доп.прив - предельно допустимое, полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Т4 * .прив,=Т4 * исх.прив-Т* 4доп.прив - отклонения от стандартных параметров;
Т4 * .изм=Т4 * исх.изм-Т* 4доп.изм - отклонения от измеренных параметров;
Рк * прив=Рк * исх.прив-Рк * доп.прив - отклонения от стандартных параметров;
n1 исх.прив - частота вращения ротора турбины низкого давления приведенная к стандартным атмосферным условиям;
n2 исх.изм - частота вращения ротора турбины высокого давления измеренная.
Способ реализуют следующим образом.
По значениям измеренных в начале эксплуатации ГТД параметрам (Рокр, Т окр, Т4 *, n1, n2, Р*к ) на нескольких режимах по частотам вращения роторов, приведенным к стандартным атмосферным условиям, строят исходные зависимости: T4 * исх.прив=f(n1прив); Рк * исх.прив=f(n1прив); и Т4 * исх.изм=f(n2изм).
На фиг.1 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости T4 * исх.прив=f(n1прив),
На фиг.2 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости Т4 * исх.изм=f(n2изм),
На фиг.3 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости Рк * исх.прив=f(n1прив),
Расчетно-экспериментальным методом на основе статистических данных по результатам эксплуатации определяют предельно допустимые значения приведенных параметров в виде зависимостей Т* 4доп.прив=f(n1прив); Т* 4доп.изм=f(n2изм); и Рк * доп.прив=f(n1прив), и наносят на фиг.1-3, см. линия 2 при тех же режимах по частоте вращения роторов.
При периодическом контроле в процессе эксплуатации двигателя измеряют указанные параметры при фактической частоте вращения и их значения проставляют на графиках - см. точка 3.
Пример
При эксплуатации на частоте вращения n2изм=12100 об/мин и n1прив=8900 об/мин проводят анализ положения точки 3 на каждой зависимости. На фиг.3 точка 3 выходит за предельно допустимые значения по параметру Рк * прив=f(n1прив). Следовательно, эксплуатация должна быть прекращена и проведено регламентное техническое обслуживание - промывка проточной части двигателя.
На фиг.1 и 2 точка 3 не выходят за предельно допустимые значения, но находится на их границе. Это свидетельствует о необходимости провести в ближайшее время регламентное техническое обслуживание и осмотр состояния элементов проточной части двигателя.
Изобретение позволяет определить узел газотурбинного двигателя, приведший к ухудшению его термогазодинамических характеристик, и принять решение о дальнейшей эксплуатации, а также определить узел, на который следует обратить внимание при осмотре и ремонте газотурбинного двигателя.
Класс G01M15/14 испытание газотурбинных или реактивных установок