СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к способам контроля технического состояния газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано для диагностики газодинамической устойчивости (ГДУ) этих двигателей. В процессе эксплуатации ГТД происходит эрозионный износ элементов проточной части их компрессоров и, как следствие этого снижение запасов ГДУ.

Известен способ диагностики запасов ГДУ вертолетных ГТД (1), основанный на определении степени износа элементов проточной части компрессора ГТД (прототип), заключающийся в замере длины хорд рабочих лопаток одной из ступеней компрессора и сравнении полученного значения длины хорды с допустимым. В случае превышения допустимого изменения длины хорды лопаток рабочего колеса компрессора ГТД подлежит досрочному съему с летательного аппарата (ЛА) из-за недопустимого снижения запасов ГДУ.

Его недостатком является низкая диагностическая способность, обусловленная влиянием дисперсного и минералогического составов пыли, попадающей в ГТД при работе ЛА в условиях реальной эксплуатации с грунтовых площадок, на характер и степень износа элементов проточной части компрессора.

Цель изобретения - повышение точности диагностики ГДУ ГТД.

Это достигается тем, что согласно предложенному способу диагностики компрессора ГТД путем определения степени износа элементов проточной части компрессора дополнительно на контрольном режиме работы ГТД n_{тк.прив}=const измеряют температуру воздуха перед компрессором и за ним, определяют приведенную к стандартным атмосферным условиям (САУ) величину подогрева воздуха в компрессоре, определяют приведенное значение относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре в процессе эксплуатации, по нему определяют критическое по ГДУ значение степени износа элементов проточной части компрессора и по отношению степеней износа судят о запасе устойчивости компрессора ГТД.

На фиг. 1 представлен один из возможных вариантов оборудования, позволяющего измерить температуры воздуха перед и за компрессором и вычислять фактическую приведенную величину относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре.

На фиг. 2 - диаграмма взаимозависимости параметров: степени износа, относительного изменения приведенной величины подогрева воздуха в компрессоре, запасов ГДУ.

Диагностика конкретного экземпляра ГТД согласно предложенному способу осуществляется следующим образом.

Используя специальное измерительное приспособление, определяют фактическую степень износа элементов проточной части компрессора ГТД (Δb_{ср.факт}). Затем запускают двигатель и выводят его на установившийся режим работы. Контроль осуществляется на постоянной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора (n_{тк.прин}=const). При этом (фиг. 1) сигналы от датчиков 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, в котором вычисляется фактическое приведенное значение относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре

где
ΔT*пр.факт

= T*пр.вых-T*пр.вх - фактическая приведенная величина подогрева воздуха в компрессоре, равная разности приведенных температур на входе и выходе из компрессора;
ΔT*пр.нов - приведенная величина подогрева воздуха в компрессоре нового ГТД.

Полученное значение фактического приведенного относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре отображается на указателе 4 (фиг. 1). На диаграмме (фиг. 2) по вычисленным значениям Δb_{ср.факт} и ΔT*пр.факт

строится точка A, характеризующая техническое состояние двигателя по запасам ГДУ. Величина δb_ср = Δb_ср.кр-Δb_{ср.факт} характеризуется фактические запасы ГДУ испытываемого двигателя, которые определяются исходя из выражения

где
ΔK_умinдоп - минимально допустимые запасы ГДУ ГТД для вычисленного фактического значения приведенного относительного изменения величины подогрева в компрессоре;
ΔK_уi - запасы ГДУ для вычисленного фактического значения приведенного относительного изменения величины подогрева в компрессоре на ближайшей к точке A линии постоянного запаса ГДУ;
Δb_ср.кр - максимально допустимая по запасам ГДУ степень износа элементов проточной части компрессора;
Δb_{ср.факт} - измеренная фактическая степень износа элементов проточной части компрессора;
Δb_ср.i - степень износа проточной части компрессора для вычисленной фактической величины относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре на ближайшей к точке A линии постоянного запаса ГДУ.

Описанный способ позволяет оценивать реальные запасы газодинамической устойчивости и повысить таким образом достоверность контроля ГДУ в эксплуатации, исключить случаи неоправданного досрочного съема и увеличить межремонтную наработку ГТД.

Исследования, проведенные войсковой частью 22737-Д, показывают реальность предлагаемого способа диагностики ГДУ ГТД в эксплуатации.

Использование: в способах контроля технического состояния газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: дополнительно на контрольном режиме работы ГТД n_{пк.прив.}= сonst измеряют температуру воздуха перед компрессором и за ним. Определяют приведенную к стандартным атмосферным условиям величину подогрева воздуха в компрессоре. Определяют приведенное значение относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре в процессе экспуатации. По нему определяют критическое по ГДУ значение степени износа элементов проточной части компрессора и по соотоншению степеней износа судят о запасе устойчивости компрессора ГТД. 2 ил.

Способ диагностики компрессора газотурбинного двигателя путем определения степени износа элементов проточной части компрессора газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что дополнительно на контрольном режиме работы газотурбинного двигателя n_{тк.прив} = const измеряют температуру воздуха перед компрессором и за ним, определяют приведенную к стандартным атмосферным условиям величину подогрева воздуха в компрессоре, определяют приведенное значение относительного изменения величины подогрева воздуха в компрессоре в процессе эксплуатации, по нему определяют критическое по ГДУ значение степени износа элементов проточной части компрессора и по соотношению степеней износа судят о запасе устойчивости компрессора газотурбинного двигателя.