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, 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} измеряют давление воздуха перед компрессором и за ним, определяют степень повышения давления воздуха в компрессоре, определяют значение относительного изменения степени повышения давления 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 ГТД.

На фиг. 1 представлен один из возможных вариантов оборудования, позволяющего измерить давление на входе из компрессора и вычислить фактическую величину относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре.

На фиг. 2 - диаграмма взаимозависимости параметров: степени износа, относительного изменения степени повышения давления 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.прив}=const). При этом (фиг. 1) сигналы от датчика 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, в котором вычисляется фактическая величина относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре

где
P*вх

и P*вых- давление воздуха соответственно на входе и выходе из компрессора;
π*к.нов- степень повышения давления воздуха в компрессоре нового ГТД. Полученное значение фактического относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре отображается на указателе 4 (фиг. 1). На диаграмме (фиг. 2) по вычисленным значениям Δb_{ср.факт}и Δπ*к.факт. строится точка A, характеризующая техническое состояние двигателя по запасу ГДУ. Величина δb_ср=Δb_ср.кр-Δb_{ср.факт.} характеризует фактические запасы ГДУ испытываемого двигателя, которые определяются исходя из выражения

где
ΔК_уminдоп- минимально допустимые запасы ГДУ ГТД для вычисленной фактической величины относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре;
ΔК_уi- запасы ГДУ для вычисленной фактической величины относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре на ближайшей 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 в войсковой части 22737-Д, показывают реальность предлагаемого способа диагностики ГДУ ГТД в эксплуатации.

Исопользование: в способах контроля технического состояния газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: дополнительно на контрольном режиме работы n_{тк.прив.}=const измеряют давление воздуха перед компрессором и за ним, определяют степень повышения давления воздуха в крмпрессоре, определяют значение относительного изменения степени повышения давления воздуха критическое по газодинамической устойчивости значение степени износа элементов проточной части компрессора и по соотношению 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 давление воздуха перед компрессором и за ним, определяют степень повышения давления воздуха в компрессоре, определяют значение относительного изменения степени повышения давления воздуха в компрессоре в процессе эксплуатации, по нему определяют критическое по газодинамической устойчивости значение степени износа элементов проточной части компрессора и по соотношению степеней износа судят о запасе устойчивости компрессора газотурбинного двигателя.