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 газодинамической устойчивости (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_{ТКприв.}= const измеряют температуру газа перед турбиной ГТД, приводят последнюю к стандартным атмосферным условиях, определяют значение относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД 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 температуру воздуха перед компрессором и температуру газа перед турбиной ГТД, вычислить значение относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД в процессе эксплуатации.

На фиг. 2 диаграмма взаимозависимости параметров, степени износа, относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД, 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 (Δв_{кр.факт}) . Затем, запускают двигатель и выводят его на установившийся режим работы. Контроль осуществляется на постоянной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора (n_ТКприв = const). При этом (фиг. 1) сигналы от датчиков 1 и 2 поступают в вычислительный блок 3, в котором вычисляется приведенное значение относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД:

где
приведенная температура газа перед турбиной ГТД;
Т_г.зам - измеренная датчиком 2 (фиг. 1) температура газа перед турбиной ГТД;
Т_{г.пр.нов} - приведенная температура газа перед турбиной ГТД нового ГТД. Полученное значение относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД отображается на указателе 4 (фиг. 1). На диаграмме (фиг. 2) по вычислительным значениям строится точка А, характеризующая техническое состояние двигателя по запасам ГДУ. Величина δ в_ср=Δв_ср.кр-Δв_{ср.факт} характеризует фактические запасы ГДУ испытываемого двигателя, которые определяются исходя из выражения

где
ΔК_уmin.доп - минимально допустимые запасы ГДУ ГТД для вычислительного значения относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД;
ΔК_уi- запасы ГДУ для вычислительного значения относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД, на ближайшей к точке А линии постоянного запаса ГДУ;
Δв_ср.кр- максимально допустимая по запасам ГДУ степень износа элементов проточной части компрессора;
Δв_{ср.факт}- измеренная фактическая степень износа элементов проточной части компрессора;
Δв_ср.i- степень износа проточной части компрессора для вычисленного значения относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД на ближайшей к точке А линии постоянного запаса ГДУ.

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

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

Использование: в способах технического состояния газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: дополнительно на контрольном режиме работы ГТД n_{тк.прив}= const измеряют температуру воздуха перед компресором и температуру газа перед турбиной газотурбинного двигателя, приводят последнюю к стандартным атмосферным условиям, определяют значение относительного измерения приведенной температуры газа перед турбиной ГТД в процессе эксплуатации, 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 температуру газа перед газовой турбиной, приводят последнюю к стандартным атмосферным условиям, определяют значение относительного изменения приведенной температуры газа перед турбиной газотурбинного двигателя 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.