СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2011 года по МПК G01M15/14 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления газотурбинными установками (ГТУ) газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС).

Известен способ контроля ГТУ с гидромеханической САУ, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что в процессе запуска двигателя бортмеханик по показаниям прибора в кабине вертолета контролирует значение температуры газов за турбиной и, если температура становится выше заданного предела, выключает двигатель.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ контроля технического состояния ГТУ, реализованный в гидромеханической САУ с электронным ограничителем температуры газов за турбиной, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., заключающийся в том, что на запуске ГТУ измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, прекращают запуск и выключают двигатель.

Недостатком известного способа является то, что контроль не охватывает значительную часть подсистем, обеспечивающих успешный запуск двигателя.

Например, не контролируется состояние стартера. В эксплуатации зафиксированы случаи, когда из-за поломки муфты между стартером и ротором двигателя на режиме запуска происходила неконтролируемая раскрутка ротора стартера. Заканчивалось это разрушением турбины стартера и повреждением двигателя. Таким образом, отсутствие контроля снижает надежность работы двигателя.

Целью изобретения является повышение качества контроля технического состояния ГТУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ, ГПА и ГТЭС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля технического состояния ГТУ, заключающемся в том, что на запуске ГТУ измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, прекращают запуск и выключают двигатель, дополнительно в процессе запуска ГТУ измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем, если измеренная частота выше наперед заданного значения, формируют сигнал «Прекращение запуска по предельной частоте вращения стартера», выключают стартер и выполняют аварийный останов ГТУ.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный блок 2 управления ГТУ (БУД), блок 3 исполнительных механизмов (ИМ), дозатор 4, клапан 5 останова (КО), концевой выключатель 6 (KB), причем дозатор 4 и KB 6 подключены к БД 1, а КО 5 - к блоку 3, блок 7 исполнительных клапанов (БИК), подключенный к БД 1 и блоку 3, пульт 8 оператора (ПУ) и блок 9 управления стартером, подключенные к БУД 2.

Устройство работает следующим образом.

Оператор, управляющий ГТУ, с помощью ПУ 8 задает режим работы ГТУ: запуск.

Команда оператора от ПУ 4 по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet) передается в БУД 2. БУД 2 в соответствии с полученной от ПУ 8 командой по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Шевяков А.А «Силовые установки ракетных двигателей и энергетических установок. Системы управления энергетических установок», М., «Машиностроение», 1985 г.) формирует управляющее воздействие на блок 3 ИМ, который через дозатор 4 осуществляет управление расходом топлива в КС ГТУ через БИК 7 - положением механизации ГТУ и через блок 9 - стартером, обеспечивая выполнение циклограммы запуска ГТУ. Информация о параметрах ГТУ, частоте вращения стартера, положении дозатора 4, механизации компрессора (через БИК 7) и состоянии КО 5 (через KB 6) формируется в БД 1.

Информация о параметрах ГТУ и стартера, получаемая БУД 2 из БД 1, по цифровому каналу связи передается в ПУ 8.

ПУ 8 представляет собой ПЭВМ в промышленном исполнении, на жесткий магнитный диск (НЖМД) которой записано специальное программное обеспечение (СПО) - на чертеже не показаны.

Контроль технического состояния ГТУ осуществляется в ПУ 8 следующим образом.

После подачи оператором команды на запуск ГТУ, измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем (для воздушного стартера ВС-12 двигателя Д049, входящего в состав ГТУ ГТЭС-2,5 производства ОАО «Сатурн-Газовые турбины», г.Рыбинск, это значение составляет 5000 об/мин).

Если измеренная частота выше наперед заданного значения, в ПУ 8 формируют сигнал оператору «Прекращение запуска по предельной частоте вращения стартера». По этому сигналу БУД 2 выдает команды в блок 9 на выключение стартера и в блок 3 на выполнение аварийного останова ГТУ.

Т.о. обеспечивается повышение качества контроля технического состояния ГТУ за счет введения контроля частоты вращения стартера и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ, ГПА и ГТЭС.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах (САУ) автоматического управления газотурбинными установками (ГТУ) газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС). Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно в процессе запуска ГТУ измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем, если измеренная частота выше наперед заданного значения, формируют сигнал «Прекращение запуска по предельной частоте вращения стартера», выключают стартер и выполняют аварийный останов ГТУ. Технический результат изобретения - повышение качества контроля технического состояния ГТУ и, как следствие, повышение надежности работы ГТУ, ГПА и ГТЭС. 1 ил.

Способ контроля технического состояния ГТУ, заключающийся в том, что на запуске ГТУ измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, прекращают запуск и выключают двигатель, отличающийся тем, что дополнительно в процессе запуска ГТУ измеряют частоту вращения выходного вала стартера ГТУ и сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым для каждого типа стартера расчетно-экспериментальным путем, если измеренная частота выше наперед заданного значения формируют сигнал «Прекращение запуска по предельной частоте вращения стартера», выключают стартер и выполняют аварийный останов ГТУ.