СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ДВУХРОТОРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G01M15/14 

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 - Т_окр, барометрическое давление - Р_окр, полная температура газа за турбиной низкого давления - Т₄ ^*, полное давление воздуха за компрессором высокого давления - Р_к ^*, частоты вращения роторов (n₁) низкого и (n₂) высокого давлений, в качестве исходных используют зависимости T₄ ^* _{исх.прив}=f(n_1прив), Р_к ^* _{исх.прив}=f(n_1прив) и Т₄ ^* _{исх.изм}=f(n_2изм), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения ΔТ₄ ^* _.прив, ΔТ₄.^* _изм и ΔР_к ^* _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 ΔТ₄ ^* _.прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра ΔТ₄ ^* _.изм осуществляют мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра ΔР_к ^* _{исх.прив} осуществляют промывку проточной части компрессора, где:

Т₄ ^* _{исх.прив} - полная температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;

Р_к ^* _{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;

Р_к ^* _{доп.прив} - предельно допустимое, полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;

ΔТ₄ ^* _.прив,=Т₄ ^* _{исх.прив}-Т^* _{4доп.прив} - отклонения от стандартных параметров;

ΔТ₄ ^* _.изм=Т₄ ^* _{исх.изм}-Т^* _{4доп.изм} - отклонения от измеренных параметров;

ΔР_к ^* _прив=Р_к ^* _{исх.прив}-Р_к ^* _{доп.прив} - отклонения от стандартных параметров;

n_{1 исх.прив} - частота вращения ротора турбины низкого давления приведенная к стандартным атмосферным условиям;

n_{2 исх.изм} - частота вращения ротора турбины высокого давления измеренная.

Способ реализуют следующим образом.

По значениям измеренных в начале эксплуатации ГТД параметрам (Р_окр, 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(n_1прив); Р_к ^* _{исх.прив}=f(n_1прив); и Т₄ ^* _{исх.изм}=f(n_2изм).

На фиг.1 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости T₄ ^* _{исх.прив}=f(n_1прив),

На фиг.2 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости Т₄ ^* _{исх.изм}=f(n_2изм),

На фиг.3 показана линия 1 графика исходной функциональной зависимости Р_к ^* _{исх.прив}=f(n_1прив),

Расчетно-экспериментальным методом на основе статистических данных по результатам эксплуатации определяют предельно допустимые значения приведенных параметров в виде зависимостей Т^* _{4доп.прив}=f(n_1прив); Т^* _{4доп.изм}=f(n_2изм); и Р_к ^* _{доп.прив}=f(n_1прив), 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 n_2изм=12100 об/мин и n_1прив=8900 об/мин проводят анализ положения точки 3 на каждой зависимости. На фиг.3 точка 3 выходит за предельно допустимые значения по параметру ΔР_к ^* _прив=f(n_1прив). 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.

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 - Т_окр, барометрическое давление - Р_окр, 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(n_1прив), Р_к ^* _{исх.прив}=f(n_1прив) и Т₄ ^* _{исх.изм}=f(n_2изм), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам, приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения ΔТ₄ ^* _.прив, ΔТ_4. ^* _изм и ΔР_к ^* _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 ΔТ₄ ^* _.прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра ΔТ₄ ^* _.изм проводят мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра Р_к ^* _{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.

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 - Т _окр , барометрическое давление - Р _окр , полную температуру газа за турбиной низкого давления - Т ₄ ^* , полное давление воздуха за компрессором высокого давления - Р _к ^* , частоты вращения роторов (n ₁ ) низкого и (n ₂ ) высокого давлений, в качестве исходных используют зависимости Т ₄ ^* _{исх.прив} =f(n _{1исх.прив} ), Р _к ^* _{исх.прив} =f(n _{1исх.прив} ) и T ₄ ^* _{исх.изм} =f(n _{2исх.изм} ), построенные по измеренным в начале эксплуатации параметрам, приведенным к стандартным атмосферным условиям, а предельно допустимые отклонения ΔТ ₄ ^* _прив , ΔТ ₄ ^* _изм и ΔР _к ^* _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 ΔT ₄ ^* _прив осуществляют регламентные мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин низкого и высокого давления и камеры сгорания, при выходе за предельные значения параметра ΔТ ₄ ^* _изм проводят мероприятия по улучшению характеристик компрессоров и турбин высокого давления и камеры сгорания, а при выходе за предельные значения параметра ΔР _к ^* _{исх.прив} осуществляют промывку проточной части компрессора,
где Т ₄ ^* _{исх.прив} - полная температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;
Р _к ^* _{исх.прив} - полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям;
Т ₄ ^* _{исх.изм} - полная измеренная температура газа за турбиной низкого давления;
Т ₄ ^* _{доп.прив} - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Т ₄ ^* _{доп.изм} - предельно допустимая температура газа за турбиной низкого давления измеренная, устанавливают расчетно-статистическим методом;
Р _к ^* _{доп.прив} - предельно допустимое, полное давление воздуха за компрессором высокого давления, приведенное к стандартным атмосферным условиям, устанавливают расчетно-статистическим методом;
ΔТ ₄ ^* _прив =Т ₄ ^* _{исх.прив} -Т ₄ ^* _{доп.прив} - отклонения от стандартных параметров;
ΔТ ₄ ^* _изм =Т ₄ ^* _{исх.изм} -Т ₄ ^* _{доп.изм} - отклонения от измеренных параметров;
ΔР _к ^* _прив =Р _к ^* _{исх.прив} -Р _к ^* _{доп.прив} - отклонения от стандартных параметров;
n _{1исх.прив} - частота вращения ротора турбины низкого давления, приведенная к стандартным атмосферным условиям;
n _{2исх.изм} - частота вращения ротора турбины высокого давления, измеренная.